KR20160122374A - 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부하중이나 지반침하에 의한 외력에 대해 암거 유닛 접합부의 결합력과 전단내력을 증대하며, 암거 유닛 접합부 구조를 단순화하여 암거 유닛 접합부의 시공성을 향상시킬수 있는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 암거 유닛 웨브에 하나 이상 연속되게 메탈터치 접합판을 설치하고, 암거 유닛의 내측 모서리에는 강연선이 관통되어 연속되게 설치되며, 연속되어 설치되는 암거 유닛의 양 단부에서 강연선에 프리스트레스가 도입되어 상기 마주보는 암거 유닛의 웨브에 설치된 메탈터치 접합판이 마찰접합되고, 상기 마주보는 암거 유닛의 웨브에 설치된 메탈터치 접합판 사이에 틈새가 발생하는 경우 암거 유닛 간의 이격을 제어하기 위해 메탈터치 접합판 사이에 접착제를 주입하거나 끼움재 메탈터치 접합판을 삽입, 설치하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조{Joint structure of culvert unit using metal touch connecting plate}

본 발명은 다수의 암거 유닛을 접합하는 접합부에서 마주보는 암거 유닛의 웨브에 메탈터치 접합판을 설치하고, 암거 유닛의 양 단부에서 강연선에 의한 프리스트레싱으로 암거 유닛이 연결되면서 암거 유닛 웨브의 접합부는 서로 마주보는 메탈터치 접합판이 마찰접합되는 암거 유닛 접합부에 관한 기술이다. 즉, PC 암거간의 연결부에서 메탈터치 접합판에 의해 전단내력 향상을 위한 기술이다.

일반적으로 암거는 상,하부에 작용하는 외력에 의해 암거 유닛 접합부에 작용하는 전단력을 지지하기 위해 암거 유닛에 프리스트레스를 도입하여 연결하고, 암거 유닛 접합부에 전단키, 전단키홈 등을 형성하여 아이볼트접합, 핀접합, 소켓접합 등의 방법으로 암거 유닛을 결합하며, 상기 암거 유닛에 프리스트레스를 도입하기 위해 강연선을 이용한 포스트텐션 공법이 사용되고 있다.

도 1a는 종래기술의 암거 유닛을 아이볼트 접합하는 것을 나타내는 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 암거 접합부 단면도로, 도 1a, 1b에 도시된 바와 같이 종래기술의 암거 유닛(100) 접합부에 전단키홈(104)을 형성하여 아이볼트를 접합하는 방법은 프리캐스트 콘크리트로 제작된 다수의 암거 유닛(100)을 길이방향으로 연결함에 있어서, 암거 유닛(100)의 접합부인 서로 마주보는 웨브(101)에 전단키홈(104)을 형성하고, 일측 전단키홈(104)에는 접철식 아이볼트(102)를 설치하며 타측 전단키홈(104)에는 고리형 아이볼트(103)를 설치하여 일측의 암거 유닛(100)을 타측의 암거 유닛(100)으로 이동하여 접합할 때 상기 접철식 아이볼트(102)와 고리형 아이볼트(103)가 서로 체결되고, 상기 전단키홈(104)에 충전재(미도시)를 주입하여 암거 유닛(100)을 일체로 연결한다.

종래기술의 아이볼트 접합방법은 지반이 부동침하되거나 상부하중에 의한 휨인장력이 작용하여도 접합부의 균열과 벌어짐 현성을 방지할 수 있으나, 전단키홈 형성과 아이볼트 고정 및 충전재 주입 등으로 암거 유닛 접합부의 시공성이 저하된다.

도 2a는 종래기술의 암거 유닛을 핀 접합하는 것을 나타내는 단면도이며, 도 2b는 도 2a의 내진핀, 내진핀결합구를 나타내는 사시도이고, 도 2c는 도 2a의 암거 유닛 접합부 단면도이다.

