KR102475290B1 - 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 u형 박스거더 및 그 시공방법 - Google Patents

부력제어용 장치를 이용하여 제작된 u형 박스거더 및 그 시공방법 Download PDF

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최철만
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Abstract

U형 박스거더 제작 시, 거푸집 내부에 중공부 형성을 위한 내부중공재가 콘크리트 타설에 의하여 부력이 작용하여 위치 변경되지 않도록 제어할 수 있는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 상기 부력제어용 장치는 거푸집의 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재에 걸쳐지도록 설치되는 선재인 와이어의 단부를 거푸집 외부에서 권취하여 와이어의 장력을 제어하여 콘크리트 타설에 의하여 발생하는 부력이 와이어에 의한 장력에 의하여 상쇄되며, 콘크리트 타설에 의하여 형성되는 상부플랜지는 와이드플랜지로서 교량하부구조물에 횡방향으로 양 측판의 측면이 서로 근접하도록 거치되도록 하여 U형 박스거더가 WPC(WIDE FLANGE PRESTRESSED CONCRETE) 박스 거더로 제작된다.

Description

부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법{ U-SHAPED BOX GIRDER MANUFACTURED USING DEVICE FOR BUOYANCY CONTROL AND THE CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 U형 박스거더 제작 시, 거푸집 내부에 내부중공재가 콘크리트 타설에 작용하는 부력을 제어할 수 있도록 하되, 상기 부력제어가 거푸집 외부에서 조작이 이루어져 작업성과 효율성을 확보할 수 있으며, 내부중공이 형성되며 와이드플랜지가 형성되게 제작된 WPC(WIDE FLANGE PRESTRESSED CONCRETE)거더 제작이 가능한 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법에 관한 것이다.
도 1a는 종래 교량용 U형 콘크리트 박스거더 제작예시도를 도시한 것이다.
즉, 내부중공이 형성되며 확폭상부플랜지에 형성된 교량용 U형 콘크리트 박스거더 제작방법에 있어서,
외부거푸집 및 바닥판을 포함하는 거푸집시스템(30)을 설치하고, 바닥판 상부에 하부플랜지부 및 측벽부용 철근(34,35)을 배치하는 단계;
내부중공을 형성시키기 위하여 하부플랜지부 철근(34) 상부에 내부중공의 형상에 해당하는 스티로폴을 포함하는 영구내부코어(36)를 설치하는 단계;
상기 영구내부코어(36)와 측벽부용 철근(35) 상부에 상부플랜지부 철근(37)을 설치하는 단계; 및
하부플랜지부, 측벽부 및 상부플랜지부용 콘크리트(38)를 타설하는 단계;를 거쳐, 거푸집시스템(30)으로부터 탈형되어 제작되는 U형 콘크리트 박스거더를 제작하고 있음을 알 수 있다.
이때 상기 영구내부코어(36)는 부력에 의하여 위치변동이 발생하지 않도록 거푸집시스템(30) 내부에 설치되는 부력방지재(31)를 설치하게 되는데,
상기 부력방지재(31)는 거푸집시스템(30)의 상부거푸집 상단 사이에 수평빔(32)을 설치하고, 수평빔(32)과 영구내부코어(36) 상면 사이에 지지철근(33)를 설치하여 영구내부코어(36)가 떠오르지 않도록 하고 부력이 제어 되도록 하고 있음을 알 수 있다.
하지만 영구내부코어(36)의 체적 등에 따라 부력이 변화되고 예측하지 못한 하중이 작용할 수도 있기 때문에, 이에 대응하여 부력방지재(31)를 다수 설치하게 되지만,
달리 부력저항을 단계적으로 제어할 수는 없기 때문에 부력방지재(31)의 설치개수를 조정할 수 밖에 없게 되어, 다수의 부력방지재(31) 설치에 의한 작업성이 떨어지고 이에 따라 과도한 설치 비용이 요구될 수 있다는 문제점이 있게 된다.
도 1b는 종래 다른 거더 제작용 부력방지재(20) 예시도를 도시한 것이다.
즉, 거푸집 바닥판(1) 상면에 하부철근(2)이 배근되고,
하부철근(2) 상면에 스티로폴을 포함하는 영구내부코어(4)를 다수 설치하고,
영구내부코어(4) 상면에 상부철근(3)을 배근하도록 하되, 콘크리트 타설 이전에,
상부철근(3)과 거푸집 바닥판(1) 사이에 너트부(23)를 설치하고,
상기 너트부(23) 상단에 상부고정바(21)의 제1후크부(21a)가 상부철근(3)과 걸쳐지도록 하고,
너트부(23) 하단에 하부고정바(22)의 제2후크바(22a)가 거푸집 바닥판(1) 상면에 설치된 버클홀더(24)에 걸쳐지도록 하고 있음을 알 수 있다.
즉, 거푸집 바닥판(1)과 상부철근(3) 사이에 너트부(23)를 사용하여 일부 장력을 조절할 수 있도록 한 것이다.
하지만 역시 너트부(23) 설치개수가 많아질 경우, 너트부 회전 작업이 과다해지기 때문에 품질관리가 용이하지 않아 하자 발생이 요인이 있을 수 밖에 없는 한계가 있게 된다.
