KR101687072B1

KR101687072B1 - 프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법

Info

Publication number: KR101687072B1
Application number: KR1020140139362A
Authority: KR
Inventors: 심창수; 이상용
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-12-16
Also published as: KR20160044709A; WO2016060334A1

Abstract

본 발명은 프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최하부 세그먼트의 하면에 중공을 형성하여 교각 세그먼트와 기초 플레이트 사이 이음부에서 발생되는 프리스트레스를 증가시키는 프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 지면에 고정 설치되는 기초부; 상기 기초부 상에 적층되는 복수의 교각 세그먼트를 포함하는 기둥부; 및 상기 기둥부의 상부에 배치되는 코핑부;를 포함하되, 상기 복수의 교각 세그먼트 중 최하부 세그먼트는, 상기 최하부 세그먼트에 작용하는 프리스트레스의 증가를 위해 그 하면에서 상기 기초부와 접촉하는 면적이 전단면보다 작아지도록 그 하면 중앙부로부터 미리 정해진 길이로 함몰되는 부분 중공이 형성된 중공 세그먼트로 제공되는 프리캐스트 교각이 제공될 수 있다.

Description

프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법{PRECAST PIERS AND PRECAST CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME PIERS}

본 발명은 프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교각 세그먼트의 이음부에 작용하는 프리스트레스를 향상시키는 프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량을 지지하는 교각은 압축부재로서 주로 콘크리트 구조물로서 구축된다. 최근 들어 도심에서 교량을 건설하는 경우가 많아지고 있는데, 이와 같은 도심지의 교량은 도로가 복잡화됨에 따라서 고소 교량 방식으로 건설하는 경우가 증가하고 있다.

이와 같은 도심지에 교량을 건설함에 있어서 교량을 지지하는 교각은 장대화 되는 구조를 갖게 되는데, 이와 같은 교각을 시공하는 방식으로는 주로 강재의 슬립폼으로 이루어진 거푸집을 설치하고, 내부에 고정재를 배치한 후 지표면으로부터 소정의 높이 간격으로 콘크리트를 타설하면서 슬립폼을 상부로 이동시켜 점차 교각의 높이를 높여가는 방식을 취하는 것이다.

그러나 이와 같은 방식은 소정 높이에 타설된 콘크리트가 양생된 후에 콘크리트를 타설할 수 있으므로, 교량 건설에 많은 작업시간이 소요되고 이는 전체 교량의 시공기간을 늘리는 중요 원인이 된다. 따라서 당업계에서는 신속한 교각 건설을 위한 시공법의 개선이 크게 요구되는 실정이다.

본 발명의 일 과제는, 교각 세그먼트의 하면에 일시적으로 부분 중공을 형성하여 교각 세그먼트와 기초부 사이 이음부에서 발생되는 프리스트레스에 의한 도입 압축응력을 증가시키는 프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 교각 세그먼트 중 최하부 세그먼트에 긴장재의 일부를 중간 정착시켜 최하부 세그먼트에 작용하는 프리스트레스를 증대시키는 프리캐스트 교각 및 이를 이용하는 프리캐스트 교각 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 지면에 고정 설치되는 기초부; 상기 기초부 상에 적층되는 복수의 교각 세그먼트를 포함하는 기둥부; 및 상기 기둥부의 상부에 배치되는 코핑부;를 포함하되, 상기 복수의 교각 세그먼트 중 최하부 세그먼트는, 상기 최하부 세그먼트에 작용하는 프리스트레스의 증가를 위해 그 하면에서 상기 기초부와 접촉하는 면적이 전단면보다 작아지도록 그 하면 중앙부로부터 미리 정해진 길이로 함몰되는 부분 중공이 형성된 중공 세그먼트로 제공되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교각이 제공될 수 있다..

