KR20160127234A - 소음 저감을 위한 하로교 u형 거더 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

하로교 U형 거더 제작시 파형강판과 일체화된 흡음판을 사용함으로써 경사웨브에 합성된 파형강판의 파형 구조에 의해 콘크리트의 양생 경화 후 경사웨브의 균열 발생을 억제할 수 있고, 파형강판과 일체화된 흡음판이 소음을 흡수함으로써 철도차량의 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 강재로 형성되는 파형강판의 부식을 방지할 수 있으며, 또한, 하로교 U형 거더 제작시 파형강판과 일체화된 흡음판이 내측 거푸집으로 활용됨으로써 거푸집의 설치 수량을 감소시켜 제작비용을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 하로교 U형 거더의 제작 공정을 단축시킬 수 있는, 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 및 그 시공 방법이 제공된다.

Description

소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 및 그 시공 방법 {U-TYPE GIRDER OF LOWER ROUTE BRIDGE FOR DECREASING NOISE, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 하로교 U형 거더에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 경사웨브를 구비한 하로교 U형 거더의 시공시 경사웨브의 강성을 보완하여 균열 발생을 억제하고, 철도차량에서 발생하는 소음을 흡수하여 저감시키기 위한 하로교 U형 거더 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 교량은 다양한 방법으로 분류할 수 있으나, 주거더와 차량의 운행 위치에 따라 상로교, 중로교 및 하로교로 구분할 수 있다. 구체적으로, 상로교는 교량 상면이 교량의 거더나 트러스 위쪽에 있는 교량을 의미하고, 중로교는 교량 상면이 거더의 높이의 중간 부근에 있는 교량을 의미하며, 하로교는 교량 상면이 거더의 하부에 있는 교량을 의미한다.

이 중에서 하로교(Lower Route Bridge)는 다시 구조 형식과 재료 구성에 따라 강재 하로교, 콘크리트 하로교 및 합성구조 하로교인 철골철근콘크리트(Steel Reinforced Concrete; SRC) 하로교로 구분한다.

국내의 경전철의 경우, 노선 대부분이 도심지 공로를 경유함에 따라 시공성과 경관미 확보, 경제성 있는 교량 상부구조 형식 선정이 사업의 중요한 요소가 되고 있다. 또한, 공기 단축, 공사 중 시민의 불편 최소화 및 도시경관 제공 방안 마련이 주요 과제로 부상하고 있다.

즉, 고가로 건설되는 경전철 구조물의 경우, 도시경관 훼손, 조망권 침해 및 시각적 거부감 최소화를 위하여 보다 폭이 좁고, 수려한 외관의 구조물에 대한 요구가 많다. 이러한 측면에서 하로 형식의 PSC(Precast Stressed Concrete) 하로교 U형 거더는 다른 어떤 형식보다 장점을 많이 가지고 있다. 이러한 PSC 하로교 U형 거더의 경우, 슬래브 두께가 23㎝로 매우 얇고, 또한, 표준지간의 일반구간에서 형고가 1.66m로 매우 슬림하기 때문에 기존의 통상적인 교량 형식에 비하여 수려한 외관 구현이 가능하다.

통상적인 상로 형식의 거더교와 비교하면, 이러한 PSC 하로교 U형 거더는 종방향 주요 부재를 측면으로 배치함에 따라 궤도면고를 약 1.7m 이상 하향 조정이 가능하다. 따라서 이러한 PSC 하로교 U형 거더는 형하공간 확보에 유리하고, 차량의 횡하중 등 수평하중 작용위치의 하향 조정으로 하부구조에 발생하는 휨모멘트의 저감이 가능하다. 또한, 이러한 PSC 하로교 U형 거더는 노선의 급격한 종단경사를 피할 수 있기 때문에 철도차량의 운전 효율을 증대시킬 수 있다.

한편, 일반적인 교량 형식은 차량소음의 차단을 위하여 교량 측면에 방음벽 및 방호벽을 설치한다. 또한, 무인운전 시스템인 경전철의 경우, 운행 중 위급상황 발생시에 승객을 인근 정거장으로 안전하게 대피할 수 있도록 비상 대피로(Walkway)를 설치한다.

이러한 PSC 하로교의 U형 거더는 주요 구조부재인 웨브(Web)가 방음벽 및 방호벽의 기능을 수행하며, 상부플랜지가 충분한 대피로 공간을 제공할 수 있으므로 별도의 방호벽, 방음벽 및 대피로 설치가 불필요하여 공사비 절감이 가능한 장점을 갖는다.

