KR20140006226A - 선형 보강재에 의해 복수개가 연결된 아치구조물 구축용 콘크리트 블록 조립체 - Google Patents

선형 보강재에 의해 복수개가 연결된 아치구조물 구축용 콘크리트 블록 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 블록을 아치방향으로 연속배치하고, 상기 블록의 상면에 아치방향으로 강연선이나 강봉과 같이 선형으로 이루어지면서 콘크리트에 매립되어 강성을 보강하는 기능을 하는 선형 보강재를 배치하여, 상기 복수개로 배열된 블록을 상기 선형 보강재와 일체로 결합하여 형성되는, 아치구조물용 콘크리트 블록 조립체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 블록 조립체에서, 상기 블록(10)은, 본체(11)와 피복부(12)로 이루어지며; 상기 본체(11)에는, 양단이 본체(11) 내에 매립되어 있는 연결철근(30)이 상기 본체(11)의 상면에 돌출된 상태로 구비되어 있고; 상기 블록(10)이 서로 이웃하도록 종방향으로 복수개가 연속적으로 배치된 상태에서, 종방향으로 길게 연장된 선형 보강재(20)가 상기 본체(11)의 상면에 배치되어 상기 연결철근(30)과 결속되어, 복수개의 블록(10)이 일체를 이루게 되며; 상기 선형 보강재(20) 및 상기 연결철근(30)은 상기 피복부(12)에 매립되어 있는 구성을 가지고 있다.

Description

선형 보강재에 의해 복수개가 연결된 아치구조물 구축용 콘크리트 블록 조립체{Concrete Block Assembly for Arch type Structure}
본 발명은 아치형 교량이나 개착식 터널로 이용되는 아치구조물을 구축되는 프리캐스트 콘크리트 블록을 아치방향으로 연결하여 형성되는 아치구조물용 콘크리트 블록 조립체에 관한 것으로서, 구체적으로 복수개의 프리캐스트 콘크리트 블록을 아치가 형성되는 방향 즉, 아치방향으로 연속배치하고, 상기 프리캐스트 콘크리트 블록의 상면에 아치방향으로 강연선이나 강봉과 같이 선형으로 이루어지면서 콘크리트에 매립되어 강성을 보강하는 기능을 하는 선형 보강재를 배치하여, 상기 복수개로 배열된 프리캐스트 콘크리트 블록을 상기 선형 보강재와 일체로 결합하여 형성되는, 아치구조물용 콘크리트 블록 조립체에 관한 것이다.
상향으로 볼록하게 구부러진 아치 구조물은 교량이나 중,소규모의 개착식 터널로 활용되고 있다. 아래에서 선행기술문헌으로 언급하고 있는 국내 등록특허 제10-1157638호에는 사각형 단면을 가지는 복수개의 프리캐스트 블록을 종방향으로 일렬 배열하되 섬유재질의 망으로 이루어진 연결재를 이용하여 복수개의 프리캐스트 블록을 일체화시켜 하나의 구조체가 되도록 공장에서 복수개의 블록 조립체를 제작한 후, 이러한 블록 조립체를 현장으로 이송하여 크레인 등으로 인양하여 아치 형상으로 배치함으로써 아치 구조물을 시공하는 기술이 소개되어 있다.
그런데 종래 기술에서 연결재는 섬유재질의 망으로 이루어진 것으로서, 단순히 복수개의 프리캐스트 블록을 연결하기 위한 용도와 기능만을 가지고 있다. 그러므로 종래 기술에서는, 복수개의 프리캐스트 블록으로 이루어진 블록 조립체를 설치한 후, 종방향으로 즉, 아치방향으로 블록 조립체의 강성을 보강할 필요가 있는 경우에는, 별도로 많은 개수의 보강 철근을 종방향으로 배치하여야 했으며, 그에 따라 추가적인 작업이 더 필요하고 비용의 증가도 피할 수 없다는 단점과 한계가 있다.
참고로 본 명세서에서 "종방향"이라는 단어는 교량에 대해서 교축방향을 의미하고, 터널에 대해서는 터널의 폭 방향을 의미한다. 물론 "횡방향"이라는 단어는 상기 종방향에 수직한 방향으로서, 교량에 대해서는 교축직각방향을 의미하고, 터널에 대해서는 터널이 연장되는 길이 방향을 의미한다.
