KR102330759B1 - 도로교 확장형 프리캐스트 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로교의 확장시 경제성을 향상할 수 있도록 하는 공법의 적용이 가능한 도로교 확장형 프리캐스트 구조물에 관한 것으로서, 이중 강관으로 구성되는 지주부와 상기 지주부의 상측에 배치되는 상판부를 구비하는 파일부와, 상기 상판부의 상면에 안착되며 인접되는 파일부에 양단이 지지되는 보 구조체와, 상기 보 구조체에 모서리가 지지되는 패널을 포함하는 도로교 확장형 프리캐스트 구조물을 제공한다.

Description

도로교 확장형 프리캐스트 구조물{PRECAST STRUCTURE FOR EXPANDING ROAD}

본 발명은 도로교의 확장공사와 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 도로교의 확장시 경제성을 향상할 수 있도록 하는 공법의 적용이 가능한 도로교 확장형 프리캐스트 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 교량(bridge; 또는 다리)은 하천, 호소(湖沼), 해협, 만(灣), 운하, 저지 또는 다른 교통로나 구축물(構築物) 위를 건너갈 수 있도록 만든 고가구조물로, 지지할 시설의 종류 및 건너야 할 것의 종류에 따라 다양한 교량이 있다.

따라서, 사용 목적에 따라 교량은 차량이 통행할 수 있는 도로교와 사람이 보행할 수 있는 보도교를 그 주요한 예로 들 수 있고, 도로교에 보도교가 부설되는 경우도 흔하게 볼 수 있다.

이러한 도로교나 보도교는 교량상판과, 이 교량상판의 하부를 지지하는 교각 및 교대로 구성되는데, 도로교량은 자체의 하중뿐만 아니라, 통행량이나 수압 또는 물의 유속에 따른 하중으로 인해 큰 저항을 받게 되므로 이를 극복하기 위해서는 교량의 하부를 떠받치고 있는 교각과 교대에 소정의 지지력이 요구된다.

또한, 통행량이나 보행량의 증가에 따라 기존의 도로나 보도를 확장하여야할 필요성이 존재하는데 교량 형태로 이루어지는 경우는 그 확장 공정에 제약이 많다.

한국 등록특허 제10-0977482호는 종래기술의 도로교에 확장 설치되는 보도교를 공개하고 있으며, 도 1은 이에 대한 사시도이다.

이를 구체적으로 살펴보면, 보도교(N)는 기존 도로 법면부(S)에 항타 삽입되는 강재기둥(10)과, 상기 강재기둥(10)을 중심으로 상단의 좌우측에 볼트 및 너트로 연결 설치되는 종방향부재(200)와, 상기 좌우측의 종방향부재(20)를 일체로 볼트 및 너트로 연결 설치되는 연결판(30)과, 상기 연결판(30) 상에 볼트 및 너트로 고정 설치되는 기둥 확장용 브라켓(40)과, 상기 기둥 확장용브라켓(40) 간의 종방향부재(20) 상에 볼트 및 너트로 고정 설치되는 중간 확장용 브라켓(50)과, 상기 기둥확장용 브라켓(40)과 중간 확장용 브라켓(50)의 상면에 용접 설치되는 지지부(60)와, 상기 지지부(50)에 삽입 설치되며, 소정의 단면 형상으로 이루어진 바닥틀 지지용 보강재(70)와, 상기 바닥틀 지지용 보강재(60)상에 설치됨과 동시에 고정 설치되는 목재바닥판(80)과, 상기 기둥 확장용 브라켓(40)과 중간 확장용 브라켓(50)의 양측면에 볼트 및 너트로 고정 설치되는 난간(90)으로 구성된다.

이러한 보도교의 확장의 경우 부하가 비교적 적고 시공의 복잡성이 낮으나, 도로교의 확장의 경우는 구조적 안정성과 내구성 문제로 인하여 상기된 보도교 확장을 직접 적용하기 어렵다.

따라서, 도로교를 확장하기 위하여 교량을 추가 건립하거나 매립하는 방식 등을 통하여 확폭하고 있다. 그러나, 이러한 기존의 방식을 적용하는 경우 공사비가 과도하게 소요될 뿐만 아니라 공기가 길어져서 교통에 불편을 초래하게 된다.

이를 개선하기 위하여 프리캐스트 공법을 적용하여 도로교를 확장하고자 하는 착안들이 이루어졌으나, 근본적으로 운반시 품질저하와 설치시 균열 등의 구조적인 문제가 발생하며 현실성이 떨어지기 때문에 실제 적용사례가 드물다.

