KR102643901B1 - 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합 라멘교에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성구조의 장경간 라멘교를 구현하면서 휨 강성이 증대되는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법에 관한 것이다. 이를 위해, 라멘교에 있어서, 라멘교의 기초(20)와 일체로 형성되고, 라멘교의 일측 단부(a,e)로부터 중심부(c) 방향을 향해 부모멘트(-)가 정모멘트(+)로 변환되는 영역(b, d)까지 연장된 연결부(140); 일단이 연결부(140)에 연결되도록 시공되는 접합부(200); 및 접합부(200)의 타단에 연결되는 슬래브부(300);를 포함하고, 슬래브부(300)는, 중공관(310)과 섬유보강재(350)를 포함하는 중공거더(400)가 병렬 설치되고, 그리고, 중공거더(400) 사이에는 가로보(320)가 설치된다.
Description
본 발명은 복합 라멘교에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성구조의 장경간 라멘교를 구현하면서 휨 강성이 증대되는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법에 관한 것이다.
라멘교(Ramen)는 경간장 15.0m 미만의 교량에 주로 적용되는 교량 형식으로 소하천 횡단이나 소로 통과 구간의 교량 형식으로 이용되고 있다. 그러나 도로가 소하천에 직각방향으로 횡단하는 경우가 거의 없어 교량에 사각이 설치됨에 따라 라멘교로 계획시 경간장 15.0m를 초과하는 경우가 많았다. 이 경우, 부득이 단경간이 아닌 2경간 라멘 내지는 경간장 확보가 가능한 단경간 PSC(PreStressed Concrete) 빔을 적용하여 설계 시공하는 사례가 종종 발생하게된다.
이 때 2경간 이상의 라멘교로 계획시 중간에 교각을 설치해야 했는데 이로 인해 통수능 저하로 인한 수위상승의 문제가 발생하였다. 뿐만 아니라, 홍수시 중간 교각에 유목의 충돌 및 부유물 적재로 인한 구조안전성 및 홍수 조절 성능 저하 등의 문제점이 있었다.
최근 PSC 빔이나 프리플렉스(Preflex) 빔을 이용한 합성구조의 라멘교가 개발되어 장경간의 라멘을 구현하고 있으며, 단경간 PSC 빔의 경우 저형고 구현을 위해 개발된 개량형 PSC 빔을 사용하는 사례는 있었다. 그러나, 형하고(桁下高) 확보 및 신축이음 설치 필요에 따른 유지관리 등의 문제점이 있었다. 이로 인해 단경간의 경우 합성라멘교 형식을 선호하여 시공하고 있는 실정이다.
한편, 현재 사용되고 있는 합성형 라멘교의 경우, 최대 부(-)모멘트 및 최대 전단력이 걸리는 지점은 라멘교 지점부 벽체 상부이다.
이와 같이 벽체 상부에 걸리는 최대 부(-)모멘트와 최대 전단력에 저항하기 위해서는 연결부 강성 확보가 필수적이다. 즉, 지점부나 연결부에 대한 보강이 필수적이지만 합성구조의 연결부 강성에 대한 별도의 강도 기준이 정립되어 있지 않아 시공하는 업체별로 상이한 방식이 적용되었고, 이에 대한 신뢰성도 검증되지 않은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 합성구조의 장경간 라멘교를 구현하면서 휨 강성이 증대되는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 프리캐스트(Precast)로 제작된 중앙의 슬래부와 접합부의 시공을 선시공된 연결부가 지지하는 에어벤트(AIR BENT) 공법을 활용한 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 라멘교에 있어서, 라멘교의 기초(20)와 일체로 형성되고, 라멘교의 일측 단부(a,e)로부터 중심부(c) 방향을 향해 부모멘트(-)가 정모멘트(+)로 변환되는 영역(b, d)까지 연장된 연결부(140); 일단이 연결부(140)에 연결되도록 시공되는 접합부(200); 및 접합부(200)의 타단에 연결되는 슬래브부(300);를 포함하고, 슬래브부(300)는, 중공관(310)과 섬유보강재(350)를 포함하는 중공거더(400)가 병렬 설치되고, 그리고, 중공거더(400) 사이에는 가로보(320)가 설치되는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교가 제공된다.
