KR20040044810A - 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를이용한 교량시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 다양한 전단연결재가 형성된 연결부재를 미리 상기 프리캐스트 교량 바닥판에 설치시켜 놓은 상태에서 거더와 간단하게 접합시킴으로서, 시공성 및 공기단축의 효과가 있고, 프리캐스트 교량 바닥판과 거더를 전체적으로 일체성을 가진 합성단면으로 제작할 수 있어 구조적으로도 내구성 및 강성이 증진되는 기술적 효과를 가질 수 있는 수단을 제공하며, 기존 또는 신설교량에서, 프리캐스트 교량 바닥판; 상기 교량 바닥판과 거더의 연결부에 상기 교량 바닥판과 일체로 형성된 것으로서, 거더 쪽으로 돌출 형성된 전단연결재가 형성된 플레이트를 포함하는 연결부재; 및 상기 연결부재에 대응하여 형성된 거더;를 포함한다.

Description

프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량시공방법 {joint structure of precast bridge slab and girder and bridge construction method using the same}

본 발명은 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 프리캐스트 교량 바닥판(콘크리트 또는 복합소재로 제작된 교량 바닥판 등)에 전단연결재를 포함하는 연결부재를 일체로 형성시킨 상태에서 기존교량 또는 신설교량의 거더(GIRDER)위에 상기 교량 바닥판을 설치함으로서, 시공성이 매우 우수하여 품질관리가 용이하고 경제적이며, 교량 바닥판과 거더와의 증진된 연결효과에 의한 일체거동이 가능한 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.

종래의 교량 바닥판 시공 시, 교량 바닥판(10) 자체를 현장에서 타설, 양생하는 것이 아닌 부분 또는 전체를 공장에서 프리캐스트 화하여 제작하여 기 설치된 교량 용 거더(20)에 설치하는 경우, 도1a와 같이 일단 교각(30)에 미리 거더(20, I형 빔 또는 콘크리트 빔, 프리플렉스 빔 등)를 설치하고 나서 그 위에 구멍(11)이 형성된 프리캐스트 교량 바닥판(10, 콘크리트 슬래브판, 강상판 등)을 인양장치에 의하여 설치하면서, 그 결합을 위해 거더 상부 면에 형성된 전단연결재(40, 거더 제작 시 미리 설치하며 볼트, 강봉 또는 ㄷ자 형상의 철근 등)가 상기 교량 바닥판의 구멍에 삽입되도록 하고, 그 구멍에 모르타르와 같은 충진재를 충진시키고 있다. 이때 거더와 교량 바닥판 연결부에는 헌치부(50)를 둘 수도 있으며, 이러한 방법은 교량 바닥판이 복합소재로 제작된 프리캐스트 교량 바닥판을 이용하는 경우에도 동일하게 적용되고 있다.

즉, 상기 프리캐스트 교량 바닥판의 경우 자중이 일반 강재 또는 콘크리트보다 매우 작고, 구조적 특성(휨 강성, 인장강도, 압축강도 등)이 우수한복합소재(FRP(Fiber Reinforced Plastics)등)로 제작된 여러 단면 형상의 바닥판 부재를 서로 연결하여 교량 바닥판을 제작함으로서 최근 토목, 건축분야에서 많이 활용되고 있으며, 특히 교량분야에서는 교각과 같은 교량 하부구조물 위에 교축 방향(통상 교량이 설치되는 방향)으로 다수의 거더를 설치하고, 상기 거더 위에 프리캐스트 방식으로 제작된 복합소재 교량 바닥판을 얹어 설치하는 방식으로 교량을 완성시키는 데, 역시 교량 바닥판과 거더와의 결합에 있어서도 거더 위에 전단연결재를 설치하고, 그 전단연결재가 교량 바닥판에 미리 형성시킨 구멍에 삽입되도록 하여 교량 바닥판을 거더에 결합시키고 있는 종래의 방식이 그대로 이용하고 있다. 이러한 방식을 이용하는 경우 거더와 프리캐스트 교량 바닥판과의 연결구조는 다음과 같은 문제점을 가질 수 있다.

즉, 거더에서 교량 바닥판을 제거하고 새로운 교량 바닥판을 가설할 경우, 교량 바닥판 제거 시 불가피하게 거더에 설치되어 있는 전단연결재의 손상을 초래하게 되며, 이를 부분 보완하기 위해 새로운 전단연결재를 콘크리트 또는 강재 등의 거더에 가설하여야 하기 때문에 그 설치 작업이 매우 번거로워 시공성이 매우 저하된다. 특히, 거더에 형성된 전단연결재가 곡선의 철근으로 되어 있는 경우, 전단연결재 형상이 다른 교량 바닥판으로 교체 시 전단연결재를 별도로 설치하여야 하는 불편함이 있었으며, 품질관리가 어려워 교량 바닥판과 거더의 연결구조가 불확실해짐으로서 비합성단면으로 교량상부구조를 설계하게 되어 비경제적인 면이 있었다. 또한 상기 복합소재로 제작된 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 결합에 있어서는 특히 거더와의 연결부에 기존 거더 상부 면에 형성된 전단연결재가 내부로삽입될 수 있도록 구멍을 형성시키는 등, 연결부 처리의 시공성이 매우 떨어지며(충진재의 별도의 삽입 등) 특히 상부 면에 형성된 전단연결재가 파손된 거더에 새로운 복합소재로 제작된 교량 바닥판을 설치해야 하는 경우 파손된 전단연결재를 어떤 식으로든 철거하고 새로운 전단연결재를 설치해야 하는 불편함이 역시 존재하고 있었다.

