KR20050107650A

KR20050107650A - 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 합성 연결구조,연결시공방법 및 연결장치

Info

Publication number: KR20050107650A
Application number: KR1020040032644A
Authority: KR
Inventors: 황윤국; 박기태; 이영호; 김선명
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2005-11-15
Also published as: KR100568904B1

Abstract

본 발명은 모듈화되어 제작된 FRP 바닥판과 거더를 연결하여 합성함에 있어서, 거더에 이미 설치되어 있던 전단연결재 등의 제거 작업이 불필요하고, FRP 바닥판과 거더가 우수한 구조적인 일체성을 이룰 수 있도록 하여 교량의 경제적인 설계를 가능하게 할 뿐만 아니라, FRP 바닥판의 보수/ 보강을 용이하게 할 수 있는 새로운 구조의 FRP 바닥판과 거더의 연결구조, 그 시공방법 및 그에 사용되는 연결장치에 관한 것이다.

본 발명에서는 섬유강화플라스틱 바닥판(1)과 거더(10)의 연결구조로서, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 양측과 각각 결합되는 바닥판 결합부(101)와, 상기 양측의 바닥판 결합부(101)가 소정 간격을 가지도록 서로 연결하여 하나의 장치를 이루도록 하는 연결부(102)로 구성되고, 상기 바닥판 결합부(101)의 수직 벽체에는 다수개의 관통공(103)이 형성되는 연결장치(100)가 상기 거더(10)의 상부 플랜지 위에 설치되며; 상기 양측의 바닥판 결합부(101) 사이에 형성되는 개방부(104) 내에는 전단연결재(11)가 위치하여 상기 거더(10)의 상부 플랜지 위에 고정 설치되고; 측면 내부로 소정 길이 안쪽으로 채움재(2) 타설 범위를 제한하는 마감재(3)가 설치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 측면이, 상기 바닥판 결합부(101)의 내측에 끼워져 고정 결합되고; 상기 바닥판 결합부(101)의 관통공(103)을 관통하여 상기 연결장치(100)와 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 내부를 가로질러 횡방향 합성부재(12)가 배치되며; 상기 개방부(104)를 통하여 채움재(2)가 부어져 상기 바닥판 결합부(101) 사이의 공간과, 상기 횡방향 합성부재(12)가 배치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 내부에 채움재(2)가 채워져 경화되는 구조를 가짐으로써, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)과 연결장치(100)와 거더(10)가 일체의 구조를 이루도록 합성 연결하게 되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결구조가 제공된다. 또한, 본 발명에서는 이러한 연결구조를 시공하는 연결시공방법과 이에 사용되는 연결장치가 제공된다.

Description

섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 합성 연결구조, 연결시공방법 및 연결장치{Structure, Method and Apparatus for Fiberglass Reinforced Plastics Deck-to-Girder Connections}

본 발명은 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 합성 연결구조, 연결시공방법 및 연결장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 섬유강화플라스틱(Fiberglass Reinforced Plastics : 이하 "FRP"라고 부른다)으로 제작된 바닥판을 강재 거더 또는 콘크리트 거더와 견고하게 합성하여 연결하므로써 구조적으로 일체화시킬 수 있는 새로운 방식의 연결구조와 연결시공방법, 그리고 그에 사용되는 연결장치에 관한 것이다.

예를 들어 교량과 같은 토목구조물에 사용되는 바닥판은 주로 철근 콘크리트로 시공되어 왔다. 철근 콘크리트 바닥판은 저가인 콘크리트만을 사용하게 되므로, 당장의 시공비를 줄일 수는 있으나, 일반적으로 큰 단면을 갖게 되고 그에 따라 자중이 증가하게 되므로, 만일 교량의 바닥판을 이러한 철근 콘크리트 바닥판으로 시공하는 경우에는 바닥판의 높은 자중을 지지하기 위해서 결국 교각 등과 같은 교량 하부구조의 단면이 과도하게 커지게 되어 종국적으로는 시공비가 증가하게 되는 문제점이 있다.

이러한 종래의 철근 콘크리트 바닥판의 대안으로서, FRP 바닥판이 제시되었다. FRP 바닥판의 예로는 국내 특허출원 제2002-72996호에 개시되어 있으며, 최근에는 튜브 부재의 상하에 별도의 판재를 부착한 형식이 아니라, 상부판 및 하부판과 격벽이 일체를 이루어 공동부를 형성하고 있는 형식의 것이 제안되고 있다.

위와 같은 FRP 바닥판의 경우, 가장 중요한 점 중의 하나는 바닥판과 거더를 구조적으로 일체로 합성하는 것이다. FRP 바닥판과 거더가 일체로 합성되어야만 완전한 구조체로서 기능하게 되기 때문이다.

종래에 FRP 바닥판과 거더를 합성하는 방법으로는, FRP 바닥판의 하부를 개방하여 FRP 바닥판 내부에 포켓을 형성하고, 상기 개방부를 통하여 상기 포켓 내에 전단연결재를 위치시키고 채움재를 상기 포켓에 부어 경화시키는 구조가 제안되었다. 그러나 이와 같이 포켓을 이용한 FRP 바닥판과 거더의 합성 연결구조에서는 포켓에 전단연결재를 삽입하기 위하여 FRP 바닥판의 하부를 개방하여야 하며, 그에 따라 FRP 바닥판 단면의 결손이 불가피하게 발생하게 되어 FRP 바닥판의 강도를 저하시키는 원인이 된다.

