KR100704874B1 - 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법에 관한 것으로 특히, 강관의 이음부를 교각 세그먼트 연결부가 아닌 교각 세그먼트의 내부에 위치토록 함으로써, 상기 교각 세그먼트 사이의 연성 확보 및 전단 저항 강도를 증대시킬 수 있는 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법의 제공을 목적으로 한다.

상기한 목적을 갖는 본 발명은 이음부를 통해 연장된 강관 및 이의 내측에 위치하는 강봉에 의해 기초부와 교각 세그먼트 및 코핑부가 결속되는 조립식 콘크리트 교각 구조에 있어서, 상기 강관 및 강봉의 이음부는 각각 교각 세그먼트 내부에 위치되어, 교각 세그먼트 사이의 연성 확보 및 전단 저항 강도를 증대시킬 수 있도록 하고, 동시에 상기 강관의 이음부와 강봉의 이음부는 동일선상에 위치되지 않도록 하여, 지진 등의 발생 시 교각의 저항력을 높일 수 있도록 하며, 기초부에 위치하는 강관의 하부에는 스터드 및 앵커 플레이트가 추가로 고정되어, 교각의 인발 및 굽힘 저항 강도를 증대시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

강관, 강봉, 교량, 조립식 콘크리트 교각, 전단 보강, 블록아웃, 퍼포본드형 스터드, 커플러, 앵커 플레이트, 플라스틱 띠, 에폭시 모르터

Description

강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조{Structures of Prefabricated Concrete Pier Strengthened in Shear by Steel Pipe}

도 1은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조를 나타내는 결합 단면도

도 2는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조를 나타내는 분해 사시도

도 3은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에 채용된 강관을 나타내는 사시도

도 4는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 기초부의 시공관계를 나타내는 단면도

도 5는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 기초부와 제1 교각 세그먼트의 시공관계를 나타내는 단면도

도 6은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 강관 및 강봉의 결합관계를 나타내는 단면도

도 7은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 제2 교각 세그먼트의 시공관계를 나타내는 단면도

도 8은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 강관과 강봉 및 제3 교각 세그먼트의 시공관계를 나타내는 단면도

도 9는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 코핑부의 시공관계를 나타내는 단면도

도 10은 도 9의 A-A 부분을 나타내는 평면도

도 11은 도 9의 결합부 시공관계를 나타내는 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기초부 15, 95 : 블록아웃

20a : 제1 강관 20b : 제2 강관

20c : 제3 강관 20d : 제4 강관

21 : 스터드 22 : 퍼포본드형 스터드

23 : 돌출편 25 : 스토퍼

25a : 베이스 25b : 연장편

25c : 절곡편 30a : 제1 강봉

30b : 제2 강봉 30c : 제3 강봉

30d : 제4 강봉 35 : 커플러

40a, 40b : 앵커 플레이트 45 : 실링제

50 : 제1 교각 세그먼트 60 : 제2 교각 세그먼트

70 : 제3 교각 세그먼트 80 : 제4 교각 세그먼트

90 : 코핑부 100 : 플라스틱 띠

101 : 원형 띠 철근 102 : 축방향 철근

104 : 크로스 타이 106 : 에폭시 모르터

본 발명은 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교각 세그먼트와 기초의 연결부재인 강관의 하부에는 강판인 앵커 플레이트를 결합시키고 상기 강관의 외부에는 전단 연결재를 결합시켜 교각의 인발 및 굽힘 저항 강도를 증대시키고, 상기 강관의 내부에는 강봉을 설치하여 교각 세그먼트와 교각 세그먼트 사이의 연성 확보 및 전단 저항 강도를 증대시키며, 상기 강관을 교각의 코핑부 상단 부근까지 연장하고 상기 연장된 강관의 말단에는 전단 연결재를 결합시켜 편재하중 발생 시 굽힘 저항 강도를 증대시킨 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 현장에서의 콘크리트 타설로 인한 교량의 시공은 공사기간이 늘어나고, 환경문제 및 이로 인한 민원문제의 발생으로 인하여 근래에는 이와 같은 시공방법이 줄어들고, 대신 미리 성형된 교각 세그먼트를 현장에서 조립식으로 시 공하는 급속시공 방법이 많이 이용되고 있다.