이에 신설교량 뿐만 아니라 기존교량에서도 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결부에 있어 전단연결재의 손상 및 해체작업에 의한 상기 문제점을 해결할 수 있고, 상기 연결부의 완벽한 결합을 기대할 수 있는 수단의 개발이 절실하게 요구되었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명의 목적은 전단연결재가 형성된 연결부재를 프리캐스트 교량 바닥판에 직접 일체화시킨 상태에서 교량 바닥판을 거더 위에 설치함으로서, 신설 및 기존 교량의 바닥판 시공 모두에 적용할 수 있으며, 그 시공성과 시공품질도 획기적으로 개선된 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공장에서 프리캐스트 교량 바닥판에 다수의 전단연결재를 일체로 형성시키기 때문에, 기존 교량 바닥판 교체 공사 시 거더에 전단연결재를 추가로 시공할 필요가 없어 시공성과 품질유지가 용이하여 내구성 등의 향상을 도모할 수 있는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 교량 시공방법에 있어서 전단연결재가 일체로 고정된 프리캐스트 교량 바닥판을 거더 위에 설치 후 거더와 교량 바닥판 사이를 채움재로 충진만하면 되므로 연결부위 시공성이 뛰어나고, 공장에서 전단연결재를 설치하기 때문에 충분한 수의 전단연결재를 설치하여도, 공사기간에 영향을 받지 않는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 거더와 프리캐스트 교량 바닥판과의 일체거동이 가능하도록 충분한 전단연결재를 설치할 수 있으므로, 효율적인 합성단면으로 설계할 수 있게되어 교량상부구조물을 경제적인 단면으로 설계할 수 있으며, 거더와의 연결부의 완벽한 결합이 가능한 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내부 중공이 형성된 프리캐스트 복합소재 교량 바닥판에 적용하는 경우, 거더 연결용 채움재를 타설 할 공간을 교량 바닥판 자체의 내부에 구비할 필요가 없고, 교량 바닥판 내부에 채움재를 타설하지 않으므로 시공성과 시공품질이 향상된 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조 및 이를 이용한 교량시공방법을 제공하는 것이다.

도1a는 종래의 프리캐스트 교량 바닥판과 거더와의 연결부위의 구체예이다.

도1b는 복합소재로 제작된 교량 바닥판이 거더 위에 설치된 상태의 구체예이다.

도2a,도2b,도2c,도2d,도2e,도2f 및 도2h는 본 발명의 교량 바닥판과 거더의 연결구조에 대한 실시예 및 변형예이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:프리캐스트 교량 바닥판

200a,200b,200c,200d,200e,200f:본 발명의 연결부재

300:교량 거더(또는 주형)

본 발명의 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 특히 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조에 있어 전단연결재를 포함한 연결부재를 종래와는 달리 상기 교량 바닥판에 미리 설치한 상태에서 거더에 상기 교량 바닥판을 가설하는 것으로서, 이러한 본 발명의 연결구조는 특히 다양한 단면형상을 가지는 복합소재로 제작된 교량 바닥판을 이용하는 근본적인 장점을 살릴 수 있다. 즉, 복합소재로 제작된 바닥판부재를 조립하여(프리캐스트 화)제작한 교량 바닥판을 거더에 설치하는 경우, 교량 바닥판 자체의 시공은 매우 신속하게 이루어 질 수 있고, 그 재료적 특성에 의하여 보다 향상된 품질관리효과를 기대할 수 있지만, 교량 거더와의 연결부에 있어서는 종래의 방법과 구별되지 않는 기술을 그대로 사용하기 때문에 이러한 연결구조만으로는 교량 바닥판을 복합소재로 제작함으로서 발현되는 공기단축 및 경제적인 파급효과를 기대하기가 어렵다. 이에 본 발명에서는 복합소재로 제작된 교량 바닥판에 전단연결재를 포함하는 연결부재를 직접 설치한 상태에서 교량 바닥판과 거더를 연결시킴으로서 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있고, 나아가 복합소재가 아닌 강상판 또는 콘크리트 교량 바닥판을 프리캐스화 하여 시공하는 경우에도 그대로 적용될 수 있는 교량 바닥판과 거더와의 연결구조를 제공하게 된다.