또한, 중공거더(400)는, 중공거더(400)의 단면 중앙 영역에 위치하고, 접합부(200)에 연결될 수 있도록 양단이 노출된 중공관(310); 중공관(310)의 외곽에 설치되는, 전단보강철근(380), 스트럽 철근(385), 휨보강 철근(390), 및 중공관 고정철근(365) 중 적어도 하나; 중공거더(400)의 외관을 형성하는 거더 콘크리트(325); 및 중공거더(400)의 저면에 설치되고, 휨 보강을 위한 섬유보강재(350)를 포함할 수 있다.
또한, 섬유보강재(350)는, 교축 방향을 따라 거더 콘크리트(325)내에 매몰 설치되는 FRP 보강재(352); 및 FRP 보강재(352)의 노출면을 마감하는 몰탈(354)을 포함할 수 있다.
또한, 섬유보강재(350)는, 교축 방향을 따라 거더 콘크리트(325)내에 매몰 설치되는 전단 연결재(356); 및 전단 연결재(356)의 노출면을 마감하며, 중공거더(400)의 저면 일부를 형성하는 FRP 보강재(352);를 포함할 수 있다.
또한, 섬유보강재(350)는, 거더 콘크리트(325) 내에서 교축 방향 및 교축 방향과 직각인 방향으로 설치되는 구체철근(358); 및 구체철근(358)에 접하도록 위치하고, 교축방향을 따라 거더 콘크리트(325) 내에 매립되는 FRP 보강재(352);를 포함할 수 있다.
또한, 가로보(320)와 복수의 중공거더(400) 상부를 덮는 슬래브 콘크리트(330)를 더 포함할 수 있다.
또한, 연결부(140), 접합부(200); 및 슬래브부(300)는 에어벤트(210) 상에서 시공된다.
또한, 에어벤트(210)는, 연결부(140)의 단부 상면에서 직교하도록 설치되는 상부가로보(260)와 상부세로보(265); 연결부(140)의 단부 하면에서 직교하도록 설치되는 하부가로보(220)와 하부세로보(225); 및 상부가로보(260)와 하부가로보(220)를 연결부(140)에 결착시키는 복수의 와이어(240);를 더 포함하고, 에어벤트(210)는 하부세로보(225)의 일단으로부터 연장되어 접합부(200)와 슬래브부(300)를 지지한다.
또한, 중공관은 파형 중공 강관(310a)이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로써, 전술한 복합 라멘교의 시공 방법에 있어서, 복합 라멘교(100)의 기초(20), 벽체(110) 및 연결부(140)를 시공하는 단계(S100)와 중공관(310)과 섬유보강재(350)를 포함하는 중공거더(400)를 복수개 제작하는 단계(S110)가 독립적으로 수행되고, 연결부(140)에 에어벤트(210)를 설치하는 단계(S120); 에어벤트(210) 상에 중공거더(400)를 순차적으로 설치하는 단계(S130); 연결부(140)와 중공거더(400)를 연결하고, 콘크리트를 타설하여 접합부(200)를 완성하는 단계(S140); 중공거더(400) 사이마다 가로보(320)를 설치하는 단계(S150); 슬래브부(300) 상에 슬래브 콘크리트(330)를 타설하는 단계(S160); 및 슬래브 콘크리트(330) 상에 아스팔트(340)를 시공하는 단계(S170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교의 시공방법에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 30 ~ 50 m 길이의 장경간 라멘교를 구현할 수 있고, 현행 설계기준에 의해 연결부의 구조해석이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 섬유보강된 중공거더로 인하여 중공 슬래브 및 빔 구조의 단점인 사하중을 경감시키면서, 중공슬래브의 균열을 방지하고, 휨 강성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래의 라멘교 시공방법인 동바리 공법 대신 에어벤트 공법을 적용함으로써 시공성 향상 및 공기단축의 효과가 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교의 정면도,
도 2a는 일반적인 교량에서의 모멘트를 나타내는 그래프,
도 2b는 일반적인 교량에서의 전단력을 나타내는 그래프,
도 3은 도 1 중 B-B 방향의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 중공거더(400)의 단면도,
도 5a는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 1 실시예,
도 5b는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 2 실시예,
