KR102275286B1 - 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물 - Google Patents

파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물 Download PDF

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KR102275286B1
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Abstract

본 발명은 상호 간격을 두고 설치된 복수의 벽체(100)와 상기 복수의 벽체(100)에 양단부가 각각 결합될 수 있도록 산부(210)와 골부(220)를 갖는 물결모양의 벤딩된 파형강판(200)을 연속적으로 결합하여 바닥판 형태로 형성되는 파형강판구조물(10)에 있어서,
상기 파형강판구조물의 파형강판(200) 산부(210)에 일정한 간격으로 볼트 홀(230)을 형성하며, 상기 골부(220) 상부에 파형강관(300)을 배치하고, 상기 골부(220) 상부에 배치된 파형강관(300)의 외주면을 감싸면서 상기 파형강관(300)이 배치되는 골부(220) 양측의 산부(210)에 형성된 볼트 홀(230)에 삽입되는 U볼트(400)로 결합하며, 또한, 상기 파형강판(200)에 고정된 파형강관(300)의 상부에 콘크리트(500)를 타설하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물을 제공한다.

Description

파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물 { Hollow slab structure using corrugated steel pipe and corrugated steel plate }
본 발명은 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산부와 골부를 갖는 물결모양의 벤딩된 파형강판으로 낮은 아치 또는 슬래브교 형상의 파형강판 구조물에 파형강관을 결합하고, 상부에 콘크리트를 타설하는 중공의 슬래브 구조물로서 파형강판과 파형강관이 기존의 철근을 대신하여 휨강도를 발현하므로 철근배근공사 공정의 번거로움을 해소하고, 파형강판과 파형강관의 표면에는 아연도금으로 이루어져 있으므로 내부식성이 우수하면서도 시공품질 및 시공능률을 향상시킬 수 있는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 파형강판교량의 경우 낱장의 파형강판을 볼트로 조립하여 아치형으로 교량의 형상을 이루고 흙으로 뒷채움을 하는 시공방법을 사용한다.
이때 뒷채움 흙은 구조물에 손상을 입지 않기 위해 규정된 토피고(土皮高)가 필요하나, 국내 20m이하의 폭을 가진 소하천의 경우 폭이 넓고 깊이가 낮아 일반적인 파형강판 아치구조물을 적용하기 힘들기 때문에 파형강판상부슬래브부분에 철근을 배근하여 콘크리트를 타설하는 보강방법을 사용한다. 이로 인한 단점은 구조물의 자중이 늘어나 지간이 짧아지고 시공성과 공기가 나빠진다.
또한, 휨 단면의 구조적특징에서 콘크리트는 인장력이 없으므로 단면의 중앙부분은 역학적인 기능이 거의 없기 때문에 중공을 주어 중앙단면을 최소화하여도 구조적으로 문제가 없고 중공부분의 콘크리트 무게가 경감이 되어 자중이 적어지므로 소하천의 경우 중공 슬래브교로 시공된다.
이러한 시공방법에 대하여는 등록특허공보 제10-0279018호에는 중공슬래브교의 시공방법이 공지되어 있다.
이 중공슬래브교의 시공방법은 도 1에 도시되는 바와 같이, 교각(1)의 상단부에 설치된 거푸집(2) 위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 하측부분(3a)을 선시공 하되, 그 하측부분의 상면에 고정앵커(5)들을 돌출되게 배치하고, 선시공 된 하측부분(3a)의 상면에 발포성 합성수지제로 제작된 중공부재(4)를 배치하며, 고정앵커(5)들에 양단부가 고정되는 고정수단(6)으로 중공부재(4)를 결박하여 고정시킨 후에, 하측부분(3a)과 연이어지도록 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 상측부분(3b)을 후 시공하는 방식으로 중공슬래브(3)를 완성하게 되었다.
그러나, 콘크리트 타설 과정에서 발포성 합성수지제로 제작된 중공부재가 들뜨거나, 발포성 합성수지제의 중공부에서 균열이 쉽게 발생되는 등의 문제점을 수반하고 있다.
이러한 철근배근공사 공정의 번거로움을 해소하고, 슬래브 내부의 중공부에서도 교 원하는 설계강도를 유지하게 할 수 있고, 시공능률을 향상시킬 수 있는 중공슬래브 구조물이 필요하다.