본 발명의 다른 양상에 따르면, 기초부를 타설하는 단계; 상기 기초부 상에 최하부 세그먼트를 안착시키는 단계; 상기 최하부 세그먼트에 프리스트레스가 인가되도록 상기 기초부로부터 상기 최하부 세그먼트까지 이어지는 제1 긴장재를 상기 최하부 세그먼트의 상부에 인장 상태로 중간 정착시키는 단계; 상기 최하부 세그먼트의 상부에 복수의 교각 세그먼트를 적층하여 설치하는 단계; 상기 복수의 교각 세그먼트의 상부에 코핑부를 설치하는 단계; 상기 제1 긴장재의 상단에 커플러를 통해 연속적으로 연장되어 상기 코핑부의 상부까지 이어지는 복수의 고정재를 비인장 상태로 상기 코핑부의 상부에 고정시키는 단계; 및 상기 기초부로부터 상기 코핑부까지 이어지는 제2 긴장재를 인장 상태로 상기 코핑부의 상면에서 정착시키는 단계;를 포함하는 프리캐스트 교각 시공 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 교각 세그먼트의 하면 중심부에 부분 중공을 형성하여 교각 세그먼트와 기초부 사이 이음부에서 발생되는 프리스트레스에 의한 압축응력을 증가시킬 수 있다.

또 기초부에 공장에서 제작된 프리캐스트 교각 세그먼트들을 다단으로 적층 시공하되 최하부 세그먼트에 강봉을 중간 정착시킴으로써 설계의 주안점이 되는 첫 번째 세그먼트 이음부에 작용하는 프리스트레스가 증대되는 장점이 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기초부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중공 세그먼트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비중공 세그먼트의 단면도이다.
여기서, 도 2 및 도 5는 A-A'선을 따라 도시된 단면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각 시공 방법의 순서도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각의 조립도이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 지면에 고정 설치되는 기초부; 상기 기초부 상에 적층되는 복수의 교각 세그먼트를 포함하는 기둥부; 및 상기 기둥부의 상부에 배치되는 코핑부;를 포함하되, 상기 복수의 교각 세그먼트 중 최하부 세그먼트는, 상기 최하부 세그먼트에 작용하는 프리스트레스의 증가를 위해 그 하면에서 상기 기초부와 접촉하는 면적이 전단면보다 작아지도록 그 하면 중앙부로부터 미리 정해진 길이로 함몰되는 부분 중공이 형성된 중공 세그먼트로 제공되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교각이 제공될 수 있다.

또 상기 복수의 교각 세그먼트 중 상기 최하부 세그먼트에 가장 인접한 교각 세그먼트로부터 n번째(n은 1보다 큰 자연수임)인접한 교각 세그먼트까지 상기 중공 세그먼트로 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 상기 부분 중공은, 직경과 높이가 동일한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 상기 부분 중공은, 긴장재에 의해 상기 최하부 세그먼트에 프리스트레스가 가해진 후 그라우팅제에 의해 충진 될 수 있다.

또 상기 기초부에 고정 설치되어 상기 최하부 세그먼트의 상부로 돌출되도록 연장되는 제1 긴장재; 및 상기 최하부 세그먼트의 상면에 상기 제1 긴장재를 인장 상태로 정착시키는 중간 정착구;를 더 포함할 수 있다.

또 상기 중간 정착구는, 상기 최하부 세그먼트의 상면에 접촉하여 상기 제1 긴장재의 인장 상태에 따른 프리스트레스를 상기 최하부 세그먼트에 전달하는 앵커 플레이트 및 상기 앵커 플레이트 상에 배치되어 상기 제1 긴장재를 인장시키는 락 너트를 포함할 수 있다.

또 상기 제1 긴장재는, 강봉인 것을 특징으로 할 수 있다.

또 상기 제1 긴장재의 상단으로부터 상기 코핑부의 상면까지 비인장 상태로 연속 연결되는 복수의 고정재;를 더 포함할 수 있다.

또 상기 복수의 고정재 중 최하부 고정재와 상기 제1 긴장재는 커플러에 의해 체결될 수 있다.

또 상기 기초부에 고정 설치되어 상기 코핑부의 상면까지 연장되는 제2 긴장재; 및 상기 코핑부의 상면에 상기 제2 긴장재를 인장 상태로 정착시키는 긴장 정착구;를 더 포함할 수 있다.

또 상기 제2 긴장재는, 강연선인 것을 특징으로 할 수 있다.

또 최하부 세그먼트는 부분 중공을 가지는 중공 세그먼트로 제공되는 단계; 및 상기 긴장하는 단계가 완료된 뒤 상기 부분 중공에 그라우팅제를 충진하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각(1000)에 관하여 설명한다.