대한민국 등록특허 제10-1157638호(2012. 06. 19. 공고) 참조.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 아치형 교량이나 개착식 터널로 이용되는 아치구조물을 구축되는 콘크리트 블록을 아치방향으로 연결하여 형성되는 아치구조물용 콘크리트 블록 조립체를 제작함에 있어서, 상기 프리캐스트 콘크리트 블록의 상면에 아치방향으로 강연선이나 강봉과 같이 선형으로 이루어지면서 콘크리트에 매립되어 강성을 보강하는 기능을 하는 선형 보강재를 배치하여, 상기 복수개로 배열된 프리캐스트 콘크리트 블록을 상기 선형 보강재와 일체로 결합하여 형성함으로써, 종방향으로 즉, 아치방향으로 블록 조립체의 강성을 보강하기 위하여 배치되는 보강철근 량을 줄여서 경제성 및 시공성을 향상시킴과 동시에, 선형 보강재가 보강 철근의 역할을 하게 만들므로써 아치구조물의 구조적인 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 복수개의 블록이 종방향으로 일렬로 연결되어 형성되어 있으며 아치형상으로 구부러져서 아치구조물을 구축하게 되는 블록 조립체로서, 상기 각각의 블록은, 횡방향에서 바라본 단면이 상면의 종방향 길이 보다 하면의 종방향 길이가 짧은 역사다리꼴 형상을 가지면서 횡방향으로 연장되어 있는 직육면체로 이루어진 본체와, 상기 본체 위에 콘크리트가 두께를 가지고 타설되어 형성되는 피복부로 이루어지며; 상기 본체에는, 양단이 본체 내에 매립되어 있는 연결철근이 상기 본체의 상면에 돌출된 상태로 구비되어 있고; 상기 블록이 서로 이웃하도록 종방향으로 복수개가 연속적으로 배치된 상태에서, 종방향으로 길게 연장된 선형 보강재가 상기 본체의 상면에 배치되어 상기 연결철근과 결속되어, 복수개의 블록이 일체를 이루게 되며; 상기 선형 보강재 및 상기 연결철근은 상기 피복부에 매립되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 아치구조물 구축용 블록 조립체가 제공된다.
또한 본 발명에서는 위와 같은 블록 조립체의 변형 실시예로서, 상기 블록의 본체는, 종방향으로 바라본 단면이 블록의 하부에서 횡방향 양측면으로 각각 플랜지부가 돌출되어 있는 형상을 가지며; 상기 본체의 횡방향 양측면에서 횡결합철근이 외부로 돌출되어 상기 플랜지부의 위쪽에 위치하고 있고; 상기 블록이 종방향으로 연속하여 배치된 상태에서, 상기 횡결합철근에도 종방향으로 연장된 선형 보강재가 걸쳐져 배치되어 상기 횡결합철근과 결속되어 있는 것을 특징으로 하는 아치구조물 구축용 블록 조립체가 제공된다.
본 발명에 따른 블록 조립체에서는 블록의 상면에 아치방향으로 강연선이나 강봉과 같이 선형으로 이루어지면서 콘크리트에 매립되어 강성을 보강하는 기능을 하는 선형 보강재가 배치되어 있으므로, 종방향으로 즉, 아치방향으로 블록 조립체의 강성을 보강하기 위하여 배치되는 보강철근 량을 줄여서 경제성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는 아치구조물에 상재하중이 가해짐으로 인하여 아치 구조물에 인장력이 작용하더라도, 이러한 인장력에 대해 아치구조물이 충분한 저항력을 가질 수 있게 되어 블록 조립체의 블록 사이에 종방향으로 벌어짐 등의 현상이 발생하는 것이 원천적으로 방지될 뿐만 아니라 아치 구조물의 구조적인 안정성이 크게 향상된다. 또한, 무근의 형태로 블록이 제작되는 경우, 구조적인 보강에 제약이 있었으나, 본 발명에서는 선형 보강재을 배치함으로써, 블록 간의 연결뿐만 아니라 볼록 조립체에 대한 구조적인 보강까지 이루어지게 되므로, 위와 같은 무근 형태의 블록이 가지는 구조적인 취약점을 해소할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블록 조립체의 개략적인 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A 방향으로 바라본 블록 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 선 B-B에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 블록 조립체에서 피복부가 아직 형성되지 아니한 상태를 보여주는 개략적인 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 블록 조립체의 개략적인 부분 사시도이다.
