KR102116652B1 - 프리캐스트 거더 연결 조립체 및 이를 이용한 라멘교의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 프리캐스트 거더(308)를 교좌면 상에 연결시키기 위한, 프리캐스트 거더 연결 조립체로서, 복부판(330), 상기 복부판 상부에 위치하는 하나 이상의 상부 플랜지(341), 및 상기 복부판 하부에 위치하는 하나 이상의 하부 플랜지(342)를 갖는 교좌면 받침 형강(302)으로서, 상기 상부 플랜지(341)가 로울러 홀(307)을 포함하는, 교좌면 받침 형강(302); 상부 측면(351), 하부 측면(352) 및 강봉 관통홀(313)을 포함하는 하나 이상의 힌지 강판(312); 및 상기 교좌면 받침 형강(302)과 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 결합시키기 위한 연결 강봉(314);을 포함하는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

Description

프리캐스트 거더 연결 조립체 및 이를 이용한 라멘교의 시공방법 {A PRECAST GIRDER CONNECTING ASSEMBLY AND A METHOD FOR CONSTRUCTING RAHMEN BRIDGE USING THE SAME}

본 발명은 강재와 콘크리트가 합성된 프리스트레스(prestress) 강합성 거더, 콘크리트만으로 이루어진 프리스트레스 콘크리트 거더, 강재만으로 이루어진 플레이트 거더 등을 포함하는 프리캐스트 거더를 이용하여 라멘교량을 완성하는 시공법에 관한 것으로서 구조적으로 안전하고 사용성에 있어서도 뛰어난 교량을 건설하기 위한 시공방법에 관한 것이다.

라멘교란 수평부재인 교량의 상부구조(101)와 수직부재인 하부구조(102)를 우각부(103)(수평부재와 수직부재가 서로 연결되는 곳)에서 한 개의 구조로 강결시킴으로써 교량 전체 구조의 강성을 높임과 동시에, 상부구조(101)의 휨 모멘트를 경감시키는 대신 이를 하부구조(102)가 부담하게 하는 교량이다(도 1a 참조).

라멘교는, 이러한 구조로 인해서, 하부구조(102)인 교대 또는 교각의 안정성을 증가시키고 지지대를 생략할 수 있어 내진성이 우수하며, 교좌장치 및 신축이음장치가 없어 유지관리 및 주행성에 유리하고 형고를 낮게 형성시킬 수 있어 교량 밑 형하공간의 확보에도 우수한 교량형식이다.

그러나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 이러한 라멘교는 중앙부에서 발생하는 정모멘트(+M)보다 약 2배가 큰 부모멘트(-M)가 상부구조(101)의 양단부에서 발생하게 됨으로, 우각부(103)에서 보강이 필요하고 이에 따라 시공이 복잡해질 뿐만 아니라 유지관리를 위한 비용이 증가하는 문제점이 있다. 이에 대한 부담으로 인해 기존에는 주로 철근콘크리트 구조로만 국한되어 사용하기 때문에 한 경간의 길이가 약 15m 정도에 불과하여 장지간의 교량에는 사용이 불가능했다는 문제점이 있어왔다.

따라서 최근에는, 이러한 라멘교의 상부구조를 프리캐스트 거더로 대체해서 사용하고자 하는 연구가 활기를 띠고 있다. 이러한 기술 중 하나로서, 등록특허 10-0742206호의 "모멘트 재분배에 의하여 장경간 및 저형고를 가지는 강합성 라멘교 및 그 시공방법"이 있다. 도 2에 상기 기술의 라멘교 시공방법이 도시되어 있다.

상기 등록 특허에 따른 라멘교는, 양측의 콘크리트 수직벽체(202)와 콘크리트 수직벽체 사이의 강재 거더(201)를 포함하여 이루어지는 것으로서, 일단 콘크리트 수직벽체(202) 위에 강재 거더(201)를 단순 거치한 후, 강재 거더(201)의 양단부를 수직벽체(202)와 일체로 강결하여 시공된다. 상기 등록 특허에 따르면, 이와 같이 형성된 라멘교에서는, 강재 거더(201)의 양단부에서는 강재 거더(201) 및 교량 바닥판 부재(204)의 자중에 의한 부모멘트는 작용하지 않고, 바닥판 부재 위 포장재의 자중 및 활화중에 의한 부모멘트만이 작용하도록 하여 거더 전체에 걸쳐 모멘트를 분산시킴으로써, 장경간, 저형고의 라멘교를 형성할 수 있다고 설명하고 있다.