상기한 급속시공 방법은 교량의 전체적인 공사 기간을 단축할 수 있을 뿐 아니라 환경문제 및 민원 문제를 최소화할 수 있는 방안이 되고 있으며, 이러한 급속시공 방법은 대형 장비를 이용하여야 함에 따라 건설환경을 기계화하는데 일조하고 있는 것이 사실이다.

그러나, 상기 급속시공 방법에서는 내진 성능 확보 차원에서 교각 세그먼트와 기초 사이인 소성 힌지 구간에서의 연성확보와 뽑힘 강도의 증가 및 조립식 교각 세그먼트 이음부에서의 전단 저항력 증대가 가장 큰 문제점으로 대두되고 있다.

상기한 급속시공 방법을 채용한 종래의 조립식 교각 시스템은, 프리캐스트 교각 세그먼트를 포스트 텐션에 의해 연결하는 형태를 취하는데 있어서, 상기 포스트 텐션 부재로는 주로 강선이나 강봉을 사용하고 있으며, 상기 강선이나 강봉은 커플러를 통해 연결하여 사용하고 있다. 이때 상기 커플러가 교각 세그먼트 사이의 이음부에 위치하여 상기 강선이나 강봉의 연결부가 교각 세그먼트의 연결부에 집중되어 위치된다. 이에 따라 지진 발생으로 인한 조립식 교각의 유동 시, 교각의 전단 저항 강도를 유지시키는 강선이나 강봉의 연결부가 쉽게 끊어지는 문제점이 있다.

그리고, 교량의 소성 힌지 구간인 기초부로 부터 교각 단면 직경의 높이만큼의 구간에서는 지진 하중에 의해서 최대 모멘트가 발생함에 따라 높은 연성도를 요구하고 있으나, 현재는 교축 방향 철근의 겹이음을 허용하지 않고 있어 이 부분도 커플러를 이용한 긴장재의 연결로 시공되고 있다.

한편, 교각 세그먼트와 기초의 연결이나 교각 세그먼트와 코핑부의 연결부에서는 철근의 부착길이 확보 등을 통해서 휨 모멘트에 의한 뽑힘에 저항하도록 하고 있으나, 이는 지진하중과 같은 높은 하중 조건에서 충분한 강도를 갖지 못하고, 긴장재가 일반적으로 철근에 비해서 부착강도가 작기 때문에 긴장재 만으로는 교각의 연성확보에 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 조립식 교각 시스템이 갖는 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 교각 세그먼트와 기초의 연결부재인 강관의 하부에는 강판인 앵커 플레이트를 결합시키고, 상기 강관의 외부에는 전단 연결재를 결합시켜, 교각의 인발 및 굽힘 저항 강도를 증대시킬 수 있는 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법의 제공을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 강관의 이음부를 교각 세그먼트 연결부가 아닌 교각 세그먼트의 내부에 위치토록 하고, 상기 강관의 내부에는 강봉을 설치함으로써, 상기 교각 세그먼트와 교각 세그먼트 사이의 연성 확보 및 전단 저항 강도를 증대시킬 수 있는 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법의 제공을 다른 목적으로 한다.