도 6은 도 5의 선 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 7은 도 6에 대응되는 단면도로서, 횡결합철근이 루프 형상이 아닌 개방된 형상으로 이루어진 실시예에 대한 개략적인 종방향 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 실시예에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 종방향 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 1에는 아치구조물의 구축에 이용되는 본 발명의 일실시예에 따른 블록 조립체(1)의 개략적인 부분 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 화살표 A 방향으로 바라본 블록 조립체(1)의 개략적인 측면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 선 B-B에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 1에 도시된 블록 조립체(1)를 제작하는 과정으로서, 피복부(12)가 아직 형성되지 아니한 상태의 블록 조립체(1)를 보여주는 개략적인 부분 사시도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 블록 조립체(1)는 프리캐스트 콘크리트로 제작된 복수개의 블록(10)이 종방향으로 일렬로 나열되어 있되, 종방향으로 길게 연장된 강연선 또는 강봉으로 이루어진 선형 보강재(20)에 의해 복수개의 블록(10)이 서로 연결되어 하나의 블록 조립체(1)를 이루고 있다. 이러한 본 발명의 블록 조립체(1)는 아치형상으로 구부러져서 아치형 교량이나 개착식 터널로 이용되는 아치구조물을 구축하게 되는 부재로 이용된다.
본 발명에서 상기 블록 조립체(1)를 이루는 각각 블록(10)은 프리캐스트 콘크리트 부재로 이루어져 있되, 상기 선형 보강재(20)가 설치된 위치를 기준으로 선형 보강재(20)의 아래 부분에 존재하는 본체(11)와, 상기 선형 보강재(20)의 위쪽 부분으로서 상기 선형 보강재(20)가 매립되는 피복부(12)로 구분된다. 상기 본체(11)는 횡방향 즉, 화살표 A 방향에서 바라볼 때, 상면의 종방향 길이 보다 하면의 종방향 길이가 짧은 역사다리꼴 단면을 가지면서 횡방향으로 연장되어 있는 직육면체로 이루어져 있다. 상기 피복부(12)는 상기 본체(11) 위에 추가로 콘크리트가 일정 두께로 더 타설되어 형성되어 있는 부분이다.
본 발명에서 상기 본체(11)의 상면에는 연결철근(30)이 돌출된 상태로 구비되어 있다. 상기 연결철근(30)의 양단은 본체(11) 내에 매립되어 있으며, 도면에 도시된 것처럼, 상기 연결철근(30)은 상기 본체(11)의 횡방향 길이에 맞추어서 횡방향으로 길게 연장된 상태로 본체(11)의 상면에 돌출되어 존재할 수 있다.
본 발명에서는 이와 같이 연결철근(30)이 상면에 돌출되어 구비된 블록(10)의 본체(11)가 그 상면이 서로 이웃하도록 종방향으로 복수개가 연속적으로 배치된 상태에서, 종방향으로 길게 연장된 선형 보강재(20)가 상기 본체(11)의 상면에 배치되어 상기 연결철근(30)과 결속된다. 이러한 선형 보강재(20)는 강연선이나 강봉처럼 블록 조립체의 강성을 보강할 수 있는 재질로 이루어진 것으로서, 도면에 도시된 것처럼, 복수개가 횡방향으로 간격을 두고 나란하게 배치되어 각각이 연결철근(30)과 결속될 수 있다. 상기 연결철근(30)과 선형 보강재(20) 간의 결속은, 철사와 같은 별도의 결속부재를 이용할 수도 있지만, 간단한 스폿 용접을 이용할 수도 있다. 물론 여기에 예시된 것 이외의 다양한 방법을 이용하여 상기 연결철근(30)과 선형 보강재(20) 사이를 결속시킬 수 있다. 이와 같이 연결철근(30)과 선형 보강재(20)를 서로 결속시킴에 있어서, 상기 연결철근(30)이 선형 보강재(20) 위에 걸쳐지도록 배치한 상태에서 결속하는 것이 더욱 바람직하다.