또다른 종래의 기술로는 볼트가 거더와 FRP 바닥판을 관통하도록 설치하여 연결하는 것이 있는데, 이 경우에도 마찬가지로 볼트를 관통하는 과정에서 FRP 바닥판의 단면 결손이 발생하게 되어 강도가 취약해지는 문제가 있을 뿐만 아니라, 볼트 설치는 통상 교량 하부에서 이루어지기 때문에 작업성이 나쁘고 그에 따라 시공기간, 시공비 등이 상승하게 되는 단점이 있다.

이러한 여러 가지 문제점으로 인하여 종래에는 FRP 바닥판과 거더가 완전한 합성상태를 이루지 못한 상태에서 단순히 외형적인 체결 정도로만 연결되는 것으로 설계되었으며, 따라서 비합성 구조에 기초한 설계로 인하여 경제적이고 효율적인 설계가 이루어지지 아니하였다.

본 발명은 FRP 바닥판과 거더를 연결하여 합성함에 있어서, 거더에 이미 설치되어 있던 전단연결재 등의 제거 작업이 불필요하고, FRP 바닥판과 거더가 우수한 구조적인 일체성을 이룰 수 있도록 하여 교량의 경제적인 설계를 가능하게 할 뿐만 아니라, FRP 바닥판의 보수/ 보강을 용이하게 할 수 있는 새로운 구조의 FRP 바닥판과 거더의 연결구조, 그 시공방법 및 그에 사용되는 연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명에서는 FRP 바닥판의 단면 결손이 발생하지 않도록 하므로써, 그에 따른 여러 가지 종래의 단점들을 극복하며, FRP 바닥판과 거더가 완전한 합성구조를 갖도록 하므로써 FRP 바닥판과 거더가 완전 합성상태를 이룬 것을 기초로 하여 경제적인 교량의 설계가 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결구조로서, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 양측과 각각 결합되는 바닥판 결합부와, 상기 양측의 바닥판 결합부가 소정 간격을 가지도록 서로 연결하여 하나의 장치를 이루도록 하는 연결부로 구성되고, 상기 바닥판 결합부의 수직 벽체에는 다수개의 관통공이 형성되는 연결장치가 상기 거더의 상부 플랜지 위에 설치되며; 상기 양측의 바닥판 결합부 사이에 형성되는 개방부 내에는 전단연결재가 위치하여 상기 거더의 상부 플랜지 위에 고정 설치되고; 측면 내부로 소정 길이 안쪽으로 채움재 타설 범위를 제한하는 마감재가 설치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판의 측면이, 상기 바닥판 결합부의 내측에 끼워져 고정 결합되고; 상기 바닥판 결합부의 관통공을 관통하여 상기 연결장치와 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 내부를 가로질러 횡방향 합성부재가 배치되며; 상기 개방부를 통하여 채움재가 부어져 상기 바닥판 결합부 사이의 공간과, 상기 횡방향 합성부재가 배치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판의 내부에 채움재가 채워져 경화되는 구조를 가짐으로써, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판과 연결장치와 거더가 일체의 구조를 이루도록 합성 연결하게 되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결구조가 제공된다.

본 발명에서는 구체적인 일 실시예로서, 상기한 구성에서, 상기 바닥판 결합부는 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상을 가지도록 형성되며; 상기 연결부는 상기 양측의 'ㄷ'자 형상의 바닥판 결합부를 서로 연결하는 막대부재로 형성되어, 상기 바닥판 결합부와 연결부로 구성되는 연결장치는 'ㅍ' 자 형상의 정면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결구조가 제공된다.

또한 본 발명에서는, 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결시공방법으로서, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 양측과 각각 결합되는 바닥판 결합부와, 상기 양측의 바닥판 결합부가 소정 간격을 가지도록 서로 연결하여 하나의 장치를 이루도록 하는 연결부로 구성되고, 상기 바닥판 결합부의 수직 벽체에는 다수개의 관통공이 형성되는 연결장치가 상기 거더의 상부 플랜지 위에 설치하는 단계; 상기 양측의 바닥판 결합부 사이에 형성되는 개방부를 통하여 전단연결재를 상기 거더의 상부 플랜지 위에 고정 설치하는 단계; 측면 내부로 소정 길이 안쪽으로 채움재 타설 범위를 제한하는 마감재가 설치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판의 측면이, 상기 바닥판 결합부의 내측에 끼워지도록 상기 섬유강화플라스틱 바닥판을 양측의 거더 상부에 설치된 연결장치에 결합 고정하는 단계; 상기 바닥판 결합부의 관통공을 관통하여 상기 연결장치와 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 내부를 가로질러 횡방향 합성부재를 배치하는 단계; 및 상기 바닥판 결합부 사이의 공간과, 상기 횡방향 합성부재가 배치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판의 내부에 채움재가 채워져 경화되도록 상기 개방부를 통하여 채움재를 타설하여 경화시키는 단계를 포함하여 구성되므로써, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판과 연결장치와 거더가 일체의 구조를 이루도록 합성 연결하게 되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결시공방법이 제공된다.

본 발명에서는 상기한 연결시공방법의 구체적인 일실시예로서, 상기 바닥판 결합부가 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상을 가지도록 상기 바닥판 결합부를 형성하며; 상기 연결부는 상기 양측의 'ㄷ'자 형상의 바닥판 결합부를 서로 연결하는 막대부재로 형성하여, 상기 바닥판 결합부와 연결부로 구성되는 연결장치가 'ㅍ' 자 형상의 정면을 갖도록 구성하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결시공방법이 제공된다.

