KR20090080666A - 중공형 콘크리트 거더 제작방법 및 이를 이용하는교량시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공형 콘크리트 거더와 합성되는 콘크리트 패널과 스티로폴과 같은 내부코아로 제작된 영구내부코아를 이용하여 중공형 콘크리트 거더 자중을 증가시키지 않으면서도 콘크리트 타설에 의한 부력에 저항할 수 있도록 한 중공형 콘크리트 거더 제작방법 및 이를 이용하는 교량시공방법에 관한 것이다.

중공형 콘크리트 거더, 영구내부코아, 부력, 자중

Description

중공형 콘크리트 거더 제작방법 및 이를 이용하는 교량시공방법{HOLLOW CONCRETE GIRDER MAKING METHOD AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD THEREWITH}

본 발명은 중공형 콘크리트 거더 제작방법 및 이를 이용하는 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 내부중공부를 형성시키기 위한 영구내부코아를 거푸집 내측에 설치함에 있어서, 부력에 저항할 수 있으면서도 중공형 콘크리트 거더 단면으로 작용할 수 있도록 한 중공형 콘크리트 거더 제작방법 및 이를 이용하는 교량시공방법에 관한 것이다.

종래 중공형 콘크리트 거더(10)는 도 1a, 도 1b와 같이 내부중공부(S)가 길이방향으로 연장되도록 한 폐쇄된 박스형태의 거더를 지칭한다.

이러한 중공형 콘크리트 거더(10)는 단경간 교량의 경우, 양 교대(30)에 서로 횡방향으로 병렬 설치되도록 하고, 그 상부면에 미도시된 슬래브콘크리트를 타설하는 것으로 교량시공이 완성되도록 한 것이라 할 수 있다.

이러한 중공형 콘크리트 거더(10)는 공장에서 미리 그 길이 및 단면적이 정해져 제작되기 때문에, 현장에 운반하여 설치함으로서 그 제작 및 시공성이 뛰어나다는 장점이 있다.

이때, 중공형 콘크리트 거더(10)를 제작함에 있어서는 통상 도 1b와 같이 지반에 거더 단면 형상에 대응하는 거푸집(21)을 설치하고,

상기 거푸집(21)과 별도로 중공형 콘크리트 거더(20) 내부에 배근되는 철근조립체를 제작한 다음,

철근조립체 내측에 내부중공부(S)를 형성시키기 위한 스티로폴과 같은 영구내부코아(22)를 설치하고, 영구내부코아(22)와 함께 제작된 철근조립체를 거푸집(21) 내측에 설치하게 된다.

다음으로는 거푸집(21) 내부에 철근조립체와 영구내부코아(22)가 매립되도록 콘크리트(23)를 타설하게 된다.

이때, 타설되는 콘크리트가 거푸집 내부에 충전됨에 따라 영구내부코아(22)는 부력을 받게 되는데, 이러한 부력은 영구내부코아의 초기 설치 위치에 영향을 줄 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 영구내부코아에는 도 1c와 같이 영구코아내부에 중량물(40)을 설치하기도 한다.

즉, 가공 및 운반 등의 목적으로 비교적 단위중량이 낮도록 제작되는 영구내부코아(22) 내부에 중량물(40)을 설치하여 부력에 대응할 수 있도록 한 것이다.

하지만 상기 영구내부코아에 있어 중량물을 단순히 추가로 설치하는 방법은 결국 중공형 콘크리트 거더(10)의 자중을 증가시키는 요인으로 작용하기 때문에 중공형 콘크리트 거더(10) 단면 설계에 있어 비효율적이라는 문제점이 지적되었다.

나아가, 영구내부코아(22)의 위치를 고정시키기 위하여 연결볼트 및/또는 밴드형 고정구 등을 이용하기도 한다.

이러한 영구내부코아(22)의 위치를 고정시키는 이유는 콘크리트 타설 초기에 매립되는 영구내부코아(22)가 콘크리트에 의하여 부력을 받기 때문에 이러한 부력에 의하여 영구내부코아(22)의 위치가 이동될 경우 중공형 콘크리트 거더(10)의 단면형태가 변형될 수 있어 이는 구조적으로 악영향을 끼칠 수 있게 때문이다.

이에 예컨대, 도 1d와 같이, 영구내부코아(22)의 측면에 체결구(31)를 설치하고, 이러한 체결구에 수직으로 연결볼트(32)를 설치하고, 이러한 연결볼트(32)를 거푸집 저판에 고정시키는 예가 있는데, 이러한 방법은 비교적 간단하지만 추가적인 고정수단을 이용한다는 점에서 다소 비효율적이라는 문제점이 있었다.

