WO2019017598A1 - 아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법 - Google Patents

아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법 Download PDF

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WO2019017598A1
WO2019017598A1 PCT/KR2018/007007 KR2018007007W WO2019017598A1 WO 2019017598 A1 WO2019017598 A1 WO 2019017598A1 KR 2018007007 W KR2018007007 W KR 2018007007W WO 2019017598 A1 WO2019017598 A1 WO 2019017598A1
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WO
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outrigger
arch
panel member
barrel
panel
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PCT/KR2018/007007
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문종훈
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주식회사 택한
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    • E02D29/045—Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them
    • E02D29/05—Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them at least part of the cross-section being constructed in an open excavation or from the ground surface, e.g. assembled in a trench
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/32—Arched structures; Vaulted structures; Folded structures
    • E04B1/3205—Structures with a longitudinal horizontal axis, e.g. cylindrical or prismatic structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04B1/32—Arched structures; Vaulted structures; Folded structures
    • E04B2001/3235—Arched structures; Vaulted structures; Folded structures having a grid frame
    • E04B2001/3252—Covering details

Definitions

  • the present invention relates to an arch assembly having an outrigger capable of reducing a construction cost, an arch structure using the arch assembly, and a construction method thereof.
  • the stone arch or precast concrete arch structure installed in the ground is designed to have a sufficient compressive force due to the overburden due to the back soil and to pass the center line of the compressive force through the inside of the arch section. Even if a fluctuating load is applied, due to the restraining effect of the back soil, the arch structure is constructed such that the center line of the compressive force still passes through the inside of the arch section to receive the axial force.
  • precast concrete members also require a minimum thickness of concrete to resist bending, excessive use of reinforcing bars, and manufacturing and transportation is not efficient due to the size and shape of members.
  • the present invention provides an arch assembly having an outrigger capable of minimizing the thickness of a member and being bending resistant against a construction load, and an arch structure using the same and a method of constructing the same.
  • the present invention provides an arch assembly having an outrigger that does not require a temporary structure during construction, an arch structure using the arch assembly, and a method of constructing the arch assembly.
  • a plurality of panels are formed in a plate shape and arranged in a row so as to be spaced apart from each other according to a distance calculated according to a curvature of an arch barrel,
  • the one end in the longitudinal direction of the panel member is convexly formed in an arcuate shape,
  • a strip-shaped steel plate which is a continuous shaft member which is provided on the plurality of panel members so as to be spaced apart from the panel member by a predetermined distance in the longitudinal direction and receives a tensile force, or a plate-shaped steel plate having a constant width;
  • an outrigger for connecting the outrigger and the panel member, wherein the outrigger is formed in an inverted V-shape having a lower portion
  • the outrigger is a plate-shaped steel plate having a constant width, and the outrigger and the panel member are coupled by at least two rows of eccentric connection members.
  • an arch assembly having an outrigger, wherein elastic pads are coupled to both longitudinal ends of the panel member.
  • slip pads are coupled to both end portions of the panel member in the longitudinal direction along an end shape, thereby providing an arch assembly having an outrigger.
  • an arch assembly provided with an outrigger, characterized in that an upper part of the plurality of panel members is provided with a dowel bar transverse to the longitudinal direction.
  • an arch assembly provided with an outrigger, wherein a guide hole for restricting movement of the multiwall bar in the width direction and the vertical direction is coupled to the upper surface of the panel member.
  • a structure comprising: a base provided at both ends of a position where an arch structure is to be installed; An arch barrel in which both ends are respectively mounted on and supported on an upper portion of the foundation, and an arch assembly having the outrigger is deformed into an arch shape by its own weight; And soil backfilled on top of the arch barrel; And an outrigger provided on the outer surface of the arch structure.
  • the outrigger is a plate-shaped steel plate having the same width as the panel member, and concrete is filled between the outrigger and the panel member, and the gravel-
  • the present invention provides an arch structure using an arch assembly provided with an arch structure.
  • an arch structure using an arch assembly provided with the outrigger comprising: (a) a foundation is provided at both ends of a position where an arch structure is to be installed, And assembling the arch assembly by coupling the outriggers to the upper portion of the panel members arranged in a row in the longitudinal direction with the eccentric linkage; (b) mounting both ends of an arch-shaped barrel deformed in an arcuate shape to the upper portion of the foundation by pivoting the center of the arch assembly; And (c) backfilling the topsoil of the arch barrel;
  • the present invention provides an arch construction method using an arch assembly having an outrigger.
  • the outrigger is a plate-like steel plate having the same width as the panel member.
  • concrete is filled between the outrigger and the panel member before embedding of the backfill.
  • both ends of the arch barrel are pulled together with tension wires to introduce a compressive force to the panel member, a tension force is applied to the outrigger.
  • the present invention provides a method of constructing an arch structure using an arch assembly provided with an outrigger, wherein the tension wire is removed.
  • the upper surface of the foundation is provided with an insertion groove into which the lower end of the arch barrel is inserted, and in the step (b), the arch barrel is inserted into the insertion groove of the foundation, And a wedge member is inserted into a space between the lower end of the arch barrel and the insertion groove after the upper portion is mounted on the upper portion of the arch barrel.
  • the lower part is formed of a divided panel member which receives a compressive force
  • the upper part is formed of an outrigger which is a continuous shaft member subjected to a tensile force, and the panel member spaced apart by a certain distance from the upper part is connected to the outrigger by an eccentric connection member, Can be configured.
  • the arch assembly can be collectively lifted and installed, so that the installation structure is not required.
  • an arch assembly having an outrigger capable of improving the workability by reducing the weight of the member and reducing the construction cost, the arch structure using the arch assembly, and the method of constructing the arch assembly.
  • FIG. 1 is a side view of an assembly for an arch with an inventive outrigger.
  • FIG. 2 is a perspective view of an arch assembly having an outrigger, which is a strip steel plate.
  • Figure 3 is a perspective view of an arch barrel formed by the arch assembly of Figure 2;
  • FIG. 4 is a perspective view of an arch assembly having an outrigger, which is a plate-shaped steel plate.
  • Figure 5 is a perspective view of an arch barrel formed by the arch assembly of Figure 4.
  • FIG. 6 is a side view of an arch barrel showing an embodiment of a panel member
  • Figure 7 is a side view of an arch barrel with an elastic pad.
  • FIG. 8 is a side view of an assembly for an arch showing another embodiment of a panel member.
  • FIG. 9 is a side view of an assembly for an arch showing another embodiment of a panel member.
  • FIG. 10 is a side view of an arch barrel with a slip pad
  • FIG. 11 is a perspective view of an arch assembly having a dowel bar
  • Figure 12 is a side view of an arch barrel formed by the arch assembly of Figure 11;
  • FIG. 13 is a side cross-sectional view of an arch structure using an arch assembly having an outrigger according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a side cross-sectional view of an arch structure using an arch assembly having an outrigger according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a view showing a construction process of an arch structure using tensile wires
  • 16 is a side cross-sectional view showing the coupling details of the bottom of the arch barrel and the foundation.
  • an arch assembly having an outrigger according to the present invention is formed in a plate shape, and a plurality of the arch assemblies are arranged in a row so as to be spaced apart from each other according to a distance calculated according to a curvature of an arch barrel, So that the panel member can be used regardless of the radius of curvature of the arch structure by allowing the mutually facing surfaces of the panel members to maintain a constant ground surface, A panel member formed in an arcuate shape so as to correspond to the shape of one end portion; A strip-shaped steel plate which is a continuous shaft member which is provided on the plurality of panel members so as to be spaced apart from the panel member by a predetermined distance in the longitudinal direction and receives a tensile force, or a plate-shaped steel plate having a constant width; And an outrigger for connecting the outrigger and the panel member, wherein the outrigger is formed in an inverted V-shape having a lower portion opened in the longitudinal direction of the outrigger, the upper
  • FIG. 1 is a side view of an assembly for an arch with an outrigger of the present invention.
