KR102071148B1 - I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 교량을 시공함에 있어서 시공성과 경제성 및 구조적 안정성이 개선된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은, 교량에 사용되는 I형 단면을 가지는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 있어서, I형 단면을 가지며 일방향으로 긴 콘크리트 재질의 본체; 상기 본체의 중 상기 교량의 가로보와 평행한 방향으로 배치되어 매립되는 제1매립철근; 상기 본체의 단부에 상기 교량의 길이 방향으로 배치되어 매립되는 제2매립철근; 상기 본체가 거치 된 이후에 상기 본체의 외부에서 상기 제1매립철근 및 제2매립철근과 각각 결합하는 제1결합철근과 제2결합철근; 상기 제1매립철근, 제2매립철근을 각각 제1결합철근, 제2결합철근에 결합하기 위한 결합수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제공한다.

Description

I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법. {I-type Prestressed Concrete Girder, Rahmen Bridge using thereof and Construction method for thereof}

본 발명은 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 교량을 시공함에 있어서 시공성과 경제성 및 구조적 안정성이 개선된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.

PSC I형 거더는 구조적 효율성과 경제성 시공성 등이 우수하여 30~50m 정도의 경간장에 많이 사용된 교량 형식이다. PSC I형 거더를 사용한 교량은 온도 및 건조수축 등의 영향이 하부구조에 미치지 않는 교좌장치와 신축이음장치를 설치한 교량에 주로 사용되었다.

그러나 전체 교량 연장이 짧은 교량은 온도 및 건조수축 등이 하부구조에 미치는 영향이 크지 않으므로 상하부가 일체로 되어 유지관리 및 경제성이 우수한 라멘교를 많이 사용하고 있다. 그간 라멘교는 10~15m 정도의 지간에서는 별다른 장비가 필요 없이도 시공할 수 있는 재래식 콘크리트 구조의 RC 라멘교가 주로 사용되어 왔다. 재래식 RC 라멘교는 무거운 자중 현장시공에 따른 품질관리 및 시공상의 어려움 등으로 10~15m 정도의 경간에만 사용하였다.

그러나 소규모 교량은 그 개수가 많고 유지관리가 어려운 지역에 가설되는 경우가 많아 점점 더 유지관리비의 증가가 초래되고 있다. 또한, 산업의 발전과 더불어 하부도로 및 하천을 통과할 때 점점 더 긴 경간장이 요구되므로 라멘교가 갖는 장점인 유지관리 성능을 고려하여 해외에서는 일체식 교량 (Integral Abutment Bridge)이라는 이름으로 PSC I 형 거더를 이용한 합성형 라멘교가 많이 사용되고 있으며 국내에서도 강재 혹은 PSC I형 거더를 적용한 합성형 라멘교가 많이 보급되어 있는 실정이다.

소교량에 사용되는 합성형 라멘교는 현장 타설부와 완전 일체구조가 되지 않으면 연결부에서 균열이 발생하여 열화의 원인이 될 뿐 아니라 구조물의 수명을 단축하는 결과를 초래한다.

또한, 하천에 소교량이 적용될 때는 하천과 구조물이 직각으로 교차하는 경우보다는 일정한 사각(도 1에 사각으로 표시된 각)을 갖게 되는 경우가 많은데 이처럼 사각을 가지는 교량은 접속도로와의 자연스러운 연결을 위하여(차량의 코너링 공간 확보 목적) 교량에 확폭구간(도 1에 확폭구간으로 표시)이 발생하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 사각을 가지는 교량은 하천과 구조물이 직각으로 교차하는 교량에 비하여 PSC I 형 거더와 현장타설 구간에 타설되는 콘크리트와의 접합이 어렵고 잘못된 접합으로 인하여 구조물에 악영향을 끼쳐 균열이 발생하고 유지관리가 있어야 하는 경우가 발생하게 된다. 따라서 도로의 선형이 다양하게 변하는 구간에 PSC I 형 거더를 적용할 때 프리캐스트인 거더와 현장타설 구간에 보다 확실하고 견고한 연결을 수행하여 시공이 용이하고 유지관리를 적게 하여 유지관리비를 절감할 수 있는 방법에 대한 연구,개발이 진행될 필요가 있다.

PSC I 형 거더를 이용하여 합성형 라멘교 시공시 크게 다음과 같은 4가지 점에서 유의할 필요가 있다.

