KR101692264B1 - 교좌장치의 교체 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PC 빔 보의 하면에 앵커볼트에 의해 설치되는 상부플레이트 교체 시에 상부 PC 빔 보에 손상을 주지 아니하고 손상된 상부 플레이트를 교체하는 방법에 관한 것으로, PC 빔 보의 상부플레이트가 제거된 위치에 상부플레이트 고정용 솔 플레이트(sole plate)를 설치하여, 여기에 교체용 상부 플레이트를 고정하는 것이다.
상기 솔 플레이트는 PC 빔 보에 매립하는 것이 아니라, PC 빔 보를 감싸는 구조의 '

' 형상의 솔 플레이트를 설치하고, PC 빔의 측면에서 앵커 볼트로 솔 플레이트를 고정하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 솔 플레이트를 측면에서 고정하므로, 협소한 교대 및 교각과 교량상부의 인상된 공간부에서 상부 플레이트를 장착하기 위한 번거로운 공정을 간단하게 실시할 수 있는 것이다.

Description

교좌장치의 교체 방법{A method for exchanging the bridge shoe}

본 발명은 교량의 교대와 교각 상부에 설치되어 교량 상부구조물의 하중을 교각에 안전하게 전달하는 기능을 갖는 교좌장치가 노화되거나, 외적 요인으로 오염 또는 하자발생 등으로 인하여 그 기능을 상실하였을 때, 이를 보수 보강하거나 교체하는 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 PC 빔(Prestressed concrete beam, Precast concrete beam을 모두 포함한다) 보를 사용하는 노후화된 교좌장치의 교체방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 교대와 교각, 그리고 이들의 상부에 걸쳐 설치되는 상판을 받혀주는 보(beam, 거더)로 이루어진다.

교량 상판은 보 위에 설치되며, 이러한 교량 상부 구조물은 교각 및 교대에 의하여 그 하중이 지지가 된다. 이러한 교량 상부 구조물은 설치 후 그에 작용하는 하중 또는 온도 차이 등에 따라 팽창 또는 수축할 수 있으므로, 이러한 팽창 또는 수축작용이 가능하도록 교각 및 교대와 보 사이에 교좌장치가 설치된다.

상기 교좌장치는 교대와 교각의 상측에 장착되어 상판을 지지하는 장치로서, 일반적으로 탄성부재를 사용하는 것과 베어링을 사용하고 있으며, 교량의 축조 후 시간이 경과함에 따라 자연적 또는 인위적 요인에 의해 교량 구조물이나 교좌장치가 노화되거나 손상이 발생하는바, 이를 개선하기 위해 보수·보강 또는 교체작업이 필요하다.

특히 국내에는 산업화에 따라 70 내지 90년대에 건설된 콘크리트 교량들이 환경오염에 의한 산성비 등의 영향에 따라, 콘크리트뿐만 아니라 교좌장치의 금속 등도 노화되어 그 강도가 심히 떨어지거나, 작동이 불가능한 경우가 다반사이다.

일반적인 교좌장치의 교체나 보수작업은 차량의 통행 및 교통체증 등을 해소할 목적으로 차량을 통행시키면서 해당 부분만을 간단히 교체, 보강할 수 있도록 교량 상부구조물을 잭 등으로 인상시켜 작업한다.

상기 교좌장치의 교체 작업은 교좌장치의 노후화된 탄성패드나 베어링을 교체하는 경우와 교좌장치 전체를 교체하는 경우가 있으며, 탄성패드나 베어링을 교체하는 경우에는 간단히 잭으로 교량 상부구조물을 인상시킨 후 이를 교체하면 되나, 교좌장치 전체가 노후화되어 이를 교체하는 경우에는 교대 및 교각과 보에 고정된 교좌장치의 상부판과 하부판을 분리한 후 이를 신제품으로 교체하여야 한다.

