KR102186544B1 - 프리캐스트 데크 및 그를 구비하는 교량용 슬래브 - Google Patents

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Abstract

프리캐스트 데크가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리캐스트 데크는, 데크 바디; 데크 바디에 설치되는 데크보강재; 데크 바디와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성면적을 배가시키기 위하여, 적어도 일부는 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 깊이로 함몰 형성되고 적어도 일부는 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출 형성되어 마련되되, 상호 이격되어 배치되는 복수의 전단블록도랑성벽; 및 복수의 전단블록도랑성벽 사이에 배치되며, 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성을 보강시키기 위하여 적어도 일부가 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출되어 마련되는 복수의 전단연결재를 포함한다.

Description

프리캐스트 데크 및 그를 구비하는 교량용 슬래브{Precast deck and slab having the same}
본 발명은, 프리캐스트 데크 및 그를 구비하는 교량용 슬래브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 효율적인 구조로써 프리캐스트 데크와 슬래브콘크리트 간의 종래보다 완벽한 합성을 이룰 수 있어 구조적 효율성이 뛰어나며, 강력한 합성효과에 의해 내구성을 증대시킬 수 있고, 외력 및 균열에 대한 안정성이 뛰어난 프리캐스트 데크 및 그를 구비하는 교량용 슬래브에 관한 것이다.
주변에서 흔히 접할 수 있는 통상적인 교량은, 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 간격을 두고 지면의 상부로 시공되는 다수의 교각(900a) 또는 교대(900b)와, 이웃된 교각(900a) 및/또는 교대(900b)들의 상면에 수평방향으로 이격배치되는 다수의 거더(910)와, 거더(910)들의 상부에 배치되는 상부 구조물로서의 교량용 슬래브(920)로 이루어진다.
이때, 교량의 상부 구조물인 교량용 슬래브(920)는 이웃된 거더(910)들 사이에 거푸집 및 작업발판을 설치한 후, 거푸집 내로 철근을 배근하면서 현장타설 슬래브콘크리트(908)를 타설하여 양생한 다음, 거푸집 및 작업발판을 해체함으로써 거더(910)들의 상부에 시공될 수 있다.
이와 같은 방법이 교량용 슬래브(920)의 전통적인 시공법이기는 하지만 이러한 현장타설 시공법의 경우, 교량용 슬래브(920) 시공을 위해 거푸집을 설치한 다음에 철근을 배근하면서 현장타설 슬래브콘크리트(908)를 양생한 후, 이에 사용된 거푸집 및 작업발판 등을 제거해야 하기 때문에 공정이 매우 번거로울 뿐만 아니라 작업 효율이 낮고, 특히 공기가 지연되는 원인을 이룬다.
따라서 근래에 들어서는 공정 상의 번거로움을 없애면서 작업의 효율을 높이고, 공기를 단축시키기 위해, 거더(910)와 거더(910) 사이의 내부 지간의 경우, 공장에서 일정한 형상의 패널(panel) 타입으로 미리 제작하여 현장으로 공급하는 프리캐스트 데크(Precast Deck)를 설치하고 그 위에 현장 타설하여 교량용 슬래브(920)를 시공하는 공법이 개발된 바 있다.
여기서 말하는 프리캐스트(Precast)란, 공장에서 고정시설을 이용하여 기성 제작하는 방식을 의미하는 것으로, 최적의 조건에서 제작 가능하므로 현장에서 시공한 콘크리트 제품에 비해 정도(精度) 및 강도(强度)를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2는 종래기술에 따른 프리캐스트 데크의 사시도이고, 도 3은 도 1의 프리캐스트 데크를 이용한 교량의 시공구조를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 종래 기술에 따른 교량용 슬래브의 측면 상세 구조도이다.
이들 도면을 참조하면, 종래기술에 따른 프리캐스트 데크(901)는, 공장에서 프리캐스트 방식으로 제작되는 데크 바디(910)와, 일정 간격을 두고 직교하도록 배근되는 주철근(902) 및 배력철근(903)과, 데크 바디(910) 상면에 길이방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 트러스 골조(905)를 포함한다.
트러스 골조(905)는 주철근(902)들 사이의 상부에 이격 배치되어 데크 바디(910)의 길이방향을 따라 그 상면 외부로 노출되는 강봉(905a)과, 주철근(902)과 강봉(905a)을 얽어매는 래티스 바(lattice bar, 905b)를 포함한다.
이와 같은 프리캐스트 데크(901)는 도 3처럼 교량에 시공될 수 있다. 즉 교각(900a)의 상부에서 이웃 배치되는 2개의 거더(910) 및 크로스 빔(907)에 의해 형성된 상측 개방부에 필요한 수량만큼 프리캐스트 데크(901)가 설치된다.
