KR20090007052A - 교량 상판슬래브 무지주 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PSC빔교, 강교 등의 거더교량 축조 과정 중 교량 상판슬래브 시공법에 관한 것으로서, 슬래브 거푸집 및 동바리를 사용하지 않고 교량 상판슬래브를 축조할 수 있도록, 슬래브의 하부 콘크리트(피복판넬)와 주철근을 선 제작하여, 시공현장에서 조립한 후 상기 피복판넬과 주철근의 결합체 위에 콘크리트를 타설, 양생하는 공법으로 개발된 것이다.

본 발명은 교각, 거더, 상판슬래브로 구성되는 교량의 상판슬래브 시공방법으로서, (a) 거더 상부를 횡으로 가로지르는 트러스형 주철근을 다수개 설치하는 단계; (b) 상기 트러스형 주철근의 하부에 콘크리트로 구성된 피복판넬을 배치하여, 상기 트러스형 주철근과 피복판넬을 일체화시키며 거더 사이의 공간을 폐합하는 단계; (c) 상기 트러스형 주철근과 교차하는 배력철근을 배근하는 단계; (d) 거더와 피복판넬의 상부에 콘크리트를 타설, 양생하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법을 제공한다.

교량, 거더, 슬래브, 동바리, 거푸집, 철근피복, 트러스

Description

교량 상판슬래브 무지주 시공방법{Bridge slab construction method without support}

본 발명은 PSC빔교, 강교 등의 거더교량 축조 과정 중 교량 상판슬래브 시공법에 관한 것으로서, 슬래브 거푸집 및 동바리를 사용하지 않고 교량 상판슬래브를 축조할 수 있도록, 슬래브의 하부 콘크리트(피복판넬)와 주철근을 선 제작하여, 시공현장에서 조립한 후 상기 피복판넬과 주철근의 결합체 위에 콘크리트를 타설, 양생하는 공법으로 개발된 것이다.

일반적으로 거더(빔) 교량(PSC빔교, 강교 등)의 상판슬래브 시공방법은,

① 교각(1)과 교각(1) 사이에 거더(2)를 거치하고(도 1a 참조), ② 거더(2)와 거더(2) 사이에 동바리(3)를 설치한 다음, 동바리(3) 위에 거푸집(4)을 설치, 고정하고(도 1b 참조), ③ 그 거푸집(4) 위에 스페이서(5)를 설치하고 철근(6)을 가공, 조립한 후(도 1c 참조), ④ 콘크리트를 타설하여 양생하고(도 1d 참조), ⑤ 양생 완료 후 동바리(3)과 거푸집(4)를 철거하여 상판슬래브(10)를 완성하는 과정 (도 1e 참조)으로 이루어져 왔다.

그러나 이러한 시공방법은 동바리와 거푸집의 설치작업 및 철거작업이 대부분 고소(高所)작업인 이유로 시공성이 좋지 않고, 장기간의 공기(工期)가 소요되며, 공사비가 고가임은 물론 동바리와 거푸집의 철거작업시 실족, 거푸집 또는 동바리의 낙하 등에 의한 안전사고 발생이 빈번하여 건설현장의 근로자들이 가장 기피하는 공종의 하나로 인식되어 왔다.

따라서, 본 발명은 거푸집 및 동바리의 설치, 철거시에 야기되는 문제점(안전사고 발생, 공사비 증가, 공기 지연, 시공상의 어려움)을 해결하기 위해 거푸집과 동바리 없이 교량 상판슬래브를 제작할 수 있는 공법 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해, 다음과 같은 과제 해결 수단을 제시한다.

1. 교량 상판슬래브 주철근(인장, 압축 철근)을 트러스 구조로 미리 제작하고(트러스 구조로 제작된 주철근은 이하 '트러스형 주철근'이라 함), 슬래브 하부 철근의 피복 일부를 판넬로 미리 제작하여(이러한 것은 이하 '피복판넬'이라 함), 트러스형 주철근을 교각 사이에 설치된 거더 위에 설치하고, 거더와 거더 사이의 공간에는 피복판넬을 배치하고 상기 트러스형 주철근과 일체화시킴으로써 별도의 거푸집과 동바리 설치 없이 콘크리트를 타설할 수 있도록 한다.