도 1c는 종래 또 다른 거더 제작용 부력방지재(40) 예시도를 도시한 것이다.
이러한 부력방지재(40)는 거푸집(10) 상부에 별도로 프레임조립체 형태로 설치되도록 하는데 특징이 있다.
즉, 부력방지재(40)는 부력방지판(41)이 거푸집(10) 내부에 위치하고,
부력방지판(41)을 지지하는 프레임조립체(42,43,44,45,46)은 외부로 노출되어 있기 때문에 콘크리트를 타설 직후에도 부력방지재(40)에 의한 부력제어가 외부에서 일부 가능하지만, 설치공간이 커질 수밖에 없고, 제어를 위한 구체적인 수단을 달리 구체적이지 않다는 한계가 있음을 알 수 있다.
대한민국 특허 제10-1169012호(발명의 명칭: ＰＳＣ 박스 거더 및 이의 시공, 공개일자: 2012년07월26일) 대한민국 특허 제10-0645491호(발명의 명칭: 확폭플랜지부가 형성된 교량용 유형 거더 설치방법, 공개일자: 2006년11월23일) 대한민국 특허 제10-2191342호(발명의 명칭: 비닐튜브를 이용한 습식 할로코어 슬래브 생산장치 및 이를 이용한 생산방법, 공개일자: 2020년12월15일) 대한민국 특허 제10-1650476호(발명의 명칭: 중공슬래브를 위한 중공체의 부력방지장치, 공개일자: 2016년08월17일)
이에 본 발명은 U형 박스거더를 제작하기 위한 거푸집 내부에 내부중공재를 설치하고, 거푸집 내부에 콘크리트를 타설 함에 있어 내부중공재에 부력이 발생하여 위치가 변경되지 않도록 설치되는 부력방지장치를 설치하되, 콘크리트 타설 이전 및 중이라도 간단하게 작동시킬 수 있는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 부력제어용 장치를 거푸집 내부가 아니라 거푸집 외부 표면에 노출 설치되도록 하여 작업자 접근이 용이하면서 간단한 작업만으로도 부력제어용 장치를 작동시킬 수 있어, 보다 경제적인 U형 박스거더 제작이 가능한 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 U형 박스거더 전체 연장길이에 걸쳐 종방향으로 다수의 부력제어용 장치를 간단하게 신속 설치할 수 있어 신속한 U형 박스거더 제작이 가능한 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 부력제어용장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더는, 거푸집의 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재에 걸쳐지도록 설치되는 선재인 와이어; 및 상기 와이어의 단부를 거푸집 외부에서 권취하여 와이어의 장력을 제어하는 부력제어용 장치;를 포함하며, 상기 거푸집 내부로 콘크리트 타설에 의하여 발생하는 부력이 와이어에 의한 장력에 의하여 상쇄되도록 하여 제작되며, 상기 와이어의 장력을 제어하는 와이어 권취장치를 거푸집의 양 측판 또는 일 측판에 형성시키되, 상기 와이어 권취장치는, 와이어의 단부가 관통하여 권취되도록 세팅되는 와이어권취구를 거푸집의 양 측판 또는 일 측판에 고정 설치되도록 하되, 상기 와이어 권취장치는, 상기 와이어권취구를 거푸집의 양 측판 또는 일 측판에 고정 설치하는 와이어권취구 지지대; 및 와이어권취구 지지대에 회전이 가능하도록 고정 설치된 샤프트 형태의 와이어권취구의 회전을 구속하여 장력이 도입된 와이어를 고정시키는 역할을 하는 정착걸림구를 포함하도록 하게 된다.
또한 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 부력제어용장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더는, 거푸집의 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재에 걸쳐지도록 설치되는 선재인 와이어; 및 상기 와이어의 단부를 거푸집 외부에서 권취하여 와이어의 장력을 제어하는 부력제어용 장치;를 포함하며, 상기 거푸집 내부로 콘크리트 타설에 의하여 발생하는 부력이 와이어에 의한 장력에 의하여 상쇄되도록 하며, 상기 와이어의 장력을 제어하는 와이어 권취장치를 거푸집의 양 측판 또는 일 측판에 형성시키되, 상기 와이어 권취장치는, 와이어의 단부가 관통하여 권취되도록 세팅되는 와이어권취구를 거푸집의 양 측판 또는 일 측판에 고정 설치되도록 하되, 상기 와이어 권취장치는, 상기 와이어권취구를 거푸집의 양 측판 또는 일 측판에 고정 설치하는 와이어권취구 지지대; 및 와이어권취구 지지대에 회전이 가능하도록 고정 설치된 샤프트 형태의 와이어권취구의 회전을 구속하여 장력이 도입된 와이어를 고정시키는 역할을 하는 정착걸림구;를 포함하도록 하고, 상기 U형 박스거더의 상부플랜지는 와이드플랜지로서 교량하부구조물에 횡방향으로 양 측판의 측면이 서로 근접하도록 거치되도록 하여 U형 박스거더가 WPC(WIDE FLANGE PRESTRESSED CONCRETE) 박스 거더로 제작되도록 하게 된다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 시공방법은, (a) 거푸집의 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재에 걸쳐지도록 설치되는 선재인 와이어; 및 상기 와이어의 단부를 거푸집 외부에서 권취하여 와이어의 장력을 제어하는 부력제어용 장치;를 구비하는 단계; 및 (b) 거푸집 내부에 상기 부력제어용 장치를 설치하고, 바닥판, 양 측판, 상부플랜지용 콘크리트를 타설하여, 내부중공이 형성되며, 상기 바닥판의 양 측단에 양 측판이 형성되고, 양 측판 내부에는 내부철근이 매립되고, 내부철근에 스페이서에 의하여 내부중공재가 세팅되고, 내부중공재 상면에는 와이어 가이드부재가 설치되도록 하며, 상기 콘크리트 타설에 의하여 형성되는 상부플랜지는 와이드플랜지로서 교량하부구조물에 횡방향으로 양 측판의 측면이 서로 근접하도록 거치되도록 하여 U형 박스거더가 WPC 박스거더로 제작되도록 하며, 상기 (b) 단계의 U형 박스거더의 상부플랜지의 상면 측단에 미리 연결앵커를 설치하고, 상기 연결앵커에 수직판 형태의 프리캐스트 부재인 슬래브 측판을 연결 설치하여 슬래브콘크리트를 타설하여 슬래브를 시공하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작되도록 하게 된다.