도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 종래기술의 암거 유닛 접합부에 내진핀을 접합하는 방법은 프리캐스트 콘크리트로 제작된 다수의 암거 유닛(100)을 길이방향으로 연결함에 있어서, 암거 유닛(100)의 접합부인 서로 마주보는 웨브의 상,하측에 전단키홈(104)을 형성하고, 상기 일측 전단키홈(104)에는 내진핀결합구(106)를 설치하며 타측 전단키홈(104)에는 내진핀(105)을 설치하여 일측의 암거 유닛(100)을 타측의 암거 유닛(100)으로 이동하여 접합할 때 상기 내진핀결합구(106)의 핀삽입홀(108)에 내진핀(105)의 돌출부(109)가 삽입, 체결되고, 상기 내진핀(105)과 내진핀결합구(106)에 형성된 관통홀(107)에 앵커핀(110)을 삽입, 설치한 후 상기 전단키홈(104)에 충전재(미도시)를 주입하여 암거 유닛(100)을 일체로 연결한다.

다른 종래기술인 상기 내진핀 접합방법은 지반이 수평을 유지하여야 내진핀이 내진핀결합구에 용이하게 결합되며, 내진핀 주변은 충분한 피복 두께를 유지하지 못하므로, 지반이 부동침하하는 경우 내진핀 주변 충전재가 할렬파괴되어 내진핀이 해제되기 쉽다.

또한 다른 종래기술은 암거 유닛 접합부에서 전단키와 소켓수단으로 암거 유닛을 결합하는 것으로, 상기 종래기술은 암거 유닛의 웨브에 형성된 전단키에 의해 상부하중을 지지하여야 하므로 전단키의 전단내력이 충분하지 못하거나 지반이 부동침하하는 경우 암거 유닛 접합부의 전단키가 전단파괴되기 쉽다.

따라서 암거 유닛 접합부의 시공성을 향상시키며, 외력에 대해 암거 유닛 접합부의 결합력과 전단내력을 증대할 수 있는 기술개발이 필요하다.

등록특허공보 10-0931949호(2009. 12. 15. 공고) 등록특허공보 10-1348219호(2014. 1. 7. 공고)

본 발명은 상부하중이나 지반침하에 의한 외력에 대해 암거 유닛 접합부의 결합력과 전단내력을 증대하며, 암거 유닛 접합부 구조를 단순화하여 암거 유닛 접합부의 시공성을 향상시킬 수 있는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 암거 유닛에 프리스트레스를 도입하여 암거 유닛 접합부를 마찰접합하며, 암거 유닛 접합부 사이에 틈새가 있는 경우 끼움수단 또는 접착제를 사용하여 결합함으로써, 암거 유닛의 접합부 구조를 단순화하고, 암거 유닛 접합부의 결합력과 전단내력을 증대하며, 암거 유닛 간의 이격을 제어하는 것을 과제해결의 원리로 한다.

이를 위한 본 발명의 과제해결수단으로는 첫째, 암거 유닛 접합부가 마찰접합하기 위해 암거 유닛의 웨브에 설치되는 메탈터치 접합판은 그 표면이 웨브 표면에 노출되도록 웨브에 매립되며, 상기 메탈터치 접합판은 그 표면이 다수의 돌기로 거친 마찰면을 형성한다.

둘째, 암거 유닛 간의 이격을 제어하기 위하여 암거 유닛 접합부 사이에 틈새가 작은 경우 메탈터치 접합판 사이에 접착제를 주입하여 메탈터치 접합판을 마찰접합하고, 틈새가 큰 경우 메탈터치 접합판 사이에 끼움재 메탈터치 접합판을 삽입, 설치하여 메탈터치 접합판과 마찰접합한다.

셋째, 암거 유닛 접합부의 전단마찰을 향상시키기 위하여 하나 이상의 메탈터치 접합판을 연속적으로 설치한다.

넷째, 암거 유닛의 웨브에 설치되는 메탈터치 접합판의 마찰접합 효과를 증대하기 위하여 암거 유닛의 연결을 위해 도입되는 프리스트레스는 포스트텐션 공법을 이용한다.