프리캐스트 데크(901)가 설치된 이후에는 프리캐스트 데크(901)의 상부에 현장타설 슬래브콘크리트(908)가 타설 및 양생되어 프리캐스트 데크(901)와 합성(접합)됨으로써, 교량의 상부 구조물인 교량용 슬래브(920, 도 4 참조)를 이룬다.
이때, 현장타설 슬래브콘크리트(908)에 배근되는 철근(908a~908d)은 도 4에 도시된 바와 같이, 하면 종방향 철근(908a), 하면 횡방향 철근(908b), 상면 종방향 철근(908c), 상면 횡방향 철근(908d)을 포함할 수 있다.
한편, 이와 같은 교량용 슬래브(920)를 시공함에 있어서 프리캐스트 데크(901)와 현장타설 슬래브콘크리트(908)의 합성(접합)이 무엇보다도 중요하다. 즉 구 콘크리트인 프리캐스트 데크(901)와 신 콘크리트인 현장타설 슬래브콘크리트(908)는 재령 차이가 있기 때문에 프리캐스트 데크(901)와 현장타설 슬래브콘크리트(908)에 작용되는 다양한 힘에 효과적으로 저항할 수 있기 위해서는 완전한 합성을 이루어야 한다.
물론, 전단연결재(미도시)를 설치하여 프리캐스트 데크(901)와 현장타설 슬래브콘크리트(908)가 상호간 슬라이딩되는 방향으로의 힘, 즉 전단력에 저항할 수 있도록 보강할 수는 있으나 전단연결재가 설치되지 않은 영역은 그와 같은 전단력에 저항하지 못할 수 있다.
그렇다고 해서 프리캐스트 데크(901)와 현장타설 슬래브콘크리트(908)의 합성면 모두에 전단연결재를 설치할 경우에는 비용 및 시공성에 매우 불리하며, 적용하기도 쉽지 않은 것이 현실이다. 따라서 효율적인 구조로써 프리캐스트 데크(901)와 현장타설 슬래브 콘크리트(908) 간의 보다 완벽한 합성(접합)을 이룰 수 있으며, 강력한 합성효과에 의해 내구성을 증대시킬 수 있고, 외력 및 균열에 대한 안정성이 뛰어난 기술이 필요하다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0092141호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 효율적인 구조로써 프리캐스트 데크와 슬래브콘크리트 간의 종래보다 완벽한 합성을 이룰 수 있어 구조적 효율성이 뛰어나며, 강력한 합성효과에 의해 내구성을 증대시킬 수 있고, 외력 및 균열에 대한 안정성이 뛰어난 프리캐스트 데크 및 그를 구비하는 교량용 슬래브를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 데크 바디; 상기 데크 바디에 설치되는 데크보강재; 상기 데크 바디와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성면적을 배가시키기 위하여, 적어도 일부는 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 깊이로 함몰 형성되고 적어도 일부는 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출 형성되어 마련되되, 상호 이격되어 배치되는 복수의 전단블록도랑성벽; 및 상기 복수의 전단블록도랑성벽 사이에 배치되며, 상기 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성을 보강시키기 위하여 적어도 일부가 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출되어 마련되는 복수의 전단연결재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크가 제공될 수 있다.
상기 전단블록도랑성벽은, 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 깊이로 함몰 형성되는 전단블록도랑부; 및 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출 형성되는 전단블록성벽부를 포함하며, 상기 전단블록도랑부 및 상기 전단블록성벽부는 상호 인접하게 배치될 수 있다.
상기 전단블록도랑성벽은, 교축직각방향의 제1 배치라인을 따라 상호 이격되어 배치되는 복수의 전단블록도랑성벽과, 상기 제1 배치라인으로부터 교축방향으로 나란하게 배치되는 제2 배치라인의 복수의 전단블록도랑성벽이 교축방향을 기준으로 상호 엇갈린 형태로 배치될 수 있다.
상기 복수의 전단연결재는, 상기 제1 배치라인 및 상기 제2 배치라인을 따라 복수의 상기 전단블록도랑성벽과 상호 교대로 번갈아가면서 배치될 수 있다.
상기 전단연결재는, 상기 데크 바디의 상부로 돌출되어 교축방향을 따라 길게 마련되는 수평부; 상기 수평부의 양단부로부터 하방으로 절곡되어 적어도 일부가 상기 데크 바디의 내부에 배치되는 하방 절곡부; 및 상기 하방 절곡부의 하단부로부터 측방으로 연장되어 상기 데크보강재와 결합되는 연장 결합부를 포함할 수 있다.
상기 전단연결재는, 상기 하방 절곡부와 상기 연장 결합부가 상기 데크보강재의 적어도 일부를 감싸면서 상기 연장 결합부가 상기 데크보강재의 하부에 배치될 수 있다.