1) 거더와 거더 연결을 위한 가로보

일반적으로 PSC I 형 거더를 사용한 교량은 최소 2개 이상의 거더를 사용하기 때문에 가로보로 거더를 교축직각방향으로 연결하여 하중을 분배하도록 하고 있다. 이때 가로보는 거더 중앙부와 단부에 각각 설치하는 것이 일반적이다. 거더를 이용한 합성형 라멘교에서는 단부에 설치하는 가로보는 거더를 연결할 뿐 아니라 거더와 교대를 연결하는 기능을 겸하고 있다.

이러한 가로보는 도 2의 사진에 나타난 바와 같이 PSC I 형 거더를 제작할 때 철근을 거푸집 외측으로 노출해 제작한 후 노출된 철근과 가로보 철근을 용접으로 연결하는 것이 일반적이다.

이와 같이 시공하는 이유는 강재로 구성된 PSC I 형 거더의 거푸집의 일정한 위치에 관통 홀을 설치하는데 그 관통공을 통하여 노출된 철근의 길이가 짧아야 거푸집 탈형이 용이하고 거푸집 손상이 적어 재활용할 수 있기 때문이다.

이러한 시공법은 도 2(사진)에 드러난 바와 같이 고공에서 용접작업과 장비를 이동하여야 하므로 위험이 상존하고 현장 용접작업으로 품질저하가 우려된다. 교량에 사각(도 1 참조)이 발생하는 경우에는 노출된 철근을 사각에 맞추어 결합철근을 절곡하고 용접하여야 하므로 더욱 작업이 복잡하고 어려워진다. 특히 거더의 단부에 설치되는 가로보는 도 3의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이 가로보 철근이 벽체 내부에 설치되므로 현장 타설부와 연결이 불확실해지고 구조적 효율성이 떨어지며 철근 간섭으로 인한 시공성 또한 매우 떨어지게 된다. 따라서 가로보의 연결방법 개선이 필요하다.

2) 거더 단부 정착철근

PSC I 형 거더를 이용하여 합성형 라멘교를 시공하게 되면 교대 또는 교각부의 현장타설 구간과 거더 간에 완전 일체 거동을 위하여 PSC I형 거더 단부 후면으로 철근 등을 노출시켜 PSC 거더와 교대부를 합성시키게 된다. 이때 노출된 철근은 도 3의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이 가설시 조그만 충격에도 변형이 발생하고 교대철근과 간섭이 발생하는 등(사진 상 오른쪽 거더의 상부 쪽으로 노출된 철근에 변형이 발생한 것을 확인할 수 있다) 매우 시공성이 떨어지고 철근 변형 등으로 철근에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 따라서 거더 단부에서 노출된 현장타설부 합성용 철근으로 인한 구조적 안전성 및 시공성을 개선할 필요성이 있다.

3) 거더 가설 안전성 및 bedding 층 확보

PSC I 형 거더를 벽체 위에 가설할 때 거더를 가설할 벽체 상단면의 평탄성과 거더 하단에 콘크리트가 타설되어 거더의 bedding 층이 형성될 수 있도록 탄성패드 등을 설치하고 그 위에 PSC I 형 거더를 설치하게 된다.

일반적으로 이러한 탄성패드는 거더 중앙부에 1개소를 설치함으로써 시공중에는 거더가 교축직각방향으로 전도될 우려가 있다. 이러한 전도 위험성 때문에 도 4(사진)에 도시된 바와 같이 부수적으로 거더 하면의 양쪽에 쐐기목 등을 설치하여 전도를 방지하고 있다. 잘못된 bedding 층을 형성하게 되면 이음부에 Cold Joint가 발생하여 이 부분이 위험 단면이 될 수 있다. 따라서 견고한 bedding 층 형성과 더불어 결합철근 등으로 복잡한 가설현장을 고려할 때 별도 작업 없이 거더의 전도를 방지할 수 있는 시스템의 개선이 필요하다.

4) 확폭 구간 처리방안

일반적으로 하천을 횡단하는 소교량 등은 차량의 원활한 회전을 위하여 교량 시종점부에 확폭 구간(도 1 참조)을 설치한다. 이러한 확폭구간을 시공하기 위해서는 가장 일반적인 것이 확폭방향으로 보조거더를 설치하는 것인데, PSC I 형 거더는 프리캐스트로 제작되므로 거더 중간에 보조거더를 연결하기 어려운 구조로써 일반적으로 바닥판의 두께를 증가시켜 확폭시키는 방법이 일반적이다.

