KR101703110B1 - 보도 교량용 조립식 교각의 시공 구조 및 그 교각의 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보도 교량용 교각의 시공 구조 및 교각의 시공 방법에 관한 것으로, 기초 콘크리트에 일부가 매립된 앙카 볼트에 의해 고정되고, 상면으로부터 상방 돌출된 안내 기저부가 일체 형성된 베이스 플레이트와; 상기 안내 기저부를 감싸는 형태로 상기 베이스 플레이트의 상측에 제1체결 수단으로 고정되고, 교량용 거더를 지지하는 코핑 부재가 상측에 위치한 기둥 부재를; 포함하여 구성되어, 베이스 플레이트와 기둥 부재와의 정렬 상태를 예정된 상태로 조립할 수 있으면서, 휨 모멘트에 대한 저항 능력을 향상시키고, 작고 가벼운 상태로 자재를 현장으로 운반할 수 있게 되므로, 윈치 등의 소형 설비나 인력에 의해 용접 가공을 배제한 상태로 운반 및 시공이 가능한 보도 교량용 교각의 시공 구조 및 교각의 시공 방법을 제공한다.

Description

보도 교량용 조립식 교각의 시공 구조 및 그 교각의 시공 방법{STRUCTURE AND METHOD OF CONSTRUCTING PIER FOR PEDESTRIAN BRIDGE WITHOUT WELDING}

본 발명은 교각의 시공 구조 및 방법에 관한 것으로, 산악 지대의 산림의 훼손을 방지하면서 보도 교량용 교각을 인력에 의해 시공할 수 있는 강재 구조의 보도 교량용 교각의 시공 구조 및 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 보도교는 사람이나 자전거가 통행하는 상판과, 상판을 지지하는 거더와, 거더를 지지하는 교각으로 이루어진다. 이에 따라, 보도교가 설치되는 곳은 차도를 따라 나란히 설치되거나 차도를 횡단하는 형태로 형성된다.

보도교를 시공하는 데 있어서 가장 큰 중량을 차지하는 것은 교각이다. 이에 따라, 시공이 어려운 장소에서는 대한민국 등록특허공보 제10-756517호 등에 개시된 상대적으로 가벼운 분절형 콘크리트 블록을 이용하여 보도교의 교각을 시공하여 왔다.

그러나, 최근에는 산림 지대에 보도교를 시공하여 등산객들에게 산림 지대를 보다 편안하게 산책할 수 있도록 하는 필요성이 대두됨에 따라, 산림 지대 내에 보도를 교량 형태로 시공하고자 하는 시도가 제기되었다. 특히, 설악산의 정상 근처와 같이 매우 높은 고지대에 보도교를 도1에 도시된 경로(10)를 따라 시공하는 것은 운반이 어려울 뿐만 아니라, 주변의 산림(88)이 훼손되지 않도록 시공해야 하므로 매우 까다로운 시공 조건 하에서 시공되는 것이 필요하다.

즉, 헬리콥터에 의해 발생되는 바람에 의하여 주변 산림(88)이 꺾이는 등의 훼손을 방지하기 위해서는, 헬리콥터에 의해 운반되는 자재들은 하나의 장소(S)로만 운반되어야 하고, 균일한 전압의 전기 사용이 제한되므로 용접 품질이 저하되어 용접을 배제한 조건 하에서, 보도교의 시공이 필요해진다.

특히, 보도교의 상판을 지지하는 교각을 시공함에 있어서, 주변의 산림 훼손을 방지하기 위하여 헬리콥터를 이용하지 않으면서도, 보다 가벼운 부재들로 이루어져 운반의 편의를 도모하며, 균일한 전압이 필요한 용접 공정을 배제하면서도, 견고하고 시공이 간편한 교각의 시공 구조 및 방법의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 산악 지대의 산림의 훼손을 방지하면서 보도 교량용 교각을 인력에 의해 시공할 수 있는 강재 구조의 보도 교량용 교각의 시공 구조 및 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은, 인력이나 윈치 등의 소형 설비를 이용하여 운반할 수 있는 소형 자재들로 이루어져 현장에서 조립하여 시공되는 보도교용 교각을 시공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 전압과 전류가 균일한 상태에서만 우수한 품질의 접합력이 얻어지는 용접 가공을 배제하면서, 견고한 구조의 교각을 인력으로 시공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 기초 콘크리트에 일부가 매립된 앙카 볼트에 의해 고정되고, 상면으로부터 상방 돌출된 안내 기저부가 일체 형성된 베이스 플레이트와; 상기 안내 기저부를 감싸는 형태로 상기 베이스 플레이트의 상측에 제1체결 수단으로 고정되고, 교량용 거더를 지지하는 코핑 부재가 상측에 위치한 기둥 부재를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조를 제공한다.

이는, 교각을 지지하는 기초 콘크리트 상에 고정 설치되는 베이스 플레이트에 안내 기저부가 상방 돌출되게 형성하고, 기둥 부재의 중공부가 안내 기저부를 감싸는 형태로 설치됨에 따라, 베이스 플레이트와 기둥 부재와의 정렬 상태를 예정된 상태로 조립할 수 있도록 하기 위함이다.

이 뿐만 아니라, 제1체결수단으로 기둥 부재와 안내 기저부를 함께 관통하여 기둥 부재를 베이스 플레이트와 결합함으로써, 교각의 하부에 작용하는 휨 모멘트 성분에 의한 휨 응력을 보다 두꺼운 단면으로 견딜 수 있게 되므로, 보다 견고한 교각을 시공할 수 있게 된다.

무엇보다도, 상기 안내 기저부에는, 상기 기둥 부재를 상기 안내 기저부에 끼우는 것을 보조하도록 상방으로 볼록한 제1가이드 부재가 상기 안내 기저부의 가장자리보다 상방 돌출 형성될 수 있다. 이에 의하여, 기둥 부재를 베이스 플레이트와 결합하기 위한 정렬 위치로 이동시키는 과정에서, 기둥 부재의 안내 기저부에 상방으로 볼록하게 돌출된 제1가이드 부재의 상면을 타고 기둥 부재를 이동시킬 수 있게 되어, 기둥 부재와 안내 기저부의 예정된 정렬 위치로 인력 등 작은 힘에 의해서도 쉽게 맞출 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 제1가이드 부재는 구면, 타원면 중 어느 하나의 곡면으로 형성되어, 기둥 부재의 저면 모서리가 곡면으로 형성된 제1가이드 부재의 상면을 타고 쉽게 미끄러질 수 있게 되어, 기둥 부재를 베이스 플레이트의 상면에 안착시키면서 안내 기저부와 정렬시키는 것이 용이해진다.

특히, 상기 기둥 부재의 내부 중앙부에는 제1가이드 케이블이 고정되고, 상기 제1가이드 부재의 중앙부에는 상기 제1가이드 케이블이 관통하는 제1관통공이 형성되어, 상기 제1가이드 케이블이 상기 관통공에 관통한 상태로 잡아당겨지는 것에 의해 상기 기둥 부재가 상기 안내 기저부에 끼워질 수 있다. 이와 같이, 제1가이드 케이블을 작업자가 잡아당기는 단순한 작업에 의하여, 상대적으로 무거운 기둥 부재를 안내 기저부와 정렬시키는 위치로 정확하고 간편하게 위치시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기 제1체결수단은 상기 안내 기저부와 상기 기둥 부재를 함께 관통하여 상기 기둥 부재를 상기 베이스 플레이트의 상측에 고정한다.

그리고, 상기 코핑 부재의 상면에는 삭도를 세우는 것을 보조하는 삭도 설치 부재가 제거 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 나사 체결에 의하여 코핑 부재에 결합되어, 삭도 설치 부재에 이송 지지빔을 설치하여 긴 경로의 도보교의 거더 등을 운반하는 데 활용될 수도 있다.

한편, 자전거나 사람들이 통행하는 보도교 상판을 지지하는 거더를 거치시키는 연장부가 구비된 코핑 부재는, 전압의 공급이 안정적인 낮은 지대(예를 들어, 공장이나 산아래)에서 기둥 부재에 미리 용접 등에 의해 접합된 상태로 상기 교각의 시공 위치로 운송되어, 기둥 부재를 베이스 플레이트에 고정시키는 것에 의해 코핑 부재도 함께 시공되게 할 수 있다. 이 경우는 기둥 부재의 높이(Ho)가 낮아 기둥 부재와 코핑 부재가 결합된 상태에서도 인력이나 윈치에 의한 작은 힘으로도 운송 거점 위치로부터 시공 위치까지 운반하는 것이 가능할 경우에 적용될 수 있다.