그러나 상기 강재 거더(201)가 콘크리트 수직벽체(202) 위에 단순 거치되어 거더 양단부에서 부모멘트가 발생하지 않기 위해서는 강재 거더(201) 및 바닥판 부재(204)가 그 자중에 의해 변형되었을 때 발생하는 거더 길이방향으로의 움직임이 수용될 수 있어야 할 뿐만 아니라, 강재 거더(201) 단부에서 처짐각이 발생하여야 하는데, 상기의 등록 특허의 기술에서는 강재 거더(201)와 콘크리트 수직벽체(202) 사이에 발생하는 마찰력으로 인해 완전한 단순 거치 상태가 되지 못하고, 따라서 거더 양단부에서 부모멘트가 발생할 수밖에 없게 된다. 이에 의해 발생하게 되는 부모멘트는 추후 바닥판 부재 위 포장재(209)의 하중 및 활하중에 의한 부모멘트에 부가되어 강재 거더 단부 및 우각부(203)에 더욱 부담을 일으켜, 결국 장경간 및 저형고의 라멘교를 시공하는 것을 어렵게 만든다.

본 발명에서는 라멘교의 시공시 상부구조를 이루는 강재 거더 또는 프리스트레스트 콘크리트 거더 등의 프리캐스트 거더를 하부구조물인 교대 또는 교각 위에 병진 운동 및 회전 운동이 가능하도록 거치시킴으로써, 완전한 단순 거치 상태를 구현하고, 이에 따라 거더의 자중 및 바닥판 부재의 자중에 의한 부모멘트가 거더 양 단부에서 발생하지 않도록 하는 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제공하고자 한다.

또한 본 발명에서는, 프리캐스트 거더의 양단부에서 프리캐스트 거더 및 바닥판 부재의 자중에 의한 부모멘트는 작용하지 않고, 바닥판 부재 위 포장재의 자중 및 활하중에 의한 부모멘트만이 작용하도록 하여 거더 전체에 걸쳐 모멘트를 분산시킴으로써, 장경간, 저형고의 라멘교를 구현할 수 있는 프리캐스트 거더 연결 조립체 및 그 시공 방법을 제공하고자 한다.

상기한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명의 제 1 태양에서는 프리캐스트 거더(308)를 교좌면 상에 연결시키기 위한, 프리캐스트 거더 연결 조립체로서,

복부판(330), 상기 복부판 상부에 위치하는 하나 이상의 상부 플랜지(341), 및 상기 복부판 하부에 위치하는 하나 이상의 하부 플랜지(342)를 갖는 교좌면 받침 형강(302)으로서, 상기 상부 플랜지(341)가 로울러 홀(307)을 포함하는, 교좌면 받침 형강(302);

상부 측면(351), 하부 측면(352) 및 강봉 관통홀(313)을 포함하는 하나 이상의 힌지 강판(312); 및

상기 교좌면 받침 형강(302)과 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 결합시키기 위한 연결 강봉(314);을 포함하는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 2 태양에서는, 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 로울러 홀(307)이 상기 플랜지의 폭 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 3 태양에서는, 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 로울러 홀(307)은 그 상부에서 해당 플랜지의 상부면까지 개방되는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 4 태양에서는, 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)은 그 하부 측면(352) 상에서 상기 복부판(330) 상에 지지되고, 상기 하부 측면(352)은 상기 복부판(330) 상에서 구름 가능하도록 구성되는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 5 태양에서는, 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 하부 측면(352)이 원호 형상을 가지는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 6 태양에서는, 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 강봉 관통홀(313)이 상기 원호의 곡률 중심에 위치하는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 7 태양에서는, 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 있어서, 조립된 상태에서 상기 하부 측면(352)이 상기 복부판(330)으로부터 이격되어 위치하는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 8 태양에서는 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)과 상기 연결 강봉(314)이 일체로 형성되는, 프리캐스트 거더 연결 조립체를 제시한다.

본 발명의 제 9 태양에서는, 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체를 이용하여 프리캐스트 거더를 교좌면 상에 연결하는 방법으로서,

a) 상기 하나 이상의 하부 플랜지(342)가 교좌면 콘크리트에 묻히도록, 교좌면 받침 형강(302)을 교좌면 상에 설치하는 단계;

b) 프리캐스트 거더의 단부 하부면 상에 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 설치하는 단계;

c) 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)이 상기 교좌면 받침 형강(302) 상에 위치하도록, 상기 프리캐스트 거더를 교좌면 상에 배치하는 단계;

d) 상기 강봉 관통홀(313) 및 상기 로울러 홀(307)을 통해 상기 연결 강봉(314)을 관통 삽입시키는 단계; 를 포함하는, 프리캐스트 거더 연결 방법을 제시한다.

본 발명의 제 10 태양에서는, 본 발명의 제 9 태양에 있어서, 상기 하나 이상의 하부 플랜지(342)가 하나 이상의 교좌면 보강 철근홀(304)을 포함하고, 교좌면 받침 형강(302)을 교좌면 상에 설치하는 단계는, 교좌면 보강 철근(305)을 교좌면 보강 철근홀(304)을 관통시켜 연장 배치시키는 단계를 더 포함하는, 프리캐스트 거더 연결 방법을 제시한다.