본 발명에 의하면 U형 박스거더용 내부중공재가 거푸집 내부의 제 위치에 고정 설치되도록 하면서, 콘크리트 타설에 의하여 부력이 불균일하게 작용하여 위치변경되더라도 조작이 용이하면 부력제어가 확실한 와이어와 와이어 지지와 가이드가 가능한 와이어 가이드부재를 이용한 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 내부중공재를 솔리드로 형성하거나, 부피가 커 부력이 크게 발생하는 경우 부력 감소를 위해 내부중공재 상,하면을 관통하는 상,하면 관통홀을 형성하여 부력을 감소시킬 수 있으며, 상,하면 관통홀을 통하여 하면에 콘크리트 채움 상태를 확인할 수 있는 와이어 가이드부재를 이용한 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 상기 와이어는 거푸집 외부 표면에 노출되어 와이어 권취장치에 의하여 장력을 조정할 수 있도록 하여 작업자가 거푸집 양 측방공간에 접근이 용이하여 즉시 조정이 가능하며, 보다 신속하고 효율적인 상면이 폐쇄되어 내부중공이 형성되며 와이드플랜지가 형성되게 제작된 WPC 박스거더 제작이 가능한 U형 박스거더 제작이 가능한 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 및 그 제작방법 제공이 가능하게 된다.
도 1a는 종래 교량용 U형 콘크리트 박스거더 제작예시도
도 1b 및 도 1c는 종래 다른 거더 제작용 부력방지재의 예시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 부력제어용 장치의 설치예시도 및 이를 이용하여 제작된 U형 박스거더 예시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 시공방법 순서도를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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 발명의 부력제어용 장치(100)를 이용하여 제작된 U형 박스거더(200)]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 부력제어용 장치(100)의 설치예시도 및 이를 이용하여 제작된 U형 박스거더(200) 예시도를 도시한 것이다.
먼저 상기 U형 박스거더(200)는 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 교량용 U형 거더　또는 빔을 포함하게 되며, 중공부가 내부에 형성되도록 스티로폴을 포함하는 내부중공재(250)를 거푸집(300) 내부에 미리 위치 고정시키고, 콘크리트(C)를 거푸집(300) 내부에 타설 및 양생시킨 후, 거푸집(300)으로부터 탈형시켜 제작된다.
이때, 상기 부력제어용 장치(100)는 콘크리트(C) 타설 시 내부중공재(250)에 작용하는 부력을 제어하기 위한 것이라 할 수 있다.
상기 거푸집(300)은 도 2a 및 도 2b를 참조하면, U형 박스거더(200)를 제작하기 위한 강재거푸집으로 역할을 하게 되며, U형 박스거더(200)의 단면형태로 형성된다.
예컨대, U형 단면으로 U형 박스거더(200)를 제작하기 위해서 거푸집(300)은 바닥판(310)과 바닥판(310) 양 측단으로부터 상방으로 형성되는 양 측판(320)과 양 측판(320) 상단에 양 측방으로 수평으로 연장되는 상부판(330)을 포함하게 되며, U형 박스거더(200)의 연장길이에 맞추어 일정한 연장길이를 가지도록 형성시킨 것을 이용하면 된다.
또한 거푸집(300) 내부에는 내부철근(240)이 미리 배근되고 내부중공재(250)를 내부철근(240)에 의하여 감싸지도록 하되 위치 변경이 되지 않도록 부력제어용 장치(100)를 거푸집(300)에 설치하게 된다.
즉, 거푸집(300)의 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재(250)에 걸쳐지도록 설치되는 선재인 와이어(130)의 단부를 거푸집(300) 외부에서 권취하여, 와이어(130)의 장력을 제어하는 부력제어용 장치(100)를 설치하여, 콘크리트 타설에 의하여 발생하는 부력이 와이어(130)에 의한 장력에 의하여 상쇄시키게 된다.
