KR102119228B1 - 기성바닥판을 이용한 교량시공방법 - Google Patents

기성바닥판을 이용한 교량시공방법 Download PDF

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Abstract

슬래브로서 기성바닥판을 이용하고, 기성바닥판은 파일에 프리캐스트 횡방향거더를 이용하여 양 단부가 지지되도록 하는 거치식으로 시공하는 기성바닥판을 이용한 교량시공방법에 관한 것으로서, (a) 파일 두부에 각각 형성된 파일두부캡 상면에 고정 설치되며, 종방향으로 연장되는 기성바닥판의 양 단부 저면을 지지하는 받침대 역할을 하는 프리캐스트 횡방향거더를 횡방향으로 서로 연결시키는 단계; 및 (b) 상기 프리캐스트 횡방향거더 상면에 양 단부가 지지되도록 하면서 종방향 및 횡방향으로 연결 설치되는 기성바닥판을 거치시켜 설치하는 단계;를 포함하며, 상기 기성바닥판은 중공슬래브 또는 파이형슬래브로서 종방향으로 연장되도록 공장에서 미리 제작된 것을 프리캐스트 횡방향거더에 양 단부가 지지되도록 거치식으로 설치하게 된다.

Description

기성바닥판을 이용한 교량시공방법{BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING MANUFACTURED PC SLAB}
본 발명은 기성바닥판을 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 슬래브로서 기성바닥판을 이용하고, 기성바닥판은 파일에 설치된 프리캐스트 횡방향거더를 이용하여 비합성형으로 거치하여 설치하되 프리캐스트 횡방향거더는 적층 시공할 수 있도록 하는 기성바닥판을 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
도 1a는 종래 교량 상판용 조립블록의 사시도 및 연결구성도를 도시한 것이다.
즉, 도 1a와 같이, 내부에 인장강선(13)이 설치된 블록으로 되며, 거더(16) 상측에 다수개가 배열된 교량의 상판(21)에 상측면과 하측면을 관통 연결하는 체결공(11)과, 상측면과 측면을 관통 연결하는 결합공(12)이 형성된 공지의 것에 있어서, 조립블록(10)의 내부에 인장력유지수단(23)이 일정 간격으로 장착된 인장강선(13)을 긴장 설치하고, 콘크리트를 타설 양생한 다음, 거푸집을 제거하고 조립블록(10)의 양단에서 인장강선(13)의 긴장을 해제하여도 상기 인장력유지수단(23)에 의하여 인장강선(13)이 긴장상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 교량 상판용 조립블록(10)을 소개하고 있으며,
이러한 교량 상판용 조립블록(10)은 거더(16)의 상측에 고정볼트(17)를 설치한 후 , 다수의 조립블록(10)을 거더에 배열 설치하여 교량의 상판이 시공되도록 하게 되며 교량 상판용 조립블록(10)은 상측면과 측면을 관통 연결하는 결합공(12)을 통해 연결볼트와 너트를 이용하여 서로 연결시키게 된다.
이에 교량 상판용 조립블록(10)은 프리캐스트화 시켜 제작한 것을 이용하고 있음을 알 수 있다.
하지만 영구교량의 경우 설계단면이 미리 정해지는 경우가 많지 않고 현장여건에 따라 시공해야 하기 때문에 보다 다양한 단면을 가진 세그먼트를 가진 교량 상판용 조립블록을 제작하여 이용해야 하지만 다양한 단면을 가진 교량 상판용 조립블록을 미리 제작하여 구비하는 것은 교량 특성상 경제적으로 매우 비효율적이게 된다.
도 1b는 종래 거더 상면에서의 바닥판 결합부 시공도 및 일부발췌사시도를 도시한 것이다.
즉, 상기 바닥판은 FRP 재질로 제작된 것인데 FRP 바닥판(22)은 일정한 두께의 중공단면 부재임을 알 수 있으며, 연결장치를 이용하여 다수를 연결시켜 거더 상면에 설치하고 있음을 알 수 있다.
특히 상기 연결장치(20)의 관통공(23) 및 FRP 바닥판(22) 중공부를 통해 횡방향 합성부재(24)가 삽입 설치되어 충진재(2)에 의하여 매립되도록 하여 FRP 바닥판(1)이 서로 연결장치(20)에 의하여 연결되도록 하고 있음을 알 수 있다.
이에 상기 횡방향 합성부재(24)는 FRP 바닥판(22)과 동일한 재질의 케이지를 이용하고 있음을 알 수 있는데 이는 결국 FRP 바닥판(22)과 같이 중공부가 형성된 바닥판에 제한적으로 사용될 수 있음을 알 수 있다.
즉, 종래 거더교는 교량 상판용 조립블록(10)은 프리캐스트화 시켜 거더 상부에 고정볼트(17)를 이용하여 시공할 수 있음을 알 수 있고, 바닥판은 FRP 재질로 제작할 경우에는 FRP 바닥판 중공부를 통해 횡방향 합성부재와 같은 연결부재를 이용할 수도 있음을 알 수 있다.