한편, 산림 지역에 시공하고자 하는 산책로를 형성하는 보도교의 상판 높이가 지면으로부터 높은 경우에는, 기둥 부재의 높이가 높아져 그 자중이 증가하므로, 기둥 부재와 코핑 부재를 결합된 상태로 인력이나 위치에 의한 작은 힘으로 운송 거점 위치로부터 시공 위치까지 운반하는 것이 곤란해진다. 따라서, 코핑 부재와 기둥 부재를 결합하지 않은 상태로 운송 거점 위치까지 운반하고, 이들 부재를 별개로 분리된 상태로 시공 위치까지 운반한 이후에, 기둥 부재의 상측의 일부가 코핑 부재에 수용된 상태로 얹혀지게 시공할 수 있다. 즉, 기둥 부재와 코핑 부재가 전혀 다른 부재로 형성되더라도, 기둥 부재의 상측 일부가 코핑 부재에 수용되게 하는 것에 의하여 이들 부재들을 정렬시킨 후, 제2체결 수단으로 고정 설치킴으로써, 시공 현장에서도 기둥 부재와 코핑 부재 간의 정렬 상태를 예정된 상태로 시공할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. 그리고, 제2체결수단으로 기둥 부재와 코핑 부재를 함께 관통하여 기둥 부재를 코핑 부재와 결합함으로써, 교각의 상측에서 작용하는 하중을 보다 두꺼운 단면으로 견딜수 있는 잇점도 얻어진다.

이렇듯, 본 발명은 교각을 시공하는 데 있어서, 베이스 플레이트와, 기둥 부재와, 코핑 부재를 별개로 제작하여 작고 가벼운 상태로 현장으로 운반할 수 있게 되므로, 윈치 등의 소형 설비나 인력에 의해 현장으로 이송하는 것이 가능해지는 잇점도 얻을 수 있다.

그리고, 상기 제1체결수단과 상기 제2체결수단은 다양한 체결 수단(볼트, 너트, 나사, 리벳 등) 중 어느 하나로 선택될 수 있지만, 제1체결 수단과 제2체결 수단 중 어느 하나 이상은 일방향 볼트(one side bolt)로 형성되어, 기둥 부재의 중공부 중심을 향하여 바깥에서 죄는 것만에 의해서도 기둥 부재와 안내 기저부 또는 기둥 부재와 코핑 부재를 견고하면서도 간단하게 고정할 수 있다.

한편, 상기 베이스 플레이트와 기둥 부재의 하측 중 어느 하나 이상과 상기 코핑 부재를 연결하고 긴장되게 설치된 긴장재를 더 포함하여 구성되어, 외력에 의하여 완성된 교각에 휨 모멘트가 작용하더라도, 프리스트레스가 도입된 상태의 긴장재에 의하여 기둥 부재의 상측에 코핑 부재가 견고하게 결합된 상태를 유지하므로, 고정 하중이나 외력에 보다 잘 견디는 구조를 구현할 수 있다.

그리고, 코핑 부재와 기둥 부재가 시공 현장에서 서로 결합되는 경우에는, 상기 코핑 부재에는 상기 기둥 부재의 상측을 수용하는 수용부가 구비되어, 상기 수용부가 상기 기둥 부재의 상측을 감싼 상태로 상기 코핑 부재가 상기 기둥 부재에 고정될 수 있다. 이에 의하여, 코핑 부재가 기둥 부재의 상측에 위치한 상태에서 코핑 부재의 자중에 의해 이탈될 염려 없이 견고하게 고정시킬 수 있다.

마찬가지로, 상기 기둥 부재의 상측에는, 상기 코핑 부재의 상기 수용부를 상기 기둥 부재에 끼우는 것을 보조하도록 상방으로 볼록한 제2가이드 부재가 상기 기둥 부재의 가장자리보다 상방 돌출 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 코핑 부재를 기둥 부재의 상측과 결합하기 위한 정렬 위치로 이동시키는 과정에서, 기둥 부재의 상측에 돌출된 제2가이드 부재의 상면을 타고 코핑 부재를 이동시킬 수 있게 되어, 코핑 부재와 기둥 부재의 예정된 정렬 위치로 인력 등 작은 힘에 의해서도 쉽게 맞출 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 제2가이드 부재는 구면, 타원면 중 어느 하나의 곡면으로 형성되어, 코핑 부재의 저면 모서리가 곡면으로 형성된 제2가이드 부재의 상면을 타고 쉽게 미끄러질 수 있게 되어, 코핑 부재의 수용부가 기둥 부재의 상측을 감싸는 형태로 안착되면서 기둥 부재와 정렬시키는 것이 용이해진다.

특히, 상기 코핑 부재의 수용부의 중앙부로부터 제2가이드 케이블이 연장되고, 상기 제2가이드 부재의 중앙부에는 상기 가이드 케이블이 관통하는 제2관통공이 형성되어, 상기 제2가이드 케이블이 상기 제2관통공에 관통한 상태로 잡아당겨지는 것에 의해 상기 코핑 부재가 상기 기둥 부재에 끼워질 수 있다. 이와 같이, 제2가이드 케이블을 작업자가 잡아당기는 단순한 작업에 의하여, 상대적으로 무거운 코핑 부재를 기둥 부재의 상측에 정렬시키는 위치로 정확하고 간편하게 위치시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기 제2체결수단은 상기 기둥 부재와 상기 코핑 부재를 함께 관통하여 상기 기둥 부재를 상기 베이스 플레이트의 상측에 고정하여, 기둥 부재를 보다 큰 단면으로 코핑 부재와 견고하게 결합할 수 있게 된다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 앙카 볼트의 상부가 드러나도록 지면에 콘크리트 기초를 시공하는 기초 시공 단계와; 상면에는 일체로 상방 돌출된 안내 기저부가 기둥 형태로 일체 형성되고, 상기 안내 기저부에는 중앙부가 가장자리에 비하여 상방으로 볼록한 곡면 형태의 상면을 형성하는 제1가이드 부재가 상기 안내 기저부의 상단보다 더 높게 돌출되게 형성된 베이스 플레이트를 시공 현장으로 운반하여, 상기 앙카 볼트에 위치 고정시키는 베이스 플레이트 설치단계와; 상기 베이스 플레이트 상에 거치되는 하단부의 받침부와, 상기 받침부로부터 상기 안내 기저부를 감싸는 단면의 중공 기둥부를 포함하는 형태의 기둥 부재를 시공 현장으로 운반하여, 상기 기둥 부재의 상기 받침부를 상기 제1가이드부재의 상면에 걸터놓은 상태로 상기 기둥 부재를 회전시켜 상기 받침부의 저면이 곡면 형태의 상기 제1가이드 부재의 상면을 타고 미끄러지는 형태로 이동시켜 상기 중공 기둥부가 상기 안내 기저부를 감싸는 형태의 예정된 위치가 되게 하는 기둥부재 위치단계와; 결합 볼트에 의해 상기 받침부의 관통공을 관통하여 베이스 플레이트의 나사 체결공에 체결하고, 상기 중공 기둥부의 측벽을 관통하여 제1체결수단으로 상기 중공 기둥부와 상기 안내 기저부가 겹쳐진 상태로 체결 고정하여, 상기 기둥 부재를 상기 베이스 플레이트와 일체화시켜 고정하는 기둥부재 고정단계를; 포함하여, 시공 현장에서 용접없이 교각을 시공하는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법을 제공한다.

따라서, 상기 안내 기저부에는 가장자리에 비하여 중앙부가 상방으로 돌출된 제1가이드부재가 일체로 형성되어 있고, 상기 기둥부재 설치단계는, 상기 기둥 부재의 하단 모서리가 상기 제1가이드 부재의 상면을 타고 상기 기둥 부재의 상기 중공부가 상기 안내 기저부에 끼워지게 상기 기둥 부재를 설치하여, 윈치와 같은 소형 설비나 인력에 의해 기둥 부재를 베이스 플레이트의 안내 기저부에 정렬시키는 위치로 간편하게 이동시키는 것이 가능해진다.

