KR102489291B1 - 강재 일체형 아치구조 거푸집 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부에서 곡면을 형성하면서 인장력을 받는 상부재; 상기 상부재 하부에서 곡면을 형성하면서 압축력을 받으며, 곡면형성시 절곡 및 지압이 이루어지는 복수의 절곡지압부가 형성되는 하부재; 상기 상부재와 상기 하부재를 연결하는 편심연결재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 일체형 아치구조 거푸집에 관한 것이다.

Description

강재 일체형 아치구조 거푸집{Modular Steel Formwork of Arch Structure}

본 발명은 각 부재가 조립되어 일괄 시공할 수 있으므로 가설구조물이 필요 없고, 시공중 및 공용중 발생하는 휨에 대해 저항이 가능한 아치 구조물용 거푸집에 관한 것이다.

지중에 설치되는 석조 아치 또는 프리캐스트 콘크리트 아치 구조는 배면토에 의한 상재 하중으로 인해 충분한 압축력을 받고 있으며, 그 압축력의 중심선이 아치 단면의 내부를 통과하는 상태가 되도록 설계된다. 그리고 변동 하중이 작용하더라도 배면토의 구속 효과로 인해 아치구조는 압축력의 중심선이 여전히 아치 단면 내부를 통과하여 축력을 받는 구조로 구성된다.

그러나 아치구조물 시공중에는 아치구조물 자체의 자중에 의한 축력은 작은 반면, 시공 하중은 불균등하게 작용하여 이로 인한 모멘트가 발생한다.

이에 대한 대책으로 대한민국 특허등록 제10-1847104호에서는 상부가 하부보다 폭이 넓도록 양측단이 경사진 복수의 유닛 블록을 연속적으로 결합한 아치 배럴로 구성되는 것으로, 상기 유닛 블록의 일측 단부 상부에는 제1힌지돌부가 돌출 형성되고, 타측 단부 상부에는 상기 제1힌지돌부와 대응되는 형상의 제1힌지홈부가 형성되며, 상기 유닛 블록의 양단 하부의 어느 일측에는 제2힌지돌부가 형성되고, 타측에는 상기 제2힌지돌부와 대응되는 형상의 제2힌지홈부가 형성되어, 상기 아치 배럴은 유닛 블록의 제1힌지돌부 및 제2힌지돌부가 인접하는 유닛 블록의 제1힌지홈부 및 제2힌지홈부에 수용되도록 유닛 블록이 연속적으로 결합되고, 상기 유닛 블록의 제1힌지돌부와 제1힌지홈부의 상부 및 제2힌지돌부와 제2힌지홈부의 하부는 측면이 일정 각도 내측으로 경사지게 형성되어 인접하는 유닛 블록과의 사이에 V자형의 공간이 형성되도록 구성함으로써 인접하는 유닛 블록 간 양방향 회전이 가능하도록 하여 아치 배럴의 변형이 허용되는 것을 특징으로 하는 연성 거동 조적식 아치 구조물을 제시하고 있다.

그런데 상기 기술의 블록 단위로 분리된 조적식 아치구조물은 성토가 완료될 때까지 동바리 등의 가설재로 지지시키는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 방법은 가설 공사로 인한 공사 기간 및 비용 증가의 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-1847104호

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 각 부재가 조립되어 일괄 시공할 수 있으므로 가설구조물이 필요 없고, 시공중 및 공용중 발생하는 휨에 대해 저항이 가능한 아치 구조물용 거푸집을 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강재 일체형 아치구조 거푸집(이하 "본 발명의 거푸집"이라함)은, 상부에서 곡면을 형성하면서 인장력을 받는 상부재; 상기 상부재 하부에서 곡면을 형성하면서 압축력을 받으며, 곡면형성시 절곡 및 지압이 이루어지는 복수의 절곡지압부가 형성되는 하부재; 상기 상부재와 상기 하부재를 연결하는 편심연결재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 편심연결재는 꼭지점이 상부재에 체결되고 양단부가 상기 절곡지압부 양측에 체결되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 절곡지압부는 하부재에서 상부로 돌출되는 역 "V"자 형상인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 절곡지압부는 양유닛의 단부와 상기 단부를 연결하면서 절곡되는 절곡구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 유닛의 단부는 원형단면을 형성하도록 체결부가 형성되고, 상기 절곡구는 한쌍의 지압봉과 상기 지압봉을 연결하고 지압봉과 체결이격을 형성하여 상기 체결부가 체결이격에 끼움결합 되도록 하는 절곡판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 절곡구의 양단의 하부에는 탄성재질로 채움패드가 더 구성되어 절곡시 유닛과 절곡구 사이가 채움패드에 의해 채워지는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 거푸집은 일괄 인양 및 설치가 가능하고 시공시 가설구조물이 필요 없어 시공성 향상 및 공사비 절감의 장점이 있다.