대한민국 특허 제 10-0544304호(발명의 명칭: 교량 상판용 조립블록, 공개일자: 2006년01월23일) 대한민국 특허 제 10-0568904호(발명의 명칭: 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 합성 연결구조,연결시공방법 및 연결장치, 공개일자: 2006년04월10일) 대한민국 특허 제 10-1762148호(발명의 명칭: 프리캐스트 PSC 거더를 이용한 교량 및 그 시공방법, 공개일자: 2017년07월27일)
이에 본 발명은 교량에 있어서, 교량하부구조로서 파일두부캡에 프리캐스트 횡방향거더를 보다 간단하게 설치할 수 있도록 하면서, 프리캐스트 횡방향거더는 횡방향으로 파일 두부에서 바로 연결시킬 수 있고, 슬래브는 평탄성을 확보하면서도 종방향으로 연장된 길이를 용이하게 조절할 수 있으면서도 경간에 따라 기성제품인 중공슬래브, 파이형슬래브를 이용하되 프리캐스트 횡방향거더에 양 단부가 거치되도록 설치하여 시공할 수 있는 기성바닥판을 이용한 교량시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법은 (a) 파일 두부에 각각 형성된 파일두부캡 상면에 고정 설치되며, 종방향으로 연장되는 기성바닥판의 양 단부 저면을 지지하는 받침대 역할을 하는 프리캐스트 횡방향거더를 횡방향으로 서로 연결시키는 단계; 및 (b) 상기 프리캐스트 횡방향거더 상면에 양 단부가 지지되도록 하면서 종방향 및 횡방향으로 연결 설치되는 기성바닥판을 거치시켜 설치하는 단계;를 포함하며, 상기 기성바닥판은 중공슬래브 또는 파이형슬래브로서 종방향으로 연장되도록 공장에서 미리 제작된 것을 프리캐스트 횡방향거더에 양 단부가 지지되도록 거치식으로 설치하며, 상기 (b) 단계에서, 상기 중공슬래브 또는 파이형슬래브는 종방향으로 내부에 서로 이격되어 인접한 중공부(S)를 가지며 일정한 두께를 가진 콘크리트 부재로서 프리캐스트 횡방향거더 상면에 양 단부 저면이 접하도록 하여 종방향 및 횡방향으로 연결되도록 설치하게 된다.
본 발명은 기성바닥판(중공슬래브, 파이형슬래브)을 종방향으로 연장되도록 미리 제작된 것을 이용하여 양 단부가 교량하부구조로서 프리캐스트 횡방향 거더 상면에 거치되도록 설치할 수 있어 보다 신속하면서도 경제적인 교량 시공이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 프리캐스트 횡방향거더는 제작, 운반 및 설치에 따른 최소한의 단면으로 제작할 수 있도록 프리스트레스가 도입되는 프리캐스트 제품을 이용하되 적층시공이 용이하도록 하기 때문에 교량의 상부구조로서 교체가 신속하게 된다.
또한, 본 발명의 프리캐스트 횡방향거더 상면에는 제작된 상태의 기성제품인 중공슬래브를 그대로 이용할 수 있도록 하고, 경간장이 커질 경우에는 역시 기성제품인 파이형슬래브를 그대로 이용하여 매우 경제적이고 신속한 교량 바닥판 시공이 가능하게 된다.
도 1a는 종래 교량 상판용 조립블록의 사시도 및 연결구성도,
도 1b는 종래 거더 상면에서의 바닥판 결합부 시공도 및 일부발췌사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기성바닥판을 이용한 교량의 횡단면도와 종단면도,
도 3a는 본 발명의 파일두부캡과 프리캐스트 횡방향거더의 결합도,
도 3b는 본 발명의 프리캐스트 횡방향거더의 적층설치도,
도 3c는 본 발명의 프리캐스트 횡방향거더의 횡방향 연결도,
도 3d는 본 발명의 기성바닥판의 종방향 연결도,
도 3e는 본 발명의 기성바닥판의 횡방향 연결도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[ 본 발명의 기성바닥판을 이용한 교량(100) ]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기성바닥판을 이용한 교량(100)의 횡단면도와 종단면도이다.
먼저, 상기 기성바닥판을 이용한 가설교량(100)은 도 2a와 같이 파일(110), 파일두부캡(120), 프리캐스트 횡방향거더(130), 기성바닥판(140), 횡방향키블록장치(150)을 포함한다.
먼저 파일(110)은 도 2a와 같이 교량하부구조로서 예컨대 강관파일을 이용할 수 있는데 도 2a에서는 1열로 4개의 파일이 시공되고 있음을 알 수 있다. 이러한 파일의 1열 개수는 교량의 횡방향폭에 따라 조정될 수 있을 것이며, 종방향으로도 이격되어 경간장(L)을 확보하게 된다.
이러한 파일(110)은 교량이 시공되어야 지반에 천공홀을 형성시키고 강관파일을 삽입한 후, 두부를 커팅 하는 등의 방법으로 1열의 두부 상면 높이를 맞추어 시공하면 되고, 파일(110)의 높이는 교량에 따라 대응하여 정하면 되고, 수평 및 대각방향의 브레이싱재(111)에 의하여 1열상으로 시공된 파일(110)이 서로 횡방향으로 구속되어 있음을 알 수 있다.
