KR20080109983A - 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확폭된 상부플랜지와 구체 형태의 복부를 포함하는 슬래브 일체형 거더유니트를 프리캐스트 세그먼트화하여 제작한 후, 현장에서 일부를 연결시키고, 교량하부구조물 상부에 거치하여 최종 교량을 완성시킴으로서 구조적으로 효율적인 단면설계가 가능하며 현장공종을 최소화시킨 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.

PSC 거더, 세그먼트, 슬래브

Description

슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법{BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING GIRDER UNIT INTEGRATED SLAB}

도 1a는 종래의 슬래브 일체형 박스 거더를 도시한 것이다.

도 1b는 종래의 확폭 상부플랜지를 가진 거더를 도시한 것이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 슬래브 일체형 거더유니트를 도시한 것이다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 슬래브 일체형 거더유니트의 현장에서의 연결 상태를 도시한 것이다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 슬래브 일체형 거더유니트의 횡방향 연결 예들을 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 슬래브 일체형 거더유니트가 교량하부구조물에 거치된 상태의 횡단면도 및 평면도이다.

도 5c 및 도 5d는 본 발명의 슬래브 일체형 거더유니트가 교량하부구조물에 거치된 상태의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100a,100b,100c,100d:슬래브 일체형 거더유니트

110a,110b,110c,110d:슬래브 일체형 거더유니트의 확폭된 상부플랜지

111a,111b:내부 철근

112a,112b:연결부

113a,113b:보강철근

114a,114b:체결구

120a,120b,120c,120d:슬래브 일체형 거더유니트의 복부

130a,130b,130c,130d:긴장재

200a,200b,200c:연결부콘크리트

300a,300b,300c:가로보

400:교량 하부구조물

본 발명은 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 거더와 슬래브를 일체로 형성시키되 이를 프리캐스트로 세그먼트화하여 일종의 조립식으로 교량을 시공하되, 고공에서의 현장 작업을 최소화시킨 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.

도 1a는 종래의 슬래브 일체형 박스 거더(10)를 도시한 것이다. 이러한 박스거더(10)는 크게 하부플랜지(11), 측벽부(12) 및 상부플랜지(13)로 크게 구분되는데, 상기 상부플랜지(13)는 교량의 슬래브(SLAB)로서 기능하게 된다.

하지만 이러한 슬래브 일체형 박스 거더(10)는 그 제작 및 시공을 위하여 별도의 시스템거푸집과 같은 고가의 제작설비가 필요할 뿐만 아니라, 상기 박스 거더 를 가설할 대형크레인이 필요하는 등, 대형 교량공사에 있어 장점을 발휘할 수 있지만 소규모 교량에 적용하기에는 한계가 있다는 문제점이 있었다.

또한, 도 1b는 슬래브 일체형이 아닌 순수 거더(20)에 있어서 상부플랜지(21)가 횡 방향으로 확폭되도록 함으로서, 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집 지지용 동바리 설치가 생략될 수 있는 확폭플랜지를 가진 거더를 도시한 것인데,

이러한 거더(20)의 확폭플랜지 사이에는 연결콘크리트가 현장에서 타설된다는 점에서 본 발명과 다소 유사한 점은 있으나, 도 1b에 의한 거더는 1개씩 교량하부구조물에 설치되도록 한다는 점 및 슬래브(30)를 별도로 형성시킨다는 점에서 본 발명과는 차이가 있어 현장공종이 크게 종래와 다를 바 없다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 슬래브와 거더를 일체화시키되 프리캐스트 세그먼트화한 후, 현장부근에서 서로 횡 방향으로 연결시키고, 현장에서는 이를 교량하부구조물에 거치함으로 간단하게 교량을 시공할 수 있도록 하여, 교량상부구조물 제작을 위한 현장작업 및 고공작업을 최소화시켜 효율적이고 경제적인 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

거더와 슬래브가 일체화된 프리캐스트 세그먼트 제품으로 제작된 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b,100c,100d)를 현장에 반입한 후, 현장에서 먼저 적어도 2개의 거더유니트를 횡방향으로 서로 연결시키고,

교량하부구조물(400)에 상기 서로 횡방향으로 연결된 거더유니트들을 거치시키고,

상기 거치된 거더유니트를 서로 일체화시키는 단계를 포함하는 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법이 제공되도록 하였다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

먼저, 도 2a 및 도 2b를 기준으로 본 발명의 슬래브 일체형 거더유니트(100)를 살펴보되,

상기 슬래브 일체형 거더유니트(100)는 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b와 같이 4개(100a,100b,100c,100d)가 서로 최종 연결되어 설치되는 것을 기준으로 살펴보도록 한다.

