KR102457239B1 - 내진 성능이 보강된 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물 구조물은 터널 구조물(1)의 내측 상부 영역에 설치되는 PC 구조의 풍도슬래브(100);를 포함하되, 터널 구조물(1)의 내측 일측과 타측 상단에는 내측으로 돌출된 돌부(11)가 각각 형성되고, 풍도슬래브(100)는 한 쌍의 돌부(11)에 일측과 타측 가장자리가 올려지는 구조로 거치되며. Precast 방식으로 공장에서 미리 제작됨과 아울러, 일측면(104) 및 타측면(103)이 상측을 따라 외측방향으로 경사진 구조이고, 돌부(11)에 거치된 이후, 풍도슬래브(100)의 측면과 터널구조물(1)의 사이 구간(S)에 콘크리트(200)가 타설되어 충전된다. 이 경우, 콘크리트(200)는 도 4와 같이 타설된다. 이때 풍도슬래브(100)의 일측면(104) 및 타측면(103)이 상측을 따라 외측으로 경사진 구조이기 때문에 타설된 콘크리트(200)를 하방으로 구속시킨다. 따라서 콘크리트(200)와 풍도슬래브(100)의 결합력을 향상시킨다.

Description

내진 성능이 보강된 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물 및 그 시공방법{TUNNEL STRUCTURE INCLUDING CONCRETE WIND DUCT SLAB AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 건설분야에 관한 것으로서, 상세하게는 내진 성능이 보강된 풍도 슬래브가 설치된 터널 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
지하구조물과 터널 구조물에 화재가 발생하면 이용자의 생명을 위협하는 위험한 상황이 발생하게 된다. 최근에는 장대터널의 수요가 증가하고 있고, 도심지의 경우에도 대형 지하구조물의 공사가 증가하고 있다.
이에 따라 환기 시스템도 기존의 제트팬을 사용하던 방식에서 횡류식의 환기시스템을 적용하는 기술이 증가하고 있다.
풍도슬래브는 시공이 용이하고, 설치시간이 짧아야 한다. 이와 같은 이유로 대부분의 풍도 슬래브는 현장타설 공법으로 시공하지 않고 공장에서 미리 제작된 PC슬래브를 조립-설치하는 방식을 취하고 있다. 그러나 종래에는 터널 구조물과 풍도 슬래브의 결합 불량이 발생하여 결합부에 균열이 발생하는 문제가 있어왔다.
균열은 화제등의 환기력을 저하시키고, 심할 경우, 슬래브의 안전성을 떨어뜨리게 된다. 특히 균열 발생이 진전되면 구조물의 일부가 분리되는 문제로 이어져 이용자의 불편을 초래할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로서, 터널과 풍도슬래브의 결합력을 향상시켜 환기성능을 극대화 하고, 슬래브의 설치와 시공을 용이하도록 하는 풍도 슬래브가 설치된 터널 구조물 및 그 시공방법을 제시한다.
상기 과제의 해결을 위해, 본 발명에 따른 내진 성능이 보강된 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물은 상기 터널 구조물(1)의 내측 상부 영역에 설치되는 PC 구조의 풍도슬래브(100);를 포함하되, 상기 터널 구조물(1)의 내측 일측과 타측 상단에는 내측으로 돌출된 돌부(11)가 각각 형성되고, 상기 풍도슬래브(100)는 상기 한 쌍의 돌부(11)에 일측과 타측 가장자리가 올려지는 구조로 거치되며. Precast 방식으로 공장에서 미리 제작됨과 아울러, 일측면(104) 및 타측면(103)이 상측을 따라 외측방향으로 경사진 구조이고, 상기 돌부(11)에 거치된 이후, 상기 풍도슬래브(100)의 측면과 상기 터널구조물(1)의 사이 구간(S)에 콘크리트(200)가 타설되어 충전된다.