그러나 이러한 PSC 하로교 U형 거더의 경우, 웨브(Web)는 철도차량의 소음을 직접적으로 받을 뿐만 아니라, 반복적인 압축응력에 따른 콘크리트 균열이 발생될 수 있으므로, 이에 대한 보강 및 보완이 요구되는 실정이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 합성구조 하로교에서 형강이 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

종래의 기술에 따른 합성구조 하로교는, 2개의 인접한 교대 또는 교각 사이에 설치되는 1쌍의 주거더, 상기 주거더 사이에 장착되는 다수의 가로보, 상기 가로보에 의해 구획된 구간에 통상 격자 형태로 배근되는 철근, 및 이들을 감싸는 형태로 타설된 슬래브를 포함하여 이루어지며, 상기 주거더 내부에 형강이 구비된다.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 합성구조 하로교에서 형강(10)의 장착 상태는, 2개의 주거더가 교좌장치에 거치되면 2개의 형강(10)은 이격 거리(b')만큼 이격되어 설치된다. 또한, 슬래브는 형강(10)의 좌우 측면을 모두 덮는 형태로 타설되기 때문에 전폭(B')은 주거더의 양단, 즉 형강(10)의 양단보다 일정 간격만큼 더 넓어진 양쪽의 콘크리트 타설선(L') 사이가 된다. 이때의 각각의 형강(10)은 통상적으로 나란하게 위치하는 상부플랜지(11)와 하부플랜지(12) 사이에 웨브(13)가 수직으로 위치하도록 구성된 H형강을 주로 이용하고 있다.

한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-825444호에는 "경사형 합성구조 하로교 및 그 시공 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 철로에 적용되는 경사형 합성구조 하로교에서 형강이 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

종래의 기술에 따른 경사형 합성구조 하로교는 인접한 2개의 교대 또는 교각 사이에 마주보는 형태로 2개의 좌우측 주거더가 교대 또는 교각에 장착된 교좌장치에 걸쳐지도록 각각 설치되고, 다수개의 가로보가 좌우측 주거더 사이에 장착된다. 또한, 가로보와 주거더에 의해 구획된 구간에는 철근이 배근되며, 좌우측 주거더 사이와 그 양측으로 슬래브가 타설된다.

특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 좌우측 주거더는 각각 내부에 형강(10a)이 구비되는데, 형강(10a)의 하부플랜지(12a)를 상부플랜지(11a)보다 안쪽으로 배치하여 웨브(13a)가 경사지도록 형성한다. 이에 따라, 좌우측 주거더 사이의 거리가 짧아지게 되어, 결국 좌우측 주거더 사이에 설치되는 가로보의 길이를 줄일 수 있다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 형강(10a)은 강판 등을 이용하여 제작되고, 상부플랜지(11a)가 하부플랜지(12a)보다 폭이 좁으며, 그 사이를 연결하는 웨브(13a)가 경사지도록 용접하여 제작한다. 즉, 형강(10a)은 상부플랜지(11a)가 하부플랜지(12a)보다 바깥쪽으로 돌출되도록 배치되므로, 전술한 도 1과 비교하면, 형강(10a)은 하부플랜지(12a)가 각각 간격 G만큼 안쪽으로 이동하게 된다.

전술한 도 1과 비교하면, 형강(10a)의 이격거리(b)가 2G만큼 짧게 제작할 수 있다는 것을 의미하며, 결국, 좌우측 주거더 사이에 설치되는 가로보의 길이를 2G만큼 줄일 수 있다는 것을 의미한다. 이때, 이격거리(b)는 웨브(13a)의 기울기(a)에 따라 달라질 수 있다.

또한, 콘크리트를 타설함에 있어서, 통상적으로 형강(10a)의 단부인 상부플랜지(11a)와 하부플랜지(12a)의 단부로부터 일정 두께만큼 바깥쪽까지 타설하게 된다. 이때, 상부플랜지(11a)와 하부플랜지(12a)의 경사각(a)만큼 콘크리트 타설선(L)이 기울어지게 형성하거나, 콘크리트를 콘크리트 타설선(L')까지 타설하는 것도 가능하다.