이때 후술되는 파일두부캡(120)의 안정적인 설치를 위하여 하부에는 파일(110) 외주면에 고정된 형강부재인 스타퍼(112)가 형성되어 스타퍼에 의하여 파일두부캡(120)은 안정적인 지지가 가능하도록 하게 된다.
다음으로 파일두부캡(120)은 도 2a 및 도 2c와 같이 커팅 마감된 파일(110) 두부가 내측으로 삽입되어 끼워지도록 하는 것으로서, 후술되는 프리캐스트 횡방향거더(130)를 지지하면서 프리캐스트 횡방향거더(130)가 연결볼트(123)에 의하여 파일두부캡(120)에 고정될 수 있도록 연결볼트(123)의 하단이 관통되어 고정되는 부위이다.
이에 상기 파일두부캡(120)은 도 2a 및 도 2c와 같이 파일 두부 상면에 저면이 접하는 사각판 형태의 확장플랜지(121)와 확장플랜지 저면으로부터 파일 두부를 감싸도록 일체화된 두부브라켓(122)과 연결볼트(123)를 포함하여 구성된다.
또한, 확장플랜지(121)의 단면적은 두부브라켓(122)의 직경보다 크게 형성될 수밖에 없으므로 두부브라켓(122)과 확장플랜지(121) 사이에는 수직판 형태의 보강판이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 프리캐스트 횡방향거더(130)를 파일두부캡(120) 상면에 거치하고, 프리캐스트 횡방향거더(130)를 관통하는 연결볼트(123)를 이용하여 고정하게 되는데 이러한 연결볼트(123) 설치작업을 프리캐스트 횡방향거더(130) 상부공간에서 진행해야 작업성이 확보된다. 즉, 프리캐스트 횡방향거더(130)를 파일 상부에서 직 하방으로 설치할 수 있도록 하여 시공성 및 작업성이 증진된다.
이에 본 발명은 도 2a와 같이, 확장플랜지(121)의 저면에 미리 볼트고정구(125)를 관통하도록 설치하게 된다. 이러한 볼트고정구(125)는 확장플랜지(121)의 저면으로부터 확장플랜지(121)를 관통하도록 하여 볼트고정구두부(125a)는 확장플랜지(121)의 저면에 상면이 접하도록 세팅되고, 볼트고정구몸통부(125b)는 볼트고정구두부(125a)보다 작은 직경으로 확장플랜지(121)를 관통하도록 하되, 내면은 나사체결부가 형성되어 있고, 볼트고정구몸통부(125b)의 노출되는 상부 외주면에는 나사체결부가 형성되어 있어 체결너트(125c)가 체결되면서 볼트고정구(125)가 확장플랜지(121)에 관통 설치된 상태로서 고정 세팅될 수 있도록 하게 된다.
이에 도 2c의 좌측도면을 참조하면, 거치된 프리캐스트 횡방향거더(130)의 관통홀(132)에 상부로부터 관통하여 볼트고정구(125)에 하부가 체결되는 연결볼트(123)를 이용함으로서 프리캐스트 횡방향거더(130)를 파일두부캡(120)에 간단하게 체결 고정 시킬 수 있게 되며 작업자체가 프리캐스트 횡방향거더(130) 상부공간에 이루어지게 되므로 작업성이 매우 증진되어 신속한 교량 시공이 가능하게 됨을 알 수 있다.
상기 프리캐스트 횡방향거더(130)는 도 2a와 같이, 파일두부캡(120) 상면에 연결볼트(123)를 이용하여 고정 설치되며 종방향으로 연장되는 기성바닥판(140)의 양 단부 저면을 지지하는 받침대 역할을 하게 된다.
이러한 프리캐스트 횡방향거더(130)는 콘크리트 제품으로서 미리 공장에서 세그먼트화시켜 조립 설치하고, 결속하여 일체성을 확보할 수 있도록 한다는 것이다.
이러한 프리캐스트 횡방향거더(130)는 교량의 1열의 파일(110) 상부에 파일(110)보다 횡방향으로 더 연장되도록 거치된 거더 부재인데 교량에 따라서는 프리캐스트 횡방향거더(130)의 연장길이가 길어지는 경우가 발생하게 되므로 이를 1개의 프리캐스트 횡방향거더(130)로 제작할 경우 연장길이가 매번 달라질 수밖에 없고, 제작비용도 커질 수밖에 없게 된다.
이에 본 발명은 도 3b를 참조하면 프리캐스트 횡방향거더(130)를 내부에 긴장재(131)를 배치하여 최소단면의 평판부재로 형성되도록 하여 제작, 운반 및 설치가 용이하도록 하되 양 단부에는 도 3a를 참조하면 수직홀 형태의 관통홀(132)이 형성되어 앞서 살펴본 연결볼트(123)가 관통될 수 있도록 하고 적층하여 설치할 수 있도록 하게 된다.
말하자면 평판부재로 프리캐스트 횡방향거더(130)를 제작함으로서 일정한 두께를 확보할 수 있도록 적층에 유리한 형태로 제작한 것을 이용하게 된다.
