KR20160101258A - 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고강도 콘크리트를 이용하여 기존의 아치형 교량에 위치하는 거더와 상부 가로보를 제거하면서 내풍 안정성을 높인 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.
또한, 초고강도 콘크리트로 구성된 I자 형태의 아치리브를 이용하여 복수 개의 아치를 구성하는 아치 구성단계와 상기 아치 구성단계를 통해 형성된 복수 개의 아치 사이 간격이 일정하게 유지되도록 횡방향으로 복수 개의 가로보를 설치하는 가로보 거치단계와 상기 가로보 거치단계를 통해 가로보가 거치된 위치의 상면에 기둥을 설치하는 기둥 설치단계와 상기 기둥의 상부에 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 설치하는 슬래브 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법{slab integrated arch bridge using ultra high strength concrete and construction method}

본 발명은 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고강도 콘크리트를 이용하여 기존의 아치형 교량에 위치하는 거더와 상부 가로보를 제거하면서 내풍 안정성을 높인 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 하천 또는 고저차가 존재하는 지역을 보행자 또는 차량이 통과하기 용이하도록 만든 구조물로서 용도 및 시공 재료에 따라 다양한 공법에 의하여 건설된다

특히, 교량에 있어서 거더 및 상부 가로보의 역할은 상부에서 작용하는 고정하중 및 차량하중 등의 작용하중을 거더 및 상부 가로보를 통하여 교량의 교각 또는 교대로 전달하는 역할을 하는 중요한 교량 요소였으며, 한국등록특허 제10-1159675호 "에이씨에스 빔을 이용한 교량상판용 거더 및 이의 시공방법"과 같이 보다 용이하게 시공하면서 고강도를 갖기위한 방법이 개발되었다.

도 1은 종래의 교량 거더(9)를 도시한 것으로서, 거더(9)를 설치한 거더(9)의 상부에 슬래브(1)를 설치하여 교량을 건설하는 방법이다.

거더(9)로 인해 고정하중 및 차량하중 등의 작용하중에 대한 안정성은 증가되었으나, 바람이 많이 부는지역에서는 거더(9)의 단면적으로 인한 내풍 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

특히, 기둥 사이 거리가 멀 경우 내풍 안정성이 더욱 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 거더(9)를 시공하더라도, 고정하중 및 차량하중 등의 작용하중에 의해 기둥의 수량을 줄이는데에는 문제가 있었으며, 기둥으로 인해 경관이 가려지는 문제와 함께 많은 기둥에 의해 내풍 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-1159675호 "에이씨에스 빔을 이용한 교량상판용 거더 및 이의 시공방법"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 아치리브의 상부에 위치한 기둥에 슬래브가 직접 설치되는 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 초고강도 콘크리트를 이용하여 아치리브의 상부에 위치한 기둥의 수량을 줄이기 위한 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법은 초고강도 콘크리트로 구성된 I자 형태의 아치리브를 이용하여 복수 개의 아치를 구성하는 아치 구성단계와 상기 아치 구성단계를 통해 형성된 복수 개의 아치 사이 간격이 일정하게 유지되도록 횡방향으로 복수 개의 가로보를 설치하는 가로보 거치단계와 상기 가로보 거치단계를 통해 가로보가 거치된 위치의 상면에 기둥을 설치하는 기둥 설치단계와 상기 기둥의 상부에 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 설치하는 슬래브 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아치 구성단계는 복수 개의 긴장재가 복수 개의 아치리브를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아치 구성단계 이전에 초고강도 콘크리트를 이용하여 I자 형태의 아치리브를 양생하는 아치리브 양생단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬래브 설치단계는 기둥의 상부에 거푸집을 설치하고, 상기 거푸집의 내부에 I자 형태의 철골 구조물을 삽입한 후 초고강도 콘크리트를 타설, 양생하여 기둥의 상부에 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 초고강도 콘크리트로 구성되어 I자 형태를 가지는 복수 개의 아치리브를 관통하는 제1 긴장재에 의해 복수 개의 아치리브가 곡선형태로 결합되는 복수 개의 아치와 상기 복수 개의 아치 사이를 횡방향으로 지지하기위해 아치에 설치되는 가로보와 상기 아치에 설치된 가로보의 상면에 설치되는 복수 개의 기둥과 상기 기둥의 상부에 설치되는 헌치(haunch)가 형성된 복수 개의 슬래브와 상기 복수 개의 슬래브를 결합 지지하기 위한 제2 긴장재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법에 의하면, 아치리브의 상부에 위치한 기둥에 슬래브가 거더와 상부 가로보 없이 직접 설치됨에 따라, 기존의 거더와 상부 가로보로 인한 바람의 저항을 제거할 수 있어 높은 내풍 안정성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법에 의하면, 초고강도 콘크리트를 이용하여 아치리브의 상부에 위치한 기둥의 수량을 줄일 수 있음에 따라, 기둥에 의한 바람의 저항을 줄일 수 있어 높은 내풍 안정성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 기존의 거더가 설치된 교량를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 시공방법을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 아치를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 기둥 및 가로보를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 슬래브를 설치하기 위한 제1 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 슬래브를 설치하기 위한 제2 실시예를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 시공방법을 도시한 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 아치를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 기둥 및 가로보를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 슬래브를 타설하기 위한 거푸집을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 슬래브를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 시공방법을 도시한 것이며, 초고강도 콘크리트의 높은 압축강도를 이용하여 아치 상부에 위치하는 기둥의 수를 줄이고, 거더 및 상부 가로보 없이 교량을 시공하는 것에 그 특징이 있다.