구체적인 예시를 살펴보면, 상기 부력제어용 장치(100)는 도 2a 및 도 2b와 같이, 거푸집(300) 내부에 배근되는 내부철근(240)에 내부중공재(250)를 수용시켜 고정 설치하도록 하면서, 내부중공재(250)에 작용하는 부력을 제어하는 역할을 하는 것으로서, 스페이서(110), 와이어 가이드부재(120), 와이어(130), 와이어 권취장치(140), 상부지지빔(150)을 포함하게 된다.
상기 스페이서(110)는 도 2a 및 도 2b와 같이, 거푸집(300) 내부에 설치되는 내부철근(240)으로부터 내부중공재(250)를 이격시켜 U형 박스거더(200) 내부에 위치하도록 하는 이격재 역할을 하게 된다.
상기 내부철근(240)은 거푸집(300)의 바닥판(310)과 양 측판(320)에 역시 이격되어 배근되도록 하게 되며, 통상 철근조립체로 설치된다.
이에 배근된 내부철근(240)으로부터 이격되어 내부중공재(250)가 위치 정렬되도록 스페이서(110)는 도 2a에 의하면, 일정한 길이로 연장되면서, 사각, 사다리꼴 단면의 구체형태로 제작된 콘크리트 블록으로 형성된 것을 이용하여, 내부중공재(250)가 내부철근(240)과 직접 접하지 않아 손상되지 않도록 하는 역할도 하도록 하고 있음을 알 수 있다.
이러한 스페이서(110)는 종방향으로 내부철근(240)에 접하면서 내부철근(240)의 연장 길이에 걸쳐 다수를 이격 설치하는 방식으로 세팅하면 된다.
상기 와이어 가이드부재(120)는 도 2a 및 도 2b와 같이, 내부중공재(250) 상면에 횡방향에 걸쳐 설치되는 와이어(130)가 내부중공재(250) 상부와 직접 접하지 않으면서 와이어(130)에 의한 장력을 내부중공재(250)에 균등하게 전달되도록 하는 역할을 하게 된다.
즉, 와이어(130)는 세팅이 용이한 선재이므로 내부중공재(250)에 직접 접하도록 세팅되는 경우 내부중공재(250) 손상 및 부력 제어가 용이하지 않아, 콘크리트 사각 블록형태로 면적이 와이어보다 커지도록 제작한 것을 이용하여 내부중공재(250) 상면에 와이어(130)가 세팅되는 위치를 따라 와이어(130)에 의한 장력을 내부중공재(250)에 균등하게 전달되도록 하게 된다.
상기 콘크리트 사각 블록은 사다리꼴 단면으로 측면으로 와이어(130)가 접하면서 방향을 절곡시킬 수 있도록 하게 되며,
이에 와이어 가이드부재(120)는 내부중공재(250) 상면 양 측단에 위치하도록 하는 것이 바람직 하다.
또한, 자체의 무게로도 내부중공재(250)에 작용하는 부력에 저항하도록 내부중공재(250)의 연장 방향으로 와이어(130) 설치 위치마다 다수를 내부중공재(250) 상면에 설치하게 된다.
상기 와이어(130)는 도 2a 및 도 2b와 같이, 세팅이 용이한 선재로서 내부중공재(250) 상면에 설치된 와이어 가이드부재(120)를 이용하여 내부중공재(250) 상면에서 하향력이 작용하도록 하여 내부중공재(250)에 작용하는 부력을 상쇄시키는 역할을 하게 된다.
이에 상기 와이어(130)는 철선 등을 이용하면 되고 상기 하향력이 작용하도록 양 단부는 거푸집(300)의 양 측판(320)에 양 단부가 관통하여 외부로 노출되고, 양 단부 사이는 거푸집(300) 내부로 노출되어 내부중공재(250) 상면에 설치된 와이어 가이드부재(120) 상면으로 가이드되어 위치하도록 세팅된다.
이에 상기 거푸집(300)의 양 측판(320)에 와이어(130)가 관통할 수 있도록 와이어홀(321)을 형성시키고, 와이어홀(321)을 통해 와이어(130)가 거푸집(300) 내부와 외부로 각각 노출되도록 세팅시키게 된다.
또한, 양 단부 사이 중간부위는 와이어 가이드부재(120)를 이용하여 내부중공재(250)가 접하도록 위치하여, 콘크리트 타설에 의하여 발생하는 부력에 의하여 상향력이 와이어 가이드부재(120)를 통해 전달되므로,
양 단부를 거푸집(300)의 양 측판(320) 외부에서 정착시켜 상기 상향력에 대한 반력으로 하향력이 내부중공재(250) 상면으로부터 하방으로 작용하는 하향력이 발생하도록 하게 된다.
이때 상기 와이어(130) 단부를 거푸집(300)의 양 측판(320) 외부에서 단순 정착만 시켜 높게 되면 작업과정에서 발생하는 상향력의 변화에 따라 조정이 어렵기 때문에 균등한 하향력 유지를 위한 것이 본 발명의 와이어 권취장치(140)이다.