프리캐스트는 콘크리트가 굳은 후에 제자리에 옮겨 놓거나 조립하는 콘크리트 부재이다. 즉 공장 등에서 미리 제조된 콘크리트 제품으로서 현장에 운반하여 사용하는 콘크리트 부재이다. 이러한 프리캐스트는 공기의 대폭 단축이 가능하고 관리비 등을 절감을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각(1000)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 프리캐스트 교각(1000)은 기초부(1100), 기둥부(1200) 및 코핑부(1300)를 포함할 수 있다. 프리캐스트 교각(1000)에서 기초부(1100), 기둥부(1200) 및 코핑부(1300)는 지면으로부터 차례대로 상부로 적층 될 수 있다.

먼저, 기초부(1100)는 프리캐스트 교각(1000) 전체의 하중을 지탱하는 역할을 한다. 기초부(1100)는 지면에 고정 또는 매설될 수 있다. 기초부(1100)는 기둥부(1200) 및 코핑부(1300)를 지탱할 수 있는 크기로 제공될 수 있다.

기둥부(1200)는 교량에서 프리캐스트 교각(1000)이 일정한 높이를 가지도록 하는 다리의 역할을 가진다. 이러한 기둥부(1200)는 복수의 교각 세그먼트를 차례로 적층시켜 형성할 수 있다.

코핑부(1300)는 교각의 최상부를 이룬다. 즉 코핑부(1300)는 기둥부(1200)의 상부에 안착된다. 이러한 코핑부(1300)는 교대로부터 하중을 받아 이를 지지하는 역할을 수행한다.

프리캐스트 교각(1000)의 이러한 각 구성 요소들은 고정재와 긴장재에 의해 체결될 수 있다. 여기서, 고정재는 기초부(1100)와 기둥부(1200), 기둥부(1200)와 코핑부(1300), 그리고 기둥부(1200)의 각 교각 세그먼트를 고정 체결시키는 역할을 수행한다. 또 긴장재는 기초부(1100)와 기둥부(1200), 기둥부(1200)와 코핑부(1300), 그리고 기둥부(1200)의 각 교각 세그먼트를 고정시킴과 동시에 이들에게 긴장력을 인가하는 역할을 수행한다. 고정재로는 가격이 저렴하고 설치가 용이한 철근을 주로 사용할 수 있으며, 긴장재로는 인장력을 받을 수 있는 강봉이나 강연선이 주로 사용될 수 있다.

본 발명에서는 강봉(1420)이 기초부(1100)로부터 최하부 세그먼트까지 중간 정착되어 기초부(1100)와 최하부 세그먼트에 긴장력을 인가하며, 강연선(1460)이 기초부(1100)로부터 기둥부(1200)를 통해 코핑부(1300)까지 정착되어 긴장력을 인가할 수 있다. 또 고정재로서 철근(1440)이 최하부 세그먼트로부터 코핑부(1300)까지 연결되어 각 교각 세그먼트와 코핑부(1300)를 서로 고정시킬 수 있다.

이러한 고정재와 긴장재는 각각 고정구(1580)나 정착구에 의해 고정되거나 정착될 수 있다. 고정재와 긴장재에 관한 보다 구체적인 내용은 후술하기로 한다.

한편, 본 발명에서 기둥부(1200)를 이루는 교각 세그먼트는 중공 세그먼트(1200a)와 비중공 세그먼트(1200b)를 포함할 수 있다. 여기서, 중공 세그먼트(1200a)란 하부에 부분 중공(1240)이 형성된 교각 세그먼트를 의미하고, 비중공 세그먼트(1200b)란 중공 세그먼트(1200a)에 형성되는 부분 중공(1240)이 없는 교각 세그먼트를 의미한다.

중공 세그먼트(1200a)는 거푸집에 콘크리트를 부어 교각 세그먼트를 제작할 때 거푸집의 하중앙부에 스티로폼 등을 삽입하여 해당 부분에 부분 중공(1240)이 형성되도록 하여 제조할 수 있다.