본 발명의 제 11 태양에서는, 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체를 이용하여 프리캐스트 거더를 교좌면 상에 연결하는 방법으로서,

a) 상기 하나 이상의 하부 플랜지(342)가 교좌면 콘크리트에 묻히도록, 교좌면 받침 형강(302)을 교좌면 상에 설치하는 단계;

b) 프리캐스트 거더의 단부 하부면 상에 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 설치하는 단계;

c) 상기 강봉 관통홀(313)을 통해 상기 연결 강봉(314)을 관통 삽입시키는 단계;

d) 연결 강봉(314)이 상기 플랜지의 상부면으로부터 로울러 홀(307) 안으로 삽입되도록, 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 상기 교좌면 받침 형강(302) 상에 위치시키는 단계;를 포함하는, 프리캐스트 거더 연결 방법을 제시한다.

본 발명의 제 12 태양에서는 상기한 태양들 중 어느 한 태양에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체를 이용하여 프리캐스트 거더를 교좌면 상에 연결하는 방법으로서,

a) 상기 하나 이상의 하부 플랜지(342)가 교좌면 콘크리트에 묻히도록, 교좌면 받침 형강(302)을 교좌면 상에 설치하는 단계;

b) 프리캐스트 거더의 단부 하부면 상에 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 설치하는 단계;

c) 연결 강봉(314)이 상기 플랜지의 상부면으로부터 로울러 홀(307) 안으로 삽입되도록, 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 상기 교좌면 받침 형강(302) 상에 위치시키는 단계;를 포함하는, 프리캐스트 거더 연결 방법을 제시한다.

상기와 같은 본 발명의 구성을 통해 라멘교를 시공하게 되면, 프리캐스트 거더가 교대 및 교각 위에서 병진 및 회전 운동을 할 수 있어서, 완전한 단순보 거동을 구현하는 것이 가능하게 되고, 따라서 프리캐스트 거더 양 단부에서는 거더 자중 및 바닥판 부재 자중에 의한 부모멘트가 발생하지 않게 된다.

결과적으로, 본 발명에 따른 라멘교는 바닥판 부재 위 포장재의 자중 및 활화중에 의한 부모멘트만이 작용하게 되어 거더 전체에 걸쳐 모멘트를 분산시킴으로써, 장경간, 저형고의 라멘교를 구현하는 것이 가능하게 된다.

도 1a은 라멘교의 개략적인 구조를 도시하는 도면이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 라멘교의 모멘트도이다.
도 2a는 종래 기술에 따른 라멘교의 시공 순서를 보여주는 도면으로서, 교대의 형성을 도시한다.
도 2b는 종래 기술에 따른 라멘교의 시공 순서를 보여주는 도면으로서, 강재 거더가 교대위에 연결되는 구성을 도시한다.
도 2c는 종래 기술에 따른 라멘교의 시공 순서를 보여주는 도면으로서, 강재 거더위에 바닥판 부재가 형성되는 구성을 도시한다.
도 2d는 종래 기술에 따른 라멘교의 강재 거더와 교대의 연결 구성을 확대 도시한다.
도 2e는 종래 기술에 따라 완성된 라멘교를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교좌면 받침 형강이 설치된 교대를 도시한다.
도 4는 도 3의 교좌면 받침 형강의 확대 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 거더 단부가 십자보강판과 소울 플레이트로 이루어진 강합성 거더 형식의 힌지 강판이 설치된 프리캐스트 거더의 단부 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체에 의해 교대 상에 연결된 프리캐스터 거더를 도시한다.
도 9는 도 8의 프리캐스트 강합성 거더 연결 조립체의 연결 모습을 도시하는 확대 사시도로서, 받침 형강에 표시된 점선은 교좌면 콘크리트에 묻히게 되는 하부 플랜지 부분을 구분하기 위해 표시한 선이다.
도 10은 연결 강봉에 너트가 체결됨으로써 프리캐스트 거더와 교대가 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 거더 조립체에 의해 연결된 모습을 도시하는 사시도로서, 받침 형강에 표시된 점선은 교좌면 콘크리트에 묻히게 되는 하부 플랜지 부분을 구분하기 위해 표시한 선이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 라멘교의 측면도를 도시한다.
도 12는 도 11의 라멘교의 모멘트도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 힌지 강판의 모양을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 힌지 강판의 하부 측면이 복부판으로부터 이격된 프리캐스트 거더 연결 조립체의 부분적인 측면도로서, (a)는 힌지 강판이 상부 플랜지에 대해 회전되지 않은 상태를, (b)는 힌지 강판이 상부 플랜지에 대해 회전된 상태를 각각 보여준다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라, 2개의 힌지 강판을 구비하는 프리캐스트 거더 연결 조립체의 정면도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라, 단일 힌지 강판을 구비하는 프리캐스트 거더 연결 조립체의 정면도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라, 거더 단부가 스터드와 소울 플레이트로 이루어진 프리스트레스트 콘크리트 거더 형식의 힌지 강판이 설치된 프리캐스트 거더의 사시도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 강재만으로 이루어진 프리스트레스 플레이트 거더 형식의 프리캐스트 거더 조립체의 연결 모습을 도시하는 사시도로서, 받침 형강에 표시된 점선은 교좌면 콘크리트에 묻히게 되는 하부 플랜지 부분을 구분하기 위해 표시한 선이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 이미지 생성 장치 및 방법에 대하여 설명하기로 한다.