2. 이 때, 콘크리트 타설 작업의 안전성을 위해서는 상기 트러스형 주철근의 각 절점은 용접 등으로 움직임이 없도록 결속시키고, 상기 트러스형 주철근의 각 절점에 하중이 작용하도록 피복판넬을 상기 트러스형 주철근의 각 절점에 접속시켜며, 피복판넬은 5㎜~50㎜ 범위 중 슬래브 콘크리트와 같거나 큰 강도를 확보하면서 자중 증가를 최소화할 수 있는 두께를 구조계산에 의해 선택할 수 있다.

3. 또한, 상기 피복판넬의 표면은 워터제트 처리 또는 철 솔질 처리를 하여 블리딩으로 발생한 이물질 등을 모두 제거하고, 상판슬래브와의 접착력을 강화하도록 한다. 또한, 콘크리트 타설시 첨단이 고무재질 또는 실리콘재질로 구성된 진동기를 사용함으로써 피복판넬에 직접적인 충격을 완화시키도록 한다.

본 발명에 거더 위에 상판슬래브가 거치되는 방식의 교량을 시공할 때, 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집 및 동바리의 설치 없이 상판슬래브 내의 트러스형 주철근과 상판슬래브의 하부를 구성하는 피복판넬을 선 제작하여 거더 사이를 폐합 시키고 콘크리트를 타설하는 공법이므로, 동바리와 거푸집의 설치 및 철거에 소요되는 공기(工期)를 단축시킬 수 있으며, 가설재인 거푸집과 동바리를 설치할 필요가 없으므로 공사비가 절감되며, 또한 동바리 및 거푸집 설치, 해체 작업 중 발생하는 실족, 추락 등에 의한 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 교각, 거더, 상판슬래브로 구성되는 교량의 상판슬래브 시공방법으로서, (a) 거더 상부를 횡으로 가로지르는 트러스형 주철근을 다수개 설치하는 단계; (b) 상기 트러스형 주철근의 하부에 콘크리트로 구성된 피복판넬을 배치하여, 상기 트러스형 주철근과 피복판넬을 일체화시키며 거더 사이의 공간을 폐합하는 단계; (c) 상기 트러스형 주철근과 교차하는 배력철근을 배근하는 단계; (d) 거더와 피복판넬의 상부에 콘크리트를 타설, 양생하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법을 제공한다.

이하에서는, 첨부된 도면과 함께 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.

1. (a)단계

본 단계는 거더(2) 상부를 횡으로 가로지르는 트러스형 주철근(20)을 다수개 설치하는 단계이다. (도3a 참조)

상기 트러스형 주철근(20)은 일정간격으로 나란히 배치된 상하부철근을 일정파형으로 반복되는 경사철근으로 연결함으로서 제작하는 것으로서, 현장 여건에 따라 웨런 트러스, 하우스 트러스, 케이 트러스 등의 여러 형태 중 적당한 형태를 선정하여 본 발명에 적용할 수 있다. 상기 트러스형 주철근(20)을 설치할 때에는 거더(2) 위에 스페이서(5)를 배치하고, 상기 스페이서(5) 위에 트러스형 주철근(20)을 설치할 수 있다. 상기 스페이서(5)는 철근이 설치된 상태에서 움직이지 않게 잡아주는 일반적인 부재를 사용할 수 있으며, 상기 스페이서(5)의 높이에 의해 피복두께가 조절될 수 있다.

도2는 트러스형 주철근 중 상부철근과 경사철근의 절점을 도시한 것이다. 상기 트러스형 주철근(20)은 콘크리트의 하중을 각 절점에 수직으로 작용시키는 것이 중요하다. 트러스 구조의 특징은 하중이 각 절점에 작용할 때 횡방향 상하부재와 경사방향 부재가 하중을 분담 전달하는 것에 있으므로, 본 발명에서도 상판슬래브 콘크리트의 하중을 상기 트러스형 주철근(20)의 상하부철근과 경사철근에 배분시켜, 주철근의 처짐이 발생하지 않도록 하여 시공중의 안전성이 확보할 수 있다.