또한, 본 발명에서는 상기한 연결시공방법의 또다른 실시예로서, 연결장치를 완성시킨 후에 거더에 설치하는 것이 아니라, 상기 연결장치의 상기 바닥판 결합부를 양측의 섬유강화플라스틱 바닥판 측면에 각각 미리 결합시키고, 상기 바닥판 결합부가 결합되어 있는 양측 상기 섬유강화플라스틱 바닥판을 상기 바닥판 결합부가 마주보도록 거더의 상부 플랜지 위에 거치한 후 연결부를 상기 바닥판 결합부와 결합하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결시공방법이 제공된다.

또한, 본 발명에서는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더를 연결 합성하기 위한 연결장치로서, 상기 연결장치는, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 양측과 각각 결합되는 바닥판 결합부와, 상기 양측의 바닥판 결합부가 소정 간격을 가지도록 서로 연결하여 하나의 장치를 이루도록 하는 연결부로 구성되고; 상기 바닥판 결합부의 수직 벽체에는 횡방향 결합부재가 가로질러 배치될 수 있도록 하며 채움재가 서로 유동할 수 있도록 하는 다수개의 관통공이 형성되어 있으며; 상기 연결장치는 거더의 상부 플랜지 위에 설치되어, 상기 바닥판 결합부에 섬유강화플라스틱 바닥판의 측면이 결합되므로써, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더를 일체로 연결하게 되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결장치가 제공된다.

본 발명에서는 상기한 연결장치의 구체적인 실시예로서, 상기 바닥판 결합부는 상기 섬유강화플라스틱 바닥판의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상을 가지도록 형성되며; 상기 연결부는 상기 양측의 'ㄷ'자 형상의 바닥판 결합부를 서로 연결하는 막대부재로 형성되어, 상기 바닥판 결합부와 연결부로 구성되는 연결장치는 'ㅍ' 자 형상의 정면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결장치가 제공된다.

다음에서는 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 살펴봄으로써 본 발명의 구성에 대하여 설명한다.

도 1a에는 본 발명의 연결구조에 사용되는 FRP 바닥판과 거더의 연결장치(100)의 일실시예가 사시도로 도시되어 있고, 도 1b는 상기 연결장치(100)의 단면도로서 상기 도 1a의 선 A-A에 따른 단면도가 도시되어 있다. 본 발명에 있어서 상기 연결장치(100)는, 각각 FRP 바닥판의 양측과 결합되는 바닥판 결합부(101)와, 상기 양측의 바닥판 결합부(101)가 소정 간격을 가지고 서로 연결되도록 하는 연결부(102)로 구성되어 있다. 상기 연결부(102)는 소정 개소에 구비되어 양측의 바닥판 결합부(101)를 서로 연결하여 전체적으로 양측의 바닥판 결합부(101)가 하나의 연결장치(100)를 이루도록 한다. 도면에 도시된 것처럼, 양측 바닥판 결합부(101) 사이에는 공간이 형성되고 상기 공간은 상하의 개방부(104)에 의하여 상하로 개방된 형태를 가진다. 상기 개방부(104)에는 후술하는 바와 같이, 거더의 상면에 설치된 전단연결재가 위치하게 된다. 상기 바닥판 결합부(101)에는, 후술할 횡방향 합성부재가 관통하여 설치될 수 있도록, 그리고 채움재가 소통될 수 있도록 하는 관통공(103)이 복수개로 형성되어 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 연결장치(100)의 실시예 형상을 좀더 상세히 살펴보면, 상기 바닥판 결합부(101)는 FRP 바닥판의 단부를 감싸도록 'ㄷ'자로 절곡된 형태를 가지고 있다. 그리고 상기 관통공(103)은 바닥판 결합부(101)의 수직 벽체에 다수개 형성되어 있다. 상기 연결부(102)는 양측의 바닥판 결합부(101)를 상하에서 서로 연결하고 있다.

위의 도 1a 및 도 1b에 도시된 연결장치의 형상은 일실시예에 불과한 것으로서, 상기 바닥판 결합부(101)와 연결부(102)는 다음과 같은 방식으로 변형하여 제작할 수 있다. 즉, 상하의 판재와 수직 벽체를 결합하여 정면에서 볼 때 'ㅍ' 형상을 가지도록 제작하고, 수직 벽체의 사이에서 전단연결재가 돌출 삽입되어 위치할 수 있도록 상하 판재에 소정 넓이의 구멍형태로 개방부(104)를 형성하는 것이다. 이 경우, 개방부가 형성된 부분을 제외한 상하 판재부분이 연결부(102)에 해당하게 된다. 물론, 이 경우에도 수직벽체에 관통공(103)을 형성하게 된다.

한편, 상기 연결장치(100)는 제작 당시부터 상기 바닥판 결합부(101)와 연결부(102)가 서로 결합된 상태로 제작되어 거더 위에 설치된 후 상기 바닥판 결합부(101)에 FRP 바닥판이 끼워져 설치될 수 있는데, 이와는 달리, 바닥판 결합부(101)와 연결부(102)가 나중에 거더 위에서 결합될 수도 있다. 즉, 후술하는 것처럼, 바닥판 결합부(101)가 각각 양측의 FRP 바닥판 측면에 장착된 상태에서, 상기 FRP 바닥판이 거더 위에 설치된 후, 상기 양측의 바닥판 결합부(101)가 연결부(102)에 의하여 서로 연결되므로써 하나의 연결장치를 이루도록 할 수 있는 것이다. 이에 대해서는 본 발명의 연결구조 및 연결시공방법을 설명할 때 좀더 상세히 설명한다.

