KR200321894Y1 - 강재 교각과 강관 말뚝을 연결하는 강재 기초의 시공법및 그 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 강관 말뚝과 강재 교각을 연결하여 교각에서 전달되는 응력을 효율적으로 강관 말뚝 기초에 전달할 수 있도록 하는 기초 공사에 있어서,

이 기초를 강재로 제작하여 볼트 및 용접 등 간편한 방법으로 강관 말뚝과 강재 교각을 일체화 하는 것을 특징으로 하는 것으로,

철근 콘크리트 구조의 기초를 현장 타설하는 기존의 공법에 비하여 시공성과 경제성을 월등히 개선한 강재 교각과 강관 말뚝을 연결하는 강재 기초의 시공법 및 그 구조에 관한 것이다.

Description

강재 교각과 강관 말뚝을 연결하는 강재 기초의 시공법 및 그 구조{omitted}

본 고안은 교량의 하중을 지지하는 기초를 시설함에 있어서, 기존의 공법에서는 철근콘크리트 구조를 현장 타설에 의존하여 왔으나 강관 말뚝과 강재 교각일 경우에는 이 기초를 강재로 제작 설치할 수 있도록 하여, 기존의 철근콘크리트 구조의 단점인 현장 타설에 따르는 문제점을 크게 개선하는 데 그 목적이 있다.

본 고안은 강재 교각과 강관 말뚝을 연결하는 강재 기초의 시공법 및 그 구조에 관한 것으로, 기존의 철근 콘크리트 구조의 기초보다 경제성과 시공성을 함께 개선시킨 강재 기초에 관한 것이다.

일반적으로 기초는 교량의 하중을 강관 말뚝으로 전달시키고 지점에서 발생하는 모멘트를 지지하기 위하여 설치하는 구조물로서, 주 기둥에 직각방향으로 설치하고 있다.

기존 공법에 있어서 강재 교각에 설치되는 기초는 철근 콘크리트 구조로 교각과 연결 설치시 다음과 같은 과정을 거쳐 현장에서 시공되어지고 있다.

단계 1 : 강관 말뚝 머리부에 철근을 연결시킨 뒤 기초가 설치될 위치에 철근을 배근한 후 거푸집을 설치하고,

단계 2 : 기둥과 연결될 위치에 앙카볼트를 설치한 후,

단계 3 : 콘크리트를 타설하고 타설된 콘크리트가 충분히 양생되면 거푸집을 제거하고,

단계 4 : 선 시공된 앙카볼트에 강재 교각을 너트로 체결한다.

상기와 같은 철근 콘크리트구조의 기존 공법은 기 제작된 교각과 기초가 연결되는 앙카볼트, 그리고 기초와 강관 말뚝이 연결되는 부분이 철근콘크리트 기초에 묻혀 품질관리에 있어서 많은 어려움이 발생하고 있으며, 또한 현장에서 타설되므로 콘트리트가 소정의 압축 강도를 발현할 수 있을 정도의 충분한 양생 시간이 필요하고, 또한 기초의 콘크리트 타설 시 기후의 영향을 받기 쉬운 점 등 작업과정에서 많은 어려움이 발생하고 있을 뿐만 아니라 이로 인하여 경제성에도 큰 문제점을 지니고 있는 실정이다. 또한 시내에 건설되는 교량 및 육교의 기초에 있어서는 기초를 현장타설 해야 하므로 공정에서 필요한 터파기, 거푸집 설치, 콘크리트 타설, 양생 등 절차에 소요되는 기간 중 안전 및 환경문제로 큰 어려움을 겪고 있는 실정이며 상하수도 시설물, 전력 및 도시가스관등 지하 매설물의 간섭 등으로 기초 공사에 따르는 어려움은 더욱 가중되고 있다.

임시 가교등에 적용되는 또 다른 기존 공법에서는 에이치빔을 임시말뚝 기초로 사용하고 그 에이치빔을 연장하여 임시 교각으로 이용하는 공법이 있으나, 말뚝 기초와 교각의 기능 및 외관상 단기간 사용하는 경우로 본 고안과는 무관한 공법이라 하겠다.