통상적으로 PC 빔 보로 형성된 교량의 교좌장치는 상부판이나 하부판은 교대 및 교각의 상부 및 PC 빔 보의 하부에 매립된 앵커에 의하여 고정되어 있으며, 일정 기간이 지나면 우수 등의 영향으로 녹이 슬거나 외부의 충격에 의하여 파손되어 이를 제거하고 교체하여야 하는 경우가 발생한다.

상기의 교좌장치 교체 시 하부판이 결합된 교대 및 교각은 일반 콘크리트로 되어 있어, 하부판을 매립하고 콘크리트로 다시 경화하여도 교각의 강도에 큰 영향을 주지 아니하나, PC 빔 보에 상부판을 다시 매립 시에는 인장 철선 등에 파손을 줄 경우 PC 빔 보의 강도에 큰 영향을 줄 우려가 있다.

종래의 이러한 노후된 교좌장치를 교체하는 방법은 다양한 방법이 알려져 있으며, 브레이커나 워터 잭 및 와이어 톱으로 교각 및 교대와 PC 빔 보의 상부 판 및 하부 판 부위를 제거하여 상부 판 및 하부 판을 분리하고, 새 제품으로 다시 설치하여 무수축 콘크리트로 경화시켜 교체하는 방법은 기존의 교각이나 교대 및 보의 손상을 줄 우려가 있고, 교각의 경우는 콘크리트 타설 등이 용이하나 상부 판의 경우는 PC 빔의 손상을 주어 그 강도 저하 등의 우려가 있으며 콘크리트 타설이 곤란하였다(등록특허 제10-0557446호, 공개특허공보 제2006-0096962호, 등록특허 제10-0876328호).

또한 상부 판의 경우 상부 구조물을 인상한 후 앵커 고정 홀을 뚫어 앵커를 고정하는 방법이나, 솔 플레이트를 무수축 모르타르로 PC 빔에 고정하고 용접에 의하여 상부 판을 결합시키는 방법도 있으나, 교통 통행을 유지하기 위하여 상부 구조물의 인상의 한계가 있고, 좁은 공간으로 인하여 작업이 어렵고, 일정한 위치에 고정이 곤란하며 더 나아가 상부 판의 고정은 콘크리트 타설 등의 어려움이 있고, 여전히 PC 빔의 손상을 줄 우려가 있다.

그리고 공개특허 제2002-0016180호(2002. 03. 04.)호에는 상부판에 추가로 상부판을 용접에 의하여 고정하고, 하부판은 분리하여 교체하는 교좌장치의 교체방법이 기재되어 있으나, 이 경우에는 기존의 상부판 및 하부판의 결합수단이 사용 가능한 상태에서 가능한 것이며, 상, 하부판이 노후되어 사용이 불가능한 경우에는 결국 상, 하부판을 모두 교체해야 하므로 위와 같은 방법으로는 교체가 불가능한 것이다.

이러한 종래의 방법들은 교대 및 교각의 파쇄부분과 상판 빔의 파쇄부분에 재차 콘크리트 등을 타설해야 함으로써, 교좌 장치의 교체 시 많은 시간과 비용의 낭비를 가져오는 문제점도 가지고 있었다.

KR 100557446 B1 KR 1020060096962 A KR 100876328 B1 KR 1020020016180 A

본 발명의 목적은 종래 PC 빔 보로 구성된 교량의 교좌 교체공법의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 상판 슬라브를 최소의 높이로 인상시켜 교통량의 지장을 주지 아니한 상태에서 교좌의 교체작업이 가능하게 하고, 상부 PC 빔 보의 파손에 의한 강도저하를 방지하고, 콘크리트 타설 등에 따른 작업시간의 단축과 함께 경비를 절감할 수 있는 교량의 교좌장치의 교체공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 PC 빔 보의 하면에 앵커볼트에 의해 설치되는 상부플레이트와 상부플레이트의 하면에 설치되는 탄성패드, 또는 베어링(습동판)과 그 하면에 설치되는 하부플레이트로 이루어진 교좌장치의 교체 시에 상부 PC 빔 보에 손상을 주지 아니하고, 손상된 상부 플레이트를 교체하는 방법에 관한 것으로, PC 빔 보의 상부플레이트가 제거된 위치에 상부플레이트 고정용 솔 플레이트(sole plate)를 설치하여, 여기에 교체용 상부플레이트를 고정하는 것이다.

