KR20020091476A

KR20020091476A - 교각 시공용 데크 플레이트 구조물 및 그를 이용한 교각시공방법

Info

Publication number: KR20020091476A
Application number: KR1020010030173A
Authority: KR
Inventors: 박흥석; 박기태; 이규완
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-06
Also published as: KR100472338B1

Abstract

본 발명은 교각에 작용하는 휨응력에 대한 내인장부재로서 종래의 철근 및 철골구조 대신 공장에서 대량 생산 및 사전 제작이 가능한 데크플레이트를 사용하여 시공성을 높일 수 있도록 한 교각 시공용 데크 플레이트 구조물 및 그를 이용한 교각 시공방법에 관한 것으로, 일면에 소정 간격마다 상하방향으로 지지부가 형성되고, 교각의 단면형상에 따라 수평방향으로 결합된 복수의 데크 플레이트로 이루어지며, 콘크리트와 합성구조를 이루기 위한 데크 플레이트 프레임; 상기 데크 플레이트 프레임이 폐곡면을 형성하도록 각 데크 플레이트를 연결하는 제1결합수단; 및 그 양단부가 상기 데크 플레이트의 지지부에 결합되어 데크 플레이트 프레임에 추가적인 강성을 제공하는 보강부재를 포함하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물과, 규격화 및 표준화되어 생산된 데크 플레이트를 교각 설계에 따라 공장에서 조립하여 데크 플레이트 프레임을 제작하는 제1단계; 완성된 데크 플레이트 프레임을 시공 현장으로 이송하는 제2단계; 이송된 데크 플레이트 프레임을 교각 설계에 따라 시공 지점에 적층하고 적층된 데크 플레이트 프레임의 상하 접합부를 결합하여 데크 플레이트 구조물을 완성하는 제3단계; 시공 지점에 고정설치된 데크 플레이트 구조물의 외부에 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 시공하는 제4단계; 및 시공된 거푸집 내에 콘크리트 타설장치를 이용하여 콘크리트를 타설하는 제5단계를 포함하는 데크 플레이트 구조물을 이용한 교각 시공방법을 제공하며, 교량 등의 상판을 지지하기 위한 교각의 시공에 이용된다.

Description

교각 시공용 데크 플레이트 구조물 및 그를 이용한 교각 시공방법 {DECK PLATE STRUCTURE FOR CONSTRUCTION OF PIER AND METHOD FOR CONSTRUCTION OF PIER USING THE SAME}

본 발명은 교량의 지지를 위해 교각의 시공에 이용되는 골조 구조물 및 교각 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교각에 작용하는 휨응력에 대한 내인장부재로서 종래의 철근 및 철골구조 대신 공장에서 대량 생산 및 사전 제작이 가능한 데크 플레이트를 사용하여 시공성을 높일 수 있도록 한 교각 시공용 데크 플레이트 구조물 및 그를 이용한 교각 시공방법에 관한 것이다.

우리나라는 전국토의 70%가 산악지역이며, 특히 행정구역은 총면적의 62%가 산지로 되어 있기 때문에 국내의 도로망은 산악지역을 관통하거나 우회하는 형식으로 이루어지는 경우가 많다.

이러한 산악지역에 도로를 건설할 때, 산사면상에 직접 도로를 건설할 경우에는 대규모의 성토 또는 절토과정이 수반되며, 지형에 따라 도로의 선형이 좋지 못할 경우가 많기 때문에, 산악지역에 건설되는 도로의 상당 구간은 교량상에 건설되는 고가 도로로 이루어진다.

또한, 상기와 같이 교량으로 이루어진 도로를 건설할 시에 교량 건설에 뒤따르는 자연환경의 훼손을 최소화하기 위해서는 가능한한 교각의 단면적을 최소화시켜야 하고, 산악지형의 특성상 교각의 높이가 상당히 높아지게 되며, 이에 따라 시공시에 높은 정밀도의 시공기술이 요구된다.