이하 복합소재로 제작된 교량 바닥판의 경우에 있어 프리캐스트화된 교량 바닥판과 거더와의 연결구조 및 이를 이용한 교량시공방법의 실시예를 도2 및 도3와 함께 살펴본다.

<프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조>

상기 연결구조는 신설 또는 기존교량에서, 프리캐스트 교량 바닥판(100); 상기 교량 바닥판과 거더의 연결부에 상기 교량 바닥판과 일체로 형성된 것으로서, 거더 쪽으로 돌출 형성된 전단연결재가 형성된 플레이트를 포함하는 연결부재(200a,200b,200c,200d,200e,200f); 및 상기 연결부재에 대응하여 형성된 거더(300);를 포함한다.

상기 교량 바닥판(100)은 본 발명에서 복합소재로 제작되어 다양한 단면 형상을 가지도록 프리캐스트화 되어 공장 제작된 것이 이용될 수 있다. 복합소재는 통상 FRP(Fiber Reinforced Plastics)가 이용될 수 있다. 본 발명에서의 교량 바닥판은 상술하였듯이 FRP와 같은 복합소재에 한정되는 것은 아니며, PC 교량 바닥판 또는 강상판 등이 이용될 수 있다.

이러한 복합소재를 교량 바닥판(100,Slab)에 이용하는 예가 바로 다수의 복합소재로 제작된 다양한 단면형상을 가지는 바닥판 부재를 제작한 후, 이 들을 도1b와 같이 전체적인 형상이 일정한 높이를 갖는 판형상으로 제작하는 것이다.

이러한 교량 바닥판(100)은 내부에 중공이 형성되어 있어 동일한 형고 및 면적을 가지는 강재 또는 콘크리트 바닥판과 비교하여 자중이 현저하게 감소하여 그 설치작업에 있어 매우 용이하고, 부식 및 내구성의 열화를 초래하는 여러 외부환경에 매우 뛰어난 물성을 가지기 때문에, 내구성도 뛰어나며, 특히 콘크리트 바닥판과 같이 양생에 필요한 기간을 없앨 수 있어, 설치를 위한 작업공기가 비교가 되지 않을 정도로 단축될 수 있다는 장점이 있으며, 대부분 공장 제작(프리캐스트 화)되기 때문에 품질이 균질하고, 그 관리가 매우 효율적이다.

이러한 교량 바닥판(100)은 교각(30) 위에 교축 방향으로 설치되는 거더(300,Girder, 주형이라고도 한다.) 위에 크레인 등과 같은 인양장치에 의해 거치 되어 설치된다. 최종적으로 거치 된 상태의 예를 도1b에서 확인할 수 있다.

이때, 교량 바닥판(100)과 거더(300)와의 연결부의 다양한 실시예를 도시한 것이 도2a 내지 도2h이다.

<연결부재에 대한 실시예 1>

상기 실시예1의 연결부재(200a)는 교량 바닥판(100) 하부 외부 면에 형성된 플레이트(201a); 및 상기 플레이트의 하부 면에 수직 하방으로 돌출 된 전단연결재(202a); 교량 바닥판과 거더 사이에 일정한 단면으로 형성되는 채움재(203a, 콘크리트 또는 모르타르 등);를 포함하며 도2a 및 도2b를 기준으로 설명한다.

상기 채움재는 교량 바닥판과 거더를 서로 일체화시키기 위한 보강재로서, 상기 교량 바닥판과 거더가 외부 하중 등에 의하여 서로 상대적인 변위를 가지더라도 그 일체성을 확보하기 위해 콘크리트 또는 모르타르와 같은 재료 등을 사용할 수 있다.

플레이트(201a)는 교량 바닥판(100) 외부의 하부 면에 거더(300)가 형성되는 방향(교축 방향)으로 거더의 길이만큼 접착제 또는 볼트와 같은 연결구에 의하여 부착되는 판 형상의 부재이다. 그 길이 및 폭은 교량 바닥판의 길이, 거더의 폭 및 길이에 따라 변경될 수 있으며, 그 재질은 강재를 사용해도 되고, 교량 바닥판과 같은 복합소재로 제작된 것을 사용해도 상관없으며, 연결부재의 한 구성으로서, 후술되는 전단연결재가 일정한 위치에 형성될 수 있는 받침 판으로서 기능 및 교량 바닥판 자체의 강성을 증진시키는 기능을 담당한다. 나아가 플레이트를 상기와 같이 거더의 길이와 동일하게 제작할 수 있으나 필요에 따라서는 거더와의 연결부를 중심으로 양쪽으로 소정의 길이만큼 돌출 되도록 하면 플레이트 사용량을 줄일 수 있다. 즉 거더와의 연결부위만 플레이트가 형성될 수 있다.