상기 솔 플레이트는 PC 빔 보에 매립하는 것이 아니라, PC 빔 보를 감싸는 구조의 '

' 형상을 가지는 솔 플레이트를 설치하고, PC 빔 보의 측면에서 앵커 볼트로 솔 플레이트를 고정하는 구성으로 이루어진다.

상기 솔 플레이트는 PC 빔 보의 횡단면과 동일한 구조를 가지며, 양 측면에 고정용 앵커 볼트 관통 홀을 복수개 형성된다.

따라서 본 발명은 솔 플레이트를 측면에서 고정하므로, 협소한 인상된 공간부에서 상부 플레이트를 장착하기 위한 번거로운 공정을 간단하게 실시할 수 있는 것이다.

또한 하단에는 상부플레이트 고정용 돌기 및 상부 플레이트 연결용 볼트 홈을 복수개 형성하여 상부 플레이트와 솔 플레이트를 견고하게 고정할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상부 플레이트는 상기 솔 플레이트에 형성된 고정용 돌기 및 볼트 홈과 대응되는 위치에 고정용 홈과 볼트 관통 홀이 복수개 형성되고, 솔 플레이트와 상부 플레이트는 고정용 돌기와 고정용 홈에 안착되고, 볼트에 의하여 결합되어 견고한 결합이 유지된다.

더 나아가 솔 플레이트와 상부 플레이트는 현장에서 용접에 의하여 고정될 수도 있으나, 이는 작업이 번거롭고 용접부위가 쉽게 산화되어 수명이 단축될 수도 있으나, 필요에 따라 이의 사용도 가능하다.

위와 같은 교좌장치의 교체 방법은 종래의 방법(등록특허 제10-0876328호 참조)에 따라 부식된 상판 플레이트를 유압 잭 등에 의하여 제거하고, 제거된 표면을 평활하게 한 후, 본 발명의 솔 플레이트를 PC 빔 보의 교좌장치 위치에 고정한 후 교좌장치의 상부 플레이트를 결합함으로써, PC 빔 보의 손상 없이도 손쉽게 교좌장치를 교체할 수 있는 것이다.

교좌장치의 하부 플레이트는 종래의 방법에 따라 교각의 하부 플레이트 설치 위치에 앵커 소켓을 새로 설치하거나, 등록특허 제10-0557446호, 공개특허공보 제2006-0096962호의 방법에 따라 콘크리트를 해체하고, 하판 플레이트를 설치한 후 콘크리트를 타설하여 설치하는 방법을 사용할 수도 있다.

또한 하부플레이트는 교각 및 교대의 형태나 노후의 상태에 따라 상부 플레이트에 결합되는 동일한 구조의 솔 플레이트를 사용하여 교각 및 교대에 결합할 수 있다.

이 경우 하부 플레이트에 고정 홈을 형성하고 솔 플레이트의 고정돌기만으로도 결합이 가능하다.

본 발명은 교통량의 지장을 주지아니한 상태에서 교좌의 교체작업이 가능하며, 상부 PC 빔 보의 파손에 의한 강도저하를 방지하고, 콘크리트 타설 등에 따른 작업시간의 단축과 함께 경비를 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다.

도 1은 종래의 교좌장치의 상부 플레이트가 PC 빔 보에 설치된 단면도이다.
도 2는 본 발명의 솔 플레이트 단면도이다.
도 3은 본 발명의 상부 플레이트 단면도이다.
도 4는 본 발명이 교좌장치의 조립 사시도이다.
도 5는 본 발명의 교좌장치의 설치 단면도이다.
도 6은 본 발명의 교좌장치의 분해 사시도이다.

