KR102597084B1 - 강합성 라멘교 구조 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부면에 형 수평전단철근이 하나 이상으로 돌출되는 벽체; 단부에 복수의 관통공이 형성되는 절곡챈널이 체결되어 상기 형 수평전단철근 외측으로 절곡챈널이 위치하도록 벽체 상부에 구성되는 H형강; 상기 절곡챈널의 관통공과 상기 형 수평전단철근을 관통하는 강결재; 상기 벽체와 상기 H형강에 의해 형성되는 우각부와 상기 H형강 상부에 타설되는 콘크리트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성 라멘교 구조에 관한 것이다.

Description

강합성 라멘교 구조 및 이의 시공방법{Steel Ccomposite Rahmen Bridge Structure and its Construction Method}

본 발명은 시공이 간단하면서도 불필요한 현장작업을 줄일 수 있고, 거더로서 H형강과 벽체를 구조적으로 일체화시켜 상부 슬래브 콘크리트 타설 시 충격 등에 의한 위치 변동을 방지할 수 있어 시공성 및 공사 안전성을 충분히 확보할 수 있으며, 특히 H형강과 벽체의 강결구조에 있어 위치조정이 가능하여 사교 등의 경우도 시공이 용이한 강합성 라멘교 구조 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

기존 소하천 횡단용으로 주로 적용되어 왔던 RC라멘교는 교량의 상부구조와 하부구조를 강결로 연결하여 전체 구조계의 강성을 높임과 동시에 지간 내에 발생하는 휨에 의한 정 모멘트의 크기를 줄이는 대신 이를 교대나 교각 연결부에서 부담하게 하는 구조형식이다.

일반적으로 라멘교는 교대나 교각의 높이가 높지 않고 단경간의 교량에 사용하는 것이 경제적이며 국내와 같이 소하천 및 소로의 횡단교량에서 많이 볼 수 있다. 특히 RC라멘교는 신축이음이나 교량받침이 불필요하게 되어 유지관리측면에서 장점을 보유한 교량공법이다.

그러나 단위면적당 고정하중이 크므로 장지간(15m 이상)계획이 어렵고 교량의 연장이 길어지는 경우 우각부 및 헌치부 그리고 하부구조의 규모증가로 초기건설비용 측면에서 경제성이 떨어진다.

또한 전 구간에 동바리를 이용해 거푸집을 형성하여 시공되므로 시공성의 한계와 현장타설 콘크리트로 품질관리의 어려움이 있고, 동바리와 거푸집 설치에 의한 안전사고가 최근 빈번히 발생하고 있어 시공 상의 문제점으로 대두되고 있다. 이러한 문제점으로 인해 RC라멘교는 그 적용성이 떨어지게 되었으며, 이에 대한 대안으로 거더교와 RC라멘교의 장점을 취한 형태의 합성형 라멘교가 개발되었다.

교대에 거더를 거치한 후 바닥판과 우각부를 합성한 합성라멘 공법은 장지간의 경간장을 확보하여 하천 내에 위치하는 하부구조를 최소화 할 수 있고, 일반 조인트 거더교와 달리 주기적으로 교체가 요구되는 교량받침이나 신축이음장치가 배제되어 초기건설비용 및 유지관리비의 감소, 주행성의 향상 등의 장점을 보유하게 된다.

초기에 개발된 합성형 라멘공법은 강재거더를 이용한 강합성 라멘공법과 프리플렉션이 도입된 PF거더를 이용한 강합성 라멘공법으로 개발되어 다수의 교량에 활발하게 적용되고 있다.

통수 단면적 확보를 위한 장경간 및 저형고의 교량형식으로 기존의 RC라멘구조를 대체하기 위해 개발된 합성라멘구조는 상,하부의 일체화 방법으로 보편화된 연결방식인 앵커시스템과 고장력볼트 이음을 기술적으로 선택할 수밖에 없었기 때문에 강구조시스템으로 개발되었다.