도 5c는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 3 실시예,
도 6은 본 발명의 시공에 사용되는 에어벤트(210)의 정면도,
도 7은 도 6에 도시된 에어벤트(210)의 측단면도,
도 8은 본 발명에 따른 슬래브부(300)의 중공관이 파형 중공 강관(310a)인 경우, 접합부(200)의 개략적인 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 슬래브부(300)의 중공관(310)에 대한 접합부(200)의 개략적인 구성도,
도 10은 도 9 중 중공관(310)의 단부를 나타내는 구성도,
도 11은 도 10에 도시된 중공관(310)의 단면도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 라멘교의 시공방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교의 정면도,
도 2a는 일반적인 교량에서의 모멘트를 나타내는 그래프,
도 2b는 일반적인 교량에서의 전단력을 나타내는 그래프,
도 3은 도 1 중 B-B 방향의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 중공거더(400)의 단면도,
도 5a는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 1 실시예,
도 5b는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 2 실시예,
도 5c는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 3 실시예,
도 6은 본 발명의 시공에 사용되는 에어벤트(210)의 정면도,
도 7은 도 6에 도시된 에어벤트(210)의 측단면도,
도 8은 본 발명에 따른 슬래브부(300)의 중공관이 파형 중공 강관(310a)인 경우, 접합부(200)의 개략적인 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 슬래브부(300)의 중공관(310)에 대한 접합부(200)의 개략적인 구성도,
도 10은 도 9 중 중공관(310)의 단부를 나타내는 구성도,
도 11은 도 10에 도시된 중공관(310)의 단면도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 라멘교의 시공방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 도 2a는 라멘교에서의 모멘트를 나타내는 그래프이고, 도 2b는 라멘교에서의 전단력을 나타내는 그래프이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 라멘교에 작용하는 응력은 크게 휨(Bending) 모멘트와 전단력이 될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 휨 모멘트의 경우 벽체(110) 상단과 교량(30)이 만나는 a지점 및 e지점에서 부(-) 모멘트가 최대가 되고, 교량의 중앙인 c지점에서는 정(+) 모멘트가 최대가 된다.
따라서, a지점 및 e지점에서 라멘교의 부재 단면 두께, 보강 철근의 규격 및 간격은 부(-)모멘트와 전단력에 의해 결정되고, c지점에서 라멘교의 부재 단면 두께, 보강 철근의 규격 및 간격은 정(+)모멘트에 의해 결정된다.
이때, 교축방향을 따라 부(-)모멘트에서 정(+)모멘트로 변화하면서 모멘트가 0(제로)이 되는 b지점과 d지점을 변곡점이라고 한다. 이러한 변곡점 영역에서는 모멘트가 작용하지 않고 전단력만 작용하게 된다. 그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 변곡점에서 작용하는 전단력 역시 최대값이 아니므로 부재 단면의 구조와 철근 사양에 미치는 영향도 상대적으로 작다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교의 정면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 지면(130)의 하부에 설치되는 기초(120)와 벽체(110) 및 연결부(140)가 일체로 시공된다. 특히, 연결부(140)는 RC(Reinforced Concrete)슬래브 또는 SRC(Steel Reinforced Concrete) 슬래브로 제작되어 저형고 및 장경간 라멘교가 가능하다. 또한, 슬래브부(300)를 벽체와 연속되는 철근 콘크리트나 SRC 구조로 함에 따라 PSC 빔이나 PREFLEX 빔 구조의 복합라멘 형식보다 기초(120)와 벽체(100) 및 연결부(140)의 강성을 보다 확실하게 확보할 수 있으며, 시공성이 개선된다.
