KR20100113940A - 조립식 라멘 구조물 시공방법 - Google Patents

조립식 라멘 구조물 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라멘 구조물을 조립식으로 서로 연결하여 시공성이 우수하면서도 보다 구조적으로도 장지간의 라멘 구조물 시공이 가능한 라멘 구조물 시공방법에 대한 것으로써, 기초부, 프리캐스트 벽체부 및 프리캐스트 슬래브를 서로 조립식으로 연결되도록 하되, 프리캐스트 벽체부와 프리캐스트 슬래브의 우각부는 단턱진 연결부에 의하여 서로 연결되도록 함으로써 구조적인 효율성을 가질 수 있도록 하고, 상기 프리캐스트 벽체부와 기초부는 서로 힌지연결상태로 연결되도록 하여 과도한 휨 모멘트가 발생되지 않도록 하여 구조적인 효율성을 높일 수 있도록 하였다. 또한 라멘 구조물 있어 구조적으로 취약한 우각부를 강재로 보강되도록 하되, 상기 우각부 강재를 프리캐스트 벽체부와 연결시킴에 있어 구조적인 효율성을 가지도록 상기 우각부를 프리캐스트 슬래브 양단에 매립되도록 형성시켰다.
Figure P1020090032506
라멘 구조물,조립

Description

조립식 라멘 구조물 시공방법{RAHMEN STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 조립식 라멘 구조물 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 라멘 구조물을 조립식으로 서로 연결하여 시공성이 우수하면서도 구조적으로도 보다 장지간의 라멘 구조물 시공이 가능한 라멘 구조물 시공방법에 대한 것이다.
도 1a는 종래 라멘 구조물(10)의 일예를 사시도로 도시한 것이다.
상기 라멘 구조물(10)은 크게 저판(13)과 저판 중앙 상부면에 수직방향으로 연장돌출되도록 설치된 저판벽체부(12) 및 상기 저판벽체부(12)의 양 단부 상부면에 일체로 형성된 슬래브(11)로 구성된다.
상기 저판(13)은 지반을 터파기 하여 거푸집을 이용 직육면체 형태의 철근콘크리트 구조물로 제작하며 역시 저판벽체부(12)도 거푸집을 이용하여 소정의 높이(H)를 가진 철근콘크리트 구조물로 제작하게 된다.
나아가 상기 슬래브(11) 역시 저판벽체부(12) 사이에 동바리를 지반에 설치하고 동바리 위에 거푸집을 설치하여 역시 철근콘크리트 구조물로 시공하게 된다.
이러한 슬래브(11)는 A-A 절단면도와 같이 소정의 두께(t)를 가지게 되며 그 단면 형태는 종방향 및 횡방향으로 연장되어 종방향으로 소정의 길이(l) 및 두 께(t)를 가지도록 사각단면형태로서 전체적으로는 장방형 부재로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이때, 상기 슬래브용 거푸집의 경우 슬래브 단부 내측으로부터 하방 경사져 지점벽체부의 상단 연결부위로 연장되도록 헌치부(20)를 형성시키게 되는데 이는 상기 헌치부(20)에 휨 부모멘트(-M1)가 발생하기 때문에 이에 대한 강성을 확보하기 위한 것이다.
상기 헌치부는 직선형태로 경사지도록 형성시켜 소정의 두께로 형성되도록 하고 헌치부를 포함하는 모서리 부위를 우각부라 지칭하기도 한다.
이러한 라멘 구조물(10)은 교량용 거더를 이용하지 않고 슬래브를 직접 시공하기 때문에 시공이 간편하고 비교적 짧은 지간(개략 10-15m)에서는 효율적이고 경제적인 교량이라 할 수 있다.
이때 상기 라멘 구조물을 장지간으로 시공하기 위해서는 슬래브(11)의 연장길이(종방향)를 더 크게 해야 하는데, 슬래브의 연장길이가 길어질 수록 슬래브의 자중이 커지게 되고 이에 따라 그 단면의 두께를 증가시킬 필요가 있다.
하지만 슬래브의 두께가 증가되면 교량의 형하공간이 감소되므로 상기 형하공간에 제약이 있는 경우 라멘 구조물을 장지간으로 시공할 수 없게 된다는 문제점이 있었다.