  • an arch assembly having an outrigger according to the present invention is formed in a plate shape, and a plurality of the arch assemblies are arranged in a row so as to be spaced apart from each other according to a distance calculated according to the curvature of the arch barrel 1 ' So that even when the adjacent panel members 11 are joined at any angle, the mutually facing surfaces of the joint portions can maintain a constant ground surface, so that the panel member 11 of the same shape can be used regardless of the radius of curvature of the arch structure
  • a panel member 11 having one end in the longitudinal direction of the panel member 11 convexly formed in an arc shape and the other end being concave in an arc shape corresponding to the shape of one end portion;
  • An outrigger (12) which is a strip-shaped steel plate or a plate-shaped steel plate having a predetermined width, which is a continuous shaft member provided on the plurality of panel members (11) and spaced apart from the panel member (11) by a predetermined distance in the longitudinal direction;
  • the outrigger 12 is formed in an inverted V shape whose lower portion is opened in the longitudinal direction and the upper end is integrally fixed to the outrigger 12, The distance between the outrigger 12 and the panel member 11 is kept constant when the panel member 11 is rotated and the distance between the adjacent panel members 11 is fixed to the upper surface of the adjacent pair of panel members 11, An eccentric linkage 13 for preventing the occurrence of an accident; , And the outrigger (12), the panel member (11), and the eccentric linkage (13) on both sides are trapezoidal.
  • the panel members 11 are arranged in a line so that a plurality of the panel members 11 are spaced apart from each other.
  • the panel member 11 may be a precast concrete member. However, the panel member 11 may be any material capable of supporting a compressive force such as wood or synthetic resin.
  • the interval between the panel members 11 can be calculated according to the curvature of the arched barrel 1 '. That is, when the curvature of the arch barrel 1 'is large, the interval between the neighboring panel members 11 is widened. When the curvature of the arch barrel 1' is small, Can be narrowly formed.
  • the panel member (11) is constituted by a plurality of parts which are located at the lower part of the arch assembly (1) and are divided into a member receiving a compressive force.
  • the outrigger 12 is provided on the plurality of panel members 11 in a longitudinal direction so as to be spaced apart from the panel member 11 by a predetermined distance.
  • the outrigger 12 preferably has an elastic material which has flexural rigidity and is flexible.
  • the outrigger (12) is composed of one continuous shaft member, which is located on the upper part of the arch assembly (1) and receives a tensile force.
  • the eccentric coupling member 13 connects the outrigger 12 and the panel member 11.
  • the eccentric connection member 13 is provided between the panel member 11 and the outrigger 12 such that the panel member 11 and the outrigger 12 are spaced apart from each other.
  • the plurality of panel members 11 separated from each other are connected to one outrigger 12 by the eccentric connector 13, respectively. Accordingly, the arch assembly 1 can be collectively lifted and installed.
  • the arch assembly 1 can be manufactured in a linear state by arranging the panel members 11 in a line in a work place and connecting the outrigger 12 to the upper portion of the panel member 11 with the eccentric connector 13.
  • the outrigger 12 and the eccentric link 13 are embedded in the soil 3 backed up to enhance the integrated behavior of the arch structure and the surrounding ground.
  • the panel member 11, the outrigger 12, and the eccentric link 13 may be separated and assembled in the field after they are brought into the field. As a result, transportation and transportation costs can be reduced, and construction is possible regardless of the size of the arch structure.
  • the arch assembly having the outrigger according to the present invention is formed by the divided panel member 11 which receives the compressive force, and the upper portion is formed by the outrigger 12 which is a continuous shaft member receiving the tensile force, And the separated panel member (11) and the outrigger (12) are connected by an eccentric connecting member (13).
  • the arch assembly 1 in which the thickness of the member is minimized and lightweight, and the bending resistance against the installation load is possible, thereby eliminating the need for a temporary structure at the time of construction.
  • the eccentric connector 13 is formed in an inverted V-shape having a lower portion opened in the longitudinal direction of the outrigger 12, and the upper end thereof is fixedly coupled to the outrigger 12 and the lower end thereof is fixed to the upper surface of a pair of adjacent panel members 11 Respectively.
  • the lower end of the eccentric connector 13 formed in the inverted V-shape is connected to the adjacent panel member 11, while the upper end of the eccentric connector 13 is connected to the outrigger
  • the distance between the outrigger 12 and the panel member 11 is kept constant even when the panel members 11 are rotated due to lifting of the arched assembly 1 by connecting the panel members 11 to each other, It is possible to prevent a step from occurring.
  • the inverted V-shaped eccentric connecting member 13 becomes the center of rotation of the upper corner point, and when the panel member 11 is rotated according to lifting of the arch assembly 1, the inverted V-
  • the eccentric coupling member 13 may be formed by bending a steel plate.
  • the eccentric coupling member 13 can be coupled to the outrigger 12 and the panel member 11 by bolts.
  • FIG. 2 is a perspective view of an arch assembly having an outrigger, which is a strip steel plate
  • FIG. 3 is a perspective view of an arch barrel formed by the arch assembly of FIG.
  • the outrigger 12 may be a strip-shaped steel plate.
  • the arch assembly 1 is elastically deformed by its own weight.
  • the outrigger 12 using the strip steel plate is arranged in two or more rows for stability during lifting of the arch assembly 1.
  • each outrigger 12 is engaged with the panel member 11 by the eccentric link 13.
  • the band-shaped steel sheet is relatively narrow in width, the upper portion of the panel member 11 is opened and it is advantageous to cover the gravel-like material 3 on the outrigger 12.
  • FIG. 4 is a perspective view of an arch assembly having an outrigger, which is a plate steel plate
  • FIG. 5 is a perspective view of an arch barrel formed by the arch assembly of FIG.
  • the outrigger 12 is a plate-shaped steel plate having a constant width, and the outrigger 12 and the panel member 11 are configured to be coupled by at least two rows of eccentric linking members 13 can do.
  • the outrigger 12 may be formed of one plate-shaped steel plate.
  • the outrigger 12 may be formed to have the same width as that of the panel member 11 to cover the entire panel member 11.
  • At least two or more rows of eccentric linking members 13 are arranged for stable engagement between the outrigger 12 and the panel member 11.
  • the space between the panel member 11 and the outrigger 12 may be filled with concrete 4 to form a rigid structure.
  • the outrigger 12 formed of the plate-like steel plate may be provided with a casting hole for casting the concrete 4.
  • FIG. 6 is a side view of an arch barrel showing an embodiment of a panel member.
  • both end portions of the panel member 11 in the longitudinal direction may be inclined so that the width thereof becomes narrower toward the bottom.
  • Each panel member 11 rotates during the lifting of the arch assembly 1 to form an arch-shaped arch barrel 1 'as a whole.
  • the panel member 11 constituting the arch barrel 1' So that both ends of the panel member 11 can be inclined.
  • the panel members 11 may be formed in an inverted trapezoidal shape having a narrower width toward the bottom.
  • the inclination angle of the end portion of the panel member 11 is calculated according to the curvature of the arch barrel 1 '.
  • FIG. 7 is a side view of an arch barrel with an elastic pad.
  • elastic pads 111 may be coupled to both longitudinal ends of the panel member 11.
  • the elastic pad 111 prevents the end of the panel member 11 from being damaged by collision between neighboring panel members 11 when the arch assembly 1 is lifted and absorbs manufacturing errors.
  • the elastic pad 111 contributes to smoothly move the arch barrel 1 'during the arch structure, and seals the joint surfaces between adjacent panel members 11 to secure a waterproof function.
  • the elastic pad 111 may be made of a flexible material such as a rubber plate.
  • the elastic pad 111 may serve as a permanent mold on the edge of the panel member 11 when the panel member 11 is manufactured.
  • Fig. 8 is a side view of an assembly for an arch showing another embodiment of a panel member
  • Fig. 9 is a side view of an assembly for an arch showing another embodiment of the panel member.
  • one end portion in the longitudinal direction of the panel member 11 is convexly formed in an arcuate shape, and the other end portion is concave in a circular arc shape so as to correspond to the shape of one end portion .
  • FIG. 8A shows a state in which the arch assembly 1 is assembled on the working surface and FIG. 8B shows a state in which the arch barrel 1 'is lifted after lifting the arch assembly 1 Respectively.
  • the panel member 11 having the same shape can be used regardless of the radius of curvature of the arch structure to be applied, a sufficient amount of the panel member 11 can be manufactured in advance and used promptly for urgent construction.
  • the end portion of the panel member 11 may be formed in an arc shape as a whole, or only a part of a central portion of the end portion may be formed as an arc shape or a concave shape as shown in Fig. 9 It is possible.