이러한 적층된 프리캐스트 횡방향거더(130)의 일체화는 기본적으로 연결볼트(123)를 이용하게 되지만 적층된 상,하 프리캐스트 횡방향거더(130)의 외측면에 덧댐플레이트(133)를 더 설치하여 안정적인 적층이 가능하도록 할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 파일두부캡(120)과 프리캐스트 횡방향거더(130)의 결합도이다.
즉, 도 3a와 좌측 도면과 같이 파일(110)의 두부에는 파일두부캡(120)이 설치되어 있으며, 파일두부캡(120)에는 프리캐스트 횡방향거더(130) 전체를 상,하 관통하도록 설치되는 연결볼트(123)에 의하여 일체화되고 있다.
즉, 프리캐스트 횡방향거더(130)는 상,하로 적층되어 파일두부캡(120) 상면에 지지되어 연결볼트(123)에 의하여 고정되도록 할 수 있으며,
또한 도 3a와 중앙 도면과 같이, 프리캐스트 횡방향거더(130)는 상,하로 적층되도록 하되, 상부의 프리캐스트 횡방향거더(130)와 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130)는 연결볼트(123)가 아닌 덧댐플레이트(133)에 의하여 서로 연결되도록 함을 알 수 있다.
이러한 덧댐플레이트(133)는 프리캐스트 횡방향거더(130) 측면에 미리 매립되어 노출된 매립너트(134)에 체결되면서 덧댐플레이트(133)가 상,하로 적층된 프리캐스트 횡방향거더(130)를 연결 구속하는 역할을 하도록 한 것이다.
또한, 파일두부캡(120)은 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130) 저면에 형성된 삽입홈(135)에 삽입되는 방식으로 하여 파일(110)과 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130)의 전단력에 의한 연결성능을 확보하고자 하고 있음을 알 수 있다.
또한 도 3a의 우측 도면과 같이, 프리캐스트 횡방향거더(130)는 상,하로 적층되도록 하되, 연결볼트(123)를 사용하면서 함께 상부의 프리캐스트 횡방향거더(130)와 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130)는 덧댐플레이트(133)에 의하여 서로 연결되도록 할 수 도 있음을 알 수 있다.
이에 덧댐플레이트(133)는 역시 프리캐스트 횡방향거더(130) 측면에 미리 매립되어 노출된 매립너트(134)에 체결되면서 덧댐플레이트(133)가 상,하로 적층된 프리캐스트 횡방향거더(130)를 연결 구속하는 역할을 하도록 한 것은 동일하며,
파일두부캡(120)은 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130) 저면에 형성된 삽입홈(135)에 삽입되는 방식으로 하여 파일(110)과 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130)의 연결성능을 확보하고자 하고 있음은 동일하다.
이때 상부와 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130)에 있어 연결볼트(123)의 두부 간섭은 상부와 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130)의 연결단부를 블럭아웃시키는 방식등으로 해결하고 마감하면 된다.
나아가, 상기 상부와 하부의 프리캐스트 횡방향거더(130)로 구분하게 되면 프리캐스트 횡방향거더(130)의 적층 위치에 따라 서로 강도가 다른 재질로 제작된 것을 이용할 수 있어 매우 효율적이게 된다.
즉, 하부 프리캐스트 횡방향거더(130)에 인장력이 크게 발생하는 경우 고강도 콘크리트를 이용하는 경우 자중감소 등에 의한 효율성을 확보할 수 있게 되며 PC 강연선 설치량도 조정할 수 있게 된다.
도 3b는 본 발명의 프리캐스트 횡방향거더(130)의 적층설치도이다.
나아가 도 3b에 의하면, 프리캐스트 횡방향거더(130)의 횡방향 연결은 파일두부캡(120)의 상면에서 이루어지도록 하고 있음을 알 수 있는데 이는 연결볼트(123)를 사용할 수 있도록 하기 위함이고, 덧댐플레이트(133)는 다수가 설치될 수 있음을 알 수 있고, 덧댐플레이트(133)는 횡방향으로 또는 상하로, 서로 용접 등의 방법으로 연결되도록 하여 결속력이 증진되도록 할 수 있음을 알 수 있다.
도 3c는 본 발명의 프리캐스트 횡방향거더(130)의 횡방향 연결도이다.
도 3b에 의하면 프리캐스트 횡방향거더(130)의 횡방향 연결면은 전단키, 전단홈 형태로 서로 물려지도록 할 수도 있지만
도 3c에 의하면 프리캐스트 횡방향거더(130)는 횡방향으로 3개가 서로 연결되도록 하게 됨을 알 수 있는데, 동일한 형태가 아니라 걸림턱에 의하여 중앙 프리캐스트 횡방향거더(130)가 양 측방 프리캐스트 횡방향거더(130)의 걸림턱에 안착되도록 하는 방식으로 서로 연결될 수 도 있음을 알 수 있다. 이러한 방식은 연결볼트 시공개수를 감소시켜 시공성을 확보할 있다는 장점이 있다.
즉, 양 측방 프리캐스트 횡방향거더(130)는 중앙 프리캐스트 횡방향거더(130) 보다 연장길이를 더 확보하도록 하되 파일두부캡(120)이 저면에 위치하도록 하여 안정적으로 지지되도록 하고, 중앙 프리캐스트 횡방향거더(130)가 양 측방 프리캐스트 횡방향거더(130)의 걸림턱에 안착되도록 하는 방식을 사용할 수 있으며, 돌출된 연결볼트(123) 두부는 보호캡을 씌워 추후 교량 해체시 연결볼트(123) 제거에 유리하도록 하게 된다.