한편, 현재 시공되는 교각은 크게 그 시공 방법에 따라 RC교각과 SRC교각으로 구분되며, 상기 RC교각은 철근과 콘크리트로 이루어지고, 상기 SRC교각은 철근 및 철골과 콘크리트로 이루어진다. 즉, 상기 RC교각 및 SRC교각은 공통적으로 콘크리트를 내압축부재로 하되, 상기 RC교각은 내인장부재로서 철근만을 사용하고, 상기 SRC교각은 철근과 함께 H빔 등과 같은 철골을 내인장부재로 하여 시공된다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 교각 시공방법은 저렴한 가격으로 대량생산되는 철근 또는 철골을 사용하므로, 시공시의 재료 비용이 저렴하다는 장점이 있으나, 철근 및 철골 조립작업에 투입되는 시간 및 인력 소요가 크기 때문에 전체적인 시공 비용은 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 작업자의 수작업에 의해 철근을 배치 및 조립하기 때문에 설계도면에 정확하게 부합하는 시공이 이루어지기 어렵고, 철근 조립자의 시공능력에 따라 크고 작은 시공 오차가 발생하는 문제점이 있었다.

특히, 전술한 바와 같이 산악지역 등에 건설되어 그 단면적에 비해 축방향 길이가 매우 길게 시공되는 교각의 경우에는 철근 조립시의 철근 배근작업이 어려워지고, 배근 길이가 길어짐에 따라 시공오차가 증가되어 구조적 결함을 초래할 우려가 높은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 규격화되어 공장에서 대량생산 방식으로 사전에 제작된 데크 플레이트(deck plate)를 철근 및 철골의 대체부재로 사용하여 교각을 시공함으로써, 시공인력 및 시공기간이 과다하게 소요되고, 시공 오차에 따른 구조적 결함을 초래할 우려가 높은 종래의 철근 및 철골조립에 의한 교각 시공시의 문제점을 효과적으로 해결할 수 있도록 한 교각 시공용 데크 플레이트 구조물 및 그를 이용한 교각 시공방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 교각 시공용 데크 플레이트 구조물의 일실시예 구성을 도시한 사시도.

도2는 본 발명의 요부 구성인 데크 플레이트 조립체의 사시도.

도3은 도2의 평면도.

도4는 도2의 데크 플레이트 조립체를 이루는 데크 플레이트의 상세도.

도5는 본 발명에 따른 데크 플레이트 구조물의 조립 상태를 도시한 상태도.

도6은 본 발명에 따른 데크 플레이트 구조물을 이용한 교각 시공방법을 설명하기 위한 모식도.

도7은 본 발명에 따른 교각 시공용 데크 플레이트 구조물의 다른 실시예 구성을 도시한 평단면도.

도8은 본 발명에 따른 교각 시공용 데크 플레이트 구조물의 또 다른 실시예 구성을 도시한 평단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 데크 플레이트 조립체101 : 데크 플레이트

102 : 제1결합부재103, 105 : 볼트

104 : 제2결합부재110 : 외부 프레임

120 : 보강부재

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일면에 소정 간격마다 상하방향으로 지지부가 형성되고, 교각의 단면형상에 따라 수평방향으로 결합된 복수의 데크 플레이트로 이루어지며, 콘크리트와 합성구조를 이루기 위한 데크 플레이트 프레임; 상기 데크 플레이트 프레임이 폐곡면을 형성하도록 각 데크 플레이트를 연결하는 제1결합수단; 및 그 양단부가 상기 데크 플레이트의 지지부에 결합되어 데크 플레이트 프레임에 추가적인 강성을 제공하는 보강부재를 포함하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물을 제공한다.

또한, 본 발명의 방법은, 규격화 및 표준화되어 생산된 데크 플레이트를 교각 설계에 따라 공장에서 조립하여 데크 플레이트 프레임을 제작하는 제1단계; 완성된 데크 플레이트 프레임을 시공 현장으로 이송하는 제2단계; 이송된 데크 플레이트 프레임을 교각 설계에 따라 시공 지점에 적층하고 적층된 데크 플레이트 프레임의 상하 접합부를 결합하여 데크 플레이트 구조물을 완성하는 제3단계; 시공 지점에 고정설치된 데크 플레이트 구조물의 외부에 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 시공하는 제4단계; 및 시공된 거푸집 내에 콘크리트 타설장치를 이용하여 콘크리트를 타설하는 제5단계를 포함하는 데크 플레이트 구조물을 이용한 교각 시공방법을 제공한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 교각 시공용 데크 플레이트 구조물의 일실시예 구성을 도시한 사시도이고, 도2 및 도3은 본 발명의 요부 구성인 데크 플레이트 조립체의 일실시예 구성을 도시한 사시도 및 평면도이다.