그리고 또한, 본 발명은 상기 강관을 교각의 코핑부 상단 부근까지 연장하고, 상기 연장된 강관의 말단에는 퍼포본드형 전단 연결재를 결합시켜, 편재하중 발생 시 굽힘 저항 강도를 증대시킬 수 있는 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시 공방법의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조는, 이음부를 통해 연장된 강관 및 이의 내측에 위치하는 강봉에 의해 기초부와 교각 세그먼트 및 코핑부가 결속되는 조립식 콘크리트 교각 구조에 있어서, 기초부에 위치하는 강관의 하부에는 스터드 및 앵커 플레이트가 더 고정되어, 교각의 인발 및 굽힘 저항 강도를 증대시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조는, 상기 구성에 더하여 코핑부에 위치하는 강관의 상부에는 퍼포본드형 스터드 및 앵커 플레이트가 더 고정되어, 편재하중 발생 시 굽힘 저항 강도를 증대시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고 또한, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조는, 상기 구성에 더하여 교각 세그먼트 간의 결합부에는 축방향 철근이 일정 간격으로 형성되고, 축방향 철근의 외주연에는 원형 띠 철근이 설치되며, 축방향 철근에는 크로스 타이가 결합되어 설치되고, 교각 세그먼트 연결부의 둘레에는 에폭시 모르터의 도포 시 균일한 두께를 확보할 수 있도록 하는 플라스틱 띠가 결합되어, 교각 세그먼트 결합면의 결합력 강화와 결합면의 평탄도를 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에 있어서, 상기 강관 및 강봉의 이음부는 각각 교각 세그먼트 내부에 위치되어, 교각 세그먼트 사이의 연성 확보 및 전단 저항 강도를 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 강관의 이음부와 강봉의 이음부는 동일선상에 위치되지 않도록 하여, 지진 등의 발생 시 교각의 저항력을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에 구성되는 상기 강관의 이음부는, 상부에 고정된 좌우 대칭형의 돌출편과, 하부에 고정되어 상기 돌출편을 수용하는 스토퍼로 이루어져, 강관의 이음 작업이 용이해 질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 시공방법은, 이음부를 통해 연장된 제1 내지 제4 강관 및 이의 내측에 위치하는 제1 내지 제4 강봉에 의해 기초부와 제1 내지 제4 교각 세그먼트 및 코핑부가 결속되는 조립식 콘크리트 교각의 시공방법에 있어서, 기초부의 타설 전에, 상기 기초부에 결합되는 제1 교각 세그먼트를 관통하여 제2 교각 세그먼트의 몸통 내부에 위치하는 길이를 갖도록 하는 제1 강관의 하부에 스터드 및 앵커 플레이트를 고정시키는 단계와, 강관과 강봉의 연직도를 맞춰 유지시킨 후 기초부의 콘크리트를 타설하는 단계와, 제1 강관이 제1 교각 세그먼트의 홀을 통과하도록 하면서 상기 기초부에 제1 교각 세그먼트를 안착시키는 단계와, 제1 교각 세그먼트의 상부로 노출된 제1 강관과 제1 강봉에는 각각 제2 강관과 제2 강봉을 이음 결합시키는 단계와, 제2 강관이 제2 교각 세그먼트의 홀을 통과하도록 하면서 제1 교각 세그먼트에 제2 교각 세그먼트를 안착시키는 단계와, 제2 교각 세그먼트의 상부로 노출된 제2 강관과 제2 강봉에는 각각 제3 강관과 제3 강봉을 이음 결합시키는 단계와, 제3 강관이 제3 교각 세그먼트의 홀을 통과하도록 하면서 제2 교각 세그먼트에 제3 교각 세그먼트를 안착시키는 단계와, 제3 교각 세그먼트의 상부로 노출된 제3 강관과 제3 강봉에는 각각 제4 강관과 제4 강봉을 이음 결합시키는 단계와, 제4 강관이 제4 교각 세그먼트의 홀을 통과하도록 하면서 제3 교각 세그먼트에 제4 교각 세그먼트를 안착시키는 단계와, 제4 강봉의 상부에는 블록아웃이 형성된 코핑부의 홀 내에 위치하는 퍼포본드형 스터드를 용접 고정시키는 단계와, 제4 강봉의 상부에 형성된 퍼포본드형 스터드가 홀 내에 위치하도록 하면서 코핑부를 제4 교각 세그먼트에 안착시키는 단계와, 코핑부의 블록아웃 홀 내에 모르터를 충진시켜 퍼포본드형 스터드를 고정시키는 단계 및, 코핑부의 블록아웃에 위치하는 제4 강봉을 잡아 당겨 인장시킨 후, 제4 강관의 상부 말단 앵커 플레이트를 정착시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 시공방법은, 상기 방법에 있어서, 기초부와 교각 세그먼트의 결합부에 실링제를 도포하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고 또한, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 시공방법은, 상기 방법에 있어서, 교각 세그먼트에는 축방향 철근을 일정 간격으로 형성시키고, 축방향 철근에는 크로스 타이를 결합시키며, 교각 세그먼트의 결합부 상단 둘레에는 플라스틱 띠를 결합시키는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 시공방법은, 상기 방법에 있어서, 플라스틱 띠의 내측에는 에폭시 모르터를 일정 두께로 도포시키는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 시공방법은, 상기 방법에 있어서, 교각의 각 홀과 강관 사이의 공간에는 모르터가 충진되어 강관과 강봉의 유동 및 부식을 방지하게 되는 단계를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 특징들을 갖는 본 발명은 다음과 같이 요약된다.

