KR102257540B1 - 트러스 합성 구조의 프리캐스트 데크플레이트와 이를 이용한 슬래브 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한 교량 슬래브 시공방법에 관한 것으로서, 콘크리트 패널의 하부에 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈을 통해 트러스 구조와 합성된 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한 교량 슬래브의 시공방법이다.

Description

트러스 합성 구조의 프리캐스트 데크플레이트와 이를 이용한 슬래브 시공방법{Truss composite precast deck plate and construction method using it}

본 발명은 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한 슬래브 시공방법에 관한 것으로서, 상세하게는 트러스의 합성 구조가 형성된 프리캐스트 데크플레이트와 이를 이용하여 교량용 슬래브를 시공하는 방법에 관한 것이다.

근래에 교량의 슬래브 시공에 있어서, 동바리와 거푸집을 사용하지 않고, 거푸집 역할을 하는 데크플레이트를 이용한 슬래브 시공방법을 쉽게 볼 수 있다. 이는 슬래브 콘크리트 타설을 위해 데크플레이트를 영구 거푸집으로 활용하는 공법이다. 크레인을 이용하여 미리 제작해둔 데크플레이트를 설치하고 이를 거푸집 삼아 슬래브 콘크리트를 타설함으로써, 데크플레이트가 슬래브 콘크리트와 합성되고 별도의 거푸집 해체가 필요 없는 장점이 있다.

종래의 프리캐스트 콘크리트 패널(Precast Concrete Panel)을 데크플레이트로 사용하는 방법이 특허 제10-0635137호에 개시되어 있다. 상기 데크플레이트는 슬래브 콘크리트와 완전합성되어 슬래브의 구조적 거동에 부합하는 한편, 강성이 커서 콘크리트 타설 중 안전성 확보가 용이하다.

한편, 트러스 형식의 거더를 이용한 교량에서, 복합 트러스 거더에 관한 종래 기술이 다수 있다. “트러스(Truss)”라 함은 몇 개의 강재 직선 부재를 한 평면 내에서 연속된 삼각형의 뼈대 구조로 조립한 것을 말하는데, 간단하면서 역학적으로 이해하기 쉽다는 장점 때문에 널리 사용되고 있다. 트러스의 직선 부재는 강재를 주로 사용하나, 부재에 따라 압축력을 크게 받는 경우 콘크리트와 합성하여 강재를 보강하기도 하며, 이를 복합 트러스라고 부른다.

트러스 구조 또는 복합 트러스 구조의 거더에 교량의 바닥판 슬래브를 시공하는 경우, 거푸집을 설치하여 현장에서 슬래브를 타설하거나 프리캐스트 데크플레이트를 이용할 수 있다. 그러나 시공의 안전성 및 효율성 측면에서 부족한 부분이 있으며 이를 개선하기 위한 프리캐스트 데크플레이트 또는 시공방법의 필요성이 인정된다.

등록특허공보 제10-0978882호(2009.05.18. 공개) 등록특허공보 제10-0635137호(2006.05.11. 공개) 등록특허공보 제10-0794444호(2006.11.09. 공개)

본 발명은 프리캐스트 데크플레이트의 시공 편의성과 효율성을 높이고 재료비의 절감이 가능한 트러스 구조가 합성된 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한 슬래브 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 장방형의 프리캐스트 데크플레이트에 있어서, 콘크리트 패널의 하면에 일정한 간격을 따라 홈 또는 구멍으로 형성된 결합홈과 상기 콘크리트 패널의 하부에 위치하는 트러스 구조로서, 상하 수평하게 배치되는 상현재와 하현재의 사이에 복수의 수직재가 나란하게 고정되고, 상기 수직재의 사이에 복수의 사재가 경사지게 고정된 트러스 부재 및 상기 상현재에서 수직 상향으로 돌출 형성되고, 상기 결합홈의 간격과 동일한 간격으로 형성된 연결재를 포함하며, 상기 연결재가 상기 결합홈에 삽입된다.