  • the eccentric connecting member 13 serves as a work of trusses to limit the rotation angle between the panel members 11. [ Therefore, even if the end portion of the panel member 11 is formed into an arc shape, the arch curvature designed when the arch assembly 1 is lifted can be maintained.
  • FIG. 10 is a side view of an arch barrel with a slip pad.
  • the slip pads 112 may be coupled to both end portions of the panel member 11 in the longitudinal direction along an end shape thereof.
  • the above-described elastic pad 111 is coupled to the end portion of the panel member 11 so as to be free to rotate between the panel members 11.
  • the slip pad 112 having less friction can be joined to the end portion of the panel member 11 so that the panel member 11 can be more freely deformed in rotation even when the end portion of the panel member 11 is formed in an arc shape .
  • the ductility of the arch structure can be induced by the free rotation of the panel member 11 at the boundary between the neighboring panel members 11.
  • the slip pad 112 may be provided over the entire end portion of the panel member 11 or may be provided at a portion of the end portion and may be provided at one or both ends of the panel member 11.
  • the slip pad 112 may serve as a permanent die when the panel member 11 is manufactured.
  • FIG. 11 is a perspective view of an arch assembly with a dowel bar
  • FIG. 12 is a side view of an arch barrel formed by the arch assembly of FIG.
  • a dowwheel 14 crossing in the longitudinal direction.
  • the dowwheel 14 is embedded in the gravel 3 or the concrete 4 placed on the arch barrel 1 'to reinforce the arch structure.
  • the dowwheel 14 is constructed to have an arcuate shape naturally along the panel members 11 in the state of completion of the construction of the arch structure by using a member capable of bending such as a reinforcing bar.
  • a guide hole 113 may be formed on the upper surface of the panel member 11 to restrict movement of the multiwall bar 14 in the width direction and the vertical direction.
  • the guide hole 113 allows longitudinal movement of the outrigger 12, but restricts movement in the width direction and the vertical direction.
  • the multi-wall bar (14) is inserted into the guide hole (113) in advance and fixed to the upper surface of the panel member (11).
  • the arch assembly 1 is deformed from a straight shape to an arcuate shape when lifting the arch assembly 1, the multi-wall bars 14 inserted and fixed to the guide holes 113 are bent like the panel members 11, So that the shape can be smoothly formed.
  • the multi-wall bars 14 thus installed prevent the panel members 11 from falling in the width direction during lifting or installation of the arch assembly 1. [ In addition, it is possible to prevent displacement of the joint surfaces between the panel members 11 due to an unexpected external load.
  • the structure in which the multi-wall bars 14 are fixed to the upper portion of the panel member 11 not only improves the structural performance of the common middle structure but also improves the stability during construction.
  • the guide member 113 may be integrally formed by embedding the lower portion of the panel member 11 in the inverted U shape when the panel member 11 is manufactured. Although not shown in the drawing, the panel member 11 may be integrally formed It is possible.
  • FIG. 13 is a side cross-sectional view of an arch structure using an arch assembly having an outrigger according to an embodiment of the present invention.
  • an arch structure using an arch assembly having an outrigger includes a base 2 provided at both ends of a position where an arch structure is to be installed;
  • the arch assembly 1 forming the arch barrel 1 ' is an arch assembly 1 equipped with the outrigger of the present invention described above with reference to FIGS.
  • the arch barrel 1 ' is formed by deforming into an arch shape by lifting the center of the arch assembly 1 upward.
  • the arch barrel 1 ' may be installed in one or more rows depending on the width of the arch structure.
  • the waterproof layer may be formed on the upper surface of the panel member 11 before the gravel 3 is lifted to secure the waterproof performance.
  • the gravel 3 can be filled up to a portion between the panel member 11 and the outrigger 12.
  • FIG. 14 is a side cross-sectional view of an arch structure using an arch assembly having an outrigger according to another embodiment of the present invention.
  • the arch structure using the arch assembly having the outrigger according to the present invention is such that the outrigger 12 is a plate-shaped steel plate having the same width as the panel member 11, and the outrigger 12 and the panel member 11 of the outriggers 12 are filled with concrete 4, and the gravels 3 are packed in the upper part of the outrigger 12.
  • the concrete 4 is placed between the outrigger 12 and the panel member 11 to form the arch structure as a rigid structure .
  • the outrigger 12 and the panel member 11 act as a formwork, so that a separate construction such as a formwork is not required.
  • the outrigger 12 When the outrigger 12 is formed of a plate-like steel plate having the same width as that of the panel member 11 to cover the entire panel member 11, the gravel 3 can be directly supported on the top of the panel member 11, 3) floats on top of the outrigger (12).
  • a method of constructing an arch structure using an arch assembly having an outrigger according to the present invention is for constructing an arch structure using an arch assembly (1) provided with the outrigger (12), wherein (a) A plurality of panel members 11 are arranged in a line on the work surface and the eccentric link member 13 is provided on the upper part of the panel member 11 arranged in a row with the outriggers 12 Assembling the arch assembly (1) so as to cross the longitudinal direction; (b) mounting both ends of the arch barrel 1 ', which has been deformed into an arch shape, in the center of the arch assembly 1 to the upper part of the foundation 2; And (c) backfilling the gravel (3) on top of the arch barrel (1 '); And a control unit.
  • the construction (2) of the construction and arch assembly (1) can be carried out separately or sequentially.
  • the arch-shaped arch barrel 1 ' After the completion of the foundation (2) construction and assembly of the arch (1) in the step (a), the arch-shaped arch barrel 1 ' .
  • the soil 3 is backed up after the step (b) is sufficiently repeated.
  • the outrigger 12 is formed of a plate-like steel plate having the same width as the panel member 11, the outrigger 12 and the panel member 11 before the embedding of the backfill 3 in the step (c) And the backfill 3 is filled in the upper part of the outrigger 12.
  • the backfill 3 is filled with concrete 4,
  • 15 is a view showing a construction process of an arch structure using tension wires.
  • both ends of the arch barrel 1 ' are pulled together with the tension wire 5 to introduce a compressive force to the panel member 11, and a tensile force is applied to the outrigger 12 So that the tension bar 5 can be removed after the arch barrel 1 'is mounted on the base 2.
  • both ends of the arch barrel 1 ' are pulled by the tension wire 5 before the backfilling step of the gravel 3 to introduce compressive force into the panel member 11 in advance. So that the panel member 11 can be configured not to generate a tensile force.
  • the compressive force can be introduced by pulling the tension wire 5 after coupling the wire girder 51 or the like into the tension wire 5.
  • 16 is a side cross-sectional view showing the coupling detail of the bottom of the arch barrel and the foundation.
  • the upper surface of the foundation 2 is formed with an insertion groove 21 into which the lower end of the arch barrel 1 'is inserted, and in the step (b), the upper end of the arch barrel 1' After the arch barrel 1 'is mounted on the base 2 so that the lower end of the arch barrel 1' is inserted into the insertion groove 21 of the foundation 2, The wedge member 6 can be inserted.
  • the wedge member 6 is inserted outside both ends of the arch barrel 1' .
  • the wedge member 6 is inserted into the space between the lower end of the arch barrel 1 'and the insertion groove 21 to support the arch barrel 1' so as not to open, and then the tension wire 5 is disassembled.
  • the outrigger assembly of the present invention comprises a panel member formed by a divided panel member that receives a compressive force and an upper portion formed by an outrigger that is a continuous shaft member that receives a tensile force and a panel member and an outrigger, So that the arch assembly can be constructed. Since a plurality of separated panel members can be connected together by outriggers, it is possible to collectively construct a structure. Therefore, it is possible to minimize the thickness of the member by being able to resist the bending occurring during construction and common use, thereby improving workability and reducing construction cost. It is possible to use it industrially.

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Abstract

본 발명은 분리된 복수의 패널 부재를 아웃리거로 연결하여 일괄 시공할 수 있으므로 가설구조물이 필요 없고, 시공중 및 공용중 발생하는 휨에 대해 저항 가능하여 부재의 두께를 최소로 할 수 있어 시공성 향상 및 공사비 절감이 가능한 아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법에 대한 것이다.