본 실시예의 교각 시공용 데크 플레이트 구조물은 도1 내지 도3에 도시한 바와 같이 사각형의 단면형상을 갖는 교각에 적용된 것으로서, 교각의 단면 형상에 따라 판형의 제1결합부재(102) 및 볼트(103)에 의해 수평방향으로 연결된 복수의 데크 플레이트(101)로 이루어진 사각형 형상의 외부 프레임(110)과, 상기 외부 프레임(110)의 내측에 소정 간격으로 장착된 복수의 보강부재(120)를 포함하는 데크 플레이트 조립체(100)를 교각의 높이에 따라 적층하여 이루어지며, 상기 적층된 각데크 플레이트 조립체(100)의 상하 접합부는 판형의 제2결합부재(104) 및 볼트(105)에 의해 결합된다.

여기서, 상기 외부프레임(110) 및 보강부재(120)를 이루는 데크 플레이트는 교각 시공시의 설계에 따라 적합한 형태의 데크 플레이트 조립체(100)로 용이하게 조립될 수 있도록 규격화 및 표준화되어 제작되며, 콘크리트와의 합성 효과를 높이기 위해 엠보싱(embossing) 처리된다.

또한, 도4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 상기 외부 프레임(110)을 이루는 각 데크 플레이트(101)는 소정 간격으로 절곡되어 형성된 복수의 레일 홈(101a)을 구비하며, 상기 보강부재(120)의 양단부는 상기 데크 플레이트(101)의 레일홈(101a)에 삽입 및 고정된다.

도5는 상기 데크 플레이트 조립체(100)가 적층되어 결합되는 상태를 도시한 단면도로서, 도시한 바와 같이, 상기 보강부재(120)는 적층 위치에 따라 각 데크 플레이트 조립체 별로 다르게 결합된다.

즉, 본 발명의 교각용 데크 플레이트 구조물을 이루는 복수의 데크 플레이트 조립체 중에서 최하단에 위치되는 데크 플레이트 조립체(100)는 그 보강부재(120)의 상단부가 외부 프레임(110)의 상부로 돌출되는 구조로 이루어지며, 상기 데크 플레이트 조립체(100)의 상부에 적층되는 데크 플레이트 조립체(100')는 그 보강부재(120')의 상단부가 외부 프레임(110')의 상부로 돌출되고 그 레일 홈(101a')의 하측에 상기 데크 플레이트 조립체(100)의 보강부재(120)가 삽입될 수 있는 구조로 이루어진다. 또한, 최상단에 위치되는 데크 플레이트 조립체(100'')는 그 하부에적층된 데크 플레이트 조립체(100''')의 보강부재(120''')가 그 레일 홈(101a'')의 하부에 삽입될 수 있는 구조로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 데크 플레이트 구조물을 이용한 교각 시공 방법을 설명하면 다음과 같다.

도6은 본 발명에 따른 데크 플레이트 구조물을 이용한 교각 시공방법을 설명하기 위한 모식도이다.

본 발명에 따른 데크 플레이트 구조물을 이용한 교각 시공방법은 철근 및 철골 대신에 공장에서 사전에 대량 생산된 데크플레이트를 사용하여 교각 시공시의 시공 용이성 및 정밀성을 증대시킨 것으로, 도6에 도시한 바와 같이, 시공에 사용될 다수의 데크 플레이트를 조립하여 데크 플레이트 조립체(100)를 제작하는 조립공정(201)과; 완성된 데크 플레이트 조립체(100)를 운송수단에 의해 시공 현장으로 이송하는 이송공정(202)과; 이송된 다수의 데크 플레이트 조립체(100)를 교각 설계에 따라 시공 지점에 적층하는 적층공정(203a, 203b)과; 적층된 각 데크 플레이트 조립체(100)의 접합부를 견고하게 결합시키는 결합공정(204)과; 서로 결합되어 견고하게 시공 지점에 설치된 데크 플레이트 조립체(100)의 외부에 콘크리트 타설을 위한 거푸집(130)을 시공하는 거푸집 시공공정(205)과; 시공된 거푸집(130) 내에 콘크리트 타설장치(140)를 이용하여 콘크리트를 타설하는 콘크리트 타설공정(206)으로 이루어진다.