그리고, 상기 기둥 부재의 상기 중공부로부터 제1가이드 케이블이 연장되고, 상기 제1가이드 부재에는 제1관통공이 형성되고; 상기 기둥부재 설치단계는, 상기 제1가이드 케이블을 상기 제1관통공에 관통시킨 상태에서 잡아당기는 것에 의해 상기 기둥 부재를 상기 안내 기저부에 끼워지게 설치함으로써, 기둥 부재를 안내 기저부에 정렬시키는 과정에서 작업자들이 기둥 부재의 위치를 세심하게 조정하지 않더라도, 제1가이드 케이블에 의하여 기둥 부재가 자연스럽게 안내 기저부에 정렬되는 위치로 이동시킬 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

여기서, 상기 기둥 부재에는 교량용 거더를 거치하는 연장부를 포함하는 코핑 부재가 결합된 상태로 시공 현장으로 운반되어, 상기 기둥부재 설치단계에 의하여 코핑 부재도 함께 설치될 수도 있다. 그리고, 상기 코핑 부재와 상기 기둥 부재는 분리된 상태로 시공 현장으로 운반되고, 상기 기둥 부재의 상측에 코핑 부재를 얹어 제2체결수단으로 상기 코핑 부재를 고정하는 코핑부재 설치단계를; 더 포함하여 교각을 시공할 수도 있다.

시공 현장에서 코핑 부재와 기둥 부재를 제2체결수단으로 결합하는 경우에는, 상기 기둥 부재의 상측에는 가장자리에 비하여 중앙부가 상방으로 돌출된 제2가이드부재가 일체로 형성되어 있고, 상기 코핑부재 설치단계는, 상기 코핑 부재의 수용부의 하단이 상기 제2가이드 부재의 상면을 타고 상기 코핑 부재의 상기 수용부가 상기 기둥 부재의 상측에 끼워지게 상기 코핑 부재를 설치하여, 작은 힘으로도 코핑 부재를 기둥 부재의 상측에 정렬시키는 이동 작업을 마칠 수 있다.

그리고, 상기 코핑 부재의 상기 수용부로부터 제2가이드 케이블이 연장되고, 상기 제2가이드 부재에는 제2관통공이 형성되고; 상기 코핑부재 설치단계는, 상기 제2가이드 케이블을 상기 제2관통공에 관통시킨 상태에서 잡아당기는 것에 의해 상기 코핑 부재를 상기 기둥 부재의 상측에 끼워지게 설치함으로써, 코핑 부재를 기둥 부재의 상측에 정렬시키는 과정에서 작업자들이 코핑 위치를 세심하게 조정하지 않더라도, 제2가이드 케이블에 의해 코핑 부재가 자연스럽게 기둥 부재에 끼워지는 위치로 쉽게 이동시킬 수 있다.

그리고 나서, 상기 기둥 부재의 하측과 상기 베이스 플레이트 중 어느 하나와 코핑 부재를 연결하는 긴장재를 설치하고, 상기 긴장재를 긴장시키는 긴장재 설치단계를 더 포함하여, 시공이 완성된 교각에 외력 등에 의한 휨 모멘트가 작용하더라도, 기둥 부재와 코핑 부재가 긴장재에 의하여 보다 견고하게 결합됨으로써, 외력 등에 의해 작용하는 휨 응력을 원활히 견딜 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 교각을 형성하는 베이스 플레이트와, 기둥 부재 및 코핑 부재를 별도로 제작하여, 중량이 크지 않은 상태로 삼림 지대 등으로 운반 후에 현장에서 교각을 체결 수단에 의해서만 조립 시공할 수 있게 구성되어, 베이스 플레이트와, 기둥 부재 및 코핑 부재(기둥 부재와 코핑 부재는 중량이 작은 경우에는 결합된 상태로도 가능함)를 별개로 공장에서 제작하여 작고 가벼운 상태로 소형 설비나 인력으로 현장에 이송할 수 있으므로, 교각의 부재를 이송하는 과정에서 주변의 산림을 훼손하는 문제를 해결할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 용접 가공을 배제하고 체결 수단에 의하여 각 부재를 상호 결합하여 교각을 시공하므로, 전원 공급이 정상적으로 이루어지지 않아 배터리에 의존하여 불안정한 전력으로 행해지는 용접 가공을 배제하는 시공 조건 하에서도, 항상 일정한 품질의 교각을 시공할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 교각을 지지하는 기초 콘크리트 상에 고정 설치되는 베이스 플레이트에 안내 기저부가 상방 돌출되게 형성하고, 기둥 부재의 중공부가 안내 기저부를 감싸는 형태로 설치됨에 따라, 이송용 중장비가 없더라도 베이스 플레이트와 기둥 부재와의 정렬 상태를 예정된 상태로 조립할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 제1체결수단으로 기둥 부재와 안내 기저부를 함께 관통하여 기둥 부재를 베이스 플레이트와 결합함으로써, 교각의 하부에 작용하는 휨 모멘트 성분에 의한 휨 응력을 보다 두꺼운 단면으로 견딜 수 있게 되므로, 외력에 잘 견딜 수 있는 견고한 교각을 시공할 수 있는 효과가 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 상기 안내 기저부에 상기 기둥 부재를 상기 안내 기저부에 끼우는 것을 보조하도록 상방으로 볼록한 곡면이 상면에 의해 형성된 제1가이드 부재가 상기 안내 기저부의 가장자리보다 상방 돌출 형성되어, 기둥 부재를 베이스 플레이트와 결합하기 위한 정렬 위치로 이동시키는 과정에서, 기둥 부재의 하단 모서리를 안내 기저부의 제1가이드 부재의 상면을 타고 미끄러지듯이 이동시킬 수 있게 되어, 작은 힘으로도 기둥 부재와 안내 기저부의 예정된 정렬 위치로 쉽게 맞출 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은, 기둥 부재의 내부 중앙부에는 제1가이드 케이블이 고정되고, 제1가이드 부재의 중앙부에는 상기 제1가이드 케이블이 관통하는 제1관통공이 형성되어, 상기 제1가이드 케이블이 제1관통공에 관통한 상태로 잡아당겨지는 것에 의해 상기 기둥 부재가 상기 안내 기저부에 끼움으로써, 작업자가 기둥 부재의 위치를 정교하게 조절하지 않고 제1가이드 케이블을 잡아당기는 단순한 작업으로, 기둥 부재를 안내 기저부와 정렬시키는 정교한 공정을 쉽게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 기둥 부재와 베이스 플레이트의 정렬 공정 이외에, 기둥 부재와 코핑 부재의 정렬 공정에서도, 제2가이드 케이블과 제2가이드 부재를 이용하여, 보다 작은 힘으로도 기둥 부재와 코핑 부재를 정렬시키는 작업을 행할 수 있을 뿐만 아니라, 세밀하고 정교한 조절이 없더라도 제2가이드 케이블에 의하여 기둥부재와 코핑 부재를 정렬시키는 효과를 얻을 수 있다.

그 밖에, 본 발명은, 공장에서 각각 제작된 베이스 플레이트와, 기둥 부재와, 코핑 부재 중 어느 2개를 긴장재로 연결하여 긴장력을 도입함으로써, 콘크리트를 사용하지 않고 강재를 주재료로 이루어진 각각의 부재들의 결합을 보다 견고하게 하면서, 긴장재에 도입된 긴장력으로 외력에 의해 작용하는 휨 모멘트를 저항함으로써 보다 견고한 교각을 시공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도1은 산림 지대의 보도교의 배치도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교각 시공 구조를 도시한 사시도,
도3은 도2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 종단면도,
도4a 내지 도4e는 도2의 교각의 시공 순서에 따른 구성을 도시한 도면,
도5는 도2의 베이스 플레이트의 구성을 도시한 사시도,
도6은 도3의 절단선 Ⅵ-Ⅵ에 따른 기둥 부재의 중공부를 도시한 횡단면도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교각의 시공 과정 중 기둥 부재를 베이스 플레이트에 고정하는 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교각 시공 구조(100)에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교각 시공 구조(100)는 기초 콘크리트(50)에 일부가 매립된 앙카 볼트(55)에 의해 고정된 베이스 플레이트(110)와, 베이스 플레이트(110)의 상면으로부터 상방 돌출된 안내 기저부(115)를 감싸는 형태로 베이스 플레이트(110)의 상측에 제1체결볼트(91)로 고정된 기둥 부재(120)와, 기둥 부재(120)의 상측에 얹혀진 상태로 제2체결볼트(92)로 고정되는 코핑 부재(130)와, 코핑 부재(130)의 상면에 체결 형태로 제거 가능하게 선택적으로 설치되는 삭도 설치 부재(140)와, 코핑 부재(130)와 기둥 부재(120)를 연결하고 긴장력이 도입되게 설치된 긴장재(150)를 포함하여 구성된다.