이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님을 밝혀둔다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

또한, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명에서 상부, 하부, 상면, 하면과 같은 용어는 첨부된 도면상에서 보이는 것을 기준으로 한 것이며, 절대적인 개념이 아님에 유의한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 프리캐스트 거더를 이용한 라멘교의 시공법을 시공 순서에 따라 나타낸 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체(300)는 교좌면 받침 형강(302), 힌지 강판(312), 및 연결 강봉(314)을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 교좌면 받침 형강(302)은 복부판(330) 및 복부판(330) 상부에 적어도 하나의 상부 플랜지(341, 343)와 복부판(330) 하부에 적어도 하나의 하부 플랜지(342, 344)를 포함할 수 있다. 상부 플랜지 및 하부 플랜지의 개수에 제한이 있는 것은 아니나, 바람직하게는 복부판(330) 양 단부에 각각 한 쌍의 상부 플랜지 및 한 쌍의 하부 플랜지를 구비할 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 상부 플랜지(341, 343) 및 한 쌍의 하부 플랜지(342, 344)가 복부판 양 단부에서 모두 수직하게 연결되어 전체적으로 H 자 형태의 단면을 가질 수 있다. 하나의 상부 플랜지 또는 하나의 하부 플랜지를 가지는 실시예에서는, 상부 플랜지 및 하부 플랜지가 각각 복부판(330) 중앙에 배치되는 것이 바람직하다. 3개 이상의 상부 플랜지 또는 하부 플랜지를 가지는 실시예에서는, 예를 들어 각각의 플랜지 사이에 동일한 간격을 두고 복부판 상에 배치될 수 있다.

상부 플랜지(341, 343)에는 후술되는 바와 같이 연결 강봉(314)을 수용하기 위한 로울러 홀(307)이 형성될 수 있다. 바람직하게 로울러 홀(307)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 플랜지(341, 343)의 폭 방향(x축 방향)으로 길게 연장된 세장형 구멍일 수 있다. 이와 같은 형상의 로울러 홀(307)은, 연결 강봉(314)이 로울러 홀(307)에 결합될 때, x축 방향에서의 오차 범위를 허용할 수 있게 함으로써, 교량의 상부 구조를 이루는 다수의 프리캐스트 거더(308) 제작시 발생할 수 있는 각 거더의 교축방향(x축 방향) 길이 오차를 보상할 수 있게 한다. 또한, 프리캐스트 거더가 x축 방향으로 병진 운동을 가능하게 함으로써, 자중과 추후 타설될 바닥판 콘크리트의 하중을 받는 프리캐스트 거더(308)의 단순보 거동을 가능하게 한다(도 6 참조).

다른 실시예로서, 로울러 홀(307)은 도 18 내지 20에 도시된 바와 같이, 힌지 강판 하부 측면(352)을 향해 만곡된 형상을 가질 수 있다. 이러한 실시예는, 힌지 강판(312)에 결합된 연결 강봉(314)이 힌지 강판(312)의 회전에 따라 높이가 변하는 것을 수용하기에 적합하다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 도 4에 도시된 로울러 홀(307)과 달리, 로울러 홀(307)의 상부 경계면 중 일부가 개방되는 구성을 가질 수 있다(도 14 참조). 즉, 로울러 홀(307) 상부에 위치하는 상부 플랜지(341, 343)의 일부가 개방되어 로울러 홀(307)의 상부 경계가 상부 플랜지 상부측을 향해 개방되는 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성에서는 연결 강봉(314)이 선택적으로 상부 플랜지의 측면에서 y축 방향을 따라 삽입될 수 있거나, 또는 상부 플랜지 상방으로부터 z축 방향을 따라 로울러 홀(307) 안으로 삽입될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 대안적인 실시예로서, 로울러 홀(307)의 측면에 위치하는 상부 플랜지의 일부가 개방되어 로울러 홀의 측면 경계가 상부 플랜지 측방향(x축 방향)을 향해 개방되는 형상을 가질 수도 있다. 이러한 구성에서는 연결 강봉(314)이 로울러 홀(307)의 개방된 측방향에서 x축을 따라 삽입될 수 있을 것이다. 선택적으로 연결 강봉(314)이 삽입된 이후에 개방된 상부 플랜지 부분을 폐쇄시키도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 거더의 양 단부가 각각 다른 구성, 예를 들어 거더의 일 단부에 위치하는 프리캐스트 거더 연결 조립체(300)는 로울러 홀의 상부 측면으로부터 삽입되는 구성을 가지며, 거더의 타 단부에 위치하는 프리캐스트 거더 연결 조립체(300)는 개방된 측방향에서 삽입되는 구조를 가지는 것도 가능하다.

