KR102625599B1 - 응력 전달이 균일한 교량 상부 구조 및 이에 사용되는 관통홀 타입 프리캐스트 지지블록 - Google Patents

응력 전달이 균일한 교량 상부 구조 및 이에 사용되는 관통홀 타입 프리캐스트 지지블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 교량용 바닥판을 형성하기 위하여 교량용 거더의 상부에 교축 방향으로 연속하여 배치되는 각각의 프리캐스트 단위블록을 교량용 거더에 지지하는 교량용 프리캐스트 지지블록으로서, 상기 프리캐스트 단위블록은 교축 직각 방향으로 이격된 복수의 프리캐스트 분절블록과 각각의 이격된 프리캐스트 분절블록을 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 프리캐스트 지지블록은 소정의 길이만큼 교축 직각 방향으로 연장되어 프리캐스트 지지블록의 양단부가 각각 인접한 프리캐스트 분절블록의 하부를 지지하도록 형성되며, 교축 직각 방향으로 양단부에 형성되는 상부 모서리 부분이 각각 마주보고 있는 프리캐스트 분절블록의 하부를 지지하기 위해 모따기된 경사진 외측면으로 이루어져 있고, 상기 프리캐스트 지지블록은 상기 인접한 프리캐스트 분절블록 사이의 개방된 공간에 교축 방향을 따라 배근되는 철근이 관통되도록 교축 방향으로 관통된 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록 및 이를 이용한 교량 상부 구조에 관한 것이다.

Description

응력 전달이 균일한 교량 상부 구조 및 이에 사용되는 관통홀 타입 프리캐스트 지지블록{Bridge upper structure with uniform stress transfer and penetration-hole type precast support block used therein}
본 발명은 교량 상부 구조 및 이에 사용되는 프리캐스트 지지블록에 관한 것으로, 교량용 거더와의 결합이 균일하고 균등한 간격으로 주철근이 배열되어 외력에 대한 응력 전달 효율이 향상된 교량 상부 구조 및 이에 사용되는 관통홀 타입 프리캐스트 지지블록에 관한 것이다.
교량은 하천이나 계곡 등을 가로질러 도로 등을 시공하는 데 널리 적용되고 있으며, 교대나 교각 등의 하부 구조(77) 상에 교좌 장치(77a)를 설치하고, 교좌 장치(77a)에 교량용 거더(10)를 거치시킨 후에, 교량용 거더(10)의 상측에 바닥판을 합성하고, 바닥판에 포장면(50)을 시공하고 난간을 설치하여 차량 등이 통행하도록 시공된다.
교량의 바닥판은 현장타설 콘크리트에 의해 시공되기도 하지만, 동바리에 지지되도록 거푸집을 설치하는 공정이 매우 복잡하고 오랜 시간이 소요되어, 최근에는, 도1에 도시된 바와 같이, 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 단위블록(20s)을 교량용 거더(10)에 거치시키고 합성 콘크리트(40)를 타설하여 프리캐스트 단위블록(20s)과 교량용 거더(10)를 일체로 합성한 바닥판(20)을 시공하여, 교량의 시공 시간을 단축시키는 공법이 널리 사용되고 있다.
프리캐스트 단위블록(20s)은 도1에 도시된 바와 같이 다수의 프리캐스트 분절블록(20c)이 연결 부재(20x)로 연결된 형태로 구성되거나, 도면에 도시되지 않았지만, 연결 부재(20x)를 구비하지 아니하고 프리캐스트 단위블록에 포켓이 관통 형성되도록 구성된다. 이에 따라, 프리캐스트 단위블록이 교량용 거더(10)에 거치된 상태에서, 도2에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(20s)으로부터 교축 방향으로 돌출된 루프 철근(21a)을 연결하고, 프리캐스트 단위블록(20s)의 프리캐스트 분절블록(20c)의 사잇공간(Ld)이나 포켓에 합성 콘크리트(40)를 타설하여, 교량용 거더(10)의 전단 연결재(12)를 매개로 프리캐스트 단위블록(20s)과 교량용 거더(10)는 일체화된다.
그러나, 교량용 거더(10)와의 합성을 위하여 프리캐스트 단위블록에 포켓이 형성된 경우에는, 주철근과 배력철근은 포켓 인근에서의 간격이 다른 부분에서의 간격에 비하여 더 크게 배치되어, 주철근과 배력철근의 배치가 일부분에 집중되어 균일한 강성으로 외력을 지지하지 못하게 되는 한계가 있다.
한편, 교축 방향으로 연속한 프리캐스트 단위블록(20s)의 종방향 빈 공간(Ld)은, 도2에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(20s)의 교축 방향의 연결부로서, 프리캐스트 단위블록(20s)의 종방향 양끝면에 돌출된 후크 철근(21a)을 잇는 방식에 의해 프리캐스트 단위블록(20s)의 종방향 연결이 이루어진다. 그러나, 후크 이음 방식은 충분히 긴 중첩 길이(dd)를 확보해야 하는데, 실제로 중첩 길이(dd)를 충분히 길게 확보하기 어렵기 때문에, 축력이나 전단력 등의 하중 전달이 원활히 이루어지지 않는 치명적인 문제를 안고 있다. 더욱이, 교량용 거더(10)에 거치된 프리캐스트 단위블록(20s)은 교량용 거더(10)의 시공 오차나 종구배 또는 편구배 등에 의해 상호간의 연결부위가 정렬되지 않고 높이 편차가 발생되어, 후크 철근(21a)의 이음이 견고하지 않아 하중 전달이 원활히 이루어지지 않는 문제도 안고 있다. 이와 같이, 프리캐스트 단위블록 간에 종방향으로의 하중 전달이 이루어지지 않으면, 응력이 국부적으로 집중되어 콘크리트 블록과 합성 콘크리트(40)가 파손되는 문제가 야기되기도한다.
한편, 교축 방향으로 연속하는 프리캐스트 단위블록(20s)에 종방향으로 쉬스관을 미리 설치하고, 다수의 프리캐스트 단위블록(20s)을 관통하는 강연선을 설치하여, 강연선에 인장력을 도입한 상태로 정착하는 방식이 제안되었으나, 이는 비용이 매우 높게 소요되어 적용성이 낮은 한계를 안고 있다. 또한, 강연선에 인장력을 도입하여 교축 방향으로 배열된 프리캐스트 단위블록(20s)을 교축 방향으로 밀착시키더라도, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(20s)의 교축 직각 방향으로의 휨 변형 편차가 발생되는 것을 막을 수 없으므로, 하나의 판 거동을 구현하지 못하는 한계를 또한 안고 있다.
따라서, 교축 방향으로 연속하는 프리캐스트 단위블록(20s)이 상호 간에 축력, 전단력, 압축력을 보다 정확하게 응력 전달할 수 있는 방안과, 교량용 거더(10)의 시공 오차나 종구배 또는 편구배에 의해 발생되는 교량용 거더에 거치된 프리캐스트 단위블록(20s)의 높이 편차를 제거하는 방안의 필요성이 크게 대두되고 있다.