상기 베이스 플레이트(110)는 플레이트 형태의 지지판(111)과, 지지판(111)에 용접으로 일체 결합되어 상방으로 돌출된 안내 기저부(115)와, 안내 기저부(115)의 중앙부가 가장자리에 비하여 상방으로 볼록한 제1가이드 부재(117)가 형성된다. 베이스 플레이트(110)는 강재 등 금속 재질로 공장에서 제작된 후, 교각을 시공할 위치(P1, P2)로 운반된다. 도면에는 교각의 시공 위치를 P1, P2 만 표시하였지만, 보도교의 경로(10)를 따라 5m 내지 10m 간격으로 매우 많은 교각이 시공된다. 교각의 시공 위치(P1, P2)가 산의 중턱이나 정상인 경우에는, 헬리콥터에 의하여 운송 가능한 운송 거점 위치(S)로 일괄 운송된 이후에, 인력이나 윈치 등의 작은 힘에 의해 운반이 가능하도록 작게 제작된다.

여기서, 지면(29)에는 현장타설 콘크리트로 형성되는 기초 콘크리트(50)가 시공되고, 기초 콘크리트(50) 상에 베이스 플레이트(110)가 설치된다. 베이스 플레이트(110)를 기초 콘크리트(50)에 고정시킬 수 있도록, 기초 콘크리트(50)에는 앙카 볼트(55)가 미리 매입되어 지반에 고정된 상태로 시공된다. 이에 따라, 기초 콘크리트(50)의 상측에 드러난 앙카 볼트(55)에 베이스 플레이트(110)의 다수의 관통공(110a)이 관통한 상태로 설치된다.

그리고, 안내 기저부(115)는 기둥 부재(120)의 중공부(120S)에 삽입되는 단면 크기를 갖게 형성되며, 기둥 부재(120)의 중공부(120S)에 삽입되도록 중공부(120S)의 단면 형상과 닮은 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 기둥 부재(120)가 중공형 원기둥 형상이면, 안내 기저부(115)는 기둥부재(120)의 중공부(120S)에 삽입되는 크기의 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 기둥 부재(120)가 사각 단면의 형상이면, 안내 기저부(115)도 사각 단면의 형상으로 기둥 부재(120)에 삽입될 수 있는 크기로 형성될 수 있다.

제1가이드 부재(117)는 도5에 도시된 바와 같이 안내 기저부(115)의 선단면에 비하여 보다 상방으로 돌출된 곡면 형상으로 형성된다. 도면에는 제1가이드 부재(117)의 상면의 형상이 구면과 동일한 곡률의 곡면으로 형성되어 있지만, 타원면과 동일한 곡률의 곡면으로 형성될 수도 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 상기 제1가이드 부재(117)의 제1관통공(117a)이 형성된 선단부를 수평면으로 형성하고 이로부터 직선 또는 곡선 형태로 경사진 형태로 형성될 수도 있다. 이를 통해, 기둥 부재(120)의 하단 모서리를 제1가이드 부재(117)의 상면을 타고 미끄러지듯이 이동하여, 기둥 부재(120)를 베이스 플레이트(110)의 정해진 위치로 정렬시키는 것을 보다 작은 힘에 의해서도 가능해지는 잇점을 얻을 수 있다.

여기서, 기둥 부재(120)와 베이스 플레이트(110)의 정렬 상태는 기둥 부재(120)의 관통공(120a)과 베이스 플레이트(110)에 미리 마련된 나사 체결공(110z)이 겹쳐져 결합 볼트(59)를 나사 체결공(110z)에 삽입 체결할 수 있는 위치, 또는 안내 기저부(115)의 중심과 기둥 부재(120)의 중공부의 중심이 일치하는 위치를 말한다.

도면에 도시된 바와 같이, 제1가이드 부재(117)는 안내 기저부(115)의 측면 상단으로부터 상방으로 볼록한 형태로 연장 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도면에 도시되지 않았지만, 제1가이드 부재(117)는 안내 기저부(115)의 측면의 내측에 용접으로 접합되어 상방으로 볼록한 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 제1가이드 부재(117)의 상면으로 형성된 곡면의 바깥에 안내 기저부(115)의 상단면이 있으므로, 기둥 부재(120)의 하단 모서리(120x)가 제1가이드 부재(117)의 곡면을 따라 미끄러진 이후에, 기둥 부재(120)의 하단 모서리(120x)를 안내 기저부(117)의 측면 상단면에 지지한 상태로 잠시 거치시킬 수 있으므로, 기둥 부재(120)의 저면을 베이스 플레이트(110)의 상면에 거치시키는 공정을 단계적으로 나눠서 행할 수 있게 된다.

제1가이드 부재(117)는 안내 기저부(115)로 둘러싸인 공간(115S)이 외부에 드러나지 않는 밀폐형(예를 들어, 구면)으로 형성될 수도 있지만, 후술하는 가이드 케이블(129)을 잡아당기는 경로를 마련하기 위하여, 도5에 도시된 바와 같이, 안내 기저부(115)로 둘러싸인 공간(115S)으로 작업자의 손이 들어가 제1가이드 케이블(129)을 바깥으로 빼낼 수 있는 통로가 형성된 개방형으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 기둥 부재(120)는 시공하고자 하는 교각의 높이에 맞게 정해진 높이로 형성되며, 안내 기저부(115)를 둘러싸는 중공부(120S)가 내부에 마련된다. 도면에는 기둥 부재(120)의 중공부(120S)가 기둥 부재(120)의 높이 전체에 걸쳐 형성된 구성이 예시되어 있지만, 안내 기저부(115)를 감싸는 위치까지만 중공부(120S)가 마련되더라도 무방하다.

기둥 부재(120)는 중공부(120S)를 포함하여 형성되므로, 크레인과 같이 대형 설비가 없더라도, 윈치나 인력으로 발휘할 수 있는 작은 힘으로도 정해진 운송 거점 위치(S)로부터 시공 위치(P1, P2)까지 운반할 수 있으며, 동시에 기둥 부재(120)를 밀어 베이스 플레이트(110)의 안내 기저부(115)에 정렬된 위치까지 이동 설치하는 것도 가능하다.

특히, 베이스 플레이트(110)에는 상방으로 볼록한 곡면의 제1가이드 부재(117)가 형성되어 있으므로, 도4b에 도시된 바와 같이, 세운 상태의 기둥 부재(120)를 경사지게 약간 기울인 상태에서, 기둥 부재(120)를 직립 형태가 되는 방향으로 밀거나 잡아당겨 세우기만 하면, 기둥 부재(120)의 하단 모서리(120x)가 상방 볼록한 제1가이드 부재(117)의 곡면을 타고 미끄러지면서 이동하여, 기둥 부재(120)가 직립한 자세가 되면서(120M), 동시에 기둥 부재(120)는 안내 기저부(115)를 감싼 상태의 정렬 위치로 도달하게 된다. 따라서, 기둥 부재(120)를 인상하는 큰 힘이 없더라도, 가볍게 기둥 부재를 세워 미는 것에 의해 기둥 부재(120)를 베이스 플레이트(110)에 대하여 정렬시키는 것이 가능해진다.

이 때, 기둥 부재(120)를 인상하지 않고 밀거나 잡아당겨 세우는 것은 받침부(123)의 일측이 베이스 플레이트(110)의 상면에 닿은 상태로 회전(120M)시키는 것이므로, 기둥 부재(120)의 받침부(123)의 끝단으로부터 안내 기저부(115)를 수용하는 중공부(120S)의 내벽까지의 거리(L)는 베이스 플레이트(110)의 상면으로부터 제1가이드 부재(117)의 선단까지의 높이(H)보다 더 크도록 치수가 정해지는 것이 바람직하다. 그리고, 중공부(120S)의 내경은 안내 기저부(115)의 외경(d1)에 비하여 약간 더 크게 형성된다.