슬래브부(300)는 양단이 접합부(200)에 연결되며, 30 ~ 50m 범위의 장경간이 가능하다.
접합부(200)는 연결부(140)와 슬래브부(300)를 연결하며, 도 2a에 도시된 바와 같이 모멘트가 0(제로)이 되는 변곡점(b지점과 d지점)에 위치한다.
도 3은 도 1 중 B-B 방향의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 슬래브부(300)는 복수개(예 : 10개 ~ 15개)의 중공거더(400)가 교축방향을 따라 평행하게 배치되는 구조이며, 양단에 난간(382)이 설치된다. 중공거더(400) 사이에는 복수개의 가로보(320)가 설치된다. 이러한 가로보(320)는 사전에 미리 제작될 수 있으며, 중공거더(400)와 수직을 이루도록 설치되며, 가로보(320) 사이는 일정 간격을 유지할 수 있다. 이러한 가로보(320)를 통해 강성 중대, 하중 분포 효과를 기대할 수 있다.
이러한 중공거더(400)와 가로보(320)의 상부에는 슬래브 콘크리트(330)가 타설되어 중앙부를 높게 형성하고, 양쪽 난간(382)을 향해 내림 경사를 형성하도록 한다. 아스팔트(340)는 슬래브 콘크리트(330) 위에 타설되어 복합 라멘교(100)를 완성한다.
도 4는 본 발명에 따른 중공거더(400)의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 중공거더(400)의 단면은 크게 중공관(310), 철근, 섬유보강재(350) 및 거더 콘크리트(325)로 구성된다. 이러한 중공거더(400)는 현장의 인근에서 별도로 사전 제작되거나, 전용 공장에서 대량 생산된 후, 이동 설치할 수 있다.
중공거더(400)의 양측면과 상면은 사각형을 형성하고, 하면은 상면 보다 더 길이가 길게 형성되어 플랜지(360)를 형성한다. 하면이 상면보다 더 길게 형성함으로서 중공거더(400)의 휨모멘트 성능을 더욱 증가시킬 수 있다. 플랜지(360)는 상면보다 하면에 더 근접하도록 위치하며, 경사면을 포함한다. 이러한 플랜지(360)는 가로보(320)가 안정적으로 설치 또는 현장타설되도록 하면서 하중이 균일하게 분산되도록 한다.
중공관(310)은 강관이거나 파형 중공 강관(310a)일 수 있다. 중공관(310)은 접합부(200)와의 연결을 위해 슬래브부(300)의 양단에서 소정길이만큼 노출된다. 이러한 중공관(310)의 적용으로 인해 자중을 경감하고 충분한 강성을 확보할 수 있다.
철근은 전단보강철근(380), 휨보강철근(390), 스트럽철근(385) 및 중공관 고정철근(365)으로 이루어진다.
전단보강철근(380)은 하부가 개방된 채널(또는 사각형) 형상이고, 중공관(310)의 상부에 위치하면서 전단력을 지지한다. 휨보강철근(390)은 중공관(310)의 둘레에서 중공관(310)과 평행하게 배근된다. 이를 위해, 휨보강철근(390)은 중공관(310)의 양측면과 상부에서는 사각 단면을 따라 배근되고, 하부에서는 더 좁은 간격으로 촘촘히 배근된다. 예를 들어, 휨보강철근(390)은 측면에서 3개가 배근되고, 상면에서 5개(측면의 약 2배)가 배근되며, 하면에서 13개(측면의 약 4 ~ 5배)가 배근된다.
스트럽(Stirrup)철근(385)은 휨보강철근(390)을 둘러싸는 폐합형 철근이다.
중공관 고정철근(365)은 중공거더(400) 내에서 중공관(310)의 위치를 고정한다. 이를 위해, 양단이 중공관(310)에 접촉하며, 중간 영역이 절곡되어 하면의 휨보강철근(390)을 지나간다.