상기한 본 발명의 연결장치(100)는 강재로 제작되는 것이 바람직하다. 그러나 연결장치(100)의 재질은 강재에 한정되는 것은 아니며, 알루미늄 등 견고한 기타 재질로도 제작될 수 있다. 그리고 상기 연결장치(100)는 소정 길이로 공장에서 사전 제작될 수 있다.

도 2a 내지 도 2f에는, 각각 상기한 연결장치(100)를 이용하여 FRP 바닥판과 거더를 합성 연결하는 각각의 단계를 보여주는 단면도가 도시되어 있는데(도 2c는 사시도이다), 이를 참조하여 본 발명의 연결구조 및 연결시공방법에 대하여 설명한다.

상기한 연결장치(100)와 결합되는 FRP 바닥판(1)은 거더 간격에 맞추어 예를 들어 인발성형공법 등에 의하여 공장에서 모듈화 및 규격화되어 제작될 수 있다.

본 발명에 따라 FRP 바닥판과 거더를 합성 연결하기 위해서는, 우선 도 2a에 도시된 것처럼, 거더(10)의 상부 플랜지 위에 상기한 연결장치(100)를 설치한다. 앞서 도 1a 및 도 1b와 관련하여 설명한 것처럼 'ㅍ'자 단면을 가지도록 바닥판 결합부(101)와 연결부(102)를 결합하여 연결장치(100)를 제작한 후, 이를 거더(10) 위에 설치하여 고정한다. 거더(10)가 강재 거더인 경우에는 에폭시와 같은 부착제를 이용하거나 또는 용접에 의하여 상기 연결장치(100)를 거더(10)의 상면에 고정할 수 있다. 거더(10)가 콘크리트 거더인 경우에는, 부착제에 의한 부착 이외에 앵커볼트와 같은 별도의 고정수단을 이용하여 상기 연결장치(100)를 거더(10)에 고정하면 된다.

이와 같이 연결장치(100)가 거더(10)의 상면에 결합된 상태에서, 연결장치(100)의 상부 개방부(104)를 통하여 전단연결재(11)를 삽입하여, 하부 개방부(104)를 통하여 노출된 거더(10)의 상면에 상기 전단연결재(11)를 고정 설치한다. 도 2b에는 전단연결재(11)가 설치된 상태가 도시되어 있다. 만일 상기 거더(10)가 기설치된 거더여서 이미 전단연결재(11)가 상면에 설치되어 있는 것이라면, 상기 연결장치(100)를 거더(10)의 상면에 설치할 때, 상기 전단연결재(11)가 개방부(104)를 통과하여 상기 바닥판 결합부(101) 사이의 공간에 위치하도록 한다. 본 발명에서는 연결장치(100)와 거더(10)가 부착제, 용접 등의 방법에 의하여 결합되므로, 신설 교량의 경우 위와 같은 전단연결재(11)의 설치를 생략할 수도 있다. 이 경우, 연결장치(100) 내에 타설되는 채움재(2)와 연결장치(100) 사이의 부착성능 개선을 위하여 연결장치(100)의 내부 면에 요철이나 엠보싱 처리를 해놓으면, 거더(10)와 연결장치(100)의 직접적인 연결뿐만 아니라 채움재(2)에 의한 거더(10)와 연결장치(100)의 결합이 더욱 배가되어 거더(10)와 연결장치(100)의 합성이 더욱 견고하게 된다. 물론, 전단연결재(11)를 설치하였을 때도 위와 같은 요철 또는 엠보싱 처리를 해놓으면 합성 효가가 더욱 좋아지게 된다.

도 2c에는 두 개의 거더(10)에 각각 위와 같은 방식으로 연결장치(100)가 설치된 상태에서, 상기 거더(10) 사이에 FRP 바닥판(1)을 삽입 설치하는 과정이 사시도로 도시되어 있다. 도 2d는 도 2c의 선B-B에 따른 단면도로서, FRP 바닥판(1)을 삽입되어 설치된 상태를 보여주는 단면도이다. 도 2c 및 도 2d에 도시된 것처럼, 두 개의 거더(10) 사이에 FRP 바닥판(1)을 밀어 넣게 되면, 상기 FRP 바닥판(1)의 양측은 각각 연결장치(100)의 바닥판 결합부(101)에 끼워지게 된다. 상기 FRP 바닥판(1)과 연결장치(100)의 합성을 더욱 견고하게 하기 위하여, 상기 FRP 바닥판(1) 양측의 외면과 상기 바닥판 결합부(101)의 내면에는 에폭시 등과 같은 부착제를 주입 내지 도포한다. 따라서 FRP 바닥판(1)의 양측이 상기 바닥판 결합부(101)에 끼워지면 FRP 바닥판(1) 양측과 바닥판 결합부(101) 사이의 기계적인 고정 작용뿐만 아니라, 부착제에 의한 고정 작용까지 더해져서 FRP 바닥판(1)과 연결장치(100)가 견고하게 합성된다.