상기 데크보강재는, 교축방향을 따라 길게 배치되되 교축직각방향을 따라 미리 결정된 거리만큼 상호 이격 배치되는 복수의 교축방향 데크보강재; 및 상기 교축방향 데크보강재와 교차하도록, 교축직각방향을 따라 길게 배치되되 교축방향을 따라 미리 결정된 거리만큼 상호 이격 배치되는 복수의 교축직각방향 데크보강재를 포함할 수 있다.
상기 데크보강재는, 상기 데크 바디 내에 배치되는 바디보강재; 및 상기 바디보강재에 연결되되, 상기 데크 바디의 적어도 어느 하나의 측벽부로부터 돌출되어 마련되는 측면보강 전단연결재를 포함할 수 있다.
상기 측면보강 전단연결재는, 상기 바디보강재에 결합되는 연장부; 상기 연장부로부터 상방으로 절곡된 상방 절곡부; 및 상기 상방 절곡부로부터 측방으로 연장되어 단부가 상기 데크 바디를 향해 절곡되는 측방 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 전단연결재의 상기 연장 결합부의 하부에 배치되며, 상기 현장타설 슬래브콘크리트와 합성할 때 발생할 수 있는 상기 데크 바디의 미세균열을 방지하기 위한 격자형태의 균열방지 그리드를 더 포함할 수 있다.
상기 데크보강재 또는 상기 전단연결재 중 적어도 어느 하나는 유리섬유 강화플라스틱(GFRP, glass fiber reinforced plastics) 재질로 형성될 수 있다.
교축직각방향을 향하는 상기 데크 바디의 양측 하단부에는 탄성을 갖는 재질의 누설방지용 그라우트 댐이 결합될 수 있다.
교축방향을 향하는 상기 데크 바디의 적어도 일단부에는 교축방향을 따라 인접하게 배치되는 프리캐스트 데크와 접촉 시 누설방지를 위한 실링부재가 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 프리캐스트 데크; 및 상기 프리캐스트 데크의 상부에서 상기 프리캐스트 데크와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 슬래브가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 효율적인 구조로써 프리캐스트 데크와 슬래브콘크리트 간의 종래보다 완벽한 합성을 이룰 수 있어 구조적 효율성이 뛰어나며, 강력한 합성효과에 의해 내구성을 증대시킬 수 있고, 외력 및 균열에 대한 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 교량 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 프리캐스트 데크의 사시도이다.
도 3은 도 2의 프리캐스트 데크를 이용한 교량의 시공구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 종래기술에 따른 교량용 슬래브의 측면 상세 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 데크를 이용한 교량의 시공구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 거더 사이에 프리캐스트 데크가 올려지는 과정을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 데크를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 'A' 부분을 아래쪽에서 바라본 상태를 확대하여 도시한 도면이다.
도 9는 도 7의 프리캐스트 데크에서 데크 바디를 제외한 나머지 구성요소를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 'B' 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 데크를 이용한 교량의 시공구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 거더 사이에 프리캐스트 데크가 올려지는 과정을 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 프리캐스트 데크(1)가 적용된 교량은, 다수의 거더(5)와, 거더(5)들의 상부에 배치되는 상부 구조물로서의 교량용 슬래브(3)를 포함한다. 교량용 슬래브(3)는 프리캐스트 데크(1)와, 프리캐스트 데크(1)와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트(8)를 포함할 수 있다. 여기서 프리캐스트 데크(1)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상호 인접한 거더(5) 사이에 양단부가 놓이도록 차례대로 설치되며, 현장타설 슬래브콘크리트(8, 도 5 참조) 타설시 영구거푸집 역할을 하게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 데크를 도시한 사시도이며, 도 8은 도 7의 'A' 부분을 아래쪽에서 바라본 상태를 확대하여 도시한 도면이고, 도 9는 도 7의 프리캐스트 데크에서 데크 바디를 제외한 나머지 구성요소를 도시한 사시도이며, 도 10은 도 9의 'B' 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리캐스트 데크(1)는 데크 바디(100)와, 데크보강재(200)와, 전단블록도랑성벽(300)과, 전단연결재(400)와, 균열방지 그리드(500)와, 누설방지용 그라우트 댐(600)과, 실링부재(700)를 포함한다.
데크 바디(100)는 직육면체 형태로 형성되는 프리캐스트 콘크리트 제품으로 공장 제작될 수 있다. 본 실시예에서 데크 바디(100)는 직육면체 형태로 제작되나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
한편, 데크보강재(200)는 데크 바디(100)에 설치되어 프리캐스트 데크(1)를 보강하는 역할을 하며, 도 9에 자세히 도시된 바와 같이, 교축방향(X)을 따라 길게 배치되되 교축직각방향(Y)을 따라 미리 결정된 거리만큼 상호 이격 배치되는 복수의 교축방향 데크보강재(200a)와, 교축방향 데크보강재(200a)와 교차하도록, 교축직각방향을 따라 길게 배치되되 교축방향을 따라 미리 결정된 거리만큼 상호 이격 배치되는 복수의 교축직각방향 데크보강재(200b)를 포함한다.