또는, 장방형의 프리캐스트 데크플레이트에 있어서, 콘크리트 패널의 하면에 일정한 간격을 따라 홈 또는 구멍으로 형성된 결합홈과 상기 콘크리트 패널의 하부에 위치하는 트러스 구조로서, 나란히 배치된 복수의 하현재 사이에 복수의 수평재가 나란하게 고정되고, 상기 하현재에 복수의 수직재가 고정되며, 상기 수직재 사이에 복수의 사재가 경사지게 고정되는 트러스 부재 및 상기 트러스 부재의 수직재 상부에 수직 상향으로 돌출 형성된 연결재를 포함하며, 상기 연결재가 상기 결합홈에 삽입된다.

바람직하게는 상기 결합홈은 상기 콘크리트 패널을 관통하는 구멍으로 형성되고, 상기 연결재는 결속이 가능한 형상을 포함하여, 상기 콘크리트 패널의 상부에서 상기 연결재에 와이어를 결속하여 상기 프리캐스트 데크플레이트의 양중작업이 가능하다.

또한, 바람직하게는 상기 수직재와 상기 연결재 사이에 수평으로 형성된 받침판을 더 포함하여, 상기 콘크리트 패널의 무게를 안정적으로 지지한다.

그리고, 바람직하게는 상기 콘크리트 패널은 보강재가 매입되고, 상기 보강재는 상기 결합홈 내부에서 노출되며, 상기 보강재의 노출된 부분에 체결구가 형성되고, 상기 체결구는 상기 결합홈에 삽입된 상기 연결재와 체결되어 고정된다.

또는, 프리캐스트 데크플레이트를 이용한 교량의 슬래브 시공방법에 있어서, (a) 프리캐스트 데크플레이트를 일체로 제작하는 단계와 (b) 상기 (a) 단계의 프리캐스트 데크플레이트를 교대 또는 교각에 거치하는 단계를 포함한다.

또는, 프리캐스트 데크플레이트를 이용한 교량의 슬래브 시공방법에 있어서, (a) 콘크리트 패널과 트러스 부재를 각각 별도로 제작하는 단계와 (b) 상기 (a)단계의 트러스 부재를 교대 또는 교각에 거치하는 단계 및 (c) 상기(a) 단계의 콘크리트 패널을 상기 (b) 단계의 트러스 부재 상부에 거치하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 프리캐스트 데크플레이트와 트러스 구조를 합성하여 이를 교대 또는 교각에 한 번에 거치 가능하므로 시공의 효율성이 증가한다. 또한, 트러스 거더를 먼저 시공한 경우에는 콘크리트 패널을 거더에 형성된 연결재에 끼우는 방식으로 시공할 수 있어 거치 작업이 편리하며, 안전하다. 그리고 트러스 구조의 상현재를 콘크리트 패널이 대체할 수 있어 강재의 사용이 절감되므로 자재비를 절약할 수 있는 장점이 있다.

도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트의 측면부와 상부의 모습을 도시한 것이다.
도 2a 및 2b는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트의 종방향 측면부과 횡방향 측면부를 도시한 것이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트의 결합홈 단면을 도시한 것이다.
도 4a 및 4b는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트의 결합홈 부분의 측단면과 상부 모습을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 시공방법을 순서에 따라 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 시공방법을 순서에 따라 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따라 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1a와 도 1b는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트(100)의 측면과 상부 평면의 모습을 도시한 것이다. 설명의 편의상 콘크리트 패널(110)과 하부 트러스 구조를 분리하여 도시하였다.

프리캐스트 데크플레이트(100)는 콘크리트 패널(110)과 콘크리트 패널(110) 하부에 형성되는 결합홈(111)을 구비하고, 콘크리트 패널(110) 하부에 연결된 트러스 부재(120)를 포함할 수 있다. 콘크리트 패널(110)과 트러스 부재(120)는 연결재(130)가 결합홈(111)에 삽입되어 서로 연결된다.

도 1b를 참조하면, 콘크리트 패널(110)은 프리캐스트 콘크리트 제품으로 전체적인 형태가 장방형으로 형성되되 그 두께는 슬라브 두께에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 콘크리트 패널(110)의 하면에 형성된 결합홈(111)은 쐐기 모양의 홈 또는 구멍으로 형성될 수 있다. 결합홈(111)은 콘크리트 패널(110)과 트러스 부재(120)를 연결하는 연결 부위가 되므로, 트러스 부재(120)의 구조에 따라 결합홈(111)의 위치가 다를 수 있다.