섬유보강재(350)는 휨 강도를 증가시키기 위해 중공거더(400)의 하면에서 교축 방향으로 설치된다. 그리고 섬유보강재(350)는 고강도 섬유보강재(예 FRP)를 사용함으로써 단면 두께를 감소시킬 수 있고, 중공 슬래브의 최대 약점인 균열 발생을 억제할 수 있다. 또한, 섬유보강재(350)는 하중 증가의 부담이 없으면서 내부식성이 우수하여 염해 지역(해상 교각)에서도 사용이 가능하다. 선택적으로, 섬유보강재(350)는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 등이 사용될 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 1 실시예이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, FRP 보강재(352)는, 교축 방향을 따라 거더 콘크리트(325)내에 매몰 설치되고, 폴리머계의 에폭시 몰탈(354)이 FRP 보강재(352)의 노출면을 마감한다.
도 5b는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 2 실시예이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 전단 연결재(356)가 교축 방향을 따라 거더 콘크리트(325)내에 매몰 설치되고, FRP 보강재(352)가 전단 연결재(356)의 노출면을 마감하며, 중공거더(400)의 저면 일부를 형성한다.
도 5c는 본 발명에 따른 섬유보강재(350)의 제 3 실시예이다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 구체철근(358)이 거더 콘크리트(325) 내에서 교축 방향 및 교축 방향과 직각인 방향으로 각각 설치되고, FRP 보강재(352)가 구체철근(358)에 접하도록 위치하고, 교축방향을 따라 거더 콘크리트(325) 내에 매립된다.
도 6은 본 발명의 시공에 사용되는 에어벤트(210)의 정면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 에어벤트(210)의 측단면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 연결부(140), 접합부(200); 및 슬래브부(300)는 에어벤트(210) 상에서 시공된다. 에어벤트(210)는 하부공간의 제약없이 시공이 가능하고, 풍하중의 영향을 최소화할 수 있다.
에어벤트(210)의 상부가로보(260)와 상부세로보(265)는 연결부(140)의 상부에 위치하며 상호 직각으로 설치된다. 그리고, 상부가로보(260)와 하부가로보(220)는 연결부(140)의 교폭 보다 큰 길이를 갖는다. 이러한 상부가로보(260)와 상부세로보(265)는 H빔이 될 수 있다.
하부가로보(220)와 하부세로보(225)는 연결부(140)의 단부 하면에서 상호 직교하도록 설치된다. 이러한 하부가로보(220)와 하부세로보(225)는 H빔이 될 수 있다.
와이어(240)는 상부가로보(260)와 하부가로보(220)의 양단에서 인장력 있게 귄취되어 상부가로보(260)와 하부가로보(220)를 연결부(140)에 결착시킨다. 이러한 와이어(240)는 강봉이나 강재로 대체될 수 있다.
그리고, 에어벤트(210)는 하부세로보(225)의 일단이 연장된 것으로 그 위에 접합부(200)와 슬래브부(300)를 지지한다.
격자보 패드(285)는 상부가로보(260)와 연결부(140) 상면 사이 및 상부세로보(265)와 연결부(140) 상면 사이에 각각 삽입된다. 이러한 격자보 패드(285)는 목재나 고무가 될 수 있다.
하부가로보(220)의 상면에는 장선(250)이 설치되고, 그 위에 접합부(200)를 설치하기 위한 거푸집(280)이 배치된다.
도 8은 본 발명에 따른 슬래브부(300)의 중공관이 파형 중공 강관(310a)인 경우, 접합부(200)의 개략적인 구성도이고, 도 9는 본 발명에 따른 슬래브부(300)의 중공관(310)에 대한 접합부(200)의 개략적인 구성도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 연결부(140)의 제 1 정착용 종철근(272)과 슬래브부(300)의 제 2 정착용 종철근(302)가 연장되어 접합부(200)에서 근접하고, 각각 커플러(370)에 의해 연결된다. 이러한 커플러(370)는 철근을 연결하는 공지의 구성이다. 이때 커플러(370)는 두께 방향으로 상호 엇갈리도록 배치하여 상부의 압축 철근과 하부의 인장 철근이 특정 단면에 집중되지 않도록 한다.