이때, 도 5a와 같이 좌측 2개의 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)와 우측 2개의 슬래브 일체형 거더유니트(100c,100d)는 각각 교량하부구조물(400)에 거치되기 이전에 현장부근에서 먼저 서로 연결부콘크리트(400a,400b)에 의하여 횡방향으로 연결되며,

서로 연결된 좌측 2개의 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)와 우측 2개의 슬래브 일체형 거더유니트(100c,100d)는 교량하부구조물(400) 위에서 최종 횡방향 으로 추가로 연결부콘크리트(400c)에 의하여 횡방향으로 서로 연결되도록 시공된다.

이에 도 2a 및 도 2b는 상기 좌측 2개의 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)를 도시한 것이며, 우측 2개의 슬래브 일체형 거더유니트(100c,100d)는 대칭적으로 제작, 시공되므로 별도로 도시하지는 않았다.

도 2a를 기준으로 살펴보면, 슬래브 일체형 거더유니트(100a)는 기본적으로 프리스트레스트 콘크리트 거더(PSC 거더)로서 제작되도록 하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 발명에서는 PSC 거더로서 제작되는 경우를 기준으로 살펴본다.

이에 상기 슬래브 일체형 거더유니트(100a)는 확폭된 상부플랜지(110a), 직육면체 형태의 구체인 복부(120a)로 구성된다.

이때 상기 확폭된 상부플랜지(110a)는 도 5a와 같이 교량의 슬래브(SLAB) 역할을 하게 됨을 알 수 있으며, 슬래브가 횡방향으로 서로 연속 접하도록 형성시켜야 함을 고려하여 횡방향으로 연장된, 즉 확폭된 플랜지 형태로 형성시키게 된다.

나아가, 상기 복부(120a)는 직육면체 형태의 구체로 제작하는데, 이는 통상 I형 단면으로 거더를 제작하는 경우 그 양 단부면은 긴장재를 긴장, 정착시키기에는 대부분 협소할 수밖에 없다는 점을 고려하여 본 발명에서는 긴장재 정착부위 면적이 충분히 확보될 수 있도록 복부가 전체적으로 구체 형태로 형성되도록 하였다.

또한, 슬래브 일체형 거더유니트(100a) 전장에 걸쳐 PC 강연선과 같은 긴장재(130a)가 포물선 형태 및 수평방향으로 내부 상부 및 하부높이에 걸쳐 다수가 매 립되어 양 단부가 거더 단부면 구체적으로는 복부 전체 단면에 긴장 후 정착되도록 함으로서 거더유니트에 보다 많은 긴장재에 의한 압축응력이 도입되도록 하게 함을 알 수 있다.

또한, 구조적으로도 상기 슬래브 일체형 거더유니트(100a)를 이용하게 되면 자중을 포함한 2차 고정하중 및 활하중 전체에 대하여 저항할 수 있는 단면을 가진 거더유니트로서 설계할 수 있기 때문에 거더유니트 전체 단면크기를 효과적으로 줄일 수 있게 된다.

또한, 슬래브의 역할을 상기 확폭된 상부플랜지(110a)가 담당할 수 있기 때문에 교량하부구조물 상부와 같이 고공에서 슬래브를 형성시키기 위한 거푸집 설치작업, 상기 거푸집을 지지하기 위한 동바리 설치와 해체작업 및 슬래브 콘크리트 타설작업과 같은 부가공종이 생략될 수 있게 되어 보다 안전하고, 경제적인 교량시공이 가능하게 된다.

도 2a에 의한 슬래브 일체형 거더유니트(100a)는 도 5a와 같이 교량 최 좌측에 세팅되기 때문에 확폭된 상부플랜지(110a)는 좌측부가 우측부보다 좀 더 연장되도록 형성되게 된다.

이에 교량 최 좌측에 세팅된 도 2a에 의한 슬래브 일체형 거더유니트(100a)와 바로 연접하는 거더유니트가 도 2b에 의한 슬래브 일체형 거더유니트(100b)이다.

상기 슬래브 일체형 거더유니트(100b)도 긴장재(130b)가 전체 길이에 걸쳐 설치되며, 크게 확폭된 상부플랜지(110b) 및 구체 형태의 복부(120b) 로 구성되며, 그 세팅 위치에 따라 확폭된 상부플랜지(110b)의 양단이 동일한 정도로 확폭 되도록 한 것이 도 2a에 의한 슬래브 일체형 거더유니트(100b)와의 차이점이라 할 수 있다.