그리고 각각의 데크보강재(200a, 200b)는, 도 10에 자세히 도시된 바와 같이, 데크 바디(100) 내에 배치되는 바디보강재(210a, 210b)와, 바디보강재(210a, 210b)에 연결되되, 데크 바디(100)의 적어도 어느 하나의 측벽부로부터 돌출되어 마련되는 측면보강 전단연결재(230a, 230b)를 포함한다.
교축방향 데크보강재(200a)의 측면보강 전단연결재(230a)와 교축직각방향 데크보강재(200b)의 측면보강 전단연결재(230b)는 동일한 형태로 마련되며, 각각 바디보강재(210a, 210b)에 결합되는 연장부(231a, 231b)와, 연장부(231a, 231b)로부터 상방으로 절곡된 상방 절곡부(232a, 232b)와, 상방 절곡부(232a, 232b)로부터 측방으로 연장되어 단부가 데크 바디(100)를 향해 절곡되는 측방 절곡부(233a, 233b)를 포함한다.
먼저 교축방향 데크보강재(200a)의 측면보강 전단연결재(230a)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 인접한 프리캐스트 데크(1)를 향한 데크 바디(100)의 양 측벽부로부터 돌출되어 마련되며, 인접한 프리캐스트 데크(1)의 측면보강 전단연결재(230a)와 연결되어 프리캐스트 데크(1) 끼리의 전단을 연결하여 상호 보강시키는 역할을 한다.
자세히 설명하면, 교축방향 데크보강재(200a)의 측면보강 전단연결재(230a)는 인접한 프리캐스트 데크(1)의 측면보강 전단연결재(230a)와 연결될 때, 인접한 프리캐스트 데크(1) 각각의 상방 절곡부(232a) 사이에 철근 등의 보강 선재(미도시)가 배치되며, 각각의 상방 절곡부(232a)가 보강 선재(미도시)에 걸리게 되어 전단 연결을 보강시킬 수 있게 된다.
그리고 교축직각방향 데크보강재(200b)의 측면보강 전단연결재(230b)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 거더(5)를 향한 데크 바디(100)의 양 측벽부로부터 돌출되어 마련되며, 거더(5)와 프리캐스트 데크(1)의 전단을 열결하여 상호 보강시키는 역할을 한다.
즉 교축직각방향 데크보강재(200b)의 측면보강 전단연결재(230b)는 거더(5)에 설치되는 거더 전단연결재(미도시)와 맞대어지고 용접 결합함으로써, 프리캐스트 데크(1)의 측면 합성(접합)을 보강하여 데크 바디(100)의 교축직각방향 측벽부와 현장타설 슬래브콘크리트(8)에 발생하는 전단력에 보다 더 저항할 수 있게 된다.
교축방향 데크보강재(200a)의 측면보강 전단연결재(230a)와 마찬가지로, 교축직각방향 데크보강재(200b)의 측면보강 전단연결재(230b)도 거더(5)에 설치되는 거더 전단연결재(미도시)와 맞대어지고 용접될 때 각각의 상방 절곡부(232b) 사이에 별도의 보강 선재(미도시)를 배치시킬 수 있을 것이다.
상기와 같은 형태의 구조를 가지는 데크보강재(200)는 유리섬유 강화플라스틱(GFRP, glass fiber reinforced plastics) 재질로 형성될 수 있으며, 유리섬유 강화플라스틱(GFRP) 재질을 사용하여 마련됨으로써 종래의 철근을 사용하는 경우에 비하여 프리캐스트 데크의 무게를 비약적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외력 및 균열에 대한 안정성과 내구성을 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 전단블록도랑성벽(300)은 데크 바디(100)와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성면적을 배가시키기 위하여, 적어도 일부는 데크 바디(100)의 상면으로부터 미리 정해진 깊이로 함몰 형성되고 적어도 일부는 데크 바디(100)의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출 형성되어 마련되며, 복수의 전단블록도랑성벽(300)이 상호 이격되어 배치된다.
통상적으로 데크 바디(100)와 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 합성(접합)은 후술할 전단연결재(400)에 의하여 이루어진다. 이와 같이 전단연결재(400)에 의하여 데크 바디(100)와 현장타설 슬래브콘크리트(8)가 합성되는 경우 슬라이딩에 어느 정도 저항할 수 있다. 그러나 전단연결재(400)가 설치되지 않은 영역에는 합성이 상대적으로 약할 수밖에 없으며, 그렇다고 데크 바디(100)와 현장타설 슬래브콘크리트(8) 전체 접합면에 전단연결재(400)를 설치하는 경우에는 비용 및 시공성에 있어서 매우 불리하여 적용하기가 쉽지 않다.
본 실시 예의 전단블록도랑성벽(300)은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 데크 바디(100)와 현장타설 슬래브콘크리트(8) 접합면의 접합면적을 증가시키고 슬라이딩에 효과적으로 저항할 수 있도록 데크 바디(100)에 마련되는 것이다.