상기 기성바닥판(140)은 도 2a와 같이, 일정한 두께를 가진 중공부를 가진 바닥판부재이다.
교량은 바닥판(슬래브)을 복공판을 이용하여 설치하는 것이 통상적이고 앞서 살펴본 선행기술문헌의 (특허문헌 0003)에서와 같이 슬래브거더를 이용하여 바닥판을 아예 시공하지 않으려는 시도도 하고 있다.
하지만 기성바닥판(140)을 별도 제작하는 방식을 채택하는 것은 비용 상 가장 부담스러운 일이기도 하기 때문에 본 발명은 기성제품인 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)를 이용하게 된다.
먼저 중공슬래브(141)는 도 2a와 같이, 내부에 서로 이격되어 인접한 중공부(S)를 가지며 일정한 두께를 가진 철근콘크리트 바닥판부재로서 일정한 크기로 경제적인 제작이 가능한 기성제품이다.
이에 도 3b를 참조하면, 이러한 중공슬래브(141)를 기성바닥판(140)으로 하여 프리캐스트 횡방향거더(130) 상면에 저면이 접하도록 하여 종방향 및 횡방향으로 연결되도록 하게 되며 연결볼트(123)와 간섭부분은 파일두부캡(120) 형성부위이므로 연결볼트(123)를 사이에 두고 프리캐스트 횡방향거더(130)를 배치하여 연결볼트(123)와 함께 마감재로 마감하게 된다.
이에 기성바닥판(140)을 중공슬래브(141)를 이용하여 평탄성도 확보할 수 있고 자중이 크지 않아 신속한 시공이 가능하면서 기성제품을 그대로 사용하여 경제성을 확보할 수 있게 된다.
특히 본 발명은 종래 기성바닥판으로서 프리캐스트 제품을 사용하기는 하지만 양 단부가 단순 지지되도록 하는 방식으로 설치하지 않는 관계로서 데크형 슬래브를 다수 연속화시켜야 했지만 본 발명은 이러한 기성바닥판을 양 단부 거치식으로 시공함으로서 시고성 및 경제성을 확보할 수 있게 된다.
도 3d는 상기 기성바닥판(140)의 종방향 연결도를 도시한 것이다.
즉, 파일(110) 두부의 파일두부캡(120)에는 프리캐스트 횡방향거더(130)가 연결볼트(123) 또는 연결볼트 없이 설치(미도시된 덧댐플레이트(133) 사용)되어 있으며 이러한 프리캐스트 횡방향거더(130) 상면에 기성바닥판(140)을 서로 종방향 연결시키게 된다.
이에 기성바닥판(140)은 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145) 모두 중공부(S)가 형성되어 있으므로 종방향연결철근(142)이 미리 중공부에 구근(143)에 의하여 끼워져 있어 파일두부캡(120) 상면에서 서로 겹쳐지도록 하여 마감재(144)로 마감하는 경우 간단하게 기성바닥판(140)을 서로 종방향으로 일체화시킬 수 있게 된다.
도 3e는 특히 본 발명의 기성바닥판(140)의 횡방향 연결도를 도시한 것이다.
즉, 기성바닥판의 종방향 연결은 기성바닥판의 중공부가 종방향으로 연장 형성되어 있기 때문에 이를 이용하게 되지만 횡방향으로는 달리 연결부위(횡방향으로 연장된 중공부)가 없이 본 발명에서는 횡방향키블록장치(150)를 이용하게 된다.
즉, 도 4b와 같이, 서로 횡방향으로 접하는 기성바닥판(140)은 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)가 될 수 있으며, 기성바닥판 횡방향 연결부위에 있어 타측 기성바닥판(140)에는 제1키블록홈(151)이 수평홈 형태로 노출되어 형성되어 있음을 알 수 있다.
상기 제1키블록홈(151)에 대응하는 크기로 기성바닥판(140) 일측에는 역시 수평홈 형태의 제2키블록홈(152)이 형성되어 있어 횡방향으로 기성바닥판(140)이 서로 접하면서 상기 제1,2키블록홈(151,152)은 서로 수평으로 연통된다.
이에 키블록(153)을 제2키블록홈(152)에 끼운 상태로 놓은 상태에서 제1키블록홈(151)으로 제2키블록홈(152)으로부터 표면으로 연장된 삽입수직홀(154)을 이용하여 밀어 넣은 뒤,
삽입수직홀(154)으로 노출된 키블록(153)의 단부면에 쐐기(155)를 삽입하여 텐션을 주고, 쐐기(155)를 마감재(144)로 마감시켜 기성바닥판(140)을 종방향 및 횡방향으로도 서로 연결시킬 수 있게 되고,
해체 시에는 상기 마감재(144)를 불어내고 쐐기(155)를 제거하게 되면 간단하게 기성바닥판(140)을 서로 횡방향으로 분리시킬 수 있게 된다.