이와 같은 기존의 결점을 해소시키기 위한 본 고안도 기초에 발생되는 수직응력 및 휨모멘트 등 구조적인 측면과 활하중 재하 상태에서의 지점의 거동 등 사용성 측면을 종합적으로 감안하여 단면의 크기를 결정한다는 점에 있어서 기존의 설계 방식과 큰 차이점은 없다. 그러나 본 고안에서는 기초가 시공되어지고 기둥과 연결되는 일련의 시공과정을 관리하는 차원에서 기존의 구조 형식과 비교하여 공기와 경제성이 탁월하게 절감되도록 하였다. 즉, 강관 말뚝과 강재 기초, 그리고 강재 교각으로 이루어진 시공의 일관성으로 기존의 현장 타설의 문제점을 대폭 개선하였다. 그러나 본 고안의 강재 기초의 경우 품질 관리면이나 시공 후 부식 등 관리적인 측면이 다소 기술적인 과제로 거론 될 수 있으나, 공장 제작을 통한 현장 조립의 과정으로 품질 관리 측면에서의 기술적인 과제를 해소토록하며 철재면의 부식방지를 위한 표면처리를 통하여 최선의 부식방지를 하도록 하였다. 또한 이 부식 방지 문제는 강재 기초가 강관 말뚝 및 강관 기둥과 동일한 재질이므로 설계시 내용년한에 따른 부식을 감안토록 되어 있다는 점을 감안할 때 문제점이 없으리라 판단된다.

도1 : 기존 공법에서의 철근콘크리트 구조의 기초를 나타낸 도면

도2 : 본 고안의 공법을 적용하여 시공하는 원리를 나타낸 도면

도3 : 본 고안의 강관 말뚝 두부와 강재 기초 연결을 위한 연결구 상세도

도4 : 본 고안의 공법을 적용하여 완성된 강재 기초 구조도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

① : 강재 교각 ⑤ : 보강리브

② : 기초 연결볼트 ⑥ : 연결구

③ : I 형강 ⑦ : 연결구 체결볼트

④ : 강관 말뚝

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 교량에서 기초는 상부에서 전달하는 하중과 이로 인해 지점에서 발생하는 모멘트에 저항하도록 설계되어진다. 그러나 기존의 교량 및 육교에서의 기초 구조는 일반적으로 구조물에 발생하는 하중과 지점의 모멘트를 기준으로 그 크기가 결정되어 왔으며, 특히 모멘트에 의해 발생하는 인장력에 대해 저항하기위해 기초자체에 하중을 두어 강관 말뚝에 걸리는 인장력을 방지하여 왔다. 그러나 특히 육교와 같이 비교적 하중이 작고 지점의 힌지화로 모멘트의 발생을 방지할 수 있는 구조물의 경우에, 경제적인 기초의 형상으로 지점부에서는 수직응력에 저항할 수 있는 크기를 갖고, 휨모멘트를 상부구조물로 전달시키는 방법을 사용하는 것이다.

도 2는 본 고안의 강재 기초를 강재 교각 단면에 적용시킨 예로서, 도 2 에서 보듯이 전체적인 강재 기초 형상은 "사각의 안정적인 형상" 을 나타냄을 알 수 있으며, 규모는 기존 철근콘크리트에 비하여 현저히 줄어드는 것을 알 수 있다.

도 2를 참고로 하여 본 고안의 구성을 설명하면 다음과 같다.

단계 1 : 구조 검토를 통한 소정의 압축 강도를 발현시킬 수 있을 정도의 깊이로 강관 말뚝을 박는다.

단계 2 : 기 제작한 말뚝 머리부 연결구와 강관 말뚝을 볼트로 체결한다.

단계 3 : 국부적인 휨 모멘트에 저항하기 위하여 보강 리브가 설치된 강재 기초와 강관 말뚝 연결구를 연결하여 일체화 시킨다.