Description

아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법
본 발명은 분리된 복수의 패널 부재를 아웃리거로 연결하여 일괄 시공할 수 있으므로 가설구조물이 필요 없고, 시공중 및 공용중 발생하는 휨에 대해 저항 가능하여 부재의 두께를 최소로 할 수 있어 시공성 향상 및 공사비 절감이 가능한 아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법에 대한 것이다.
지중에 설치되는 석조 아치 또는 프리캐스트 콘크리트 아치 구조는 배면토에 의한 상재 하중으로 인해 충분한 압축력을 받고 있으며, 그 압축력의 중심선이 아치 단면의 내부를 통과하는 상태가 되도록 설계된다. 그리고 변동 하중이 작용하더라도 배면토의 구속 효과로 인해 아치구조는 압축력의 중심선이 여전히 아치 단면 내부를 통과하여 축력을 받는 구조로 구성된다.
그러나 아치구조물 시공중에는 아치구조물 자체의 자중에 의한 축력은 작은 반면, 시공 하중은 불균등하게 작용하여 이로 인한 모멘트가 발생한다.
이에 대한 대책으로 블록 단위로 분리된 조적식 아치구조물은 성토가 완료될 때까지 동바리 등의 가설재로 지지시키는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 방법은 가설 공사로 인한 공사 기간 및 비용 증가의 문제가 있다.
또한, 블록들을 연결하여 일괄적으로 설치하는 방법을 고려해 볼 수 있다(EP1 560 986 B1). 그러나 이 방법은 시공중 압축력선이 블록의 두께를 벗어나지 않도록 하기 위해 필요 이상으로 두꺼운 블록을 사용하여야 한다. 따라서 아치구조물의 자중이 많이 증가할 수밖에 없고, 이로 인한 물량 증가로 자재비 상승 및 양중 부담 증가 등의 문제점이 있다.
또 다른 대책으로 분할된 블록을 이용하지 않고 아치구조물 전체 또는 절반을 일체형의 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작하는 방법이 있다. 이 방법은 시공중 발생하는 휨에 대해 부재가 저항하도록 함으로써 가설재 없이 현장 조립하는 방법이다(KR10-555046).
그러나 이러한 프리캐스트 콘크리트 부재 역시 휨에 저항하기 위한 최소한의 콘크리트 두께가 필요하고 철근 사용이 과다하며, 부재의 크기 및 형태상의 제약으로 제작 및 운반이 효율적이지 않다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 부재 두께를 최소화하여 경량화하면서도 시공 하중에 대해 휨 저항 가능한 아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 시공시 가설구조물이 필요없는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 판 형상으로 형성되어 복수 개가 아치 배럴의 곡률에 따라 산정된 간격에 따라 상호 이격되도록 일렬로 배치되어 압축력을 받는 것으로, 인접하는 패널 부재가 어떠한 각도에서 접합되어도 접합부에서 상호 대면하는 면이 일정한 접지면을 유지할 수 있도록 함으로써 아치구조물의 곡률반경에 상관없이 동일한 형상의 패널 부재를 사용할 수 있도록 하기 위해 상기 패널 부재의 길이 방향 일측 단부는 원호 형으로 볼록하게 형성되고, 타측 단부는 일측 단부의 형상과 대응되도록 원호 형으로 오목하게 형성되는 패널 부재; 상기 복수의 패널 부재 상부에 패널 부재와 일정 간격 이격되도록 길이 방향으로 가로질러 구비되어 인장력을 받는 연속 축 부재인 띠형 강판 또는 일정한 폭을 갖는 판형 강판인 아웃리거; 및 상기 아웃리거와 패널 부재를 연결하기 위한 것으로, 아웃리거의 길이 방향으로 하부가 벌어진 역 V자형으로 형성되어 상단은 아웃리거에 일체로 고정 결합되고, 하단은 이웃하는 한 쌍의 패널 부재의 상면에 각각 고정 결합되어 패널 부재 회전시 아웃리거와 패널 부재의 거리를 일정하게 유지하고 인접한 패널 부재들 간의 단차 발생을 방지하는 편심연결재; 로 구성되어, 상기 아웃리거, 패널 부재 및 양측의 편심연결재가 사다리꼴을 이루는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 아웃리거는 일정한 폭을 갖는 판형 강판이고, 상기 아웃리거와 패널 부재는 적어도 2열 이상의 편심연결재로 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 패널 부재의 길이 방향 양단부에는 탄성 패드가 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 패널 부재의 길이 방향 양단부에는 단부 형상을 따라 슬립 패드가 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 복수의 패널 부재 상면에는 길이 방향으로 가로지르는 다월바가 구비되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 패널 부재의 상면에는 상기 다월바의 폭 방향 및 상하 방향 이동을 제한하는 가이드구가 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 아치구조물이 설치될 위치의 양단에 설치되는 기초; 양단이 각각 상기 기초의 상부에 거치되어 지지되는 것으로, 상기 아웃리거가 구비된 아치용 조립체가 자중에 의해 아치 형상으로 변형되어 형성되는 아치 배럴; 및 상기 아치 배럴의 상부에 되메움되는 토사; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 아웃리거는 패널 부재와 동일한 폭을 갖는 판형 강판으로 상기 아웃리거와 패널 부재의 사이에는 콘크리트가 채워지며, 상기 토사는 아웃리거의 상부에 되메움되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물을 시공하기 위한 것으로, (a) 아치구조물이 설치될 위치의 양단에 기초를 설치하는 한편, 작업면 상에 복수의 패널 부재를 일렬로 배치하고, 일렬로 배치된 패널 부재의 상부에 편심연결재로 아웃리거를 길이 방향으로 가로지르도록 결합하여 아치용 조립체를 제작하는 단계; (b) 상기 아치용 조립체의 중앙을 양중하여 아치 형상으로 변형된 아치 배럴의 양단을 상기 기초의 상부에 거치하는 단계; 및 (c) 상기 아치 배럴의 상부에 토사를 되메움하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 아웃리거는 패널 부재와 동일한 폭을 갖는 판형 강판으로 상기 (c) 단계에서, 되메움 토사의 성토 전에 아웃리거와 패널 부재의 사이에 콘크리트가 채워지며, 상기 되메움 토사는 아웃리거의 상부에 성토되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (b) 단계에서, 상기 아치 배럴의 양단을 인장 와이어로 서로 당겨 패널 부재에는 압축력을 도입하고, 아웃리거에는 인장력을 도입하여 아치 배럴을 기초 상부에 거치한 후 인장 와이어를 제거하는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 기초의 상면에는 아치 배럴의 하단이 삽입되는 삽입홈이 형성되어, 상기 (b) 단계에서, 아치 배럴의 하단이 기초의 삽입홈에 삽입되도록 아치 배럴을 기초 상부에 거치한 후 아치 배럴의 하단 외측과 삽입홈 사이의 공간에 쐐기 부재를 삽입하는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 하부는 압축력을 받는 분할된 패널 부재로 형성하고, 상부는 인장력을 받는 연속 축 부재인 아웃리거로 형성하며, 상하 일정 거리 이격된 패널 부재와 아웃리거를 편심연결재로 연결하여 아치용 조립체를 구성할 수 있다.
따라서 분리된 복수의 패널 부재가 아웃리거에 의해 서로 연결되므로, 아치용 조립체의 일괄 인양 및 설치가 가능하여 시공시 가설구조물이 필요 없다.
아울러 시공중 휨 모멘트에 저항할 수 있으면서도 공용중 필요한 최소한의 휨 강성만을 갖도록 하여 파형강판 지중구조와 같이 연성 거동을 유도하여 배면토의 구조적 활용을 최대화할 수 있고, 프리캐스트 부재를 공용중 압축력 저항에 필요한 최소 단면적을 기준으로 최대한 얇게 구성할 수 있다.
이로 인하여 부재의 경량화를 통한 시공성 향상 및 공사비 절감이 가능한 아웃리거가 구비된 아치용 조립체, 이를 이용한 아치구조물 및 이의 시공방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체의 측면도.
도 2는 띠형 강판인 아웃리거가 구비된 아치용 조립체의 사시도.
도 3은 도 2의 아치용 조립체에 의하여 형성되는 아치 배럴의 사시도.
도 4는 판형 강판인 아웃리거가 구비된 아치용 조립체의 사시도.