전단연결재(202a)는 거더와 교량 바닥판 사이에 충진되어 거더와 교량 바닥판을 서로 부착시켜 주는 채움재(콘크리트 또는 모르타르가 사용될 수 있으며 그 외에도 경화수지 류 등이 사용될 수 있다.)를 통하여 교량 바닥판과 거더의 상대적인 이동을 억제하기 위한 보강부재로서, 상기 플레이트(201a)에 수직 하방으로 돌출 되어 다수가 일정간격을 가지고 형성된다. 이러한 전단연결재는 스터드 볼트가 이용되는 경우를 도2a에 도시되어 있으나 수직 바를 이용할 수 있고, ㄷ자 형상으로 제작될 수 도 있고, 그 외 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 당연하며, 역시 플레이트와 동일하게 그 재질은 강재를 사용해도 되고, 교량 바닥판과 같은 복합소재로 제작된 것을 이용해도 상관없다.

이러한 플레이트와 전단연결재가 결합되어 ㅠ형 단면을 가지는 실시예1의 연결부재(200a)의 경우 교량 바닥판(100) 제작 시 전단연결재가 공장에서 일체로 제작된다는 데 기술적 특징이 있다. 통상 거더와 교량 바닥판의 연결을 위해 거더 상부 면에 각 종 형상의 전단연결재를 설치하고, 그 위에 교량 바닥판을 설치하는 것이 통상적인데, 교량 바닥판이 노후 또는 손상되어 새로이 교체하려는 경우, 기존 교량에서 내구성의 저하로 보강하는 경우 등과 같이 교량 바닥판을 해체할 필요가 있는 경우, 교량 바닥판 해체 시 거더 상부 면에 형성된 전단연결재가 필연적으로 파손될 수밖에 없다. 또한 거더 위에 파손된 전단연결재를 제거하고, 단면형상이 다른 새로운 전단연결재를 설치할 경우 교각 상부와 같이 좁은 공간에서 거더 상부 면에 다시 전단연결재를 설치하는 작업은 시공성이 매우 떨어질 수 밖에 없으며, 이러한 작업 모두가 고소작업이기 때문에 안전사고 문제도 있지만 품질관리가 용이하지 않다는 문제점이 있다.

이에 본 발명에서는 전단연결재를 거더 상부 면에 설치하는 것이 아니라, 교량 바닥판 하부에 일체로 형성시켜, 교량 바닥판 해체 필요성이 있는 경우 교량 바닥판 해체만으로 전단연결재를 함께 해체할 수 있어 별도로 기존 전단연결재 해체작업이 필요 없고, 새로운 교량 바닥판에 이미 필요한 수만큼 형성된 전단연결재가 부착되어 있어 전단연결재 결손에 의해 현장에서 직접 별도로 추가 설치할 필요가 없기 때문에 시공성이 매우 뛰어나며, 궁극적으로는 설계상 필요한 소요의 전단연결재를 미리 배치할 수 있어 그 전단 연결의 효과 증진으로 인해 교량 바닥판과 거더가 일체화 거동을 할 수 있는 합성 교로서 기능이 가능해 시공비는 경감되고 내구성 및 품질유지관리 비용은 현저하게 낮출 수 있다는 장점이 있다.

채움재(203a)는 도2b와 같이 교량 바닥판 하부와 거더 상부 사이에 상기 연결부재가 내부에 포함되도록 일정 형상으로 형성된다. 채움재로서 콘크리트 또는 모르타르와 같은 재료를 이용할 수 있으나 교량 바닥판 및 거더의 제작에 사용한 소재와 동일한 소재를 사용해도 상관없다. 즉 폴리에스테르 수지 등 경화성 수지를 사용할 수 있다. 종래에는 이러한 채움재를 복합소재로 제작된 교량 바닥판 내부 중공에 충진될 수 있도록 별도의 주입장치를 이용하여 형성시키는데 이러한 작업은 시공성이 매우 떨어지며 밀실 하게 충진 되지 않은 경우 연결부의 내구성에도 문제가 있을뿐더러 연결에 문제가 있는 경우 교량 바닥판과 거더가 일체화되어 합성교로서 기능을 다하지 못하기 때문에 보수, 보강과 같은 유지관리비용이 소요될 수 있지만, 본 발명에서는 외부로 노출된 상태에서 채움재의 형성작업이 가능하기 때문에 이러한 문제점을 해결할 수 있다.

거더(300)는 교량 형식에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 신설교량의 경우에는 거더 상부 면에 별도의 스터드 볼트와 같은 추가적이고, 선택적인 전단연결재(310)의 설치가 가능하며, 연결부재에 형성된 전단연결재를 수용할 수 있도록 거더 상부 면에 수용홈(320)을 형성시키는 것이 가능하다. 이러한 수용홈은 거더 상부 면에 블록아웃 시켜 형성시킬 수도 있으나, 연결부재의 전단연결재가 삽입될 수 있는 구멍을 미리 형성시킬 수도 있다.