한편, 교량의 바닥판(20)은 교면으로부터 빗물을 도로 가장자리로 유도하여 배수하도록 도3에 도시된 바와 같이 도로 중앙부로부터 가장자리를 향하여 -x%의 하향 구배를 갖도록 시공되기도 하고, 도로가 곡선 형태인 경우에는 차량의 안정적인 운행을 위하여 도4에 도시된 바와 같이 도로가 전체적으로 -y%의 편구배를 갖도록 시공된다. 예를 들어, 교면 배수를 고려한 구배 -x%는 약 -2%로 적용될 수 있고, 도로 곡률을 고려한 편구배 -y%는 약 -5%로 적용되기도 한다.
이와 관련하여, 통상적인 교량용 거더(10)는 철근과 강연선, 강재 등을 거푸집에 미리 설치한 상태에서 콘크리트를 타설하여 양생시켜 제작되는 데, 콘크리트가 굳기전에 진동 다짐기를 사용하여 갖혀있는 공기를 제거하고 밀실하게 하는 작업을 행함에 따라, 교량용 거더의 상면은 수평 상태로 제작된다. 이와 같이 제작된 교량용 거더(10)를 교대나 교각 등의 하부 구조(77)에 거치할 때에, 교량의 교면 배수 또는 도로의 곡률에 따른 편구배를 고려하여 교량용 거더 간에 단차를 두고 거치되기도 한다.
이와 같이, 교량용 거더(10)의 상면이 수평면으로 형성됨에 따라, 경사진 구배(-x%, -y%)를 교면에 갖기 위해서는, 도5에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 바닥판(20)의 저면에 바닥판의 구배(-x%, -y%)를 수용하기 위한 헌치(20h)가 정해진 높이(h)로 마련되어야 한다. 그런데, 프리캐스트 콘크리트 제품의 제작에서 강재 거푸집이 가장 큰 비용을 차지하므로, 어느 하나의 강재 거푸집으로 프리캐스트 콘크리트 제품을 가능한 많이 제작해야 프리캐스트 제품의 제작 비용을 낮출 수 있다. 그러나, 교량의 바닥판(20)은 교량의 폭과 선형, 교량용 거더의 상면의 폭과, 교면의 구배와, 교량용 거더의 간격, 전단 연결재의 간격 등 다양한 요소에 의해 교량마다 다른 치수와 형상으로 설계되므로, 하나의 강재 거푸집으로 다량의 프리캐스트 단위블록을 제작하지 않아 프리캐스트 단위블록의 제조 비용이 높아지는 문제가 야기된다. 또한, 프리캐스트 단위블록의 저면에 헌치(20h)를 형성하더라도, 교량용 거더의 시공오차나 종구배나 편구배가 기준치보다 크게 발생되면, 교량용 거더(10)와 프리캐스트 단위블록(20s)의 사이에 개재되는 고무 재질의 밀폐 부재(30)가 이를 수용하지 못하여, 합성 콘크리트(40)의 타설 시에 접합면 바깥으로 콘크리트가 누설되는 문제가 야기되기도 한다.
상기 문제를 해소하기 위하여, 프리캐스트 단위블록의 저면에 헌치부를 형성하지 않으면서, 교량의 교면 구배를 형성하고, 동시에 교량용 거더의 시공 오차나 종구배, 편구배에 대응하여 프리캐스트 단위블록의 자세나 높이를 교정할 수 있고, 타설되는 합성 콘크리트가 양생되기 이전에 접합면 바깥으로 누설되지 않도록 하는 경제적 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
이를 위한 하나의 방안으로서 도 6 내지 도 7을 참조하면 대한민국 등록특허 제10-2364648호에 나타나 있는 바와 같이, 종래의 헌치(20h) 대신에 프리캐스트 단위블록의 각각의 프리캐스트 분절블록(210)에 경사진 천장면(220s)을 구비한 수용홈(220)을 교량용 거더 중앙부로부터 교축 직각 방향으로 멀어지는 방향으로 다수 형성하고, 교량용 거더(100)와 프리캐스트 분절블록(210)의 사이에 프리캐스트 분절블록의 경사진 천장면(220s)에 대응되는 경사면(270s)이 형성된 쐐기 형상의 조정블록(270)을 개재함으로써 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 조절할 수 있도록 하는 방안이 제안되고 있다.
다만, 이 경우 프리캐스트 분절블록의 하중을 다수의 쐐기형의 조정블록(270)으로 지지하고 있고 조정블록(270)의 상면이 경사면으로 형성됨에 따라 프리캐스트 분절블록(210)의 하중의 성분 중에서 수평방향으로 조정블록(270)에 작용하는 압축력에 의해 조정블록(270)이 교량용 거더(100)의 상면으로부터 밀려지거나 자세가 무너지게 될 염려가 있었다. 이는 프리캐스트 분절블록으로부터 받는 수평 방향의 힘을 쐐기형의 조정블록(270)의 하면과 교량용 거더(100)의 상면의 마찰력으로만 저항하고 있기 때문에 발생되는 문제이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 조정블록(270)의 교량용 거더(100)에 대한 위치를 고정시키기 위하여 연장부재(274)를 추가로 연결하는 공정을 실시하는 방안이 제안되고 있으나, 다수의 조정블록(270) 마다 연장부재(274)를 연결해야 하므로 작업이 번거롭고 구조가 복잡해지며 이를 통해서도 완벽하게 프리캐스트 분절블록의 하중에 의해 발생되는 수평 방향의 압축력에 대해 충분히 견고하게 조정블록(270)의 자세와 위치를 고정하기 어려울 수 있는 문제가 있었다.
이러한 문제는 특히 프리캐스트 단위블록을 구성하는 다수의 프리캐스트 분절블록들 중에서 교축 방향에 직교하는 방향으로 양쪽 단부에 위치하는 분절블록에서 야기될 수 있다. 설명을 위해 도 1을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 교축 방향에 직교하는 방향으로 양쪽 단부에 위치하는 분절블록은 캔틸레버 구조로 이루어져 있어서 분절블록의 한 쪽에 위치하는 조정블록(270)으로만 분절블록의 하중을 지탱해야 하기 때문에 조정블록의 위치 및 자세가 틀어질 위험이 더 크게 된다. 이러한 캔틸레버 구조로 지탱되는 분절블록의 하중에 의해 발생되는 압축력을 조정블록(270)이 적절히 지탱하지 못하면 분절블록이 파손되는 등 큰 문제가 야기될 수 있다.