여기서, 상기 조립공정(201)은 공장에서 사전에 생산된 데크 플레이트를 이용하여 이루어지며, 상기 데크 플레이트는 교각 설계에 따라 필요한 규격 및 수량산출이 용이하도록 규격화 및 표준화되어 생산된다.

또한, 상기 적층 공정(203a, 203b)은 크레인 등에 의해 이루어지며, 도5에 도시한 바와 같이, 상기 데크 플레이트 조립체(100)를 적층할 시에 각 보강부재(120)의 상부가 그 상부에 적층되는 데크 플레이트 조립체(100)의 레일홈(101a)에 삽입되므로, 상기 콘크리트 타설공정(206)을 통해 콘크리트가 타설되고 양생된 후에는 철근 및 철골과 동일한 효과를 구현하게 되며, 설계에 따른 정확한 시공 위치에 용이하게 적층되어 시공 오차가 최소화된다.

한편, 전술한 실시예에서 상기 조립공정(201)의 데크 플레이트 간의 결합 및 상기 결합 공정(204)의 데크 플레이트 조립체(100) 간의 결합이 판형의 제1 및 제2결합부재(102, 104)와 볼트(103, 105)에 의해 이루어지는 것으로 설명되었으나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 리벳, 용접 등과 같은 일반적 결합수단에 의해 각 데크 플레이트 및 데크 플레이트 조립체(100) 간의 결합이 이루어지도록 할 수 있으며, 각 데크 플레이트 및 데크 플레이트 조립체가 서로 끼워맞춤식으로 결합될 수 있는 조립식 구조로 이루어지거나 데크 플레이트 조립체가 일체로 형성된 구조로 이루어지도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 교각 시공용 데크 플레이트 구조물을 이루는 데크 플레이트 및 데크 플레이트 조립체의 형태는 전술한 실시예의 설명 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 교각의 형태에 따라 교각에 내인장성을 제공할 수 있는 다양한 형태의 구조로 이루어질 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 교각 시공용 데크 플레이트 구조물의 다른 실시예를 나타낸 도7에 도시한 바와 같이, 소정 간격의 사다리꼴 형태의 절곡부(301a)를 구비한 통상의 데크 플레이트(301)를 전술한 실시예와 동일하게 수평방향으로 연결하여 외부 프레임(310)이 이루어지되, 상기 데크 플레이트(301)의 내측면에 한 쌍의 돌기(301b)에 의해 형성된 고정홈(301c)이 복수개 형성되며, 상기 고정홈(301c)에 보강부재(320)의 양단부가 삽입 및 고정되는 구조로 이루어진다.

도8은 본 발명에 따른 교각 시공용 데크 플레이트 구조물이 원형단면을 갖는 교각에 적용된 예를 나타낸 것으로, 본 실시예에서는 외부 프레임(410)이 서로 다른 형태 및 동일한 곡율을 갖는 2쌍의 데크 플레이트(401, 402)로 이루어진다.

즉, 본 실시예의 교각 시공용 데크 플레이트 구조물은 상기 외부 프레임(410)의 내부에 복수의 보강부재(420)를 소정 간격으로 배치하여 이루어지되, 상기 외부 프레임(410)은 상기 보강부재(420)의 양단이 삽입 및 고정되도록 절곡되어 형성된 복수의 홈(401a)을 구비한 한 쌍의 제1데크 플레이트(410)와, 그의 양단이 상기 한 쌍의 제1데크 플레이트(410)의 양단에 결합되며 복수의 사다리꼴 형상의 절곡부(402a)를 구비한 한 쌍의 제2데크 플레이트(402)와, 상기 제1 및 제2데크 플레이트(401, 402)의 연결부에 볼트(404)를 매개로 체결되어 제1 및 제2데크 플레이트(401, 402)를 결합시키는 판형의 결합부재(403)로 구성된다.