이하 본 발명의 교좌장치의 교체 방법에 대하여 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 베어링 형식의 교좌장치를 예를 들었으나, 탄성패드 방식에도 동일하게 적용이 가능하다.

도 1은 종래의 교좌장치의 상부 플레이트가 PC 빔 보에 결합된 상태를 도시한 도면으로, 교량의 장기 사용에 따라 교좌장치의 탄성패드가 탄성을 잃거나 베어링이 녹이 생겨 작동을 못 하는 경우가 발생한다. 이러한 경우에 상, 하 플레이트나 앵커볼트 등의 연결수단도 금속이 산화되어 작동이 어려워 용접기로 절단하거나, 매설부의 콘크리트를 파쇄 또는 유압 잭으로 강제적으로 상, 하 플레이트를 제거하여야 한다.

상, 하 플레이트를 제거한 후 새로운 교좌장치를 설치하기 위하여, 기존의 상, 하 플레이트가 위치하였던 부위에 새로운 앵커 볼트를 설치 고정하거나, 솔 플레이트를 매설하여 새 교좌장치로 교체하여야 한다.

이러한 매설 작업에 있어서, 하단의 교각이나 교대는 일반 콘크리트로 형성되어 있어, 이를 파쇄 후 새로운 콘크리트로 경화 고정하여도 큰 문제는 없으나, 상부의 PC 빔 보의 경우에는 이를 파쇄할 경우 PC 빔의 인장 철선이 손상되면, PC 빔 보의 강도 큰 영향을 주어 교량의 수명 단축이나 교량의 붕괴도 일어날 수 있는 것이므로 주의를 요한다.

또한 교량의 인상을 최소화하여 차량 통행이 가능한 상태에서 교좌장치를 교체하여야 하므로, 협소한 공간에서 이루어져 상부 플레이트 고정작업은 난이도가 높으며, 상부에는 콘크리트 타설도 용이하지 아니하다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해소한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 PC 빔 보의 단면과 동일한 '

' 형상의 솔 플레이트를 PC 빔 보에 설치하고, 상기 솔 플레이트에 상부 플레이트를 결합시킴으로써, PC 빔 보의 손상 없이 교좌장치를 교체할 수 있는 것이다.

본 발명은 '

' 형상의 솔 플레이트(100)는 철판 가공공장에서 철판을 절곡하여 형성하거나, 현장에서 절단된 철판을 용접에 의하여 접합하여 제조할 수 있다.

상기의 솔 플레이트는 교량의 하중에 따라 약 15㎜에서 35㎜의 후판을 사용하며, 그 폭은 PC 빔 보보다 2 내지 5㎜ 정도 두텁게 형성하여 PC 빔 보와 솔 플레이트의 결합이 용이하게 하고, 그 공간에 에폭시 수지나 무수축 모르타르를 충진하여 그 결합을 더욱 견고하게 한다.

상기 솔 플레이트(100)의 양 측면에는 솔 플레이트(100)를 PC 빔 보(150)에 고정하기 위한 볼트 관통 홀(104)이 각각 복수개, 바람직하게는 솔 플레이트의 길이에 따라 2 내지 6개 형성할 수 있으며, 솔 플레이트의 하부면에는 솔 플레이트와 상부 플레이트(110)을 결합시키기 위한 고정돌기(102)와 나사산이 형성된 볼트 홈(103)이 복수로 형성되며, 그 크기에 따라 4 내지 9개 형성할 수 있다.

PC 빔 보(150) 양 측면에는 볼트 관통 홀(104)의 대향되는 위치에 고정너트(105)를 매립하여 PC 빔 보와 솔 플레이트를 고정볼트(101)로 결합, 고정하거나, 볼트 관통홀(104)에 나사산을 형성하여 고정볼트(101)로 나사 결합할 수도 있다.