한편, 프리캐스트 분절블록(210)의 미리 정해진 위치에 다수의 수용홈(220)이 형성되어야 하는데, 다수의 수용홈(220)을 형성하면서 수용홈(220) 각각이 프리캐스트 분절블록(210)을 이격되게 연결하는 연결 부재(230)와, 교량용 거더(100)의 상면에 돌출된 전단 연결재(140), 및 프리캐스트 분절블록(210) 사이의 공간에 종방향으로 배근되는 종방향 철근(170) 등을 회피하여 형성되어야 하므로, 이러한 복잡한 구조를 고려해서 다른 부재들과 간섭되지 않도록 다수의 수용홈(220)을 프리캐스트 분절블록(210)에 형성하는 것 자체가 어렵고, 분절블록(210)에 수용홈(220)이 미리 형성되어 있으므로 현장에서 분절블록을 거더와 결합하는 과정에서 전단 연결재(140)나 연결부재(230) 또는 종방향 철근(170) 등과 간섭되는 경우 공사 현장에서 이를 해결하기 어려운 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2311884호 대한민국 등록특허 제10-2364648호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 조절할 수 있으면서 프리캐스트 단위블록을 구성하는 프리캐스트 분절블록을 더욱 견고하게 지지할 수 있고, 구성이 간소하고, 제조 공정이 쉬우며, 거더의 전단 연결재나 분절블록의 사이를 연결하는 연결부재 및 분절블록 사이에 배치되는 종방향 철근 등과의 간섭을 회피하기 쉬운 응력 전달이 균일한 교량 상부 구조 및 이에 사용되는 프리캐스트 지지블록을 제공하는 것을 목적으로 한다
상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 교량용 바닥판을 형성하기 위하여 교량용 거더의 상부에 교축 방향으로 연속하여 배치되는 각각의 프리캐스트 단위블록을 교량용 거더에 지지하는 교량용 프리캐스트 지지블록으로서, 상기 프리캐스트 단위블록은 교축 직각 방향으로 이격된 복수의 프리캐스트 분절블록과 각각의 이격된 프리캐스트 분절블록을 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 프리캐스트 지지블록은 소정의 길이만큼 교축 직각 방향으로 연장되어 프리캐스트 지지블록의 양단부가 각각 인접한 프리캐스트 분절블록의 하부를 지지하도록 형성되며, 교축 직각 방향으로 양단부에 형성되는 상부 모서리 부분이 각각 마주보고 있는 프리캐스트 분절블록의 하부를 지지하기 위해 모따기된 경사진 외측면으로 이루어져 있고, 상기 프리캐스트 지지블록은 상기 인접한 프리캐스트 분절블록 사이의 개방된 공간에 교축 방향을 따라 배근되는 철근이 관통되도록 교축 방향으로 관통된 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록을 제공한다.
상기 프리캐스트 지지블록은 교축 직각 방향으로 구배를 형성하기 위하여 교축 직각 방향으로 양측의 높이가 다르게 형성되도록 경사진 상면부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 인접한 프리캐스트 분절블록의 하부 모서리 부분은 각각 마주보고 있는 상기 프리캐스트 지지블록의 경사진 외측면과 면대면으로 접촉하도록 모따기된 경사진 천장면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 프리캐스트 분절블록의 하부 모서리 부분에 형성된 천장면은 교축 방향으로 상기 프리캐스트 분절블록의 하부 모서리 부분 전체에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 관통홀은 적어도 2 이상 형성되어 있으며 상기 프리캐스트 지지블록의 교축 직각 방향으로 소정 간격마다 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 프리캐스트 지지블록과 상기 교량용 거더 사이에 배치되는 하부 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 프리캐스트 지지블록의 상기 경사진 외측면에 배치되는 경사면 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일단부가 상기 교량용 거더의 상면에 설치되고, 상기 프리캐스트 단위블록이 상기 교량용 거더에 거치되면, 상기 프리캐스트 단위블록에 의해 하방으로 눌리면서 변형이 탄성적으로 허용되어, 상기 교량용 거더의 상면과 상기 프리캐스트 분절블록의 사이 공간을 외부로부터 차단하여 합성 콘크리트의 타설 공간을 한정하는 밀폐 부재;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 프리캐스트 지지블록은 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 교량의 상부 구조에 있어서, 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더; 교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 복수의 프리캐스트 분절블록과, 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 분절블록을 이격되게 연결하는 연결 부재를 포함하는 프리캐스트 단위블록; 상기 프리캐스트 단위블록과 상기 교량용 거더 사이에 개재되며 이격된 프리캐스트 분절블록 사이에서 연장되어 이격된 프리캐스트 분절블록을 하부에서 지지하는 복수의 프리캐스트 지지블록; 및 상기 프리캐스트 분절블록에 의해 덮여지지 않는 개방된 부분에 타설되어 상기 프리캐스트 단위블록과 상기 교량용 거더를 일체화시키는 합성 콘크리트;를 포함하고, 상기 프리캐스트 지지블록은 전술한 교량용 프리캐스트 지지블록 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조를 제공한다.
본 발명은, 프리캐스트 지지블록이 2개의 인접한 프리캐스트 분절블록 사이에서 연장되고, 양단부의 경사진 외측면이 2개의 프리캐스트 분절블록의 하부에 형성된 경사진 천장면과 면대면으로 맞닿은 상태로 프리캐스트 분절블록을 하부에서 지지하기 때문에 프리캐스트 지지블록의 일측에 배치된 프리캐스트 분절블록에 의해 프리캐스트 지지블록에 작용하는 수평 방향의 힘이 타측에 배치된 프리캐스트 분절블록에 의해 프리캐스트 지지블록에 작용하는 반대방향의 수평 방향의 힘에 의해 상쇄될 수 있다. 따라서, 프리캐스트 지지블록의 위치와 자세가 프리캐스트 지지블록의 양측에 지지되는 프리캐스트 분절블록에 의해서 변경되지 않고 안정적으로 유지될 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명은, 프리캐스트 분절블록의 하부 모서리 부분의 전체에 걸쳐서 경사진 천장면을 형성함으로써 교축 방향으로 어느 위치에서나 프리캐스트 지지블록이 프리캐스트 분절블록을 지지할 수 있다. 따라서, 프리캐스트 분절블록의 제조 및 설계를 쉽게할 수 있고 제작 과정에서 치수 등에 오차가 생기더라도 현장에서 프리캐스트 분절블록의 종방향 어느 위치에나 프리캐스트 지지블록을 설치할 수 있으므로 전단 연결재나 연결 부재 및 철근과 같은 교량의 다른 부재들과의 간섭을 용이하게 회피할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명은, 프리캐스트 지지블록의 교축 직각 방향으로 상측 양단부 사이에 관통홀이 형성되어 있어서, 인접한 프리캐스트 분절블록 사이의 개방된 공간에 교축 방향을 따라 배근되는 철근이 관통될 수 있으므로 교량의 교축 방향을 따라 배근되는 철근과의 간섭을 용이하게 회피할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명은 프리캐스트 지지블록이 하나의 피스로 형성되어 있고, 프리캐스트 지지블록의 횡방향 단면이 대략 경사진 사다리꼴 모양으로 형성되어 매우 안정된 형상이 되므로 양쪽 경사진 외측면에 접하는 프리캐스트 분절블록의 하중을 보다 안정적으로 지지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명은, 프리캐스트 지지블록에 경사면 플레이트나 하부 플레이트를 설치함으로써 간단하게 프리캐스트 단위블록의 높이나 자세를 조정할 수 있으므로 작업 효율이 향상될 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명은, 프리캐스트 단위블록의 종방향 양끝면에는 돌출길이보다 더 긴 길이로 횡방향으로 연장 형성된 종연결 강재가 돌출 형성되고, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 종연결 강재를 맞대기 용접에 의해 연결하도록 구성됨에 따라, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 상호간에 인장력, 전단력, 압축력, 모멘트 등의 힘을 보다 정확하게 전달하여, 교량 바닥판이 자중 및 외력에 대하여 정확한 판거동을 할 수 있는 안정된 구조계를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 바닥판이 횡방향 경사를 갖도록 교축 직각 방향으로 경사지게 