별도로 도시하지 않았지만 도 5a의 슬래브 일체형 거더유니트(100c,100d)들도 도 2a, 도 2b에 의한 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)와 동일하게 별도로 제작된다.

이때, 상기 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b,100c,100d)들은 모두 공장 또는 현장부근 제작장에서 엄격한 품질관리 하에 각각 별도로 제작되어 현장에 반입된 후, 조립되어 시공되는데 이러한 의미에서 상기 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b,100c,100d)들은 프리캐스트화 되어 제작된다고 지칭하게 되며, 현장 반입 후 조립되어 완성된다는 의미에서 세그먼트화된다고 지칭하게 된다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 특히 도 2a 및 도 2b에 의한 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)가 서로 횡방향으로 연결된 상태를 사시도 및 단면도 형태로 도시한 것이다.

통상, 거더를 프리캐스트화하여 세그먼트로 조립하는 종래의 방법들은 교량하부구조물에 거더를 각각 별도로 설치한 후, 거더 들을 서로 조립 또는 연결시키게 되는데, 이러한 연결 작업은 교량하부구조물 상부에서 이루어지기 때문에 고공작업으로 인한 안전문제 및 품질관리 문제가 항상 발생하기 마련이다.

바로 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는

프리캐스트 세그먼트 제품으로 제작된 슬래브 일체형 거더유니 트(100a,100b,100c,100d)중 적어도 2개를 현장에서 먼저 횡방향으로 서로 연결시킨 후, 교량하부구조물에 거치되도록 하였다.

말하자면 거더유니트를 교량하부구조물 상부와 같이 고공에서 연결하는 작업을 최소화시키는 것이다.

이를 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 기준으로 살펴보면,

먼저, 2개의 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)를 서로 횡방향으로 서로 맞닿을 정도로 배치한 후, 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)를 구성하는 확폭된 상부플랜지(110a,110b)들의 이격된 사이 공간에 무수축 콘크리트를 포함하는 연결부콘크리트(200a)를 형성시키게 된다.

또한, 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)의 복부(120a,120b) 사이에 가로보(300a)를 추가로 더 형성시킴으로서 교량하부구조물 상부에서 별도로 거더들 사이에 가로보를 설치하는 작업을 생략할 수 있도록 하게 된다.

나아가, 도 5a의 우측 슬래브 일체형 거더유니트(100c,100d)도 동일하게 서로 횡방향으로 연결부콘크리트(200b)에 의하여 연결되며, 가로보(300b)가 더 설치되도록 하게 된다.

이때, 특히 상기 확폭된 상부플랜지(110a,110b)의 연결부위를 확대도시한 것이 도 4a이다.

즉, 상기 도 4a에 의하면, 확폭된 상부플랜지(110a,110b) 내부에는 이미 제작 시부터 내부 철근(111a,111b)이 세팅되어 있음을 알 수 있는데, 이러한 내부철근은 미리 확폭된 상부플랜지(110a,110b)로부터 외부로 돌출 연장되도록 한 후, 상기 연결부콘크리트(200a)를 형성시키기 전에 미리 서로 겹쳐지도록 연결되도록 하여 연결부콘크리트(200a)에 매립되도록 하게 된다.

이로서, 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)는 확폭된 상부플랜지 뿐만 아니라 복부도 서로 구조적으로 일체화되도록 하고 있음을 알 수 있으며, 이를 그대로 교량하부구조물에 거치하게 된다.

특히 도 4b의 경우에는 상기 연결부콘크리트(200a)가 형성되는 연결부가 구조적으로 취약할 수 있다는 점을 고려하여,

연결부콘크리트(200a)가 충전되도록 서로 연접한 상부플랜지 단부 전면에 블록아웃부(S)를 형성시키되, 블록아웃부(S) 하면에 하방으로 돌출 형성시킨 연결부(112a,112b)를 형성시키고, 상기 블록아웃부 및 연결부를 감싸도록 매립된 보강철근(113a,113b)이 더 설치되도록 함으로서, 상기 보강철근이 연결부의 구조적 취약성을 보강할 수 있도록 함을 알 수 있다.

나아가 도 4c의 경우에는 상기 연결부콘크리트(200a)가 형성되는 연결부에 있어 연결 상태를 추가적으로 보강시키기 위하여

연결부콘크리트(200a)가 충전되도록 서로 연접한 상부플랜지 단부 전면에 블록아웃부(S)를 형성시키되, 블록아웃부(S) 하면에 하방으로 돌출 형성시킨 연결부(112a,112b)를 더 형성시키고, 상기 연결부(112a,112b)에는 횡방향 연결홀이 서로 연통되도록 하되, 상기 연결홀에 볼트 및 너트를 포함하는 체결구(114a)가 체결되도록 하고 있음을 알 수 있다.