이러한 전단블록도랑성벽(300)은, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 데크 바디(100)의 상면으로부터 미리 정해진 깊이로 함몰 형성되는 전단블록도랑부(310)와, 데크 바디(100)의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출 형성되는 전단블록성벽부(330)를 포함하며, 전단블록도랑부(310) 및 전단블록성벽부(330)는 상호 인접하게 배치된다.
즉, 전단블록도랑부(310) 및 전단블록성벽부(330)가 인접한 형태로 배치됨으로써, 전단블록도랑부(310) 또는 전단블록성벽부(330)가 하나만 마련되는 경우보다 데크 바디(100)와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성면적이 더욱 넓어지게 될 뿐만 아니라, 도랑과 성벽을 포함하는 구조에 의해 데크 바디(100)와 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 접합면이 서로 맞물리는 구조로 합성되기 때문에 슬라이딩에 효과적으로 저항할 수 있게 되는 이점이 있다.
본 실시 예에서는, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 전단블록도랑부(310) 및 전단블록성벽부(330)는 실질적으로 동일한 면적을 가지고 교축직각방향을 따라 길게 마련됨으로써, 교축방향의 슬라이딩에 대하여 효과적으로 저항할 수 있게 된다.
이러한 전단블록도랑성벽(300)의 배치에 대하여 살펴보면, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 교축직각방향(Y)의 제1 배치라인(L1)을 따라 상호 이격되어 배치되는 복수의 전단블록도랑성벽(300)과, 제1 배치라인(L1)으로부터 교축방향(X)으로 나란하게 배치되는 제2 배치라인(L2)의 복수의 전단블록도랑성벽(300)이 교축방향(X)을 기준으로 상호 엇갈린 형태로 배치된다.
그리고, 제2 배치라인(L2)의 복수의 전단블록도랑성벽(300)과 제3 배치라인(L3)의 복수의 전단블록도랑성벽(300)도 마찬가지로 교축방향(X)을 기준으로 상호 엇갈린 형태로 배치된다.
이렇게, 각각의 배치라인의 복수의 전단블록도랑성벽(300)이 서로 엇갈린 형태로 배치됨으로써, 하나의 배치라인에 전단블록도랑성벽(300)이 배치되지 않은 영역에 대해서는 인접한 배치라인에 배치되는 전단블록도랑성벽(300)이 현장타설 슬래브콘크리트(8)와 서로 맞물리는 구조로 합성되기 때문에, 교축직각방향(Y)에 따른 모든 단면에서 서로 맞물리는 구조로 합성되어 슬라이딩에 대하여 보다 효과적으로 저항할 수 있게 되는 이점이 있다.
즉, 상기의 형태를 가진 전단블록도랑성벽(300)으로 현장타설 슬래브콘크리트(8)가 타설되면, 전단블록도랑부(310)에 현장타설 슬래브콘크리트(8)가 인입되어 합성되어 양생된 현장타설 슬래브콘크리트(8)가 전단블록도랑부(310) 내에 있을 뿐만 아니라, 합성되어 양생된 현장타설 슬래브콘크리트(8)가 전단블록성벽부(330)를 감싸면서 형성되므로 종래보다 전단력에 저항할 수 있는 능력이 증대된다.
또한, 전단블록도랑성벽(300)은 후술할 전단연결재(400)와 혼합 적용되어 더욱 큰 효과를 발휘할 수 있게 되며, 전단연결재(400) 만을 마련하는 경우에 비하여, 데크 바디(100)의 형상을 변경시키는 것 만으로 필요한 전단연결재(400)의 수를 감소시킬 수 있기 때문에, 보다 효율적인 구조로 프리캐스트 데크와 슬래브콘크리트 간의 종래보다 완벽한 합성을 이룰 수 있어 구조적 효율성이 뛰어난 이점이 있다.
한편, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 전단연결재(400)는 복수의 전단블록도랑성벽(300) 사이에 배치되며, 현장타설 슬래브콘크리트(8)와의 합성을 보강시키기 위하여 적어도 일부가 데크 바디(100)의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출되어 마련되며, 복수의 전단연결재(400)가 상호 이격되어 배치된다.
이러한 복수의 전단연결재(400)의 배치에 대하여 살펴보면, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 제1 배치라인(L1) 및 제2 배치라인(L2)을 따라 복수의 전단블록도랑성벽(300)과 상호 교대로 번갈아가면서 배치된다.
즉, 전단연결재(400)와 전단블록도랑성벽(300)이 혼합 적용됨으로써, 전단연결재(400)의 수를 감소시키면서도 효율적으로 전단력에 저항할 수 있게 되므로, 보다 효율적인 구조로 프리캐스트 데크와 슬래브콘크리트 간의 종래보다 완벽한 합성을 이룰 수 있게 된다.