한국 등록특허공보 제10-1024369호 한국 등록특허공보 제10-0279018호 한국 등록특허공보 제10-1339526호
따라서 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 파형강관을 이용하여 중공을 만들고 파형강판과 파형강관이 기존의 철근을 대신하여 휨강도를 발현하므로 철근배근공사 공정의 번거로움을 해소하고, 파형강판과 파형강관의 표면이 아연도금으로 이루어져 있으므로 내부식성이 우수하며, 파형강관에 의한 중공부로서 우수한 구조적강도를 갖게 하는 중공슬래브 구조물을 제공하는데 목적으로 한다.
또한, 중공의 슬래브 구조물을 시공하는 과정에서 불필요한 작업공정을 줄여서 시공능률을 획기적으로 향상시킨 중공슬래브 구조물을 제공하는데 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상호 간격을 두고 설치된 복수의 벽체(100)와 상기 복수의 벽체(100)에 양단부가 각각 결합될 수 있도록 산부(210)와 골부(220)를 갖는 물결모양의 벤딩된 파형강판(200)을 연속적으로 결합하여 바닥판 형태로 형성되는 파형강판구조물(10)에 있어서,
상기 파형강판구조물의 파형강판(200) 산부(210)에 일정한 간격으로 볼트 홀(230)을 형성하며, 상기 골부(220) 상부에 파형강관(300)을 배치하고, 상기 골부(220) 상부에 배치된 파형강관(300)의 외주면을 감싸면서 상기 파형강관(300)이 배치되는 골부(220) 양측의 산부(210)에 형성된 볼트 홀(230)에 삽입되는 U볼트(400)로 결합한다.
또한, 상기 파형강판(200)에 고정된 파형강관(300)의 상부에 콘크리트(500)를 타설하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물로 한다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 파형강관(300)의 양단에는 파형강관(300)의 상부에서 콘크리트(500) 타설시에 파형강관(300)의 양쪽 개구부으로 콘크리트(500)가 파형강관(300)의 양단부로 유입되지 않게 막아주는 캡(700)을 구비한다.
또한, 상기 캡(700)은 강재로 구성되며, 파형강관 단부에 삽입되거나 단면부에 용접이 되며. 파형강관(300)을 상기 조립된 강판(200) 위에 위치 이동 및 설치하기 용이한 샤클 걸이 홈(710)를 최상단부에 형성된다.
이와 같이 파형강관(300)의 양단측에 삽입된 캡(700)에 형성된 샤클 걸이 홈(710)을 이용하여 크레인등에 구비된 샤클(shackle)을 사용하여 이동하거나 조립할 수 있다.
또한, 상기 파형강관(300)이 결합된 파형강판구조물(10)의 폭방향의 양 단측의 산부(210)면에는 길이 방향으로 L자 형상의 브래킷(800)을 설치하여 상부에 타설되는 콘크리트(500)가 외측으로 유출되는 것을 방지한다.
또한, 상기 파형강관(300)이 결합된 파형강판구조물(10)에 콘크리트(500)를 타설하여 경화된 중공슬래브 구조물은 현장에 설치되는 복수의 벽체(100)에 조립할 수 있도록 프리캐스트 콘크리트(precast concrete)로 제품화 할 수 있다.
또한, 상기 벽체(100)의 상부에는 상기 파형강판(200)의 단부(260)를 지지하며 체결하는 체결부(600)가 더 구비된다.
상기 체결부(600)는 벽체(100) 내측에 구비된 철근구조물(110)과 결합되어 고정되는 수평볼트부(610)와, 상기 수평볼트부(610)에 수직면(621)이 체결되는 L형 지지판(620)과, 상기 L형 지지판(620)의 바닥면(622) 상측으로 돌출되며, 상기 바닥면(622)을 관통하여 벽체 내부의 콘크리트에 삽입되어 고정되는 체결볼트(630)를 구비한다.
또한, 상기 파형강판(200)의 단부에는 골부(220)에는 상기 체결볼트(630)가 삽입되는 체결홀(270)이 구비되어, 상기 L형 지지판(620)의 상측으로 파형강판(200)의 단부가 체결된다.
또한, 상기 U볼트(400)는 파형강판(200) 볼트 홀(230)의 상부측에 삽입될 수 있도록 원추형뿔 형상의 머리부(410)를 구비하고, 상기 파형강판(200) 볼트 홀(230)의 하부측에 삽입될 수 있도록 원추형뿔 형상의 머리부를 구비한 너트(420)를 구비하여 결합되어, 상기 파형강판(200) 볼트 홀(230)의 상부 및 하부측으로 밀폐된다.