또한 본 발명의 거푸집은 시공중 휨 모멘트에 저항할 수 있으면서도 공용중에도 자체로 휨 강성을 가질 수 있어 거푸집과 일체로 형성된 아치구조물의 구조적 건전성을 배가시킬 있는 장점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예의 작동상태도이고,
도 2는 본 발명의 일 구성으로서 상부재를 나타내는 평면도이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예의 작동상태도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 구성으로서 절곡지압부를 나타내는 단면도,
도 6은 도 4 등에 도시된 절곡지압부의 일 실시예를 나타내는 작동상태도,
도 7a 내지 도 7d는 도 1a 등에 도시된 실시예의 시공플로우를 나타내는 개략도이다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 거푸집(1)은 상부에서 곡면을 형성하면서 인장력을 받는 상부재(2); 상기 상부재(2) 하부에서 곡면을 형성하면서 압축력을 받으며, 곡면형성시 절곡 및 지압이 이루어지는 복수의 절곡지압부(31, 32)가 형성되는 하부재(3); 상기 상부재(2)와 상기 하부재(3)를 연결하는 편심연결재(4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 본 발명의 거푸집(1)은 아치구조물의 거푸집으로서 상부재(2), 하부재(3) 및 편심열결재(4)가 일체로 설치되는 것으로 시공성 및 경제성이 도모되도록 하는 것이고, 또한 시공중 휨 모멘트에 저항할 수 있으면서도 공용중에도 자체로 휨 강성을 가질 수 있어 구조적 건전성도 도모될 수 있는 것이다.

상기 상부재(2)는 상기 하부재(3) 상부에 일정 간격 이격되도록 길이 방향으로 가로질러 구비된다. 상기 상부재(2)는 그 재질을 한정하지 않으나 휨 강성을 가지면서 유연하게 휠 수 있는 탄성재료를 사용함이 바람직하다.

상기 상부재(2)는 상부에 위치되어 인장력을 받는 부재로 하나의 연속된 축 부재로 구성한다.

상기 상부재(2)는 도 2에서 보는 바와 같이 일정한 폭을 갖는 판형 으로 구성될 수 있는데, 상기 상부재(2)와 하부재(3)는 적어도 2열 이상의 편심연결재(4)로 결합되도록 구성할 수 있다. 이 경우 상기 상부재(2)는 하부재(3)와 동일한 폭으로 형성하여 하부재(3) 전체를 덮도록 구성할 수 있다.

도면에 도시된 바는 없으나 상기 상부재(2)에는 콘크리트 타설을 위한 타설공이 형성되도록 할 수 있다.

상기 하부재(3)는 상기 상부재(2) 하부에서 곡면을 형성하면서 압축력을 받으며, 곡면형성시 절곡 및 지압이 이루어지는 복수의 절곡지압부(31, 32)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부재(3)는 일체로 형성되면서 절곡에 의한 곡면형성과 지압의 효과가 발현되도록 하기 위해 절곡지압부(31, 32)가 구성되는 바, 이하에서 설명하는 바와 같이 본 발명의 거푸집(1)을 인양 등에 의해 상기 하부재(3)가 곡면을 형성시 상기 절곡지압부(31, 32)에서 절곡이 이루어지면서 곡면이 형성되도록 하는 것이고, 시공중 및 공용중에는 상기 절곡지압부(31, 32)에서 지압력이 발현되도록 하여 지지구조가 형성되도록 하는 것이다.

본 발명에서는 절곡지압부(31, 33)의 2가지 실시예를 제시하고 있는 바, 우선 첫 번째 실시예가 도 1a 및 도 1b에 도시되고 있다.

본 실시예의 절곡지압부(31)는 하부재(3)에서 상부로 돌출되는 역 "V"자 형상으로서 도 1a에서 보는 바와 같이 평상시에는 양측의 면이 벌어진 형태가 유지되다가 곡면을 형성시 양측의 면이 접하도록 함으로써 면의 접촉에 의해 지압력이 발생되도록 하는 것이다.