그러나 이 같은 강재거더 합성라멘공법은 경제성, 시공의 어려움 등 다양한 문제점이 발생되고 있으며, 벽체(교대)에 강재거더를 안치한 후에 슬래브 등의 타설을 위한 콘크리트 타설시 충격, 하중 등에 의한 진동에너지에 의해 벽체에서 강재거더의 위치가 변동되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1586320호

따라서 본 발명의 목적은 시공이 용이하면서 거더로서 H형강과 벽체를 구조적으로 일체화시켜 상부 슬래브 콘크리트 타설 시 충격 등에 의한 위치 변동을 방지할 수 있어 시공성 및 공사 안전성을 충분히 확보할 수 있으며, 특히 H형강과 벽체의 강결구조에 있어 위치조정이 가능하여 사교 등의 경우도 시공이 용이한 강합성 라멘교 구조 및 이의 시공방법을 제공하고자 함이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 강합성 라멘교 구조(이하, “본 발명의 구조”라함)는, 상부면에 형 수평전단철근이 하나 이상으로 돌출되는 벽체; 단부에 복수의 관통공이 형성되는 절곡챈널이 체결되어 상기 형 수평전단철근 외측으로 절곡챈널이 위치하도록 벽체 상부에 구성되는 H형강; 상기 절곡챈널의 관통공과 상기 형 수평전단철근을 관통하는 강결재; 상기 벽체와 상기 H형강에 의해 형성되는 우각부와 상기 H형강 상부에 타설되는 콘크리트부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 절곡챈널은 H형강 단부의 플랜지에 각각 체결되는 한쌍으로 구성되며, H형강 단부의 플랜지에 대향하는 체결면에는 체결관통공이 복수로 형성되며 상기 플랜지와 직교하는 직교면에는 강결관통공이 복수로 형성되고, 상기 플랜지에는 상기 체결관통공에 대향하는 장공이 형성되어 각 절곡챈널이 플랜지에 체결되는 위치가 조절되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 벽체의 주철근 중 일부에는 상단에 커플러가 장착되고, 상기 커플러에 연결되며 절곡되어 상기 콘크리트부에 매립되는 벽체-슬래브 연결 주철근이 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 강결재에 체결되어 상기 강결재가 상기 강결관통공에 관통된 상태에서 상기 절곡챈널에 고정되도록 하는 탄성재질의 고정링이 더 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 직교면 하단에는 바퀴가 구성됨을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 강합성 라멘교 구조 시공방법(이하, “본 발명의 시공방법”이라함)은, 하나 이상의 형 수평전단철근이 돌출되도록 벽체를 시공하는 단계(S10); H형강의 단부에 복수의 관통공이 형성된 절곡챈널을 체결하는 단계(S20); 절곡챈널의 내부에 형 수평전단철근이 위치하도록 H형강을 벽체에 안치시키는 단계(S30); 상기 관통공과 형 수평전단철근을 관통하도록 강결재를 삽입하는 단계(S40); 우각부와 H형강 상부에 슬래브가 형성되도록 콘크리트를 타설하는 단계(S50);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S20단계에서는 H형강의 단부에 절곡챈널을 가체결하고, S30단계에서는 절곡챈널의 내부에 형 수평전단철근이 위치하도록 H형강을 벽체에 안치시킨후 절곡챈널의 위치를 조정하여 H형강의 단부에 절곡챈널을 진체결하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 시공이 간단하면서도 불필요한 현장작업을 줄일 수 있고, 거더로서 H형강과 벽체를 구조적으로 일체화시켜 상부 슬래브 콘크리트 타설 시 충격등에 의한 위치 변동을 방지할 수 있어 시공성 및 공사 안전성을 충분히 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 H형강과 벽체의 강결구조에 있어 위치조정이 가능하여 사교 등의 경우도 시공이 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 구조가 적용된 강합성 라멘교를 나타내는 사진이고,
도 2는 본 발명의 구조를 나타내는 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시된 구조의 분해사시도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 구조가 사교에 적용된 예를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예를 도시한 부분도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 부분도이고,
도 8은 본 발명의 시공방법을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 구조(1)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 상부면에 형 수평전단철근(21)이 하나 이상으로 돌출되는 벽체(2); 단부에 복수의 관통공이 형성되는 절곡챈널(6)이 체결되어 상기 형 수평전단철근(21) 외측으로 절곡챈널(6)이 위치하도록 벽체(2) 상부에 구성되는 H형강(3); 상기 절곡챈널(6)의 관통공과 상기 형 수평전단철근(21)을 관통하는 강결재(4); 상기 벽체(2)와 상기 H형강(3)에 의해 형성되는 우각부와 상기 H형강(3) 상부에 타설되는 콘크리트부(5);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 벽체(2)에는 도면에서 보는 바와 같이 상부에 안치되는 H형강(3)에 대향하도록 하나 이상의 형 수평전단철근(21)이 배근되도록 한다.