기둥부(1200)는 이러한 중공 세그먼트(1200a)와 비중공 세그먼트(1200b)가 적층되어 형성될 수 있는데, 기둥부(1200)의 하부 세그먼트는 중공 세그먼트(1200a)로 구성되고, 상부 세그먼트는 비중공 세그먼트(1200b)로 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이 기둥부(1200)에서 기초부(1100)에 바로 인접한 최하부 세그먼트로는 중공 세그먼트(1200a)가 도입되고, 비중공 세그먼트(1200b)는 나머지 교각 세그먼트로 도입될 수 있다

프리캐스트 교각(1000)은 횡방향의 외력에 대하여 강건성을 가져야 한다. 예를 들어, 지진이나 풍압 등의 원인에 의해 프리캐스트 교각(1000)에 횡력이 가해질 수 있는데 이러한 경우에 기초부(1100)와 기둥부(1200) 간 또는 기둥부(1200)와 코핑부(1300) 간 또는 기둥부(1200)를 이루는 각 교각 세그먼트 간의 이음부가 횡력에 의해 어긋나게 되면 프리캐스트 교각(1000) 전체가 손상을 입거나 심한 경우에는 붕괴될 수 있다. 따라서 프리캐스트 교각(1000)에 횡방향 외력에 대한 강건성을 부여하기 위해서는 각 이음부에 적절한 긴장력(prestress)를 인가하여야 하며, 특히 프리캐스트 교각(1000) 전체 중 가장 하부에 위치하는 이음부인 기초부(1000)와 최하부 세그먼트 사이가 가장 취약하므로 해당 부위에 강한 긴장력을 인가하는 것이 중요하다.

상술한 것과 같이 최하부 세그먼트로 중공 세그먼트(1200a)를 도입하게 되면, 기초부(1000)와 최하부 세그먼트가 서로 접촉하는 면적이 감소하고 이에 따라 결과적으로 기초부(1100)와 최하부 세그먼트의 이음부에 작용하는 프리스트레스가 향상되는 효과가 있다.

마찬가지로 강봉(1420)이 기초부(1100)로부터 최하부 세그먼트까지 중간 정착됨에 따라 최하부 세그먼트에 가해지는 긴장력이 향상되는 효과가 더욱 발생하게 된다.

한편, 이상에서는 기둥부(1100)를 이루는 교각 세그먼트 중 최하부 세그먼트에만 중공 세그먼트(1200a)가 도입되고 이외에 교각 세그먼트는 비중공 세그먼트(1200b)가 도입되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 최하부 세그먼트로부터 하부로부터 n번째 교각 세그먼트까지는 중공 세그먼트(1200a)로 도입되고, 하부로부터 n+1번째 교각 세그먼트부터 최상부 세그먼트까지는 비중공 세그먼트(1200b)로 도입하는 것도 가능하다. 이때 n은 1보다 큰 자연수로 정의된다.

즉, 본 발명에서 기둥부(1200)는 하부에는 중공 세그먼트(1200a)가 도입되고 그 위로 비중공 세그먼트(1200b)가 도입되어 구성되는 것이며, 도입되는 중공 세그먼트(1200a)의 수는 필요에 따라 적절히 정해질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각(1000)의 각 구성 요소에 관하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기초부(1100)의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중공 세그먼트(1200a)의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비중공 세그먼트(1200b)의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 기초부(1100)는 지면 상에 설치될 수 있다. 기초부(1100)는 교량을 설치하고자 하는 지점에 현장 타설 방식으로 설치될 수 있다.

기초부(1100)에는 강봉(1420)이 매립되어 설치될 수 있다. 강봉(1420)은 그 하단이 고정 정착구(1520)에 의해 기초부(1100)에 매립된 상태로 고정될 수 있다.

기초부(1100)의 상면에는 교각 세그먼트가 안정적으로 안착되도록 교각 세그먼트의 하면 형상과 유사한 형태의 홈이 형성될 수 있다.