또한, 전술한 실시예에서는 보강부재(120, 320, 420)가 외부 프레임(110, 310, 410)의 내부에 일방향으로만 배치되었으나, 사각형 단면형상을 갖는 교각의 경우에는 가로방향 및 세로방향 모두의 굽힘응력에 대한 강도를 보강하기 위해 상기 보강부재(120, 320, 420)에 직교하는 방향으로 보강부재를 추가적으로 배치할수도 있으며, 원형 단면형상을 갖는 교각의 경우에는 전방위의 강도를 보강하기 위해 보강부재를 방사상으로 배치할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 설계에 따라 공장에서 정확하게 제작된 데크 플레이트 조립체를 시공장소에 적층하여 철근 및 철골 골조를 대체함으로써, 교각 시공시의 골조 작업에 소요되는 시간 및 인력이 감소되어 시공 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 설계 도면에 따른 정확한 시공이 이루어질 수 있게 되어 과도한 시공 안전율에 의한 자재의 낭비를 방지할 수 있으며, 특히 산악 지형 등과 같은 장소에 시공되는 세장비가 큰 교각의 경우에도 시공 용이성 및 정확성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims

일면에 소정 간격마다 상하방향으로 지지부가 형성되고, 교각의 단면형상에 따라 수평방향으로 결합된 복수의 데크 플레이트로 이루어지며, 콘크리트와 합성구조를 이루기 위한 데크 플레이트 프레임;

상기 데크 플레이트 프레임이 폐곡면을 형성하도록 각 데크 플레이트를 연결하는 제1결합수단; 및

그 양단부가 상기 데크 플레이트의 지지부에 결합되어 데크 플레이트 프레임에 추가적인 강성을 제공하는 보강부재

를 포함하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항에 있어서,

상기 제1결합수단은

상기 데크 플레이트 프레임을 이루는 각 데크 플레이트의 연결부에 밀착되는 결합판과,

상기 결합판을 관통하여 데크 플레이트의 연결부에 결합되는 볼트

를 포함하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항에 있어서,

상기 데크 플레이트 프레임 및 보강부재가 교각의 상하 길이에 따라 소정 갯수로 적층되어지며,

적층된 각 데크 플레이트 프레임들의 상하 연결부에 부착되어 적층된 데크 플레이트 프레임들을 결합 및 고정시키는 제2결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항에 있어서,

상기 데크 플레이트의 지지부가 데크 플레이트 프레임의 대향하는 위치에서 외면으로 돌출되게 절곡되어 상기 보강부재의 양측단이 끼워질 수 있도록 하는 요홈을 포함하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항에 있어서,

상기 데크 플레이트의 지지부가 데크 플레이트 프레임의 대향하는 위치의 내면에 돌출되어 상기 보강부재의 양단이 끼워질 수 있도록 하는 가이드 부재를 포함하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 데크 플레이트 프레임이, 소정 간격을 두고 서로 대향되게 배치된 전·후 데크 판부재와, 상기 전·후 데크 판부재의 양단을 연결시키도록 결합된 좌·우 데크 판부재를 포함하는 사각형 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 데크 플레이트 프레임이, 소정의 곡율을 갖는 적어도 하나 이상의 데크플레이트를 포함하는 원형 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부재의 상단 또는 하단 중의 적어도 한 부위가 상기 데크 플레이트 프레임의 상방 또는 하방으로 돌출되어 상기 데크 플레이트 프레임의 적층시에 인접한 데크 플레이트 프레임의 요홈에 삽입되는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
제1항 내지 제3항에 중의 어느 한 항에 있어서,

그에 접촉되는 콘크리트와의 합성 효과를 높이기 위해 상기 데크 플레이트 프레임 및 보강부재가 엠보싱(embossing) 처리된 것을 특징으로 하는 교각 시공용 데크 플레이트 구조물.
규격화 및 표준화되어 생산된 데크 플레이트를 교각 설계에 따라 공장에서 조립하여 데크 플레이트 프레임을 제작하는 제1단계;

완성된 데크 플레이트 프레임을 시공 현장으로 이송하는 제2단계;

이송된 데크 플레이트 프레임을 교각 설계에 따라 시공 지점에 적층하고 적층된 데크 플레이트 프레임의 상하 접합부를 결합하여 데크 플레이트 구조물을 완성하는 제3단계;

시공 지점에 고정설치된 데크 플레이트 구조물의 외부에 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 시공하는 제4단계; 및

시공된 거푸집 내에 콘크리트 타설장치를 이용하여 콘크리트를 타설하는 제5단계

를 포함하는 데크 플레이트 구조물을 이용한 교각 시공방법.