도 1a를 참조하면, 트러스 부재(120)는 상하로 배치되는 상현재(122)와 하현재(121)의 사이에 나란하게 고정된 복수의 수직재(123) 및 상기 수직재(123)의 사이에 경사지게 고정된 복수의 사재(124)를 포함한다. 상현재(122)의 상부에는 수직 방향으로 돌출된 연결재(130)가 형성된다.

또한, 콘크리트 패널(110)의 하부에서 상현재(122)와 하현재(121)가 복수로 나란하게 형성될 수 있으며, 상기 복수의 상현재(122)와 하현재(121)는 수평재 또는 경사진 사재에 의해 서로 연결되어 구조물을 이룰 수 있다.

트러스 부재(120)는 단면계수가 높고 강성이 우수한 파이프나 H형강 등의 강재이며, 용접 또는 볼트 체결 방식으로 서로 연결될 수 있다.

연결재(130)는 결합홈(111)에 삽입되어, 콘크리트 패널(110)과 트러스 부재(120)를 연결하는 구성이다. 따라서, 결합홈(111)의 모양에 따라 적절한 형상을 가지며, 트러스 구조에 따라 복수 개가 일정한 간격으로 형성된다. 또한, 연결재(130)는 콘크리트 패널(110)의 하중을 안정적으로 지지하기 위해 상현재(122)와 수직재(123)가 만나는 부분에 형성된다.

도 2a 내지 도 2b는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트(200)를 종방향 측면 및 횡방향 측면에서 도시한 것이다. 설명의 편의상 콘크리트 패널(210)과 하부 트러스 구조를 분리하여 도시하였다.

도 2a를 참조하면, 프리캐스트 데크플레이트(200)의 트러스 부재(220)는 하현재(221)와 상기 하현재(221)에 복수 개가 일정한 간격으로 고정된 수직재(223) 및 상기 수직재(223)의 사이에 경사지게 고정된 사재(224)를 포함한다.

콘크리트 패널(210)에 형성된 결합홈(211)이 트러스 부재(220)에 형성된 연결재(230)와 연결된다. 트러스 부재(220)에 상현재가 없는 대신 받침판(231)이 형성되어 콘크리트 패널(210)의 하중을 넓은 면적으로 지지한다.

받침판(231)은 연결재(230) 하부에 형성되고, 슬라브 무게를 지지하기 적합한 형상을 포함한다. 제2 실시예의 프리캐스트 데크플레이트(200)는 제1 실시예의 프리캐스트 데크플레이트(100)와 달리 트러스 부재(220)에 상현재가 없고, 대신에 콘크리트 패널(210)이 상현재를 대체한다. 콘크리트 패널(210)은 상현재를 대체할 수 있도록 설계에서 요구되는 압축 강도 또는 인장 강도를 가진다.

도 2b는 프리캐스트 데크플레이트(200)의 횡 방향 측면을 도시한다. 복수의 하현재(221)가 콘크리트 패널(210) 하부에서 서로 나란하게 형성되며, 복수의 하현재(221) 사이는 수평재(225)로 연결되고, 복수의 수직재(223) 사이는 사재(224)로 연결된다.

바람직하게는, 본 발명의 트러스 부재는 사재의 일단이 수직재의 중간에 고정되고, 타단은 하현재에 고정되어 하향 경사진 사재를 포함할 수 있다. 또한, 사재의 일단이 수직재의 중간에 고정되고, 상향 경사지며, 타단에 연결재를 구비한 상향 경사진 사재를 포함할 수 있다.

즉, 수직재의 중간 부분에 상향 경사진 사재와 하향 경사진 사재가 각각 연결되고, 상기 수직재를 기준으로 좌우 대칭 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 이러한 트러스 구조는 수직재의 중심에서 트러스의 각 구성이 “＊”모양을 형성할 수 있다.