확폭구간에 바닥판 두께가 두꺼워지면 확폭 이외의 구간과 바닥판 두께의 차이가 발생하므로 일정한 높이를 갖는 PSC I형 거더의 단면을 변화시키거나 확폭 이외의 구간 바닥판 두께를 증가시켜야 하는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 확폭이 발생하는 구간에 더욱 합리적인 개선방안이 도출되어야만 할 것으로 판단된다.

본 발명은 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 교량을 시공하는 데 있어 거더와 가로보, 교량 단부의 결합 및 합성을 용이하게 하고, 확폭 구간의 시공이 용이하도록 구조가 개선된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

전술한 과제의 해결수단으로서 본 발명은,

교량에 사용되는 I형 단면을 가지는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 있어서

I형 단면을 가지며 일방향으로 긴 콘크리트 재질의 본체;

상기 본체의 중 상기 교량의 가로보와 평행한 방향으로 배치되어 매립되는 제1매립철근;

상기 본체의 단부에 상기 교량의 길이 방향으로 배치되어 매립되는 제2매립철근;

상기 본체가 거치 된 이후에 상기 본체의 외부에서 상기 제1매립철근 및 제2매립철근과 각각 결합하는 제1결합철근과 제2결합철근;

상기 제1매립철근, 제2매립철근을 각각 제1결합철근, 제2결합철근에 결합하기 위한 결합수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제공한다.

상기 교량의 단부에는 확폭 구간이 형성되며,

상기 본체의 내부에 상기 확폭 구간의 가로철근과 평행한 방향으로 배치되어 매립되는 제3매립철근과 상기 본체가 거치 된 이후에 상기 제3철근과 결합하여 상기 확폭 구간을 위한 현장 타설 콘크리트에 매립되는 제3결합철근과 상기 본체가 거치 된 이후에 상기 제3결합철근과 상기 제3결합철근을 결합하는 연결수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 결합수단은,

상기 제1매립철근이나 제2매립철근의 단부에 결합한 상태로 상기 본체의 내부에 매립되고 상기 본체를 제작하기 위한 거푸집이 제거된 이후에 제거되어 상기 제1매립철근과 제2매립철근의 단부를 상기 본체로부터 노출시키는 마개부재;

상기 마개부재가 노출된 이후에 상기 제1매립철근과 제2매립철근의 노출된 단부를 각각 상기 제1결합철근과 제2결합철근에 결합하기 위한 철근 커플러; 를 포함할 수 있다.

상기 제1철근의 일단부와 상기 결합 철근의 일단부에는 수나사부가 형성되고, 상기 철근 커플러에는 상기 제1철근과 결합 철근에 형성된 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성되어 상기 철근 커플러와 상기 제1철근 및 결합 철근이 나사 결합하는 것이 바람직하다.

상기 마개부재에는 상기 제1철근의 일단부에 형성된 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성되어 마개부재와 제1철근의 일단부는 나사 결합하는 것이 바람직하다.

상기 마개부재는 콘크리트의 단부로 갈수록 단면이 커지는 콘 형상이고, 외부로 노출되는 면에는 전동공구와 결합하기 위한 홈이 마련되는 것이 좋다.

상기 결합수단은 상기 본체를 제작할 때 상기 제1매립철근과 상기 제2매립철근의 단부에 결합한 상태로 상기 본체에 매립되고, 상기 본체의 거푸집이 제거되면 본체의 외벽 쪽으로 일단부가 노출되는 철근 커플러일 수도 있다.

상기 제2결합철근의 양단부 중 상기 제2매립철근과 결합하는 반대쪽 단부에는 단면 확대부가 형성되는 것이 좋다.

본 발명은 두 번째 형태로서 전술한 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 이용하여 시공되는 것을 특징으로 하는 라멘 교량을 제공한다.