<연결부재에 대한 실시예2>

상기 실시예2의 연결부재(200b)는 교량 바닥판(100) 내부 하부면에 형성된 플레이트(201b); 상기 플레이트 및 교량 바닥판 하부면을 관통하여 수직 하방으로 돌출되어 형성된 전단연결재(202b); 교량 바닥판과 거더 사이에 일정한 단면으로 형성되는 채움재; 상기 교량 바닥판의 외부 하부면에 연결부재의 전단연결재가 관통되도록 구멍이 형성된 연결보강판(203b);을 포함하며, 도2c 및 도2d를 기준으로설명한다.

상기 전단연결재가 부착된 플레이트(201b)는 실시예1과는 달리 교량 바닥판(100)에 형성된 중공 내부 하부 면에 미리 형성된다는 것에 차이가 있으며, 이는 교량 바닥판 제작 시 전단연결재가 부착된 플레이트(201b)를 하부 면에 미리 배치 한 상태에서 제작하면 된다. 즉, 도2c와 같이 통상의 플레이트에 미리 전단 연결재용 구멍을 소정의 위치에 미리 형성시키고, 볼트머리가 형성된 스터드 볼트와 같은 전단연결재(202b)를 설치한 상태에서 교량 바닥판 제작 시 미리 중공 하부 면에 위치하도록 하고 교량 바닥판을 제작한다. 이로서, 실시예1과는 달리 전단연결재가 형성된 연결부재를 별도로 제작하여 교량 바닥판 제작 작업과 별도로 부착시키는 작업 공정이 생략될 수 있다는 장점이 있다. 물론 교량 바닥판(100)의 길이와 동일하게 제작할 수 있지만 거더와의 연결부위만 전단연결재가 형성된 플레이트가 교량 바닥판 내부 하부면에 형성될 수 있도록 제작할 수 있으며, 교량 바닥판 내부에 형성되므로 교축 직각방향으로 형성된다.

전단연결재(202b)는 볼트머리가 형성된 스터드 볼트가 이용되는 경우를 도2d에 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 플레이트 및 교량 바닥판 하부면을 관통하여 설치된다. 플레이트 및 교량 바닥판 하부면을 관통하여 교량 바닥판 수직 하방으로 돌출되어 연결보강판(203b)을 덧대어 너트에 의하여 교량 바닥판 외부 하부 면에 플레이트(201b)가 고정 설치될 수 있도록 한다. 단지 상기 연결보강판은 선택적으로 설치할 수 있으며, 연결보강판의 설치방향은 플레이트와는 달리 교축방향(거더의 길이방향)이 된다.

채움재 및 거더(300)는 실시예1과 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 채움재는 교량 바닥판 외부 하부와 거더 상부 사이에 상기 연결부재가 내부에 포함되도록 일정 형상으로 형성되며, 콘크리트 또는 모르타르와 같은 재료를 이용할 수 있으며, 교량 바닥판 및 거더의 소재와 동일한 소재를 사용해도 상관없다. 즉 폴리에스테르 수지 등 경화성 수지를 사용할 수 있음은 상기 실시예1과 동일하며, 거더도 역시 상부 면에 별도로 추가적인 전단연결재를 설치할 수 도 있고, 생략도 가능한 선택적인 사항이다.

<실시예2의 변형예>

상기 실시예2의 변형예인 연결부재(200c)는 특히 I형 강재 거더(300)에 본 발명의 연결부재를 설치하는 경우로서, 교량 바닥판(100) 하부 내부면에 형성된 플레이트(201c); 상기 플레이트 및 교량 바닥판 하부 면을 관통하여 수직 하방으로 돌출되어 형성된 전단연결재(202c); 상기 교량 바닥판의 외부 하부면에 연결부재의 전단연결재가 관통되도록 구멍이 형성된 연결보강판(203c);를 포함하며, 도2e를 기준으로 설명한다.

전단연결재가 형성된 플레이트(201c)를 교량 바닥판 중공 내부 하부 면에 설치하는 것은 상기 실시예2와 동일하며(도2c 및 도2d의 201b와 동일한 것임), 돌출된 전단연결재(202c,도2c 및 도2d의 202b와 동일한 것임)를 거더와 결합시키기 위해 연결보강판(203c,도2c 및 도2d의 203b와 동일한 것임)을 이용하는 것도 동일하다. 단지 채움재를 이용하지 않으며, 직 하방으로 돌출된 전단연결재가 I형 거더 상부 플랜지를 관통하도록 하고, 너트로 조임으로서 교량 바닥판과 I형 강재를 연결시키게 된다는 점에 차이가 있을 뿐이다.