또한, 상기 머리부(410)와 볼트 홀(230) 사이에는 패킹(440)이 부착된 와셔(430)가 더 부가되며, 상기 패킹(440)에서 볼트가 삽입되는 삽입홀의 직경(D)은 볼트직경보다 작아 억지끼움 된다.
본 발명의 파형강관을 이용하여 중공을 만들고 파형강판과 파형강관이 기존의 철근을 대신하여 휨강도를 발현하므로 철근배근공사 공정의 번거로움을 해소하여 불필요한 작업공정을 줄여서 시공능률을 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 파형강판과 파형강관의 표면이 아연도금으로 이루어져 있으므로 내부식성이 우수하며, 파형강관에 의한 중공부로서 구조적강도을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본원발명은 프리캐스트 콘크리트(precast concrete)로 제품화하여 경량이며 다루기가 쉬워서 분해된 교량 구조를 원하는 장소까지 운반하기에 용이하고, 현장에서 복수의 벽체 완성시 조립할 수 있어 신속하게 교량을 설치할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술의 중공슬래브 구조물의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물의 설치 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 중공슬래브 구조물에 사용되는 파형강판의 단면 상세도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중공슬래브 구조물에 사용되는 파형강판의 연장, 파형강관, L형 지지판이 조립된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물 단면도이다
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 벽체에 구비되는 체결부의 사시도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 U볼트의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 캡이 조립된 파형강관의 정면도 및 조립된 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물은 도 1에 도시된 바와 같이 상호 간격을 두고 설치된 복수의 콘크리트 벽체 상부에 골부와 산부가 반복되게 형성된 파형강판이 폭 방향과 길이 방향으로 반복되게 결합하여 아치형 또는 박스형상의 아치형으로 교량의 형상을 이루는 파형강판의 상부에 파형강관을 결합한 후에 파형강판에 고정된 파형강관의 상부에 콘크리트를 타설하여 경화시키는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물의 설치 공정을 나타내고 있다.
상기 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물은 상호 간격을 두고 설치된 복수의 벽체(100) 사이에 중공슬래브 구조물을 구축하는 구성으로 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 파형강판(200)은 산부(210)와 골부(220)를 갖는 물결모양으로 형성되어 있다.
또한, 파형강판(200) 골부(220) 상부에는 파형강관(300)을 배치하고, 상기 골부(220) 상부에 배치된 파형강관(300)의 외주면을 감싸면서 상기 파형강관(300)이 배치되는 골부(220) 양측의 산부(210)에 형성된 볼트 홀(230)에 삽입되는 U볼트(400)로 결합한다.
이와 같이 파형강판(200) 골부(220) 상부에 파형강관(300)을 결합한 후에는 파형강판(200)에 고정된 파형강관(300)의 상부에 콘크리트(500)를 타설하여 경화시키는 것으로서 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물이 형성된다.
또한, 파형강판(200)에 고정된 파형강관(300)의 상부에 콘크리트(500)를 타설할 때에 파형강관(300)의 양단부로 콘크리트가 유입되는 것을 방치하기 위하여 파형강관(300)의 양단부에는 캡(700)이 구비된다.
또한, 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물이 일정한 폭으로 콘크리트(500)가 타설될 수 있도록 상기 파형강관(300)이 결합된 파형강판구조물(10)의 폭방향의 양 단측의 산부(210)면에는 길이 방향으로 L자 형상의 브래킷(800)을 설치한다.
이와 같이 파형강판구조물(10) 폭방향의 파형강판(200) 양 단측의 산부(210)면에 L자 형상의 브래킷(800)이 길이 방향으로 결합되면, 파형강판(200)에 고정된 파형강관(300)의 상부에 타설되는 콘크리트(500)가 측면으로 유출되는 것을 방지한다.
또한, 파형강판 폭방향으로 양쪽 단측에는 파형강판과 파형강판을 연결할 때 사용할 수 있도록 파형강판의 양 단측의 산부(210)에 연결체결공(650)이 형성되고, 연결되는 파형강판의 연결체결공(650)을 관통하는 연결체결나사(660)와 연결체결너트(661)를 이용하여 연결할 수 있다.