또한 상기 벽체(2)에는 복수의 주철근(22)이 배근되고, 상기 벽체(2)의 주철근(22) 중 일부에는 상단에 커플러(24)가 장착되고, 상기 커플러(24)에 연결되며 절곡되어 상기 콘크리트부(5)에 매립되는 벽체-슬래브 연결 주철근(25)이 구성되도록 한다.

상기 벽체-슬래브 연결 주철근(25)은 우각부에 타설되는 콘크리트부(52)와 H형강(3) 상부에 타설되어 슬래브를 형성하는 콘크리트부(51)에 매립되도록 하는 것이다.

상기 벽체(2) 간에 구성되는 H형강(3)은 벽체(2) 상부면과 사이에 절곡챈널(6)이 게재되도록 상기 H형강(3)의 단부에는 절곡챈널(6)이 체결되도록 한다.

상기 절곡챈널(6)은 H형강(3) 단부의 플랜지(31)에 각각 체결되는 한쌍으로 구성되는 바, H형강(3) 단부의 플랜지(31)에 대향하는 체결면(61)에는 체결관통공(611)이 복수로 형성되며 상기 플랜지(31)와 직교하는 직교면(62)에는 강결관통공(621)이 복수로 형성되도록 한다.

이렇게 한쌍으로 구성되는 절곡챈널(6)은 각각 H형강(3) 단부의 플랜지(31)에 체결면(61)이 대향하도록 체결되어 벽체(2)에 안치시 각 직교면(62) 사이에 형 수평전단철근(21)이 위치하도록 안치되는 것이다.

이에 더하여 상기 플랜지(31)에는 상기 체결관통공(611)에 대향하는 장공(311)이 형성되어 각 절곡챈널(6)이 플랜지(31)에 체결되는 위치가 조절되도록 한다.

본 발명에 있어 절곡챈널(6)을 한쌍으로 구성하고, 각 절곡챈널(6)이 체결되는 플랜지(31)에 장공(311)이 형성되도록 하여 볼트결합(7)에 의한 체결시 각 절곡챈널(6)의 위치를 달리하여 플랜지(31)에 체결이 가능하도록 하는 것이다.

이와 같이 구성됨에 의해 사교(Skew Rahmen) 등과 같이 H형강(3)과 벽체(2)가 직교하지 않도록 시공되는 경우에도 시공이 용이하도록 하기 위한 것이다.

즉 H형강(3)에 각 절곡챈널(6)을 가체결 한후에 벽체(2) 상부면에서 절곡챈널(6)의 직교면(62) 사이에 형 수평전단철근(21)이 위치하도록 안치하고, 절곡챈널(6)의 위치를 조정하여 진체결을 하도록 하는 것이다. 여기서 위치를 조정하는 것은 절곡챈널(6)에 있어 각 직교면(62)의 강결관통공(621)과 그 사이에 위치하는 형 수평전단철근(21)을 강결재(4)가 용이하게 관통하도록 하기 위한 것이다.

상기에서 언급한 “가체결”은 볼트결합(7)을 느슨하게 하여 H형강(3)에 각 절곡챈널(6)이 어느 정도 고정이 된 상태를 정의하고, “진체결”은 벽체(2) 상부면에서 절곡챈널(6)의 직교면(62) 사이에 형 수평전단철근(21)이 위치하도록 안치하고, 절곡챈널(6)의 위치를 조정한 후에 볼트결합(7)을 견고하게 하여 완전히 고정된 상태를 정의하는 것이다.

상기 강결재(4)는 상기 절곡챈널(6)에 있어 직교면(62)의 강결관통공(621) 과 상기 형 수평전단철근(21)을 관통하도록 하는 구성으로 상기 강결재(4)에 의해 H형강(3)이 벽체(2) 상부면에 고정이 되도록 하여 이후에 콘크리트부(5) 타설시 충격 등에 의한 위치 변동을 제어할 수 있게 되는 것이다.

상기 강결재(4)는 그 종류를 한정하지 않으며 예로 철근 등이 적용될 수 있다.