다음으로 상기 본 발명의 와이어 권취장치(140)는 도 2a와 같이 거푸집(300)의 양 측판(320)을 양 단부가 관통하도록 설치된 와이어(130)의 장력을 조정하면서 와이어(130)의 양 단부를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 정착시키면서 와이어(130)의 장력을 제어하는 역할을 하게 된다.
이러한 와이어 권취장치(140)는 도 2a를 참조하면 와이어권취구 지지대(141), 와이어권취구(142), 정착걸림구(143)를 포함하게 된다.
먼저 상기 와이어권취구 지지대(141)는 도 2a와 같이, 와이어(130)의 양 단부가 개략 중앙부를 관통하여 권취되도록 세팅되는 와이어권취구(142)를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 고정 설치하는 역할을 하게 된다.
이를 위해 원통형 실린더 형태의 와이어권취구(142)의 단부가 관통되도록 권취구홀(141c)이 형성된 양 지지판(141a)과 양 지지판(141a)을 서로 일체화시키면서 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 볼트등과 같은 체결고정구를 이용하여 고정되는 고정판(141b)을 포함하도록 하게 된다.
이에 상기 거푸집의 양 측판(320) 또는 일 측판 외부 표면에 고정판(141b)이 고정 설치되고, 상기 고정판(141b)에 양 지지판(141a)가 일체로 형성되도록 하게 되며, 이러한 와이어권취구 지지대(141)는 와이어(130) 설치개수에 대응하여 거푸집의 양 측판(320) 또는 일 측판 외부 표면에 종방향으로 다수가 설치된다.
다음으로 상기 와이어권취구(142)는 도 2a와 같이, 와이어권취구 지지대(141)에 회전이 가능하도록 설치되어 와이어(130)의 장력을 조정하고, 와이어권취구 지지대(141)에 와이어(130)를 정착시키는 역할을 하게 된다.
이에 와이어권취를 위해 예컨대 원형단면의 샤프트로 제작되어 개략 중앙에는 와이어(130)의 양 단부가 관통하여 권취되어 정착되는 와이어권취홀(142a)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
또한, 양 단부는 와이어권취구 지지대(141)에 형성된 권취구홀(141c)을 관통하여 회전이 가능하도록 설치된다.
또한 양 단부에는 와이어권취구 지지대(141)에 샤프트 형태의 와이어권취구(142)가 이탈 하지 않도록 고정너트(142b)가 체결되어 있으며, 일측 단부에는 라칫휠(142c)이 설치된다. 이에 상기 라칫휠(142c)에는 라칫에 걸려지도록 설치되는 정착걸림구(143)이 와이어권취구 지지대(141)의 양 지지판(141a)에 더 형성되어 있음을 알 수 있다.
상기 정착걸림구(143)는 도 2a와 같이, 와이어권취구 지지대(141)이 회전이 가능하도록 고정 설치된 샤프트 형태의 와이어권취구(142)의 회전을 구속하여 장력이 도입된 와이어(130)를 고정시키는 역할을 하는 고정용 폴을 이용하게 된다.
이에 와이어(130)가 샤프트 형태의 와이어권취구(142)의 와이어권취홀(142a)에 권취되어 고정된 상태로 상기 와이어권취구(142)를 회전, 역회전시켜 와이어(130)의 장력을 제어할 수 있도록 하고,
와이어권취구(142) 타측 단부에 설치된 라칫휠(142c)과 고정용 폴을 이용하여 와이어(130)의 회전을 구속하면서 장력을 유지한 상태로 고정 될 수 있도록 하게 된다.
이때 와이어권취구(142)를 회전, 역회전은 샤프트 형태의 와이어권취구(142)의 일측 단부에 체결된 회전너트를 이용하면 된다.
다음으로 상기 상부지지빔(150)은 도 2a 및 도 2b와 같이, 와이어(130)에 의한 부력 제어에 더하여 예상치 못한 하중 작용에 의하여 내부중공재(250)의 이탈등을 방지하기 위한 역할을 하는 것으로서, 거푸집(300)의 양 측판(320) 상단 사이를 횡단하는 빔부재가 이용된다.
이러한 상부지지빔(150)은 종방향으로 다수가 이격 설치되도록 하고, 내부중공재(250)와 상부지지빔(150) 사이에는 추가로 부력방지구(151)를 더 설치하게 된다.
이러한 부력방지구(151)도 콘크리트 블록으로 제작한 것을 이용하면 되고, 일정한 높이를 가진 블록체 형태로 제작한 것을 이용하면 된다.
도 3a는 앞서 살펴본 부력제어용 장치(100)가 설치된 거푸집(300)에 콘크리트(C)를 타설하여 양생시킨 후, 상기 거푸집(300)을 탈형시켜 인양되어 거치된 U형 박스거더(200)를 도시한 것이다.
이러한 U형 박스거더(200)는 도 3a를 참조하면, 바닥판(210), 양 측판(220), 상부플랜지(230), 내부철근(240), 내부중공재(250)를 포함하고 있음을 알 수 있으며 일정한 연장길이를 동일한 단면으로 연장되어 형성됨을 알 수 있다.