또한 도 1e와 같이, 영구내부코아(22) 상부를 감싸는 밴드형의 고정구(33)를 설치하되 상기 고정구에 연결볼트(34)를 거푸집 저판에 고정시키는 예도 있는데, 이는 부력에 의한 영구내부코아의 위치 세팅에는 효율적이지만 다소 비경제적이라는 문제점이 있었다.

나아가 미 도시 하였지만 거푸집 내부에 세팅되는 철근조립체에 연결철선과 같은 연결구를 이용하여 영구내부코아의 위치를 세팅하는 방법도 있으나 이러한 방법은 작업공종이 다소 복잡하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 특히 중공형 콘크리트 거더 제작에 있어서, 스티리폴 같은 영구내부코아를 사용하되, 콘크리트 타설 시 영구내부코아에 발생하는 부력에 충분히 저항할 수 있도록 중량물인 부력방지수단을 영구내부코아에 설치하되 이러한 중량물이 거더 자중을 증가시키는 요인으로 작용하지 않도록 하도록 하되 이러한 부력방지수단의 설치되 간편하게 이루어질 수 있도록 할 수 있는 새로운 중공형 콘크리트 거더 제작방법 및 이를 이용하는 교량시공방법을 제공함을 그 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

즉, 중공형 콘크리트 거더를 제작하기 위한 영구내부코아를 제작함에 있어 스티로폴과 같은 내부코아 상면에 중공형 콘크리트 거더와 동일한 재질인 콘크리트로 제작된 콘크리트 패널을 고정 설치하여,

첫째, 콘크리트 패널의 무게를 이용하여 영구내부코아 주위에 타설될 콘크리트에 의한 부력에 저항할 수 있도록 하였다.

둘째, 나아가 상기 콘크리트 패널의 설치에 따른 중공형 콘크리트 거더 자중증가를 방지하기 위하여, 콘크리트 패널이 중공형 콘크리트 거더 단면의 일부분으로 작용하도록 하였다.

즉, 중공형 콘크리트 거더 제작을 위하여 타설되는 콘크리트가 상기 콘크리 트 패널과 합성되도록 함으로서 결국 콘크리트 패널이 중공형 콘크리트 거더 단면의 일부분이 되도록 함으로서 단순히 콘크리트 패널을 영구내부코아 상면에 설치하여 거더 자중을 증가시키는 요인으로만 작용하는 것과 구분될 수 있도록 하였다.

셋째, 이러한 방법에 의한 영구내부코아의 위치를 세팅하기 위하여 상기 콘크리트 패널 상면에는 다수의 연결철근을 포함하는 연결구가 형성되도록 하되, 상기 연결구는 중공형 콘크리트 거더를 구성하는 철근조립체에 연결되어 고정되도록 함으로서 영구내부코아의 설치 효율성이 증진될 수 있도록 하였다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 중공형 콘크리트 거더 제작방법에 의하면, 영구내부코아에 의한 거더 자중증가효과를 상쇄시킬 수 있으면서도 발생하는 부력에 영구내부코아가 효과적으로 저항할 수 있으며, 그 고정 세팅도 용이하기 때문에 보다 효율적인 중공형 콘크리트 거더 제작 및 이를 이용한 교량시공이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되고, 본 발명의 기술 분야에서 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.

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.

도 2a는 중공형 콘크리트 거더 제작을 위한 거푸집(100)을 단면도 형태로 도시한 것이다. 이러하 거푸집(100)은 중공형 콘크리트 거더 단면 형상에 따라 제작되는데, 예컨대 길이방향으로 20-30m 정도 연장되도록 제작되어 공장 등의 바닥면에 세팅된다.

이러한 거푸집(100)은 전체적으로 U형으로 제작될 수 있을 것이며, 상면은 개방되어 콘크리트 타설이 가능하도록 하게 된다.

이러한 거푸집 세팅과 별도로 주위에는 거푸집 내부에 설치된 철근조립체(200)가 조립되는데,

이러한 철근조립체(200)는 도 2b와 같이 철근을 절곡시켜 가면서 길이방향으로 다수가 이격되어 설치는 스트럽철근(210) 등이 포함되며, 후술되는 영구내부코아의 고정을 위한 연결구가 연결철선에 의하여 고정될 수 있도록 배력철근(220)이 스트럽철근(210)에 역시 길이방향으로 이격되어 다수가 설치되도록 할 수 있다.

또한, 영구내부코아(300)가 별도로 준비되는데, 이는 중공형 콘크리트 거더의 내부중공의 형상 및 단면 형태에 따라 제작이 용이하도록 스티로폴(310)과 같은 비중이 작고 절단이 용이한 재질로 제작하게 된다.