종래의 기술에 따른 경사형 합성구조 하로교의 경우, 양측에 구비된 주거더를 구성하는 형강의 하부플랜지를 안쪽으로 배치하여 웨브가 경사지도록 주거더를 구성함으로써 하로교 상부 및 하부 단면을 최소화할 수 있으며, 바닥판의 두께를 감소시켜 형하공간의 확보가 용이하고, 가로보의 지간 거리를 줄여 가로보에 가해지는 하중 및 응력을 저감시킬 수 있다. 또한, 주거더간 거리를 줄임으로써 가로보를 이용하지 않고 철근 콘크리트만으로도 하중 분산 및 응력 저감이 가능하다

그러나 종래의 기술에 따른 경사형 합성구조 하로교의 경우, 웨브(13a)에 콘크리트의 균열을 방지할 수 있는 수단이 없다는 문제점이 있다. 또한, 주거더 및 가로보는 형강으로 제작되어 시공비용이 상승하는 문제점이 있다.

한편, 도 3은 종래의 기술에 따른 철로에 적용되는 하로교 U형 거더에서 레일로부터 소음이 발생하는 것을 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 철로에 적용되는 하로교 U형 거더(20)는 철도차량(40)의 운행에 따라 레일(30)로부터 소음이 발생하게 된다.

철도 레일은 자갈도상 또는 콘크리트도상 위에 단속적으로 침목을 설치하고, 이러한 침목 상에 고정볼트, 스프링 클립 등의 레일 고정장치를 이용하여 레일을 고정하는 방식을 취하고 있다.

이러한 경우, 중량물인 철도차량의 차륜이 침목 상을 순차적으로 통과하면서 침목에 일정 주기로 큰 힘을 가하여 진동이 유발되고, 이러한 진동이 침목과 궤도를 통하여 주변지역으로 전파되어 구조물의 파손, 주변 정밀기기의 작동 방해, 구조전달음(Structure Borne Noise) 발생 등 각종 진동관련 문제를 유발한다. 그 이외에도 차륜이 레일 이음매를 통과할 때 발생하는 충격성 진동이 전술한 전파경로를 통해 주변으로 전달되어 진동과 함께 소음 문제를 유발한다. 또한, 레일과 침목 사이의 타격음, 레일 자체의 진동에 의한 구조 소음 등이 발생하여 소음 공해를 유발한다. 특히, 철도교에서 발생하는 소음은 대부분 레일의 진동에서 발생하고 있으므로, 이를 방지할 필요성이 있다.

대한민국 등록특허번호 제10-825444호(출원일: 2007년 12월 20일), 발명의 명칭: "경사형 합성구조 하로교 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1071642호(출원일: 2009년 9월 21일), 발명의 명칭: "피에스씨 측면빔과 슬래브를 이용한 하로교 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1496356호(출원일: 2014년 8월 26일), 발명의 명칭: "장사방형과 장방형의 파형강판 웨브가 혼합되어 구비된 복합거더 구조체 및 이를 이용한 교량 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1476290호(출원일: 2014년 5월 9일), 발명의 명칭: "강합성 PSC 파형강판 U거더" 대한민국 등록특허번호 제10-603906호(출원일: 2005년 12월 28일), 발명의 명칭: "유자형 하로 유도상 피씨 거더" 대한민국 등록특허번호 제10-625304호(출원일: 2006년 1월 6일), 발명의 명칭: "파형강판을 복부로 설치한 조립식 U형 스틸거더를 이용한 프리스트레스트 U형 스틸거더교 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1273156호(출원일: 2012년 1월 17일), 발명의 명칭: "덮개형 연결부재를 이용한 복부파형강판 프리스트레스트 콘크리트 합성거더의 복부파형강판과 콘크리트의 합성구조"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하로교 U형 거더 제작시 파형강판과 일체화된 흡음판을 사용함으로써 경사웨브에 합성된 파형강판의 파형 구조에 의해 경사웨브의 균열 발생을 억제할 수 있고, 파형강판과 일체화된 흡음판이 소음을 흡수할 수 있는, 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 하로교 U형 거더 제작시 파형강판과 일체화된 흡음판이 내측 거푸집으로 활용될 수 있는, 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더는, 일정한 폭을 갖는 하부플랜지; 상기 하부플랜지의 양단에서 밑면에 대해 소정의 기울기 각도를 가지고 상향으로 경사지도록 연장 입설되어 일정한 방호 높이를 가지고, 내면에 각각 방호 높이 방향으로 파형 곡면부가 형성된 방호용 경사웨브; 상기 방호용 경사웨브의 상단에서 내측으로 연장되어 돌출되도록 형성된 상부플랜지; 다수의 스터드를 구비하며, 상기 방호용 경사웨브의 내면측 파형 곡면부에 밀착 고정되는 파형강판; 및 소음 저감을 위해 일정 높이로 경량콘크리트, 아스콘 또는 흡음재를 상기 파형강판에 충진 및 부착되어 상기 파형강판과 일체화되는 흡음판을 포함하되, 상기 하부플랜지, 방호용 경사웨브 및 상부플랜지는 콘크리트를 타설하여 형성되고, 상기 파형강판과 일체화된 흡음판은 상기 방호용 경사웨브의 내측 영구거푸집으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하부플랜지, 방호용 경사웨브 및 상부플랜지에 의해 종방향과 상향으로 개방된 개구형의 철도차량용 통행로가 확보되고, 상기 통행로 상에 철도차량이 운행될 수 있는 레일이 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 파형강판은 내측에 결합된 다수의 스터드를 전단연결재로 하여 상기 방호용 경사웨브를 형성하기 위해 타설되는 콘크리트와 합성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 흡음판의 흡음재는 다공질 흡음재, 폴리에스터 흡음재, 폴리우레탄 흡음재, 유공형 흡음재 또는 타공형 흡음보드에서 선택되며, 콘크리트 타설시 상기 흡음판에 콘크리트가 흡착되는 것을 차단할 수 있도록 보호막이 추가로 설치될 수 있다.