즉, 지진 하중으로부터의 강도 유지를 위한 교량의 하부구조 설계에서 중요한 것은 정적 강도의 확보와 함께 연성도 확보가 중요한 관건이 된다.

따라서, 본 발명에서는 조립식 교각 세그먼트와 기초 사이의 연결, 교각 세그먼트 간의 연결, 교각 세그먼트와 코핑부의 연결에서 강관과 프리스트레스 긴장재를 동시에 이용한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 강관을 연결구조에 활용하여 강관 외측에 충진된 모르터(Mortar)와 강관이 함께 축력과 휨 모멘트 및 전단력에 효율적으로 저항할 수 있도록 하였다.

교각 단면의 크기와 하부구조 설계 지배하중에 따른 설계 상황에 따라서 상 기 강관 단면의 두께와 직경 및 배치를 적절히 조절하여 설계 요구조건을 만족하도록 할 수 있다.

교각 세그먼트와 기초 사이의 연결에서는 뽑힘에 대한 저항을 위해서 강관의 하부에 강판인 앵커 플레이트를 연결하고, 강관의 외부에는 전단 연결재를 용접 고정하여 저항 강도를 확보할 수 있도록 하였다.

즉, 교각 세그먼트와 기초, 교각 세그먼트와 교각 세그먼트의 연결에서 지진 하중에 의해 가장 중요한 부분인 교량 하부의 소성 힌지 구간에는, 연속된 강관과 프리스트레스 긴장재를 이용하여 이 구간의 연성확보 및 전단 강도 증가를 이루도록 하였다.

휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 소성 힌지 구간에 강관 단면이 유효하게 저항하도록 하여 소성 힌지 구간의 코어 콘크리트를 확실하게 구속할 수 있다.

그리고 또한 본 발명은 교각 세그먼트 이음부에서 긴장재나 강관의 연결을 도모하지 않고 프리 캐스트 부재 내에서 연결을 함으로써 이음부에서의 전단강도를 증가시켰다.

종래의 조립식 교각 시스템이 전단키에 의한 저항이나 프리스트레스로 인한 압축으로 부착강도 증진 효과를 통한 전단저항을 이루는 것에 비해서, 본 발명의 전단저항 메커니즘은 압축력에 의한 부착저항, 긴장재의 전단강도, 이음부에 연속되어 있는 강관 및 모르터 단면의 전단저항으로 구성되어 단주 교각 및 중간 영역의 휨-전단 파괴 모드를 갖는 교각 단면에 효과적으로 적용될 수 있다.

교각 세그먼트와 코핑부의 연결에서는 편재하중으로 인한 휨에 대한 저항력 을 확보하기 위해서 강관을 코핑부 상단 부근까지 연장하고 코핑부에 매입되는 부분에는 퍼포본드형 전단 연결재를 설치하여 축방향 전단 강도를 확보하도록 하였다.