또한, 형하공간에 제약이 없다 하더라도 슬래브의 두께가 증가될 수 록 슬래브 자중이 커지기 때문에, 이러한 자중에 저항할 수 있는 슬래브 및 저판벽체부와 저판을 설계해야 할 경우 과도한 크기로 제작될 수 밖에 없어 그 미관이나 사용성 에 매우 취약할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
도 1b, 도 1c 및 도 1d는 특히 프리캐스트 종방향 유니트(30)를 기초(10)에 설치된 벽체 유니트(20) 상부면에 횡방향으로 서로 접하도록 얹어져 설치하되, 상기 프리캐스트 종방향 유니트(30)의 단부는 벽체 유니트(20) 상면으로부터 미리 상방으로 인출된 미도시된 PC 강재가 상하로 관통되도록 하여 설치되어 각 프리캐스트 종방향 유니트(30)의 단부가 벽체 유니트(20)의 상부에 강결시키는 방식으로 시공하되, 각 프리캐스트 종방향 유니트(30)의 종방향 긴장재가 더 설치되도록 하여 프리캐스트 종방향 유니트의 양 단부면에 긴장후 정착되도록 하여 프리스트레스가 더 도입되도록 시공하는 라멘 구조물 방식의 구조물을 시공하는 방법이 소개되어 있다.
즉, 라멘 구조물 시공을 위하여 벽체유니트(20), 종방향 유니트(30)를 모두 프리캐트스 방식으로 시공하는 예를 확인할 수 있다.
하지만, 라멘 구조물 구조물은 우각부에 발생하는 휨 부모멘트가 매우 작용하기 때문에 이러한 휨 부모멘트를 제어하지 못할 경우 장지간의 라멘 구조물 시공이 어려운 문제점이 있는데, 상기 프리캐스트 종방향 유니트(30) 마다 벽체 유니트(20)와 PC 강재로 강결시키려면 프리캐스트 종방향 유니트(30)에 형성시킨 관통홀(31)은 벽체 유니트(20)에 미리 상방으로 연장되도록 설치된 PC 강재의 위치에 대응하여 비교적 정밀하게 세팅되어야 하는바 실제로 현장에서 작업 시 서로의 위치가 맞지 않는 경우가 많이 발생하게 되어 시공성이 떨어질 수 있을 뿐만 아니라,
나아가 프리캐스트 종방향 유니트(20)의 경우 길이방향으로 장경간이 되도록 제작할 경우 종방향 긴장재에 의한 프리스트레스 도입 및 시공 시 좌굴 및 비틀림에 대한 저항능력이 낮아질 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 라멘 구조물을 조립식으로 시공하도록 하여 시공성 및 공기 단축이 가능하도록 하고, 라멘 구조물을 프리캐스트 벽체부, 프리캐스트 슬래브로 구성되도록 하되, 장지간의 라멘 구조물 시공을 위하여 라멘 구조물의 우각부 효율적으로 보강하되 프리캐스트 벽체부와 프리캐스트 슬래브의 연결도 효율적이고 경제적으로 구성되도록 하여 장지간의 조립식 라멘 구조물을 경제적으로 제공할 수 있도록 방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
첫째, 기본적으로 크게 기초부, 프리캐스트 벽체부 및 프리캐스트 슬래브로 구성되도록 하되 서로 조립식으로 연결되도록 하였고,
둘째, 상기 프리캐스트 벽체부와 프리캐스트 슬래브는 단턱부에 의하여 서로 연결되도록 함으로써 구조적인 효율성을 가질 수 있도록 하였다.
셋째, 상기 프리캐스트 벽체부와 기초부는 서로 힌지연결상태로 연결되도록 하여 과도한 휨 모멘트가 발생되지 않도록 하여 구조적인 효율성을 높일 수 있도록 하였다.
넷째, 라멘 구조물 있어 구조적으로 취약한 우각부를 강재로 보강되도록 하되, 상기 우각부를 프리캐스트 벽체부와 연결시킴에 있어 구조적인 효율성을 가지도록 상기 우각부를 프리캐스트 슬래브 양단에 매립되도록 형성시켰다.
본 발명에 의하여 라멘 구조물 시공을 조립식으로 시공하여 시공품질 및 공기단축이 가능하도록 할 수 있으며, 장지간의 라멘 구조물 시공이 가능하게 된다.
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.
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 2a와 같이, 기초부(100)를 설치하게 된다.
상기 기초부(100)는 라멘 구조물의 기초로써 프리캐스트 벽체부(200) 및 슬래브(300)를 하단에서 지지하는 구조물이라 할 수 있다.
이러한 기초부(100)는 서로 마주보도록 이격되어 설치되는데 길이방향으로도 연장되어 설치되며 거푸집 및 콘크리트 타설에 의한 현장타설 방식으로 설치할 수도 있고, 프리캐스트 방식으로 설치할 수도 있다.