한편, 도6에 도시된 바와 같이, 기둥 부재(120)의 내부에는 횡방향으로 가로질러 고정된 고정 바(128)가 십(十)자 형태로 고정되고, 중공부(120S)의 중앙부에 위치한 고정바(128)의 교차점에 제1가이드 케이블(129)이 매듭 형태(129a) 또는 접합 형태 또는 폐루프 끝단으로 걸리는 형태로 고정된다. 제1가이드 케이블(129)은 기둥 부재(120)를 직립으로 세워 베이스 플레이트(110)와 정렬시킬 때에 사용된다. 즉, 기둥 부재(120)의 받침부(123)의 끝단이 베이스 플레이트(110)에 접촉한 상태로 기울이고, 제1가이드 케이블(129)을 베이스 플레이트(110)의 제1가이드 부재(117)의 관통공(117a)에 관통시킨 후, 작업자가 제1가이드 케이블(129)을 잡아당기는 힘(F1)을 작용시키면, 제1가이드 케이블(129)이 중공부(120S)의 중앙부에 위치하고 있고, 제1가이드 부재(117)의 관통공(117a)도 중앙부에 위치하고 있으므로, 제1가이드 케이블(129)을 잡아당기는 힘(F1)을 작용할 수록 기둥 부재(120)의 하단 모서리(120x)가 제1가이드 부재(117)의 곡면을 타고 미끄러지면서 스스로 기둥 부재(120)와 베이스 플레이트(110)의 정렬 상태가 된다.

즉, 작업자가 기둥 부재(120)를 안내 기저부(115)에 정렬시키기 위한 정교한 조절 공정이 없이도, 기둥 부재(120)를 안내 기저부(115)에 저절로 정렬시킬 수 있게 된다. 이 때, 제1가이드 케이블(129)은 제1가이드 부재(117)의 사잇 틈새를 통해 작업자가 잡아당길 수 있고, 기둥 부재(120)와 안내 기저부(115)가 서로 정렬되기 직전이나 정렬된 상태에서, 제1가이드 케이블(129)을 안내 기저부(115)의 내부 공간(115S)으로 던져 넣거나 절단하는 것에 의해, 제1가이드 케이블(129)이 외부로 삐져 나오는 것을 방지한다. 또는, 제1가이드 케이블(129)은 폐루프 형태의 2겹으로 형성되어, 기둥 부재(120)를 베이스 플레이트(110)의 안내 기저부(115)로 정렬시킨 상태에서, 폐루프를 절단하여 개루프 형태의 제1가이드 케이블(129)중 어느 하나를 잡아당기는 것에 의해 쉽게 제거할 수도 있다.

기둥 부재(120)와 안내 기저부(115)가 서로 정렬된 상태인 기둥 부재(120)의 직립 상태에서는, 제1체결볼트(91)로 기둥 부재(120)와 안내 기저부(115)를 함께 관통하는 것에 의해, 기둥 부재(120)는 베이스 플레이트(110)에 고정된다. 제1체결볼트(91)는 바깥에서 체결하면 2개의 부재(기둥부재와 안내 기저부의 측면)를 고정시킬 수 있는 일방향 볼트로 형성되어, 기둥 부재(120)와 안내 기저부(115)의 측면을 함께 고정시킨다. 여기서 일방향 볼트(91)는 나사산을 형성하면서 이들 부재(120, 115)를 체결하여 결합하는 형태로 형성될 수도 있고, 너트를 부재(120, 115)에 미리 용접하여 두고 이 너트에 체결하는 것에 의하여 부재(120, 115)를 결합하는 형태일 수도 있으며, 부재(120, 115) 중 외측 부재(120)에는 관통공이 형성되고 내측 부재(115)에 나사 체결공을 미리 형성해두어 이 나사 체결공에 체결하여 결합하는 형태 중 어느 하나 이상이 선택될 수 있다.

이와 같이, 교각의 하부에서 기둥 부재(120)와 안내 기저부(115)가 제1체결볼트(91)로 고정됨으로써, 하부의 구조의 지지 단면(y)이 보다 더 두꺼워지므로, 교각(100)에 작용하는 횡방향 모멘트(Mx)에 보다 높은 저항 능력으로 견딜 수 있는 잇점이 얻어진다.

기둥 부재(120)의 하단에는 베이스 플레이트(110)의 상면과 안정된 지지면을 형성하도록 바깥으로 연장 형성된 받침부(123)가 형성되고, 받침부(123)에는 베이스 플레이트(110)와 결합을 위한 결합 볼트(55)가 관통하는 관통공(120a)이 형성된다. 이에 따라, 기둥 부재(120)가 베이스 플레이트(110)와 정렬된 위치에서, 결합 볼트(59)를 기둥 부재(120)의 관통공(110z)에 관통되게 하여 베이스 플레이트(110)의 나사 체결공(110x)에 체결하여 기둥 부재(120)를 베이스 플레이트(110)에 위치 고정시킨다.

한편, 기둥 부재(120)의 상측에도 제2가이드 부재(127)가 제1가이드부재(117)와 마찬가지 형태로 가장자리에 비하여 중앙부가 상방으로 돌출 형성된다. 제2가이드 부재(127)도 역시 중앙부에 제2관통공(127a)가 마련된다. 그리고, 제2가이드 부재(127)는 밀폐형(예를 들어, 구면)으로 형성될 수도 있지만, 후술하는 제2가이드 케이블(139)을 잡아당기는 경로를 마련하기 위하여, 중공부(120S)로 작업자의 손이 들어가 제2가이드 케이블(139)을 바깥으로 빼낼 수 있는 통로가 형성된 개방형으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 코핑 부재(130)는 기둥 부재(120)의 상단부를 감싸는 형태로 수용하는 수용 공간(130S)이 마련된 수용부(132)와, 수용부(132)로부터 양방향으로 연장되어 보도교의 상판을 지지하는 거더(85, 85')가 거치되는 연장부(131)로 이루어진다. 연장부(131)의 상면에 거치되는 거더(85, 85')의 단면과 거치 형태는 도면에 도시되지 아니한 형태로 이루어질 수 있다.

연장부(131)가 수용부(132)에 연결 플레이트를 매개로 볼트 체결로 고정되는 경우에는, 연장부(131)와 수용부(132)를 교각 시공 위치(P1, P2,...)까지 별도로 운반한 후에, 교각의 시공 위치(P1, P2,...)에서 연장부(131)와 수용부(132)를 서로 결합할 수도 있다. 그리고, 연장부(131)와 수용부(132)가 용접에 의하여 접합된 경우에는, 공장에서 미리 연장부(131)와 수용부(132)를 결합한 상태로 시공 위치(P1, P2,...)로 이송된다.

여기서, 연장부(131)는 도3에 도시된 바와 같이 H형 단면으로 형성될 수도 있지만, 'ㄱ', 'I'자 등 다양한 단면으로 형성될 수도 있다.

수용부(132)의 상면에는 삭도 설치 부재(140)가 나사 체결 형태로 결합되는 체결공(134)이 형성되어 있고, 기둥 부재(120)의 고정 바(128)와 유사하게, 수용부(132)의 수용 공간(130S)에는 십(十)자형 형태의 고정 바(138)가 고정되고, 고정 바(138)의 중앙부에 제2가이드 케이블(139)이 매듭 형태 또는 결합 형태로 연장된다.

이에 따라, 코핑 부재(130)는 작업자의 인력으로 들거나 윈치 등의 소형 설비를 이용하여, 코핑 부재(130)의 수용부(132)의 모서리(130x)가 제2가이드 부재(127)에 걸친 상태에서, 수용부(132)의 수용부(130S)에 기둥 부재(120)의 상단부가 삽입된 자세가 될 때까지 코핑 부재(130)를 회전(130M)시킬 수 있다.

이 때, 코핑 부재(130)를 회전(130M)시키는 공정은, 제2가이드 케이블(139)을 제2가이드 부재(127)의 관통공(127a)에 관통시킨 상태에서, 작업자가 제2가이드 케이블(139)을 잡아당기는 것에 의해 쉽게 행해질 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 제2가이드 케이블(139)을 기둥 부재(120)의 바깥으로 빼기 위한 구멍이 별도로 마련될 수도 있다.

코핑 부재(130)는 일방향 볼트로 이루어진 제2체결볼트(92)로 기둥 부재(120)와 함께 관통 고정되는 것에 의해 기둥 부재(120)에 위치 고정될 수 있다.마찬가지로, 일방향 볼트(92)는 나사산을 형성하면서 이들 부재(120, 130)를 체결하여 결합하는 형태로 형성될 수도 있고, 너트를 내측 부재(120)에 미리 용접하여 두고 이 너트에 체결하는 것에 의하여 부재(120, 130)를 결합하는 형태일 수도 있으며, 부재(120, 130) 중 외측 부재(130)에는 관통공이 형성되고 내측 부재(120)에 나사 체결공을 미리 형성해두어 이 나사 체결공에 체결하여 결합하는 형태 중 어느 하나 이상이 선택될 수 있다. 제2체결볼트(92)에 의하여 코핑 부재(130)와 기둥 부재(120)가 함께 관통 고정됨으로써, 보다 두꺼운 2겹 단면의 강재로 기둥 부재(120)의 상부가 지지됨에 따라, 상측에 작용하는 휨 모멘트(Mx)에 대하여 높은 저항 능력을 구현할 수 있다.