다음으로 도 2b와 같이, 기성바닥판을 이용한 교량(100)은 도 2b에서도 역시 파일(110), 파일두부캡(120), 프리캐스트 횡방향거더(130), 기성바닥판(140), 횡방향키블록장치(150)를 포함한다.
도 2a와 다른 점은 기성바닥판(140)으로서 파이형슬래브(145)를 이용한다는 점에서 차이가 있다. 특히, 기성바닥판(140)으로서 도 2b와 같이, 파이형슬래브(145)를 사용하는 경우에는 단면 형태가 ∏으로 상판 저면에 서로 이격된 양 수직복부로 형성되어 양 수직복부 사이의 공간이 중공부(S)로 형성되도록 한 것으로서 중공슬래브(141)와 대비하여 양 수직복부를 I형 강재를 이용하는 경우 더욱 더 장경간(종방향 파일 사이 거리)에 유리한 형태이다.
이에 역시 도 3d와 같이, 기성바닥판(140)으로서 파이형슬래브(145)는 종방향으로 중공부가 형성되어 있으므로 종방향연결철근(142)이 미리 중공부에 구근(143)에 의하여 끼워져 있어 파일두부캡(120) 상면에서 서로 겹쳐지도록 하여 충진재(144)로 마감하는 경우 간단하게 기성바닥판(140)을 서로 종방향으로 일체화시킬 수 있도록 하게 되며,
역시 도 3e와 같이, 서로 횡방향으로 접하는 파이형슬래브(145)은 횡방향 연결부위에 있어 타측 기성바닥판(140)에는 제1키블록홈(151)이 수평홈 형태로 노출되어 형성되어 있음을 알 수 있으며,
상기 제1키블록홈(151)에 대응하는 크기로 기성바닥판(140) 일측에는 역시 수평홈 형태의 제2키블록홈(152)이 형성되어 있어 횡방향으로 기성바닥판(140)이 서로 접하면서 상기 제1,2키블록홈(151,152)은 서로 수평으로 연통되며,
이에 키블록(153)을 제2키블록홈(152)에 끼운 상태로 놓은 상태에서 제1키블록홈(151)으로 제2키블록홈(152)으로부터 표면으로 연장된 삽입수직홀(154)을 이용하여 밀어 넣은 뒤,
삽입수직홀(154)으로 노출된 키블록(153)의 단부면에 쐐기(155)를 삽입하여 텐션을 주고, 쐐기(155)를 마감재(144)로 마감시켜 기성바닥판(140)을 종방향 및 횡방향으로도 서로 연결시킬 수 있게 되고,
해체 시에는 상기 마감재(144)를 불어내고 쐐기(155)를 제거하게 되면 간단하게 기성바닥판(140)을 서로 횡방향으로 분리시킬 수 있게 됨은 동일하다.
[ 기성바닥판을 이용한 교량(100) 시공방법 ]
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 기성바닥판을 이용한 교량(100) 시공방법을 도시한 것이다.
이러한 시공방법은 기성바닥판(140)이 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)에 따라 나눌 수도 있지만 거치하는 대상으로는 동일하므로 중공슬래브(141)를 기준으로 살펴보기로 한다.
먼저, 도 4a와 같이, 교량이 시공되어야 위치에 파일을 종방향으로 다수열에 걸쳐 시공하게 된다. 1열에 4개의 파일(110)이 설치되도록 하되, 다수열이 종방향으로 서로 이격될 수 있다.
이러한 파일(110)은 교량이 시공되어야 할 지반에 천공홀을 형성시키고 원형 강관파일을 삽입하는 방식으로 시공하는 것이 두부 커팅에 보다 효율적이게 되며 소음이 크지 않다는 장점이 있게 된다.
1열로 시공된 파일(110)들은 브레이싱재(111)로 서로 구속시키게 되며 반드시 브레이싱재(111)를 설치하지 않아도 상관은 없다.
다음으로는 각 파일(110)의 두부를 동일 높이가 되도록 커팅하여 상면 높이를 동일하게 맞춘 후 앞서 살펴본 파일두부캡(120)을 파일(110) 두부 상면에 삽입하는 방식으로 고정 설치하고, 스타퍼(112)를 이용하여 별도의 용접작업 없이 삽입 지지 상태가 가능하도록 하게 되며 이는 추후 해체 시, 시공성 및 작업성 확보에 매우 유용하게 된다.
이러한 확장플랜지(121)에 미리 볼트고정구(125)를 관통하도록 설치하게 된다. 이러한 볼트고정구(125)는 볼트고정구두부(125a), 볼트고정구몸통부(125b),체결너트(125c)로 구비되어 있음은 살펴본 바와 같다.
이에 프리캐스트 횡방향거더(130)를 파일과 파일 사이에 종방향으로 거치하도, 종방향으로 인접한 프리캐스트 횡방향거더(130) 사이에는 볼트고정구(125)가 프리캐스트 횡방향거더(130)의 관통홀(132)에 의하여 노출되도록 하게 된다.
이에 연결볼트(123)를 프리캐스트 횡방향거더(130)의 관통홀(132)을 관통하여 볼트고정구(125)를 거쳐 파일두부캡의 저면까지 도달하면서 고정되도록 하고, 연결볼트(123)는 정착너트를 이용하여 프리캐스트 횡방향거더(130) 상면에서 정착되도록 하게 된다.