접합부(200)에는 다수의 보강철근(204)이 배근되고, 보강철근(204)의 강도를 높이기 위한 스트럽 철근(202)이 배근된다.
파형 중공 강관(310a)은 슬래브부(300)의 단면까지 연장되며, 필요한 경우 접합부(200)의 내부까지 연장될 수도 있다. 이러한 파형 중공 강관(310a)은 슬래브부(300)의 강성을 증대시킬 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 중공관(310)의 일단은 슬래브부(300) 외부로 노출되도록 연장되며, 접합부(200)의 내부까지 연장된다. 그리고, 중공관(310)의 내부는 강관 충전 콘크리트(315) 또는 접합부(200)의 콘크리트로 충진된다.
도 10은 도 9 중 중공관(310)의 단부를 나타내는 구성도이고, 도 11은 도 10에 도시된 중공관(310)의 단면도이다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 중공관(310)의 상부 양측에는 콘크리트 충전홀(317)이 관통 형성되어 강관 충전 콘크리트(315)가 유입될 수 있다.
유공 스티프너(314)는 보강 철근(319)이 통과할 수 있도록 철근삽입홀(312)이 형성되어 있으며, 중공관(310)의 단면 중 상하좌우에 각각 용접된다. 그리고, 보강철근(319)은 유공 스티프너(314)의 철근삽입홀(312)을 통해 격자 형태로 배근된다.
실시예의 시공방법
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 시공방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 라멘교의 시공방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 먼저, 복합라멘교(100)의 기초(20), 벽체(110) 및 연결부(140)를 순차적으로 시공한다(S100).
그리고, 이와 독립적으로 또는 병행해서 중공관(310)과 섬유보강재(350)를 이용하여 도 4와 같은 중공거더(400)를 복수개 제작한다(S110).
그 다음, 연결부(140)의 단부에 에어벤트(210)를 설치한다(S120). 에어벤트(210)는 복합라멘교(100)의 양측 연결부(140)에 각각 설치된다. 이러한 에어벤트(210)는 통상의 방법으로 설치될 수 있다.
그 다음, 한쌍의 에어벤트(210) 상에 중공거더(400)를 순차적으로 설치한다(S130). 이때, 중공거더(400)는 크레인을 통해 인양되어 설치된다.
그 다음, 연결부(140)와 중공거더(400)를 연결하고, 콘크리트를 타설하여 접합부(200)를 완성한다(S140). 즉, 제 1, 2 정착용 종철근(272, 302)를 커플러(370)로 연결하고, 보강철근(204)과 스트럽 철근(202)을 배근한 뒤, 거푸집(280)에 콘크리트를 타설한다.
그 다음, 중공거더(400) 사이에 복수개의 가로보(320)를 설치하여 슬래브부(300)를 완성한다(S150). 가로보(320)의 설치는 접합부(200) 타설 전에 이루어질 수도 있다.
그 다음, 슬래브부(300) 상에 최소 50mm 두께의 슬래브 콘크리트(330)를 타설한다(S160). 이러한 슬래브는 현장타설 외에 슬래브 시공시 동바리 설치가 필요치 않은 프리캐스트로 제작된 부재를 사용하는 것도 가능하다.
그 다음, 슬래브 콘크리트(330) 상에 아스팔트(340)나 콘크리트를 시공하여 도로를 완성한다(S170).