본 발명은 암거 유닛 웨브에 메탈터치 접합판을 설치하여 암거 유닛 접합부를 마찰접합함으로써, 암거 유닛 접합부 구조를 단순화하고, 이로 인해 암거 유닛 접합부의 시공성을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 메탈터치 접합판에 의한 마찰접합에 암거 유닛을 연결하기 위한 프리스트레스를 도입함으로써, 암거 유닛 접합부의 결합력과 전단내력을 증대하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 암거 유닛 접합부의 메탈터치 접합판 사이 틈새에 접착제를 주입하거나 끼움재 메탈터치 접합판을 삽입, 설치하여 마찰접합함으로써, 지반의 평탄정도에 따라 발생할 수 있는 암거 유닛 간의 이격을 제어하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 하나 이상의 메탈터치 접합판을 연속적으로 설치하여 마찰접합함으로써, 암거 유닛 접합부의 메탈터치에 의한 전단마찰을 증대하는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 마찰접합구조로 인해 지반의 평탄정도와 시공정밀도에 크게 영향을 받지 않으며, 기존 암거 유닛 접합부을 그대로 사용하면서 암거 유닛 접합부를 전단보강하는 것이 가능하게 되는 효과가 있다.

도 1a는 종래기술의 암거 유닛을 아이볼트 접합하는 것을 나타내는 사시도
도 1b는 도 1a의 암거 유닛 접합부 단면도
도 2a는 종래기술의 암거 유닛을 핀 접합하는 것을 나타내는 단면도
도 2b는 도 2a의 내진핀, 내진핀결합구를 나타내는 사시도
도 2c는 도 2a의 암거 유닛 접합부 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예인 암거 유닛의 웨브에 메탈터치 접합판이 설치된 것을 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일실시예인 암거 유닛의 웨브에 메탈터치 접합판이 마찰접합되는 것을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 암거 유닛의 메탈터치 접합판 사이에 끼움재 메탈터치 접합판이 설치된 것을 나타내는 단면도
도 6은 본 발명의 일실시예인 메탈터치 접합판을 이용하여 암거 유닛을 연결하는 시공과정을 나타내는 사시도

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 일실시예를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 하나 이상 연속되게 메탈터치 접합판(12)을 설치하고, 암거 유닛(10)의 내측 모서리에는 강연선(13)이 관통되어 연속되게 설치되며, 연속되어 설치되는 암거 유닛(10)의 양 단부에서 강연선(13)에 프리스트레스가 도입되어 상기 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 설치된 메탈터치 접합판(12)이 마찰접합되고, 상기 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브에 설치된 메탈터치 접합판(12) 사이에 틈새가 발생하는 경우 암거 유닛(10) 간의 이격을 제어하기 위해 메탈터치 접합판(12) 사이에 접착제를 주입하거나 끼움재 메탈터치 접합판(20)을 삽입, 설치하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예인 암거 유닛의 웨브에 메탈터치 접합판이 설치된 것을 나타내는 사시도로, 본 발명은 프리캐스트 콘크리트로 제작된 암거 유닛(10)을 연속되게 설치하되, 서로 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 메탈터치 접합판(12)을 매입하여 그 표면이 웨브(11) 표면에 노출되게 설치하며, 암거 유닛(10)의 내측 모서리에는 강연선(13)을 관통, 배치하여 연속된 암거 유닛(10)을 연결하고, 일련의 암거 유닛(10) 양 단부에는 강연선(13)에 프리스트레스를 도입하기 위하여 유압인장기(14)를 설치한다.

상기 암거 유닛(10)에 매입되는 메탈터치 접합판(12)은 재질이 강재 또는 강화플라스틱을 사용하며, 소정 두께의 사각형 또는 원형으로 형성된 플레이트(15)와 상기 플레이트(15) 상,하측에 일체로 연결되는 ㄴ자형 고정구(16)로 이루어지며, 상기 플레이트(15) 두께는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 매립되고, 플레이트(15)의 강성를 감안하여 3mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 암거 유닛(10)의 웨브(11) 표면에 노출되는 메탈터치 접합판(12)의 표면은 다수의 돌기(17)가 형성되어 거친 마찰면을 형성하고, 상기 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 플레이트(15)와 ㄴ자형 고정구(16)가 매립되어 고정된다.