이때 스티로폴은 통상 여러 다각형 단면으로 제작되어 소정의 길이를 가지도록 제작되어 세팅된 거푸집 내부 개략 중앙부에 위치하도록 설치된다.

이러한 스티로폴은 물에 뜰 정도의 비중을 가지게 되어 타설되는 콘크리트에 매립될 경우 일정한 부력이 발생하게 되며, 본 발명에서는 이러한 스티로플을 내부코아(310)라 지칭한다.

이러한 부력에 저항하기 위해서 본 발명의 콘크리트 패널(320)이 내부코아(310) 상면에 설치된다.

이때 중요한 것은 콘크리트 패널(320)이 영구내부코아로써만 기능하는 것이 아니라, 중공형 콘크리트 거더를 제작하기 위하여 타설되는 콘크리트(400)와 합성된다는 점이다.

즉, 상기 콘크리트(400)는 도 2c와 같이 영구내부코아(300)를 구성하는 콘크리트 패널(320)과 합성되어 중공형 콘크리트 거더 단면으로 작용하도록 하는 것이다.

이러한 기능은 종래 영구내부코아에 발생하는 부력만 에 저항하기 위하여 설치되는 도 1c와 같은 종래 중량물(40)과는 그 작용 및 기능이 다르며, 이러한 작용 및 기능은 중공형 콘크리트 거더를 위한 콘크리트와 동일한 재료로서 패널이 제작된다는 점과,

이러한 콘크리트 패널이 중공형 콘크리트 거더 단면으로 작용할 수 있도록 그 차지하는 면적이 어느 정도 확보되어야 한다는 점이다.

이에 본 발명에서는 콘크리트 패널 전체 단면적이 영구내부코아를 구성하는 내부코아 상면 전체를 차지하도록 하였다.

나아가, 내부코아와 콘크리트 패널의 고정은 다양한 수단의 이용이 가능하지만 콘크리트 패널에 미리 관통홀을 형성시켜 놓고, 그 관통홀에 볼트체결방식으로 양 구성의 고정, 결합이 가능하도록 할 수 있다.

위와 같이 영구내부코아(300)가 준비되면, 먼저 거푸집(100) 내부에 영구내부코아(300)가 내측에 세팅된 철근조립체(200)를 설치하게 된다.

이때 상기 영구내부코아(300)가 위치하는 부위를 본 발명에서는 내부중공형성부라 하고, 결국 그 주위에 철근조립체(200)가 세팅되게 된다.

이때, 상기 철근조립체(200)와 영구내부코아(300)가 서로 고정되어 연결되도록 할 필요가 있다.

그 이유는 영구내부코아에 콘크리트에 의한 부력이 발생할 때 그 위치를 세팅하여 주기 위함이다.

이를 위해 본 발명에서는 도 2a 및 도 2d와 같이 연결구(500)를 사용한다.

이러한 연결구는 예컨대, 콘크리트 패널 상면에 갈고리 철근이 미리 형성되도록 하고, 이러한 갈고리 철근은 도 2a에 의한 갈고리 형태, 도 2d에 의한 U형 형태 등으로 형성되도록 한다.

이에 콘크리트 패널(320) 상면에 형성된 연결구(500)가 설치된 철근조립체(200)에 연결철선 등을 이용하여 그 위치가 세팅될 수 있도록 한다.

이에 상기 연결구(500)에 의한 영구내부코아(300)는 부력에 의하여 당초 위치가 변동되지 않도록 할 수 있게 된다.

다음으로는 거푸집(100) 내부에 콘크리트(400)를 타설하게 된다.

이러한 콘크리트(400)는 철근조립체(200)와 영구내부코아(300)가 모두 매립되도록 거푸집(100) 내부에 충전되도록 하게 되며, 이러한 콘크리트보다 비중이 작은 영구내부코아(300)에는 부력이 발생하게 된다.

이러한 부력에 의한 영구내부코아(300)의 위치 변동은 연결구(500)에 의하여 방지될 수 있게 되며, 최종 경화되는 과정에서 영구내부코아(300)의 콘크리트 패널(320)과 합성되어,

중공형 콘크리트 거더의 단면이 오히려 더 증가되도록 할 수 있음을 알 수 있게 된다.

이는 결국 영구내부코아에 의한 중공형 콘크리트 거더 자중 증가를 콘크리트 패널과 합성된 콘크리트에 의하여 상쇄시킬 수 있음을 알 수 있다.

이에 최종 콘크리트 양생되면 거푸집을 탈형시켜 중공형 콘크리트 거더 제작이 완성될 수 있도록 하게 된다.

미도시 하였지만, 중공형 콘크리트 거더 내부에는 길이방향 또는 거치 이후 횡방향으로 거더 서로에 PS 강선과 같은 긴장재 설치에 의한 압축 프리스트레스 도입도 가능하다.