한편, 하부 플랜지(342, 344)에는 교좌면 보강 철근(305)이 관통 연결될 수 있는 교좌면 보강 철근홀(304)이 형성될 수 있다. 도시된 실시예에서는 하부 플랜지(342, 344)에 3개씩의 교좌면 보강 철근홀(304)이 형성되어 있으나, 교좌면 보강 철근홀(304)의 개수에는 제한이 있는 것은 아니며, 교대에 설치된 교좌면 보강 철근의 개수에 상응하게 형성될 수 있다. 이와 같이, 교좌면 보강 철근(305)이 하부 플랜지(342, 344)에 결합됨으로써, 교좌면 받침 형강(302)은 교좌면 상에 더욱 견고하게 고정될 수 있다.

도 5 에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 힌지 강판(312)은 교좌면 받침 형강(302)의 상부 플랜지(341, 343) 위치에 대응되도록 프리캐스트 거더(308)의 단부 하면에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 힌지 강판은 후술되는 연결 강봉(314)을 수용하기 위한 강봉 관통홀(313)을 구비하는 강재 플레이트의 형태일 수 있다. 본 발명에 따른 힌지 강판(312)은 적어도 2개의 측면, 즉 프리캐스트 거더(308)의 단부 하면을 향하는 상부 측면(351)과 교좌면 받침 형강(302)의 복부판(330)을 향하는 하부 측면(352)을 가질 수 있다.

힌지 강판 상부 측면(351)은 프리캐스트 거더(308)의 단부 하면 또는 소울 플레이트(311)의 하부면에 부착될 수 있도록 편평하게 구성될 수 있다. 반면, 힌지 강판 하부 측면(352)은 복부판(330) 상에서 구름운동이 가능한 형상을 가질 수 있다. 일례로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 전체적으로 반원 형상을 가질 수 있다. 그러나 힌지 강판(312)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니며, 힌지 강판 하부 측면(352)이 복부판 상에서 구름이 가능하게 구성될 수 있는 한, 다각형 형상을 포함하여, 다양한 형상이 가능할 수 있을 것이다. 힌지 강판의 다양한 예시적인 형상이 도 13에 제시되어 있다.

한편, 강봉 관통홀(313)의 위치에 제한이 있는 것은 아니나, 바람직하게는, 힌지 강판(312)의 일측이 원호 형상으로 형성되어 복부판(330) 상에서 구름운동을 하는 경우에는, 상기 원호의 곡률 중심에 위치하는 것이 좋다. 강봉 관통홀(313)이 원호의 곡률 중심에 위치하지 않거나, 힌지 강판(312)의 일측이 원호 형상이 아닌 실시예의 경우에는, 로울러 홀(307)이, 힌지 강판(312)의 회전에 따른 강봉 관통홀(313)의 높이 변화, 따라서 연결 강봉(314)의 높이 변화를 수용할 수 있는 치수(예를 들어 높이)를 가질 수 있다. 대안적으로, 앞서 도 18 내지 20과 관련해서 앞서 설명한 바와 같이, 로울러 홀(307)이 만곡된 형상을 구비하여 힌지 강판(312)의 회전에 따른 연결 강봉(314)의 높이 변화를 수용할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 힌지 강판(312)의 하부 측면(352)이, 조립된 상태에서, 복부판(330)으로부터 이격되도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서 힌지 강판(312)은 연결 강봉(314)을 지지하기 위한 역할을 하며, 연결 강봉(314)이 로울러 홀(307) 상에서 구름운동을 함으로써, 힌지 강판(312)이 결과적으로 구름 운동을 하게 된다. 따라서 이러한 실시예에서는 하부 측면(352)의 형상에 제한이 없으며, 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 힌지 강판(312)은 프리캐스트 거더(308)의 단부 하부면에 설치된다. 바람직하게 힌지 강판(312)은 거더 단부가 십자 보강판(310) 및 소울 플레이트(311)를 구비하는 강합성 거더 형식의 프리캐스트 거더에 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 십자 보강판(310)이 프리캐스트 거더 하부 플랜지(309)의 단부 하부면에 부착되고, 상기 십자 보강판(310)의 하부면에는 소울 플레이트(311)가 부착되어, 상기 소울 플레이트(311) 하면에 힌지 강판(312)이 각각 부착될 수 있다. 프리캐스트 거더 하부 플랜지(309), 십자 보강판(310), 소울 플레이트(311) 및 힌지 강판(312)은 각각 용접에 의해 부착될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면, 공지의 임의의 방식으로 부착이 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 십자 보강판(310), 소울 플레이트(311) 및 힌지 강판(312) 중 일부 또는 전부가 일체로 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 도 17에 도시한 바와 같이, 십자 보강판(310) 대신 거더 단부가 스터드(361)와 소울 플레이트(311)로 이루어진 프리스트레스트 콘크리트 거더 형식의 프리캐스트 거더 단부 하면에 힌지 강판을 부착시킬 수 있다.