여기서 프리캐스트 공법이란 건설, 토목 분야의 구조물을 공장에서 미리 제조하여 현장에서 조립함으로써 시공하는 방법을 말한다.

이에, 도로 교통량의 증가에 따라 기성의 도로교에 경제적으로 접근할 수 있는 확장공법의 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 도로교의 확폭시 경제성을 향상시키며 설치시 신뢰성을 담보할 수 있는 공법의 적용이 가능한 도로교 확장형 프리캐스트 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 도로교에 인접 형성되어 도로를 확장하도록 하는 프리캐스트 구조물로서, 내외측의 이중 강관으로 구성되는 지주부(410)와, 상기 지주부의 상측에 결합되는 상판부(420)와, 상판부의 저부로 연장되고 지주부의 상측이 삽입 및 체결될 수 있도록 원통 형상에 대응되도록 배열되되 상측으로 갈수록 단면이 넓어지는 형상으로 이루어지는 보강부(421)와, 상판부의 상면에 배치되는 패드부(430)와, 상기 보강부와 내외측의 강관을 관통하여 체결하는 체결부재를 구비하는 파일부(400); 상기 상판부의 상면에 양단측 저면이 안착되는 바디(110)와, 상기 바디보다 좁은 폭으로 이루어져 전후방에 단차부를 형성하도록 상방으로 돌출되는 돌설부(150)와, 상기 돌설부의 상측으로 돌출되는 전단연결재(130)와, 상기 바디의 양측을 관통하여 형성되는 강선정착구(140)를 구비하는 보 구조체(100); 및 상기 단차부 상면에 모서리 하면이 지지되어 보 구조체 배열 사이의 공간에 배열되는 패널(300);을 포함하여 구성된다.

상기 보 구조체는, 어느 하나의 상판부에서 십자 형태로 배열되어 그 사이에서 강선 정착구에 삽입되는 강선들이 상호 교차되어 배치되고 상호 간에 유동을 방지할 수 있도록 긴장공간으로 기능하는 안착공간(440)을 이룰 수 있다.

상기 보구조체와 패널이 배열되면 상면이 전체적으로 평판 형태로 이루어져 도로교의 확장을 위한 골격을 구성한다.

본 발명에 따라, 미리 형성되는 각각의 구성을 현장에서 결합하는 방식으로 시공할 수 있기 때문에 시공의 난이도를 저감할 수 있으며 현장 시공의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 도로교의 확장시 기존에 사용되었던 공법들의 한계를 벗어나 공기를 단축하여 교통 체증을 최소화할 수 있으며 경제성이 향상될 수 있는 장점을 가지며, 또한, 보 구조체와 파일부의 연결 부위에서의 탄력성을 통한 내진 능력이 상승될 수 있기 때문에 구조물의 안정성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 도로교에 확장 설치되는 보도교를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 도로교 확장형 프리캐스트 구조물을 설명하기 위한 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 도로교 확장형 프리캐스트 구조물에서 보구조체의 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 도로교 확장형 프리캐스트 구조물의 공사방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 도로교 확장형 프리캐스트 구조물을 더욱 상세하게 설명한다.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 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 발명은 기본적으로, 이중 강관으로 구성되는 지주부와 상기 지주부의 상측에 배치되는 상판부를 구비하는 파일부와, 상기 상판부의 상면에 안착되며 인접되는 파일부에 양단이 지지되는 보 구조체와, 상기 보 구조체에 모서리가 지지되는 패널을 포함하는 도로교 확장형 프리캐스트 구조물을 제공한다.

본 발명에서 설명되는 도로교 확장형 프리캐스트 구조물은 프리캐스트 방식으로 형성되는 보 구조체와 파일부를 현장에서 조립하여 다양한 높이에서 다양한 형태로 이루어지는 도로교 내지는 보도교를 구성할 수 있으며, 상기 보 구조체는 도로교 확장 시공 전에 프리캐스트 방식으로 미리 유닛의 형태로 제조되어 소정의 연결 공정을 통해 상호간에 연결됨으로써 전체적인 구조물을 구성할 수 있다면 본 발명에서 설명된 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 도로교 확장형 프리캐스트 구조물을 설명하기 위한 정단면도이다.

보 구조체(100)는 철근 및/또는 콘크리트로 이루어질 수 있으며 상기한 바와 같이 현장의 시공 전에 미리 정해진 형상과 크기를 가지고 타설, 양생 및 경화의 공정이 완료된다.