기초의 타설 시 강관과 긴장재를 미리 매입하여 타설하고, 교각 단면의 일부가 기초단면에 삽입되도록 블록아웃을 설치하여 이 부분에 프리 캐스트 교각이 설치되고 경계면에는 에폭시 충전과 테두리면을 실링하여 마감하도록 하였다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조를 나타내는 결합 단면도이고, 도 2는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에 채용된 강관을 나타내는 사시도이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조는, 크게 기초부, 기초부와 교각 세그먼트, 교각 세그먼트와 교각 세그먼트, 교각 세그먼트와 코핑부의 결합 및 설치관계에 대한 구조로 나눌 수 있다.

이하, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에 대해 설명한다.

기초부(10)와 제1 교각 세그먼트(50), 제1 내지 제4 교각 세그먼트(50~80), 제4 교각 세그먼트(80)와 코핑부(90)는, 서로 결합되어 각각의 홀(H)을 통과하는 제1 내지 제4 강관(20a~20d)과, 서로 결합되어 상기 강관(20a~20d)을 통과하는 제1 내지 제4 강봉(30a~30d)에 의해 결합되는 구조를 갖는다.

상기 구조에서 기초부(10)에 위치하는 제1 강관(20a)의 하부에는 전단 연결재인 스터드(21)가 용접 고정되고, 상기 제1 강관(20a)의 하부 말단에는 제1 강봉(30a)에 체결되는 볼트(31a)에 의하여 앵커 플레이트(40a)가 고정된다.

상기 스터드(21) 및 앵커 플레이트(40a)는 지진 발생 시 기초부(10)로부터 교각이 뽑힘에 저항하는 저항력 즉, 교각의 인발 및 굽힘 저항 강도를 증대시키는 역할을 수행한다.

그리고, 코핑부(90)에 위치하는 제4 강관(20d)의 상부에는 전단 연결재인 퍼포본드(Perfobond)형 스터드(22)가 용접 고정되고, 상기 제4 강관(20d)의 상부 말단에는 제4 강봉(30d)에 체결되는 볼트(31b)에 의하여 앵커 플레이트(40b)가 고정된다.

상기 퍼포본드형 스터드(22) 및 앵커 플레이트(40b)는 편재하중 발생 시 교각의 굽힘 저항 강도를 증대시키는 역할을 수행한다.

한편, 제1 내지 제4 강관(20a~20d) 및 제1 내지 제4 강봉(30a~30d)은 각각 3개의 이음부를 갖되, 상기 이음부들은 교각 세그먼트 연결부가 아니라 교각 세그먼트 내부에서 형성되도록 하여 교각 세그먼트 연결부의 연성 확보 및 전단 저항 강 도를 증대시킬 수 있도록 한다.

상기 제1 내지 제4 강관(20a~20d)은 동일한 구조의 이음부를 갖도록 형성되는 바, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 및 제3 강관(20b, 20c)의 구성에 대해 설명한다.

제2 및 제3 강관(20b, 20c)은 상부에 좌우 대칭형의 돌출편(23)을 각각 구비하고, 하부에 상기 돌출편(23)을 수용하는 스토퍼(25)를 각각 구비한다.

즉, 상기 제2 및 제3 강관(20b, 20c)의 상부 내측벽면에는 좌우 대칭형의 돌출편(23)이 각각 용접 고정되고, 하부에는 상기 돌출편(23)을 수용하여 서로 연결된 강관(20b, 20c)의 축방향 이동이 방지되도록 하는 스토퍼(25)가 각각 용접 고정된다.

상기 스토퍼(25)는, 상기 강관의 하부 내측벽면에 용접 고정되는 베이스(25a)와, 상기 베이스(25a)에 용접 고정되어 하부로 연장되는 연장편(25b) 및, 상기 연장편(25b)의 말단에 일체로 형성되는 절곡편(25c)으로 형성되며, 상기 절곡편(25c)은 각각 상기 강관(20)의 외측을 향하여 절곡된다.