본 발명이 라멘 구조물을 조립식으로 설치하기 때문에 바람직하게는 프리캐스트 방식으로 설치하게 되지만, 기초부(100)는 터파기된 지반과 길이방향 구배 등을 고려하여 현장여건에 현장타설 방식으로 설치하는 것이 바람직할 수도 있으며, 본 발명에서는 프리캐스트 방식으로 설치하는 경우를 기준으로 한다.
이에 프리캐스트 방식으로 설치되는 기초부(100)는 구체 형태의 철근콘크리트 구조물로써 공장 등에서 미리 제작되어 절토된 또는 터파기된 지반(A)에 설치되어 길이방향으로 다수가 연결되도록 설치된다.
길이방향으로 연결되어 설치되는 프리캐스트 기초부(100)의 경우 서로를 연결시켜 줄 필요가 있으며, 이러한 연결은 터파기된 지반(A)의 부등침하에도 매우 효과적이다.
이러한 연결방법으로써 본 발명은 기초부(100) 연결부들에 돌출블록(110)이 더 형성되도록 하여 상기 돌출블록들을 강봉 및 체결너트를 포함하는 연결재(120)로 서로 연결되도록 하게 된다.
이러한 돌출블록(110)은 도 2a의 경우 그 상면과 측면 등에 설치되어 인접한 기초부(100)의 돌출블록(110)과 강봉을 포함하는 연결재(120)를 이용하여 예컨대 체결너트에 의하여 서로가 연결되도록 할 수 있다.
이러한 돌출블록(110)은 기초부(100) 제작 시 미리 일체로 형성시킬 수도 있고, 필요에 따라서는 별도로 앵커볼트 등을 이용하여 부착시킬 수도 있을 것이다.
이러한 기초부(100)의 상면에는 후술되는 프리캐스트 벽체부(200) 하단을 전단키 형태로써 힌지연결 상태로 연결시키기 위하여 도 2b 및 도 3a 내지 도 3e와 같은 여러 가지 형태로써 기초부(100) 상면을 처리하게 되는데,
도 3a의 경우에는 전단홈(130)이 기초부(100) 상면에 형성되도록 하여 후술되는 프리캐스트 벽체부(200) 하단이 상기 전단홈(130)에 삽입 설치되도록 함을 알 수 있다. 이에 기초부(100)에 의하여 프리캐스트 벽체부(200) 하단은 구조적으로 고정되지 않은 상태이므로 휨 모멘트(M)가 발생되지 않음을 알 수 있고, 전단홈에 의한 전단력(V)만 일부 발생하게 됨을 알 수 있다.
통상 라멘 구조물에 있어 프리캐스트 벽체부(200)의 측방은 되메움되어 수평토압이 발생하게 되는데 이러한 수평토압에 저항할 수 있도록 하는 것이 바로 상기 전단홈(130)에 의한 전단력(V)이라 할 수 있고, 이에 따라 프리캐스트 벽체부(200)는 이에 기초부(100)에 자립되도록 설치하는 경우 시공상의 전도 등에 대한 안전성을 확보할 수 있도록 하게 된다.
즉, 전단홈(130)에 프리캐스트 벽체부(200)의 하단이 힌지연결 상태로 연결되도록 설치하게 된다.
도 3b의 경우에는 전단홈(240)이 후술되는 프리캐스트 벽체부(200) 하단 저면에 형성되도록 하고, 기초부(100) 상면에는 돌출된 전단키(140)가 형성되도록 하여 역시 기초부(100)에 의하여 프리캐스트 벽체부(200) 하단은 구조적으로 힌지상태로 설치될 수 있도록 할 수 있음을 보인 것이다.
도 3c의 경우에는 위에서 살펴본 전단홈(130,240), 전단키(140) 형태가 아닌 프리캐스트 벽체부(200)의 하단을 확장플랜지부(250)로 형성시키고 기초부(100) 상면에 직접 지지되도록 하는 예로써, 필요한 경우 앵커(260)를 이용하여 상기 확장 플랜지부(250)를 기초부(100)에 고정시키고, 추후 라멘 구조물 시공이 완료되면 앵커를 제거하게 된다.
도 3d의 경우에는 도 3c에 의한 확장플랜지부(250)와 앵커(260)를 기준으로 하되, 도 3a와 같이 기초부(100) 상면에 형성된 전단홈(130)에 의하여 프리캐스트 벽체부(200)의 하단이 더 맞물려 지지되도록 한 것이다.