이러한 보 구조체(100)는 저면에서 파일부(400)의 상측에 지지되고 전체적인 뼈대를 이루는 바디(110)와, 바디(110)의 상측에 형성되는 전단연결재(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 전단연결재(130)는 바디(110) 내부의 철근 구조와 일체이거나 바디(110)에 의하여 지지되는 복합적인 형상으로 이루어질 수 있으며, 상부에 소정의 재질이나 구조가 적용되는 경우 결합성을 향상하는 기능을 수행한다. 이러한 전단연결재(130)는 도면에서 대략 'T'자 형상으로 이루어지는 예가 도시되어 있으나, 직사각 형태 등 다양한 형상과 배열로서 구성될 수 있을 것이다.

상기 바디(110)의 상측에는 소정의 단차구조가 형성되어 인접되는 보 구조체(100)의 사이에 판상의 패널이 배치됨으로써 소정의 상판 구조물을 형성하도록 할 수 있는데 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술한다.

또한, 상기 바디(110)의 하측에는 파일부(400)와 결합의 유연성과 내진 성능을 고려하여 바디(110)에 비하여 탄성력을 가지는 완충패드(120)가 배치될 수 있다.

한편, 파일부(400)는 하측이 소정의 지반에 고정될 수 있는데, 이러한 고정은 파일을 통한 천공 및 매입을 통하여 이루어질 수 있다. 이러한 파일부(400)는 기둥 형상의 지주부(410)와 지주부(410)의 상측에 배치되어 보 구조체(100)를 상면에서 지지하는 상판부(420)로 이루어진다.

상기 지주부(410)는 구조적인 안정성과 하중의 지지를 고려하여 이중 강관 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 지주부(410)는 외측강관(411)과 상기 외측강관(411)의 내주측에 배치되는 내측강관(412)으로 이루어질 수 있다. 상기 외측강관(411)과 내측강관(412)의 사이에는 구조적 보강을 위한 이격공간이 마련될 수 있을 것이나, 경우에 따라 상기 외측강관(411)과 내측강관(412)은 상호 연결되어 형성될 수도 있을 것이다.

상기 외측강관(411)과 내측강관(412)은 중공의 원기둥 형상으로 이루어지고 상부에 상판부(420)와 결합이 이루어진다. 상기 상판부(420)와의 결합력의 강화를 위하여 지주부(410)의 외주측에 돌출된 형태의 리브들이 형성될 수 있을 것이다.

이러한 지주부(410)의 상측에는 상판부(420)가 결합 배치되어 상면에서 보 구조체(100)를 지지하도록 기능하며, 상판부(420)는 사방에서 균등한 힘을 받을 수 있도록 최소한 상면이 원반 형상으로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

이러한 상판부(420)의 하측에는 지주부(410)의 상측과 결합될 수 있도록 보강부(421)가 배치되며, 상기 보강부(421)의 사이에 지주부(410)의 상측이 삽입될 수 있도록 원통 형상에 대응되도록 배열될 수 있다. 상기 보강부(421)는 상측으로 갈수록 단면이 넓어지는 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 보강부(421)와 지주부(410)의 체결을 위하여 체결부재(참조번호 미표시)가 결합될 수 있는데, 이러한 체결부재는 볼트 및 너트 형태로 이루어질 수 있을 것이나 경우에 따라 용접되는 방식이 선택적 또는 교환적으로 적용될 수 있다. 상기 보강부(421)에 대응하여 지주부(410)의 상측에는 리브가 형성될 수 있음은 상기한 바와 같다.

상기 체결부재는 지주부(410)의 내측강관(412) 및 외측강관(411)을 관통하여결합되는 것이 결합의 확실성을 담보하기 위하여 바람직하다.

상기 상판부(420)의 상측에는 선택된 위치에 보 구조체(100)의 일단측이 배치될 수 있으며, 복수의 상판부(420)들에 보 구조체(100)들이 지지됨으로써 소정의 상부 구조물을 형성할 수 있고 이러안 보 구조체(100)의 배열들 사이에 형성되는 개구를 패널들이 덮는 방식으로서 전체적인 구조물의 상부면이 형성될 수 있는 것이다.

따라서, 상판부(420)의 상면에는 보 구조체(100)와의 결합의 유연성과 내진 성능을 제공할 수 있도록 다른 부위보다 탄성력이 높은 패드부(430)가 배치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 도로교 확장형 프리캐스트 구조물에서 보구조체의 실시예를 나타내는 사시도이다.