도 4는 본 발명의 일실시예인 암거 유닛의 웨브에 메탈터치 접합판이 마찰접합되는 것을 나타내는 단면도로, 본 발명은 암거 유닛(10)에 배치된 강연선(13)에 유압인장기(14)로 프리스트레스를 도입하여 암거 유닛(10)을 결합하며, 암거 유닛(10)에 도입되는 프리스트레스에 의해 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 매립된 메탈터치 접합판(12)의 메탈터치에 의한 마찰접합에 의해 암거 유닛 접합부의 전단내력 또는 전단마찰력을 증대한다.

본 발명은 암거 유닛 접합부의 메탈터치에 의한 전단마찰 효과를 증대하기 위해 포스트텐션 공법을 이용하여 강연선에 프리스트레스를 도입하였으며, 이때 강연선에 도입되는 프리스트레스 인장력은 0.1f_pu ~ 0.75f_pu가 바람직하고, 여기서 f_pu는 강연선의 인장강도이다

상기 메탈터치 접합판(12)은 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 하나 이상 연속되게 설치하여 마찰접합함으로써, 암거 유닛(10)에 작용하는 상부하중 또는 지반침하로부터 암거 유닛 접합부의 메탈터치에 의한 전단마찰력을 증대한다.

상기 메탈터치 접합판(12)의 소요 표면적 A_PL은 A_PL = μ×V_P×A_W/V_f 으로 산출되며, 여기서 μ는 메탈터치 접합판의 마찰계수이고, V_f는 전단내력이며, A_W는 암거 유닛 웨브의 단면적이고, V_P는 프리스트레스 인장력이다.

상기 메탈터치 접합판(12)의 표면적이 커짐에 따라 암거 유닛 접합부의 전단마찰력이 증대되며, 메탈터치 접합판(12)의 소요 표면적과 암거 유닛 웨브(11)의 단면폭 및 메탈터치 접합판(12)의 부착력을 고려하여 하나 이상의 메탈터치 접합판(12)으로 분할하여 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 연속되게 배치함으로써, 메탈터치에 의한 전단마찰 효과를 증대한다.

본 발명은 암거 유닛 접합부인 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 메탈터치 접합판(12)을 단순 매립하여 마찰접합하는 것이므로 종래기술의 암거 유닛 접합부에 전단키홈을 형성하고 아이볼트접합, 핀접합, 소켓접합하는 것에 비해 지반의 평탄정도와 시공정밀도에 크게 영향을 받지 않으며, 또한 기존 암거 유닛 접합부을 그대로 사용하면서 암거 유닛 접합부를 전단보강하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예인 암거 유닛의 메탈터치 접합판 사이에 끼움재 메탈터치 접합판이 설치된 것을 나타내는 단면도로, 암거 유닛에 상부하중이 크게 작용하거나 지반 조건에 따라 지표면의 경사면이 크게 기울어져 암거 유닛 접합부에서 암거 유닛 간 이격이 크게 발생하는 경우 서로 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 설치된 메탈터치 접합판(12) 사이에 끼움재 메탈터치 접합판(20)을 삽입, 설치하여 암거 유닛 접합부를 마찰접합한다.

상기 끼움재 메탈터치 접합판(20)은 재질이 강재 또는 강화플라스틱이며, 양측 표면은 다수의 돌기(17)로 거친 마찰면을 형성하고, 소정 두께의 사각형 또는 원형으로 형성되어 메탈터치 접합판(12)과의 마찰접합에서 소정의 전단마찰력을 확보할 수 있도록 한다.