물론 위와 같은 것에 더하여 후술하는 바와 같이 횡방향 합성부재(12) 및 채움재(2)에 의한 합성작용도 더해진다. 즉, 도 2e에 도시된 것처럼, 양측 거더(10)의 연결장치(100)에 FRP 바닥판(1)의 측면이 끼워진 후, 상기 연결장치(100)를 가로질러 횡방향 합성부재(12)가 설치되는데, 상기 횡방향 합성부재(12)의 단부는 상기 FRP 바닥판(1)의 측면 내부로 소정 깊이까지 삽입되어 위치하게 된다. 도 3에는 상기 횡방향 합성부재(12)의 일실시예로서, 일종의 띠철근 형태로 제작된 횡방향 합성부재(12)가 연결장치(100)의 관통공(103)에 삽입되어 설치되어 있는 형상이 도시되어 있다. 그러나 상기 횡방향 합성부재(12)는 이에 한정되지 아니하며, 강봉, 단순한 철근 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.

상기 횡방향 합성부재(12)는 연결장치(100)의 개방부(104)를 통하여 삽입하여 그 일단이 일측 바닥판 결합부(101)의 수직 벽체에 형성된 관통공(103)을 관통하도록 한 후, 횡방향 합성부재(12)의 타단을 타측 바닥판 결합부(101)의 관통공(103)을 관통하도록 하므로써 용이하게 연결장치(100)를 가로질러 배치할 수 있다. 또한 FRP 바닥판(1)의 측면으로부터 횡방향 합성부재(12)를 밀어 넣어 설치한 후 마감재(3)를 설치할 수도 있다.

이와 같은 횡방향 합성부재(12)는, 후술하는 것처럼 연결장치(100)의 내부 및 상기 바닥판 결합부(101)와 결합된 FRP 바닥판(1)의 측면 내에 채움재(2)가 채워졌을 때, 상기 채움재(2) 속에 매립되어 결합되므로써 상기 연결장치(100)와 FRP 바닥판(1)을 구조적으로 일체화시키는 기능을 하게 된다.

위와 같이 횡방향 합성부재(12)가 설치된 후에는, 개방부(14)를 통하여 채움재(2)가 타설되어 상기 FRP 바닥판(1)의 측면 내부와, 상기 연결장치(100)의 내부 즉, 바닥판 결합부(101) 사이의 공간이 채움재(2)로 채워진다. 상기 FRP 바닥판(1)의 측면 내부에는 채움재(2)의 유동을 제한하여 채움재의 타설 구간을 한정하기 위한 마감재(3)가 설치되어 있다. 상기 마감재(3)는 FRP 바닥판(1)을 공장에서 제작할 때, 미리 그 내부에 설치하게 된다.

구체적으로, 도 2f에는 채움재(2)가 타설된 상태일 때 도 2e의 원C 부분의 상세도가 도시되어 있는데, 상기 연결장치(100)의 바닥판 결합부(101) 사이의 상부 개방부(104)를 통하여 무수축 모르타르 등과 같은 채움재(2)를 부으면, 채움재(2)는 바닥판 결합부(101) 사이를 채움과 동시에 관통공(103)을 통하여 흘러서 상기 횡방향 합성부재(12)를 매립한 상태로 FRP 바닥판(1)의 측면 내부에 채워져 경화된다. 본 발명에서는 이와 같은 구조에 의하여 FRP 바닥판(1)과 연결장치(100), 그리고 거더(10)가 하나의 일체화된 구조물로서 합성되어 완전하게 연결되는 것이다.

한편, 상기한 채움재(2)와 FRP 바닥판(1)의 합성을 더욱 증진하기 위해서는 FRP 바닥판(1)의 내부를 거칠게 하는 것이 바람직한데, 그 방법의 일례로는 규사 코팅 등이 있다. 이와 같이 FRP 바닥판(1)의 내부를 규사 코팅하는 경우, 거칠기가 높아져서 채움재(2)와 FRP 바닥판(1)의 부착효과가 더 증대된다.

도면에 도시된 상기 실시예에서, 관통공(103)이 원형으로 이루어져 있으나, 상기 관통공(103)의 형상은 원형에 한정되지 아니하며 다양한 형상으로 구성될 수 있다.

다음에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 교량의 가장자리 즉, 최외곽 측면의 경우에 FRP 바닥판(1)을 결합하는 구성에 대하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b에는 각각 교량의 최외곽 측면에서 FRP 바닥판(1)을 결합하는 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.

교량의 최측면의 경우, 최외측의 FRP 바닥판(1)을 끼워 설치한 후, 횡방향 합성부재(12)를 설치할 때, 도 4a에 도시된 것처럼 횡방향 합성부재(12)의 일측 단부가 최외측 FRP 바닥판(1)의 내부 깊숙이 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 최외측 FRP 바닥판(1)의 경우, 캔틸레버 형태가 되므로 FRP 바닥판(1)의 하부와 거더(10) 사이에 보강지지부재(14)를 더 구비하여 상기 보강지지부재(14)로 하여금 최외측 FRP 바닥판(1)을 지지하도록 하는 것도 바람직하다. 도 4a 및 도 4b에서 부재번호 3은 마감재(3)이며, 그 외의 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일하다.

한편, 위의 실시예에서는 도 2a 및 도 2b에 도시된 것처럼 단부 결합부재(101)와 연결부재(102)를 결합하여 연결장치(100)를 거더(10)에 설치한 후에 FRP 바닥판(1)을 상기 연결장치(100)에 끼워서 결합하였다. 그러나 다음에 설명하는 것처럼, 단부 결합부재(101)를 미리 FRP 바닥판(1)의 측면에 결합하고, 상기 FRP 바닥판(1)의 측면을 거더(10) 위에 올려놓은 뒤, 상기 양측의 단부 결합부재(101)를 연결부재(102)로 서로 연결하므로써 연결장치(100)를 완성하는 것도 가능하다.