즉, 수평판 형태의 바닥판(210)의 양 측단에 양 측판(220)이 형성되고, 양 측판(220) 내부에는 내부철근(240)이 매립되어 있고,
내부철근(240)에 스페이서(110)에 의하여 내부중공재(250)가 세팅되고, 내부중공재(250) 상면에는 와이어 가이드부재(120)가 설치되어 가이드된 와이어(130)와 함께 매립되어 있음을 알 수 있다.
이에 상기 내부중공재(250)에 의하여 U형 박스거더(200)에는 중공부(S)가 형성되게 되고, 와이어 권취장치(140)와 상부지지빔(150)은 해체되어 별도로 이용될 수 있게 된다.
이때 상기 내부중공재(250)는 도 2a를 참조하면, EPS등을 이용한 솔리드 형태로 형성되거나, 내부중공재(250)의 부피가 커 부력이 크게 발생하는 경우 부력 감소를 위해 내부중공재 상,하면을 관통하는 상,하면 관통홀(251)을 더 형성하여 부력을 감소시킬 수 있으며, 내부중공재(250) 상,하면 관통홀(251)을 통하여 하면에 콘크리트 채움 상태를 확인할 수 있도록 하게 된다.
[ 본 발명의 부력제어용 장치(100)를 이용하여 제작된 U형 박스거더(200) 시공방법]
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 부력제어용 장치(100)를 이용하여 제작된 U형 박스거더(200) 시공방법(간단히 U형 박스거더(200) 시공방법이라고 한다.) 순서도를 도시한 것이다.
상기 U형 박스거더(200) 시공방법은 앞서 살펴본 부력제어용 장치(100)가 설치된 거푸집(300)에 콘크리트를 타설 및 양생시키고, 양생된 U형 박스거더(200)를 거푸집(300)으로부터 탈형시켜, 부력제어용 장치(100) 일부는 매립되고, 나머지는 재활용하면서, 현장에 반입하여 교량하부구조물(400)에 거치하여 교량을 시공하는데 이용하는 것을 기준으로 살펴보기로 한다.
이에 도 3a와 같이, 거푸집(300)에 부력제어용 장치(100)를 장착하고 콘크리트를 타설하여 U형 박스거더(200)를 제작하게 된다.
먼저, 상기 거푸집(300)은 앞서 살펴본 바와 같이, 바닥판(310), 양 측판(320), 상부판(330)을 포함하는 강재거푸집으로서, U형 단면으로서 내부가 노출되도록 형성시킨 것을 이용하게 되며,
U형 박스거더(200)의 연장길이에 맞추어 종방향으로 일정한 연장 길이를 가지도록 조립 형성시킨 것이다.
이에 먼저 상기 바닥판(310)과 양 측판(320)에 의한 내부공간에 내부철근(240)을 역시 배근시키게 되며 역시 내부철근(240)도 종방향으로 연장 배근된다.
다음으로는 상기 내부철근(240)에 스페이서(110)를 역시 종방향으로 이격 설치하고, 내부중공재(250)를 스페이서(110)와 접하도록 하는 방식으로 설치하게 된다.
이에 내부중공재(250)는 내부철근(240)과 이격되어 안착될 수 있게 되며 상면에는 와이어 가이드부재(120)를 추가로 설치하게 된다.
다음으로는 상기 와이어 가이드부재(120)를 이용하여 와이어(130)를 내부중공재(250)와 상면에 접하도록 세팅하되, 양 단부를 거푸집(300)의 양 측판(320)을 관통하도록 세팅시키게 된다.
다음으로는 상기 와이어(130)의 양 단부를 와이어 권취장치(140)를 이용하여 양 측판(320) 또는 일 측판 표면에 권취 시켜 놓게 된다.
이러한 와이어 권취장치(140)는 와이어권취구 지지대(141), 와이어권취구(142), 정착걸림구(143)를 포함하게 됨은 살펴본 바와 같으며, 와이어(130)는 상기 와이어권취구(142)의 와이어권취홀(142a)에 삽입되어 권취되어 정착될 수 있게 된다.
즉, 와이어권취구(142)를 회전시켜 와이어(130)에 장력이 발생하면서 내부중공재(250)가 부력에 의하여 위치 변경되지 않도록 할 수 있는 하향력을 도입시키게 된다.
다음으로는 거푸집(300)의 상부플랜지(230) 양 단에 상부지지빔(150)을 설치하고, 상부지지빔(150)과 내부중공재(250) 상면에 부력방지구(151)를 추가로 설치하여 추가로 부력 제어가 가능하도록 하게 된다.
다음으로는 거푸집(300) 내부에 콘크리트(C)를 타설하게 되며, 이에 내부중공재(250)에는 부력이 발생하게 되며, 타설된 콘크리트에는 내부철근(240), 스페이서(110), 내부중공재(250), 와이어(130) 중간부위, 부력방지구(151)가 매립되게 된다.