상기 긴장재(150)는 코핑 부재(130)와 기둥 부재(120)에 미리 마련된 긴장재 고정구(126, 136)를 턴버클(152)을 매개로 연결하도록 고정된다. 그리고, 긴장재(150)에는 턴버클(152)을 회전시키는 것에 의하여 긴장력이 도입되어, 긴장재(150)에 의하여 코핑 부재(130)와 기둥 부재(120)의 상호 결합력이 향상되며, 외력에 대한 저항 능력을 보다 향상시킬 수 있다.

도면에는 긴장재(150)가 기둥 부재(120)와 코핑 부재(130)를 상호 연결하는 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 코핑 부재(130)와 베이스 플레이트(110)를 연결하는 형태로 긴장재(150)가 설치될 수도 있다.

상기 삭도 설치 부재(140)는 도2에 도시된 교각(100)이 가설된 이후에, 교각(100)을 이용하여 보도교의 시공에 필요한 자재를 운반하는 삭도용 지지대(71)를 고정하는 용도로 활용되며, 힌지공(140a)이 형성되어 있다.

도7에 도시된 바와 같이, 시공이 완료된 교각(100)에 삭도 설치 부재(140)를 고정시키고, 삭도 설치 부재(140)의 힌지공(140a)에 지지대(71)를 끼운 상태에서, 지지대(71)의 상단으로부터 다각도로 연장된 고정 케이블(71x)을 지반에 고정하여, 지지대(71)가 스스로 회전하지 않고 제 자세를 유지시키는 형태로 고정시킨다. 그리고, 지지대(71)의 상단을 삭도(72, 이송 케이블)로 연결하여, 운반체(75)가 삭도(72)를 왕복 이동(75d)하도록 구성함으로써, 서로 다른 교각 위치(P1, P2,...) 간에 거더(85) 등을 손쉽게 운반할 수 있는 삭도를 손쉽게 시공할 수 있는 잇점이 얻어진다.

지지대(71) 및 삭도 설치 부재(140)는 연장부(131) 상에 거더(85)를 거치시키는 단계에서는, 교각(100)의 체결공(134)으로부터 제거된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 교각 시공 구조(100)는, 교각을 형성하는 베이스 플레이트(110)와, 기둥 부재(120)와, 코핑 부재(130)를 별도로 제작하여, 중량이 크지 않은 상태로 삼림 지대 등의 운반 거점 위치(S)로 운반한 후에, 현장(P1, P2)에서 교각(100)을 체결 수단(91, 92, 55, 56)에 의해서만 조립 시공할 수 있게 구성되어, 베이스 플레이트(110)와, 기둥 부재(120)와, 코핑 부재(130)를 별개로 공장에서 제작하여 작고 가벼운 상태로 소형 설비나 인력으로 현장에 이송할 수 있으므로, 교각의 부재를 이송하거나 시공하는 과정에서 주변의 산림(88)을 훼손하지 않고 교각(100)을 시공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 용접 가공을 배제하고 체결 수단에 의하여 베이스 플레이트(110)와 기둥 부재(120) 및 코핑 부재(130)를 상호 결합하여 교각(100)을 시공하므로, 전원 공급이 정상적으로 이루어지지 않아 배터리에 의존하여 불안정한 전력으로 용접을 배제해야 하는 조건 하에서도, 용접 가공을 배제하더라도 일정한 품질의 교각을 시공할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 교각 시공 구조(100)의 시공 방법을 상술한다. 도1에 도시된 보도교 경로(10)에서 사람이나 자전거 등이 통행하는 상판을 지지하는 교각(100)이 세워지는 다수의 위치(P1, P2,...)마다 후술하는 교각 시공 방법이 적용될 수 있다.

단계 1: 먼저, 도4a에 도시된 바와 같이, 지면(29)에 매설되는 형태로 현장 콘크리트를 타설하여 기초 콘크리트(50)를 시공한다. 이 때, 기초 콘크리트(50)에는 교각(100)을 지지하는 앙카 볼트(55)가 정해진 위치마다 매립된 형태로 설치된다.

그 다음, 공장에서 제작된 후 현장으로 운반된 베이스 플레이트(110)의 관통공(110a)이 앙카 볼트(55)에 끼워지도록 베이스 플레이트(110)를 기초 콘크리트(50) 위에 얹혀놓는다. 그리고, 앙카 볼트(55)에 1개 또는 이중으로 고정 너트(56)를 체결하는 것에 의해, 베이스 플레이트(110)를 기초 콘크리트(50)에 고정시키는 베이스 플레이트 설치단계를 행한다.

단계 2: 그리고 나서, 교각 설치 위치(P1, P2, ...)로 기둥 부재(120)를 운반한 후에, 기둥 부재(120)를 기울여 세워 기둥 부재(120)의 중공부(120S) 내에 안내 기저부(115)가 삽입된 형태로 정렬되게 한다.

이를 위하여, 기둥 부재(120)를 기울여 제1가이드 케이블(129)을 베이스 플레이트(110)의 안내 기저부(115)의 제1관통공(115a)에 관통시킨 상태로 바깥으로 연장시키고, 도4b에 도시된 바와 같이, 작업자가 제1가이드 케이블(129)를 소정의 힘(F1)으로 잡아당긴다. 이에 의하여, 기둥 부재(120)의 하단 모서리(120x)는 상면이 구면이나 타원면으로 형성된 제1가이드 부재(117)를 타고 미끄러지면서, 기둥 부재(120)는 안내 기저부(115)를 둘러싼 형태의 정렬 위치로 도4c에 도시된 바와 같이 안착되는 기둥부재 위치단계가 행해진다.

이 때, 제1가이드 케이블(129)이 기둥 부재(120)의 받침부(123)에 밟혀 간섭되는 것을 방지하기 위하여, 기둥 부재(120)의 받침부(123)가 베이스 플레이트(110)의 상면에 닿기 전에, 제1가이드 케이블(129)을 절단하거나 안내 기저부(115)의 내부 공간(115S)으로 넣고, 기둥 부재(120)가 완전히 직립한 자세가 되도록 한다.

단계 3: 그리고 나서, 필요에 따라 기둥 부재(120)의 관통공(120a)과 베이스 플레이트(110)의 나사 체결공(110z)이 서로 정렬되게 기둥 부재(120)를 회전시킨 후, 기둥 부재(120)의 관통공(120a)을 가로질러 베이스 플레이트(110)의 나사 체결공(110z)에 결합 볼트(59)를 체결하여 1차적으로 베이스 플레이트(110)와 기둥 부재(120)를 결합시키는 기둥부재 고정단계를 행한다.

그 다음, 도4c에 도시된 바와 같이, 제1체결수단으로 기둥 부재(120)와 안내 기저부(115)의 측벽을 관통하여 기둥 부재(120)와 베이스 플레이트(110)를 2차적으로 고정시킨다. 여기서, 안내 기저부(115)에 미리 제1체결볼트(51)가 체결되는 나사 체결공이 형성될 수도 있지만, 제1체결볼트(91)는 나사산을 형성하면서 2개의 부재(110, 120)를 결합하는 일방향 볼트로 선택될 수 있다.

이와 같이, 제1체결수단(91)으로 기둥 부재(120)와 안내 기저부(115)를 함께 관통하여 기둥 부재(120)를 베이스 플레이트(120)와 결합함으로써, 교각의 하부에 작용하는 휨 모멘트 성분(Mx)에 의한 휨 응력을 교각 하부에서 보다 두꺼운 단면으로 견딜 수 있게 되므로, 외력에 대하여 보다 견고한 구조계를 구현할 수 있다.

단계 4: 그리고 나서, 교각 설치 위치(P1, P2, ...)로 코핑 부재(130)를 운반한 후에, 코핑 부재(130)의 수용부(132)가 기둥 부재(120)의 제2가이드 부재(127)의 곡면에 걸치도록 인상한다. 이 때, 코핑 부재(130)는 여러명의 작업자가 인력에 의하여 인상할 수도 있지만, 소형 윈치에 의한 작은 힘으로 인상할 수도 있다.