결국 본 발명의 연결부재들의 상기 실시예1, 실시예2 및 실시예2의 변형예는 전단연결재가 형성된 연결부재가 교량 바닥판에 일체로 설치되었다는 것에 의하여 거더 형식에 따라 연결부재의 플레이트 및 전단연결재의 위치 및 형상을 약간씩 변형함으로서 얼마든지 선택 적용될 수 있다는 장점이 있으며, 연결부재의 전단연결재의 수 및 형상을 미리 고려하여 설치할 수 있기 때문에 보다 효과적인 교량 바닥판과 거더와의 연결을 도모할 수 있어 교량 바닥판과 거더의 일체성을 확보할 수 있어 구조적으로도 내구성이 증진된다는 장점이 있다.

<연결부재에 대한 실시예3>

상기 실시예3의 연결부재(200d)는 교량 바닥판 단부의 내부 중공에 삽입되는 부재로서, 전단연결재 관통구멍(203d)이 수직으로 다수 형성된 바닥판 보강용 단부체(201d); 및 상기 단부체의 관통구멍 및 거더의 구멍과 일치되도록 교량 바닥판에 미리 형성시킨 전단연결재 구멍(204d)을 관통하는 전단연결재(202d);를 포함하며, 도2f를 기준으로 설명한다.

단부체(201d)는 도2f와 같이 교량 바닥판(100)의 단부 내부 중공에 삽입되도록 형성된 것이다. 즉, 실시예2와 같이 전단연결재를 설치하는 경우 연결 보강판 및 너트에 의하여 조여짐으로서 교량 바닥판 하부에 응력이 집중될 우려가 있으므로 이를 방지하기 위해 단부체를 삽입하게 되며 단부체는 교량 바닥판의 단부 손상 방지 역할을 한다. 교량 바닥판의 단부에 삽입 설치될 수 있는 정도의 크기를 가지고 교량 바닥판 단부에 형성된 내부 중공에 삽입되도록 하며, 중앙에는 중량 또는 재료의 절감 등의 이유로 상, 하면이 개방되어 중공이 형성되도록 제작된 경우를 도시하였으나 상기 중공이 없이 제작되어도 상관없다.

단부체의 각 모서리 부분에는 미리 전단연결재용 구멍(203d)이 단부체를 상하로 관통하도록 형성되어 있으며, 이러한 구멍의 간격 및 크기는 교량 바닥판에 미리 설치되는 전단연결재용 구멍(204d)과 일치되도록 정한다. 이 경우는 교량 바닥판 단부에만 연결부재를 설치하는 경우이므로 실시예1 및 실시예2의 플레이트와 같이 바닥판, 거더의 길이만큼 형성시키지 않아도 되는 장점도 있다.

전단연결재(202d)는 바닥판 및 단부체와 일치하도록 미리 형성된 구멍에 삽입되는 스터드 볼트 등으로서 너트에 의하여 거더 및 교량 바닥판에 결합되며, 거더에 실시예2의 변형예와 같이 설치될 수 있다. 도2f에는 I형 강재를 거더로 사용하는 예를 도시하였기 때문에 별도의 채움재가 필요 없이 전단연결재가 상기 I형 거더 상부 플랜지에 결합시킬 수 있음을 도시하였으나, 다른 형식의 거더가 사용되는 경우에는 채움재가 필요하게 되며, 이 경우에는 상기 실시예1 및 실시예2와 동일한 채움재가 적용될 수 있다.

<실시예3의 변형예>

상기 실시예3의 변형예인 연결부재(200e)는 상기 실시예3의 경우 거더로서 I형 거더에 적용되는 경우이기 때문에 단부체(201e)는 너트에 의하여 거더(300)에 결합된다. 하지만 거더가 콘크리트 거더(300)일 경우에는 너트를 사용하기에 부적합한 면이 있으므로 실시예3의 너트역할을 하는 슬리브를 거더 상부 면에 전단연결재가 설치되는 위치에 대응 되도록 설치하는 것으로서, 교량 바닥판의 단부 내부에 삽입되는 부재이며, 전단연결재 관통구멍이 수직으로 다수 형성된 바닥판 보강용 단부체(201e); 및 상기 단부체의 관통구멍 및 거더의 구멍과 일치되도록 교량 바닥판에 미리 형성시킨 전단연결재용 구멍을 관통하는 전단연결재(202e); 및 거더 상부 면에 형성되어 전단연결재가 삽입되는 슬리브(205e)를 포함하며, 도2g를 기준으로 설명한다.

단부체(201e)는 도2f와 동일한 것으로서 교량 바닥판 단부의 내부 중공에 삽입되도록 형성된 것이다. 각 모서리 부분에도 역시 미리 전단연결재용 구멍(203e)이 단부체를 상하로 관통하도록 형성되어 있으며, 이러한 구멍의 간격 및 크기는 교량 바닥판에 미리 설치되는 전단연결재용 구멍(204e)과 일치되도록 정한다.