도 5는 도 4의 아치용 조립체에 의하여 형성되는 아치 배럴의 사시도.
도 6은 패널 부재의 실시예를 나타내는 아치 배럴의 측면도.
도 7은 탄성 패드가 구비된 아치 배럴의 측면도.
도 8은 패널 부재의 다른 실시예를 나타내는 아치용 조립체의 측면도.
도 9는 패널 부재의 또 다른 실시예를 나타내는 아치용 조립체의 측면도.
도 10은 슬립 패드가 구비된 아치 배럴의 측면도.
도 11은 다월바가 구비된 아치용 조립체의 사시도.
도 12는 도 11의 아치용 조립체에 의하여 형성되는 아치 배럴의 측면도.
도 13은 일실시예에 의한 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 측단면도.
도 14는 다른 실시예에 의한 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 측단면도.
도 15는 인장 와이어를 이용한 아치구조물의 시공과정을 도시하는 도면.
도 16은 아치 배럴 하단과 기초의 결합 상세를 도시하는 측단면도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 아웃리거가 구비된 아치용 조립체는 판 형상으로 형성되어 복수 개가 아치 배럴의 곡률에 따라 산정된 간격에 따라 상호 이격되도록 일렬로 배치되어 압축력을 받는 것으로, 인접하는 패널 부재가 어떠한 각도에서 접합되어도 접합부에서 상호 대면하는 면이 일정한 접지면을 유지할 수 있도록 함으로써 아치구조물의 곡률반경에 상관없이 동일한 형상의 패널 부재를 사용할 수 있도록 하기 위해 상기 패널 부재의 길이 방향 일측 단부는 원호 형으로 볼록하게 형성되고, 타측 단부는 일측 단부의 형상과 대응되도록 원호 형으로 오목하게 형성되는 패널 부재; 상기 복수의 패널 부재 상부에 패널 부재와 일정 간격 이격되도록 길이 방향으로 가로질러 구비되어 인장력을 받는 연속 축 부재인 띠형 강판 또는 일정한 폭을 갖는 판형 강판인 아웃리거; 및 상기 아웃리거와 패널 부재를 연결하기 위한 것으로, 아웃리거의 길이 방향으로 하부가 벌어진 역 V자형으로 형성되어 상단은 아웃리거에 일체로 고정 결합되고, 하단은 이웃하는 한 쌍의 패널 부재의 상면에 각각 고정 결합되어 패널 부재 회전시 아웃리거와 패널 부재의 거리를 일정하게 유지하고 인접한 패널 부재들 간의 단차 발생을 방지하는 편심연결재; 로 구성되어, 상기 아웃리거, 패널 부재 및 양측의 편심연결재가 사다리꼴을 이루는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체의 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체는 판 형상으로 형성되어 복수 개가 아치 배럴(1')의 곡률에 따라 산정된 간격에 따라 상호 이격되도록 일렬로 배치되어 압축력을 받는 것으로, 인접하는 패널 부재(11)가 어떠한 각도에서 접합되어도 접합부에서 상호 대면하는 면이 일정한 접지면을 유지할 수 있도록 함으로써 아치구조물의 곡률반경에 상관없이 동일한 형상의 패널 부재(11)를 사용할 수 있도록 하기 위해 상기 패널 부재(11)의 길이 방향 일측 단부는 원호 형으로 볼록하게 형성되고, 타측 단부는 일측 단부의 형상과 대응되도록 원호 형으로 오목하게 형성되는 패널 부재(11); 상기 복수의 패널 부재(11) 상부에 패널 부재(11)와 일정 간격 이격되도록 길이 방향으로 가로질러 구비되어 인장력을 받는 연속 축 부재인 띠형 강판 또는 일정한 폭을 갖는 판형 강판인 아웃리거(12); 및 상기 아웃리거(12)와 패널 부재(11)를 연결하기 위한 것으로, 아웃리거(12)의 길이 방향으로 하부가 벌어진 역 V자형으로 형성되어 상단은 아웃리거(12)에 일체로 고정 결합되고, 하단은 이웃하는 한 쌍의 패널 부재(11)의 상면에 각각 고정 결합되어 패널 부재(11) 회전시 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 거리를 일정하게 유지하고 인접한 패널 부재(11)들 간의 단차 발생을 방지하는 편심연결재(13); 로 구성되어, 상기 아웃리거(12), 패널 부재(11) 및 양측의 편심연결재(13)가 사다리꼴을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 패널 부재(11)는 복수 개가 상호 이격되도록 일렬로 배치된다.
상기 패널 부재(11)는 프리캐스트 콘크리트 부재를 주로 이용할 수 있으나, 이에 국한되지 않고 목재, 합성수지 등 압축력을 지지할 수 있는 재료이면 어떤 것을 사용하여도 무방하다.
상기 패널 부재(11) 사이의 간격은 아치 형상을 이루는 아치 배럴(1')의 곡률에 따라 산정 가능하다. 즉, 아치 배럴(1')의 곡률이 큰 경우에는 이웃하는 패널 부재(11) 사이의 간격을 넓게 하고, 아치 배럴(1')의 곡률이 작은 경우에는 이웃하는 패널 부재(11) 사이의 간격을 좁게 형성할 수 있다.
상기 패널 부재(11)는 아치용 조립체(1)의 하부에 위치되어 압축력을 받는 부재로 상호 분할된 복수 개로 구성한다.
상기 아웃리거(12)는 복수의 패널 부재(11) 상부에 패널 부재(11)와 일정 간격 이격되도록 길이 방향으로 가로질러 구비된다.
상기 아웃리거(12)는 휨 강성을 갖는 것으로 유연하게 휠 수 있는 탄성 재료를 사용함이 바람직하다.
상기 아웃리거(12)는 아치용 조립체(1)의 상부에 위치되어 인장력을 받는 부재로 하나의 연속된 축 부재로 구성한다.
상기 편심연결재(13)는 아웃리거(12)와 패널 부재(11)를 연결한다.
상기 편심연결재(13)는 패널 부재(11)와 아웃리거(12)가 서로 이격된 상태로 연결되도록 패널 부재(11)와 아웃리거(12) 사이에 구비된다.
이와 같이, 본 발명 아치용 조립체(1)는 분리된 복수의 패널 부재(11)가 각각 편심연결재(13)에 의하여 하나의 아웃리거(12)에 연결된다. 이에 따라 아치용 조립체(1)의 일괄 인양 및 설치가 가능하다.
상기 아치용 조립체(1)는 작업장에서 패널 부재(11)를 일렬로 배치하고 패널 부재(11) 상부에 아웃리거(12)를 편심연결재(13)로 결합함으로써 직선 상태로 제작할 수 있다.
이렇게 제작된 아치용 조립체(1)는 아웃리거(12)의 중앙부를 인양하면 그 자중에 의해 중앙부 양측이 휘게 된다. 동시에 이웃하는 패널 부재(11)들의 단부가 서로 맞닿아 전체적으로 아치 형상을 이루게 되어 아치 배럴(1')이 형성된다.
상기 아웃리거(12)와 편심연결재(13)는 후에 되메움되는 토사(3)에 매립되어 아치구조물과 주변 지반의 일체 거동을 강화한다.
상기 패널 부재(11), 아웃리거(12) 및 편심연결재(13)는 각각 분리하여 현장에 반입한 후 현장에서 조립할 수 있다. 이에 따라 운송 및 운송비 부담을 줄일 수 있고, 아치구조물의 크기에 구애받지 않고 시공 가능하다.
상기와 같이, 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체는 하부는 압축력을 받는 분할된 패널 부재(11)로 형성하고, 상부는 인장력을 받는 연속 축 부재인 아웃리거(12)로 형성하며, 상하 일정 거리 이격된 패널 부재(11)와 아웃리거(12)를 편심연결재(13)로 연결하여 구성한다.
따라서 시공중 휨 모멘트에 저항할 수 있다. 또한, 공용중에는 필요한 최소한의 휨 강성만을 갖도록 하여 파형강판 지중구조와 같이 연성 거동을 유도하여 하중변동에 따른 토압재분배 역할을 하는 배면토의 구조적 활용을 최대화할 수 있고, 프리캐스트 부재를 공용중 압축력 저항에 필요한 최소 단면적을 기준으로 최대한 얇게 구성하는 것이 가능하다.