이를 위해서는 상기 트러스형 주철근(20)의 각 절점은 용접, 볼팅, 기구를 이용한 조임 등에 의해 움직임이 없이 고정된 상태로 제작하는 것이 바람직하다.

2. (b) 단계

본 단계는 상기 트러스형 주철근(20)의 하부에 콘크리트로 구성된 피복판넬(30)을 배치하여, 상기 트러스형 주철근(20)과 피복판넬(30)을 일체화시키며 거더(2) 사이의 공간을 폐합하는 단계이다. (도3b 참조)

최외측 철근 표면으로부터 콘크리트 표면까지의 두께를 피복두께라 하는데, 이러한 피복두께는 철근의 산화방지, 철근과 콘크리트간의 부착응력 확보, 내화 구조물 형성 등의 기능에 중요하다. 상기 피복판넬(30)은 거더(2)와 거더(2)의 사이 사이를 폐합시켜주는 부재로서, 상기 피복판넬(30) 위에 콘크리트를 타설하므로 거푸집 역할을 함과 동시에, 상판슬래브(10)의 하부를 구성하게 되는 것이므로, 피복두께로서의 역할도 한다.

상기 피복판넬(30)은 프리캐스트 콘크리트 판넬의 일종으로서, 판넬의 강도와 하중을 고려하여 5㎜~50㎜ 범위 중 최적의 두께를 선택할 수 있으며, 강도는 상판슬래브와 같거나 커야한다. 다만, 상기 피복판넬(30)은 강판과 같이 인장력에 저항할 수 있는 부재는 아니며, 교량의 유지관리를 감안하여 상판슬래브 콘크리트가 파괴될 때 함께 파괴될 수 있는 강도가 발현되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 피복판넬(30)의 강도를 위해서는 도4에 도시된 바와 같이 보강재(31)를 삽입한 상태로 제작할 수 있고, 상기 보강재(31)는 철근, 철선, 와이어 매쉬 또는 스틸화이바 중 어느 하나를 사용하거나, 철근, 철선, 와이어 매쉬 또는 스틸화이바 중 2가지 이상을 결합시킨 결합체를 보강재(31)로 이용할 수 있다. 또한, 상기 보강재(31)는 피복판넬(30)의 양측면으로 돌출되도록 함으로써, 그 돌출된 보강재가 거더 상단에 타설되는 콘크리트와의 일체화되도록 하여, 상기 피복판넬(30)과 현장타설되는 상판슬래브 구체의 전체적인 일체성을 강화할 수 있다.

한편, 상기 피복판넬(30)과 트러스형 주철근(20)과의 일체화를 위해서는 상기 피복판넬(30)에 상방향으로 돌출된 다수개의 수직부재(32)를 더 구비하도록 제작할 수 있다. 상기 피복판넬(30)과 트러스형 주철근(20)의 일체화는 도5에 도시된 바와 같이 상기 수직부재(32)를 트러스형 주철근(20)의 각 절점에 매달아 고정시키는 방식을 취할 수 있다. 이렇게 상기 피복판넬(30)을 트러스형 주철근(20)의 각 절점에 연결시킴으로써, 피복판넬(30)이 받는 상판슬래브 콘크리트의 하중은 트러스형 주철근의 각 절점에 전달되어 상하부철근과 경사철근으로 분산된다. 이 경우에는 상기 수직부재(32)가 상판슬래브 콘크리트에 매립되므로, 상기 피복판넬(30)과 현장타설되는 상판슬래브 구체의 결합강도를 증진시키는 역할도 수행한다.

또한, 피복두께의 정도 여부에 따라 도 5의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 상기 피복판넬(30)이 거더(2) 사이에 끼워지는 방식으로 시공할 수 있다. 이 때에는 도 6에 도시된 바와 같이 피복판넬(30)의 양단에 거치부재(33)를 더 구비하도록 제작하여, 상기 거치부재(33)를 양쪽의 거더(2)에 거치시켜 놓으면, 이후 상기 수직부재(32)를 트러스형 주철근(20)의 각 절점에 연결시키는 작업을 수월하게 진행할 수 있다.