전단연결재(202e)는 교량 바닥판 및 단부체와 일치하도록 미리 형성된 구멍에 삽입되는 스터드 볼트 등으로서 거더 상부 면에 매립되도록 형성되며, 전단연결재용 구멍(204e)의 형성 위치와 일치하는 슬리브(205e)에 체결된다. 상기 슬리브 내부면은 볼트인 전단연결재와 체결될 수 있도록 나사 산이 형성된다. 또한 상기 슬리브의 위치가 변동되지 않도록 각 슬리브 주위에는 구속철근(206e)을 격자형상으로 형성시키는 것이 바람직하다.

<연결부재에 대한 실시예4>

상기 실시예4의 연결부재(200f)는 교량 바닥판(100) 중공 내부 하부 면에 형성된 플레이트(201f); 및 상기 플레이트 및 교량 바닥판 하부 면을 관통하여 수직 하방으로 돌출되어 형성된 전단연결재(202f); 상기 교량 바닥판의 외부 하부 면에 연결부재의 전단연결재가 관통되도록 구멍이 형성된 ㄷ자 형상의 연결보강판(203f); 교량 바닥판과 거더 사이에 일정한 단면으로 형성되는 채움재를 포함하며, 도2h를 기준으로 설명한다.

도2h는 특히 기존 교량 거더(300)위에 설치된 교량 바닥판을 도시한 것인데, 기존 교량 바닥판을 해체하고 새로운 복합소재로 제작된 교량 바닥판을 설치하기 때문에 손상되었거나, 잔존하는 전단연결재(204f)가 거더 위에 형성되어 있다. 이 경우 본 발명에서는 전단연결재를 별도로 제거하거나, 제거 후 거더 상부 면에 새로이 설치하는 것이 아닌 전단연결재가 형성된 플레이트가 잔존하는 전단연결재 상부에 형성될 수 있도록 거더와 접하는 플레이트 양 단부를 굴곡하여 단면형상이 ㄷ자 형상으로 될 수 있도록 가공하여(부분 상세도 참조) 잔존하는 전단연결재를 내부에 수용할 수 있도록 한다. 이에 플레이트 및 거더 사이에 채움재를 형성시키면 기존 거더의 전단연결재가 손상되어 잔존할 지라도 별도의 추가 작업 없이도 교량 바닥판을 교체 시공할 수 있다는 장점이 있다. 상기 플레이트는 ㄷ자형 단면을 가지는 앵글을 사용해도 상관없다.

결국 단순히 연결부재의 플레이트의 양 단부를 굴곡하여 거더 위에 잔존하는 전단연결재의 존재에 관계없이 적용할 수 있다는 장점이 있으며, 상기 실시예4는특히 기존 교량에 있어 유리한 경우를 도시한 것이지만 신설교량에도 실시예4의 연결부재를 사용할 수 있다. 나아가 실시예1 및 실시예2 등의 경우에도 신설 및 기존교량에 대해서도 사용할 수 있음은 당연하다.

<프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조를 이용한 교량시공방법>

상기 교량 시공방법은 크게 2가지로 나누어 볼 수 있다,

첫째는 본 발명의 상기와 같은 연결부재들을 기존교량에 설치하여 교량을 시공하는 방법1과 둘째는 신설교량에 설치하여 교량을 시공하는 방법2이다.

상기 방법1은 기존교량에서 거더와 연결된 교량 바닥판을 제거하는 단계; 및 상기 거더 상부에 실시예1, 실시예2, 실시예3 또는 실시예4의 연결부재가 일체로 형성된 프리캐스트 교량 바닥판을 공장 또는 현장에서 일체로 제작하고 설치하는 단계;를 포함하며,

상기 방법2는 신설교량에서 교각 등과 같은 교량 하부구조물에 거더를 가설하는 단계; 및 상기 거더 상부에 실시예1 내지 실시예4의 연결부재들을 일체로 형성된 프리캐스트 교량 바닥판을 공장 또는 현장에서 제작하고 일체로 시공하는 단계;를 포함한다.

상기 방법1과 방법2에서 교량을 시공하는 방법에 가장 큰 기술적 특징은 교량 바닥판을 기존 교량 또는 신설교량에 설치하되 교량 바닥판을 공장에서 상기 실시예1 내지 실시예4에서의 연결부재(200a,200b,200c,200d,200e,200f)를 미리 설치한 것을 이용한다는 것이다.

즉, 상기 교량 시공방법들은 특히 기존교량 바닥판 교체의 경우 거더를 설치하는 작업이 필요 없게 되고, 상술한 실시예4를 이용하여 교량 바닥판을 설치하여 교량을 시공하는 것이 바람직하고, 신설교량의 경우에는 거더를 설치하고, 상술한 실시예1 내지 실시예4를 이용하여 교량 바닥판을 설치하여 교량을 시공하면 된다. 물론 본 발명의 핵심적 기술사상이라고 할 수 있는 교량 바닥판에 연결부재를 공장에서 미리 설치한다면 거더의 형식에 따라 연결부재의 구성에 다소 변경이 있다 할지라도 본 발명의 기술적 범위에 당연히 속한다고 할 것이다.