설치되더라도, 프리캐스트 단위 블록의 경사에 의해 교량용 거더의 상면과의 거리가 멀리 떨어진 교량용 거더의 횡방향 양측에 탄성 변형이 가능한 밀폐 부재가 형성되어, 프리캐스트 단위블록의 저면과 교량용 거더의 횡방향 양측 사이를 외부와 차단함으로써, 교량용 거더와 프리캐스트 단위블록을 일체화시키는 합성 콘크리트가 접합면 바깥으로 새지 않아 우수한 시공성으로 합성 콘크리트를 타설 양생시키는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 헌치가 상면에 형성되지 않은 교량용 거더에 헌치가 저면에 형성되지 않은 프리캐스트 단위블록을 거치하여 교량의 바닥판을 시공하더라도, 프리캐스트 단위블록이 교량용 거더의 상면에 거치된 상태에서, 프리캐스트 분절블록 사이의 공간으로 프리캐스트 지지블록을 배치하여, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 구배를 갖는 바닥판 경사를 정확히 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 프리캐스트 단위블록과 교량용 거더를 결합하는 합성 콘크리트가 특정한 위치에 치우치지 않고, 바닥판 전체 표면에 걸쳐 격자 형태로 분산됨에 따라, 교량용 거더와 프리캐스트 단위블록의 합성이 전체적으로 균일하게 이루어져, 사하중과 활하중에 대하여 교량 바닥판과 교량용 거더가 일체로 거동할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 프리캐스트 단위블록의 콘크리트 부분인 프리캐스트 분절블록의 사이를 콘크리트로 연결하지 아니하고 개방된 형태로 연결하도록 구성됨에 따라, 교량용 거더의 횡방향 중심 상면이 전단 연결재와 함께 모두 드러나게 되어, 합성 콘크리트에 의해 교량용 거더의 종방향 전체 라인에 걸쳐 프리캐스트 단위블록과 교량용 거더를 견고하게 결합하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 프리캐스트 단위블록을 이용한 교량의 시공 구성을 도시한 사시이다.
도 2는 프리캐스트 단위블록의 교축 방향의 연결부에서의 후크 철근에 의한 연결 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 프리캐스트 바닥판을 이용한 교량 상부 구조를 도시한 횡단면이다.
도 4는 도로 곡률을 고려한 교량용 거더의 배치를 도시한 도면이다.
도 5는 도3의 'A'부분으로서 합성 콘크리트가 타설되기 이전의 형상을 도시한 도면이다.
도 6은 교량용 거더의 상측에 1개의 프리캐스트 단위블록이 설치된 상태에서 조정 블록 및 연장 부재가 설치된 구성을 도시한 사시도이다.
도 7은 합성 콘크리트를 타설하기 이전의 교량용 거더의 상측에서 조정 블록을 교축 직각 방향으로 이동시켜 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 교정하는 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 횡단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시에에 따라 합성 콘크리트가 타설된 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 횡단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조에 사용되는 프리캐스트 지지블록의 사시도이다.
도 13은 종방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록 간의 결합 구성을 도시한 종단면도이다.
도 14는 교량용 거더에 프리캐스트 단위블록이 모두 거치된 상태를 상측에서 바라본 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명의 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 본 발명을 효과적으로 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략될 수 있으며, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향', "길이 방향" 및 이와 유사한 용어는 교량용 거더의 길이 방향인 교축 방향으로 정의하며, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '횡방향', "폭방향" 및 이와 유사한 용어는 교축 방향에 수직한 교축 직각 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '최외측'은 교축 직각 방향으로 가장 바깥쪽을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '라인(line)'은 일직선 형태를 포함할 뿐만 아니라 곡선 형태를 모두 포함한다. 이는, 교량 바닥판이 곡률을 갖도록 형성되는 경우에는 횡방향 빈공간이 이루는 종방향 라인이 곡선 형태가 되는 것을 포함하는 것이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '주철근'은 교량의 바닥판에서 교축 직각 방향으로 배열된 철근을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '배력 철근'은 교량의 바닥판에서 교축 방향으로 배열된 철근을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '외측' 및 이와 유사한 용어는 어느 기준점을 중심으로 바깥으로 멀어지는 방향으로 정의한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 평면도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 횡단면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시에에 따라 합성 콘크리트가 타설된 교량 상부 구조의 일부분을 도시한 횡단면도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시에에 따른 교량 상부 구조에 사용되는 프리캐스트 지지블록의 사시도이며, 도 13은 종방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록 간의 결합 구성을 도시한 종단면도이고, 도 14는 교량용 거더에 프리캐스트 단위블록이 모두 거치된 상태를 상측에서 바라본 사시도이다.
도 8 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 상부 구조는, 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더(500)와, 교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더(500)에 지지되는 복수의 프리캐스트 분절블록(610)과, 상기 프리캐스트 분절블록(610)의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 상기 교량용 거더(500)의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록(610)에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 분절블록(610)을 이격되게 연결하는 연결 부재(630)를 포함하는 프리캐스트 단위블록(600)과, 상기 프리캐스트 단위블록(600)과 상기 교량용 거더(500) 사이에 개재되며 이격된 프리캐스트 분절블록(610) 사이에서 연장되어 이격된 프리캐스트 분절블록(610)을 하부에서 지지하는 복수의 프리캐스트 지지블록(700), 및 상기 프리캐스트 분절블록(610)에 의해 덮여지지 않는 개방된 부분에 타설되어 상기 프리캐스트 단위블록(600)과 상기 교량용 거더(500)를 일체화시킴으로써 교량용 바닥판(60)을 형성하는 합성 콘크리트(800)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 교량용 거더(500)는, 도면에 예시된 바와 같이, 철근 콘크리트 구조물로 형성된 콘크리트 교량용 거더일 수도 있고, I자형이나 박스형 단면의 강재 빔으로 형성된 강재 교량용 거더일 수도 있으며, 강재 빔과 케이싱 콘크리트가 합성된 단면의 합성 교량용 거더를 모두 포함하며, 긴장재나 프리플렉스 방식에 의해 압축 프리스트레스가 교량용 거더 중앙부의 중립축 하측에 도입될 수도 있다. 이하, 편의상 콘크리트를 주재료로 형성된 교량용 거더를 기준으로 설명하기로 한다.
교량용 거더(500)는 그 상면에 헌치가 구비되지 않은 편평한 표면으로 형성됨에 따라, 교량용 거더(500)를 제작하기 위한 강재 거푸집의 비용을 낮추어 경제성을 확보할 수 있다. 교량용 거더(500)의 상측에는 합성 콘크리트(800)와의 합성을 견고하게 하기 위한 전단 연결재(540)가 돌출 형성되고, 프리캐스트 단위블록(600)과의 사이에 합성 콘크리트의 누설을 방지하기 위하여 밀폐 부재(690)가 교량용 거더(500)의 상면(500s)의 횡방향 끝단부 양측에 길이 방향을 따라 길게 형성된다.