도 3은 결합홈(111)의 단면을 도시한 것이다. 본 발명의 결합홈(111)은 홈 또는 구멍을 포함할 수 있으나, 도 3은 결합홈(111)이 콘크리트 패널(110)을 관통하여 구멍으로 형성된 경우를 도시한다. 연결재(130)는 결합홈(111)에 삽입되어, 트러스 부재(120)와 콘크리트 패널(110)을 연결한다.

연결재(130)는 중량물을 인상하기 위해 결속이 가능한 형태로 형성될 수 있다. 연결재(130)는 고리 걸이나 훅(hook) 등의 형상을 포함하여 크레인의 와이어 단부에 연결된 샤클(Shackle) 또는 걸쇠 등에 결속될 수 있다.

따라서, 프리캐스트 데크플레이트(100)를 인상하여 교대 또는 교각에 거치할 때, 결합홈(111)을 통해 크레인의 와이어를 직접 연결재(130)에 결속할 수 있다. 이를 통해 프리캐스트 데크플레이트(100) 일체로 양중작업이 가능하고, 콘크리트 패널(110)이나 트러스 부재에 별도로 결속구를 만들지 않아도 되는 효과가 있다. 거치작업 종료 후, 결합홈(111)의 빈 공간에는 콘크리트 또는 몰탈을 채워 마감한다.

도 4a 내지 도 4b는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트(300)의 측단면과 상부를 도시한 것이다. 제3 실시예에 따른 트러스 부재는 상현재가 생략된 형태이나, 이에 대한 보강으로 콘크리트 패널(310) 내부에 보강재(322)가 매입될 수 있다. 보강재(322)는 단면계수가 높고 강성이 우수한 파이프나 H형강 등의 강재로 이루어지며, 복수로 형성될 수 있다. 보강재(322)는 콘크리트에 매입되어 있으나, 결합홈(311)에서는 노출되며 노출된 부분에 체결구(340)를 포함한다.

상기 체결구(340)는 연결재(330)와 결합이 가능한 형태로 형성된다. 콘크리트 패널(310)과 트러스 부재(320)의 결합 시, 체결구(340)와 연결재(330)가 체결된다. 도 4a 내지 도 4b에서 체결구(340)는 구멍이 형성된 부재로 표현되고, 상기 구멍에 연결재(330)가 삽입되는 방식으로 체결되나, 체결 방법은 시공 효율성을 고려하여 공지의 방법을 활용할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 ‘당업자’라도 함)이 적절하게 변형 가능한 것을 포함한다.

보강재(322)는 트러스 부재와 결합하여 상현재의 기능을 담당한다. 콘크리트는 압축력에 강하지만 인장력에 약하고, 보강재(322)가 인장력에 강하므로 콘크리트의 약점을 보완할 수 있다. 트러스 구조에서 발생하는 압축력 또는 인장력이 보강재(322)에 전달된다.

도 4b를 참조하면, 프리캐스트 데크플레이트(300)의 상부 모습을 확인할 수 있으며, 복수의 보강재(322)가 조합된 구조가 도시된다. 보강재(322)는 설계에 따라 적절한 구조로 콘크리트 패널(310)에 매입될 수 있다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 프리캐스트 데크플레이트를 이용한 교량의 슬래브를 시공하는 방법을 순서대로 도시한 것이다. 설명의 편의상 제1 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트(100)를 표현하여 도시하였다.

본 발명에 따른 교량 슬래브 시공방법은 본 발명의 프리캐스트 데크플레이트를 이용한다. 다만, 시공하는 방법에 있어서 콘크리트 패널과 트러스 부재가 결합된 프리캐스트 데크플레이트를 일체로 제작하거나, 콘크리트 패널과 트러스 부재를 분리하여 별도로 제작할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 교량 슬래브 시공방법의 순서를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 프리캐스트 데크플레이트를 공장에서 일체로 제작하여 현장으로 운반하는 (a) 단계와 상기 (a) 단계에서 제작된 프리캐스트 데크플레이트를 교각 또는 교대에 거치하는 (b) 단계를 포함한다.