이러한 전단연결재(400)는, 도 10에 자세히 도시된 바와 같이, 데크 바디(100)의 상부로 돌출되어 교축방향을 따라 길게 마련되는 수평부(410)와, 수평부(410)의 양단부로부터 하방으로 절곡되어 적어도 일부가 데크 바디(100)의 내부에 배치되는 하방 절곡부(430)와, 하방 절곡부(430)의 하단부로부터 측방으로 연장되어 데크보강재(100)와 결합되는 연장 결합부(450)를 포함한다.
그리고, 전단연결재(400)는 하방 절곡부(430)와 연장 결합부(450)가 데크보강재(200)의 적어도 일부를 감싸면서 연장 결합부(450)가 데크보강재(200)의 하부에 배치된다.
이에 대하여 자세히 설명하면, 도 10에 자세히 도시된 바와 같이, 상호 이격된 상태의 한 쌍의 교축직각방향 데크보강재(200b)의 바디보강재(210b)를 사이에 두고 한 쌍의 하방 절곡부(430)가 바디보강재(210b)의 바깥 쪽에 배치된 상태에서, 하방 절곡부(430)와 연장 결합부(450) 사이의 모서리 부분이 바디보강재(210b)를 감싸게 되고, 연장 결합부(450)가 바디보강재(210b)의 하부에 배치되게 된다.
이 때, 전단연결재(400)는 서로 엇갈린 형태로 상호 이격 배치되기 때문에, 도 9에 자세히 도시된 바와 같이, 하나의 바디보강재(210b)를 기준으로 인접하게 배치되는 전단연결재(400)의 하방 절곡부(430)와 연장 결합부(450)는 서로 반대되는 방향을 향하며 배치되므로, 하나의 데크 바디(100) 내부에 위치하는 데크보강재(200a, 200b)의 바디보강재(210a, 210b)와, 전단연결재(400)의 하방 절곡부(430) 및 연장 결합부(450)는 전체적으로 짜임새있는 구조를 형성할 수 있으므로, 외력 및 균열에 대한 내구성을 증대시킬 수 있으며, 안정성을 높일 수 있게 된다.
이러한 구조를 가지는 전단연결재(400)는 유리섬유 강화플라스틱(GFRP, glass fiber reinforced plastics) 재질로 형성될 수 있으며, 유리섬유 강화플라스틱(GFRP) 재질을 사용하여 마련됨으로써 종래의 철근을 사용하는 경우에 비하여 프리캐스트 데크의 무게를 비약적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외력 및 균열에 대한 안정성과 내구성을 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 균열방지 그리드(500)는 전단연결재(400)의 연장 결합부(450)의 하부에 배치되며, 격자형태로 마련되어 현장타설 슬래브콘크리트(8)와 합성할 때 발생할 수 있는 데크 바디(100)의 미세균열을 방지하는 역할을 한다.
전술한 데크보강재(200a, 200b)의 바디보강재(210a, 210b)와, 전단연결재(400)의 하방 절곡부(430) 및 연장 결합부(450)의 전체적으로 짜임새있는 구조와 함께 균열방지 그리드(500)를 마련함으로써, 외력 및 균열에 대한 내구성을 더욱 증대시킬 수 있으며, 안정성을 높일 수 있게 된다.
균열방지 그리드(500)도 전술한 데크보강재(200) 및 전단연결재(400)와 마찬가지로, 유리섬유 강화플라스틱(GFRP, glass fiber reinforced plastics) 재질로 형성될 수 있으며, 유리섬유 강화플라스틱(GFRP) 재질을 사용하여 마련됨으로써 종래의 철근을 사용하는 경우에 비하여 프리캐스트 데크의 무게를 비약적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외력 및 균열에 대한 안정성과 내구성을 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 본 실시 예의 프리캐스트 데크(1)는, 도 8에 자세히 도시된 바와 같이, 교축직각방향을 향하는 데크 바디(100)의 양측 하단부에 결합되되 탄성을 갖는 재질의 누설방지용 그라우트 댐(600)을 더 포함한다. 이러한 누설방지용 그라우트 댐(600)은 데크 바디(100) 위로 현장타설 슬래브콘크리트(8)를 타설할 때에 콘크리트의 누설을 방지하기 위함이다.
특히 프리캐스트 데크(1)를 설치할 때에 인접한 거더(5, 5a) 사이에 정확하게 올려질 수 있다면 가장 바람직하겠으나, 이들 사이에는 높이 등의 오차가 발생할 수 있고 따라서 프리캐스트 데크가 비스듬히 올려질 수 있는데 이때 현장타설 슬래브콘크리트(8)를 타설하게 되면 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 누설이 발생할 수 있다. 누설방지용 그라우트 댐(600)은 이러한 경우에도 그 탄성에 의해 실링을 하는 효과가 있기 때문에 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 누설을 방지할 수 있게 된다. 그리고 누설방지용 그라우트 댐(600)은 본 실시 예에서 탄성 재질로 마련되므로 프리캐스트 데크(1)가 설치 시에 충격 발생을 방지하는 효과도 있다.