단계 4 : 마지막으로 강재 기초를 강재 교각과 연결함으로써 본 고안의 구성이 완성된다.

도 1 에서의 기존의 공법인 철근콘크리트 기초는 일반적으로 깊이 3∼10m 정도의 터파기가 필요하며, 도 2 에서의 강재 기초의 일반적인 규모는 최대 1m 이하의 터파기 만으로도 시공이 가능하다. 또한, 본 강재 기초의 큰 장점은 재료 절감뿐만 아니라 공기의 단축에서 오는 경제성과 품질 관리가 용이함으로 시공성이 향상된다. 기존의 철근콘크리트 구조는 본 작업 외에 부대공 작업에 소요되는 공기가 비교적 많이 필요된다.

본 고안은 강재로 기 제작되어진 기초를 교각과 함께 현장에서 조립하는 공정만으로서 완성할 수 있으므로 시공 및 공사관리 면에서 월등히 개선되었다.

상기와 같은 본 고안에 의하면 교량 및 육교의 강재 기둥과 강관 말뚝을 연결하는 기초에 있어서 기존의 콘크리트기초 형식을 강재로 제작하여 현장에서 볼트 및 용접을 이용하여 간편한 방법으로 조립 설치할 수 있게 됨에 따라 기존의 강재 교각 및 강관 말뚝과 철근콘크리트 기초의 현장 타설 연결 구조보다 작업이 간단하고 기후의 영향을 받지 않는 등 공사기간이 단축될 뿐만 아니라, 기존의 철근 콘크리트 형식의 기초 구조는 대부분의 공정이 현장에서 이루어지나 본 고안의 공법은 현장에서 이루어지는 공정이 최소화된 상태이므로 품질 관리가 용이하며, 특히 현장 작업과 관련된 안전사고의 발생을 현저히 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 기초의 규모가 현격하게 줄게 되어 기초공사를 위한 대규모 터파기등의 공정이 필요 없어짐에 따라 지하매설물과의 간섭을 피할 수 있어서 시가지에서의 공사성이 월등히 개선되었다. 따라서 교량을 안전하고 경제적으로 설계 및 시공할 수 있는 유용한 고안인 것이다.

Claims (4)

1. 강재 교각과 강관 말뚝으로 형성되는 교량 및 육교의 기초 공사에 있어서, 기초를 강재로 제작하고 강재 기초와 강관 말뚝을 강재로 제작된 연결구를 이용하여 일체화시키는 강재 기초의 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   강재 기초와 강관 말뚝을 연결하는 연결구는 강관 말뚝의 외경이 내경이 되는 강관과 상부 플랜지로 형성되어 있으며, 연결구의 측면과 강관 말뚝 측면을 볼트로 연결할 수 있도록 볼트 구멍이 있고 이를 통하여 볼트 체결로 일체화 하고,

   이 연결구 상부에 I 형강을 강관 말뚝의 상부를 연결하도록 사각 형상으로 강재 기초를 제작하고,

   이 강재 기초 하부와 연결구의 상부를 볼트를 이용하여 일체화시키는 강재 기초의 구조.
3. 강재 교각과 강관 말뚝으로 형성되는 교량 및 육교의 기초 공사에 있어서, 기초를 강재로 제작하고 강재 기초와 강관 말뚝을 강재로 제작된 연결구를 이용하여 일체화시키는 강재 기초의 시공 방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   강재 기초와 강관 말뚝을 연결하는 연결구는 강관 말뚝의 외경이 내경이 되는 강관과 상부 플랜지로 형성되어 있으며, 연결구의 측면과 강관 말뚝 측면을 볼트로 연결할 수 있도록 볼트 구멍이 있고 이를 통하여 볼트 체결로 일체화 하고,

   이 연결구 상부에 I 형강을 강관 말뚝의 상부를 연결하도록 사각 형상으로 강재 기초를 제작하고,

   이 강재 기초 하부와 연결구의 상부를 볼트를 이용하여 일체화시키는 강재 기초의 시공방법.