물론 연결볼트(123)를 먼저 볼트고정구(125)에 설치하고, 프리캐스트 횡방향거더(130)의 관통홀에 연결볼트(123)가 삽입되도록 하는 방식으로도 설치가 가능하다.
이러한 프리캐스트 횡방향거더(130)는 평판부재로 형성되도록 하는 경우 적층에 유리하게 되며, 다수개를 서로 횡방향으로 전단키, 전단홈으로 연결면을 처리해도 되고 걸림턱을 이용하여 서로 연결시켜도 상관없다. 또한 긴장재(131)를 이용하여 프리스트레스가 도입된 프리캐스트 제품을 이용하여 최적단면에 의한 제작, 시공에 유리하도록 하게 된다.
다음으로 도 4b와 같이, 교량을 해체해야 할 경우에는 기성바닥판(140)의 종방향 및 횡방향연결을 해체하게 되며, 기성바닥판(140)은 콘크리트 제품이기 때문에 손상된 것은 바로 대체도 가능하고 경제적이게 된다.
또한 연결볼트(123)를 풀어 기성바닥판(140)은 프리캐스트 횡방향거더(130)로 간단하게 분리하고, 물론 덧댐플레이트(133)를 이용하여 간단하게 분리해도 된다.
나아가 프리캐스트 횡방향거더(130)도 파일(110)로부터 분리하여 재사용이 가능하도록 할 수 있게 되며, 파일두부캡(120)도 파일(110)로부터 분리하고 재사용이 가능하도록 하게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 기성바닥판을 이용한 교량 110: 파일
111: 브레이싱재 112: 스타퍼
120: 파일두부캡 121: 확장플랜지
122: 두부브라켓 123: 연결볼트
125: 볼트고정구 125a: 볼트고정구두부
125b: 볼트고정구몸통부 125c: 체결너트
130: 프리캐스트 횡방향거더 131: 긴장재
132: 관통홀 133: 덧댐플레이트
134: 매립너트 135: 삽입홈
140: 기성바닥판 141: 중공슬래브
142: 종방향연결철근 143: 구근
144: 마감재 145: 파이형슬래브
146: 바닥판긴장재 147: 소켓연결부
148: 커플러 150: 횡방향키블록장치
151: 제1키블록홈 152: 제2키블록홈
153: 키블록 154: 삽입수직홀
155: 쐐기

Claims (10)

  1. (a) 파일(110) 두부에 각각 형성된 파일두부캡(120) 상면에 고정 설치되며, 종방향으로 연장되는 기성바닥판(140)의 양 단부 저면을 지지하는 받침대 역할을 하는 프리캐스트 횡방향거더(130)를 횡방향으로 서로 연결시키는 단계; 및
    (b) 상기 프리캐스트 횡방향거더 상면에 양 단부가 지지되도록 하면서 종방향 및 횡방향으로 연결 설치되는 기성바닥판(140)을 거치시켜 설치하는 단계;를 포함하며,
    상기 기성바닥판(140)은 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)로서 종방향으로 연장되도록 공장에서 미리 제작된 것을 프리캐스트 횡방향거더(130)에 양 단부가 지지되도록 거치식으로 설치하며,
    상기 (b) 단계에서, 상기 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)는 종방향으로 내부에 서로 이격되어 인접한 중공부(S)를 가지며 일정한 두께를 가진 콘크리트 부재로서 프리캐스트 횡방향거더(130) 상면에 양 단부 저면이 접하도록 하여 종방향 및 횡방향으로 연결되도록 설치하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 프리캐스트 횡방향거더(130)는 긴장재(131)를 이용하여 공장에서 미리 제작된 콘크리트 제품으로서 파일 두부에 파일두부캡(120)을 이용하여 적층시켜 설치하도록 하되, 연결볼트(123)에 의하여 적층된 프리캐스트 횡방향거더(130)가 서로 일체화되도록 하고,
    상기 연결볼트(123)의 하단은 파일두부캡(120)의 확장플랜지의 볼트고정구(250)에 의하여 체결 고정되도록 하며, 상기 연결볼트(123) 설치작업을 프리캐스트 횡방향거더(130) 상부공간에서 진행하여 작업성이 확보할 수 있도록 하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 프리캐스트 횡방향거더(130)는 긴장재(131)를 이용하여 공장에서 미리 제작된 콘크리트 제품으로서 파일 두부에 파일두부캡(120)을 이용하여 적층시켜 설치하도록 하되, 적층된 상,하 프리캐스트 횡방향거더(130)의 외측면에 덧댐플레이트(133)를 설치하여 적층된 프리캐스트 횡방향거더(130)가 서로 연결되도록 하되, 상기 덧댐플레이트(133)를 서로 용접에 의하여 연결되도록 하며,
    상기 덧댐플레이트(133)는 프리캐스트 횡방향거더(130) 측면에 미리 매립되어 노출된 매립너트(134)에 체결되면서 덧댐플레이트(133)가 상,하로 적층된 프리캐스트 횡방향거더(130)를 구속하는 역할을 하도록 하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 파일두부캡(120)은 프리캐스트 횡방향거더(130)를 지지하면서 프리캐스트 횡방향거더(130)가 연결볼트(123)에 의하여 파일두부캡(120)에 고정될 수 있도록 연결볼트(123)의 하단이 관통되어 고정되는 부위로서,