상기 I형 프리스트레스트 거더의 단부의 양쪽 아래에 각각 탄성패드가 두 개씩 배치되며, 상기 탄성패드는 50mm이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 세 번째 형태로서,

기초를 시공하는 기초 시공단계;

벽체를 시공하는 벽체 시공단계;

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 시공하는 마련 단계;

상기 I 형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 프리스트레스를 가하는 프리스트레스 단계;

상기 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 본체의 단부가 거치될 위치에 탄성 패드를 설치하고 상기 마련 단계에서 시공된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 본체를 상기 벽체이 거치하는 거치단계;

상기 거치단계 이후에 결합수단을 이용하여 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 매립철근들(제1매립철근, 제2매립철근, 제3매립철근 중 적어도 둘 이상)과 결합철근들(제1매립철근, 제2매립철근, 제3매립철근에 대응하여 결합하는 결합철근)을 겨합하는 철근 결합단계;

가로보를 시공하는 가로보 시공단계; 및,

바닥판을 시공하는 바닥판 시공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라멘 교량 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 교량을 시공하는 데 있어 거더와 가로보, 교량 단부의 결합 및 합성을 용이하게 하고, 확폭 구간의 시공이 용이하도록 구조가 개선된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법을 제공할 수 있다.

도 1은 경사진 교량을 설명하기 위한 평면도.
도 2는 고소에서 철근을 용접하는 사진.
도 3은 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 외부로 노출된 철근의 문제점을 설명하기 위한 사진.
도 4는 거더의 전도를 방지하기 위한 쐐기목을 설명하기 위한 사진.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 설명하기 위한 평면도.
도 6은 도 5에 도시된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 단부를 설명하기 위한 사시도.
도 7은 마개부재와 매립철근의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 8은 마개부재의 일 예의 사시도.
도 9는 매립철근과 결합철근을 결합하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10 및 도 11은 확폭 구간과 관련된 제3매립철근과 제3결합철근을 설명하기 위한 도면.
도 12는 탄성 패드의 배치를 설명하기 위한 도면.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 설명하기 위한 평면도, 도 6은 도 5에 도시된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 단부를 설명하기 위한 사시도, 도 7은 마개부재와 매립철근의 관계를 설명하기 위한 도면, 도 8은 마개부재의 일 예의 사시도, 도 9는 매립철근과 결합철근을 결합하는 방법을 설명하기 위한 도면, 도 10 및 도 11은 확폭 구간과 관련된 제3매립철근과 제3결합철근을 설명하기 위한 도면, 도 12는 탄성 패드의 배치를 설명하기 위한 도면이다.

우선 본 발명의 첫 번째 형태인 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 하나의 실시예에 대해 설명하기로 한다. 본 실시예에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더는 도 1에 도시된 바와 같이 확폭 구간을 가지는 경사진 교량에 사용되는 거더이다. 경사진 교량에 사용되는 실시예에 대하여 설명하는 것은 본 발명에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 장점을 부각하기 위한 것이며 경사가 없는 교량의 시공에 사용되는 경우에도 앞으로 설명할 다양한 효과를 기대할 수 있다.

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 설명하기 위한 평면도, 도 6은 도 5에 도시된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 단부를 설명하기 위한 사시도, 도 7은 마개부재와 매립철근의 관계를 설명하기 위한 도면, 도 8은 마개부재의 일 예의 사시도, 도 9는 매립철근과 결합철근을 결합하는 방법을 설명하기 위한 도면, 도 10 및 도 11은 확폭 구간과 관련된 제3매립철근과 제3결합철근을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더는 본체(10), 제1매립철근(21), 제2매립철근(22), 제3매립철근(23), 제1결합철근(31), 제2결합철근(32), 제3결합철근(33) 및 결합수단을 포함하여 구성된다. 이하 설명에서 매립철근들이라는 표현은 전술한 제1매립철근(21), 제2매립철근(22), 제3매립철근(23) 중 둘 이상의 매립철근을 지칭하는 것이고 결합철근이라는 표현 역시 제1결합철근(31), 제2결합철근(32), 제3결합철근(33) 중 둘 이상의 결합철근을 지칭하는 것이다. 도 5와 도 6에 도시된 철근들 중 매립철근들과 결합철근 중 일부는 은선으로 표시되어야 하나 보다 선명하게 표시하기 위하여 실선으로 도시되어 있다.

상기 본체(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 I형 단면을 가지며 일방향으로 긴 콘크리트 재질의 구성이다. 프리스트레스를 도입하기 위한 텐던, 쉬스관, 정착구 등이 구비되어 있지만 이러한 구성은 일반적으로 사용되고 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 평균적인 기술자라면 도시하지 않아도 충분히 알 수 있는 구성이므로 도시 상의 편의를 위해서 도면에는 생략하였다.