여기서, 상기 하부플랜지와 상기 방호용 경사웨브의 단면에는 PS 강연선이 다수 설치되어 하로교 U형 거더에 압축력이 도입되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 파형강판은 상기 상부플랜지까지 연장되어 설치되며, 상기 파형강판은 상기 경사웨브의 내측 높이 구간에서 일정 피치마다 산과 골이 반복되는 파형 구조를 갖고, 상기 파형강판의 산과 골이 반복되는 파형 구조는 가로 방향 또는 세로 방향으로 배치되거나, 가로 방향과 세로 방향을 지그재그 방향으로 배치될 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 시공 방법은, 하부플랜지, 방호용 경사웨브 및 상부플랜지를 구비한 하로교 U형 거더의 시공 방법에 있어서, a) 다수의 전단연결재인 스터드가 결합된 소정 길이의 파형강판을 형성하는 단계; b) 상기 파형강판에 흡음판을 부착하여 일체화시키는 단계; c) 바닥거푸집 상에 소정 경사를 갖는 웨브벽 폼을 입설 고정하고, 상기 바닥거푸집과 웨브벽 폼 상에 철근망틀 및 상기 파형강판과 일체화된 흡음판을 거치하는 단계; d) 폼 타이를 이용하여 상기 파형강판과 일체화된 흡음판을 상기 철근망틀에 연결하는 단계; e) 상기 철근망틀에 하부플랜지 내부거푸집을 설치하고, 상기 바닥거푸집, 하부플랜지 내부거푸집 및 파형강판 사이에 콘크리트를 타설 및 양생시키는 단계; 및 f) 상기 하부플랜지 내부거푸집, 웨브벽 폼 및 바닥거푸집의 순으로 탈형하여 소음 저감을 위한 U형 거더를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 b) 단계의 파형강판과 일체화된 흡음판은 방호용 경사웨브의 내측 영구거푸집으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 c) 단계의 철근망틀은 프리스트레스 도입을 위한 PS 강연선을 인입시키기 위한 쉬스관이 매설되도록 제작될 수 있다.

본 발명에 따르면, 하로교 U형 거더 제작시 파형강판과 일체화된 흡음판을 사용함으로써 경사웨브에 합성된 파형강판의 파형 구조에 의해 콘크리트의 양생 경화 후 경사웨브의 균열 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 파형강판과 일체화된 흡음판이 소음을 흡수함으로써 철도차량의 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 강재로 형성되는 파형강판의 부식을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 하로교 U형 거더 제작시 파형강판과 일체화된 흡음판이 내측 거푸집으로 활용됨으로써 거푸집의 설치 수량을 감소시켜 제작비용을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 하로교 U형 거더의 제작 공정을 단축시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 합성구조 하로교에서 형강이 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 철로에 적용되는 경사형 합성구조 하로교에서 형강이 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 철로에 적용되는 하로교 U형 거더에서 레일로부터 소음이 발생하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 정면도이다.
도 6은 도 4에 적용되는 파형강판을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 적용되는 흡음판을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 9a 내지 도 9f는 각각 도 8에 도시된 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더가 철도교 상에 설치된 것을 나타내는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 정면도이고, 도 6은 도 4에 적용되는 파형강판을 구체적으로 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)는 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120), 상부플랜지(130), 파형강판(140) 및 흡음판(170)을 포함한다. 이때, 상기 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120) 및 상부플랜지(130)는 콘크리트가 타설되어 형성되고, 상기 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120) 및 상부플랜지(130)에 의해 종방향과 상향으로 개방되는 개구형의 철도차량 통행로(210)가 확보된다.