일반적으로 1000kgf/㎠ 이상의 압축강도를 가지는 콘크리트를 초고강도 콘크리트라고하며, 일반 콘크리트를 초고강도 콘크리트로 대체하면서, 교량의 구조물 두께를 줄임과 동시에 거더 및 상부 가로보없이 고정하중 및 차량하중 등의 작용하중에 대한 높은 내하중성을 얻을 수 있다.

또한, 상기 초고강도 콘크리트를 통해 아치, 기둥, 슬래브를 타설 및 양생하여 설치하면서 복수 개의 긴장재를 통해 내하중 및 내풍 안정성을 얻어 거더 및 상부 가로보 없이 교량을 시공할 수 있게 되는 것이다.

보다 상세하게는, 초고강도 콘크리트로 구성된 I자 형태의 아치리브를 이용하여 복수 개의 아치를 구성하는 아치 구성단계(S1)와 상기 아치 구성단계(S1)를 통해 형성된 복수 개의 아치 사이 간격이 일정하게 유지되도록 횡방향으로 복수 개의 가로보를 설치하는 가로보 거치단계(S2)와 상기 가로보 거치단계(S2)를 통해 가로보가 거치된 위치의 상면에 기둥을 설치하는 기둥 설치단계(S3)와 상기 기둥의 상부에 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 설치하는 슬래브 설치단계(S4)를 포함하여구성된다.

또한, 상기 아치 구성단계 이전에 초고강도 콘크리트를 이용하여 I자 형태의 아치리브를 양생하는 아치리브 양생단계를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

즉, I자 형태의 아치리브를 미리 양생한 후 아치 구성단계(S1)를 통해 복수 개의 아치를 구성하게 되는 것이다.

아치의 개수는 교량의 폭 또는 아치리브의 높이 또는 폭에 따라 달라질 수도 있다.

또한, 상기 기둥 설치단계(S3) 이전에 초고강도 콘크리트를 이용하여 복수 개의 사각 기둥을 양생하는 기둥 양생단계를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 슬래브 설치단계(S4) 이전에 초고강도 콘크리트를 이용하여 복수 개의 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 양생하는 슬래브 양생단계를 더 포함하여 기 제조된 슬래브를 슬래브 설치단계(S4)를 통해 설치하는 방법을 이용할 수 있다.