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 밀폐 부재(690)는, 고무나 우레탄 계열의 압축 가능한 재질로 형성되어 교량용 거더(500)의 상면의 횡방향 양측 단부에 교량용 거더(500) 길이 방향을 따라 길게 배치된다. 프리캐스트 단위블록(600)이 하방으로 내려와 교량용 거더(500)의 상면(500s)에 거치되면, 프리캐스트 단위블록(600)의 중량에 의해 밀폐 부재(690)가 하방으로 눌리면서 탄성 복원력에 의해 교량용 거더(500)의 상면과 프리캐스트 분절블록(610)의 사이 공간을 외부로부터 차단하여 상기 합성 콘크리트(800)의 타설 공간을 한정한다.
즉, 프리캐스트 단위블록(600)의 중량은 교량용 거더(500)와 프리캐스트 단위블록(600)의 사이에 개재되는 프리캐스트 지지블록(700)에 의해 지지되고, 밀폐 부재(690)는 합성 콘크리트(800)의 누설을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 밀폐 부재(690)는 합성 콘크리트(800)의 압력을 견딜 정도의 두께로 형성되면 충분하고, 이에 따라 탄성 변형도 원활히 이루어지게 되므로, 탄성 변형된 상태에서 원래의 형태로 복원하려는 탄성 복원력에 의해 프리캐스트 단위블록(600)의 저면을 가압하면서 밀착된 상태가 된다.
이를 통해, 교량용 거더(500)와 프리캐스트 단위블록(600)의 저면 사이의 공간은 밀폐 부재(690)에 의해 차폐되어, 굳지않은 상태의 합성 콘크리트(800)가 타설되면, 교축 직각 방향 양단부에 설치된 밀폐 부재(690)를 접합면으로 하여 외부로 누설되지 않고 합성 콘크리트를 양생시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 교량용 거더(500)가 제작되면, 기중기로 교량용 거더(500)를 인상하여, 교각이나 교대 등의 하부 구조 상의 교좌 장치에 거치시킨다. 상기 바닥판(60)은, 도 8에 도시된 프리캐스트 단위블록(600)이 교축 방향으로 연속하여 밀착 거치되어 바닥판(60)의 일부 이상을 형성한다.
프리캐스트 단위블록(600)은 교량 바닥판(60)의 두께와 동일한 두께를 갖는 두께의 철근 콘크리트 구조물로 형성되는 프리캐스트 분절블록(610)과, 프리캐스트 분절블록(610)의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 교량용 거더(500)의 상면 중앙부가 프리캐스트 분절블록(610)에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 프리캐스트 분절블록(610)을 이격되게 연결하는 연결 부재(630)와, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(600)과 결합하도록 종방향 끝단면으로부터 돌출된 종연결 강재(640)와, 프리캐스트 단위블록(600)이 교량용 거더(500)에 연속하게 밀착배열된 상태에서 종연결 강재(640)의 하측을 밀봉해주는 받침 돌출 부재(650)를 포함하여 구성된다.
프리캐스트 단위블록(600)의 프리캐스트 분절블록(610)은 콘크리트를 주재료로 하는 철근 콘크리트 구조물로 형성되고, 저면에 헌치가 구비되지 않은 편평한 표면으로 형성됨에 따라 프리캐스트 단위블록(600)을 제작하기 위한 강재 거푸집의 비용을 낮추어 경제성을 확보할 수 있다. 다시 말하면, 프리캐스트 단위블록(600)을 제작하기 위한 거푸집은 측면 마감판의 면적은 상대적으로 작고, 저면의 면적이 대부분을 차지하므로, 프리캐스트 단위블록(600)의 저면에 헌치를 형성하게 되면, 강재 거푸집의 저면 마감판을 형성하기 위한 재료비와 가공비가 높아지는 문제가 발생된다. 그러나, 본 발명에 따른 프리캐스트 단위블록(600)은, 프리캐스트 분절블록(610)의 저면을 편평한 면으로 형성할 수 있어서, 프리캐스트 단위블록(600)의 콘크리트부를 형성하기 위한 거푸집의 형상이 단순해지므로, 프리캐스트 단위블록(600)을 제작하는 비용을 줄이면서 정교한 형상으로 제작할 수 있게 된다.
여기서, 프리캐스트 분절블록(610)은 교축 직각 방향으로의 단부가 교량용 거더(500)에 지지되며, 교량용 거더(500)의 상면(500s)을 향하는 단부에 경사진 천장면(620s)을 구비한다. 여기서, 도 10에 도시된 바와 같이, 천장면(620s)은 교량용 거더(500) 중앙부로부터 교축 직각 방향으로 멀어지는 방향으로 점진적으로 낮아지는 경사면으로 형성된다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 프리캐스트 분절블록(610)의 하부 모서리 부분에 형성된 경사진 천장면(620s)은 교축 방향으로 상기 프리캐스트 분절블록(610)의 하부 모서리 부분 전체에 걸쳐서 형성된다. 따라서, 프리캐스트 지지블록(700)이 교축 방향 어떤 위치에 있더라도 프리캐스트 분절블록(610)의 천장면(620s)을 지지할 수 있는 이점이 있다.
종래에는 프리캐스트 분절블록의 특정 위치에 수용홈이나 수용 구멍을 미리 형성해 놓아야 했기 때문에 수용홈이나 수용 구멍을 정확한 위치에 형성하기 위한 작업 및 설계상의 어려움이 있었고, 형성 과정에서 약간의 오차가 발생하게 되면 연결 부재(630)나 전단 연결재(540) 또는 종방향 철근(570) 등 다른 부재들과 간섭될 염려가 있었으나 본 발명의 경우에는 프리캐스트 분절블록(610)의 하부 모서리 부분 전체에 걸쳐서 경사진 천장면(620s)을 형성함으로써 이러한 종래기술의 문제를 해결할 수 있다.
상기 프리캐스트 분절블록(610) 중에 횡방향으로 양단부에 배치되는 분절블록을 제외한 나머지 분절블록은 인접한 교량용 거더(500)에 양단부가 거치되므로, 교량용 거더(500)의 횡방향으로의 열의 개수에 따라 그 개수가 달라진다.
프리캐스트 분절블록(610) 중에 횡방향으로 최외측에 배치된 분절블록(610)은 교량용 거더(500)에 어느 일단부가 지지되고, 연결 부재(630)에 의해 인접한 프리캐스트 분절블록(610)에 연결되어 설치된다. 즉, 프리캐스트 분절블록(610) 중에 횡방향으로 최외측에 배치된 분절블록(610)은 외팔보 형태로 교량용 거더(500)에 거치된다.
상기 연결 부재(630)는 프리캐스트 분절블록(610)들의 사이를 연결하되, 콘크리트를 주재료로 형성되는 프리캐스트 분절블록(610)의 사이에 빈 공간이 형성될 수 있도록 연결한다. 바람직하게는, 연결 부재(630)는 철근이나 강재로 형성되어, 횡방향 빈공간이 마련되도록 한다.