이와 같이 본체(11)의 상면에 돌출된 연결철근(30)을 가로질러 종방향으로 선형 보강재(20)를 배치하여 연결철근(30)과 결속한 후에는, 상기 선형 보강재(20)와 상기 연결철근(30)이 매립되도록 상기 본체(11)의 상면 위에 소정 두께로 콘크리트를 타설하여 피복부(12)를 형성한다. 즉, 본체(11)의 위로 콘크리트로 이루어진 소정 두께의 피복부(12)가 형성되는데, 본체(11)의 상면에 돌출된 연결철근(30)과 선형 보강재(20)가 상기 피복부(12)에 매립됨으로써, 상기 본체(11)와 피복부(12)가 견고하게 서로 일체를 이루게 되는 것이다. 특히, 본 발명에서는 도 3에 도시된 것처럼, 선형 보강재(20)가 피복부(12)의 내부에서 종방향으로 매립되어 있는데, 이러한 선형 보강재(20)는 종방향으로 복수개의 블록(10)을 일체화시키는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 피복부(12)에 대해 강성을 보강하는 기능도 수행하게 된다.
블록 조립체(1)가 완성되면 크레인 등의 인양장비를 이용하여, 상기 피복부(12)가 위쪽에 있는 상태로 블록 조립체(1)를 들어 올리게 되는데, 이 때 블록 조립체(1)가 아치형상으로 구부러지면서 블록 조립체(1)를 이루는 각 블록(10)의 자중으로 인하여 피복부(12)에는 인장력이 작용하게 된다. 본 발명에서는 위에서 살펴본 것처럼, 블록(10)을 종방향으로 연결하는 선형 보강재(20)가 피복부(12) 내에 매립되어 있으므로, 블록 조립체(1)의 인양시 피복부(12)에 작용하는 인장력은 상기 선형 보강재(20)가 부담하게 된다. 즉, 피복부(12)에는 작용하는 인장력을 상기 선형 보강재(20)가 지지하게 되는 것이다. 이와 같이, 인장력에 대한 피복부(12)의 보강을 위하여 피복부(12)에 배치되어야 할 보강 철근의 기능을 상기 선형 보강재(20)가 대신하게 되므로, 피복부(12)에 배치될 보강 철근량을 크게 줄일 수 있으며, 따라서 블록 조립체(1)의 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 되어 더욱 경제적으로 아치구조물을 구축할 수 있게 된다.
다음에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 또다른 실시예에 따른 블록 조립체(1)에 대해 설명한다. 구체적으로 도 5에는 아치구조물의 구축에 이용되는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 블록 조립체(1)의 개략적인 부분 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 선 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 한편, 도 7에는 도 6에 대응되는 단면도로서, 횡결합철근(102)이 루프 형상이 아닌 개방된 형상으로 이루어진 실시예에 대한 단면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 7에 도시된 실시예에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다.
도 5 내지 도 8의 실시예의 경우, 앞서 살펴본 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 본체(11)의 형상에 있어서 차이가 있다.
즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 실시예에서, 블록(10)은 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로 횡방향에서 바라볼 때에는 상면의 종방향 길이 보다 하면의 종방향 길이가 짧은 역사다리꼴 단면형상을 가지고 있지만, 종방향으로 바라볼 때에는 블록(10)의 하부에서 횡방향 양측면으로 각각 플랜지부(101)가 돌출되어 있는 단면형상을 가지고 있다. 즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 실시예에서, 상기 블록(10)은 횡방향 양측면이 수직하게 되어 있고 본체(11)의 하부에서 횡방향으로 플랜지부(101)가 평면형태로 돌출되어 역T형상의 단면을 가지는 것이다. 물론 이에 대한 변형 실시예로서, 본체(11)의 하부에서 횡방향으로 플랜지부(101)가 돌출되어 있되, 횡방향 양측면은 곡선진 형상을 가지거나 또는 경사진 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 횡방향 플랜지부(101)가 형성된 단면을 가지는 실시예에서, 상기 블록(10)의 횡방향 양측면에는 횡결합철근(102)이 외부로 돌출되어 상기 플랜지부(101)의 위쪽에 위치하고 있다. 상기 횡결합철근(102)은 횡방향으로 이웃하게 되는 블록 조립체(1)와의 횡방향 연결을 더욱 견고하게 만드는 기능을 수행한다. 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서는 상기 횡결합철근(102)이 폐합된 루프 형상을 가지고 있지만, 도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서는 상기 횡결합철근(102)이 폐합되지 않은 채 구부러진 형태의 철근으로 이루어져 있다.