상기 구성에서 돌출편(23) 및 스토퍼(25)는 강관과 동일 재질인 강재로 이루어진다.

상기한 구성을 갖는 제2 및 제3 강관(20b, 20c)의 이음에 대하여 설명하면 다음과 같다.

하부에 고정되어 위치한 제2 강관(20b)과 상부에 위치하는 제3 강관(20c)의 이음 시, 상부의 제3 강관(20c)을 회전시켜 상기 제3 강관(20c)의 하부에 형성된 스토퍼(25)가 제2 강관(20b)의 상부에 형성된 돌출편(23)의 간섭을 받지 않도록 하면서 상기 제3 강관(20c)과 제2 강관(20b)의 말단부를 서로 맞닿게 하고, 이어 제3 강관(20c)을 회전시켜 상기 제3 강관(20c)의 스토퍼(25)에 제2 강관(20b)의 돌출편(23)을 수용시킨다. 이에 따라 상부의 제3 강관(20c)과 하부의 제2 강관(20b)의 결합이 이루어지고, 상기 제3 강관(20c)과 제2 강관(20b)의 상하 직선방향(축방향) 이탈이 방지된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제4 강봉(30a~30d)은 볼트와 너트 형태로 이루어진 통상의 커플러(35)를 통해 결합된다.

이하, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 시공방법에 대하여 아래의 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 기초부의 시공관계를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 기초부와 제1 교각 세그먼트의 시공관계를 나타내는 단면도이며, 도 6은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 강관 및 강봉의 결합관계를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 시공은 다음과 같이 이루어진다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 기초부(10)를 타설하기 전에 제1 강관(20a)과 상기 강관을 관통하는 제1 강봉(30a)을 상기 기초부(10)에 매입시키되, 상기 기초부(10)에 위치하는 제1 강관(20a)의 외부에는 전단 연결재인 스터드(21)를 용접 고정 시키고, 상기 제1 강관(20a)의 하부 말단에는 제1 강봉(30a)에 체결되는 볼트(31a)에 의하여 앵커 플레이트(40a)를 고정시킨다. 이때 상기 제1 강관(20a)과 제1 강봉(30a)은 상기 기초부(10)에 결합되는 제1 교각 세그먼트(50)(도 5 및 도 6에 도시)를 관통하여 상기 제1 교각 세그먼트(50)의 상측 외부로 노출되도록 하되, 제2 교각 세그먼트(60)(도 7 및 도 8에 도시)의 내부에 위치하는 길이를 갖도록 하여 소성 힌지 구간에서 이음부가 발생하지 않도록 한다.

상기한 상태에서 제1 강관(20a)과 제1 강봉(30a)의 연직도를 맞춰 유지시키고, 이 상태에서 기초부(10)의 콘크리트를 타설한다. 이때 제1 교각 세그먼트(50)가 기초부(10)에 일정 정도 삽입되어 결합 강도가 증대될 수 있도록 상기 기초부(10)에는 블록아웃(15)을 형성한다.

상기와 같이 기초부(10)에 미리 형성된 공간인 블록아웃(15)에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 교각 세그먼트(50)를 안착시키되, 상기 블록아웃(15)의 바닥면(15a)(도 4에 도시)에는 모르터(미도시)를 도포하고, 이어 상기 기초부(10)에 고정되어 있는 제1 강관(20a)과 제1 강봉(30a)이 상기 제1 교각 세그먼트(50)에 형성되어 있는 홀(H)을 통과하도록 하면서 안착시킨다.

상기 제1 교각 세그먼트(50)의 안착 후에 기초부(10)와 제1 교각 세그먼트(50)의 결합부에는 실링제(45)를 도포하여 상기 결합부의 틈을 방지한다. 이는 상기 틈을 통한 이물질의 침투 방지나 방수 효과를 이루기 위한 것이다.