선택적으로, 본 발명의 중공거더(400)는 라멘교 외에 연속 슬래브교 또는 연속 거더교, 케이블 교량의 보강형 구조, 거더교 등으로의 활용도 가능하다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 모멘트,
20 : 전단력,
30 : 교량,
100 : 복합 라멘교,
110 : 벽체,
120 : 기초,
130 : 지면,
140 : 연결부,
200 : 접합부,
202 : 스트럽 철근,
204 : 보강철근,
210 : 에어벤트,
220 : 하부 가로보,
225 : 하부 세로보,
240 : 와이어,
250 : 장선,
260 : 상부 가로보,
265 : 상부 세로보,
272 : 제 1 정착용 종철근,
280 : 거푸집,
285 : 격자보 패드,
300 : 슬래브부,
302 : 제 2 정착용 종철근,
310 : 중공관,
310a : 파형 중공 강관,
312 : 철근삽입홀,
314 : 유공 스티프너,
315 : 강관 충전 콘크리트,
317 : 콘크리트 충전홀,
319 : 보강철근,
320 : 가로보,
325 : 거더 콘크리트,
330 : 슬래브 콘크리트,
340 : 아스팔트,
350 : 섬유보강재,
352 : FRP보강재,
354 : 몰탈,
356 : 전단 연결재,
358 : 구체 철근,
360 : 플랜지,
365 : 중공관 고정철근,
370 : 커플러,
380 : 전단보강철근,
382 : 난간,
385 : 스트럽 철근,
390 : 휨보강 철근,
400 : 중공거더.
20 : 전단력,
30 : 교량,
100 : 복합 라멘교,
110 : 벽체,
120 : 기초,
130 : 지면,
140 : 연결부,
200 : 접합부,
202 : 스트럽 철근,
204 : 보강철근,
210 : 에어벤트,
220 : 하부 가로보,
225 : 하부 세로보,
240 : 와이어,
250 : 장선,
260 : 상부 가로보,
265 : 상부 세로보,
272 : 제 1 정착용 종철근,
280 : 거푸집,
285 : 격자보 패드,
300 : 슬래브부,
302 : 제 2 정착용 종철근,
310 : 중공관,
310a : 파형 중공 강관,
312 : 철근삽입홀,
314 : 유공 스티프너,
315 : 강관 충전 콘크리트,
317 : 콘크리트 충전홀,
319 : 보강철근,
320 : 가로보,
325 : 거더 콘크리트,
330 : 슬래브 콘크리트,
340 : 아스팔트,
350 : 섬유보강재,
352 : FRP보강재,
354 : 몰탈,
356 : 전단 연결재,
358 : 구체 철근,
360 : 플랜지,
365 : 중공관 고정철근,
370 : 커플러,
380 : 전단보강철근,
382 : 난간,
385 : 스트럽 철근,
390 : 휨보강 철근,
400 : 중공거더.
Claims (10)
- 라멘교에 있어서,
상기 라멘교의 기초(20)와 일체로 형성되고, 상기 라멘교의 일측 단부(a,e)로부터 중심부(c) 방향을 향해 부모멘트(-)가 정모멘트(+)로 변환되는 영역(b, d)까지 연장된 연결부(140);
일단이 상기 연결부(140)에 연결되도록 시공되는 접합부(200); 및
상기 접합부(200)의 타단에 연결되는 슬래브부(300);를 포함하고,
상기 슬래브부(300)는,
중공관(310)과 섬유보강재(350)를 포함하는 중공거더(400)가 병렬 설치되고, 그리고,
상기 중공거더(400) 사이에는 가로보(320)가 설치되고,
상기 연결부(140), 상기 접합부(200); 및 상기 슬래브부(300)는 에어벤트(210) 상에서 시공되며,
상기 에어벤트(210)는,
상기 연결부(140)의 단부 상면에서 직교하도록 설치되는 상부가로보(260)와 상부세로보(265);
상기 연결부(140)의 단부 하면에서 직교하도록 설치되는 하부가로보(220)와 하부세로보(225); 및
상기 상부가로보(260)와 상기 하부가로보(220)를 상기 연결부(140)에 결착시키는 복수의 와이어(240);를 더 포함하고,
상기 에어벤트(210)는 상기 하부세로보(225)의 일단으로부터 연장되어 상기 접합부(200)와 상기 슬래브부(300)를 지지하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교. - 제 1 항에 있어서,
상기 중공거더(400)는,
상기 중공거더(400)의 단면 중앙 영역에 위치하고, 상기 접합부(200)에 연결될 수 있도록 양단이 노출된 상기 중공관(310);
상기 중공관(310)의 외곽에 설치되는, 전단보강철근(380), 스트럽 철근(385), 휨보강 철근(390), 및 중공관 고정철근(365) 중 적어도 하나;
상기 중공거더(400)의 외관을 형성하는 거더 콘크리트(325); 및
상기 중공거더(400)의 저면에 설치되고, 휨 보강을 위한 상기 섬유보강재(350)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교. - 제 2 항에 있어서,
상기 섬유보강재(350)는,
교축 방향을 따라 상기 거더 콘크리트(325)내에 매몰 설치되는 FRP 보강재(352); 및