상기 제1매립철근(21)은 상기 본체(10) 중 상기 교량(경사진 교량)의 가로보(100)와 평행한 방향으로 배치된 상태로 상기 본체(10)의 내부에 매립되는 철근이다. 경사진 교량에 있어서는 가로보(100)가 교량의 길이방향과 수직이지 않고 일정한 각도(도 5에 표시된 각 θ)로 경사지게 설치되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 제1철근(21)은 가로보(100)와 평행하게 배치된다. (도 5에 가로보(100)는 점선으로 표시되어 있으며 이는 대략적인 형태만을 도시한 것이다.) 가로보는 본체(10)의 중앙에 설치될 수도 있고 본체(10)의 단부 쪽에 설치될 수 있는데 가로보(100)가 설치되는 곳에는 제1매립철근(21)이 본체(10)의 내부에 매립된다.

상기 제2매립철근(22)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 본체(10)의 단부 쪽에 상기 교량의 길이방향으로 배치된 상태로 상기 본체(10)의 내부에 매립되는 철근이다.

상기 제3매립철근(23)은 상기 본체(10)의 내부에 매립되는 철근으로서 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이 확폭 구간(110)의 가로철근과 평행하게 배치된 상태로 매립된다. (도 5에는 제3매립철근(23)과 제3결합철근(33)이 도시되어 있지 않은데 이는 도 5에 제3매립철근(23)과 제3결합철근(33)까지 도시할 경우 도면이 매우 복잡해지는 관계로 도시를 생략한 것이며 제3매립철근(23)과 제3결합철근(33)은 별도의 도면인 도 10에 도시하였다.)

상기 제1결합철근(31)은 상기 본체(10)가 거치 된 이후에 본체(10)의 외부에서 상기 제1매립철근(21)에 결합하는 철근으로서 상기 가로보(100)에 매립되어 가로보(100)와 본체(10)의 합성에 사용되는 철근이다.

이처럼 제1결합철근(31)이 본체(10)의 거치 후에 제1매립철근(21)과 결합하면 본체의 외부로 철근이 노출된 배경기술과 달리 거푸집에 관통공을 설치할 필요가 없으므로 거푸집의 손상이 적고 관통공을 통한 콘크리트의 누출도 없으므로 거푸집 청소 등의 작업이 줄어들어 제작시간과 경비 절감에 도움이 된다. 또한, 고 노출된 철근을 절곡할 필요도 없어서(절곡 작업 역시 고공에서 이루어진다.) 작업성이 개선되는 효과도 기대할 수 있다.

상기 제2결합철근(32)은 상기 제2매립철근(22)에 결합하는 철근으로서 상기 제2매립철근(22)과 결합하는 반대쪽의 단부에는 단면 확대부(221)가 형성되어 있다.

상기 제2결합철근(32)은 현장 타설되는 교량의 상부구조(예를 들어 라멘교의 경우 벽체)와 합성을 위한 철근으로서 본 실시예에서와 같이 구성하는 경우 본체에 철근을 노출하는 경우에 비하여 여러 가지 장점이 있다. 앞서 설명한 바와 같이 거푸집에 관통공을 형성하지 않아도 되며, 노출 철근으로 인하여 벽체 철근과 간섭이나 노출된 철근의 변형을 사전에 예방할 수 있다. 더욱이 단면 확대부(221)를 마련하여 철근의 정착 길이를 줄일 수 있어서 현장에서 설치되는 철근과의 간섭을 더욱더 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

상기 제3결합철근(33)은 상기 제3매립철근(23)과 결합하여 상기 확폭 구간(110)을 위한 현장 타설 콘크리트에 매립되는 철근이다. 통상적으로 교량 단부에 확폭 구간을 시공할 때 거더 단면을 변화시키거나 확폭 구간의 두께에 맞추어 전체 바닥판(120)의 두께를 증가시키는 방식으로 시공을 하는데 본 실시예에 의하는 경우 제3결합철근(33)을 설치함으로써 확폭 구간의 두께만을 두껍게 할 수 있다. (도 12에 확폭 구간(110)의 두께가 바닥판(120)의 두께보다 두꺼운 것을 확인할 수 있다.)

상기 매립철근들(21,22,23)과 결합철근들(31,32,33)이 서로 결합하는 단부에는 수나사부(24,34)가 형성되어 있다.

상기 결합수단은 상기 매립철근들과 연결철근들을 서로 연결하는 구성으로서 본 실시예에서는 마개부재(40)와 철근 커플러(50)를 포함하여 구성된다.