삭제
상기 풍도슬래브(100)의 내측 영역에는 측방향을 따라 선행하중이 도입된 인장부재(130)가 설치된 것이 바람직하다.
삭제
상기 풍도슬래브(100)는 측방향을 기준으로 중앙부가 상측으로 꺽인 구조로 제작되는 것이 바람직하다.
삭제
상기 풍도슬래브(100)의 상기 일측면(104) 및 상기 타측면(103)에는 고장력 볼트(120)가 설치되되, 상기 고장력볼트(120)는 상기 풍도슬래브(100)의 일측 및 타측 가장자리에 측방향을 따라 매립설치된 인써트앵커(121)에 결합되고, 측방향을 따라 그 길이가 조절되어, 외측 단부가 상기 터널 구조물(1)의 내측면에 접촉되는 것이 바람직하다.
삭제
상기 풍도슬래브(100)의 양측방 가장자리 하면에는 탄성패드(110)가 결합된 것이 바람직히다.
삭제
상기 풍도슬래브(100)의 중앙부가 꺽인 정도는 하면을 기준으로 170~185°인 것이 바람직하다.
삭제
상기 고장력볼트(120)의 외측 단부와 상기 터널 구조물(1)의 내측면 사이에 응력집중방지판(300)이 설치된 것이 바람직하다.
상기 풍도슬래브(100)는 꺽인 구조로 제작되고, 상기 인장부재(130)는 측방향을 따라 직선으로 설치된 것이 바람직하다.
측방향을 기준으로, 상기 풍도슬래브(100)의 중앙부 하부는 하면이 측방향을 따라 평평하도록 보강부(140)가 형성되고, 상기 보강부(140)는 상기 풍도슬래브(100) 제작과정에서 타설되는 콘크리트에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 보강부(140)의 하면에는 측방향을 따라 홈부(141)가 형성되고, 상기 홈부(141)는 전후방향을 따라 상호 간격을 두고 복수가 형성된 것이 바람직하다.
측방향을 기준으로, 상기 풍도슬래브 중앙부 내측 상부에는 강재질의 보강플레이트(400)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 보강플레이트(400)의 전후방향 폭 길이는 슬래브폭 길이의 1/3 이상으로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도 슬래브가 설치된 터널 구조물 시공방법은 상기 터널 구조물(1)을 시공하는 터널 시공단계; 상기 풍도슬래브(100)를 공장에서 제작하는 슬래브제작단계; 상기 풍도슬래브(100)를 상기 터널 구조물(1)의 상기 돌부(11)에 거치하는 풍도슬래브 거치단계; 상기 고장력볼트(120)의 외면이 상기 터널 구조물(1)의 내측면에 접촉하도록 상기 고장력볼트(120)를 구동하는 풍도슬래브 고정단계; 상기 사이 구간(S)에 상기 콘크리트(200)를 타설하는 콘크리트 타설단계; 상기 콘크리트(200)를 양생하는 양생단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 풍도슬래브는 아치구조로 인해 구조물의 형고는 줄고, 휨강성은 향상된 구조적 특징이 있다. 뿐만아니라 슬래브거치 이후, 터널 구조물과 완전 일체되는 단부 결합구조를 갖고 있어 결합력이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도 슬래브가 설치된 터널 구조물 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널 구조물의 돌부에 풍도슬래브가 올려진것을 나타내는 확대도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도슬래브의 중앙부가 178°로 꺽인 것을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도슬래브와 터널 내측 사이 구간에 콘크리트가 타설된 것을 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 응력집중방지판이 설치된 것을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고장력볼트가 구동되어 외측 단부가 터널 구조물의 내면에 접촉된 것을 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 고장력 볼트가 하나의 응력집중방지판에 접촉되도록 설치된 것을 나타내는 도면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도 슬래브 사시도
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도슬래브 거치단계 공정도