기존의 프리캐스트 교량 바닥판과 거더와의 연결구조 방식에서 탈피하여, 기존교량 및 신설교량에도 제한 없이 적용할 수 있도록 다양한 실시예의 교량 바닥판과 거더와의 연결구조 및 연결부재를 제시함으로서, 프리캐스트 교량 바닥판을 특히 다수의 교량 거더와 접합 시공할 때 시공성, 내구성, 경제성이 증진된다.

Claims (12)

1. 신설 또는 기존교량에서,

   프리캐스트 교량 바닥판;

   상기 교량 바닥판과 거더의 연결부에 교량 바닥판과 일체로 형성된 것으로서, 거더 쪽으로 돌출 형성된 전단연결재가 형성된 플레이트를 포함하는 연결부재; 및

   상기 연결부재에 대응하여 형성된 거더;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
2. 제1항에서, 상기 거더와 교량 바닥판 사이에, 연결부재가 내부에 포함되도록 콘크리트 또는 모르타르 등과 같은 채움재가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
3. 제1항 또는 제2항에서, 상기 연결부재는 교량 바닥판 외부 하부 면에 형성된 플레이트; 및

   상기 플레이트에 수직 하방으로 돌출된 전단연결재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
4. 제1항 또는 제2항에서, 상기 연결부재는 교량 바닥판 중공 내부 하부 면에 형성된 플레이트; 및

   상기 플레이트 및 교량 바닥판 하부 면을 관통하여 수직 하방으로 돌출되어 형성된 전단연결재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
5. 제4항에서, 상기 플레이트에 형성된 전단연결재가 관통되도록 구멍이 형성된 연결보강판이 교량 바닥판 하부 외부 면에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
6. 제4항에서, 상기 연결부재를 기존교량에 설치하는 경우에는, 플레이트의 양 단부를 절곡하여 기존 거더 위에 잔존하는 전단연결재가 수용되는 공간을 형성시켜 그 공간에 채움재가 형성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
7. 제1항 또는 제2항에서, 상기 연결부재는 교량 바닥판의 단부의 중공 내부에 삽입되는 부재로서, 전단연결재 관통구멍이 수직으로 형성된 바닥판 보강용 단부체; 및

   상기 단부체의 관통구멍과 일치되도록 교량 바닥판에 미리 형성시킨 전단연결재용 구멍을 관통하는 전단연결재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
8. 제7항에서, 상기 전단연결재는 거더를 관통하여 단부에 너트를 체결함으로서 거더에 결합되거나, 거더 상부 면에 매립되어 형성되며, 구속철근으로 보강된 슬리브에 체결되어 거더에 결합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 교량 바닥판과 거더의 연결구조.
9. 기존교량에서 거더와 연결된 교량 바닥판을 제거하는 단계; 및

   상기 거더 상부에 제1항의 연결부재가 일체로 형성된 프리캐스트 교량 바닥판을 공장에서 일체로 제작하는 단계; 및

   상기 교량 바닥판을 거더 위에 잔존하는 전단연결재가 포함되도록 거더 위에 설치하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 시공공법.
10. 신설교량에서 교각 등과 같은 교량 하부구조물에 거더를 가설하는 단계; 및

    상기 거더 상부에 제1항의 연결부재가 일체로 형성된 복합소재로 제작된 교량 바닥판을 공장에서 제작하고 거더와 일체로 시공하는 단계;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 시공공법.
11. 제9항 또는 제10항에서, 상기 거더와 연결부재가 내부에 포함되도록 콘크리트 또는 모르타르 등과 같은 채움재를 형성시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 교량시공공법;
12. 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에서, 상기 교량 바닥판을 설치하는 단계에서의 연결부재는

    교량 바닥판 외부 하부 면에 형성된 판 형상의 플레이트; 및 상기 플레이트의 하부 면에 수직 하방으로 돌출된 전단연결재;

    교량 바닥판 중공 내부 하부면에 형성된 플레이트; 상기 플레이트 및 교량 바닥판 하부 면을 관통하여 수직 하방으로 돌출되어 형성된 전단연결재; 상기 교량 바닥판의 외부 하부 면에 전단연결재가 관통되도록 구멍이 형성된 연결보강판; 및

    교량 바닥판의 단부의 중공 내부에 삽입되는 부재로서, 전단연결재 관통구멍이 수직으로 형성된 교량 바닥판 보강용 단부체; 상기 단부체의 관통구멍과 일치되도록 교량 바닥판 에 미리 형성시킨 전단연결재용 구멍을 관통하는 전단연결재;

    를 포함하는 연결부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교량시공방법.