두 번째 실시예가 도 3a 및 도 3b에 도시되고 있는데, 본 실시예의 절곡지압부(31)는 양유닛(321)의 단부와 상기 단부를 연결하면서 절곡되는 절곡구(322)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이를 더욱 상세히 설명하면 도 4에서 보는 바와 같이 유닛(321)의 단부는 원형단면을 형성하도록 체결부(321-1)가 형성되고, 상기 절곡구(322)는 도 5에서 보는 바와 같이 한쌍의 지압봉(322-1)과 상기 지압봉(322-1)을 연결하고 지압봉(322-1)과 체결이격(322-2)을 형성하여 상기 체결부(321-1)가 체결이격(322-2)에 끼움결합 되도록 하는 절곡판(322-3)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유닛(321)은 상기 하부재(3)를 구성하기 위한 판형의 절편으로 이러한 복수의 유닛(321)이 상기 절곡구(322)를 매개로 연결되어 하부재(3)가 형성되도록 하는 것이다. 상기 유닛(321)의 단부는 도면에서 보는 바와 같이 말아 올린 형상으로 원형단면이 구성되도록 함으로써 상기 체결부(321-1)에 끼움결합이 되도록 하는 것이다.

상기 절곡구(322)는 한쌍의 지압봉(322-1)과 상기 지압봉(322-1)을 연결하고 지압봉(322-1)과 체결이격(322-2)을 형성하여 상기 체결부(321-1)가 체결이격(322-2)에 끼움결합 되도록 하는 절곡판(322-3)으로 구성되는 바, 도 3b에서 보는 바와 같이 하부재(3)가 곡면을 형성시 상기 절곡판(322-3)이 절곡되면서 유닛(321) 간 곡면이 형성되고 이와 동시에 지압봉(322-1)이 상호 접하도록 하여 지압력이 발생되도록 하는 것이다.

본 실시예에서는 각 지압봉(322-1)에 의해 지압력이 발생되는 바, 이러한 지압봉(322-1)은 지압력에 더하여 콘크리트 타설시 등 또는 공용중에 하부재(3)에 뒤틀림이 발생되는 것을 제어토록 하여 구조적 건전성을 더욱 배가시키도록 하는 장점이 있다.

한편 본 발명에서는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 절곡구(322)의 양단의 하부에는 탄성재질로 채움패드(323)가 더 구성되는 예를 제시하고 있다.

이렇게 채움패드(323)가 구성되어 유닛(321)과 절곡구(322) 간 수밀성이 확보되도록 하는 것은 물론 곡면형성에 의해 상기 절곡구(322)의 절곡시 도면에서 보는 바와 같이 유닛(321)과 절곡구(322) 사이가 채움패드(323)에 의해 채워지도록 하는 것이다.

여기서 유닛(321)과 절곡구(322) 사이가 채움패드(323)에 의해 채워진다는 것은 채움패드(323)가 절곡에 의한 가압에 의해 외측으로 팽창하여 유닛(321)과 절곡구(322) 사이에서 들어가는 부분을 없애도록 하는 것이다.

이렇게 함으로써 본 발명의 거푸집(1)에 콘크리트 타설시 콘크리트가 밀실하게 충진되도록 하여 일체거동을 확보토록 하는 것이다.

상기 편심연결재(4)는 상부재(2)와 하부재(3)을 연결한다. 상기 편심연결재(4)는 하부재(3)과 상부재(2)가 서로 이격된 상태로 연결되도록 하부재(3)와 상부재(2) 사이에 구비된다.

이와 같이, 본 발명의 거푸집(1)은 분리된 하부재(3)와 상부재(2)가 편심연결재(4)에 의하여 하나로 연결되어 일괄 인양 및 설치가 가능하게 되는 것이다.

본 발명의 거푸집(1)은 작업장에서 하부재(3)를 배치하고 하부재(3) 상부에 상부재(2)를 편심연결재(4)로 결합함으로써 직선 상태로 제작할 수 있다.

이렇게 제작된 본 발명의 거푸집(1)은 상부재(2)의 중앙부를 인양하면 그 자중에 의해 중앙부 양측이 휘게 된다. 동시에 상기에서 언급한 바와 같이 하부재(3)에 있어 절곡지압부(31, 32)가 상호 맞닿아 복수의 개소에서 지압력이 발생되도록 하는 것이다.

상기 하부재(3), 상부재(2) 및 편심연결재(4)는 각각 분리하여 현장에 반입한 후 현장에서 조립할 수 있다. 이에 따라 운송 및 운송비 부담을 줄일 수 있고, 본 발명의 거푸집(1)에 의해 시공되는 아치구조물의 크기에 구애받지 않고 시공 가능하다.

상기 편심연결재(4)는 상부재(2)의 길이 방향으로 하부가 벌어진 역 V자형으로 형성되어 상단은 상부재(2)에 고정 결합되고, 하단은 상기 절곡지압부(31, 32)의 양측에 고정 결합되도록 구성할 수 있다.

이러한 편심연결재(4)는 트러스의 사재 역할을 하여 하부재(3)의 뒤틀림을 제한한다. 따라서 본 발명의 거푸집(1) 인양시 설계된 아치곡률을 유지함에 기여할 수 있다.