한편 각 직교면(62)의 강결관통공(621)과 형 수평전단철근(21)을 관통하도록 강결재(4)를 삽입한 상태에서 콘크리트부(5)를 타설하는 경우 콘크리트 타설시의 충격 등에 의한 진동에너지에 의해 강결재(4)가 강결관통공(621)과 형 수평전단철근(21)으로부터 탈리될 수 있는데 이렇게 탈리가 되면 상기에서 언급한 H형강(3)의 충격에 의한 위치변동을 제어할 수 없는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 강결재(4)가 강결관통공(621)과 형 수평전단철근(21)을 관통하도록 한 후에 상기 강결관통공(621) 외측에서 강결재(4)에 탄성재질의 고정링(8)이 장착되도록 하여 강결재(4)가 더욱 견고하게 고정되도록 하면서 타설시 진동 등에 의해 발생될 수 있는 소음을 제어토록 하는 예를 제시하고 있다.

상기 고정링(8)은 타성재질이면 그 종류를 한정하지 않으며, 바람직하게 상기 강결재(4)에 장착전에는 그 내경이 강결재(4)의 직경보다 작게 구성되도록 하고, 장착시에는 그 외경이 강결관통공(621)의 직경보다 크게 구성되도록 함이 타당하다.

한편 상기에서 언급한 바와 같이 H형강(3)에 각 절곡챈널(6)을 가체결 한후에 벽체(2) 상부면에서 절곡챈널(6)의 직교면(62) 사이에 형 수평전단철근(21)이 위치하도록 안치하고, 절곡챈널(6)의 위치를 조정하여 진체결을 하도록 하는데, 절곡챈널(6)의 위치조정이 상부의 H형강(3)의 자중에 의해 용이하지 않을 수 있다. 특히 벽체(2)의 상부면이 골재 등에 의해 고르지 않은 경우 절곡챈널(6)의 위치조정이 용이하지 않을 수 있다. 이에 본 발명에서는 도 7에서 보는 바와 같이 상기 직교면(62) 하단에 바퀴(622)가 더 구성되도록 하여 절곡챈널(6)이 벽체(2)와 H형강(3) 사이에서 위치조정 즉 슬라이드가 용이하도록 하는 예를 제시하고 있다.

상기 바퀴(622)는 그 재질을 한정하지 않으나 적어도 H형강(3)의 자중에 대한 변형저항성을 갖는 정도의 강성재질이 적용되어야 한다.

한편 본 발명의 시공방법은 도 8에서 보는 바와 같이 하나 이상의 형 수평전단철근(21)이 돌출되도록 벽체(2)를 시공하는 단계(S10); H형강(3)의 단부에 복수의 관통공이 형성된 절곡챈널(6)을 체결하는 단계(S20); 절곡챈널(6)의 내부에 전단철근(21)이 위치하도록 H형강(3)을 벽체(2)에 안치시키는 단계(S30); 상기 관통공과 전단철근을 관통하도록 강결재(4)를 삽입하는 단계(S40); 우각부와 H형강(3) 상부에 슬래브가 형성되도록 콘크리트를 타설하는 단계(S50);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 시공방법에서는 우선 하나 이상의 형 수평전단철근(21)이 돌출되도록 벽체(2)를 시공하는 단계(S10)를 갖는다. 상기 벽체(2)에는 형 수평전단철근(21) 외에도 복수의 주철근(22)이 배근되어 노출되도록 한다.

그 다음으로 H형강(3)의 단부에 복수의 관통공이 형성된 절곡챈널(6)을 체결하는 단계(S20)를 갖는다. 본 단계(S20)에서는 상기에서 언급한 바와 같이 H형강(3)에 각 절곡챈널(6)을 가체결 하도록 하는 것이다.

그 다음으로 절곡챈널(6)의 내부에 형 수평전단철근(21)이 위치하도록 H형강(3)을 벽체(2)에 안치시키는 단계(S30)를 갖는다. 본 단계(S30)에서는 절곡챈널(6)의 내부에 형 수평전단철근(21)이 위치하도록 H형강(3)을 벽체(2)에 안치시킨 후 상기에서 언급한 바와 같이 절곡챈널(6)의 위치를 조정하여 H형강(3)의 단부에 절곡챈널(6)을 진체결하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그 다음으로 상기 관통공과 전단철근을 관통하도록 강결재(4)를 삽입하는 단계(S40)를 갖는 바, 직교면(62)의 강결관통공(621)과 그 사이에 위치하는 전단철근(21)을 관통하도록 강결재(4)를 삽입하는 것이다. 이렇게 강결재(4)에 의해 H형강(3)이 벽체(2)에 고정됨으로써 후 공정에서 콘크리트 타설에 의한 진동 등에 의해서도 H형강(3)의 위치변동이 제어되는 것이다.