한편, 도시된 대부분의 도면들에서는 프리캐스트 거더의 단부 하면에 한 쌍의 힌지 강판이 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 설치되는 힌지 강판의 개수에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어 도 16에서와 같이, 단일 힌지 강판(312)이 소울 플레이트(311)에 부착되어 연결 강봉(314) 및 교좌면 받침 형강(302)과 결합될 수 있다. 또한 도면에 도시되지는 않았으나, 3개 이상의 힌지 강판이 사용되는 구성도 가능하다.

연결 강봉(314)은, 도 15과 16에 도시된 바와 같이, 로울러 홀(307)과 강봉 관통홀(313)을 관통하도록 삽입되어, 교좌면 받침 형강(302)과 힌지 강판(312)을 서로 상대적으로 이동 및 회전 가능하게 연결시키는 기다란 봉 형상의 부재일 수 있다.

이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 로울러 홀(307)은 x축 방향을 따라 길게 형성되어 있으므로, 연결 강봉(314)이 로울러 홀(307) 상에서 x축 방향으로 따라 병진 운동이 가능하게 된다. 결과적으로 힌지 강판(312)이 교좌면 받침 형강(302)에 대해 x축 방향을 따라 병진 운동을 할 수 있게 되고, 이에 따라, 교대(301)에 대한 프리캐스트 거더(308)의 상대적인 병진 운동이 가능할 수 있게 된다.

또한 연결 강봉(314)은 로울러 홀(307)과 강봉 관통홀(313)에 모두 삽입 배치되어 있으므로, 연결 강봉(314)을 중심으로 교좌면 받침 형강(302)과 힌지 강판(312)의 상대적인 회전 운동이 가능하게 된다. 결과적으로 교대(301)에 대한 프리캐스트 거더(308)의 회전 운동이 가능하게 된다. 힌지 강판(312)이 복부판(330) 상에서 구름 가능하도록 구성된 실시예에서는, 상기 회전 운동이 힌지 강판(312)에 의해 더욱 용이하고 견고하게 이루어질 수 있어서 바람직하다.

한편, 필요하다면, 연결 강봉(314)의 양 단부가 고정 수단을 구비함으로써 연결 강봉(314)이 로울러 홀(307) 및/또는 강봉 관통홀(313)로부터 이탈되는 것을 방지하도록 구성할 수도 있다. 일례로서, 도 6, 6, 14, 15, 16 등에 도시된 바와 같이, 연결 강봉(314)의 단부에 나삿니가 형성될 수 있어서, 상응하는 너트(315)가 이러한 나삿니에 체결될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연결 강봉(314)이 힌지 강판(312)과 일체로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서는, 상부가 개방된 로울러 홀(307)을 갖는 교좌면 받침 형강(302)이 함께 사용되어, 로울러 홀(307) 상부의 개방 영역을 통해 연결 강봉(314)이 로울러 홀(307) 안으로 삽입될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 교좌면 받침 형강, 힌지 강판 및 연결 강봉이 모두 강재로 형성된다.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체(300)를 이용한 라멘교 시공 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 시공을 위해서는 먼저 도 3과 같이 일부 시공된 교량의 하부구조물인 교대(301)의 상단 교좌면에 교좌면 받침 형강(302)을 설치한다.

도 4와 같이 교좌면 받침 형강(302)은 복부판(330)을 기준으로 하여 하부 플랜지(342, 344)는 교좌면 콘크리트에 묻히도록, 그리고 상부 플랜지(341, 343)는 교좌면 위에 노출이 되도록 설치될 수 있다. 따라서 교좌면 받침 형강(302)의 상부 플랜지(341, 343) 상에 위치하는 로울러 홀(307)은 콘크리트에 묻히지 않고 교좌면 위에 노출되게 된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 교좌면 콘크리트에 묻히는 교좌면 받침 형강(302)의 하부 플랜지(342, 344)에는 교좌면 보강 철근홀(304)이 마련되어 있다. 따라서 이러한 실시예에서는, 교좌면에 설치되어 있는 교좌면 보강 철근(305)을 상기 교좌면 보강 철근홀(304)을 통해 관통시킴으로써, 교좌면 받침 형강(302)을 교좌면에 대해 단단하게 고정시킬 수 있어서 바람직하다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 거더(308)의 하부 플랜지(309) 단부 하면에 힌지 강판(312)을 부착시킨다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 먼저 프리캐스트 거더(308)의 하부 플랜지(309)의 단부 하면에 십자 보강판(310) 및 소울 플레이트(311)를, 바람직하게는 용접을 이용하여, 부착시킨 후, 이 소울 플레이트(311)의 하면에 힌지 강판(312)을 부착시킨다. 여기서는 십자 보강판(310), 소울 플레이트(311), 힌지 강판(312) 순으로 부착시키는 것으로 설명하였으나, 이는 단지 일례일 뿐이다. 따라서, 예를 들어, 소울 플레이트(311)에 한 쌍의 힌지 강판(312)을 부착시키고, 프리캐스트 거더(308) 하부 플랜지(309)의 단부 하면에 십자 보강판(310)을 부착시킨 후에, 소울 플레이트(311)와 힌지 강판(312) 조립체를 십자 보강판(310)의 하면에 부착시키는 것도 가능하다.