또 기초부(1100)에는 강연선(1460)이 삽입되기 위한 쉬스관(1120)이 형성될 수 있다. 쉬스관(1120)은 기초부(1100)의 둘레면에서 연장되게 시작되어 상면으로 관통될 수 있다. 이렇게 관통된 쉬스관(1120)에는 강연선(1460)이 삽입되어 고정될 수 있다. 삽입된 강연선(1460)은 기초부(1100)의 둘레면에서 고정 정착구(1520)에 의해 기초부(1100)에 고정될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 기둥부(1200)를 구성하는 교각 세그먼트는 기둥 형상으로 제공될 수 있다. 교각 세그먼트는 원 기둥 형상으로 제공되는 것이 일반적이며 도면에서도 교각 세그먼트를 원 기둥 형상으로 도시하고 있으나, 본 발명에서 교각 세그먼트의 형태가 원 기둥 형상으로 한정되는 것은 아니며 타원 기둥이나 다각 기둥의 형태를 취하는 것도 가능하다.

또 이러한 교각 세그먼트의 상면 둘레에는 그 상부에 안착되는 교각 세그먼트가 안정적으로 안착되도록 돌출부가 형성되고 교각 세그먼트의 하면 둘레에는 그 하부 교각 세그먼트의 돌출부에 대응되는 형상의 함몰부가 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 최하부 세그먼트 또는 하부 세그먼트로 이용되는 중공 세그먼트(1200a)는 그 하부에 일정한 높이까지 함몰되는 부분 중공(1240)이 형성될 수 있다. 부분 중공(1240)은 기초부(1100)와 중공 세그먼트(1200a) 사이 이음부에서 맞닿는 면적을 최소화하여 프리스트레스를 높이기 위해 제공될 수 있다.

부분 중공(1240)이 함몰되는 형태는 원 기둥의 형상과 유사할 수 있으며 예를 들어, 원 기둥이나 타원 기둥 또는 다각 기둥의 형태일 수 있다. 여기서, 원 기둥 형태로 함몰되는 부분 중공(1240)의 경우에는 그 직경과 높이가 실질적으로 일치하는 형태를 가질 수 있다. 부분 중공(1240)의 직경과 높이가 일치하면 부분 중공(1240)의 상면과 측면에 작용하는 응력이 균일해지는 효과가 있다.

이러한 부분 중공(1240)은 중간 정착이 종료된 뒤 또는 강연선(1460)을 이용한 긴장이 완료된 후에 콘크리트 또는 모르타르가 충진되거나, 스티로폼 등의 부재로 채워질 수 있다.

또 중공 세그먼트(1200a)에는 쉬스관(1220)이 형성될 수 있다. 쉬스관(1220)은 부분 중공(1240)의 주위를 따라 상하로 관통되게 제공될 수 있다. 이러한 쉬스관(1220)에는 강봉(1420)과 강연선(1460)이 차례로 번갈아 가며 삽입될 수 있다. 이때, 쉬스관(1220)의 직경은 강봉(1420) 및 강연선(1460)의 직경보다 약간 크게 제공될 수 있다. 쉬스관(1220)은 긴장재의 정착이 완료된 뒤 그라우팅제로 충진될 수 있다.

한편, 쉬스관(1220) 중 강봉(1420)이 삽입되는 쉬스관(1220)의 상부 지점에는 강봉(1420)을 중공 세그먼트(1200a)의 상부에 정착시키 위한 앵커 플레이트(1542)가 자리잡을 홈(1222)이 함몰되어 형성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 비중공 세그먼트(1200b)의 내측에는 쉬스관(1260)이 제공될 수 있다. 쉬스관(1260)은 중공 세그먼트(1200a)에 형성되어 있는 쉬스관(1220)과 대응되는 크기로 제공될 수 있다.

이하에서는 상술한 프리캐스트 교각(1000)을 시공하는 방법에 관하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각 시공 방법의 순서도이다

도 6을 참조하면, 프리캐스트 교각 시공 방법은 기초부(1100)를 타설하는 단계(S110), 기초부(1100) 상에 중공 세그먼트(1200a)를 설치하는 단계(S120), 강봉(1420)을 중간 정착하는 단계(S130), 철근(1440)을 연결하는 단계(S140), 비중공 세그먼트(1200b)를 설치하는 단계(S150), 코핑부(1300)를 설치하는 단계(S160), 철근을 고정시키는 단계(S170), 강연선(1460)을 삽입하고 긴장 정착시키는 단계(S180) 및 그라우팅 처리하는 단계(S190)을 포함할 수 있다.

이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 교각(1000)의 조립도이다.