또한 본 단계(S40)에서는 상기 벽체(2)의 주철근(22) 중 일부 상단에 커플러(24)를 장착하고, 상기 커플러(24)에 벽체-슬래브 연결 주철근(25)이 연결되도록 하여 후공정에서 벽체-슬래브 연결 주철근(25)이 콘크리트부(5)에 매립되도록 하는 것이 포함된다.

마지막으로 우각부와 H형강(3) 상부에 슬래브가 형성되도록 콘크리트를 타설하는 단계(S50)를 갖는다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명의 구조 2 : 벽체
3 : H형강 4 : 강결재
5 : 콘크리트부 6 : 절곡챈널
7 : 볼트결합

Claims (7)

1. 상부면에 형 수평전단철근이 하나 이상으로 돌출되는 벽체; 단부에 복수의 관통공이 형성되는 절곡챈널이 체결되어 상기 형 수평전단철근 외측으로 절곡챈널이 위치하도록 벽체 상부에 구성되는 H형강; 상기 절곡챈널의 관통공과 상기 형 수평전단철근을 관통하는 강결재; 상기 벽체와 상기 H형강에 의해 형성되는 우각부와 상기 H형강 상부에 타설되는 콘크리트부;를 포함하되,
   상기 절곡챈널은 H형강 단부의 플랜지에 각각 체결되는 한쌍으로 구성되며, H형강 단부의 플랜지에 대향하는 체결면에는 체결관통공이 복수로 형성되며 상기 플랜지와 직교하는 직교면에는 강결관통공이 복수로 형성되고, 상기 플랜지에는 상기 체결관통공에 대향하는 장공이 형성되어 각 절곡챈널이 플랜지에 체결되는 위치가 조절되도록 하며, 상기 직교면 하단에는 바퀴가 구성되어 H형강에 각 절곡챈널을 가체결 한후에 벽체 상부면에서 절곡챈널의 직교면 사이에 형 수평전단철근이 위치하도록 안치하고, 절곡챈널의 위치를 조정하여 진체결을 하도록 함으로써 H형강과 벽체가 직교하지 않도록 시공되는 경우에도 용이한 시공이 이루어짐을 특징으로 하는 강합성 라멘교 구조.
   
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   벽체의 주철근 중 일부에는 상단에 커플러가 장착되고, 상기 커플러에 연결되며 절곡되어 상기 콘크리트부에 매립되는 벽체-슬래브 연결 주철근이 구성됨을 특징으로 하는 강합성 라멘교 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 강결재에 체결되어 상기 강결재가 상기 강결관통공에 관통된 상태에서 상기 절곡챈널에 고정되도록 하는 탄성재질의 고정링이 더 구성됨을 특징으로 하는 강합성 라멘교 구조.
   
5. 삭제
6. 하나 이상의 형 수평전단철근이 돌출되도록 벽체를 시공하는 단계(S10);
   H형강의 단부에 복수의 관통공이 형성된 절곡챈널을 체결하는 단계(S20);
   절곡챈널의 내부에 형 수평전단철근이 위치하도록 H형강을 벽체에 안치시키는 단계(S30);
   상기 관통공과 형 수평전단철근을 관통하도록 강결재를 삽입하는 단계(S40);
   우각부와 H형강 상부에 슬래브가 형성되도록 콘크리트를 타설하는 단계(S50);을 포함하되,
   상기 절곡챈널은 H형강 단부의 플랜지에 각각 체결되는 한쌍으로 구성되며, H형강 단부의 플랜지에 대향하는 체결면에는 체결관통공이 복수로 형성되며 상기 플랜지와 직교하는 직교면에는 강결관통공이 복수로 형성되고, 상기 플랜지에는 상기 체결관통공에 대향하는 장공이 형성되어 각 절곡챈널이 플랜지에 체결되는 위치가 조절되도록 하며, 상기 직교면 하단에는 바퀴가 구성되는 것을 특징으로 하는 강합성 라멘교 구조 시공방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 S20단계에서는 H형강의 단부에 절곡챈널을 가체결하고, S30단계에서는 절곡챈널의 내부에 형 수평전단철근이 위치하도록 H형강을 벽체에 안치시킨후 절곡챈널의 위치를 조정하여 H형강의 단부에 절곡챈널을 진체결하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성 라멘교 구조 시공방법.