또한, 상기 피복판넬(30)의 상면은 워터제트처리 또는 철솔질처리를 하여 블리딩으로 발생한 이물질 등을 모두 제거시켜 상기 피복판넬(30)과 상판슬래브 콘크리트와의 결합력을 강화시킬 수 있다.

도 7은 이와 같은 본 단계를 잘 나타내고 있다.

3. (c) 단계

본 단계는 상기 트러스형 주철근(20)과 교차하는 배력철근(40)을 배근하는 단계이다. (도3c 참조)

본 단계에서는 트러스근을 배력철근 방향으로 더 배치하여 상판슬래브(10)의 강도를 높일 수 있다.

4. (d) 단계

본 단계는 거더(2)와 피복판넬(30)의 상부에 콘크리트를 타설, 양생하는 단계이다. (도3d 참조)

본 단계에 의해 상판슬래브(10)의 제작이 완료된다. 다만, 콘크리트 타설시에는 진동기를 사용할 수 있는데, 이 때 사용하는 진동기는 첨단이 고무재질 또는 실리콘재질로 구성된 것을 사용하여 진동충격을 완화시킬 수 있다.

도 1a 내지 도 1e는 종래의 거더교 상판슬래브 시공 과정을 단계별로 도시한 것이다.

도 2는 트러스형 주철근의 절점을 도시한 것이다

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 교량 상판슬래브 무지주 시공방법을 단계별로 도시한 것이다.

도 4는 피복판넬의 일실시예를 도시한 것이다.

도 5는 피복판넬 설치방법의 다양한 실시예를 도시한 것이다.

도 6은 거치부재를 더 포함하여 구성된 피복판넬 실시예를 도시한 것이다.

도 7는 트러스형 주철근과 피복판넬이 연결된 상태를 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 교각 2 : 거더

3 : 동바리 4 : 거푸집

5 : 스페이서 6 : 철근

10 : 상판슬래브 20 : 트러스형 주철근

30 : 피복판넬 31 : 보강재

32 : 수직부재 33 : 거치부재

40 : 배력철근

Claims (8)

1. 교각(1), 거더(2), 상판슬래브(10)로 구성되는 교량의 상판슬래브 시공방법으로서,

   (a) 거더(2) 상부를 횡으로 가로지르는 트러스형 주철근(20)을 다수개 설치하는 단계;

   (b) 상기 트러스형 주철근(20)의 하부에 콘크리트로 구성된 피복판넬(30)을 배치하여, 상기 트러스형 주철근(20)과 피복판넬(30)을 일체화시키며 거더(2) 사이의 공간을 폐합하는 단계;

   (c) 상기 트러스형 주철근(20)과 교차하는 배력철근(40)을 배근하는 단계;

   (d) 거더(2)와 피복판넬(30)의 상부에 콘크리트를 타설, 양생하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.
2. 제1항에서,

   상기 피복판넬(30)은 보강재(31)가 삽입되어 제작된 것을 특징으로 하는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.
3. 제2항에서,

   상기 보강재(31)는 철근, 철선, 와이어 매쉬 또는 스틸화이바 중 어느 하나 이상으로 구비된 것을 특징으로 하는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.
4. 제3항에서,

   상기 피복판넬(30)은 상방향으로 돌출된 다수개의 수직부재(32)를 더 구비한 것이고,

   상기 (b)단계에서 트러스형 주철근(20)과 피복판넬(30)을 일체화시키는 작업은 다수개의 수직부재(32)를 트러스형 주철근(30)의 각 절점(21)에 연결시키는 작업인 것을 특징으로 하는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.
5. 제4항에서,

   상기 보강재(31)는 피복판넬(30)의 양측면으로 돌출된 것을 특징으로 하는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.
6. 제5항에서,

   상기 피복판넬(30)의 상면은 워터제트처리 또는 철솔질처리를 한 것을 특징으로 하는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,

   상기 (d)단계는 콘크리트 타설시 진동기를 사용하되,

   상기 진동기는 첨단이 고무재질 또는 실리콘재질로 구성된 것을 사용하여 진동충격을 완화시키는 것을 특징으로 하는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.
8. 제7항에서,

   상기 (c)단계는 트러스근을 배력철근 방향으로 더 배치하는 것을 특징으로 하는 교량 상판슬래브 무지주 시공방법.

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