도 7을 참조하면, 프리캐스트 교각 시공 방법에서 먼저 기초부(1100)가 지면에 매설되거나 고정될 수 있다(S110). 기초부(1100)는 일반적으로 현장에서 타설되는 방식으로 형성되지만 필요에 따라서는 기초부(1100) 역시 프리캐스트 방식으로 지면 상에 설치될 수 있다. 여기서, 기초부(1100)는 그 내부에 굴곡진 쉬스관(1120)이 형성되며 또 강봉(1420)이 그 하부가 기초부(1100)에 매립된 상태로 제작될 수 있다. 강봉(1420)의 하단은 기초부(1100) 내에 고정 정착구(1520)에 의해 고정된 상태이다.

도 8을 참조하면, 기초부(1100)의 상부에 중공 세그먼트(1200a)가 설치될 수 있다(S120). 중공 세그먼트(1200a)는 최하부 세그먼트 또는 최하부로부터 n번째 세그먼트까지의 교각 세그먼트일 수 있다.

중공 세그먼트(1200a)는 중공 세그먼트(1200a)의 쉬스관(1220) 중 중간 정착을 위한 홈(1222)이 있는 쉬스관(1220)에 강봉(1420)이 삽입되도록 기초부(1100) 상에 중공 세그먼트(1200a)가 안착될 수 있다. 이와 같이 설치되면 중공 세그먼트(1200a)의 쉬스관(1220) 중 홈(1222)이 없는 쉬스관(1220)은 기초부(1100)의 쉬스관(1220)과 연결되도록 설치된다.

중공 세그먼트(1200a)가 안착되면 강봉(1420)을 중간 정착시킨다(S130). 기초부(1100)에 중공 세그먼트(1200a)를 안착시킨 후, 중공 세그먼트(1200a)에 프리스트레스가 인가되도록 기초부(1100)로부터 중공 세그먼트(1200a)까지 이어지는 강봉(1420)을 중공 세그먼트(1200a)의 상부에 인장 상태로 중간 정착시킬 수 있다.

중간 정착 과정을 좀 더 상세하게 설명하면, 강봉(1420)은 중간 정착구(1540), 즉 앵커 플레이트(1542)와 락너트(1544)에 의해 중간 정착될 수 있다. 앵커 플레이트(1542)를 중공 세그먼트(1200a)의 상부에 함몰된 홈에 삽입 고정시킨 후, 앵커 플레이트(1542)의 상부로 돌출된 강봉(1420)에 락너트(1544)를 끼울 수 있다. 그리고 락너트(1544)를 조여 강봉(1420)을 인장 상태로 정착시킬 수 있다. 이와 같이 긴장된 강봉(1420)은 앵커 플레이트(1542)를 통해 중공 세그먼트(1200a)에 긴장력을 인가할 수 있다.

다음으로 도 9를 참조하면, 철근(1440)을 연결하고(S140) 비중공 세그먼트(1200b)를 설치하게 된다(S150).

철근(1440)은 강봉(1420)과 커플러(1480)를 통해 연결될 수 있다. 여기서 철근(1440)은 강봉(1420)과 그 단면이 실질적으로 동일하게 제공되어 커플러(1480)에 의해 강봉(1420)에 연결될 수 있다. 비중공 세그먼트(1200b)는 철근(1440)이 비중공 세그먼트(1200b)의 쉬스관(1260)에 관통 삽입되도록 중공 세그먼트(1200b)의 상부에 안착될 수 있다. 여기서, 철근(1440)은 비중공 세그먼트(1200b)와 비중공 세그먼트(1200b)를 연결 고정시키는 고정재 역할을 할 수 있다.

비중공 세그먼트(1200b) 복수 개를 연속적으로 적층시키는 경우에는 철근(1440)과 철근(1440)을 커플러(1480)를 통해 연속적으로 연결해가면서 철근(1440)이 쉬스관(1260)에 삽입될 수 있다. 비중공 세그먼트(1200b)의 상부에 다른 비중공 세그먼트(1200b)가 쌓여가며 적층된다. 여기서, 철근(1440)은 비중공 세그먼트(1200b) 간의 연결을 고정시키는 고정재 역할을 하게 된다.

