KR20000014266U - Pc빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 2경간 이상의 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법에 관한 것으로서, 기존 다경간 PC Beam교량에서는 일반적으로 교각에서 변위를 구속하기 위하여 고정단 베어링을 사용하며 그 중 교량의 횡방향(교축 직각방향)에 대한 온도 변위를 구속하기 위하여 1개 이상의 횡방향 고정단 베어링(즉, 교축 방향 변위 허용, 교축 직각방향 변위 고정)을 사용하여 왔다. 그러나 일체식 교대 교량에서는 양측의 주형이 교대에 매입되어 고정되는 교량 형식으로 교축 방향과 교축 직각방향 변위에 대하여 구속력이 매우 크기 때문에 기존 교량에서 사용되는 고정단 베어링의 사용이 필요 없거나 이를 대신하여 상대적으로 가격 및 시공성이 우수하고 설치가 매우 용이한 양방향 가동 베어링(즉 교축 방향 및 교축 직각방향 변위허용)을 사용할 수 있다. 구조해석 결과 안정성이 충분히 확보되는 조건에서 특히, 내진해석 결과 교량에 작용하는 수평력을 다른 부재로 적절히 전달하기 위하여 교각 코핑(Coping)상면에 충분한 내력을 지닌 철근 콘크리트 전단블럭을 설치함으로써 횡방향 수평하중에 대한 충분한 안정성을 확보할 수 있으며 또한 지진하중 작용시 주형의 탈락을 방지할 수 있다.

본 고안의 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법은 교각 상부에 PC Beam 주형을 거치 전, 후에 양방향 베어링 설치 단계와; 양방향 베어링을 사용함에 따른 교축 직각방향에 발생 가능한 지진 수평력 및 횡방향 변위를 고정하기 위하여 교각 코핑(Coping) 상면에 철근 배근을 이용하여 전단블럭을 완성하는 단계로 구성되어 있다. 본 장치 및 시공방법은 종래에 사용하고 있는 고정 베어링의 사용에 따른 정밀 시공과 고비용을 요하지 않으므로 보다 시공이 간단하고 베어링의 설치비용 및 공사 기간을 혁신적으로 줄이는 효과를 일체식 교대 교량의 구조 특성을 최대한 활용한 매우 효과적인 구조 설계 및 시공 방안이다.

Description

ＰＣ빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법

본 고안은 2경간 이상의 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭(Seismic Shear Key Block) 시공방법에 관한 것으로서, 기존 다경간 PC 빔교량에서 교축 직각방향의 변위를 고정하기 위하여 사용하는 고정단 베어링을 대체할 수 있다. 이는 일체식 교대 교량에서는 주형이 양측 교대에 매입되어 고정되어 있으므로 기존 교량과 비교시 상대적으로 교축 방향과 교축 직각방향 변위에 대한 구속력이 매우 크게 되므로 고정단 형식의 베어링을 반드시 사용하지 않아도 된다. 대신에 횡방향의 구속을 위하여 가격 및 시공성이 우수하고 설치가 매우 용이한 양방향 베어링(즉 교축 방향 변위허용, 교축 직각방향 변위허용)과 전단블럭을 동시에 시공함으로써 구속의 효과를 이용할 수 있다. 구조해석 결과 안정성이 충분히 확보되는 조건하에서, 특히 내진해석 결과 교량에 작용하는 수평력이 교대 매입부의 고정 효과만으로는 부족한 경우에는 교각 코핑(Coping)상면에 충분한 내력을 지닌 철근콘크리트 전단블럭을 설치함으로써 예상되는 횡방향 수평하중에 대한 충분한 안정성이 확보되도록 할 수 있다.

기존 중소교량의 내진 설계 개념은 주로 고정 및 특수 베어링을 사용하는 방안이 적용되고 있는 상황이다. 이와 같이 베어링을 이용한 방안은 조건에 따라 다양한 형태의 베어링을 필요로 하며 이에 따른 시공 또한 많은 작업을 필요로 하게된다.

또한 기존 교량의 교각에 사용되는 고정 베어링은, 시공시 양방향 자유단 베어링보다 정밀성을 요할 뿐만 아니라 온도변화에 따른 교량의 변위 발생시 교량이 갖는 고유의 움직임을 고정 베어링으로 구속하게 됨으로 양방향 자유단으로 설치된 경우와 비교시 베어링 부재에 높은 응력이 발생되는 문제점을 가지고 있었다. 그러므로 일체식 교대 교량으로 시공하는 중, 소 교량에서는 위와 같이 복잡한 시공과정을 생략하고 교량구조 특성을 최대한 활용하여 간단한 개념의 철근 콘크리트 전단블럭을 사용하여 처리할 수 있다.