도 5a 및 도 5b에는 위와 같은 방법을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있는데, 도 5a에 도시된 것처럼 'ㄷ' 자 형상으로 만들어진 단부 결합부재(101)를 양측의 FRP 바닥판(1) 측면에 각각 사전에 결합한다. 앞의 실시예와 같이, FRP 바닥판(1) 측면 외부와 단부 결합부재(101)의 내측에 부착제 등을 도포하여 서로 결합할 수 있다.

이와 같이, 측면에 단부 결합부재(101)가 결합되어 있는 FRP 바닥판(1)의 측면을 도 5b에 도시된 것처럼 거더(10) 위에 마주 보도록 위치하고, 연결부재(102)를 용접 등의 방법을 통하여 상기 단부 결합부재(101) 사이에 설치하면 양측의 단부 결합부재(101)와 연결부재(102)가 하나의 완성된 연결장치(100)를 이루게 된다.

이후에 전단연결재의 설치, 횡방향 합성부재의 설치, 채움재의 주입 등의 과정을 통하여 연결장치(100)와 거더(10), 그리고 연결장치(100)와 FRP 바닥판(1)이 견고하게 합성된다. 이러한 구조를 통하여 전체 거더(10)와 FRP 바닥판(1)이 구조적으로 일체를 이루게 된다. 상기 전단연결재의 설치 등의 과정은 앞서 설명한 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

본 발명에 있어서, 상기 연결장치(100)는 예를 들면 약 1 내지 2m 길이로 공장에서 제작된다. 물론, 상기 연결장치(100)의 길이는 위에 한정되지 아니하며, 현장에 맞추어 소정의 길이로 제작될 수 있다.

다음에서는 FRP 바닥판(1)을 연결장치(100)의 단부 결합부재(101)에 끼워서 결합하는 여러 가지 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 앞서 도 2c에 도시된 것처럼, 종방향(예를 들면 교축방향)으로 소정의 길이를 가지는 FRP 바닥판(1)을 연결장치(100)에 차례로 끼워 넣게 된다. 그런데 교대가 먼저 시공된 후 거더(10)를 거치하게 되면, 양단 교대부로 인하여 FRP 바닥판(1)을 정면 또는 배면에서 밀어서 끼워 넣는 것이 곤란한 경우가 있다.

도 6a 내지 도 6c는 위와 같은 경우에 FRP 바닥판(1)을 밀어서 끼워 넣는 방법의 일실시예를 설명하기 위한 각 단계를 보여주는 교량의 개략적인 측면도이다.

도 6a에 도시된 것처럼, 거더(10)의 상부에 연결장치(100)가 설치되어 있으나, 그 전후로 교대부(200)가 형성되어 있어 이 상태로는 FRP 바닥판(1)을 연결장치(100)에 밀어 넣어 결합할 수가 없다. 이 경우에는 도 6b에 도시된 것처럼 거더(10)의 하부에 설치된 받침장치(210)와는 별도로, 거더(10)를 소정 높이로 상승시킬 수 있는 잭 장치(220)를 설치하여, 상기 연결장치(100)가 교대부(200) 이상의 높이에 있도록 상기 잭 장치(220)를 작동시켜 거더(10)를 상승시킨다.

이와 같이 연결장치(100)가 교대부(200)보다 높은 위치에 있게 되므로, 전방 또는 후방에서 FRP 바닥판(1)을 연결장치(100)로 차례로 밀어 넣어 결합할 수 있게 된다. FRP 바닥판(1)의 결합이 완료되면 도 6c에 도시된 것처럼 잭 장치(220)를 다시 작동시켜 거더(10)를 원래의 위치로 하강시킨다. 이와 같은 방법을 통하면, 비록 교대부(200)가 형성되어 있더라도 용이하게 FRP 바닥판(1)을 설치할 수 있게 된다.

도 7a 내지 도 7d에는 교대부(200)가 형성되어 있는 경우에 FRP 바닥판(1)을 설치하는 방법의 또다른 실시예가 각 단계별로 개략적인 측면도로서 도시되어 있다.

우선, 거더(10)의 상부에 연결장치(100)를 설치할 때, 지점부의 일부 구간을 제외하는 것이다. 즉, 도 7a에 도시된 것처럼 지점부의 일부 구간에는 연결장치(100)를 설치하지 아니하는 것이다. 따라서 도 7b에 도시된 것처럼, 연결장치(100)가 설치되지 아니한 구간에 FRP 바닥판(1)을 위치하고, 이를 밀어서 차례로 연결장치(100)에 결합할 수 있다.