이 때에도, 코핑 부재(130)를 기울여 제2가이드 케이블(139)을 기둥 부재(120)의 제2가이드 부재(127)의 제2관통공(127a)에 관통시킨 상태로 바깥으로 연장시키고, 도4d에 도시된 바와 같이, 작업자가 제2가이드 케이블(139)를 소정의 힘(F2)으로 잡아당긴다. 이에 의하여, 코핑 부재(130)의 하단 모서리(130x)는 상면이 구면이나 타원면으로 형성된 제2가이드 부재(127)를 타고 미끄러지면서, 코핑 부재(130)는 기둥 부재(120)의 상부를 둘러싼 형태로 도4e에 도시된 바와 같이 안착된다.

코핑 부재(130)가 기둥 부재(120)에 대하여 정렬된 상태가 되면, 도3 및 도4e에 도시된 바와 같이 연장부(131)는 수평 방향으로 연장된 자세가 되며, 이 때, 코핑 부재(130)와 기둥 부재(120)를 함께 관통하는 제2체결볼트(92)를 이용하여, 코핑 부재(130)를 기둥 부재(120)에 위치 고정시킨다.

이 때, 제2체결볼트(92)는 제1체결볼트(91)와 마찬가지로 나사산을 형성하면서 2개의 부재(110, 120)를 결합하는 일방향 볼트로 선택될 수 있다. 이와 같이, 제2체결수단(92)으로 기둥 부재(120)와 코핑 부재(130)를 함께 관통하여 코핑 부재(130)를 기둥 부재(120)와 결합함으로써, 교각의 상부에 작용하는 휨 모멘트 성분(Mx)에 의한 휨 응력을 교각 상부에서 보다 두꺼운 단면으로 견딜 수 있게 되므로, 외력에 대하여 보다 견고한 구조계를 구현할 수 있다.

단계 5: 그 다음, 기둥 부재(120) 및 코핑 부재(130)의 긴장재 고정구(126, 136)를 연결하는 긴장재(150)를 설치한다. 이 때, 긴장재 고정구(126, 136)에 설치된 긴장재(150)는 별도의 유압잭에 의하여 긴장 및 정착되게 구성될 수도 있지만, 전기의 사용이 제한된 산중턱이나 산정상에서는, 턴버클(152)을 매개로 긴장재(150)를 설치하여, 턴버클(152)을 회전시키는 것에 의해 긴장재(150)에 긴장력을 도입할 수도 있다.

이와 같이 긴장재(150)에 긴장력을 도입함으로써, 긴장재(150)에 의하여 코핑 부재(130)와 기둥 부재(120)의 상호 결합력이 향상되며, 외력에 대한 저항 능력을 보다 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 산책로(10)를 형성하는 보도교의 상판 높이(즉, 기둥 부재의 하단으로부터 상판 지지용 거더를 거치하는 연장부(2231) 상면까지의 높이(Ho))가 낮은 경우에는, 도7에 도시된 바와 같이, 기둥 부재와 코핑 부재가 공장에서 미리 결합된 결합체(220)를 시공 현장(P1, P2,...)까지 운반하여, 베이스 플레이트(110)에 결합체(220)를 결합하는 것에 의해 교각의 시공 공정을 행할 수도 있다. 이 경우에는, 전술한 단계 2 및 단계 3를 도7에 도시된 바와 같이 행하는 것에 의하여 단계 4 및 단계 5를 생략할 수 있게 된다.

이 때, 결합체(220)에는 기둥 부재(222)와 코핑 부재(223)가 함께 구비되어 있는데, 기둥 부재(222)의 상측에 수용부(2232)가 감싸는 형태로 결합되고, 수용부(2232)에 연장부(2231)가 바깥으로 연장되게 결합될 수도 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 결합체(220)의 기둥 부재(222)에 직접 연장부(2231)가 결합될 수도 있다.

한편, 보도교 상판을 지지하는 거더(85, 85')를 거치하는 연장부(131, 2231)는 도3에 도시된 바와 같이 일정한 단면으로 연장될 수도 있고, 연장 끝단으로 갈수록 단면이 점점 작아지는 단면으로 연장될 수도 있다.

단계 6: 단계 1 내지 단계 5를 반복하는 것에 의하여, 도1의 도보 경로(10)를 따라 5m 내지 10m마다 교각(100)을 시공할 수 있다. 그리고, 이미 완성된 교각(100)은 도7에 도시된 바와 같이, 코핑 부재(130)의 체결공(135)에 삭도 설치 부재(140)를 체결 고정하고, 삭도 설치 부재(140)의 힌지공(140a)에 삭도 지지대(71)를 설치한 후, 삭도(72)를 설치하여 운반체(75)에 의해 보도교의 시공에 필요한 자재를 운반할 수도 있다.

이에 따라, 도1의 도보 경로(10)를 따라 교각(100)을 시공하는 것은 운반의 거점 위치(S)로부터 점차 멀어지는 위치의 순서로 시공하는 것이 유리하며, 기 설치된 교각을 이용하여 자재를 운반할 수 있으므로, 운반 및 시공의 편리성을 높일 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 교각의 시공 구조(100) 및 시공 방법은, 기초 콘크리트(50) 상에 고정 설치되는 베이스 플레이트(110)에 안내 기저부(115)가 상방 돌출되게 형성하고, 기둥 부재(120)의 중공부(120S)가 안내 기저부(115)를 감싸는 형태로 정렬 위치에서 설치하고, 이와 유사하게 기둥 부재(120)의 상측이 코핑 부재(130)의 수용 공간(130S)에 수용된 정렬 위치에서 설치됨에 따라, 이송용 중장비가 없더라도 베이스 플레이트(110)에 대한 기둥 부재(120) 및 기둥 부재(120)에 대한 코핑 부재(130)를 예정된 정렬 상태로 정확하게 시공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 베이스 플레이트(110)에 상방으로 볼록하게 돌출된 제1가이드 부재(117)와, 기둥 부재(120)에 상방으로 볼록하게 돌출된 제2가이드 부재(127)가 마련됨에 따라, 기둥 부재(120)의 하단 모서리(120x)와 코핑 부재(130)의 하단 모서리(130x)를 제1가이드 부재(117) 및 제2가이드 부재(127)의 곡면을 타고 미끄러지듯이 이동시킬 수 있게 되어, 작은 힘으로도 이들 부재(110, 120, 130)를 예정된 정렬 위치로 쉽게 맞출 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 기둥 부재(120)의 내부 중앙부에 제1가이드 케이블(129)이 고정되고, 코핑 부재(130)의 내부 중앙부에 제2가이드 케이블(139)이 고정되어, 가이드 케이블(129, 139)이 가이드 부재(117, 127)의 선단부에 형성된 관통공(117a, 127a)을 관통한 상태로 잡아당기는 힘(F1, F2)을 작용시키면, 기둥 부재(120)의 하단 모서리(120x)와 코핑 부재(130)의 하단 모서리(130x)가 제1가이드 부재(117) 및 제2가이드 부재(127)의 곡면을 타고 미끄러지듯이 이동하면서 스스로 정렬 위치로 이동하게 되므로, 작업자의 숙련도에 무관하게 작업자가 기둥 부재(120) 및 코핑 부재(130)의 위치를 정교하게 조절하지 않고서도, 가이드 케이블(129, 139)을 잡아당기는 단순한 작업으로 기둥 부재(120)를 베이스 플레이트(110)에 정렬시키고 코핑 부재(130)를 기둥 부재(120)에 정렬시키는 정교한 공정을 쉽게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100: 교각 시공 구조 110: 베이스 플레이트
115: 안내 기저부 117: 제1가이드 부재
117a: 제1관통공 120: 기둥 부재
120S: 중공부 127: 제2가이드 부재
129: 제1가이드 케이블 130: 코핑 부재
131, 2231: 연장부 132, 2232: 수용부
130S: 수용 공간 140: 삭도 설치 부재
150: 긴장재 220: 결합체

Claims (23)