도 4에는 파형강판의 양 단측의 산부(210)에 연결체결공(650)이 형성되고, 연결되는 파형강판의 연결체결공(650)을 관통하는 연결체결나사(660)와 연결체결너트(661)를 이용하여 연결되고, 파형강판구조물(10) 폭방향의 파형강판(200) 양 단측의 산부(210)면에 L자 형상의 브래킷(800)이 길이 방향으로 결합된 상태를 나타내고 있다.
앞에서 설명된 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물이 공사 현장에서 조립되고, 콘크리트를 타설하여 경화시켜 완성할 수 있지만, 완전 정비된 공장에서 고정시설을 가지고 파형강관(300)이 결합된 파형강판구조물(10)에 콘크리트(500)를 타설하여 경화되는 중공슬래브 구조물을 프리캐스트 콘크리트(precast concrete)로 제품화 할 수 있다.
이와 같이 프리캐스트 콘크리트로 제조되는 중공슬래브 구조물은 현장 시공품 보다 정도(精度)및 강도를 증대시키는 것은 물론이고, 분해된 교량 구조로 할 수 있어 경량이며 다루기가 쉬워서 원하는 장소까지 운반하기에 용이하고, 현장에서 복수의 벽체 완성시 조립할 수 있어 공기의 단축, 공사비의 절감, 품질 관리의 용이, 내구성 증대 등의 효과를 가질 수 있다.
또한, 상기 벽체(100)의 상부에는 상기 파형강판(200)의 단부(260)를 지지하며 체결하는 체결부(600)가 더 구비된다.
상기 체결부(600)는 벽체(100) 내측에 구비된 철근구조물(110)과 결합되어 고정되는 수평볼트부(610)와, 상기 수평볼트부(610)에 수직면(621)이 체결되는 L형 지지판(620)과, 상기 L형 지지판(620)의 바닥면(622) 상측으로 돌출되며, 상기 바닥면(622)을 관통하여 벽체 내부의 콘크리트에 삽입되어 고정되는 체결볼트(630)를 구비한다.
또한, 상기 파형강판(200)의 단부에는 골부(220)에는 상기 체결볼트(630)가 삽입되는 체결홀(270)이 구비되어, 상기 L형 지지판(620)의 상측으로 파형강판(200)의 단부가 체결된다.
이와 같이 벽체(100)의 상부에 구비되는 체결부(600)는 벽체(100) 콘크리트 내측의 철근구조물(110)과 결합된 수평볼트부(610)와 벽체(100)의 상부에서 받침부인 콘크리트 고정되는 체결볼트(630)에 의하여 L형 지지판(620)이 고정된다.
이와 같이 수평측과 수직측으로 고정된 L형 지지판(620)에 구비된 체결볼트(630)에 파형강판(200)의 단부에 형성된 체결홀(270)이 끼워지고 너트로 고정되어 파형강판(200)은 상호 간격을 두고 설치된 복수의 벽체(100)와 견고하게 고정되어 충분한 인장력을 발휘하게 된다.
또한 필요에 따라서는 파형강판(200)의 골부(220) 상층에 체결된 파형강관(300)의 단부에도 체결볼트(630)가 끼워질 수 있도록 결합공을 형성하여 파형강판(200)의 단부와 파형강관(300)의 단부가 체결부(600)의 체결볼트(630)에 의하여 고정되도록 형성한다.
또한, 파형강판(200)의 골부(220) 상부에 배치된 파형강관(300)의 외주면을 감싸면서 파형강관(300)을 파형강판(200)에 결합시키는 U볼트(400)는 파형강판(200) 볼트 홀(230)의 상부측에 삽입될 수 있도록 원추형뿔 형상의 머리부(410)를 구비하고, 상기 파형강판(200) 볼트 홀(230)의 하부측에 삽입될 수 있도록 원추형뿔 형상의 머리부를 구비한 너트(420)를 구비하여 결합되어, 상기 파형강판(200) 볼트 홀(230)의 상부 및 하부측으로 뿔 형상의 머리부가 삽입되면서 밀폐된다.
또한, 상기 머리부(410)와 볼트 홀(230) 사이에는 패킹(440)이 부착된 와셔(430)가 더 부가되며, 상기 패킹(440)에서 볼트가 삽입되는 삽입홀의 직경(D)은 볼트직경보다 작아 억지끼움 된다.