하부플랜지(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 폭(w)을 갖고, 바닥면과 상면은 평탄하게 구성된다. 또한, 상기 하부플랜지(110)는 전체 구간에 대해 동일한 두께(t)를 갖거나 또는 교각 지점부 구간에서 두께가 증가되도록 형성할 수 있다.

방호용 경사웨브(120)는 방호벽 기능과 철도차량의 통행시 방음벽 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 방호용 경사웨브(120)는 하부플랜지(110)의 양단에서 밑면에 대해 소정의 기울기 각도(θ)를 가지고 상향으로 연장되어 경사지도록 입설되어 있다. 또한, 상기 방호용 경사웨브(120)는 일정한 방호 높이(h)를 가지고, 내면에 각각 방호 높이 방향으로 파형 곡면부(121)를 형성하고 있다. 이때, 상기 방호 높이(h)는 상기 하부플랜지(110)의 폭(w)보다 작게 형성된다.

상부플랜지(130)는 상기 방호용 경사웨브(120)의 상단에 연장되어 내측으로 돌출되도록 형성된다. 이때, 상기 상부플랜지(130)는 플랫폼(Platform)의 일부로 활용될 수 있다. 즉, 상기 상부플랜지(130)는 정거장 구간의 플랫폼 설치를 위한 I거더의 수량을 절감할 수 있게 하고, 또한, 철도 운영 중에 정거장 신설을 용이하게 한다.

파형강판(140)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방호용 경사웨브(120)의 콘크리트 균열을 방지하기 위해 사용된다. 구체적으로, 상기 파형강판(140)은 방호용 경사웨브(120)의 내면측 파형 곡면부(121)에 각각 밀착되도록 고정된다.

바람직하게, 상기 파형강판(140)은 각각 내면에 설치된 전단연결재인 스터드(150)를 매개로 상기 방호용 경사웨브(120)의 콘크리트와 합성되어 합성구조를 형성한다. 이때, 상기 파형강판(140)은 상기 경사웨브(120)의 내측 높이 구간에서 일정 피치마다 산과 골이 반복되는 파형 구조를 갖는 것이 바람직하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 상기 파형강판(140)의 산과 골이 반복되는 파형 구조는 가로 방향 또는 세로 방향으로 배치될 수 있고, 가로 방향과 세로 방향을 지그재그 방향으로 배치할 수 있다.

또한, 상기 파형강판(140)은 상기 상부플랜지(130)까지 연장되어 설치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 파형강판(140)에 따르면, 시공적 측면에서 영구거푸집으로 활용할 수 있으며, 또한, 구조적 측면에서 환산단면을 증대시킴으로써 상기 경사웨브(120)의 단면강성을 증대시킬 수 있으며, 상기 경사웨브(120)의 좌굴을 방지할 수 있으며, 또한, 사용성 측면에서는 콘크리트 표면을 보호함으로써 콘크리트의 균열을 방지할 수 있다.

흡음판(170)은 경량콘크리트, 아스콘 또는 흡음재를 상기 파형강판에 충진 및 부착되어 상기 파형강판(140)과 일체화된다. 이때, 상기 흡음판(170)의 흡음재는, 예를 들면, 다공질 흡음재, 폴리에스터 흡음재, 폴리우레탄 흡음재, 유공형 흡음재 또는 타공형 흡음보드 등으로 구성할 수도 있다. 또한, 콘크리트 타설시 상기 흡음판(170)에 콘크리트가 흡착되는 것을 차단할 수 있도록 보호막(도시되지 않음)이 추가로 설치될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)의 경우, 상기 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120) 및 상부플랜지(130)는 콘크리트를 타설하여 형성되고, 철도차량 통행로(210)에서 발생되는 철도차량의 소음은 파형강판(140)과 일체화된 흡음판(170)에 흡수되어 저감된다. 또한, 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)은 상기 방호용 경사웨브(120)의 내측 거푸집으로 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 압축력을 도입하기 위해 상기 하부플랜지(110)와 방호용 경사웨브(120)의 단면에 PS 강연선(160)이 다수 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 PS 강연선(160)은 하로교 U형 거더(100)의 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후에 인장력이 도입되어 하로교 U형 거더(100)에 압축력을 발생시킨다. 이때, 상기 PS 강연선(160)은 통상적인 부착 방식 또는 비부착 방식으로 콘크리트에 설치될 수 있다.