또한, 슬래브 설치단계(S4)가 기둥의 상부에 거푸집을 설치하고, 상기 거푸집의 내부에 I자 형태의 철골 구조물을 삽입한 후 초고강도 콘크리트를 타설, 양생하여 기둥의 상부에 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 기둥의 상부에 직접 형성하는 방법으로 구성될 수도 있다.

즉, 기둥의 상부에 거푸집을 이용하여 슬래브를 직접 타설 및 양생하는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량을 도시한 것이며, 슬래브(1)와 기둥(2)사이에 거더 및 상부 가로보없이 시공하게 된다.

보다 상세하게는, 초고강도 콘크리트로 구성된 아치(3)의 상부에 기둥(2)이 배치되고, 상기 기둥(2)의 상부에 슬래브(1)가 배치되는 형태를 가지게 된다.

또한, 상기 슬래브(1), 기둥(2), 아치(3)는 하나의 셋트로 볼 수 있으며, 상기 셋트가 복수 개 연장되는 형태일 수도 있다.

또한, 상기 셋트가 복수 개 연장될 경우, 아치(3) 사이에는 복수 개의 가로보(4)가 상기 아치(3) 사이 거리를 일정하게 유지시키며 횡방향 하중 및 뒤틀림을 억제하게 된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 가로보(4)는 복수 개의 아치(3)를 한번에 연결하는 형태가 구조적인 안정성이 가장 높으나, 가로보(4)가 양측에 위치한 아치(3)만 연결하는 형태일 수도 있다.

예를 들면, 하나의 가로보가 첫번째 아치, 두번째 아치, 세번째 아치를 가로지르며 설치되지 않고, 첫번째 아치와 두번째 아치 사이에 가로보 하나가 설치되고, 두번째 아치와 세번째 아치 사이에 다른 가로보하나 설치되는 형태가 될수 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 아치를 도시한 것이며, 아치 구성단계(S1)를 통해 초고강도 콘크리트로 구성된 I자 형태의 아치리브를 이용하여 복수 개의 아치를 시공하게 된다.

보다 상세하게는, 초고강도 콘크리트를 이용하여 I자 형태의 아치리브(31)를 양생하는 아치리브 양생단계를 통해 기 제조된 복수 개의 아치리브(31)를 이용하여 곡선 형태로 설치하여 아치를 시공하게 된다.

또한, 상기 복수 개의 아치리브(31)는 복수 개의 제1 긴장재 홀(32)이 형성되어 있으며, 상기 제1 긴장재 홀(32)을 통해 제1 긴장재(41)가 관통하도록 설치되어 상기 아치(3)의 내하중 및 내풍 안정성을 높이게 되며, 상기 제1 긴장재(41)는 복수 개의 와이어(40)로 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 기둥 및 가로보를 도시한 것이며, 가로보 거치단계(S2)와 기둥 설치단계(S3)를 통해 아치(3)의 상부에 가로보(4)와 기둥(2)이 설치된다.

보다 상세하게는, 가로보 거치단계(S2)를 통해 복수 개의 아치 사이에 횡방향으로 복수 개의 가로보(4)를 설치한 후 기둥 설치단계(S3)를 통해 상기 가로보(4)의 상부에 기둥(2)을 설치하게 된다.

또한, 상기 가로보(4) 및 기둥(2)은 각각 대응하는 위치에 설치됨이 상기 가로보(4) 및 기둥(2)의 수량을 최소화할 수 있음에 따라, 바람의 저항을 받는 단면적을 최소화할 수 있어 내풍 안정성이 높음에 따라 가장 바람직하다.

또한, 상기 기둥(2)은 설치된 아치 및 가로보(4)의 상부에 거푸집을 설치한 후 초고강도 콘크리트를 타설 및 양생하여 기둥을 설치할 수 있으나, 상기 기둥 설치단계(S3) 이전에 초고강도 콘크리트를 이용하여 복수 개의 사각 기둥을 양생하는 기둥 양생단계를 통해 기 제조된 기둥을 설치함이 시공의 용이함에 따라 가장 바람직하다.