한편, 2개 이상의 힌지 강판(312)이 사용되는 실시예에서는, 소울 플레이트(311)에 부착되는 힌지 강판(312) 사이의 간격은 교좌면 받침 형강(302)의 양 상부 플랜지(341, 343)의 위치에 상응하도록 갭을 두고 부착될 수 있다. 예를 들어, 2개의 힌지 강판(312) 및 2개의 상부 플랜지(341, 343)가 사용되는 실시예에서는, 교좌면 받침 형강(302)의 양 상부 플랜지(341, 343)와 한 쌍의 힌지 강판(312) 각각이 서로 교번적으로 배치되도록, 또는 양 상부 플랜지(341, 343) 사이에 한 쌍의 힌지 강판(312)이 모두 위치하도록, 또는 한 쌍의 힌지 강판(312) 사이에 양 상부 플랜지(341, 343)가 위치하도록, 힌지 강판 사이의 간격이 정해질 수 있다.

이상에서는, 교좌면 받침 형강(302) 설치 공정과, 힌지 강판(312) 부착 공정이 순차적으로 실시되는 것으로 설명되었으나, 이들 공정 간의 순서는 상관없으며, 힌지 강판(312) 부착 공정이 먼저 실시되고, 이후에 교좌면 받침 형강(302) 설치 공정이 수행되어도 좋다. 또한 이들 공정이 동시에 및/또는 별도로 실시되어도 좋다.

교좌면 받침 형강(302)이 교대 상에 설치되고, 힌지 강판(312)이 프리캐스트 거더(308)의 하부 플랜지 단부 하부 상에 (십자 보강판(310) 및/또는 소울 플레이트(311)를 통해서 또는 직접) 부착되면, 힌지 강판(312)을 교좌면 받침 형강(302)과 결합시킨다.

도 6, 9, 10에서는 한 쌍의 힌지 강판(312)이 부착된 프리캐스트 거더(308)를 2개의 상부 플랜지(341, 343) 및 2개의 하부 플랜지(342, 344)를 갖는 교좌면 받침 형강(302) 상에 결합시키는 공정을 보여준다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 한 쌍의 힌지 강판(312)의 하부 측면(352)이 양 상부 플랜지(341, 343) 사이에서 복부판(330) 상에 지지되도록 그리고 강봉 관통홀(313)과 로울러 홀(307)이 각각 서로 정렬되도록, 프리캐스트 거더(308)를 교대에 대해 위치시킨다. 이렇게 프리캐스트 거더(308)가 배치되고 나면, 연결 강봉(314)을 일측에서부터 로울러 홀(307)과 강봉 관통홀(313)을 관통하여 삽입시킨다. 연결 강봉(314)의 양 단부가 양 상부 플랜지(341, 342)의 각 측면 상에서 돌출하도록 삽입되고 나면, 너트(315)가 연결 강봉(314)의 양 단부 상에 있는 나삿니 상에 체결될 수 있다.

한편, 힌지 강판(312)과 연결 강봉(314)이 사전 조립되어, 또는 일체로 형성되는 실시예의 경우에는, 상부면이 개방된 로울러 홀(307)을 구비한 교좌면 받침 형강(302)이 사용될 수 있다. 이러한 경우에는 연결 강봉(314)의 양 단부가 각각 로울러 홀(307) 상부의 개구부를 통해 로울러 홀(307) 안으로 삽입될 수 있도록 프리캐스트 거더(308) 단부를 교좌면 받침 형강(302) 상에 위치시키고, 이어서 하강시킨다. 이러한 실시예의 경우에는 연결 강봉(314)을 측면에서 관통 삽입시키는 공정이 생략될 수 있어서 공정 시간을 단축하는데 유리할 수 있다.

이와 같이, 프리캐스트 거더(308)를 교좌면 상에 연결시키고 나면, 도 11에 도시한 바와 같이, 바닥판 및 우각부 콘크리트를 타설한다.

이와 같이 설치되는 본 발명의 프리캐스트 거더 연결 조립체(300)에서는, 상부 플랜지(341, 343)의 폭 방향(x축 방향)으로 연장되어 있는 로울러 홀(307) 및 이러한 로울러 홀(307)에 삽입된 연결 강봉(314)을 통해서, 힌지 강판(312)이 상부 플랜지(341, 343) 폭 방향(x축 방향)으로 이동 가능하며, 따라서 프리캐스트 거더는 교대에 대해 x축 방향으로 이동 가능하게 된다(도 6 참조). 또한 교좌면 받침 형강(302)과 힌지 강판(312)이 연결 강봉(314)을 통해서 연결되어 있으므로, 힌지 강판(312)이 교좌면 받침 형강(302)에 대해서 회전가능하며, 따라서 프리캐스트 거더가 교대에 대해서 y축을 중심으로 회전될 수 있다(도 7 참조). 특히 힌지 강판(312)의 하부 측면(352)이 구름 가능하게 형성된 실시예에서는 힌지 강판의 하부 측면(352)이 복부판(330) 상에 구름 운동을 함으로써, 힌지 강판(312)의 회전을 하는데 있어서 유리할 수 있다.