상기한 바와 같이 보 구조체(100)는 상판부(420)에 안착되는 방식으로 지지되는 바디(110)를 포함하고, 바디(110)의 상측에는 추가적인 구조물이 배치되거나 콘크리트가 타설될 수 있게 된다. 이를 위하여 전단연결재(130)가 배치될 수 있고, 이러한 전단연결재(130)는 상측으로 돌출되는 부재로서 내부의 철근의 일부가 위부로 노출되는 방식으로 이루어질 수 있을 것이다. 바람직하게는 상기 전단연결재(130)는 각각 'T'자나 고리형상 등의 복합적인 형상으로 이루어져 상호 마주보는 바디(110)의 상측을 따라, 더욱 정확하게는 바디(110)의 상측에 배치되는 돌설부(150)를 따라 열을 지어 배열될 수 있는데 배열되는 형상은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 바디(110)의 상측으로는 측면상 폭이 더 좁은 형태로서 돌설부(150)가 상측으로 돌출 배치되며, 전단연결재(130)는 돌설부(150)의 상측으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 돌설부(150)와 바디(110)의 연결 부위에는 전후방향으로 단차부(111)가 형성되며 상기 단차부(111)는 후술될 패널이 안착될 수 있는 안착면으로서 기능하게 된다.

상기 바디(110)의 좌우를 관통하여 소정의 관통홀인 강선정착구(140)가 형성될 수 있으며, 상기 강선정착구(140)에는 하나 이상의 강선이 삽입되어 긴장력을 통하여 결합의 신뢰성과 내구성을 보장할 수 있도록 한다. 이러한 강선정착구(140)에 삽입되는 강선은 보 구조체(100)의 구조적 신뢰성을 향상할 수 있으며, 경우에 따라 보 구조체(100)들 상호간을 연결하거나 상판부(420)의 상측에서 상호 교차되는 방식으로 배치되는 보 구조체(100)들 사이에 배열 상태를 견고하게 하는 기능을 수행할 수 있을 것이다. 또한, 상기 강선정착구(140)는 기성의 도로교와 보 구조체(100)를 연결하여 체결력을 강화하는 기능을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 도로교 확장형 프리캐스트 구조물의 공사방법을 설명하기 위한 도면이다.

파일부(400)는 하측이 지반에 천공 및 매입되는 방식으로 지지되고, 지주부(410)의 상측에 결합되는 상판부(420)의 상면에서 복수의 보 구조체(100)가 안착되는 방식으로 결합될 수 있음은 상기와 같다.

이중 강관 형태의 지주부(410)가 지반의 선택된 위치에 삽입 및 고정된 이후에 상판부(420)가 체결부재를 통하여 지주부(410)에 결합될 수 있으며, 상판부(420)의 높이와 위치를 결정하게 된다.

상판부(420)의 위치가 결정되면 각각의 보 구조체(100) 양단측이 인접되는 파일부(400)의 상판부(420)에 지지되어 배치될 수 있다. 도시된 사항과 같이 구조적 안정성을 위하여 하나의 상판부(420)에서 십자 형태의 등간격으로 배치될 수 있을 것이며, 보 구조체(100)가 배치되어 상호 단부가 마주보는 상판부(420)의 위치를 안착공간(440)으로 정의하도록 한다. 상기 안착공간(440)에서 상호간의 유동을 방지할 수 있도록 강선 체결부재나 결합력의 강화를 위한 구조물의 배치를 고려할 수 있을 것이다. 이러한 안착공간(440)은 강선정착구(140)가 노출되어 긴장력을 가하여 구조적 견고성을 향상할 수 있는 긴장공간으로 기능할 수 있다.

상기 상판부(420)와 보 구조체(100)의 안착 및 내진 성능의 제공을 위하여 보 구조체(100)의 하면에 완충패드(120)가 결합되고, 상판부(420)의 상면에 패드부(430)가 배치될 수 있음은 상기와 같다.

이렇게 보 구조체(100)의 배열이 완료되면, 각각의 보 구조체(100)에 형성되는 단차부(111)들이 상호 대응되는 높이로 배치되고 이러한 단차부(111)의 상면에는 모서리측 하면이 지지되도록 하나 이상의 패널(300)이 배치된다. 상기 패널(300)은 판상의 부재로서 선택에 따라 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 합판, 철판 또는 철근 콘크리트 프리캐스트 부재로서 이루어지는 경우가 고려될 수 있다.