상기 편심연결재(4)는 강판을 절곡하여 형성할 수 있다. 상기 편심연결재(4)는 볼트에 의해 상부재(2) 및 하부재(3)에 결합 가능하다.

상기와 같이, 본 발명의 거푸집(1)은 하부는 압축력을 받는 하부재(3)로 형성하고, 상부는 인장력을 받는 상부재(2)로 형성하며, 상하 일정 거리 이격된 하부재(3)와 상부재(2)를 편심연결재(4)로 연결하여 구성한다.

따라서 시공중 휨 모멘트에 저항할 수 있다. 또한, 공용중에는 필요한 최소한의 휨 강성만을 갖도록 하여 파형강판 지중구조와 같이 연성 거동을 유도하여 하중변동에 따른 토압재분배 역할을 하는 배면토의 구조적 활용을 최대화할 수 있고, 프리캐스트 부재를 공용중 압축력 저항에 필요한 최소 단면적을 기준으로 최대한 얇게 구성 하는 것이 가능하다.

이에 따라 부재의 두께를 최소화하여 경량화하면서도 시공 하중에 대해 휨 저항 가능하여 시공시 가설구조물이 필요 없게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 거푸집(1)을 이용한 아치구조물의 시공플로우를 설명하면 우선 도 7a에서 보는 바와 같이 본 발명의 거푸집(1)이 설치될 위치의 양단에 기초(7)를 설치하는 한편, 작업면 상에 하부재(3), 편심연결재(4), 상부재(2)를 조립하여 본 발명의 거푸집(1)을 제작하는 단계를 갖는다.

그 다음으로 도 7a 및 도 7b에서 보는 바와 같이 본 발명의 거푸집(1)의 중앙을 양중하여 아치형상으로 변형되도록 한 상태에서 양단을 상기 기초(7)의 상부에 거치하는 단계를 갖는다. 본 단계에서는 본 발명의 거푸집(1) 양단을 인장와이어(5) 및 와이어장선기(10)를 이용하여 서로 당겨 하부재(3)에는 압축력을 도입하고, 상부재(2)에는 인장력을 도입하여 본 발명의 거푸집(1)을 기초(7) 상부에 거치한 후 인장와이어(5) 및 와이어장선기(10)를 제거하는 것이다.

그 다음으로 도 7c에서 보는 바와 같이 상부재(2)와 하부재(3)의 사이에 콘크리트(C)를 타설하여 아치구조물이 완성되도록 하는 것이다.

그 다음으로 도 7d에서 보는 바와 같이 되메움 토사(S)를 상부재(2)의 상부에 성토한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

1 : 거푸집 2 : 상부재
3 : 하부재 4 : 편심연결재
5 : 인장와이어 31, 32 : 절곡지압부

Claims (6)

1. 상부에서 곡면을 형성하면서 인장력을 받는 상부재;
   상기 상부재 하부에서 이격 배치되고, 곡면을 형성하면서 압축력을 받으며, 곡면형성시 절곡 및 지압이 이루어지는 복수의 절곡지압부가 형성되는 하부재; 및
   상기 상부재와 상기 하부재를 연결하는 편심연결재;를 포함하고,
   상기 편심연결재는,
   상기 상부재의 길이 방향으로 하부가 벌어진 역 V자형으로 상단의 꼭지점이 상기 상부재에 고정 결합되고, 하단이 상기 절곡지압부의 양측에 고정 결합되며,
   상기 절곡지압부는,
   양 유닛의 단부와 상기 단부를 연결하면서 곡면형성시 절곡되는 절곡구를 포함하되, 상기 유닛은 상기 하부재를 구성하기 위한 판형의 절편으로 그 단부에 말아 올린 형상의 원형단면을 갖는 체결부가 형성되고, 상기 절곡구는 상호 이격되는 한 쌍의 지압봉과 상기 지압봉 간을 연결하면서 지압봉과 체결이격을 형성하여 상기 체결부가 체결이격에 상기 지압봉을 감싸도록 끼움결합 되도록 하는 절곡판을 포함하여 인접하는 양 유닛이 연결되게 하며, 상기 하부재가 곡면을 형성시 상기 절곡판이 절곡되면서 유닛 간 곡면이 형성되고 이격된 한 쌍의 지압봉 간이 상호 접하도록 하여 지압력이 발생되게 하는 것을 특징으로 하는 강재 일체형 아치구조 거푸집.
   
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6. 제 1항에 있어서,
   상기 절곡구의 양단의 하부에는 탄성재질로 채움패드가 더 구성되어 절곡시 유닛과 절곡구 사이가 채움패드에 의해 채워지는 것을 특징으로 하는 강재 일체형 아치구조 거푸집.

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