바람직하게는, 연결 부재(630)는 프리캐스트 분절블록(610)을 횡방향으로 연결할 뿐만 아니라, 도 13에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 분절블록(610)을 횡방향으로 관통하여 횡방향 주철근(630a)과 연속하는 형태로 형성된다. 즉, 프리캐스트 분절블록(610)을 보강하는 횡방향 주철근(630a)이 콘크리트 부분의 바깥으로 드러난 부분이 연결 부재(630)로 형성되므로, 연결 부재(630)는 횡방향 주철근(630a)과 연속하는 동일한 부재로 형성될 수 있다.
이에 따라, 콘크리트 재질의 프리캐스트 분절블록(610)의 내부를 횡방향 주철근(630a)으로 연속하게 배근하면, 프리캐스트 분절블록(610)의 바깥에 드러난 부분이 연결 부재(630)을 형성하면서 콘크리트로 형성된 프리캐스트 분절블록(610)을 횡방향으로 연결하므로, 프리캐스트 단위블록(600)의 제작이 보다 용이하고 콘크리트부의 보강을 연속한 부재로 견고하게 보강할 수 있다.
도면에 예시된 실시예에서는, 프리캐스트 분절블록(610)의 상호간을 연결하는 부재로서 횡방향 주철근(630a)을 도시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 철근 이외에 강봉이나 형강 등의 다양한 소재로 횡방향으로 인접한 프리캐스트 분절블록(610)을 연결하는 연결 부재(630)로 적용될 수 있다.
이에 따라, 연결 부재(630)는 교량용 거더(500)의 상면에 돌출된 전단 연결재(540)와 간섭되지 않고 전단 연결재(540)들의 사이를 통과하는 형태로 배치된다. 따라서, 교량용 거더(500)에 거치된 프리캐스트 단위블록(600)이 교축 방향으로 연속하여 밀착 배치된 상태에서는, 프리캐스트 단위블록(600)의 횡방향 빈공간에 의해 교량용 거더(500)의 중심축 상면이 종방향 라인 형태로 외부에 드러난 상태가 된다.
이와 같이, 프리캐스트 단위블록(600)은 연결 부재(630)를 매개로 각각의 프리캐스트 분절블록(610)이 횡방향 빈공간만큼 상호 이격되어 있으므로, 프리캐스트 단위블록(600)이 교량용 거더(500)에 거치된 상태에서는 교량용 거더(500)의 횡방향 중심축 상면이 전단 연결재(540)와 함께 프리캐스트 단위블록(600)의 콘크리트부에 가려지지 않고 개방된 상태가 된다.
종연결 강재(640)는, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 분절블록(610)의 종방향 양끝면의 중간 높이에 각각의 프리캐스트 분절블록(610)에서 횡방향으로 연속한 직선 형태의 강재로 돌출 형성된다. 여기서, 종연결 강재(640)는 횡방향으로 인접한 교량용 거더(500)의 상측을 연결하도록 횡방향으로 연장 형성된 하나의 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 횡방향으로 연장되는 플레이트가 다수 이격 배치되는 형태로 형성될 수도 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 종연결 강재(640)는 프리캐스트 분절블록(610)의 내부로 일부 매립된 매립 플레이트(640x)와 연속한 부재로 일체 형성되고, 매립 플레이트(640x)와 종연결 강재(640)의 연결부에서 종방향 양끝면(610e)과 평행하고 종연결 강재(640)에 수직한 자세로 매립된 고정 플레이트(640y)에 결합되어, 프리캐스트 분절블록(610)에 견고한 결합 상태를 유지하면서 제작이나 시공 중에 위치 나 형상이 틀어지는 가능성을 최소화할 수 있다.
하나의 프리캐스트 분절블록(610)의 교축 방향으로 양 끝단에 노출된 종연결 강재(640)의 사이에는 루프 형태의 배력 철근(640a)이 콘크리트 재료를 포함하여 형성된 프리캐스트 분절블록(610)의 내부에 배근된다.
종연결 강재(640)의 돌출 길이는, 도 13에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 프리캐스트 단위블록(600)을 밀착 배열한 상태에서, 서로 맞대기 용접(WP)을 할 수 있을 정도로 근접한 길이로 정해진다. 작업자는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(600)으로부터 서로를 향하여 돌출된 종연결 강재(640)를 상측에서 바라보면서 맞대기 용접을 행하므로, 작업이 수월해지고 우수한 용접 품질을 확보하여 하나의 구조 부재로 작용할 수 있게 된다.
상기 받침 돌출 부재(650)는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(600)의 종방향 양끝면(610e)의 하단부로부터 교축 방향으로 돌출되도록 연장 형성된다. 여기서, 받침 돌출 부재(650)의 돌출 길이(Lp)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 인접한 어느 하나의 프리캐스트 단위블록(600)으로부터 다른 하나의 프리캐스트 단위블록(600)을 향하여 교축 방향으로 돌출 형성되고, 어느 하나의 프리캐스트 단위블록(600)으로부터 돌출된 받침 돌출 부재(650)의 선단(650e)이 다른 하나의 프리캐스트 단위블록(600)에 접촉한 상태에서, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(600)으로부터 각각 돌출되어 서로 마주보는 종연결 강재(640)의 간격은 맞대기 용접할 수 있는 정도가 되게 하는 치수로 정해진다. 다시 말하면, 받침 돌출 부재(650)는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(600)이 돌출 길이(Lp)만큼 받침 돌출 부재(650)의 상측에 종방향 빈공간(LC)을 형성하면서, 종연결 강재(640)가 서로 맞대기 용접을 할 수 있을 정도로 간격을 조절해주는 역할을 한다. 그리고, 받침 돌출 부재(650)의 선단(650e)이 교축 방향으로 인접한 다른 프리캐스트 단위블록(600)의 콘크리트부의 양끝면 하단부와 밀착한 상태에서, 받침 돌출 부재(650)의 상측에 형성되는 종방향 빈공간(LC)을 합성 콘크리트(800)의 타설 공간이 되게 하고 동시에 합성 콘크리트(800)를 타설하기 위한 거푸집의 바닥면 역할을 하게 된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(600)을 교축 방향으로 밀착되게 교량용 거더(500)의 상면에 연속하여 거치시키면, 횡방향 빈공간(TC)을 이은 종방향 라인과, 종방향 빈공간(LC)을 이은 횡방향 라인이 격자 형태를 이루게 된다.
한편, 프리캐스트 단위블록(600)을 교량용 거더(500)의 상면에 지지되도록 거치시키기 이전에, 교량용 거더(500) 상면의 횡방향 양측단부에는 프리캐스트 단위블록(600)이 안착되는 탄성 재질의 밀폐 부재(690)를 미리 설치해둘 수 있다. 이를 통해, 프리캐스트 단위블록(600)이 도 10에 도시된 바와 같이 거치되면, 횡방향 양측단부의 밀폐 부재(690)가 탄성 압축 변형되면서 프리캐스트 단위블록(600)과 교량용 거더(500)의 상면 사이의 틈새로 인해 합성 콘크리트(800)를 타설하는 과정에서 미량이라도 누설되는 것을 억제할 수 있다.