도시된 예와 같이 하나의 상판부(420)에 십자 형태로 보 구조체(100)가 배열되는 경우 보 구조체(100)의 사이에는 사각 형상의 개구가 형성되고 장방 형태의 패널(300)들이 열지어 배열되어 전체적으로 사각 형상을 이룰 수 있을 것이다.

이때, 패널(300)의 모서리 부위는 단차부(111)의 상면에 지지되는데, 패널(300)의 측면은 단차부(111)의 측벽인 돌설부(150) 또는 마주보는 패널(300)에 지지되어 전후 및 좌우의 위치를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 배치가 완료되면 보 구조체(100), 패널(300) 및 파일부(400)가 상호간에 결합된 복합 구조물이 상면에서 대략 평판 형상으로 이루어져 도로교의 확장을 위한 골격을 이루게 된다.

이와 같은 기본 골격이 완료되면 복합구조물이 상호간 종하중과 횡하중을 분산하여 지탱하게 되는데, 이러한 구조물의 상면에서는 도로교의 확장을 위한 시공이 이루어질 수 있다. 이때, 콘크리트나 아스팔트가 그 상부나 추가적인 구조의 상부에 타설될 수 있을 것이다. 상기 타설되는 높이는 최종적으로 기성의 도로교의 상면에 대응될 수 있다.

상기와 같은 프리캐스트 구조를 이용한 도로교 확장형 프리캐스트 구조물은 미리 형성되는 각각의 구성을 현장에서 결합하는 방식으로 시공할 수 있기 때문에 시공의 난이도를 저감할 수 있으며 현장 시공의 불완전성을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

특히, 도로교의 확장시 기존에 사용되었던 공법들의 한계를 벗어나 공기를 단축하여 교통 체증을 최소화할 수 있으며 경제성이 향상될 수 있는 장점을 가진다.

또한, 보 구조체와 파일부의 연결 부위에서의 탄력성을 통한 내진 능력이 상승될 수 있기 때문에 구조물의 안정성이 더욱 향상될 수 있을 것이다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...보 구조체 110...바디
111...단차부 120...완충패드
130...전단연결재 140...강선정착구
150...돌설부 300...패널
400...파일부 410...지주부
411...외측강관 412...내측강관
420...상판부 421...보강부
430...패드부

Claims (1)

1. 도로교에 인접 형성되어 도로를 확장하도록 하는 프리캐스트 구조물로서,
   내외측의 이중 강관으로 구성되는 지주부(410)와, 상기 지주부의 상측에 결합되는 상판부(420)와, 상판부의 저부로 연장되고 지주부의 상측이 삽입 및 체결될 수 있도록 원통 형상에 대응되도록 배열되되 상측으로 갈수록 단면이 넓어지는 형상으로 이루어지는 보강부(421)와, 상판부의 상측에 설치되는 구조와의 결합 유연성과 내진 성능을 제공하기 위하여 상판부 상면에 배치되는 패드부(430)와, 상기 보강부와 내외측의 강관을 관통하여 체결하는 체결부재를 구비하는 파일부(400);
   상기 상판부의 상면에 양단측 저면이 안착되는 바디(110)와, 상기 바디보다 좁은 폭으로 이루어져 전후방에 안착면으로 기능하는 단차부(111)를 형성하도록 상방으로 돌출되는 돌설부(150)와, 상기 돌설부의 상측으로 돌출되는 전단연결재(130)와, 상기 바디의 양측을 관통하여 형성되는 강선정착구(140)를 구비하는 보 구조체(100); 및
   상기 단차부 상면에 모서리 하면이 지지되고 측면이 단차부의 측벽에 지지되며 보 구조체 배열 사이의 공간에 배열되어 보 구조체와 상호 횡하중을 분산하여 지지하는 패널(300);을 포함하고,
   상기 보 구조체는,
   어느 하나의 상판부에서 십자 형태로 배열되어 그 사이에서 강선 정착구에 삽입되는 강선들이 상호 교차되어 배치되고 상호 간에 유동을 방지할 수 있도록 긴장공간으로 기능하는 안착공간(440)을 이루며,
   상기 보구조체와 패널이 배열된 상면이 전체적으로 평판 형태로 이루어져 도로교의 확장을 위한 골격을 구성하는 도로교 확장형 프리캐스트 구조물.

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