상기 마개부재(40)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 본체(10)에 매립된 매립철근들(21,22,23)의 일단부에 결합한 상태로 상기 본체(10)에 매립되며, 상기 제1철근(100)의 단부와 상기 본체(10)를 구성하는 콘크리트와 분리시킨다.

상기 마개부재(40)는 상기 본체(10)를 제작하기 위한 거푸집(15)이 제거된 후에 상기 매립철근들(21,22,23)로부터 분리되어 제거되며 제거된 상태는 도 9의 단면도에 도시되어 있다. 상기 거푸집(15)이 제거된 후에 곧바로 마개부재(40)를 제거해야 하는 것은 아니며 시공 순서에 따라 적절한 시기에 제거하면 된다. 이때 마개부재(40)를 용이하게 제거할 수 있도록 마개부재(40) 중 콘크리트와 접하는 면에는 이형제를 도포할 수도 있다.

상기 마개부재(40)는 도 8에 도시된 바와 같이 콘크리트의 단부로 갈수록 단면이 커지는 콘 형상이며, 상기 마개부재(40)에는 상기 수나사부(24)에 대응되는 암나사부(41)가 형성되어 있어서 상기 매립철근들(21,22,23)과 나사결합한다.

상기 마개부재(40)는 매립철근들(21,22,23)과 나사 결합한 상태로 본체(10)에 매립되는데, 거푸집(15)이 제거된 이후에 마개부재(40)를 매립철근들(21,22,23)로부터 분리하여 제거하는 것을 용이하게 하기 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 전동공구와 결합할 수 있는 홈(42)이 마련되어 있다. 도 8에 도시된 홈은 내부가 사각형 형태이지만 육각, 팔각 등 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 드릴 등의 전동공구의 단면에 상기 내부에 삽입될 수 있는 슬리브를 설치하여 마개부재(40)를 회전시켜 제거한다.

상기 철근 커플러(50)는 상기 마개부재(40)가 제거된 후에 상기 매립철근들(21,22,23)의 일단부와 상기 결합철근들(31,32,33)의 일단부를 서로 결합하는 구성이다. 상기 매립철근들(21,22,23)의 일단부란 상기 마개부재(40)와 결합한 단부를 의미하고, 결합철근들(31,32,33)의 일단부란 상기 매립철근들(21,22,23)과 결합할 단부를 의미한다.

상기 철근 커플러(50)를 이용하여 매립철근들(21,22,23)과 결합철근들(31,32,33)을 결합하는 방법은 도 9에 도시되어 있다. 상기 철근 커플러(50)를 결합철근들(31,32,33)의 수나사부(34)에 체결하고 철근 커플러(50)를 결합철근들(31,32,33)의 단부가 노출될 때까지 충분히 회전시킨 후 결합철근(31,32,33)과 매립철근들(21,22,23)의 단부가 충분히 근접한 상태에서 철근 커플러(50)를 매립철근들(21,22,23)에 근접하는 방향으로 회전시켜 매립철근들(21,22,23)과 결합철근들(31,32,33)을 결합한다.

전술한 실시예에서 상기 철근 커플러(50)는 나사식 커플러가 사용되었지만 커플러로는 소위 미가공식 커플러 등 어떤 형태의 커플러도 사용될 수 있다.

결합수단으로 마개부재(40)와 철근 커플러(50)가 사용된 실시예에 대하여 설명하였으나 매립철근들(21,22,23)의 단부에 결합한 채로 본체(10)에 매립된 상태로 본체(10)가 제작되고, 본체(10)의 양생이 완료되어 거푸집(15)이 제거되면 본체(10)의 외벽 쪽으로 노출되는 철근 커플러(미도시)가 사용되는 실시예도 있을 수 있는데, 이러한 실시예의 경우 매립된 철근 커플러에 의해 매립철근들(21,22,23)과 결합철근들(31,32,33)이 서로 결합하게 된다. (앞서 설명한 실시예의 경우 마개부재(40)에 의해 공간이 형성되고 그 빈 공간에 철근 커플러(50)를 설치한다는 점에서 철근 커를러가 매립되는 실시예와 차이가 있다.)

이하에서는 본 발명의 두 번째 형태인 라멘 교량에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 라멘 교량은 전술한 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 이용하여 시공되는 교량으로서 도 1에 도시된 바와 같이 경사진 형태의 라멘 교량이다.