상기 FRP 보강재(352)의 노출면을 마감하는 몰탈(354)을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교. - 제 2 항에 있어서,
상기 섬유보강재(350)는,
교축 방향을 따라 상기 거더 콘크리트(325)내에 매몰 설치되는 전단 연결재(356); 및
상기 전단 연결재(356)의 노출면을 마감하며, 상기 중공거더(400)의 저면 일부를 형성하는 FRP 보강재(352);를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교. - 제 2 항에 있어서,
상기 섬유보강재(350)는,
상기 거더 콘크리트(325) 내에서 교축 방향 및 상기 교축 방향과 직각인 방향으로 설치되는 구체철근(358); 및
상기 구체철근(358)에 접하도록 위치하고, 교축방향을 따라 상기 거더 콘크리트(325) 내에 매립되는 FRP 보강재(352);를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교. - 제 1 항에 있어서,
상기 가로보(320)와 복수의 상기 중공거더(400) 상부를 덮는 슬래브 콘크리트(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 중공관은 파형 중공 강관(310a)인 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교. - 제 1 항 내지 제 6 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 복합 라멘교의 시공 방법에 있어서,
상기 복합 라멘교(100)의 기초(20), 벽체(110) 및 연결부(140)를 시공하는 단계(S100)와 중공관(310)과 섬유보강재(350)를 포함하는 중공거더(400)를 복수개 제작하는 단계(S110)가 독립적으로 수행되고,
상기 연결부(140)에 에어벤트(210)를 설치하는 단계(S120);
상기 에어벤트(210) 상에 상기 중공거더(400)를 순차적으로 설치하는 단계(S130);
상기 연결부(140)와 상기 중공거더(400)를 연결하고, 콘크리트를 타설하여 접합부(200)를 완성하는 단계(S140);
상기 중공거더(400) 사이에 가로보(320)를 설치하는 단계(S150);
슬래브부(300) 상에 슬래브 콘크리트(330)를 타설하는 단계(S160); 및
상기 슬래브 콘크리트(330) 상에 아스팔트(340)를 시공하는 단계(S170);를 포함하고,
상기 연결부(140), 상기 접합부(200); 및 상기 슬래브부(300)는 에어벤트(210) 상에서 시공되며,
상기 에어벤트(210)는,
상기 연결부(140)의 단부 상면에서 직교하도록 설치되는 상부가로보(260)와 상부세로보(265);
상기 연결부(140)의 단부 하면에서 직교하도록 설치되는 하부가로보(220)와 하부세로보(225); 및
상기 상부가로보(260)와 상기 하부가로보(220)를 상기 연결부(140)에 결착시키는 복수의 와이어(240);를 더 포함하고,
상기 에어벤트(210)는 상기 하부세로보(225)의 일단으로부터 연장되어 상기 접합부(200)와 상기 슬래브부(300)를 지지하는 것을 특징으로 하는 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교의 시공방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020230168364A KR102643901B1 (ko) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법 |
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| KR1020230168364A KR102643901B1 (ko) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법 |
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| KR102643901B1 true KR102643901B1 (ko) | 2024-03-08 |
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ID=90235864
Family Applications (1)
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| KR1020230168364A KR102643901B1 (ko) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 섬유보강된 중공거더를 이용한 복합 라멘교 및 그 시공방법 |
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-
2023
- 2023-11-28 KR KR1020230168364A patent/KR102643901B1/ko active IP Right Grant
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