암거 유닛 간 이격이 작게 발생하는 경우 서로 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 설치된 메탈터치 접합판(12) 사이에 접착제(미도시)인 에폭시 계열의 본드를 사용하여 메탈터치 접합판(12)의 전단마찰에 대응할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예인 메탈터치 접합판을 이용하여 암거 유닛을 연결하는 시공과정을 나타내는 사시도로, 암거 유닛을 시공하는 순서는 먼저, 프리캐스트 콘크리트로 제작된 암거 유닛(10)은 웨브(11)에 하나 이상의 메탈터치 접합판(12)을 연속되게 설치하여 제작한다.

다음으로 연속되게 배치된 암거 유닛(10)의 내측 모서리에 강연선(13)을 관통되게 설치하며, 연결된 암거 유닛(10)의 양 단부에서 유압인장기(14)로 강연선(13)에 프리스트레스 인장력을 도입하여 암거 유닛(10)을 일체로 연결한다.

이때 암거 유닛 접합부는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 매립된 메탈터치 접합판(12)이 마찰접합되어 암거 유닛 접합부에 작용하는 전단력을 지지하며, 암거 유닛 간 이격이 크게 발생하는 경우 메탈터치 접합판(10) 사이에 끼움재 메탈터치 접합판(20)을 삽입하여 마찰접합하고, 암거 유닛 간 이격이 작게 발생하는 경우 메탈터치 접합판(12) 사이에 접착제(미도시)인 에폭시계 본드를 주입하여 마찰접합한다.

그리고 암거 유닛 간 연결이 완료된 후 암거 유닛(10)의 상부와 측부를 되메우기하고, 암거 유닛(10)의 상측에서 흙다짐을 하여 암거 설치를 완료한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 암거 유닛 101 : 웨브
102 : 접철식 아이볼트 103 : 고리형 아이볼트
104 : 전단키홈 105 : 내진핀
106 : 내진핀결합구 107 : 관통홀
108 : 핀삽입홀 109 : 돌출부
10 : 암거 유닛 11 : 웨브
12 : 메탈터치 접합판 13 : 강연선
14 : 유압인장기 15 : 플레이트
16 : ㄴ자형 고정구 17 : 돌기
20 : 끼움재 메탈터치 접합판
Vp ;프리스트레스 인장력 Vf : 전단마찰력

Claims (6)

1. 두 개의 암거 유닛이 마주보고 접합되는 암거 유닛 접합부에 있어서,
   상기 암거 유닛(10)의 웨브(11)에는 메탈터치 접합판(12)을 설치하되, 상기 메탈터치 접합판(12)은 그 표면이 웨브(11) 표면에 노출되도록 웨브(11)에 매립되어 설치되며,
   상기 암거 유닛(10)의 내측 모서리에는 강연선(13)이 관통되도록 배치되고, 상기 암거 유닛(10)의 양 단부에서 유압인장기(14)로 강연선(13)에 프리스트레스가 도입되면 상기 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 설치된 메탈터치 접합판(12)이 마찰접합되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 설치된 메탈터치 접합판(12) 사이 틈새에는 끼움재 메탈터치 접합판(20)을 삽입, 설치하는 것을 특징으로 하는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 마주보는 암거 유닛(10)의 웨브(11)에 설치된 메탈터치 접합판(12) 사이 틈새에는 접착제를 주입하는 것을 특징으로 하는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 메탈터치 접합판(12)의 표면적은
   A_PL = μ×V_P×A_W/V_f 로 산출되는 것을 특징으로 하는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메탈터치 접합판(12)은 재질이 강재 또는 강화플라스틱으로 하나 이상 연속되게 설치되며, 소정 두께의 사각형 또는 원형으로 형성된 플레이트(15)와 상기 플레이트(15) 상,하측에 일체로 연결되는 ㄴ자형 고정구(16)로 이루어지고, 그 표면은 다수의 돌기(17)로 거친 마찰면을 형성하는 것을 특징으로 하는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조.
6. 제2항에 있어서, 상기 끼움재 메탈터치 접합판(20)은 재질이 강재 또는 강화플라스틱이며, 양측 표면은 다수의 돌기(17)로 거친 마찰면을 형성하고, 소정 두께의 사각형 또는 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 메탈터치 접합판을 이용한 암거 유닛 접합부 구조.

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