본 실시예에 따른 라멘 교량은 앞서 설명한 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 사용하여 시공된다는 점과 탄성 패드의 배치와 두께에 특징이 있다.

앞서 설명한 I형 프리스트레스트 거더를 사용함으로써 거더의 중앙부나 단부에 배치되는 가로보의 시공, 벽체 콘크리트와 거더의 합성, 확폭 구간의 시공에 유리한 라멘 교량을 제공할 수 있게 된다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 단부의 양쪽 아래에 각각 탄성패드(60)가 배치되는 특징에 의하여 쐐기목을 사용하는 경우에 비하여 전도에 대한 안전성이 증가하게 된다. 또한, 50mm 이상의 탄성 패드를 사용함으로써 거더의 하면으로 콘크리트와 골재가 채워질 수 있으므로 충분한 bedding층 형성을 기대할 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 세 번째 형태는 라멘 교량 시공방법은 기초 시공단계, 벽체 시공단계, 마련 단계, 프리스트레스 단계, 거치단계, 철근 결합단계, 가로보 시공단계 및 바닥판 시공단계를 포함하여 구성된다.

상기 기초 시공단계와 벽체 시공단계는 각각 기초와 벽체를 시공하는 단계로서 종래의 라멘 교량 시공방법의 구성과 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다.

상기 마련 단계는 앞서 설명한 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 마련하는 단계로서, 다양한 형태로 구현될 수 있는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 중 현장 상황에 맞는 형태로 마련하면 된다.

상기 프리스트레스 단계는 앞서 마련된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 프리스트레스를 가하는 단계이다. 텐던을 이용하여 거더에 압축력을 가한 상태로 텐던의 양단부를 정착구에 정착하는 방식으로 진행된다.

상기 거치단계는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 프리스트레스를 가한 상태에서 벽체에 탄성 패드를 배치(도 12에 도시된 방식으로 배치하는 것이 바람직하다.)하고 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 거치하는 단계이다.

상기 철근 결합단계는 거치단계 이후에 결합수단을 이용하여 매립철근들과 노출철근들을 서로 결합하는 단계이다. 전술한 바와 같이 결합수단으로 마개부재와 철근 커플러가 사용될 수도 있고, 본체에 매립되는 형태의 철근 커플러가 사용될 수도 있다.

상기 가로보 시공단계는 가로보를 시공하는 단계로서, 본 실시예를 따를 경우 가로보와 나란한 방향의 제1매립철근(21)과 제1연결철근(31)을 사용함으로써 시공성이 증가되는 효과가 있다.

상기 바닥판 시공단계는 바닥판을 시공하는 단계로서 거푸집을 설치하고 철근을 배근한 후 콘크리트를 현장 타설하게 되는데 결합철근들을 적절한 시기에 본체와 결합함으로써 배근작업이 쉬워지는 효과가 있고, 바닥판에 확폭 구간이 포함된 경우 제3매립철근(23), 제3결합철근(33)에 의하여 확폭 부의 두께만 증가시킴으로써 시공성이 개선된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 않는 범위 안에서 다양한 형태의 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더와 이를 이용한 라멘교량 및 그 시공방법으로 구체화될 수 있다.

10 : 본체 21,22,23 : 매립철근
31,32,33 : 결합철근 40 : 마개부재
50 : 철근 커플러 60 : 탄성패드

Claims (11)