한편, 본 실시 예의 프리캐스트 데크(1)는, 도 8에 자세히 도시된 바와 같이, 교축방향을 향하는 데크 바디(100)의 적어도 일단부에 결합되되 교축방향을 따라 인접하게 배치되는 프리캐스트 데크(1)와 접촉 시 누설방지를 위한 실링부재(700)를 더 포함한다.
그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 교축방향을 향하는 데크 바디(100)의 단부는 경사부(110)와 인접한 프리캐스트 데크(1)의 데크 바디(100)와 마주하는 접촉벽부(120)가 형성되며, 접촉벽부(120)에는 실링부재(700)가 결합되는 실링부재 결합홈(121)이 마련된다.
즉, 인접하게 배치되는 두 개의 프리캐스트 데크(1)의 데크 바디(100)에서 접촉벽부(120)가 서로 접촉하게 되는데, 이 때 미리 형성해 놓은 실링부재 결합홈(121) 사이에 실링부재(700)가 결합됨으로써, 간단한 구조를 통해 효과적으로 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 누설을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예의 프리캐스트 데크를 이용한 교량의 슬래브 시공방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저 슬래브 형성시 영구거푸집 역할을 하는 프리캐스트 데크(1)를 공장에서 미리 제작한다.
이러한 프리캐스트 데크(1)의 제작 과정을 살펴보면, 먼저 데크 바디(100)를 형성하기 위한 몰드(미도시)를 배치한 상태에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 균열방지 그리드(500)를 가장 하부에 배치하고, 그 위로 데크보강재(200a, 200b)와 전단연결재(400)를 배치하게 된다.
이 상태에서 몰드(미도시)에 콘크리트를 타설하여 데크 바디(100)를 형성하게 되며, 데크 바디(100)가 완전히 굳기 전에 전단블록도랑성벽(300)을 형성함으로써 데크 바디(100)를 완성하게 된다.
이후에는 누설방지용 그라우트 댐(600)과 실링부재(700)를 결합시켜 프리캐스트 데크(1)를 완성하게 된다.
프리캐스트 데크(1) 제작이 완료되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 데크(1)를 견인 운반한 후 거더(5)의 길이방향을 따라 접하도록 연속적으로 올려놓는다.
이 때 거더(5)의 상부에 프리캐스트 데크(1)를 설치하게 되면 누설방지용 그라우트 댐(600)이 프리캐스트 데크(1)와 거더(5) 사이를 실링하게 되고 이후 타설되는 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 누설을 방지한다.
한편, 하나의 프리캐스트 데크(1)가 놓여진 상태에서 인접한 위치에 추가로 프리캐스트 데크(1)를 놓으면서, 한 쌍의 프리캐스트 데크(1) 사이에 실링부재(700)가 결합됨으로써 이후 타설되는 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 누설을 방지한다.
이렇게 거더(5)의 상부에 프리캐스트 데크(1)가 놓여지면, 인접한 한 쌍의 프리캐스트 데크(1) 사이에도 측면보강 전단연결재(230a) 사이에 용접이 이루어져 상호 고정되며, 측면보강 전단연결재(230a)가 인접한 프리캐스트 데크(1)의 측면보강 전단연결재(230a)와 연결될 때, 인접한 프리캐스트 데크(1) 각각의 상방 절곡부(232a) 사이에 철근 등의 보강 선재(미도시)가 배치되며, 각각의 상방 절곡부(232a)가 보강 선재(미도시)에 걸리게 되어 전단 연결을 보강시킬 수 있게 된다.
마찬가지로 측면보강 전단연결재(230b)와 거더 전단연결재(미도시)를 용접하여 거더(5) 상에 고정하게 되며, 거더(5)에 설치되는 거더 전단연결재(미도시)와 맞대어지고 용접될 때, 각각의 상방 절곡부(232b) 사이에 별도의 보강 선재(미도시)를 배치시킬 수 있을 것이다.
이후 현장타설 슬래브콘크리트(8)를 타설하기 이전에 프리캐스트 데크(1)의 상부의 전단연결재(400) 위로 교량용 슬래브(3)를 구성하는 슬래브 상부 배력근(미도시)이나 슬래브 상부 철근(미도시)을 배근한다.
그리고 나서 프리캐스트 데크(1)의 상부에 현장타설 슬래브콘크리트(8)를 타설하고 현장타설 슬래브콘크리트(8)의 시공이 완료되면 포장층(미도시), 중앙분리대(미도시) 등을 교량용 슬래브(3) 상부면에 설치하여 시공이 완료되도록 한다.