최상단 세그먼트까지 비중공 세그먼트(1200b)가 적층된 후, 코핑부(1300)가 안착될 수 있다(S160). 코핑부(1300)에는 교각 세그먼트의 쉬스관(1260)에 연결되는 쉬스관(1320)이 형성되어 있으며, 이를 통해 철근(1440)이 삽입될 수 있다. 코핑부(1300)가 안착되면 코핑부(1300)의 상부에서 고정구(1580)를 이용하여 철근(1440)을 고정시킬 수 있다(S170). 이러한 복수의 철근(1440)은 고정구(1580)를 통해 비인장 상태로 코핑부(1300)의 상부에 고정될 수 있다.

기초부(1100), 기둥부(1200) 및 코핑부(1300)들을 적층한 후, 각각에 형성되어 있는 쉬스관(1120, 1220, 1260, 1320)에 강연선(1460)을 삽입할 수 있다(S180). 이때 강연선(1460)은 상부에서 하부 방향으로 삽입될 수 있다.

강연선(1460)은 기초부(1100)의 둘레면에서부터 코핑부(1300)의 상면까지 연결되는 길이로 제공될 수 있다.

삽입된 강연선(1460)은 고정 정착구(1520)를 통해 기초부(1100)의 둘레면에 고정될 수 있다. 고정된 강연선(1460)은 기초부(1100)로부터 코핑부(1300)까지 이어지며, 긴장 정착구(1560)를 통해 인장 상태로 코핑부(1300)의 상면에서 정착될 수 있다. 즉, 앵커 플레이트(1562)를 강연선(1460)이 코핑부(1300)의 상부에 함몰된 홈(1322)에 삽입 고정시킨 후, 앵커 플레이트(1562)의 상부에 돌출된 강연선(1460)에 락너트(1564)를 끼울 수 있다. 그리고 락너트(1564)를 조여 강연선(1460)을 인장상태로 정착시킬 수 있다. 이러한 과정을 거친 강연선(1460)은 인장력에 의한 압축력이 발생될 수 있다. 이렇게 발생된 압축력으로 인해, 기초부(1100), 기둥부(1200) 및 코핑부(1300)가 압축될 수 있다. 따라서 프리캐스트 교각(1000)의 균열, 휨 등을 방지할 수 있다.

마지막으로 쉬스관(1120, 1220, 1260, 1320) 및 중공 세그먼트(1200a)의 부분 중공(1240)에 모르타르 및 콘크리트(그라우팅제)를 타설 할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 부분 중공(1240)은 쉬스관(1220)과 연결되어 있어 쉬스관(1220)에 그라우팅제가 충진됨에 따라 부분 중공(1240)도 충진될 수 있는 구조이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000 : 프리캐스트 교각 1100 : 기초부
1120, 1220, 1260, 1320 : 쉬스관 1200 : 기둥부
1200a : 중공 세그먼트 1222, 1322 : 홈
1240 : 부분 중공 1200b : 비중공 세그먼트
1300 : 코핑부 1420 : 강봉
1440 : 철근 1460 : 강연선
1480 : 커플러 1520 : 고정 정착구
1540 : 중간 정착구 1542, 1562 : 앵커 플레이트
1544, 1564 : 락너트 1560 : 긴장 정착구
1580 : 고정구