이때 콘크리트 양생하기 이전에는 와이어권취구(142) 회전이 추가 가능하므로 부력제어의 효율성을 확보할 수 있게 된다. 즉 콘크리트 타설압, 작용하중등에 의하여 장력이 도입된 와이어(130)에 릴랙세이션이 발생할 수 있으므로 와이어권취구(142)를 더 회전시키거나, 역회전시키면서 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
이에 콘크리트 양생이 완료되면 상부지지빔(150)과 와이어 권취장치(140)를 제거하고 거푸집(300)으로부터 U형 박스거더(200)를 탈형시키게 된다.
이러한 U형 박스거더(200)는 바닥판(210), 양 측판(220), 상부플랜지(230), 내부철근(240), 내부중공재(250)를 포함하도록 형성됨은 살펴본 바와 같다.
이에 도 3b와 같이, 현장에 상기 U형 박스거더(200)를 반입하여 교량하부구조물(400) 상에 거치하고, 슬래브를 추가로 시공하여 교량을 완성시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.
이때 상기 U형 박스거더(200)의 상부플랜지(230)는 횡방향으로 측면이 서로 근접하도록 설치되는 교량으로서 상부에 슬래브 콘크리트를 타설 함에 있어서 슬래브 거푸집을 설치할 필요가 없어 보다 신속하고 효율적인 단경간, 다경간 시공이 가능하게 된다.
이때 상기 슬래브 콘크리트(440)에 의하여 시공되는 슬래브(430)는 일정한 두께를 가지도록 시공해야 하기 때문에 교량의 횡방향 최외측으로 거치된 U형 박스거더(200)의 상부플랜지(230)의 측단에는 미리 연결앵커(410)를 설치하고, 상기 연결앵커(410)에 수직판 형태의 프리캐스트 부재인 슬래브 측판(420)을 연결 설치하는 방식으로 슬래브를 시공하게 된다.
이에 본 발명에 의하여 슬래브 측판(420) 내측면에는 미도시한 블록아웃부가 미리 형성되도록 하고, 블록아웃부에 연결앵커(410)가 관통되어 고정너트등을 이용하여 슬래브 측판(420)과 U형 박스거더(200)를 서로 일체화시키고, 슬래브콘크리트를 타설하여 슬래브를 시공하여 상면이 폐쇄되어 내부중공이 형성되며 와이드플랜지(횡방향으로 측면이 서로 근접하도록 형성되는 상부플랜지)가 형성되게 제작되는 WPC(WIDE FLANGE PRESTRESSED CONCRETE) 박스거더를 이용하여 교량을 시공할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 부력제어용 장치
110: 스페이서 120: 와이어 가이드부재
130: 와이어
140: 와이어 권취장치
141: 와이어권취구 지지대 141a: 양 지지판
141b: 고정판 141c: 권취구홀
142: 와이어권취구
142a: 와이어권취홀 142b: 고정너트
142c: 라칫휠 143: 정착걸림구
150: 상부지지빔 151: 부력방지구
200: U형 박스거더
210: 바닥판 220: 양 측판
230: 상부플랜지 240: 내부철근
250: 내부중공재
300: 거푸집
310: 바닥판 320: 양 측판
330: 상부판
400: 교량하부구조물
410: 연결앵커 420: 슬래브 측판
430: 슬래브 440: 슬래브 콘크리트

Claims (11)

  1. 거푸집(300)과 부력제어용 장치(100)를 이용하여 제작된 U형 박스거더에 있어서,
    거푸집(300) 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재(250)에 걸쳐지도록 설치되는 와이어(130); 및 상기 와이어(130)의 단부를 거푸집(300) 외부에서 권취하여 와이어(130)의 장력을 제어하는 부력제어용 장치(100);를 포함하며, 상기 거푸집(300) 내부로 콘크리트 타설에 의하여 발생하는 부력이 와이어(130)에 의한 장력에 의하여 상쇄되도록 하여 제작되며,
    상기 와이어(130)의 장력을 제어하는 와이어 권취장치(140)를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 형성시키되, 상기 와이어 권취장치(140)는, 와이어(130)의 단부가 관통하여 권취되도록 세팅되는 와이어권취구(142)를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 고정 설치되도록 하되, 상기 와이어 권취장치(140)는, 상기 와이어권취구(142)를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 고정 설치하는 와이어권취구 지지대(141); 및 와이어권취구 지지대(141)에 회전이 가능하도록 고정 설치된 샤프트 형태의 와이어권취구(142)의 회전을 구속하여 장력이 도입된 와이어(130)를 고정시키는 역할을 하는 정착걸림구(143);를 포함하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더.