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도슬래브 고정단계 공정도
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘크리트 타설단계 공정도
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도슬래브 내부에 보강플레이트가 설치된 것을 나타내는 도면
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도슬래브에 보강부가 형성되어 단면이 증대된 것을 나타내는 도면
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도슬래브의 단부 중앙부의 단면변환을 나타내는 도면
본 발명에 따른 내진 성능이 보강된 풍도 슬래브가 설치된 터널 구조물 및 그 시공방법의 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 내진 성능이 보강된 풍도 슬래브가 설치된 터널 구조물 및 그 시공방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 내진 성능이 보강된 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물 구조물은 터널 구조물(1)의 내측 상부 영역에 설치되는 PC 구조의 풍도슬래브(100);를 포함하되, 터널 구조물(1)의 내측 일측과 타측 상단에는 내측으로 돌출된 돌부(11)가 각각 형성되고, 풍도슬래브(100)는 한 쌍의 돌부(11)에 일측과 타측 가장자리가 올려지는 구조로 거치되며. Precast 방식으로 공장에서 미리 제작됨과 아울러, 일측면(104) 및 타측면(103)이 상측을 따라 외측방향으로 경사진 구조이고, 돌부(11)에 거치된 이후, 풍도슬래브(100)의 측면과 터널구조물(1)의 사이 구간(S)에 콘크리트(200)가 타설되어 충전된다.
이 경우, 콘크리트(200)는 도 4와 같이 타설된다. 이때 풍도슬래브(100)의 일측면(104) 및 타측면(103)이 상측을 따라 외측으로 경사진 구조이기 때문에 타설된 콘크리트(200)를 하방으로 구속시킨다.
따라서 콘크리트(200)와 풍도슬래브(100)의 결합력을 향상시킨다. 이는 지진 발생시 풍도슬래브의 내진저항성능을 향상시킨다.
즉, 풍도슬래브의 단부 결합강도가 우수하여 지진 발생에도 변위가 제어되는 효과가 있다.
풍도슬래브(100)의 내측 영역에는 측방향을 따라 선행하중이 도입된 인장부재(130)가 설치된 것이 바람직하다. 아울러, 풍도슬래브(100)는 측방향을 기준으로 중앙부가 상측으로 꺽인 구조로 제작되는 것이 바람직하다.
이때 풍도슬래브(100) 중앙부의 꺽인 정도는 도 3과 같이 하면을 기준으로 170~185°인 것이 바람직하다.
선행하중이 도입된 인장부재는 사용 중 재긴장을 위해 비부착구조로 설치될 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이 풍도슬래브(100)를 꺽인 구조로 제작하는 것은 풍도슬래브 거치이후, 측방향 변위를 제어하여 아칭효과를 얻기 위함이다.
풍도슬래브(100)의 일측면(104) 및 타측면(103)에는 고장력 볼트(120)가 설치되되, 고장력볼트(120)는 풍도슬래브(100)의 일측 및 타측 가장자리에 측방향을 따라 매립설치된 인써트앵커(121)에 결합되고, 측방향을 따라 그 길이가 조절되어, 외측 단부가 터널 구조물(1)의 내측면에 접촉되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조는 풍도슬래브와 터널의 결합력을 향상시켜 풍도슬래브의 변위를 줄이고, 내진성능을 향상시킨다.
이 경우, 풍도슬래브(100)의 일측면과 타측면에는 도 4와 같은 고장력볼트(120)가 설치된다. 고장력 볼트는 회전구동에 의해 그 길이가 조절되는데, 풍도슬래브(100) 거치이후 고장력 볼트의 외면이 터널의 내측면에 접촉되어 고장력볼트(120)를 구동하여 고정시킨다.
상기와 같이 고장력 볼트를 이용하여 풍도슬래브(100)의 축방향 변위를 제어하면 아치구조 또는 도 3과 같이 꺽임 구조로 제작되는 풍도슬래브의 아치효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 풍도슬래브의 형고는 줄이면서, 구조안전성을 확보하여 슬래브의 자중을 줄일 수 있다.