Claims

지면에 고정 설치되는 기초부;
상기 기초부 상에 적층되는 복수의 교각 세그먼트를 포함하는 기둥부; 및
상기 기둥부의 상부에 배치되는 코핑부;를 포함하되,
상기 복수의 교각 세그먼트 중 최하부 세그먼트는,
상기 기초부와 접촉하는 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 구비하며, 상기 최하부 세그먼트에 작용하는 프리스트레스의 증가를 위해 상기 기초부와 접촉하는 상기 제1 면의 면적이 상기 제2 면의 면적보다 작아지도록 상기 제1 면의 중앙부로부터 미리 정해진 길이로 함몰되는 부분 중공이 형성된 세그먼트로 제공되며,
상기 미리 정해진 길이는, 상기 최하부 세그먼트의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교각.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 교각 세그먼트 중 상기 최하부 세그먼트에 가장 인접한 교각 세그먼트로부터 n번째(n은 1보다 큰 자연수임)인접한 교각 세그먼트까지 상기 중공 세그먼트로 제공되는 것을 특징으로 하는
프리캐스트 교각.
제1 항에 있어서,
상기 부분 중공은, 직경과 높이가 동일한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는
프리캐스트 교각.
제1 항에 있어서,
상기 부분 중공은, 긴장재에 의해 상기 최하부 세그먼트에 프리스트레스가 가해진 후 그라우팅제에 의해 충진되는
프리캐스트 교각.
제1 항에 있어서,
상기 기초부에 고정 설치되어 상기 최하부 세그먼트의 상부로 돌출되도록 연장되는 제1 긴장재; 및
상기 최하부 세그먼트의 상면에 상기 제1 긴장재를 인장 상태로 정착시키는 중간 정착구;를 더 포함하는
프리캐스트 교각.
제5 항에 있어서,
상기 중간 정착구는, 상기 최하부 세그먼트의 상면에 접촉하여 상기 제1 긴장재의 인장 상태에 따른 프리스트레스를 상기 최하부 세그먼트에 전달하는 앵커 플레이트 및 상기 앵커 플레이트 상에 배치되어 상기 제1 긴장재를 인장시키는 락 너트를 포함하는
프리캐스트 교각.
제5 항에 있어서,
상기 제1 긴장재는, 강봉인 것을 특징으로 하는
프리캐스트 교각.
제5 항에 있어서,
상기 제1 긴장재의 상단으로부터 상기 코핑부의 상면까지 비인장 상태로 연속 연결되는 복수의 고정재;를 더 포함하는
프리캐스트 교각.
제5 항에 있어서,
상기 복수의 고정재 중 최하부 고정재와 상기 제1 긴장재는 커플러에 의해 체결되는
프리캐스트 교각.
제5 항에 있어서,
상기 기초부에 고정 설치되어 상기 코핑부의 상면까지 연장되는 제2 긴장재; 및
상기 코핑부의 상면에 상기 제2 긴장재를 인장 상태로 정착시키는 긴장 정착구;를 더 포함하는
프리캐스트 교각.
제10 항에 있어서,
상기 제2 긴장재는, 강연선인 것을 특징으로 하는
프리캐스트 교각.
기초부를 타설하는 단계;
상기 기초부 상에 최하부 세그먼트를 안착시키는 단계;
상기 최하부 세그먼트에 프리스트레스가 인가되도록 상기 기초부로부터 상기 최하부 세그먼트까지 이어지는 제1 긴장재를 상기 최하부 세그먼트의 상부에 인장 상태로 중간 정착시키는 단계;
상기 최하부 세그먼트의 상부에 복수의 교각 세그먼트를 적층하여 설치하는 단계;
상기 복수의 교각 세그먼트의 상부에 코핑부를 설치하는 단계;
상기 제1 긴장재의 상단에 커플러를 통해 연속적으로 연장되어 상기 코핑부의 상부까지 이어지는 복수의 고정재를 비인장 상태로 상기 코핑부의 상부에 고정시키는 단계; 및
상기 기초부로부터 상기 코핑부까지 이어지는 제2 긴장재를 인장 상태로 상기 코핑부의 상면에서 정착시키는 단계;를 포함하며,
상기 최하부 세그먼트는,
상기 기초부와 접촉하는 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 구비하며, 상기 최하부 세그먼트에 작용하는 프리스트레스의 증가를 위해 상기 기초부와 접촉하는 상기 제1 면의 면적이 상기 제2 면의 면적보다 작아지도록 상기 제1 면의 중앙부로부터 미리 정해진 길이로 함몰되는 부분 중공이 형성된 세그먼트로 제공되며,
상기 미리 정해진 길이는, 상기 최하부 세그먼트의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교각 시공 방법.
제12 항에 있어서,
최하부 세그먼트는 부분 중공을 가지는 중공 세그먼트로 제공되는 단계; 및
상기 기초부로부터 상기 코핑부까지 이어지는 제2 긴장재를 인장 상태로 상기 코핑부의 상면에 정착시키는 단계가 완료된 뒤 상기 부분 중공에 그라우팅제를 충진하는 단계를 더 포함하는 프리캐스트 교각 시공 방법.