한편, 도 7은 도 4에 적용되는 흡음판을 예시하는 도면으로서, 도 7의 a)는 흡음판의 사시도이고, 도 7의 b)는 흡음판의 평면도이며, 도 7의 c)는 흡음판의 측면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)에서 흡음판(170)은 후면판(171), 흡음재(172) 및 전면판(173)을 포함하도록 형성할 수 있다.

구체적으로, 상기 후면판(171)은 아연도 강판으로 형성될 수 있고, 상기 흡음재(172)는 다공질 흡음재, 폴리에스터 흡음재, 폴리우레탄 흡음재, 유공형 흡음재 또는 타공형 흡음보드 등일 수 있다. 또한, 상기 전면판(173)은 절곡 타공판 대나무형상의 알루미늄 전면판일 수 있다. 이에 따라 상기 흡음판(170)은 대나무 형태의 외관이 미적으로 수려하고, 전면의 굴곡된 형상이 난반사 소음 흡수에 유리하며, 후면판(171)이 아연도 강판으로 형성되어 다양한 구조체, 예를 들면, 상기 파형강판(140)에 용이하게 부착할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)의 경우, 하로교 U형 거더 제작시 파형강판과 일체화된 흡음판(170)을 사용함으로써 경사웨브(120)에 합성된 파형강판(140)의 파형 구조에 의해 콘크리트의 양생 경화 후 경사웨브(120)의 균열 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라 콘크리트 구조물의 내력을 증진시키고 보강력을 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)의 경우, 파형강판과 일체화된 흡음판(170)이 소음을 흡수함으로써 철도차량(300)의 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 강재로 형성되는 파형강판(140)의 부식을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)의 경우, 하로교 U형 거더 제작시 파형강판(140)과 일체화된 흡음판(170)이 내측 거푸집으로 활용됨으로써 거푸집의 설치 수량을 감소시켜 제작비용을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 하로교 U형 거더(100)의 제작 공정을 단축시킬 수 있다.

[소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)의 시공 방법]

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 시공 방법의 동작흐름도이고, 도 9a 내지 도 9f는 각각 도 8에 도시된 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더 시공 방법은, 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120) 및 상부플랜지(130)를 구비한 하로교 U형 거더(100)의 시공 방법으로서, 먼저, 다수의 스터드(150)가 결합된 소정 길이의 파형강판(140)을 형성한다(S110). 구체적으로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 파형강판(140)은 전단연결재인 다수의 스터드(150)가 결합되고, 후술할 폼 타이(250)의 설치를 위해 도 6에 도시된 바와 같이 타이구멍(151)이 형성된다. 전술한 바와 같이, 상기 파형강판(140)은 상기 경사웨브(120)의 내측 높이 구간에서 일정 피치마다 산과 골이 반복되는 파형 구조를 갖고, 이때, 상기 파형강판(140)의 산과 골이 반복되는 파형 구조는 가로 방향 또는 세로 방향으로 배치될 수 있고, 가로 방향과 세로 방향을 지그재그 방향으로 배치할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 파형강판(140)에 따르면, 시공적 측면에서 영구거푸집으로 활용할 수 있으며, 또한, 구조적 측면에서 환산단면을 증대시킴으로써 상기 경사웨브(120)의 단면강성을 증대시킬 수 있으며, 상기 경사웨브(120)의 좌굴을 방지할 수 있으며, 또한, 사용성 측면에서는 콘크리트 표면을 보호함으로써 콘크리트의 균열을 방지할 수 있다.

다음으로, 방호용 경사웨브(120)의 내측 거푸집으로 사용되도록 상기 파형강판(140)에 흡음판(170)을 부착하여 일체화시킨다(S120). 구체적으로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 경량콘크리트, 아스콘 또는 흡음재를 상기 파형강판(140)에 충진 및 부착시켜 흡음판(170)을 형성함으로써 상기 파형강판(140)과 흡음판(170)을 일체화시킨다. 또는, 상기 흡음판(170)은 다공질 흡음재, 폴리에스터 흡음재, 폴리우레탄 흡음재, 유공형 흡음재 또는 타공형 흡음보드 중에서 선택될 수도 있다. 또는, 상기 흡음판(170)은 전술한 도 7에 도시된 바와 같이, 후면판(171), 흡음재(172) 및 전면판(173)을 포함하도록 형성할 수 있다. 이때, 콘크리트 타설시 상기 흡음판(170)에 콘크리트가 흡착되는 것을 차단할 수 있도록 보호막(도시되지 않음)이 추가로 설치될 수 있다.