도 3e의 경우에는 도 3c에 의한 확장플랜지부(250)와 앵커(260)를 기준으로 하되, 도 3b와 같이 전단홈(240)이 프리캐스트 벽체부(200) 하단 저면에 형성되도록 하고, 기초부(100) 상면에는 돌출된 전단키(140)가 더 형성되도록 한 경우이다.
이에 기초부(100)의 설치가 완료되면 도 2b와 같이 프리캐스트 벽체부(200)가 자립될 수 있도록 설치하게 된다.
상기 프리캐스트 벽체부(200)는 길이방향으로 서로가 연결되도록 설치되는 벽체구조물로써, 길이방향으로 일정한 연장길이를 가지게 된다.
이에 상기 프리캐스트 벽체부(200)는 기초부(100) 상면에 상방으로 연장되는 높이가 우각부 초입 높이(H)까지만 연장된 수직 몸체부(210)와 수직 몸체부 측면 사이에 수직 몸체부 두께(D)보다 작은 두께(d)로 형성된 패널부(220)로 형성되도록 하게 된다.
이에 마치 상기 프리캐스트 벽체부(200)는 기초부(100)에 연속하여 길이방향으로 설치되는데, 이러한 프리캐스트 벽체부(200)를 서로 연결시켜주기 위하여 상기 수직 몸체부(210)와 수직 몸체부(210)를 연결시켜 주게 된다.
이에 상기 수직 몸체부(210)와 서로 인접한 수직 몸체부(210)를 강봉을 포함 하는 연결재(120)를 이용하여 서로 압착되어 연결될 수 있도록 하여 길이방향으로 서로가 연속되어 설치되도록 한다.
또한, 상기 패널부(220)에는 수직 몸체부(210) 사이에 수평블록(230)이 더 설치되도록 하여 프리캐스트 벽체부(200) 보강이 용이하도록 하여 특히 패널부(220)의 두께(d)를 최적화 시킬 수 있도록 한다.
이러한 수평블록(230)은 프리캐스트 벽체부(200) 제작시 일체로 한꺼번에 형성되도록 할 수 있으며, 별도로 형성시켜도 상관은 없다.
이러한 수직 몸체부(210)와 패널부(220)에 의한 프리캐스트 벽체부(200)는 수평블록(230)에 의하여 패널부(220)가 2방향 슬래브로써 작용하도록 하는 기능을 가지며, 그 위치 및 개수는 프리캐스트 벽체부(200)의 높이에 따라 결정하면 된다.
이러한 프리캐스트 벽체부(200)의 높이는 완성된 라멘 구조물의 우각부의 도 2d와 같이 우각부(310) 초입 높이(H)까지만 연장되도록 하는데 이는 상기 우각부에서 부재들의 연결부위가 형성되도록 하면 라멘 구조물의 특성상 휨 부모멘트(-M)가 크게 발생하므로 우각부에 상기 연결부위가 위치하지 않도록 하기 위함이다.
이에 상기 우각부(310)는 도 2c와 같이 프리캐스트 벽체부(200)가 아니라 프리캐스트 슬래브(300)에 의하여 형성된다.
상기 프리캐스트 슬래브(300)는 프리캐스트 벽체부(200) 상면에 우각부(310) 및 우각부 사이의 슬래브판(320)으로 구성되는데, 전체적으로 ㄷ자 형태의 철근 콘크리트 구조물이라 할 수 있다.
상기 우각부(310)는 라멘 구조물에 있어 도 2d와 같이 휨 부모멘트(-M)가 크 게 발생되는 부위이므로 그 내부에 ㄱ자형 형태의 우각부 강재(400)가 더 형성되도록 하여 휨 강성을 크게 향상되도록 하였다.
상기 우각부(310) 사이는 슬래브판(320)이 형성되는데 이러한 슬래브판(320) 역시 휨 강성이 커질 수 있도록 격자형 빔 형태의 프레임(321)에 상기 프레임 사이로 패널판(322)이 형성되도록 하여, 상기 격자형 빔들을 서로 강봉을 포함하는 연결재(120)로 서로 연결시켜 서로 길이방향으로 인접한 슬래브판(320)이 서로 결속될 수 있도록 한다.
이때 상기 우각부(310)의 하단과 프리캐스트 벽체부(200)의 상단의 연결형태를 살펴보면, 도 2c 및 도 2d와 같이,
먼저 상기 프리캐스트 벽체부(200)의 상단은 단턱져 형성되도록 하되, 상기 단턱진 상면(B,단턱부)에 우각부의 하단이 지지되도록 설치하게 된다.