연결장치(100)가 설치된 구간에 대한 FRP 바닥판(1)의 결합이 완료되면, FRP 바닥판(1)과 연결장치(100)를 미리 연결하고, 이를 크레인 등으로 들어 올려 도 7c에 도시된 것처럼, 연결장치(100)가 설치되지 아니한 구간의 거더(10) 위에 설치한다. 필요한 경우 잭 장치 등을 이용하여 상기 최후로 위치하는 FRP 바닥판(1)과 연결장치(100)를 기설치 부분으로 밀고, 연결장치(100)를 용접 등의 결합 방법을 통하여 서로 연결하므로써 FRP 바닥판(1)의 설치를 완료한다(도 7d). 이 경우에는 거더(10)의 인상 작업을 수행하지 않고도 용이하게 FRP 바닥판(1)을 설치할 수 있다는 장점이 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연결구조 및 연결시공방법에서는, 바닥판 결합부재와 FRP 바닥판의 결합과 횡방향 결합부재 및 채움재에 의한 결합을 통하여 FRP 바닥판과 연결장치를 구조적으로 일체로 합성하고 있으며, 연결장치와 거더는 용접, 부착제 등에 의하여 결합하고 있으므로 연결장치를 매개로 하여 FRP 바닥판과 거더가 구조적으로 완전하고 견고한 연결 및 합성을 이룰 수 있게 된다. 요컨대, FRP 바닥판과 거더의 완전 합성을 유도하므로써 교량의 경제적인 설계를 가능하게 되는 것이다.

특히, 상기 연결장치에는 개방부가 형성되어 있고, 이 개방부에 전단연결재가 위치할 수 있으므로, 이미 전단연결재가 설치되어 있는 거더의 경우에도, 전단연결재의 손상 없이 전단연결재를 활용할 수 있게 된다. 따라서 본 발명은 기존 거더에 FRP 바닥판을 설치하는데도 용이하게 적용할 수 있다는 장점을 가진다. 본 발명에서 상기 전단연결재는, 연결장치와 FRP 바닥판에 타설되는 채움재 내에 매립되어 기계적으로 결합되므로, 거더와 FRP 바닥판을 일체로 합성하는 기능을 담당하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 연결장치는 공장에서 사전 제작이 가능하므로, 시공이 간편하고 시공기간을 단축할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 FRP 바닥판이 조립식으로 결합되므로, 보수, 보강을 위하여 FRP 바닥판의 일부를 제거할 때, 해당 FRP 바닥판만을 용이하게 제거할 수 있다. 따라서 보수, 보강 작업시 교통 통제 등의 불편함을 최소화할 수 있게 된다.

특히, FRP 바닥판의 단면 제거가 불필요하게 되므로, FRP 바닥판의 단면 결손 및 그에 따른 문제점의 발생이 원천적으로 차단될 뿐만 아니라, FRP 바닥판에서의 섬유 연속성 확보가 가능하게 되고, 그에 따라 FRP 바닥판의 성능을 극대화시킬 수 있게 된다.

그 뿐만 아니라, 본 발명에서는 FRP 바닥판을 연결장치의 양측에서 동시에 삽입하여 결합할 수 있다. 요컨대, 거더의 지간이 긴 경우, 거더 위에 설치된 연결장치의 앞, 뒤에서 동시에 FRP 바닥판을 밀어 넣어 결합할 수 있는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 거더의 양측에서 FRP 바닥판을 동시에 결합할 수 있으므로, 시공기간을 단축할 수 있는 잇점이 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 FRP 바닥판과 거더가 완전한 합성 구조를 이루게 되므로, 경제적인 교량 설계가 가능하게 되는 장점을 가지게 된다.

도 1a는 본 발명의 연결구조에 사용되는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결장치의 일실시예를 보여주는 사시도이다.

도 1b는 도 1a에 도시된 상기 연결장치의 단면도로서 상기 도 1a의 선 A-A에 따른 단면도이다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 연결장치를 이용하여 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더를 합성 연결하는 각각의 단계를 보여주는 단면도 및 사시도로서, 도 2a는 연결장치가 거더에 놓여지기 전의 상태를 도시한 것이고, 도 2b는 연결장치가 거더에 놓여지고 전단연결재가 설치된 상태를 도시한 것이다. 도 2c는 섬유강화플라스틱 바닥판이 결합되는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 2d는 도 2c의 선 B-B에 따른 단면도이다. 도 2e는 채움재가 타설된 상태를 도시한 것이고, 도 2f는 도 2e의 원 C의 상세도이다.

도 3은 본 발명의 연결구조에서 횡방향 결합부재가 설치되는 형상을 보여주는 사시도이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 최외곽 섬유강화플라스틱 바닥판이 설치되는 경우의 단면도이다.

도 5a 및 도 5b는 연결장치를 설치하는 또다른 방법에 대한 실시예를 보여주는 개략도이다.

도 6a 내지 도 6c는 각각 교대부가 형성된 상태에서 연결장치가 설치된 거더에 섬유강화플라스틱 바닥판을 설치하는 방법의 각 단계를 설명하는 측면도이다.

도 7a 내지 도 7d는 각각 교대부가 형성된 상태에서 연결장치가 설치된 거더에 섬유강화플라스틱 바닥판을 설치하는 또다른 방법의 각 단계를 설명하는 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 섬유강화플라스틱 바닥판 10 : 거더

100 : 연결장치 101 : 바닥판 결합부

102 : 연결부 103 : 관통공

Claims

섬유강화플라스틱 바닥판(1)과 거더(10)의 연결구조로서,

상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 양측과 각각 결합되는 바닥판 결합부(101)와, 상기 양측의 바닥판 결합부(101)가 소정 간격을 가지도록 서로 연결하여 하나의 장치를 이루도록 하는 연결부(102)로 구성되고, 상기 바닥판 결합부(101)의 수직 벽체에는 다수개의 관통공(103)이 형성되는 연결장치(100)가 상기 거더(10)의 상부 플랜지 위에 설치되며;