풍도슬래브(100)의 양측방 가장자리 하면에는 탄성패드(110)가 결합된 것이 바람직하다. 탄성패드(110)는 하면이 풍도슬래브의 하면으로 노출되는 구조로 설치될 수 있다.
고장력볼트(120)의 외측 단부와 터널 구조물(1)의 내측면 사이에 응력집중방지판(300)이 설치된 것이 바람직하다.
응력집중방지판(300)은 도 5와 같이 설치되는데, 응력집중방지판(300)은 판 구조로 넓게 설치되어 도 7과 같이 복수의 고장력볼트(120)를 지지할 수 있다.
풍도슬래브(100)는 꺽인 구조로 제작되고, 인장부재(130)는 측방향을 따라 직선으로 설치된 것이 바람직하다. 이때 설치되는 인장부재(130)는 전 구간이 부착되는 구조로 배치된다.
풍도슬래브는 도 3과 같이 꺽인 구조로 제작된다. 이때 인장부재는 측방향을 따라 직선구조로 배치되는데 도 14에 도시된 위치로 설치된다.
측방향을 기준으로, 풍도슬래브(100)의 중앙부 하부는 하면이 측방향을 따라 평평하도록 보강부(140)가 형성되고, 보강부(140)는 풍도슬래브(100) 제작과정에서 타설되는 콘크리트에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
보강부(140)는 풍도슬래브 제작과정에서 타설되는 콘크리트에 의해 형성된다. 풍도슬래브는 공장제작(Precast)방식으로 제작되는데, 단부 형고보다 중앙부 형고를 높임으로서 보강부(140)를 형성한다.
아울러, 보강부(140)의 하면에는 측방향을 따라 홈부(141)가 형성되고, 홈부(141)는 전후방향을 따라 상호 간격을 두고 복수가 형성된 것이 바람직하다.
이 경우 홈부(141)는 측방향을 따라 도 14와 같은 구조로 형성된다.
측방향을 기준으로, 풍도슬래브 중앙부 내측 상부에는 강재질의 보강플레이트(400)가 설치된 것이 바람직하다.
보강부(140)는 슬래브 중앙부의 단면을 확보하여 중앙부의 강성을 향상시킴과 아울러, 풍도슬래브의 꺽임 각도를 증가시켜 아칭효과를 증대시키고, 인장부재의 피복두께를 확보할 수 있는 단면을 제공한다.
보강플레이트(400)와 아울러 보강부재(500)가 도 7과 같이 고장력볼트(120)에 결합되어 고장력 볼트의 좌굴을 방지하고, 콘크리트(200)와 풍도슬래브의 결합력을 향상시킬 수 있다.
이 경우 보강플레이트(400)는 도 14와 같은 구조로 설치되는데, 측방향을 기준으로 풍도슬래브의 중앙부 일부 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 보강플레이트(400)의 전후방향 폭 길이는 슬래브폭 길이의 1/3 이상으로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 풍도 슬래브가 설치된 터널 구조물 시공방법은 터널 구조물(1)을 시공하는 터널 시공단계; 풍도슬래브(100)를 공장에서 제작하는 슬래브제작단계; 풍도슬래브(100)를 터널 구조물(1)의 돌부(11)에 거치하는 풍도슬래브 거치단계; 고장력볼트(120)의 외면이 터널 구조물(1)의 내측면에 접촉하도록 고장력볼트(120)를 구동하는 풍도슬래브 고정단계; 사이 구간(S)에 콘크리트(200)를 타설하는 콘크리트 타설단계; 상기 콘크리트(200)를 양생하는 양생단계;를 포함한다.