그리고 나서, 도 11 내지 14에 도시된 바와 같이, 격자 형태의 빈 공간에 무수축 콘크리트나 몰탈 또는 무수축 콘크리트가 합성 콘크리트(800)로서 타설되고, 타설 이후 양생되면, 교량용 거더(500)와 프리캐스트 단위블록들(600)이 합성 콘크리트(800)에 의하여 일체로 합성되어 교량의 바닥판(60)을 형성한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 합성 콘크리트(800)는 특정 위치에 편중되지 않고, 교량의 바닥판 전체에 격자 형태(TC와 LC로 이루어진 부분)로 균등하게 분산되므로, 교량용 거더(500)와 바닥판(60)은 균일하게 전체적으로 일체화된다.
그리고, 전단 연결재(540)가 설치되어 있는 교량용 거더(500)의 상면 위치에 대응하는 바닥판은 콘크리트 없이 연결 부재(630)가 통과하므로, 바닥판 설치시 전단 연결재(540)의 간섭이 발생할 가능성이 없는 시공상의 이점도 얻을 수 있다.
프리캐스트 단위블록(600)이 바닥판(60)의 전체 단면 두께로 형성됨에 따라, 전단 연결재(540)의 높이를 충분히 높게 형성할 수 있으므로, 통상적인 현장타설 바닥판의 경우와 동일한 전단 연결재(540)와의 결합 특성을 얻을 수 있다.
더욱이, 프리캐스트 단위블록(600)의 각 프리캐스트 분절블록(610)의 횡방향 빈공간(TC)에 의해 교량용 거더(500)의 상면의 중심부가 라인 형태로 드러나는 균일한 패턴이 바닥판 전체에 걸쳐 나타나므로, 교축 방향으로 배열되는 배력 철근(640a)을 균등한 횡방향 간격으로 이격되게 배근하는 것이 가능해진다. 또한, 프리캐스트 단위블록(600)의 각 프리캐스트 분절블록(610) 간의 빈공간(LC)에 의해 횡방향으로 일직선 형태로 드러나는 패턴이 바닥판 전체에 걸쳐 나타나므로, 교축 직각 방향으로 배열되는 횡방향 주철근(630a)을 균등한 종방향 간격으로 이격되게 배근하는 것이 가능해진다. 따라서, 하중에 대한 응력이 바닥판 주철근에 고르게 분산되고, 배근이 단순하여 품질 관리가 양호해진다.
이렇듯, 본 발명은 프리캐스트 단위블록(600)을 설치한 상태에서 횡방향 주철근(630a)과 배력 철근(640a)이 바닥판 전체에 걸쳐 균일하게 배근될 수 있으며, 동시에 합성 콘크리트(800)는 횡방향 빈공간(TC)에 의해 형성되는 종방향 라인과 종방향 빈공간(LC)에 의해 형성되는 횡방향 라인에 의해 균일한 간격의 격자 형태로 배치되므로, 시공이 완료된 바닥판(60)은 특정 위치에서 강성이 높거나 낮지 아니하고 전체적으로 균일한 강성을 갖게 되어, 외력에 대하여 판 형태로 균질하게 합성 거동함으로써 구조적인 안전성이 증대되는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 이는, 종래의 바닥판을 교량용 거더(500)와 결합할 때에 서로 이격된 포켓에만 합성 콘크리트를 타설하여 합성시키는 것에 비하여 훨씬 더 견고한 합성을 보장할 수 있다.
프리캐스트 지지블록(700)은 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 형성되어 구조 부재로서 외력에 저항하며, 소정의 길이만큼 교축 직각 방향으로 연장되어 프리캐스트 지지블록(700)의 양단부가 각각 인접한 프리캐스트 분절블록(610)의 하부를 지지하도록 형성되어 있고, 프리캐스트 분절블록(610)의 하부 모서리 부분에 형성된 경사진 천장면(620s)을 하부에서 지지하며 프리캐스트 단위블록(600)의 높이와 자세를 조정한다. 프리캐스트 지지블록(700)은 각각의 인접한 프리캐스트 분절블록(610) 하부에 종방향으로 2개 이상 배치된다.
보다 구체적으로는, 프리캐스트 분절블록(610)에 덮여지지 않는 개방 형태인 교량용 거더(500)의 상면 중앙부를 향하는 프리캐스트 분절블록(610)의 단부의 저면에는, 교량용 거더(500)로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 하향 경사진 천장면(620s)이 형성된다. 그리고, 프리캐스트 지지블록(700)은 교축 직각 방향으로 양단부에 형성되는 상부 모서리 부분이 경사진 외측면(770s)을 포함하여 형성되어 설치된다.
본 발명의 프리캐스트 지지블록(700)의 경우 도 10에 도시된 바와 같이 이격되어 있는 2개의 인접한 프리캐스트 분절블록(610) 사이에서 연장되고, 경사진 외측면(770s)이 2개의 프리캐스트 분절블록(610)의 경사진 천장면(620s)과 면대면으로 맞닿은 상태로 프리캐스트 지지블록(700)의 양측 상부에 배치되는 프리캐스트 분절블록(610)을 하부에서 지지하기 때문에 프리캐스트 지지블록(700)의 일측에 배치된 프리캐스트 분절블록(610)에 의해 프리캐스트 지지블록(700)에 작용하는 수평 방향의 힘이 타측에 배치된 프리캐스트 분절블록(610)에 의해 프리캐스트 지지블록(700)에 작용하는 반대방향의 수평 방향의 힘에 의해 상쇄될 수 있다. 따라서, 프리캐스트 지지블록(700)의 위치와 자세가 프리캐스트 지지블록(700)의 양측에 지지되는 프리캐스트 분절블록(610)에 의해서 변경되지 않고 안정적으로 유지될 수 있는 이점이 있다.
종래에는 본 발명과 달리 쐐기형의 조정 블록이 프리캐스트 분절블록의 하부에 형성된 수용홈에 수용되는 상태로 지지되어 있었기 때문에 수용홈의 반대편에서 쐐기형의 조정 블록을 적절하게 지지하기 어려운 구조를 가지고 있었고 이로 인해 쐐기형의 조정 블록이 프리캐스트 분절블록으로부터 받는 수평 방향의 힘에 의해 자세가 무너지거나 위치가 변경될 염려가 있었다. 이에 반해, 본 발명은 프리캐스트 지지블록(700)이 2개의 인접한 프리캐스트 분절블록(610) 사이에서 연장되고, 양단부의 경사진 외측면(770s)이 2개의 프리캐스트 분절블록(610)의 경사진 천장면(620s)과 면대면으로 맞닿은 상태로 프리캐스트 지지블록(700)의 양측 상부에 배치되는 프리캐스트 분절블록(610)을 하부에서 지지하기 때문에 상술한 종래기술의 문제를 해결할 수 있다.
천장면(620s)과 경사진 외측면(770s)의 기울기는 동일하게 정해져 서로 면접촉으로 지지하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 천장면(620s)과 경사진 외측면(770s)의 기울기 편차가 있더라도 무방하지만, 천장면(620s)과 경사진 외측면(770s)은 모두 교량용 거더(500)로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 하향 경사지게 형성된다. 도면에는 천장면(620s)과 경사진 외측면(770s)이 모두 평탄면으로 형성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 천장면(620s)과 경사진 외측면(770s) 중 어느 하나 이상은 곡면으로 형성될 수도 있다.