1. 상면에는 일체로 상방 돌출된 안내 기저부(115)가 기둥 형태로 일체 형성되고, 상기 안내 기저부(115)에는 중앙부가 가장자리에 비하여 상방으로 볼록한 곡면 형태의 상면을 형성하는 제1가이드 부재(117)가 상기 안내 기저부(115)의 상단보다 더 높게 돌출되게 형성되고, 시공 현장으로 운반되어 기초 콘크리트에 일부가 매립된 앙카 볼트에 의해 고정되는 베이스 플레이트(110)와;
   상기 베이스 플레이트(110) 상에 거치되는 하단부의 받침부(123)와, 상기 받침부(123)로부터 상기 안내 기저부(115)를 감싸는 단면의 중공 기둥부를 포함하는 형태로 시공 현장으로 운반되어, 상기 받침부(123)의 저면이 곡면 형태의 상기 제1가이드부재(117)의 상면을 타고 미끄러지는 형태로 이동하면서 상기 안내 기저부(115)를 감싸는 형태의 예정된 설치 위치가 되면, 상기 받침부(123)는 결합 볼트(59)에 의해 베이스 플레이트의 나사 체결공(110z)에 체결하여 겹쳐진 상태로 고정되고, 상기 중공 기둥부는 상기 안내 기저부(115)와 겹쳐진 상태로 상기 중공 기둥부를 관통한 제1체결 수단(91)의 체결 고정에 의해 상기 베이스 플레이트(110)와 일체화되고, 교량용 거더를 지지하는 코핑 부재(130)가 상측에 위치한 기둥 부재(120)를;
   포함하여, 시공 현장에서 용접없이 시공된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1가이드 부재(117)는 구면, 타원면 중 어느 하나의 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 기둥 부재(120)의 내부 중앙부에는 제1가이드 케이블(129)이 고정되고, 상기 제1가이드 부재(117)의 중앙부에는 상기 제1가이드 케이블(129)이 관통하는 제1관통공(117a)이 형성되어, 상기 제1가이드 케이블(129)이 상기 제1관통공(117a)에 관통한 상태로 잡아당겨지는 것에 의해 상기 기둥 부재(120)가 상기 안내 기저부(115)에 끼워지는 것을 보조하는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 코핑 부재(130)의 상면에는 삭도를 세우는 것을 보조하는 삭도 설치 부재(140)가 제거 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제1체결수단은 일방향 볼트(one side bolt)인 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 베이스 플레이트(110)와 기둥 부재(120)의 하측 중 어느 하나 이상과 상기 코핑 부재를 연결하고 긴장되게 설치된 긴장재(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조
   
7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항있어서,
   상기 코핑 부재와 상기 기둥 부재는 결합된 상태로 상기 베이스 플레이트에 결합 설치되는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
   
8. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 코핑 부재(130)와 상기 기둥 부재(120)는 분리된 상태로 시공 현장으로 운반되어, 상기 코핑 부재(130)가 상기 기둥 부재(120)의 상측에 얹혀진 상태로 제2체결 수단(92)으로 고정설치되는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 코핑 부재(130)에는 상기 기둥 부재(120)의 상측을 수용하는 수용부(132)가 구비되어, 상기 수용부(132)가 상기 기둥 부재(120)의 상측을 감싼 상태로 상기 코핑 부재(130)가 상기 기둥 부재(120)에 고정되는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 기둥 부재(120)의 상측에는, 상기 코핑 부재(130)의 상기 수용부(132)를 상기 기둥 부재(120)에 끼우는 것을 보조하도록 상방으로 볼록한 제2가이드 부재(127)가 상기 기둥 부재(120)의 가장자리보다 상방 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2가이드 부재(127)는 상면이 구면, 타원면 중 어느 하나의 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조
    
12. 제 10항에 있어서,
    상기 코핑 부재(130)의 수용부(132)의 중앙부로부터 제2가이드 케이블(139)이 연장되고, 상기 제2가이드 부재(127)의 중앙부에는 상기 제2가이드 케이블(139)이 관통하는 제2관통공(127a)이 형성되어, 상기 제2가이드 케이블(139)이 상기 제2관통공(127a)에 관통한 상태로 잡아당겨지는 것에 의해 상기 코핑 부재(130)가 상기 기둥 부재(120)에 끼워지는 것을 보조하는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
    
13. 제 9항에 있어서,
    상기 제2체결 수단(92)은 상기 수용부(132)와 상기 기둥 부재(120)를 함께 관통하여 상기 코핑 부재(130)와 상기 기둥 부재(120)를 고정시키는 일방향 볼트(one side bolt)인 것을 특징으로 하는 교각의 시공 구조.
    
14. 앙카 볼트의 상부가 드러나도록 지면에 콘크리트 기초를 시공하는 기초 시공 단계와;
    상면에는 일체로 상방 돌출된 안내 기저부(115)가 기둥 형태로 일체 형성되고, 상기 안내 기저부(115)에는 중앙부가 가장자리에 비하여 상방으로 볼록한 곡면 형태의 상면을 형성하는 제1가이드 부재(117)가 상기 안내 기저부의 상단보다 더 높게 돌출되게 형성된 베이스 플레이트(110)를 시공 현장으로 운반하여, 상기 앙카 볼트에 위치 고정시키는 베이스 플레이트 설치단계와;
    상기 베이스 플레이트(110) 상에 거치되는 하단부의 받침부(123)와, 상기 받침부(123)로부터 상기 안내 기저부(115)를 감싸는 단면의 중공 기둥부를 포함하는 형태의 기둥 부재(120)를 시공 현장으로 운반하여, 상기 기둥 부재(120)의 상기 받침부(123)를 상기 제1가이드부재(117)의 상면에 걸터놓은 상태로 상기 기둥 부재(120)를 회전시켜 상기 받침부(123)의 저면이 곡면 형태의 상기 제1가이드 부재(117)의 상면을 타고 미끄러지는 형태로 이동시켜 상기 중공 기둥부가 상기 안내 기저부(115)를 감싸는 형태의 예정된 위치가 되게 하는 기둥부재 위치단계와;
    결합 볼트(59)에 의해 상기 받침부(123)의 관통공(120a)을 관통하여 베이스 플레이트의 나사 체결공(110z)에 체결하고, 상기 중공 기둥부의 측벽을 관통하여 제1체결수단(91)으로 상기 중공 기둥부와 상기 안내 기저부(115)가 겹쳐진 상태로 체결 고정하여, 상기 기둥 부재(120)를 상기 베이스 플레이트(110)와 일체화시켜 고정하는 기둥부재 고정단계를;
    포함하여, 시공 현장에서 용접없이 교각을 시공하는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 기둥 부재(120)의 중공부로부터 제1가이드 케이블(129)이 연장되고, 상기 제1가이드 부재(117)에는 제1관통공(117a)이 형성되고;
    상기 기둥부재 위치단계는, 상기 제1가이드 케이블(129)을 상기 제1관통공(117a)에 관통시킨 상태에서 잡아당기는 것에 의해 상기 기둥 부재(120)를 상기 안내 기저부(115)에 끼워지게 위치시키는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법.
    
16. 제 14항에 있어서,
    상기 기둥 부재(120)에는 교량용 거더를 거치하는 연장부를 포함하는 코핑 부재(130)가 결합된 상태로 시공 현장으로 운반되어, 상기 기둥부재 위치단계에 의하여 코핑 부재(130)도 함께 설치되는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법.
    
17. 제 14항에 있어서,
    상기 기둥 부재(120)는 코핑 부재(130)와 분리된 상태로 시공 현장으로 운반되고,
    상기 기둥 부재(120)의 상측에 코핑 부재(130)를 얹어 제2체결수단(92)으로 상기 코핑 부재(130)를 고정하는 코핑부재 설치단계를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 기둥 부재(120)의 상측에는 가장자리에 비하여 중앙부가 상방으로 돌출된 제2가이드부재(127)가 일체로 형성되어 있고,
    상기 코핑부재 설치단계는, 상기 코핑 부재(130)의 수용부(132)의 하단이 상기 제2가이드 부재(127)의 상면을 타고 상기 코핑 부재(130)의 상기 수용부(132)가 상기 기둥 부재(120)의 상측에 끼워지게 상기 코핑 부재(130)를 설치하는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법.
    
19. 제 18항에 있어서,
    상기 코핑 부재(130)의 상기 수용부(132)로부터 제2가이드 케이블(139)이 연장되고, 상기 제2가이드 부재(127)에는 제2관통공(127a)이 형성되고;
    상기 코핑부재 설치단계는, 상기 제2가이드 케이블(139)을 상기 제2관통공(127a)에 관통시킨 상태에서 잡아당기는 것에 의해 상기 코핑 부재(130)를 상기 기둥 부재(120)의 상측에 끼워지게 설치하는 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법.
    
20. 제 17항에 있어서,
    상기 기둥 부재(120)의 하측과 상기 베이스 플레이트(110) 중 어느 하나와 코핑 부재(130)를 연결하는 긴장재(150)를 설치하고, 상기 긴장재(150)를 긴장시키는 긴장재 설치단계를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교각의 시공 방법.
    
    
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