이에 따라 부재의 두께를 최소화하여 경량화하면서도 시공 하중에 대해 휨 저항 가능하여 시공시 가설구조물이 필요없는 아치용 조립체(1)를 제공할 수 있다.
상기 편심연결재(13)는 아웃리거(12)의 길이 방향으로 하부가 벌어진 역 V자형으로 형성되어 상단은 아웃리거(12)에 고정 결합되고, 하단은 이웃하는 한 쌍의 패널 부재(11)의 상면에 각각 고정 결합되도록 구성할 수 있다.
상기 편심연결재(13)가 각 패널 부재(11) 내의 위치에서 아웃리거(12)와 패널 부재(11)를 연결할 경우, 즉 편심연결재(13)의 하단이 하나의 패널 부재(11)에 결합될 경우에는 아치용 조립체(1) 인양시 편심연결재(13)들 사이에서 아웃리거(12)의 국부적인 변형이 발생해 이웃하는 패널 부재(11)의 접합부에서 단차가 크게 발생하여 시공 정밀도 및 안정성이 떨어진다.
따라서 역 V자형으로 형성되는 편심연결재(13)의 하단 양측을 이웃하는 패널 부재(11)에 각각 연결하는 한편, 편심연결재(13)의 상단을 이웃하는 패널 부재(11)가 서로 만나는 부분에서 아웃리거(12)와 연결함으로써 아치형 조립체(1)의 인양으로 인해 패널 부재(11)들이 회전하는 과정에서도 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 거리를 일정하게 유지하고 인접한 패널 부재(11)들 간의 단차 발생을 방지할 수 있다.
다시 말하면, 역 V자형의 편심연결재(13)는 상단 꼭짓점이 회전의 중심이 되며, 아치용 조립체(1) 인양에 따라 패널 부재(11)가 회전하면 전체적으로 역 V자 형상으로 오므려진다.
상기 편심연결재(13)의 형상에 의하여 각 패널 부재(11)에서 상부의 아웃리거(12), 하부의 패널 부재(11) 및 양측의 편심연결재(13)가 사다리꼴을 이루므로, 자중을 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 편심연결재(13)는 강판을 절곡하여 형성할 수 있다.
상기 편심연결재(13)는 볼트에 의해 아웃리거(12) 및 패널 부재(11)에 결합 가능하다.
도 2는 띠형 강판인 아웃리거가 구비된 아치용 조립체의 사시도이고, 도 3은 도 2의 아치용 조립체에 의하여 형성되는 아치 배럴의 사시도이다.
도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 아웃리거(12)는 띠형 강판으로 구성할 수 있다.
도 2와 같이 폭이 좁은 띠형 강판을 아웃리거(12)로 이용하여 아치용 조립체(1)를 조립한 후 아치용 조립체(1)의 중앙을 인양하면, 아치용 조립체(1)의 형상이 도 3과 같이 변형되어 아치 배럴(1')이 형성된다.
이때, 상기 띠형 강판의 충분한 탄성에 의하여 아치용 조립체(1)가 자중에 의한 탄성 변형을 하게 된다.
띠형 강판을 이용하는 아웃리거(12)는 아치용 조립체(1) 인양시 안정성을 위해 2열 이상 배치하는 것이 바람직하다.
이 경우 각 아웃리거(12)는 편심연결재(13)에 의해 패널 부재(11)와 결합된다.
띠형 강판은 상대적으로 폭이 좁기 때문에, 패널 부재(11)의 상부가 개방되어 아웃리거(12) 상부에 토사(3)를 성토하기 유리하다.
도 4는 판형 강판인 아웃리거가 구비된 아치용 조립체의 사시도이고, 도 5는 도 4의 아치용 조립체에 의하여 형성되는 아치 배럴의 사시도이다.
도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 아웃리거(12)는 일정한 폭을 갖는 판형 강판이고, 상기 아웃리거(12)와 패널 부재(11)는 적어도 2열 이상의 편심연결재(13)로 결합되도록 구성할 수 있다.
상기 아웃리거(12)는 하나의 판형 강판으로 구성할 수 있다.
이 경우 상기 아웃리거(12)는 패널 부재(11)와 동일한 폭으로 형성하여 패널 부재(11) 전체를 덮도록 구성할 수 있다.
상기 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 안정적인 결합을 위하여 편심연결재(13)는 적어도 2열 이상 배치하도록 한다.
상기 패널 부재(11)와 아웃리거(12) 사이의 공간에는 콘크리트(4)를 충전하여 강성 구조체를 형성할 수 있다.
이에 따라 토사(3)의 되메움 없이도 하중을 지지할 수 있어 방호 시설 등에 사용 가능하다.
상기 판형 강판으로 구성되는 아웃리거(12)에는 콘크리트(4) 타설을 위한 타설공을 형성할 수 있다.
도 6은 패널 부재의 실시예를 나타내는 아치 배럴의 측면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 패널 부재(11)의 길이 방향 양단부는 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지게 형성할 수 있다.
상기 아치용 조립체(1) 인양시 각 패널 부재(11)는 각기 회전하여 전체적으로 아치 형상의 아치 배럴(1')을 이루게 되는데, 아치 배럴(1')을 구성하는 패널 부재(11)의 단부면이 서로 밀착될 수 있도록 패널 부재(11)의 양단을 경사지게 형성할 수 있다.
일례로 상기 패널 부재(11)는 각각 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 역사다리꼴로 형성할 수 있다.
상기 패널 부재(11) 단부의 경사 각도는 아치 배럴(1')의 곡률에 따라 산정한다.
도 7은 탄성 패드가 구비된 아치 배럴의 측면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 패널 부재(11)의 길이 방향 양단부에는 탄성 패드(111)가 결합될 수 있다.
상기 탄성 패드(111)는 아치용 조립체(1) 인양시 이웃하는 패널 부재(11) 간 충돌로 패널 부재(11)의 단부가 손상되는 것을 방지하고, 제작 오차를 흡수한다.
아울러 상기 탄성 패드(111)는 아치 구조물 공용중 아치 배럴(1')이 유연하게 거동할 수 있도록 기여하며, 이웃하는 패널 부재(11) 간 접합면을 밀실하게 막아 방수 기능을 확보한다.
상기 탄성 패드(111)는 고무판 등 신축성 있는 소재를 사용 가능하다.
상기 탄성 패드(111)는 패널 부재(11) 제작시 마구리 측의 영구거푸집 역할을 할 수 있다.
도 8은 패널 부재의 다른 실시예를 나타내는 아치용 조립체의 측면도이고, 도 9는 패널 부재의 또 다른 실시예를 나타내는 아치용 조립체의 측면도이다.
도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 패널 부재(11)의 길이 방향 일측 단부는 원호 형으로 볼록하게 형성되고, 타측 단부는 일측 단부의 형상과 대응되도록 원호 형으로 오목하게 형성될 수 있다.
도 8의 (a)는 작업 면에서 아치용 조립체(1)를 조립한 상태를 도시하고, 도 8의 (b)는 아치용 조립체(1) 인양 후 아치 배럴(1')을 형성한 상태를 도시한다.
상기 패널 부재(11)의 양단을 상호 대응되는 형상의 원호 형으로 구성하면, 패널 부재(11)가 어떠한 각도로 만나더라도 도 8의 (b)와 같이 이웃하는 패널 부재(11)의 접합부에서 상호 대면하는 면이 일정한 접지면을 유지할 수 있다.
이에 따라 적용될 아치구조물의 곡률반경에 상관없이 동일한 형상의 패널 부재(11)를 사용할 수 있으므로 충분한 양의 패널 부재(11)를 미리 제작하여 긴급한 공사에 신속하게 사용할 수 있다.
상기 패널 부재(11)의 단부는 도 8의 (a) 및 (b)와 같이 단부 전체를 원호 형으로 형성할 수도 있고, 도 9와 같이 단부의 중앙 부분 일부만 돌출 또는 오목하게 원호 형으로 형성할 수도 있다.
상기 편심연결재(13)는 트러스의 사재 역할을 하여 패널 부재(11) 간 회전 각을 제한한다. 따라서 패널 부재(11)의 단부를 원호 형으로 형성하여도 아치용 조립체(1) 인양시 설계된 아치 곡률을 유지할 수 있다.