프리캐스트 지지블록(700)의 경사진 외측면(770s)은 프리캐스트 분절블록(610)의 천장면(620s)에 일부 이상이 맞닿은 상태가 된다.
이 때, 프리캐스트 지지블록(700)의 높이는 교량용 거더(500)의 상면과 프리캐스트 분절블록(610)까지의 높이차를 고려하여 교축 직각 방향으로 배치된 교량용 거더(500)마다 다르게 정해지는 것에 의해 교량의 바닥판 경사에 부합하는 경사도를 프리캐스트 분절블록(610)으로 구현할 수 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 프리캐스트 지지블록(700)은 교축 직각 방향으로 양측의 높이가 다르게 형성되어 경사진 상부면(720s)을 가지게 된다. 이로 인해, 교축 직각 방향으로 프리캐스트 단위블록(600)에 구배가 형성되어 교량용 바닥판에 적합한 경사를 구현하게 된다.
본 발명의 실시에에 따르면 프리캐스트 지지블록(700)은 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이 인접한 프리캐스트 분절블록(610) 사이의 개방된 공간에 교축 방향을 따라 배근되는 철근이 관통되도록 교축 방향으로 관통된 3개의 관통홀(760)이 형성되어 있으며, 3개의 관통홀(760)은 교축 직각 방향으로 소정 간격 마다 배열되어 있다.
도 9 내지 12에 일 실시예로 도시된 바와 같이 관통홀(760)의 횡방향 단면은 원형이 될 수 있으며, 관통홀(760)의 개수는 교축 직각 방향으로 인접한 프리캐스트 분절블록(610) 사이의 개방된 공간에 종방향으로 배근되는 철근(570)의 개수에 대응되는 개수로 프리캐스트 지지블록(700)에 형성될 수 있고, 관통홀(760)의 직경은 종방향으로 배근되는 철근(570)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 다른 실시예에서 관통홀(760)의 횡방향 단면의 형상이 다각형이나 타원형과 같은 형상이 될 수도 있다.
본 발명의 경우 프리캐스트 지지블록(700)이 하나의 피스로 형성되어 있고, 프리캐스트 지지블록(700)의 횡방향 단면이 대략 경사진 사다리꼴 모양으로 형성되어 매우 안정된 형상이 되므로 양쪽 경사진 외측면(770s)에 접하는 프리캐스트 분절블록(610)의 하중을 보다 안정적으로 지지할 수 있는 구조가 된다.
한편, 프리캐스트 단위블록(600)의 높이 및 자세 조절을 위하여 프리캐스트 지지블록(700)의 경사진 외측면(770s)에는 판 형상의 경사면 플레이트(미도시)가 배치될 수 있다. 경사면 플레이트는 프리캐스트 지지블록(700)의 양측의 경사진 외측면 모두에 배치될 수도 있고, 어느 한 쪽의 경사진 외측면에만 배치될 수도 있다.
또한, 프리캐스트 단위블록(600)의 높이 조절을 위하여 프리캐스트 지지블록(700)과 교량용 거더(500) 사이에는 판 형상의 하부 플레이트(미도시)가 배치될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 현장에서 필요에 따라 경사면 플레이트나 하부 플레이트를 설치함으로써 간단하게 프리캐스트 단위블록(600)의 높이나 자세를 조정할 수 있으므로 작업 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
500: 교량용 거더 600: 프리캐스트 단위블록
610: 프리캐스트 분절블록 620s: 경사진 천장면
630: 연결부재 640: 종연결 강재
650: 받침 돌출 부재 700: 프리캐스트 지지블록
720s: 경사진 상면부 760: 관통홀
770s: 경사진 외측면 800: 합성 콘크리트

Claims (10)

  1. 교량용 바닥판을 형성하기 위하여 교량용 거더의 상부에 교축 방향으로 연속하여 배치되는 각각의 프리캐스트 단위블록을 교량용 거더에 지지하는 교량용 프리캐스트 지지블록으로서,
    상기 프리캐스트 단위블록은 교축 직각 방향으로 이격된 복수의 프리캐스트 분절블록과 각각의 이격된 프리캐스트 분절블록을 연결하는 연결부재를 포함하고,
    상기 프리캐스트 지지블록은 소정의 길이만큼 교축 직각 방향으로 연장되어 프리캐스트 지지블록의 양단부가 각각 인접한 프리캐스트 분절블록의 하부를 지지하도록 형성되며, 교축 직각 방향으로 양단부에 형성되는 상부 모서리 부분이 각각 마주보고 있는 프리캐스트 분절블록의 하부를 지지하기 위해 모따기된 경사진 외측면으로 이루어져 있고,
    상기 프리캐스트 지지블록은 상기 인접한 프리캐스트 분절블록 사이의 개방된 공간에 교축 방향을 따라 배근되는 철근이 관통되도록 교축 방향으로 관통된 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되어 있고,
    상기 프리캐스트 지지블록은 교축 직각 방향으로 구배를 형성하기 위하여 교축 직각 방향으로 양측의 높이가 다르게 형성되도록 경사진 상면부를 구비하는 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀은 적어도 2 이상 형성되어 있으며 상기 프리캐스트 지지블록의 교축 직각 방향으로 소정 간격마다 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리캐스트 지지블록과 상기 교량용 거더 사이에 배치되는 하부 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프리캐스트 지지블록의 상기 경사진 외측면에 배치되는 경사면 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록.
  6. 제1항에 있어서,
    일단부가 상기 교량용 거더의 상면에 설치되고, 상기 프리캐스트 단위블록이 상기 교량용 거더에 거치되면, 상기 프리캐스트 단위블록에 의해 하방으로 눌리면서 변형이 탄성적으로 허용되어, 상기 교량용 거더의 상면과 상기 프리캐스트 분절블록의 사이 공간을 외부로부터 차단하여 합성 콘크리트의 타설 공간을 한정하는 밀폐 부재;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프리캐스트 지지블록은 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 형성되는 것을 특징으로 하는 교량용 프리캐스트 지지블록.
  8. 교량의 상부 구조에 있어서,
    교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더;
    교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 복수의 프리캐스트 분절블록과, 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 분절블록을 이격되게 연결하는 연결 부재를 포함하는 프리캐스트 단위블록;
    상기 프리캐스트 단위블록과 상기 교량용 거더 사이에 개재되며 이격된 프리캐스트 분절블록 사이에서 연장되어 이격된 프리캐스트 분절블록을 하부에서 지지하는 복수의 프리캐스트 지지블록; 및
    상기 프리캐스트 분절블록에 의해 덮여지지 않는 개방된 부분에 타설되어 상기 프리캐스트 단위블록과 상기 교량용 거더를 일체화시키는 합성 콘크리트;를 포함하고,
    상기 프리캐스트 지지블록은 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 교량용 프리캐스트 지지블록인 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인접한 프리캐스트 분절블록의 하부 모서리 부분은 각각 마주보고 있는 상기 프리캐스트 지지블록의 경사진 외측면과 면대면으로 접촉하도록 모따기된 경사진 천장면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프리캐스트 분절블록의 하부 모서리 부분에 형성된 경사진 천장면은 교축 방향으로 상기 프리캐스트 분절블록의 하부 모서리 부분 전체에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
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