도 6은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 슬래브를 설치하기 위한 제1 실시예로서, 슬래브를 타설하기 위한 거푸집을 도시한 것이다.

보다 상세하게는, 기둥(2)의 상부에 거푸집(11)을 설치하고, 상기 거푸집(11)의 내부에 초고강도 콘크리트를 타설, 양생하여 헌치(haunch, 1A)가 형성된 슬래브(1)를 기둥(2)의 상부에 직접 형성하는 방법이다.

도 7은 본 발명에 따른 초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량의 슬래브를 설치하기 위한 제2 실시예로서, 거푸집 내에 I자 형태의 철골 구조물(12)를 삽입한 후 초고강도 콘크리트를 타설 및 양생하여 철골 구조물(12)이 삽입된 슬래브(1)를 설치하는 것이다.

또한, 다른 예로서, 제2 긴장재(42)가 복수 개의 슬래브(1)를 길이방향으로 관통하도록 삽입하여 설치하거나, 제3 긴장재(43)을 복수 개의 슬래브(1)를 횡방향으로 관통하도록 삽입하여 설치할 수도 있다.

상기와 같이, 제2 긴장재(42) 또는 제3 긴장재(43)가 복수 개의 슬래브(1)를 고정하도록 설치할 경우, 보다 높은 내하중 및 내풍 안정성을 가질수 있게 된다.

또한, 상기 슬래브(1)가 기둥(2)의 상부에 직접 타설 및 양생되지 않고 슬래브 양생단계를 통해 기 제조될 경우에도 상기 슬래브(1) 내에 I자 형태의 철골 구조물(12)이 삽입될 수 있으며, 제2 긴장재(42) 또는 제3 긴장재(43)를 통해 고정되며 설치될수 있다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 슬래브
2 : 기둥
3 : 아치
4 : 가로보
9 : 거더
11 : 거푸집
12 : 철골 구조물
31 : 아치리브
40 : 와이어
41 : 제1 긴장재
42 : 제2 긴장재
43 : 제3 긴장재

Claims (5)

1. 초고강도 콘크리트로 구성된 I자 형태의 아치리브를 이용하여 복수 개의 아치를 구성하는 아치 구성단계와;
   상기 아치 구성단계를 통해 형성된 복수 개의 아치 사이 간격이 일정하게 유지되도록 횡방향으로 복수 개의 가로보를 설치하는 가로보 거치단계와;
   상기 가로보 거치단계를 통해 가로보가 거치된 위치의 상면에 기둥을 설치하는 기둥 설치단계와;
   상기 기둥의 상부에 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 설치하는 슬래브 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 아치 구성단계는 복수 개의 긴장재가 복수 개의 아치리브를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는
   초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 아치 구성단계 이전에 초고강도 콘크리트를 이용하여 I자 형태의 아치리브를 양생하는 아치리브 양생단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 슬래브 설치단계는 기둥의 상부에 거푸집을 설치하고, 상기 거푸집의 내부에 I자 형태의 철골 구조물을 삽입한 후 초고강도 콘크리트를 타설, 양생하여 기둥의 상부에 헌치(haunch)가 형성된 슬래브를 형성하는 것을 특징으로 하는
   초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량 및 그 시공방법.
   
5. 초고강도 콘크리트로 구성되어 I자 형태를 가지는 복수 개의 아치리브를 관통하는 제1 긴장재에 의해 복수 개의 아치리브가 곡선형태로 결합되는 복수 개의 아치와;
   상기 복수 개의 아치 사이를 횡방향으로 지지하기위해 아치에 설치되는 가로보와;
   상기 아치에 설치된 가로보의 상면에 설치되는 복수 개의 기둥과;
   상기 기둥의 상부에 설치되는 헌치(haunch)가 형성된 복수 개의 슬래브와;
   상기 복수 개의 슬래브를 결합 지지하기 위한 제2 긴장재를 포함하는 것을 특징으로 하는
   초고강도 콘크리트를 이용한 슬래브 일체형 아치 교량.
   

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