도 10은 슬립 패드가 구비된 아치 배럴의 측면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 패널 부재(11)의 길이 방향 양단부에는 단부 형상을 따라 슬립 패드(112)가 결합될 수 있다.
도 7을 참고하여 전술한 탄성 패드(111)는 패널 부재(11)의 단부에 결합되어 패널 부재(11) 간 회전이 자유롭도록 하기 위한 것이다.
마찬가지로 상기 패널 부재(11)의 단부가 원호 형으로 구성된 경우에도 패널 부재(11)의 회전 변형이 더욱 자유롭게 발생하도록 패널 부재(11)의 단부에 마찰이 적은 슬립 패드(112)를 결합할 수 있다.
이에 따라 이웃하는 패널 부재(11) 간 경계에서 패널 부재(11)의 자유로운 회전 변형에 의해 아치구조물의 연성 거동을 유도할 수 있다.
상기 슬립 패드(112)는 패널 부재(11)의 단부 전체에 걸쳐 구비되거나 단부 일부에 구비될 수 있으며, 패널 부재(11)의 일단 또는 양단에 구비될 수 있다.
상기 슬립 패드(112)는 패널 부재(11) 제작시 마구리 측 영구거푸집 역할을 할 수 있다.
도 11은 다월바가 구비된 아치용 조립체의 사시도이고, 도 12는 도 11의 아치용 조립체에 의하여 형성되는 아치 배럴의 측면도이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 패널 부재(11) 상면에는 길이 방향으로 가로지르는 다월바(14)가 구비될 수 있다.
상기 다월바(14)는 아치구조물 시공 완료 후 아치 배럴(1') 상부에 성토되는 토사(3) 또는 현장 타설되는 콘크리트(4) 내에 매립되어 아치구조물을 보강한다.
상기 다월바(14)는 철근 등 절곡이 가능한 부재를 이용하여, 아치구조물 시공 완료 상태에서 패널 부재(11)들을 따라 자연스럽게 아치 형상을 이루도록 구성한다.
상기 패널 부재(11)의 상면에는 상기 다월바(14)의 폭 방향 및 상하 방향 이동을 제한하는 가이드구(113)가 결합될 수 있다.
상기 가이드구(113)는 아웃리거(12)의 길이 방향 이동은 허용하나 폭 방향 및 상하 방향 이동을 제한한다.
이에 따라 아치용 조립체(1) 조립시 다월바(14)를 미리 가이드구(113)에 삽입되도록 하여 패널 부재(11)의 상면에 고정한다. 그리고 아치용 조립체(1) 인양시 아치용 조립체(1)가 직선 형상에서 아치형으로 변형할 때 가이드구(113)에 삽입되어 고정된 다월바(14)가 패널 부재(11)와 같이 휘면서 아치 형상이 원활하게 형성되도록 할 수 있다.
이렇게 설치된 다월바(14)는 아치용 조립체(1)의 인양이나 설치 중 패널 부재(11)들이 폭 방향으로 이탈하는 것을 방지한다. 또한, 예상치 못한 외부 하중에 의해 패널 부재(11) 간 접합면이 어긋나는 것을 방지한다.
즉, 다월바(14)를 패널 부재(11)의 상부에 고정하는 구성에 의해 공용중 구조물의 구조적 성능을 향상시킬 뿐 아니라 시공중 안정성을 높일 수 있다.
상기 가이드구(113)는 역 U형상으로 패널 부재(11) 제작시 패널 부재(11)에 하부를 매립하여 일체로 제작할 수 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 패널 부재(11) 제작 후 별도로 결합하는 것도 가능하다.
도 13은 일실시예에 의한 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 측단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물은 아치구조물이 설치될 위치의 양단에 설치되는 기초(2); 양단이 각각 상기 기초(2)의 상부에 거치되어 지지되는 것으로, 상기 아웃리거(12)가 구비된 아치용 조립체(1)가 자중에 의해 아치 형상으로 변형되어 형성되는 아치 배럴(1'); 및 상기 아치 배럴(1')의 상부에 되메움되는 토사(3); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 아치 배럴(1')을 형성하는 아치용 조립체(1)는 도 1 내지 도 12를 참고하여 전술한 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체(1)이다.
상기 아치 배럴(1')은 아치용 조립체(1)의 중앙을 상부로 들어올려 아치 형상으로 변형하여 형성한다.
상기 아치 배럴(1')은 아치구조물의 폭에 따라 1열 또는 복수 열로 설치 가능하다.
방수 성능 확보를 위하여 토사(3)를 되메우기 전에는 패널 부재(11) 상부에 방수층을 시공할 수 있다.
상기 토사(3)는 패널 부재(11)와 아웃리거(12) 사이 부분까지 충전할 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 의한 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 측단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물은 상기 아웃리거(12)는 패널 부재(11)와 동일한 폭을 갖는 판형 강판으로 상기 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 사이에는 콘크리트(4)가 채워지며, 상기 토사(3)는 아웃리거(12)의 상부에 되메움되는 것을 특징으로 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 아웃리거(12)가 판형 강판으로 구성되는 경우에는 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 사이에 콘크리트(4)를 타설하여 아치구조물을 강성 구조체로 형성할 수 있다.
이 경우, 콘크리트(4) 타설시 아웃리거(12)와 패널 부재(11)가 거푸집 역할을 하므로, 거푸집 등 별도의 가설재가 필요 없다.
토사(3)는 패널 부재(11)의 상부에 직접 되메움될 수 있으나, 아웃리거(12)를 패널 부재(11)와 폭이 같은 판형 강판으로 형성하여 패널 부재(11) 전체를 덮는 경우 토사(3)는 아웃리거(12) 상부에 되메우기 한다.
본 발명 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법은 상기 아웃리거(12)가 구비된 아치용 조립체(1)를 이용한 아치구조물을 시공하기 위한 것으로, (a) 아치구조물이 설치될 위치의 양단에 기초(2)를 설치하는 한편, 작업면 상에 복수의 패널 부재(11)를 일렬로 배치하고, 일렬로 배치된 패널 부재(11)의 상부에 편심연결재(13)로 아웃리거(12)를 길이 방향으로 가로지르도록 결합하여 아치용 조립체(1)를 제작하는 단계; (b) 상기 아치용 조립체(1)의 중앙을 양중하여 아치 형상으로 변형된 아치 배럴(1')의 양단을 상기 기초(2)의 상부에 거치하는 단계; 및 (c) 상기 아치 배럴(1')의 상부에 토사(3)를 되메움하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서 기초(2) 시공 및 아치용 조립체(1)의 제작은 별도 또는 순차적으로 실시할 수 있다.
상기 (a) 단계에서 기초(2) 시공 및 아치용 조립체(1)의 제작이 완료된 후에는 (b) 아치용 조립체(1)의 중앙을 상부로 양중하여 아치 형상의 아치 배럴(1')을 형성한다.
상기 아치 배럴(1')은 양단이 각각 기초(2) 상부에 거치되어 지지된다.
이후, (c) 아치 배럴(1') 상부에 토사(3)를 되메우기 하여 시공을 완료한다.
아치구조물의 폭에 따라 상기 아치 배럴(1')이 복수 열로 구성되는 경우에는 상기 (b) 단계를 충분히 반복한 후 토사(3)를 되메우기 한다.
상기 아웃리거(12)가 패널 부재(11)와 동일한 폭을 갖는 판형 강판으로 구성되는 경우에는 상기 (c) 단계에서, 되메움 토사(3)의 성토 전에 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 사이에 콘크리트(4)를 채워넣으며, 상기 되메움 토사(3)는 아웃리거(12)의 상부에 성토한다.
도 15는 인장 와이어를 이용한 아치구조물의 시공과정을 도시하는 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 (b) 단계에서는 상기 아치 배럴(1')의 양단을 인장 와이어(5)로 서로 당겨 패널 부재(11)에는 압축력을 도입하고, 아웃리거(12)에는 인장력을 도입하여 아치 배럴(1')을 기초(2) 상부에 거치한 후 인장 와이어(5)를 제거할 수 있다.