이와 같이 머리부(410)와 볼트 홀(230) 사이에는 패킹(440)이 부착된 와셔(430)가 더 부가되어 파형강판(200)에 형성된 볼트 홀(230)이 밀폐되어 슬래브에 균열이 발생해 물이 침투하더라도 일반철근처럼 부식이 발생하지 않기 때문에 내구성이 크게 향상된다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 파형강관(300)의 양단에는 파형강관(300)의 상부에서 콘크리트(500) 타설시에 파형강관(300)의 양쪽 개구부으로 콘크리트(500)가 파형강관(300)의 양단부로 유입되지 않게 막아주는 캡(700)을 구비한다.
또한, 상기 캡(700)은 강재로 구성되며, 파형강관 단부에 삽입되거나 단면부에 용접이 되며, 상기 파형강관(300)을 상기 파형강판구조물(10) 상부에서 위치 이동 및 설치하기 용이하도록 샤클 걸이 홈(710)이 최상단부에 형성된다.
이와 같이 파형강관(300)의 양단측에 삽입된 캡(700)에 형성된 샤클 걸이 홈(710)을 이용하여 크레인등에 구비된 샤클(shackle)을 사용하여 이동하거나 조립할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 기초 200 : 파형강판
210 : 산부 220 : 골부
230 : 볼트 홀 260 : 단부
270 : 체결홀 300 : 파형강관
400 : U볼트 410 : 머리부
420 : 너트 500 : 콘크리트
600 : 체결부 610 : 수평볼트부
620 : L형 지지판 630 : 체결볼트
700 : 캡 800 : L자 형상의 브래킷(800)

Claims (5)

  1. 상호 간격을 두고 설치된 복수의 벽체(100),
    상기 복수의 벽체(100)에 양단부가 각각 결합될 수 있도록 산부(210)와 골부(220)를 갖는 물결모양의 벤딩된 파형강판(200)을 연속적으로 결합하여 바닥판 형태로 형성되는 파형강판구조물(10)에 있어서,
    상기 파형강판구조물의 파형강판(200) 산부(210)에 일정한 간격으로 볼트 홀(230)을 형성하며,
    골부(220) 상부에 파형강관(300)을 배치하고, 상기 골부(220) 상부에 배치된 파형강관(300)의 외주면을 감싸면서 상기 파형강관(300)이 배치되는 골부(220) 양측의 산부(210)에 형성된 볼트 홀(230)에 삽입되는 U볼트(400)로 결합하며,
    상기 파형강판(200)에 고정된 파형강관(300)의 상부에 콘크리트(500)를 타설하여 경화시키며,
    또한 상기 파형강관(300)의 양단부에는 콘크리트가 유입되는 것을 방지하는 캡(700)이 부가되고,
    상기 캡(700)은 강재로 구성되며, 파형강관 단부에 삽입되거나 단면부에 용접이 되며, 상기 파형강관(300)을 상기 파형강판구조물(10) 상부에서 위치 이동 및 설치하기 용이하도록 샤클 걸이 홈(710)이 최상단부에 형성된 것을 특징으로 하는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파형강관(300)이 결합된 파형강판구조물(10)의 폭방향의 양 단측의 산부(210)면에는 길이 방향으로 L자 형상의 브래킷(800)을 설치하여 상부에 타설되는 콘크리트(500)가 외측으로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파형강관(300)이 결합된 파형강판구조물(10)에 콘크리트(500)를 타설하여 경화된 중공슬래브 구조물은 현장에 설치되는 복수의 벽체(100)에 조립할 수 있도록 프리캐스트 콘크리트(precast concrete)로 제품화하는 것을 특징으로 하는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 벽체(100)의 상부에는
    상기 파형강판구조물(10)의 단부(260)를 지지하며 체결하는 체결부(600)가 더 구비되며,
    상기 체결부(600)는
    벽체(100) 내측에 구비된 철근구조물(110)과 결합되어 고정되는 수평볼트부(610)와
    상기 수평볼트부(610)에 수직면(621)이 체결되는 L형 지지판(620)과
    상기 L형 지지판(620)의 바닥면(622) 상측으로 돌출되며, 상기 바닥면(622) 을 관통하여 벽체 내부의 콘크리트에 삽입되어 고정되는 체결볼트(630)를 구비하며,
    상기 파형강판구조물(10) 단부의 골부(220)에는 상기 체결볼트(630)가 삽입되는 체결홀(270)이 구비되어,
    상기 L형 지지판(620)의 상측으로 상기 파형강판구조물(10)의 단부가 체결되는 것을 특징으로 하는 파형강관과 파형강판을 이용하는 중공슬래브 구조물.
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