위와 같이 중공형 콘크리트 거더가 최종 제작되면, 공장에서 차량 등으로 현장에 운반하고,

현장에서는 도 3과 같이 운반된 중공형 콘크리트 거더(A)를 단순교를 기준으로 하면 양 교대(B) 사이에 거치시키되, 횡방향으로 서로 접하도록 설치하게 된 다.

이때, 중공형 콘크리트 거더 사이 사이에는 접합용 그라우팅재가 충전되도록 할 수 있다.

위와 같이 횡방향으로 도로 폭에 의한 중공형 콘크리트 거더 거치가 완료되면 그 상부에 슬래브 콘크리트를 타설하게 되며, 이러한 슬래브 콘크리트가 최종 완성되면, 교량 시공이 최종 완료될 수 있게 된다.

도 1a는 본 발명과 관련된 종래의 중공형 콘크리트 거더를 이용하는 교량의 사시도를 도시한 것이다.

도 1b는 종래의 중공형 콘크리트 거더의 제작상태도를 도시한 것이다.

도 1c는 종래의 부력방지수단의 일예를 도시한 것이다.

도 1d 및 도 1e는 종래의 상기 부력방지수단의 고정수단의 예를 도시한 것이다.

도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명의 중공형 콘크리트 거더의 제작상태 단면도, 일부 발췌사시도, 종래와의 비교 사시도 및 연결구에 따른 중공형 콘크리트 거더를 각각 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 중공형 콘크리트 거더를 이용하는 교량 시공사시도를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:거푸집 200:철근조립체

300:영구내부코아 400:콘크리트

500:연결구

Claims (6)

1. 상면이 폐쇄되며 내부중공이 길이방향으로 연장되도록 콘크리트 거더를 제작방법에 있어서,

   설치된 거푸집 내부에 내부중공 형성부 주위로 철근조립체를 설치하는 단계;

   상기 내부중공 형성부에, 내부중공의 형상에 따른 영구내부코어를 설치하되, 상기 영구내부코아는 스티로폴을 포함하는 내부코아에 콘크리트패널이 고정되도록 형성시켜, 콘크리트 패널 무게에 의하여 타설될 콘크리트에 의하여 영구내부코아에 발생하는 부력에 저항할 수 있도록 하는 단계; 및

   상기 영구내부코아 및 철근이 매립되도록 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하여 상기 콘크리트 패널과 타설된 콘크리트가 합성되도록 되도록 하는 단계;를 포함하는 중공형 콘크리트 거더 제작방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 콘크리트 패널은 내부코아 상면에 고정되도록 하되 내부코아 상면 전체를 덮도록 하는 중공형 콘크리트 거더 제작방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 콘크리트 패널 상면에, 배근된 철근과 연결되도록 갈고리 철근을 포함하는 연결구가 더 형성되도록 하여 상기 연결구에 의하여 영구내부코아가 철근조립체에 연결 고정되도록 하는 중공형 콘크리트 거더 제작방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 중공형 콘크리트 거더는 공장에서 프리캐스트 제품으로 제작되도록 하는 중공형 콘크리트 거더 제작방법.
5. 설치된 거푸집 내부에 내부중공 형성부 주위로 철근조립체를 배근하는 단계;

   상기 내부중공 형성부에, 내부중공의 형상에 따른 영구내부코어를 설치하되, 상기 영구내부코아는 스티로폴을 포함하는 내부코아에 콘크리트패널이 고정되도록 형성시켜, 콘크리트 패널 무게에 의하여 타설될 콘크리트에 의하여 영구내부코아에 발생하는 부력에 저항할 수 있도록 하는 단계; 및

   상기 영구내부코아 및 철근이 매립되도록 거푸집 내부에 콘크리트를 타설함으로서, 상기 콘크리트 패널과 타설된 콘크리트가 합성되도록 되도록 하는 단계;를 포함하여 구성되는 중공형 콘크리트 거더 제작방법에 의하여 중공형 콘크리트 거더를 프리캐스트 제품으로 제작한 후, 상기 중공형 콘크리트 거더를 현장에 운반 한 후, 교량하부구조물에 사이에 서로 병렬로 설치되도록 하는 단계; 및

   상기 중공형 콘크리트 거더 상면에 슬래브콘크리트를 타설하는 단계;

   를 포함하는 중공형 콘크리트 거더를 이용하는 교량시공방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 콘크리트 패널 상면에, 배근된 철근과 연결되도록 갈고리 철근을 포함하는 연결구를 더 형성시켜 영구내부코아가 철근조립체에 연결 고정되도록 하는 중공형 콘크리트 거더를 이용하는 교량시공방법.

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