1. 경사진 교량(사교)에 사용되는 I형 단면을 가지는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 있어서
   I형 단면을 가지며 일방향으로 긴 콘크리트 재질의 본체;
   상기 본체의 중 상기 교량의 가로보와 평행한 방향으로 배치되어 매립되는 제1매립철근;
   상기 본체의 단부에 상기 교량의 길이 방향으로 배치되어 매립되는 제2매립철근;
   상기 본체가 거치 된 이후에 상기 본체의 외부에서 상기 제1매립철근 및 제2매립철근과 각각 결합하는 제1결합철근과 제2결합철근;
   상기 제1매립철근, 제2매립철근을 각각 제1결합철근, 제2결합철근에 결합하기 위한 결합수단; 을 포함하되,
   상기 결합수단은,
   상기 제1매립철근이나 제2매립철근의 단부에 결합한 상태로 상기 본체의 내부에 매립되고 상기 본체를 제작하기 위한 거푸집이 제거된 이후에 제거되어 상기 제1매립철근과 제2매립철근의 단부를 상기 본체로부터 노출시키는 마개부재;
   상기 마개부재가 노출된 이후에 상기 제1매립철근과 제2매립철근의 노출된 단부를 각각 상기 제1결합철근과 제2결합철근에 결합하기 위한 철근 커플러;를 포함하여 구성되며,
   상기 제1매립철근, 제1결합철근, 제2매립철근, 제2결합철근의 일단부에는 각각 수나사부가 형성되고, 상기 철근 커플러에는 상기 제1매립철근, 제1결합철근, 제2매립철근, 제2결합철근에 형성된 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성되어 상기 철근 커플러에 의해 상기 제1매립철근과 제1결합철근, 제2매립철근과 제2결합철근이 각각 나사 결합하고,
   상기 마개부재에는 상기 제1매립철근과 제2매립철근의 일단부에 형성된 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성되어 마개부재와 제1매립철근과 제2매립철근의 일단부는 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 교량의 단부에는 확폭 구간이 형성되며,
   상기 본체의 내부에 상기 확폭 구간의 가로철근과 평행한 방향으로 배치되어 매립되는 제3매립철근과 상기 본체가 거치 된 이후에 상기 제3매립철근과 결합하여 상기 확폭 구간을 위한 현장 타설 콘크리트에 매립되는 제3결합철근과 상기 본체가 거치 된 이후에 상기 제3결합철근과 상기 제3결합철근을 결합하는 연결수단을 더 포함하며,
   상기 결합수단은,
   상기 제3매립철근의 단부에 결합한 상태로 상기 본체의 내부에 매립되고 상기 본체를 제작하기 위한 거푸집이 제거된 이후에 제거되어 상기 제3매립철근의 단부를 상기 본체로부터 노출시키는 마개부재;
   상기 마개부재가 노출된 이후에 상기 제3매립철근의 노출된 단부를 각각 상기 제3결합철근에 결합하기 위한 철근 커플러; 를 포함하고,
   상기 제1매립철근, 제1결합철근, 제2매립철근, 제2결합철근, 제3매립철근, 제3결합철근의 일단부에는 각각 수나사부가 형성되고, 상기 철근 커플러에는 상기 제1매립철근, 제1결합철근, 제2매립철근, 제2결합철근, 제3매립철근, 제3결합철근에 형성된 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성되어 상기 철근 커플러에 의해 상기 제1매립철근과 제1결합철근, 제2매립철근과 제2결합철근, 제3매립철근과 제3결합철근이 각각 나사 결합하고,
   상기 마개부재에는 상기 제1매립철근, 제2매립철근, 제3매립철근의 일단부에 형성된 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성되어 마개부재와 제1매립철근과 제2매립철근의 일단부는 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 마개부재는 콘크리트의 단부로 갈수록 단면이 커지는 콘 형상이고, 외부로 노출되는 면에는 전동공구와 결합하기 위한 홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2결합철근의 양단부 중 상기 제2매립철근과 결합하는 반대쪽 단부에는 단면 확대부가 형성되는 것을 특징으로 하는 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더.
   
9. 제1항, 제2항, 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 이용하여 시공되는 것을 특징으로 하는 라멘 교량.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 단부의 양쪽 아래에 각각 탄성패드가 두 개씩 배치되며, 상기 탄성패드는 50mm이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 라멘 교량.
    
11. 경사진 라멘 교량의 시공방법에 있어서,
    기초를 시공하는 기초 시공단계;
    벽체를 시공하는 벽체 시공단계;
    제1항, 제2항, 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 시공하는 마련 단계;
    상기 I 형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 프리스트레스를 가하는 프리스트레스 단계;
    상기 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 본체의 단부가 거치될 위치에 탄성 패드를 설치하고 상기 마련 단계에서 시공된 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더의 본체를 상기 벽체이 거치하는 거치단계;
    상기 거치단계 이후에 결합수단의 마개부재를 매립철근(제1매립철근, 제2매립철근, 제3매립철근 중 상기 본체에 매립된 철근)으로부터 분리시켜 제거한 후 노출된 매립철근의 단부와 결합철근(제1매립철근, 제2매립철근, 제3매립철근에 대응하여 결합하는 결합철근)을 철근 커플러와 나사결합하는 철근 결합단계;
    가로보를 시공하는 가로보 시공단계; 및,
    바닥판을 시공하는 바닥판 시공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라멘 교량 시공방법.
    
    
    

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