이와 같이 플랜지부(101)가 형성된 단면을 가지는 블록(10)의 경우에도 본체(11)의 상면에는 연결철근(30)이 돌출되어 있으며, 선형 보강재(20)가 종방향으로 배치되어 상기 연결철근(30)과 결속된다. 또한 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 상기 선형 보강재(20)는 횡결합철근(102)에 걸쳐져 배치되어 상기 횡결합철근(102)과 결속될 수 있다. 플랜지부(101)가 서로 맞닿도록 블록 조립체(10)가 횡방향으로 이웃하여 배치되고 상기 플랜지부(101) 위로 콘크리트가 타설될 때, 상기 결합철근(102)과 결합된 선형 보강재(20)는, 플랜지부(101) 위에 타설되는 콘크리트 내에 매립되어, 상기 플랜지부(101) 위에 타설된 콘크리트에 대해 종방향으로 보강하는 기능을 추가로 더 발휘하게 된다.
도 5 내지 도 8에 도시된 실시예와 관련한 기타 설명되지 아니한 사항은 도 1 내지 도 4의 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
위에서 살펴본 것처럼, 본 발명의 블록 조립체(1)에서 선형 보강재(20)는 복수개의 블록(10)들을 종방향으로 연결하는 기능 이외에도 종방향으로 작용하는 인장력에 대한 보강기능을 수행하게 되는 바, 종방향의 인장력에 대한 블록 조립체(1)의 저항력이 향상되는 효과가 발휘되며, 인장력에 대한 피복부(12)의 보강을 위하여 피복부(12)에 배치되어야 할 보강 철근량을 크게 줄일 수 있게 되어 블록 조립체(1)의 제작에 소요되는 비용의 절감 및 아치구조물의 경제적인 시공의 장점을 누릴 수 있게 된다.
1: 블록 조립체
10: 블록
11: 본체
12: 피복부
20: 선형 보강재

Claims (2)

  1. 복수개의 블록(10)이 종방향으로 일렬로 연결되어 형성되어 있으며 아치형상으로 구부러져서 아치구조물을 구축하게 되는 블록 조립체(1)로서,
    상기 각각의 블록(10)은, 횡방향에서 바라본 단면이 상면의 종방향 길이 보다 하면의 종방향 길이가 짧은 역사다리꼴 형상을 가지면서 횡방향으로 연장되어 있는 직육면체로 이루어진 본체(11)와, 상기 본체(11) 위에 콘크리트가 두께를 가지고 타설되어 형성되는 피복부(12)로 이루어지며;
    상기 본체(11)에는, 양단이 본체(11) 내에 매립되어 있는 연결철근(30)이 상기 본체(11)의 상면에 돌출된 상태로 구비되어 있고;
    상기 블록(10)이 서로 이웃하도록 종방향으로 복수개가 연속적으로 배치된 상태에서, 종방향으로 길게 연장된 선형 보강재(20)가 상기 본체(11)의 상면에 배치되어 상기 연결철근(30)과 결속되어, 복수개의 블록(10)이 일체를 이루게 되며;
    상기 선형 보강재(20) 및 상기 연결철근(30)은 상기 피복부(12)에 매립되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 아치구조물 구축용 블록 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블록(10)의 본체(11)는, 종방향으로 바라본 단면이 블록(10)의 하부에서 횡방향 양측면으로 각각 플랜지부(101)가 돌출되어 있는 형상을 가지며;
    상기 본체(11)의 횡방향 양측면에서 횡결합철근(102)이 외부로 돌출되어 상기 플랜지부(101)의 위쪽에 위치하고 있고;
    상기 블록(10)이 종방향으로 연속하여 배치된 상태에서, 상기 횡결합철근(102)에도 종방향으로 연장된 선형 보강재(20)가 걸쳐져 배치되어 상기 횡결합철근(102)과 결속되어 있는 것을 특징으로 하는 아치구조물 구축용 블록 조립체.
KR1020120069975A 2012-06-28 2012-06-28 선형 보강재에 의해 복수개가 연결된 아치구조물 구축용 콘크리트 블록 조립체 Ceased KR20140006226A (ko)

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