이와 같이 설치하는 이유는 프리캐스트 슬래브(300)의 하단이 프리캐스트 벽체부(200)의 단턱진 상면(B)에 편심되어 지지되면 휨 정모멘트(+M)이 발생하게 된다.
이러한 휨 정모멘트(+M)는 우각부에 의한 휨 부모멘트(-M)을 상쇄시켜 주는 역할을 하기 때문에 본 발명에 의한 라멘 구조물은 상대적으로 장지간의 프리캐스트 슬래브(300)의 제작 및 설치가 가능하게 됨을 알 수 있다.
다음으로는 단턱부에 있어 프리캐스트 벽체부(200)와 프리캐스트 슬래브(300)를 강봉을 포함하는 연결재(120)로 서로 연결시켜 프리캐스트 벽체부(200)와 프리캐스트 슬래브(300)가 서로 일체화되도록 한다.
이와 같이 프리캐스트 슬래브(300)의 설치가 완료되면 도 2d와 같이 프리캐스트 벽체부(200) 배면 및/또는 프리캐스트 슬래브(300) 상부에 복토(C)를 실시하여 라멘식 구조물 시공이 완성될 수 있도록 한다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 종래 라멘구조물의 예들을 도시한 것이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명에 의한 조립식 라멘 구조물 시공방법의 공종 순서도이다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d 및 도 3e는 본 발명의 기초부와 프리캐스트 벽체부 하단의 연결도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:기초부 110:돌출블록
120:연결재 200:프리캐스트 벽체부
210:수직 몸체부 220:패널부
230:수평블록 300:프리캐스트 슬래브
310:우각부 320:슬래브판
400:우각부 강재

Claims (4)

  1. 기초부(100)를 설치하고,
    상기 기초부 상면에 프리캐스트 벽체부(200) 하단을 전단키 및 전단홈을 포함하는 힌지연결상태로 길이방향으로 설치하되, 상기 프리캐스트 벽체부(200)는 기초부 상면에 상방으로 연장되는 높이가 우각부(310) 초입 높이(H)까지만 연장된 수직 몸체부(210)와 수직 몸체부 측면 사이에 수직 몸체부 두께(D)보다 작은 두께(d)로 형성된 패널부(220)로 형성되도록 하고,
    상기 프리캐스트 벽체부(200) 상면에 ㄱ자형 형태의 우각부(310) 및 우각부 사이의 슬래브판(320)으로 구성된 프리캐스트 슬래브(300)를 고정시켜 길이방향으로 서로 연결 설치되도록 하되, 상기 우각부 내부에 우각부 강재(400)가 매입되도록 하며,
    상기 프리캐스트 벽체부(200) 상면에 프리캐스트 슬래브(300)의 연결은 상기 프리캐스트 벽체부(200)를 구성하는 수직 몸체부(210)의 상면을 단턱지도록 설치하고, 상기 프리캐스트 슬래브(300)의 우각부(310) 하단을 단턱부(B)에 지지되도록 한 후 에 프리캐스트 벽체부(200)와 프리캐스트 슬래브(300)를 강봉을 포함하는 연결재(120)로 서로 고정되도록 하는 조립식 라멘 구조물 시공방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기초부(100)는 현장타설 또는 프리캐스트 방식으로 설치되도록 하되, 상기 프리캐스트 방식으로 설치할 때는 기초부들을 서로 연결시 키기 위하여 기초부 연결부들에 돌출블록(110)이 더 형성되도록 하여 상기 돌출블록들을 강봉을 포함하는 연결재(120)로 서로 연결되도록 하는 조립식 라멘 구조물 시공방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 프리캐스트 벽체부(200)의 길이방향 연결은.
    프리캐스트 벽체부(200)의 수직 몸체부(210)와 수직 몸체부(210)를 강봉을 포함하는 연결재(120)를 이용하여 서로 압착되어 연결될 수 있도록 하고, 프리캐스트 슬래브(300)의 패널부(220)와 수직 몸체부(210) 사이에는 수평블록(230)이 더 설치되도록 하는 조립식 라멘 구조물 시공방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 슬래브판(320)은 격자형 빔 형태의 프레임(321)에 상기 프레임 사이로 패널판(322)이 형성되도록 하여, 상기 격자형 빔들을 서로 강봉을 포함하는 연결재(120)로 서로 연결되도록 하여 인접한 프리캐스트 슬래브가 서로 연결되도록 하는 조립식 라멘 구조물 시공방법.
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