라이즈가 낮은 아치, 즉 크라운부의 곡률 반경이 어깨부의 곡률 반경보다 큰 아치를 거치할 때 또는 토피고가 매우 낮은 아치 등은 차량 하중을 비롯하여 크기가 큰 하중이 작용할 때, 자중이나 배면토에 의해 아치에 도입된 압축력에 비해 정모멘트가 크게 작용할 수 있다.
이때, 아웃리거(12)의 단면이 너무 커서 좌굴이 발생하지 않고 압축력에 버티게 되면 하부의 패널 부재(11) 간에 인장력이 발생한다.
따라서 위와 같은 조건 하에서는 토사(3)의 되메움 단계 이전에 인장 와이어(5)로 아치 배럴(1')의 양단을 당겨 패널 부재(11)에 미리 압축력을 도입한다. 이에 따라 패널 부재(11)에서 인장력이 발생하지 않도록 구성할 수 있다.
상기 압축력은 와이어 장선기(51) 등을 인장 와이어(5) 내에 결합한 후 인장 와이어(5)를 당겨 도입할 수 있다.
도 16은 아치 배럴 하단과 기초의 결합 상세를 도시하는 측단면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 기초(2)의 상면에는 아치 배럴(1')의 하단이 삽입되는 삽입홈(21)이 형성되어, 상기 (b) 단계에서, 아치 배럴(1')의 하단이 기초(2)의 삽입홈(21)에 삽입되도록 아치 배럴(1')을 기초(2) 상부에 거치한 후 아치 배럴(1')의 하단 외측과 삽입홈(21) 사이의 공간에 쐐기 부재(6)를 삽입하도록 구성할 수 있다.
인장 와이어(5) 제거 후 아치 배럴(1')이 외측으로 복원되는 것을 방지하기 위하여, 인장 와이어(5)를 제거하기 전에 아치 배럴(1') 양단 외측에 쐐기 부재(6)를 삽입하여 지지하도록 할 수 있다.
따라서 아치 배럴(1')의 하단 외측과 삽입홈(21) 사이의 공간에 쐐기 부재(6)를 삽입하여 아치 배럴(1')이 벌어지지 않도록 지지한 후 인장 와이어(5)를 해체한다.
본 발명의 아웃리거가 구비된 아치용 조립체는 하부는 압축력을 받는 분할된 패널 부재로 형성하고, 상부는 인장력을 받는 연속 축 부재인 아웃리거로 형성하며, 상하 일정 거리 이격된 패널 부재와 아웃리거를 편심연결재로 연결하여 아치용 조립체를 구성할 수 있다. 이에 분리된 복수의 패널 부재를 아웃리거로 연결하여 일괄 시공할 수 있으므로 가설구조물이 필요 없고, 시공중 및 공용중 발생하는 휨에 대해 저항 가능하여 부재의 두께를 최소로 할 수 있어 시공성 향상 및 공사비 절감이 가능하다는 점에서 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (12)

  1. 판 형상으로 형성되어 복수 개가 아치 배럴(1')의 곡률에 따라 산정된 간격에 따라 상호 이격되도록 일렬로 배치되어 압축력을 받는 것으로, 인접하는 패널 부재(11)가 어떠한 각도에서 접합되어도 접합부에서 상호 대면하는 면이 일정한 접지면을 유지할 수 있도록 함으로써 아치구조물의 곡률반경에 상관없이 동일한 형상의 패널 부재(11)를 사용할 수 있도록 하기 위해 상기 패널 부재(11)의 길이 방향 일측 단부는 원호 형으로 볼록하게 형성되고, 타측 단부는 일측 단부의 형상과 대응되도록 원호 형으로 오목하게 형성되는 패널 부재(11);
    상기 복수의 패널 부재(11) 상부에 패널 부재(11)와 일정 간격 이격되도록 길이 방향으로 가로질러 구비되어 인장력을 받는 연속 축 부재인 띠형 강판 또는 일정한 폭을 갖는 판형 강판인 아웃리거(12); 및
    상기 아웃리거(12)와 패널 부재(11)를 연결하기 위한 것으로, 아웃리거(12)의 길이 방향으로 하부가 벌어진 역 V자형으로 형성되어 상단은 아웃리거(12)에 일체로 고정 결합되고, 하단은 이웃하는 한 쌍의 패널 부재(11)의 상면에 각각 고정 결합되어 패널 부재(11) 회전시 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 거리를 일정하게 유지하고 인접한 패널 부재(11)들 간의 단차 발생을 방지하는 편심연결재(13); 로 구성되어,
    상기 아웃리거(12), 패널 부재(11) 및 양측의 편심연결재(13)가 사다리꼴을 이루는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체.
  2. 제1항에서,
    상기 아웃리거(12)는 일정한 폭을 갖는 판형 강판이고, 상기 아웃리거(12)와 패널 부재(11)는 적어도 2열 이상의 편심연결재(13)로 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체.
  3. 제1항에서,
    상기 패널 부재(11)의 길이 방향 양단부에는 탄성 패드(111)가 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체.
  4. 제1항에서,
    상기 패널 부재(11)의 길이 방향 양단부에는 단부 형상을 따라 슬립 패드(112)가 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체.
  5. 제1항에서,
    상기 복수의 패널 부재(11) 상면에는 길이 방향으로 가로지르는 다월바(14)가 구비되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체.
  6. 제5항에서,
    상기 패널 부재(11)의 상면에는 상기 다월바(14)의 폭 방향 및 상하 방향 이동을 제한하는 가이드구(113)가 결합되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체.
  7. 아치구조물이 설치될 위치의 양단에 설치되는 기초(2);
    양단이 각각 상기 기초(2)의 상부에 거치되어 지지되는 것으로, 제1항, 제3항, 제5항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의한 아웃리거(12)가 구비된 아치용 조립체(1)가 자중에 의해 아치 형상으로 변형되어 형성되는 아치 배럴(1'); 및
    상기 아치 배럴(1')의 상부에 되메움되는 토사(3); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물.
  8. 제7항에서,
    상기 아웃리거(12)는 패널 부재(11)와 동일한 폭을 갖는 판형 강판으로 상기 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 사이에는 콘크리트(4)가 채워지며, 상기 토사(3)는 아웃리거(12)의 상부에 되메움되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물.
  9. 제7항에 의한 아웃리거(12)가 구비된 아치용 조립체(1)를 이용한 아치구조물을 시공하기 위한 것으로,
    (a) 아치구조물이 설치될 위치의 양단에 기초(2)를 설치하는 한편, 작업면 상에 복수의 패널 부재(11)를 일렬로 배치하고, 일렬로 배치된 패널 부재(11)의 상부에 편심연결재(13)로 아웃리거(12)를 길이 방향으로 가로지르도록 결합하여 아치용 조립체(1)를 제작하는 단계;
    (b) 상기 아치용 조립체(1)의 중앙을 양중하여 아치 형상으로 변형된 아치 배럴(1')의 양단을 상기 기초(2)의 상부에 거치하는 단계; 및
    (c) 상기 아치 배럴(1')의 상부에 토사(3)를 되메움하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법.
  10. 제9항에서,
    상기 아웃리거(12)는 패널 부재(11)와 동일한 폭을 갖는 판형 강판으로 상기 (c) 단계에서, 되메움 토사(3)의 성토 전에 아웃리거(12)와 패널 부재(11)의 사이에 콘크리트(4)가 채워지며, 상기 되메움 토사(3)는 아웃리거(12)의 상부에 성토되는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법.
  11. 제9항에서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 아치 배럴(1')의 양단을 인장 와이어(5)로 서로 당겨 패널 부재(11)에는 압축력을 도입하고, 아웃리거(12)에는 인장력을 도입하여 아치 배럴(1')을 기초(2) 상부에 거치한 후 인장 와이어(5)를 제거하는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법.
  12. 제11항에서,
    상기 기초(2)의 상면에는 아치 배럴(1')의 하단이 삽입되는 삽입홈(21)이 형성되어, 상기 (b) 단계에서, 아치 배럴(1')의 하단이 기초(2)의 삽입홈(21)에 삽입되도록 아치 배럴(1')을 기초(2) 상부에 거치한 후 아치 배럴(1')의 하단 외측과 삽입홈(21) 사이의 공간에 쐐기 부재(6)를 삽입하는 것을 특징으로 하는 아웃리거가 구비된 아치용 조립체를 이용한 아치구조물의 시공방법.
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