다음으로, 바닥거푸집(220)과 웨브벽 폼(230) 상에 철근망틀(240) 및 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)을 거치한다(S130). 구체적으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 바닥거푸집(220)을 설치한 후 웨브벽 폼(230)을 바닥거푸집(220)에 입설 고정하고, 상기 바닥거푸집(220)과 웨브벽 폼(230)의 사이에 철근망틀(240) 및 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)을 설치한다. 이때, 상기 철근망틀(240)은 프리스트레스 도입용으로 전술한 PS 강연선(160)을 인입시키기 위한 쉬스관(260)이 매설되도록 제작된다.

다음으로, 폼 타이(250)를 이용하여 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)을 상기 철근망틀(240)에 연결한다(S140). 구체적으로, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)을 각각 폼 타이(250), 예를 들면, 타이볼트를 이용하여 상기 웨브벽 폼(230)과 연결하여 철근망틀(240)에 설치한다.

다음으로, 상기 철근망틀(240)에 하부플랜지 내부거푸집(270)을 설치하고, 콘크리트 타설 및 양생시킨다(S150). 구체적으로, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 철근망틀(240)에 하부플랜지 내부거푸집(270)을 설치하고, 상기 바닥거푸집(220), 하부플랜지 내부거푸집(270) 및 파형강판(140) 사이에 콘크리트를 타설 및 양생시킨다.

다음으로, 상기 하부플랜지 내부거푸집(270), 웨브벽 폼(250) 및 바닥거푸집(220)을 탈형하여 소음 저감을 위한 U형 거더(100)를 형성한다(S160). 구체적으로, 도 9f에 도시된 바와 같이, 콘크리트가 경화되어 소요 강도가 확보되면, 하부플랜지 내부거푸집(270), 웨브벽 폼(230) 및 바닥거푸집(220)의 순으로 탈형하고, 이후 탈형된 소음 저감을 위한 U형 거더(100)는 철도교량의 시공 위치로 운반된다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 U형 거더(100)는 상기 파형강판(140)의 파형 구조에 의해 콘크리트의 양생 및 경화 이후에 상기 방호용 경사웨브(120)에서 발생할 수 있는 균열을 억제할 수 있다.

또한, 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)은 내부 거푸집의 일부로 활용됨으로써 내부거푸집의 설치 수량을 줄일 수 있어 제작비를 저감할 수 있고, 이에 따라 제작 공정을 단축시킬 수 있다. 또한 상기 흡음판(170)은 상기 파형강판(140)의 부식을 방지할 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더가 철도교 상에 설치된 것을 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더(100)가, 도 10에 도시된 바와 같이 철도교에 설치될 경우, 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)은 철도차량(300) 및 레일(200)로부터 발생하는 소음을 흡수함으로써 소음을 효과적으로 저감시키고, 상기 방호용 경사웨브(120)에서 발생할 수 있는 균열을 억제할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더
110: 하부플랜지
120: 경사웨브
121: 파형 곡면부
130: 상부플랜지
140: 파형강판
150: 스터드(Stud)
160: PS 강연선
170: 흡음판
171: 아연도 강판(후면판)
172: 흡음재
173: 절곡 타공판(전면판)
200: 레일
210: 통행로
220: 바닥거푸집
230: 웨브벽 폼
240: 철근망틀
250: 폼 타이
260: 쉬스관
270: 하부플랜지 내부거푸집
300: 철도차량

Claims (10)