    파일 두부 상면에 저면이 접하는 확장플랜지(121)와 확장플랜지 저면으로부터 파일 두부를 감싸도록 일체화된 두부브라켓(122)을 포함하며, 연결볼트(123)의 하단이 확장플랜지(121)에 볼트고정구(125)에 의하여 고정되도록 하되,
    상기 볼트고정구(125)는 확장플랜지(121)의 저면으로부터 확장플랜지(121)를 관통하여 확장플랜지(121)의 저면에 상면이 접하도록 세팅된 볼트고정구두부(125a);와 볼트고정구두부(125a)보다 작은 직경으로 확장플랜지(121)를 관통하도록 하되, 내면은 나사체결부가 형성되어 있고, 노출되는 상부 외주면에는 나사체결부가 형성되어 체결너트(125c)에 의하여 확장플랜지 상면에 고정 체결되는 볼트고정구몸통부(125b);를 포함하여,
    상기 볼트고정구(125)가 확장플랜지(121)에 관통 설치된 상태로서 고정 세팅되고 연결볼트가 상기 고정 세팅된 볼트고정구몸통부(125b)를 관통하여 체결 고정 되도록 하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)의 종방향 연결은
    중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)의 중공부(S)를 이용하여 종방향연결철근(142)이 미리 중공부에 구근(143)에 의하여 끼워져 있도록 하되, 파일두부캡(120) 상면에서 서로 겹쳐지도록 하여 마감재(144)로 마감하여 기성바닥판(140)을 서로 종방향으로 일체화시킬 수 있도록 하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)의 횡방향 연결은 횡방향키블록장치(150)를 이용하되,
    상기 횡방향키블록장치(150)는 기성바닥판 횡방향 연결부위에 있어 타측 기성바닥판(140)에는 제1키블록홈(151)이 수평홈 형태로 노출되어 형성되도록 하고, 상기 제1키블록홈(151)에 대응하는 크기로 기성바닥판(140) 일측에는 수평홈 형태의 제2키블록홈(152)이 형성되도록 하여, 횡방향으로 기성바닥판(140)이 서로 접하면서 상기 제1,2키블록홈(151,152)은 서로 수평으로 연통되도록 하고, 키블록(153)을 제2키블록홈(152)에 끼운 상태로 놓은 상태에서 제1키블록홈(151)으로 제2키블록홈(152)으로부터 표면으로 연장된 삽입수직홀(154)을 이용하여 밀어 넣은 뒤, 삽입수직홀(154)으로 노출된 키블록(153)의 단부면에 쐐기(155)를 삽입하여 텐션을 주고, 쐐기(155)를 마감재(144)로 마감시켜 기성바닥판(140)을 횡방향으로 서로 연결시키는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 파이형슬래브(145) 상단에는 블럭아웃부(A)가 형성되어 있고 하방 만곡되도록 포물선 형태의 바닥판긴장재는 양 단부가 상기 블럭아웃부(A)에서 인출되도록 하되 바닥판긴장재(146) 연결부에서는 소켓연결부(147)가 관통되도록 설치되어
    상기 소켓연결부 외주면에는 나사부가 형성되어 있고, 커플러(148)의 소켓홀에 회전체결 되면서, 커플러(148)에 삽입 정착된 바닥판긴장재(146)와 연결될 수 있도록 하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 파이형슬래브(145)는 단면 형태가 ∏으로 상판 저면에 서로 이격된 양 수직복부로 형성되어 양 수직복부 사이의 공간이 중공부(S)로 형성되도록 한 것으로서 중공슬래브(141)와 대비하여 양 수직복부를 I형 강재를 이용하도록 하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법.
  10. (a) 파일(110) 두부에 각각 형성된 파일두부캡(120) 상면에 고정 설치되며, 종방향으로 연장되는 기성바닥판(140)의 양 단부 저면을 지지하는 받침대 역할을 하는 프리캐스트 횡방향거더(130)를 횡방향으로 서로 연결시키는 단계; 및 (b) 상기 프리캐스트 횡방향거더 상면에 양 단부가 지지되도록 하면서 종방향 및 횡방향으로 연결 설치되는 기성바닥판(140)을 거치시켜 설치하는 단계;를 포함하며, 상기 기성바닥판(140)은 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)로서 종방향으로 연장되도록 공장에서 미리 제작된 것을 프리캐스트 횡방향거더(130)에 양 단부가 지지되도록 거치식으로 설치하며, 상기 (b) 단계에서, 상기 중공슬래브(141) 또는 파이형슬래브(145)는 종방향으로 내부에 서로 이격되어 인접한 중공부(S)를 가지며 일정한 두께를 가진 콘크리트 부재로서 프리캐스트 횡방향거더(130) 상면에 양 단부 저면이 접하도록 하여 종방향 및 횡방향으로 연결되도록 설치하는 기성바닥판을 이용한 교량 시공방법을 이용하여 시공된 교량.
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