물론 위에서 살펴본 보강철근(113a,113b)과 체결구(114a,114b)는 우측 슬래 브 일체형 거더유니트(100c,100d)에도 동일하게 적용된다.

위와 같이 횡방향으로 서로 연결된 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b,100c,100d)는 도 5a 및 도 5b와 같이 교량 하부구조물(400)에 크레인과 같은 양중장치에 의하여 거치되는데, 거치된 좌측 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)와 우측 슬래브 일체형 거더유니트(100c,100d)의 확폭된 상부플랜지는 서로 이격되도록 먼저 배치시키게 된다.

이에 작업자는 교량하부구조물(400) 상부에서 좌측 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b)와 우측 슬래브 일체형 거더유니트(100c,100d)의 상부플랜지 사이에 추가적인 연결부콘크리트(200c)와 가로보(300c)를 형성시킴으로서 최종 교량시공이 완성되도록 하고 있음을 알 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 교량하부구조물(교각, 교대 등)과 별도로 서로 최종 연결된 슬래브 일체형 거더유니트(100a,100b,100c,100d)들의 저면 및 상면 사시도를 도시한 것인데, 최종적으로 각 거더유니트(100a,100b,100c,100d)는 횡방향으로 서로 연결됨과 더불어 거더유니트 들 복부 사이에 가로보(300a,300b,300c)가 각가 형성되어 있음을 알 수 있다.

본 발명에 의한 교량은 슬래브와 거더가 일체화된 거더유니트들을 프리캐스트 세그먼트로 제작한 후, 현장에 반입하고, 현장에서 미리 거더 유니트들을 횡방향으로 연결시킨 후, 교량하부구조물에 거치하는 방식을 따름에 따라,

첫째, 거더유니트가 그 자중을 포함하는 작용하중 전체를 부담하도록 함으로 서 거더에 발생하는 응력이 절감될 수 있어 부재의 단면효율을 극대화시킬 수 있으며,

둘째, 슬래브, 가로보 시공 등을 위한 고공에서의 현장작업을 최소화시킴으로서 공종이 단순해져 안전하고, 효율적이며, 경제적인 교량시공이 가능하게 됨을 알 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (6)

1. 거더와 슬래브가 일체화된 프리캐스트 세그먼트화 되어 제작된 슬래브 일체형 거더유니트를 현장에 반입한 후, 현장에서 먼저 적어도 2개의 거더유니트를 횡방향으로 서로 연결시키고,

   교량하부구조물 상부에 상기 서로 횡방향으로 연결된 거더유니트를 거치시키고,

   상기 거치된 거더유니트를 서로 일체화시키는 단계를 포함하는 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 거더유니트는 확폭된 상부플랜지부 및 구체 형태의 복부를 포함하는 프리스트레스트 콘크리트 거더로 제작되도록 하되, 상기 확폭된 상부플랜지가 슬래브로서 일체화되는 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 프리스트레스트 콘크리트 거더의 복부 사이에 가로보를 더 설치하되, 상기 가로보는 거더유니트를 교량하부구조물에 거치시키기 이전에 미리 설치되도록 하는 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 현장에서 횡방향 거더유니트의 연결은

   확폭된 상부플랜지 사이의 이격된 공간에 무수축 콘크리트를 포함하는 연결부콘크리트를 더 형성시키되, 서로 연접한 상부플랜지 내부 철근이 상기 연결콘크리트에 매립되도록 하는 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 현장에서 횡방향 거더유니트 연결부위를 보강하기 위하여,

   연결콘크리트가 충전되도록 서로 연접한 상부플랜지 단부 전면에 블록아웃부를 형성시키되, 블록아웃부 하면에 하방으로 돌출 형성시킨 연결부를 형성시키고, 상기 블록아웃부 및 연결부를 감싸도록 매립된 보강철근이 더 설치되도록 하는 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 현장에서 횡방향 거더유니트 연결상태를 보강하기 위하여,

   연결콘크리트가 충전되도록 서로 연접한 상부플랜지 단부 전면에 블록아웃부를 형성시키되, 블록아웃부 하면에 하방으로 돌출 형성시킨 연결부를 더 형성시키고, 상기 연결부에는 횡방향 연결홀이 서로 연통되도록 하되, 상기 연결홀에 볼트 및 너트를 포함하는 체결구가 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 슬래브 일체형 거더유니트를 이용한 교량시공방법.

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