이와 같이, 본 실시 예에 따르면, 효율적인 구조로써 프리캐스트 데크와 슬래브콘크리트 간의 종래보다 완벽한 합성을 이룰 수 있어 구조적 효율성이 뛰어나며, 강력한 합성효과에 의해 내구성을 증대시킬 수 있고, 외력 및 균열에 대한 안정성을 높일 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 프리캐스트 데크 100 : 데크 바디
200 : 데크보강재 300 : 전단블록도랑성벽
310 : 전단블록도랑부 330 : 전단블록성벽부
400 : 전단연결재 410 : 수평부
430 : 하방 절곡부 450 : 연장 결합부
500 : 균열방지 그리드 600 : 누설방지용 그라우트 댐
700 : 실링부재

Claims (14)

  1. 데크 바디;
    상기 데크 바디에 설치되는 데크보강재;
    상기 데크 바디와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성면적을 배가시키기 위하여, 적어도 일부는 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 깊이로 함몰 형성되고 적어도 일부는 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출 형성되어 마련되되, 상호 이격되어 배치되는 복수의 전단블록도랑성벽; 및
    상기 복수의 전단블록도랑성벽 사이에 배치되며, 상기 현장타설 슬래브콘크리트와의 합성을 보강시키기 위하여 적어도 일부가 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출되어 마련되는 복수의 전단연결재를 포함하며,
    상기 전단블록도랑성벽은,
    상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 깊이로 함몰 형성되는 전단블록도랑부; 및 상기 데크 바디의 상면으로부터 미리 정해진 높이로 돌출 형성되는 전단블록성벽부를 포함하고,
    상기 전단블록도랑부 및 상기 전단블록성벽부는 상호 인접하게 배치되며,
    상기 전단블록도랑성벽은,
    교축직각방향의 제1 배치라인을 따라 상호 이격되어 배치되는 복수의 전단블록도랑성벽과, 상기 제1 배치라인으로부터 교축방향으로 나란하게 배치되는 제2 배치라인의 복수의 전단블록도랑성벽이 교축방향을 기준으로 상호 엇갈린 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전단연결재는,
    상기 제1 배치라인 및 상기 제2 배치라인을 따라 복수의 상기 전단블록도랑성벽과 상호 교대로 번갈아가면서 배치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전단연결재는,
    상기 데크 바디의 상부로 돌출되어 교축방향을 따라 길게 마련되는 수평부;
    상기 수평부의 양단부로부터 하방으로 절곡되어 적어도 일부가 상기 데크 바디의 내부에 배치되는 하방 절곡부; 및
    상기 하방 절곡부의 하단부로부터 측방으로 연장되어 상기 데크보강재와 결합되는 연장 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전단연결재는,
    상기 하방 절곡부와 상기 연장 결합부가 상기 데크보강재의 적어도 일부를 감싸면서 상기 연장 결합부가 상기 데크보강재의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 데크보강재는,
    교축방향을 따라 길게 배치되되 교축직각방향을 따라 미리 결정된 거리만큼 상호 이격 배치되는 복수의 교축방향 데크보강재; 및
    상기 교축방향 데크보강재와 교차하도록, 교축직각방향을 따라 길게 배치되되 교축방향을 따라 미리 결정된 거리만큼 상호 이격 배치되는 복수의 교축직각방향 데크보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데크보강재는,
    상기 데크 바디 내에 배치되는 바디보강재; 및
    상기 바디보강재에 연결되되, 상기 데크 바디의 적어도 어느 하나의 측벽부로부터 돌출되어 마련되는 측면보강 전단연결재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 측면보강 전단연결재는,
    상기 바디보강재에 결합되는 연장부;
    상기 연장부로부터 상방으로 절곡된 상방 절곡부; 및
    상기 상방 절곡부로부터 측방으로 연장되어 단부가 상기 데크 바디를 향해 절곡되는 측방 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 전단연결재의 상기 연장 결합부의 하부에 배치되며, 상기 현장타설 슬래브콘크리트와 합성할 때 발생할 수 있는 상기 데크 바디의 미세균열을 방지하기 위한 격자형태의 균열방지 그리드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 데크보강재 또는 상기 전단연결재 중 적어도 어느 하나는 유리섬유 강화플라스틱(GFRP, glass fiber reinforced plastics) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  12. 제1항에 있어서,
    교축직각방향을 향하는 상기 데크 바디의 양측 하단부에는 탄성을 갖는 재질의 누설방지용 그라우트 댐이 결합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  13. 제1항에 있어서,
    교축방향을 향하는 상기 데크 바디의 적어도 일단부에는 교축방향을 따라 인접하게 배치되는 프리캐스트 데크와 접촉 시 누설방지를 위한 실링부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크.
  14. 제1항 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 프리캐스트 데크; 및
    상기 프리캐스트 데크의 상부에서 상기 프리캐스트 데크와 합성되는 현장타설 슬래브콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 슬래브.
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