S : 사이구간 1 : 터널구조물
11 : 돌부 100 : 풍도슬래브
103 : 타측면 104 : 일측면
110 : 탄성패드 120 : 고장력볼트
121 : 인써트앵커 130 : 인장부재
140 : 보강부 141 : 홈부
200 : 콘크리트 300 : 응력집중방지판
400 : 보강플레이트 500 : 보강부재

Claims (12)

  1. 터널 구조물(1);
    상기 터널 구조물(1)의 내측 상부 영역에 설치되는 PC 구조의 풍도슬래브(100);를 포함하되,
    상기 터널 구조물(1)의 내측 일측과 타측 상단에는 내측으로 돌출된 돌부(11)가 각각 형성되고,
    상기 풍도슬래브(100)는
    상기 한 쌍의 돌부(11)에 일측과 타측 가장자리가 올려지는 구조로 거치되며. Precast 방식으로 공장에서 미리 제작됨과 아울러, 일측면(104) 및 타측면(103)이 상측을 따라 외측방향으로 경사진 구조이고,
    상기 돌부(11)에 거치된 이후, 상기 풍도슬래브(100)의 측면과 상기 터널구조물(1)의 사이 구간(S)에 콘크리트(200)가 타설되어 충전되며,
    상기 풍도슬래브(100)의 내측 영역에는 측방향을 따라 선행하중이 도입된 인장부재(130)가 설치되고,
    상기 풍도슬래브(100)는 측방향을 기준으로 중앙부가 상측으로 꺽인 구조로 제작되며,
    상기 풍도슬래브(100)의 상기 일측면(104) 및 상기 타측면(103)에는 고장력 볼트(120)가 설치되되,
    상기 고장력볼트(120)는 상기 풍도슬래브(100)의 일측 및 타측 가장자리에 측방향을 따라 매립설치된 인써트앵커(121)에 결합되고,
    측방향을 따라 그 길이가 조절되어, 외측 단부가 상기 터널 구조물(1)의 내측면에 접촉되며,
    상기 풍도슬래브(100)의 양측방 가장자리 하면에는 탄성패드(110)가 결합되고,
    상기 풍도슬래브(100)의 중앙부가 꺽인 정도는 하면을 기준으로 170~185°이며,
    상기 고장력볼트(120)의 외측 단부와 상기 터널 구조물(1)의 내측면 사이에 응력집중방지판(300)이 설치되고,
    상기 풍도슬래브(100)는 꺽인 구조로 제작되고, 상기 인장부재(130)는 측방향을 따라 직선으로 설치되며,
    측방향을 기준으로,
    상기 풍도슬래브(100)의 중앙부 하부는 하면이 측방향을 따라 평평하도록 보강부(140)가 형성되고, 상기 보강부(140)는 상기 풍도슬래브(100) 제작과정에서 타설되는 콘크리트에 의해 형성되며,
    상기 보강부(140)의 하면에는 측방향을 따라 홈부(141)가 형성되고, 상기 홈부(141)는 전후방향을 따라 상호 간격을 두고 복수가 형성되며,
    측방향을 기준으로, 상기 풍도슬래브 중앙부 내측 상부에는 강재질의 보강플레이트(400)가 설치됨과 아울러, 상기 보강플레이트(400)의 전후방향 폭 길이는 슬래브폭 길이의 1/3 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 내진 성능이 보강된 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항의 내진 성능이 보강된 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물 시공방법으로서,
    상기 터널 구조물(1)을 시공하는 터널 시공단계;
    상기 풍도슬래브(100)를 공장에서 제작하는 슬래브제작단계;
    상기 풍도슬래브(100)를 상기 터널 구조물(1)의 상기 돌부(11)에 거치하는 풍도슬래브 거치단계;
    상기 고장력볼트(120)의 외면이 상기 터널 구조물(1)의 내측면에 접촉하도록 상기 고장력볼트(120)를 구동하는 풍도슬래브 고정단계;
    상기 사이 구간(S)에 상기 콘크리트(200)를 타설하는 콘크리트 타설단계;
    상기 콘크리트(200)를 양생하는 양생단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 성능이 보강된 풍도슬래브가 설치된 터널 구조물 시공방법.
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