따라서, 프리캐스트 거더가 교대에 대해서 회전 및 선형이동이 가능하게 되므로, 프리캐스트 거더는 교대상에서 완전한 단순보 거동을 구현할 수 있게 되고, 결과적으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 프리캐스트 거더의 자중 및 바닥판 콘크리트의 하중에 의한 부모멘트가 발생하지 않게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 프리캐스트 거더 연결 조립체(300)를 이용한 교량의 경우에 추후 바닥판 부재 위의 포장재 하중 및 활하중에 의해 우각부에서 발생하는 부모멘트 만이 프리캐스트 거더와 교대의 연결 부분에 작용하게 되어 더욱 구조적으로 안정되고 경제적인 라멘교의 건설을 꾀할 수 있다.

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, 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 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

301: 교대 302: 교좌면 받침 형강
304: 교좌면 보강 철근홀 305: 교좌면 보강 철근
307: 로울러 홀 308: 프리캐스트 거더
309: 강합성 거더 하부 플랜지 310: 십자 보강판
311: 소울 플레이트 312: 힌지 강판
313: 강봉 관통홀 314: 연결 강봉
315: 너트 330: 복부판
341, 343: 상부 플랜지 342, 344: 하부 플랜지
351: 힌지 강판 상부 측면 352: 힌지 강판 하부 측면
361: 스터드

Claims (12)

1. 라멘교의 시공을 위해 프리캐스트 거더(308)를 교좌면 상에 연결시키기 위한, 라멘교 시공용 프리캐스트 거더 연결 조립체로서,
   복부판(330), 상기 복부판 상부에 위치하는 하나 이상의 상부 플랜지(341), 및 상기 복부판 하부에 위치하는 하나 이상의 하부 플랜지(342)를 갖는 교좌면 받침 형강(302)으로서, 상기 상부 플랜지(341)가 로울러 홀(307)을 포함하는, 교좌면 받침 형강(302);
   상부 측면(351), 하부 측면(352) 및 강봉 관통홀(313)을 포함하는 하나 이상의 힌지 강판(312); 및
   상기 교좌면 받침 형강(302)과 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 결합시키기 위한 연결 강봉(314);을 포함하며,
   상기 로울러 홀(307)이 상기 플랜지의 폭 방향으로 길게 연장된 형상을 가지며,
   상기 로울러 홀(307)은 그 상부에서 해당 플랜지의 상부면까지 개방되며,
   상기 하나 이상의 힌지 강판(312)은 그 하부 측면(352) 상에서 상기 복부판(330) 상에 지지되고,
   상기 하부 측면(352)은 상기 복부판(330) 상에서 구름 가능하도록 구성되는 다각형 형상을 가지는,
   라멘교 시공용 프리캐스트 거더 연결 조립체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 힌지 강판(312)과 상기 연결 강봉(314)이 일체로 형성되는,
   라멘교 시공용 프리캐스트 거더 연결 조립체.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 따른 라멘교 시공용 프리캐스트 거더 연결 조립체를 이용하여 프리캐스트 거더를 교좌면 상에 연결하는, 라멘교 시공 방법으로서,
    a) 상기 하나 이상의 하부 플랜지(342)가 교좌면 콘크리트에 묻히도록, 교좌면 받침 형강(302)을 교좌면 상에 설치하는 단계;
    b) 프리캐스트 거더의 단부 하부면 상에 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 설치하는 단계;
    c) 상기 강봉 관통홀(313)을 통해 상기 연결 강봉(314)을 관통 삽입시키는 단계;
    d) 연결 강봉(314)이 상기 플랜지의 상부면으로부터 로울러 홀(307) 안으로 삽입되도록, 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 상기 교좌면 받침 형강(302) 상에 위치시키는 단계;
    e) 라멘교의 바닥판 및 우각부 콘크리트를 타설하는 단계;
    를 포함하는, 라멘교 시공 방법.
12. 제 8 항에 따른 라멘교 시공용 프리캐스트 거더 연결 조립체를 이용하여 프리캐스트 거더를 교좌면 상에 연결하는, 라멘교 시공 방법으로서,
    a) 상기 하나 이상의 하부 플랜지(342)가 교좌면 콘크리트에 묻히도록, 교좌면 받침 형강(302)을 교좌면 상에 설치하는 단계;
    b) 프리캐스트 거더의 단부 하부면 상에 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 설치하는 단계;
    c) 연결 강봉(314)이 상기 플랜지의 상부면으로부터 로울러 홀(307) 안으로 삽입되도록, 상기 하나 이상의 힌지 강판(312)을 상기 교좌면 받침 형강(302) 상에 위치시키는 단계;
    d) 라멘교의 바닥판 및 우각부 콘크리트를 타설하는 단계;
    를 포함하는, 라멘교 시공 방법.

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