본 발명의 상부 플레이트(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 상단에 고정 홈(111)이 형성되고, 복수개의 볼트 홀(112)이 관통되어 형성되어 있다.

상기 고정 홈(111)과 볼트 홀(112)은 솔 플레이트의 고정돌기(102)와 볼트 홈(103)의 대응되는 위치에 동일한 개수로 형성된다.

상기 솔 플레이트와 상부 플레이트는 고정돌기(102)와 고정 홈(111)에 의하여 고정되고, 볼트(미도시)에 의하여 볼트 홈(103)에 나사결합된다.

나머지 하부 플레이트나 탄성부재 및 베어링 등 교좌장치의 구성은 공지된 구성을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 그 제한을 두지 아니한다.

도 4는 본 발명의 특징적인 구조를 가지는 솔 플레이트(100)와 상부플레이트(110)를 적용한 교좌장치의 조립 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 PC 빔 보에 고정 수단인 '

' 형상의 솔 플레이트(100)와 그 하단에 결합된 상부플레이트(110)와 그 중앙에 습동판(130, 미도시)과 그 하단에 하부플레이트(120)와 이를 연결하는 앵커 볼트(170)가 형성된 하부 연결판(140)의 구성으로 이루어진다.

도 4에서는 하부 플레이트(120)를 하부 연결판(140)과 연결하는 종래의 방법을 도시하였으나, 상부 플레이트(110)를 연결하는 솔 플레이트(100)를 교각이나 교대에 결합하는 구성으로 이루어질 수도 있다.

도 5는 본 발명의 교좌장치가 설치된 교량의 단면도이다.

이하 본 발명의 교좌장치의 교체방법에 대하여 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 솔 플레이트(100)는 교각 및 교대와 동일한 형상으로 제작되어 현장에 운반되거나, 현장에서 교대의 크기에 따라 철판을 절단하고 용접하여 제조할 수 있다.

본 발명의 교좌장치 교체방법은 다음 단계를 포함한다.

① 먼저 유압 잭을 이용하여 교대를 인상한다.

인상범위는 교량 위로 차량이 통행할 수 있고, 탄성패드나 베어링을 제거할 수 있는 최소한의 높이로 한다.

② 노후된 교좌장치로부터 탄성패드나 베어링을 제거한 후, 상부 플레이트(11)를 유압 잭으로 제거하고, 하부 플레이트는 종래의 방법에 따라 브레이커나 워터 잭 또는 와이어 톱으로 제거한다.

③ 상부 플레이트(11)가 제거된 PC 빔 보(150)의 표면을 고르게 평탄화한 후, 본 발명의 솔 플레이트(100)를 PC 빔 보(150)에 양 측면에서 결합시킨다.

상기 결합 방법은 PC 빔 보(150) 양 측면 표면에 너트(105)를 매립하고, 솔 플레이트의 고정볼트 홀(104)을 관통하는 고정볼트(101)로 결합시킨다.

솔 플레이트(100)와 PC 빔 보(150)의 결합부위에 틈새 등의 공간은 에폭시 수지나 무수축 모르타르로 채워 결합을 더욱 공고히 한다.

④ 결합된 솔 플레이트(100)의 고정돌기(102)와 상부 플레이트(110)의 고정 홈(111)을 일치시킨 후, 볼트로 결합시킴으로써 솔 플레이트와 상부 플레이트가 견고하게 결합된다.

⑤ 하부 플레이트(120)는 교각(160)에 매설된 앵커볼트(170)에 하부 연결판(140)과 함께 볼트로 연결한다.

하부 연결판과 앵커 볼트의 매설은 교각의 매설부위를 종래의 방법으로 파쇄한 후 무수축 콘크리트를 타설하는 방법을 사용하거나, 본 발명의 솔 플레이트를 적용하여 사용할 수 있다.

⑥ 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)가 고정되면 베어링(습동판, 130)을 위치시킨 후 인상시킨 PC 빔 보(150)를 유압 잭의 압력을 제거하여 원위치로 복귀시킴으로써 교좌장치의 교체가 완료된다.