따라서, 본 고안은 상기 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은, 중 소형 일체식 교대 교량의 교각에 사용되는 베어링 중 수평력과 변위에 대한 구속이 필요한 경우 전단블럭을 사용하여 이를 해결하는 방안으로써 종방향(교축 방향)으로는 자유단을 사용하며 횡방향은 변위를 구속해야 하는 경우 즉, 교축 직각방향의 변위를 구속하기 위하여 일방향 고정 베어링을 사용하는 대신에 상대적으로 가격이 저가(低價)이면서 설치가 용이한 양방향 베어링과 철근 콘크리트 블럭을 사용하는 방법을 고안하였다. 이 방안은 일체식 교대 교량의 구조적 특성상 교축 방향과 교축 직각방향 변위에 대한 구속이 매우 크므로 교각의 베어링을 모두 양방향 이동 베어링을 사용하고 내진 수평력과 횡방향 변위를 구속할 수 있도록 교각에서 PC Beam 주형 하단부에 콘크리트 블록을 사용하여 발생 가능한 수평력을 효과적으로 저항할 수 있는 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법은 교각 상부에 양방향 베어링 설치 단계와; 주형의 거치 전, 후에 교축 직각방향에 온도신축으로 인한 횡방향 변위를 고정하기 위하여 교각 코핑 상부에 위한 주형과 주형사이에 철근을 배근하여 철근 콘크리트를 타설함으로써 전단블럭을 완성하는 단계로 이루어진 특징 있다.

도 1은 본 고안의 실시가 적용되는 다경간 일체식 교대 교량의 대표도

도 2는 도 1의 A-A'선을 도시한 본 고안의 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 교각 상부에 설치한 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 전단블럭이 설치된 사시도.

도 3은 도 2의 "A"부분을 도시한 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 교각 20: 양방향 베어링

30: PC 빔 40: 교각 코핑(Coping)

50: 전단블럭 60: 상부 슬래브

70: 중앙 분리대 80: 철근

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 고안이 적용되는 일체식 교대 교량을 나타낸 대표도이고, 도 2는 도1의 A-A'선을 도시한 본 고안의 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 교각 상부에 설치한 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 전단블럭이 설치된 부분 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A"부분을 도시한 단면도이다.

도 1에서 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 고안의 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법은 교각(10)의 코핑(Coping) 상부면에 전단블럭을 교각과 일체로 구성할 수 있도록 철근을 교각 타설전에 미리 돌출하는 단계와; 교각 기초 콘크리트 상부에 양방향 베어링(20)을 설치하고 PC 빔(30)을 설치하는 단계와; PC 빔 하부 사이에 콘크리트 전단블럭(50)을 설치하는 단계로 이루어진다.

여기서 전단블럭(50)을 설치하는 시점은 PC 빔의 특성 또는 시공성에 따라 PC 빔이 거치된 후 또는 거치 전에 시공하여도 무방하다. 콘크리트 전단블럭(50)은 온도에 의해 발생하는 변위를 PC 빔(30) 하부에서 구속하기 위한 것으로 설계시 이에 해당하는 변위를 반드시 산출하여 그 유격을 정해야 한다. 이때 내진 설계를 실시하여 작용하는 수평 지진력에 대한 설계를 하여 전단블럭의 철근량을 결정한다.

위와 같이 전단블럭(50)을 횡방향으로 상부 슬래브(60)의 중앙분리대(70)의 양측부 PC 빔(30)과 PC 빔(30) 사이에 설치하여 종방향의 변위는 허용하면서 횡방향 수평하중에 의한 횡방향의 변위는 구속하여 전단블럭이 설치된 인접 양측 양방향 베어링(20)이 일방향으로만 작동하도록 한다. 이렇게 양방향 이동 베어링(20)과 콘크리트 전단블럭(50)을 조합하여 사용하는 방법은 온도변화에 따른 교량의 변위 발생시 고정 베어링만으로 변위를 구속하는 방법보다 베어링 자체에 국부적으로 응력이 집중되는 현상을 피할 수 있으므로 베어링의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 PC 빔의 균열 및 파손 또는 교량 자체의 변형을 최소화하여 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있다. 또한, 지진하중 및 횡방향 온도 변위에 대한 전단 저항력을 갖는다.

상기 콘크리트 전단블럭(50)은 지진하중이 발생하여 PC 빔이 낙상됨을 전단블럭이 방지하는 역할도 수행하므로 내진성 측면에서도 매우 탁월한 효과를 나타낸다.

예컨대, 본 고안은 위에서 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구한 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 본 고안이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 실시가 가능한 것임은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 고안의 청구 범위 내에 있게 된다.

본 고안은 상기 실시 예를 통하여 설명한 바와 같이, PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량에서 교각에 내진 강화 및 횡변위 구속을 위한 전단블럭 시공방법으로 정밀성과 고비용을 필요로 하는 고정 베어링 대신에 시공이 간단한 철근 콘크리트 블럭을 사용하여 베어링의 설치비용과 설치시간을 혁신적으로 줄이는 효과가 있다, 특히 지진하중의 발생시 PC빔의 흔들림과 넘어짐에 대한 방지 효과가 있으므로 일체식 교대 교량 시공에 있어서 매우 유용한 고안이다.

Claims (2)

1. 교각(10)의 코핑(Coping) 상부면에 전단블럭을 교각과 일체로 구성할 수 있도록 철근을 교각 타설전에 미리 돌출하는 단계와; 교각 기초 콘크리트 상부에 양방향 베어링(20)을 설치하고 PC 빔(30)을 설치하는 단계와; PC 빔 하부 사이에 콘크리트 전단블럭(50)을 설치하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 교각(10)의 코핑(Coping) 상부면에 전단블럭을 교각과 일체로 구성할 수 있도록 철근을 교각 타설전에 미리 돌출하는 단계에서 교각(10)을 완성 후에 코핑(Coping) 상부면에 전단블럭을 설치 시공하는 것을 특징으로 하는 PC 빔을 이용한 다경간 일체식 교대 교량의 내진성 증대 및 횡변위 구속을 위한 교각용 철근 콘크리트 전단블럭 시공방법.