  2. 거푸집(300)과 부력제어용 장치(100)를 이용하여 제작된 U형 박스거더에 있어서,
    거푸집(300) 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재(250)에 걸쳐지도록 설치되는 와이어(130); 및 상기 와이어(130)의 단부를 거푸집(300) 외부에서 권취하여 와이어(130)의 장력을 제어하는 부력제어용 장치(100);를 포함하며, 상기 거푸집(300) 내부로 콘크리트 타설에 의하여 발생하는 부력이 와이어(130)에 의한 장력에 의하여 상쇄되도록 하며,
    상기 와이어(130)의 장력을 제어하는 와이어 권취장치(140)를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 형성시키되, 상기 와이어 권취장치(140)는, 와이어(130)의 단부가 관통하여 권취되도록 세팅되는 와이어권취구(142)를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 고정 설치되도록 하되, 상기 와이어 권취장치(140)는, 상기 와이어권취구(142)를 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 고정 설치하는 와이어권취구 지지대(141); 및 와이어권취구 지지대(141)에 회전이 가능하도록 고정 설치된 샤프트 형태의 와이어권취구(142)의 회전을 구속하여 장력이 도입된 와이어(130)를 고정시키는 역할을 하는 정착걸림구(143);를 포함하도록 하고, 상기 U형 박스거더의 상부플랜지(230)는 와이드플랜지로서 교량하부구조물(400)에 횡방향으로 양 측판(220)의 측면이 서로 근접하도록 거치되도록 하여 U형 박스거더가 WPC(WIDE FLANGE PRESTRESSED CONCRETE) 박스 거더로 제작되도록 하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 거푸집(300)은,
    양 측판(320)의 와이어홀(321)에 와이어(130) 양 단부가 관통되어, 관통된 와이어의 양 단부 또는 일측 단부가 부력제어용 장치(100)에 권취되어 회전 및 역회전에 의하여 장력이 도입되어, 도입된 장력에 의하여 내부중공재(250)에 발생하는 부력이 상쇄되도록 하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부중공재(250)의 상면에는 부력제어용 장치(100)의 와이어 가이드부재(120)를 더 설치하고,
    상기 와이어 가이드부재(120) 상면에 와이어(130)의 단부 사이가 접하도록 설치하되, 상기 와이어 가이드부재(120)는 블록형태로 면적이 와이어보다 커지도록 형성시켜 내부중공재(250) 상면에 와이어(130)가 세팅되는 위치를 따라 와이어(130)에 의한 장력을 내부중공재(250)에 전달되도록 하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 와이어 가이드부재(120)는 콘크리트 블록은 사다리꼴 단면으로 측면으로 와이어(130)가 접하면서 방향을 절곡시킬 수 있도록 내부중공재(250) 상면 양 측단에 위치하도록 하여, 자체의 무게로도 내부중공재(250)에 작용하는 부력에 저항하도록 하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내부중공재(250)는,
    내부중공재를 솔리드로 형성하거나, 부피가 커 부력이 크게 발생하는 경우 부력 감소를 위해 내부중공재 상,하면을 관통하는 상,하면 관통홀을 형성하여 부력을 감소시킬 수 있으며, 상,하면 관통홀을 통하여 하면에 콘크리트 채움 상태를 확인할 수 있도록 하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 와이어권취구 지지대(141)는,
    원통형 실린더 형태의 와이어권취구(142)의 단부가 관통되도록 권취구홀(141c)이 형성된 양 지지판(141a); 및 상기 양 지지판(141a)을 서로 일체화시키면서 거푸집(300)의 양 측판(320) 또는 일 측판에 체결고정구를 이용하여 고정되는 고정판(141b);을 포함하며, 상기 거푸집의 양 측판(320) 또는 일 측판 외부 표면에 고정판(141b)이 고정 설치되고, 상기 고정판(141b)에 양 지지판(141a)가 일체로 형성되도록 하게 되며, 상기 와이어권취구 지지대(141)는 와이어(130) 설치개수에 대응하여 거푸집의 양 측판(320) 또는 일 측판 외부 표면에 종방향으로 다수가 설치되도록 하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더.
  10. (a) 거푸집(300)의 외부로는 단부가 노출되고, 단부 사이는 거푸집 내부의 내부중공재(250)에 걸쳐지도록 설치되는 선재인 와이어(130); 및 상기 와이어(130)의 단부를 거푸집(300) 외부에서 권취하여 와이어(130)의 장력을 제어하는 부력제어용 장치(100);를 구비하는 단계; 및
    (b) 거푸집(300) 내부에 상기 부력제어용 장치(100)를 설치하고, 바닥판(210), 양 측판(220), 상부플랜지(230)용 콘크리트를 타설하여, 내부중공재(250)가 형성되며,
    상기 바닥판(210)의 양 측단에 양 측판(220)이 형성되고, 양 측판(220) 내부에는 내부철근(240)이 매립되고, 내부철근(240)에 스페이서(110)에 의하여 내부중공재(250)가 세팅되고, 내부중공재(250) 상면에는 와이어 가이드부재(120)가 설치되도록 하며, 상기 콘크리트 타설에 의하여 형성되는 상부플랜지(230)는 와이드플랜지로서 교량하부구조물(400)에 횡방향으로 양 측판(220)의 측면이 서로 근접하도록 거치되도록 하여 U형 박스거더가 WPC(WIDE FLANGE PRESTRESSED CONCRETE) 박스 거더로 제작되도록 하며, 상기 (b) 단계의 U형 박스거더(200)의 상부플랜지(230)의 상면 측단에 미리 연결앵커(410)를 설치하고, 상기 연결앵커(410)에 수직판 형태의 프리캐스트 부재인 슬래브 측판(420)을 연결 설치하여 슬래브콘크리트를 타설하여 슬래브를 시공하는 부력제어용 장치를 이용하여 제작된 U형 박스거더 시공방법.
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