1. 하로교 U형 거더에 있어서,
   일정한 폭을 갖는 하부플랜지(110);
   상기 하부플랜지(110)의 양단에서 밑면에 대해 소정의 기울기 각도(θ)를 가지고 상향으로 경사지도록 연장 입설되어 일정한 방호 높이(h)를 가지고, 내면에 각각 방호 높이 방향으로 파형 곡면부(121)가 형성된 방호용 경사웨브(120);
   상기 방호용 경사웨브(120)의 상단에서 내측으로 연장되어 돌출되도록 형성된 상부플랜지(130);
   다수의 스터드(150)를 구비하며, 상기 방호용 경사웨브(120)의 내면측 파형 곡면부(121)에 밀착 고정되는 파형강판(140); 및
   소음 저감을 위해 일정 높이로 경량콘크리트, 아스콘 또는 흡음재를 상기 파형강판(140)에 충진 및 부착되어 상기 파형강판(140)과 일체화되는 흡음판(170)
   을 포함하되,
   상기 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120) 및 상부플랜지(130)는 콘크리트를 타설하여 형성되고, 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)은 상기 방호용 경사웨브(120)의 내측 영구거푸집으로 사용되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120) 및 상부플랜지(130)에 의해 종방향과 상향으로 개방된 개구형의 철도차량용 통행로(210)가 확보되고, 상기 통행로(210) 상에 철도차량(300)이 운행될 수 있는 레일(200)이 설치되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더.
3. 제1항에 있어서,
   상기 파형강판(140)은 내측에 결합된 다수의 스터드(150)를 전단연결재로 하여 상기 방호용 경사웨브(120)를 형성하기 위해 타설되는 콘크리트와 합성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더.
4. 제1항에 있어서,
   상기 흡음판(170)의 흡음재는 다공질 흡음재, 폴리에스터 흡음재, 폴리우레탄 흡음재, 유공형 흡음재 또는 타공형 흡음보드에서 선택되며, 콘크리트 타설시 상기 흡음판(170)에 콘크리트가 흡착되는 것을 차단할 수 있도록 보호막이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하부플랜지(110)와 상기 방호용 경사웨브(120)의 단면에는 PS 강연선(160)이 다수 설치되어 하로교 U형 거더(100)에 압축력이 도입되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더.
6. 제1항에 있어서,
   상기 파형강판(140)은 상기 상부플랜지(130)까지 연장되어 설치되며, 상기 파형강판(140)은 상기 경사웨브(120)의 내측 높이 구간에서 일정 피치마다 산과 골이 반복되는 파형 구조를 갖고, 상기 파형강판(140)의 산과 골이 반복되는 파형 구조는 가로 방향 또는 세로 방향으로 배치되거나, 가로 방향과 세로 방향을 지그재그 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더.
7. 하부플랜지(110), 방호용 경사웨브(120) 및 상부플랜지(130)를 구비한 하로교 U형 거더(100)의 시공 방법에 있어서,
   a) 다수의 전단연결재인 스터드(150)가 결합된 소정 길이의 파형강판(140)을 형성하는 단계;
   b) 상기 파형강판(140)에 흡음판(170)을 부착하여 일체화시키는 단계;
   c) 바닥거푸집(220) 상에 소정 경사를 갖는 웨브벽 폼(230)을 입설 고정하고, 상기 바닥거푸집(220)과 웨브벽 폼(230) 상에 철근망틀(240) 및 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)을 거치하는 단계;
   d) 폼 타이(250)를 이용하여 상기 파형강판과 일체화된 흡음판(170)을 상기 철근망틀(240)에 연결하는 단계;
   e) 상기 철근망틀(240)에 하부플랜지 내부거푸집(270)을 설치하고, 상기 바닥거푸집(220), 하부플랜지 내부거푸집(270) 및 파형강판(140) 사이에 콘크리트를 타설 및 양생시키는 단계; 및
   f) 상기 하부플랜지 내부거푸집(270), 웨브벽 폼(230) 및 바닥거푸집(220)의 순으로 탈형하여 소음 저감을 위한 U형 거더(100)를 형성하는 단계
   를 포함하되,
   상기 b) 단계의 파형강판과 일체화된 흡음판(170)은 방호용 경사웨브(120)의 내측 영구거푸집으로 사용되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 시공 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 b) 단계의 흡음판(170)은 경량콘크리트, 아스콘 또는 흡음재를 상기 파형강판(140)에 충진 및 부착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 시공 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 b) 단계의 흡음판(170)은, 다공질 흡음재, 폴리에스터 흡음재, 폴리우레탄 흡음재, 유공형 흡음재 또는 타공형 흡음보드 중에서 선택되며, 콘크리트 타설시 상기 흡음판(170)에 콘크리트가 흡착되는 것을 차단할 수 있도록 보호막이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 시공 방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계의 철근망틀(240)은 프리스트레스 도입을 위한 PS 강연선(160)을 인입시키기 위한 쉬스관(260)이 매설되도록 제작되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 하로교 U형 거더의 시공 방법.

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