상기 양측의 바닥판 결합부(101) 사이에 형성되는 개방부(104)가 상기 거더(10)의 상부 플랜지 위에 위치하도록 상기 연결장치(100)가 거더(10)위에 고정 설치되고;

측면 내부로 소정 길이 안쪽으로 채움재(2) 타설 범위를 제한하는 마감재(3)가 설치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 측면이, 상기 바닥판 결합부(101)의 내측에 끼워져 고정 결합되고;

상기 바닥판 결합부(101)의 관통공(103)을 관통하여 상기 연결장치(100)와 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 내부를 가로질러 횡방향 합성부재(12)가 배치되며;

상기 개방부(104)를 통하여 채움재(2)가 부어져 상기 바닥판 결합부(101) 사이의 공간과, 상기 횡방향 합성부재(12)가 배치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 내부에 채움재(2)가 채워져 경화되는 구조를 가짐으로써,

상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)과 연결장치(100)와 거더(10)가 일체의 구조를 이루도록 합성 연결하게 되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결구조.
제1항에 있어서,

상기 바닥판 결합부(101)는 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상을 가지도록 형성되며;

상기 연결부(102)는 상기 양측의 'ㄷ'자 형상의 바닥판 결합부(101)를 서로 연결하는 막대부재로 형성되어, 상기 바닥판 결합부(101)와 연결부(102)로 구성되는 연결장치(100)는 'ㅍ' 자 형상의 정면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결구조.
섬유강화플라스틱 바닥판(1)과 거더(10)의 연결시공방법으로서,

상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 양측과 각각 결합되는 바닥판 결합부(101)와, 상기 양측의 바닥판 결합부(101)가 소정 간격을 가지도록 서로 연결하여 하나의 장치를 이루도록 하는 연결부(102)로 구성되고, 상기 바닥판 결합부(101)의 수직 벽체에는 다수개의 관통공(103)이 형성되는 연결장치(100)를 상기 거더(10)의 상부 플랜지 위에 설치하는 단계;

상기 양측의 바닥판 결합부(101) 사이에 형성되는 개방부(104)를 통하여 전단연결재(11)를 상기 거더(10)의 상부 플랜지 위에 고정 설치하는 단계;

측면 내부로 소정 길이 안쪽으로 채움재(2) 타설 범위를 제한하는 마감재(3)가 설치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 측면이, 상기 바닥판 결합부(101)의 내측에 끼워지도록 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)을 양측의 거더(10) 상부에 설치된 연결장치(100)에 결합 고정하는 단계;

상기 바닥판 결합부(101)의 관통공(103)을 관통하여 상기 연결장치(100)와 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 내부를 가로질러 횡방향 합성부재(12)를 배치하는 단계; 및

상기 바닥판 결합부(101) 사이의 공간과, 상기 횡방향 합성부재(12)가 배치되어 있는 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 내부에 채움재(2)가 채워져 경화되도록 상기 개방부(104)를 통하여 채움재(2)를 타설하여 경화시키는 단계를 포함하여 구성되므로써,

상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)과 연결장치(100)와 거더(10)가 일체의 구조를 이루도록 합성 연결하게 되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결시공방법.
제3항에 있어서,

상기 바닥판 결합부(101)가 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상을 가지도록 상기 바닥판 결합부(101)를 형성하며;

상기 연결부(102)는 상기 양측의 'ㄷ'자 형상의 바닥판 결합부(101)를 서로 연결하는 막대부재로 형성하여, 상기 바닥판 결합부(101)와 연결부(102)로 구성되는 연결장치(100)가 'ㅍ' 자 형상의 정면을 갖도록 구성하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결시공방법.
제3항에 있어서,

상기 연결장치(100)의 상기 바닥판 결합부(101)를 양측의 섬유강화플라스틱 바닥판(1) 측면에 각각 미리 결합시키고,

상기 바닥판 결합부(101)가 결합되어 있는 양측 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)을 상기 바닥판 결합부(101)가 마주보도록 거더(10)의 상부 플랜지 위에 거치한 후 연결부(102)를 상기 바닥판 결합부(101)와 결합하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결시공방법.
섬유강화플라스틱 바닥판과 거더를 연결 합성하기 위한 연결장치로서, 상기 연결장치(100)는, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 양측과 각각 결합되는 바닥판 결합부(101)와, 상기 양측의 바닥판 결합부(101)가 소정 간격을 가지도록 서로 연결하여 하나의 장치를 이루도록 하는 연결부(102)로 구성되고;

상기 바닥판 결합부(101)의 수직 벽체에는 횡방향 결합부재(12)가 가로질러 배치될 수 있도록 하며 채움재(11)가 서로 유동할 수 있도록 하는 다수개의 관통공(103)이 형성되어 있으며;

상기 연결장치(100)는 거더(10)의 상부 플랜지 위에 설치되어, 상기 바닥판 결합부(101)에 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 측면이 결합되므로써, 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)과 거더(10)를 일체로 연결하게 되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결장치.
제6항에 있어서,

상기 바닥판 결합부(101)는 상기 섬유강화플라스틱 바닥판(1)의 측면을 감싸도록 'ㄷ'자 형상을 가지도록 형성되며;

상기 연결부(102)는 상기 양측의 'ㄷ'자 형상의 바닥판 결합부(101)를 서로 연결하는 막대부재로 형성되어, 상기 바닥판 결합부(101)와 연결부(102)로 구성되는 연결장치(100)는 'ㅍ' 자 형상의 정면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 바닥판과 거더의 연결장치.