또한, 도 6은 본 발명에 따른 교량 슬래브의 또 다른 시공방법으로서, 본 발명의 콘크리트 패널과 트러스 부재를 각각 공장에서 별도로 제작하여 현장으로 운반하는 (a) 단계와 상기 (a) 단계에서 제작된 트러스 부재를 교각 또는 교대에 거치하는 (b) 단계 및 상기 (b) 단계에서 거치된 트러스 부재의 상부에 상기 (a) 단계에서 제작된 콘크리트 패널을 거치하는 (c) 단계를 포함한다.

이와 같은 프리캐스트 방식으로 공장에서 데크플레이트를 최적 조건에서 제작함에 따라 현장 시공에 비해 콘크리트 품질이 좋아지며, 시공현장이 아닌 별도의 장소에서 제작이 이루어지므로 공사 간섭이 줄어든다. 또한, 사전 제작이 가능하므로 공기가 단축된다.

이에 대하여, 콘크리트 패널 제작장 또는 트러스 부재 제작장의 제품 생산량, 생산 비용, 생산 속도와 품질, 현장으로부터의 거리, 운반 차량의 용량, 현장 크레인 용량 등을 고려하여 최적의 비용과 공기 단축을 달성하도록 당업자가 적절하게 선택할 것이다.

본 발명의 프리캐스트 데크플레이트는 공사 조건이 허용되는 범위에서 건축 또는 토목 공사용 슬래브에 광범위하게 활용될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 콘크리트 패널은 설계된 교량 슬래브 두께와 동일한 두께로 제작되거나, 그보다 얇게 제작되어 추후 현장 타설 콘크리트와 결합되는 방식일 수 있다. 콘크리트 패널이 얇게 제작되는 경우, 현장 타설 콘크리트와의 결합력을 위하여 상부 면에 전단 연결재를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.

100: 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트
110: 콘크리트 패널
111: 결합홈
120: 트러스 부재
121: 하현재
122: 상현재
123: 수직재
124: 사재
130: 연결재
200: 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트
210: 콘크리트 패널
220: 트러스 부재
221: 하현재
223: 수직재
224: 사재
225: 수평재
230: 연결재
231: 받침판
300: 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리캐스트 데크플레이트
310: 콘크리트 패널
320: 트러스 부재
321: 하현재
322: 보강재
323: 수직재
324: 사재
330: 연결재
331: 받침판
340: 체결구

Claims (7)

1. 장방형의 프리캐스트 데크플레이트에 있어서,
   콘크리트 패널;
   상기 콘크리트 패널을 관통하여 일정한 간격의 구멍으로 형성된 결합홈;
   나란히 배치된 복수의 하현재 사이에 복수의 수평재가 나란하게 고정되고, 상기 하현재에 복수의 수직재가 고정되며, 상기 수직재 사이에 복수의 사재가 경사지게 고정되는 트러스 부재;
   상기 트러스 부재의 수직재 상부에 수직 상향으로 돌출된 연결재; 및
   상기 수직재와 상기 연결재 사이에 수평으로 형성된 받침판;을 포함하고,
   상기 연결재는 상기 결합홈에 삽입되고, 와이어를 결속할 수 있는 형상을 구비하여 상기 콘크리트 패널의 상부에서 상기 연결재에 와이어를 결속하여 양중작업이 가능하고,
   상기 콘크리트 패널은 강 재질의 보강재가 매입되고, 상기 보강재는 상기 결합홈에서 노출되며, 상기 보강재의 노출된 부분에 구멍이 형성된 체결구가 구비되어 상기 연결재와 체결되고, 상기 보강재가 상기 트러스 부재의 상부를 연결하여 상현재의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 데크플레이트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1의 프리캐스트 데크플레이트를 이용한 교량의 슬래브 시공방법에 있어서,
   (a) 프리캐스트 데크플레이트를 일체로 제작하는 단계;
   (b) 상기 (a) 단계의 프리캐스트 데크플레이트를 교대 또는 교각에 거치하는 단계;
   를 포함하는 프리캐스트 데크플레이트를 이용한 교량의 슬래브 시공방법.
   
7. 삭제

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