상기 실시예에서는 하부 플레이트를 종래의 방법에 따라 하부 연결판(140)에 연결하는 구성이나, 본 발명에서는 상부 플레이트를 연결하는 솔 플레이트와 동일한 구성의 솔 플레이트를 교각 및 교대에 설치하고, 하부 플레이트의 하부에 고정 홈을 형성하여 솔 플레이트의 고정돌기와 결합시키는 구성도 가능하다.

이 경우에 상부 플레이트에서 사용한 볼트 결합수단을 생략할 수 있다.

상기의 방법을 사용할 경우 교각 및 교대의 손상방지 및 공기 단축을 달성할 수 있어 경제적이고, 콘크리트를 파쇄하기 위한 추가의 장비가 필요 없다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 교좌장치 교체방법은 PC 빔의 손상없이 상부 플레이트를 설치할 수 있으며, 측면에서 결합시킴으로써 협소한 하부로부터 결합시키는 종래의 방법에 비하여 그 공정이 수월할 뿐만 아니라, 공정의 위험도를 낮추고 공정의 신속성 및 정확성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 교량의 내구성을 유지하여 수명을 연장할 수 있는 유용한 발명이다.

본 발명은 PC 빔 보를 사용한 교량의 교좌장치에 대한 실시예를 제시하였으나, 필요한 경우 강철 빔이나 프리캐스트 콘크리트 빔에도 사용이 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 통상의 기술자에게 자명한 사항이다.

상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 솔 플레이트
101: 고정볼트
102: 고정돌기
103: 볼트 결합 홈
104: 고정볼트 홀
110: 상부 플레이트
111: 고정 홈
112: 볼트 관통 홀
120: 하부 플레이트
130: 습동판
131: 패킹
132: 미끄럼판
140: 하부 연결판
150: PC 빔 보
160: 교각
170: 앵커
180: 부상 방지판
190: 고정판

Claims (4)

1. PC 빔 보로 형성된 교량의 노화된 교좌장치 교체방법에 있어서,
   유압 잭을 이용하여 PC 빔 보를 인상하고, 노후된 교좌장치의 상부 플레이트(11) 및 하부 플레이트를 용접기나 유압잭으로 제거하는 1 단계;
   노화된 상부 플레이트(11)가 제거된 PC 빔 보(150)의 표면을 고르게 평탄화한 후, 15㎜에서 35㎜의 후판을 사용하여 '

   

   ' 형상의 PC빔 보(150)보다 2 내지 5㎜ 두텁게 형성된 솔 플레이트(100)를, PC 빔 보(150)의 양 측면에서 솔 플레이트의 고정볼트 홀(104)을 관통하는 고정볼트(101)로 나사 결합시키는 2단계;
   솔 플레이트(100)와 PC 빔 보(150)의 결합부위 공간에 에폭시 수지나 무수축 모르타르를 충진하는 3단계;
   PC 빔 보(150)에 결합된 솔 플레이트(100)의 고정돌기(102)와 상부 플레이트(110)의 고정 홈(111)을 일치시킨 후, 볼트로 나사 결합시키는 4단계;
   하부플레이트가 제거된 교각(160)의 표면을 고르게 평탄화한 후, 15㎜에서 35㎜의 후판을 사용하여 '

   

   ' 형상의 교각보다 2 내지 5㎜ 두텁게 형성된 솔플레이트(100)를 교각(160)에 나사 결합시킨 후, 솔플레이트(100)에 고정 홈이 형성된 하부 플레이트(120)를 볼트로 나사 결합시키는 5단계;
   상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 사이에 습동판(130)을 위치시킨 후, 인상시킨 PC 빔 보(150)를 유압잭의 압력을 제거하여 원위치로 복귀시키고, 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)를 부상 방지판(180)과 고정판(190)에 의하여 고정시키는 6단계로 이루어진 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노후 교좌장치의 교체방법.
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