이어서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 교각 세그먼트(50)의 상부로 노출된 제1 강관(20a)과 제1 강봉(30a)에는 각각 제2 강관(20b)과 제2 강봉(30b)을 이음 결합시킨다.

즉, 위에서 설명한 것과 같이, 하부에 고정된 제1 강봉(30a)의 상단에 이미 결합되어 있는 커플러(35)를 통해 제2 강봉(30b)을 이음 결합시킨다.

그리고, 하부에 고정되어 위치된 제1 강관(20a)과 상부에 위치하는 제2 강관(20b)의 이음 결합 시, 상부의 제2 강관(20b)을 회전시켜 상기 제2 강관(20b)의 하부에 형성된 스토퍼(25)가 제1 강관(20a)의 상부에 형성된 돌출편(23)의 간섭을 받지 않도록 하면서 상기 제2 강관(20b)과 제1 강관(20a)의 말단부를 서로 맞닿게 하고, 이어 제2 강관(20b)을 회전시켜 상기 제2 강관(20b)의 스토퍼(25)에 제1 강관(20a)의 돌출편(23)을 수용시킨다. 이에 따라 상부의 제2 강관(20b)과 하부의 제1 강관(20a)의 결합이 이루어지고, 상기 제1 강관(20a)으로 부터 제2 강관(20b)의 축방향 이동이 저지된다.

상기 결합관계에 있어서, 지진 등의 발생 시 저항력을 높이기 위하여 상기 강관의 연결부와 강봉의 커플러 위치는 서로 동일선 상에 위치하지 않도록 한다.

도 7은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 제2 교각 세그먼트의 시공관계를 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 강관과 강봉 및 제3 교각 세그먼트의 시공관계를 나타내는 단면도이다.

상기한 도면을 참고로 하여 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각의 제2 및 제3 교각 세그먼트의 시공에 대해 설명한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 강봉(30a)과 제2 강봉(30b)의 이음 결합이 완 료되고, 제1 강관(20a)과 제2 강관(20b)의 이음 결합이 완료되면, 상기 제2 강관(20b)과 제2 강봉(30b)이 제2 교각 세그먼트(60)에 형성되어 있는 홀(H)을 통과하도록 하면서 상기 제2 교각 세그먼트(60)를 제1 교각 세그먼트(50)의 상단에 안착시킨다.

이어, 상기 제2 교각 세그먼트(60)의 상부로 노출된 제2 강관(20b)과 제2 강봉(30b)에는 각각 제3 강관(20c)과 제3 강봉(30c)을 위와 동일한 방법에 의하여 도 8과 같이 이음 결합시킨다.

상기와 같은 이음 결합이 완료되면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 제3 강관(20c)과 제3 강봉(30c)이 제3 교각 세그먼트(70)에 형성되어 있는 홀(H)을 통과하도록 하면서 상기 제3 교각 세그먼트(70)를 제2 교각 세그먼트(60)의 상단에 안착시킨다.

도 9는 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에서 코핑부 시공관계를 나타내는 단면도이다.

상기 도면을 참고로 하여 제4 교각 세그먼트 및 코핑부의 시공관계에 대해 설명하면 다음과 같다.

제3 교각 세그먼트(70)가 제2 교각 세그먼트(60)(도 8에 도시)의 상단에 안착된 후, 상기 제3 교각 세그먼트(70)의 상부로 노출된 제3 강관(20c)과 제3 강봉(30c)에는 각각 제4 강관(20d)과 제4 강봉(30d)을 위와 동일한 방법에 의하여 이음 결합시킨다.

상기와 같은 이음 결합이 완료되면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 제4 강 관(20d)과 제4 강봉(30d)이 제4 교각 세그먼트(80)에 형성되어 있는 홀(H)을 통과하도록 하면서 상기 제4 교각 세그먼트(80)를 제3 교각 세그먼트(70)의 상단에 안착시킨다. 이때 상기 제4 강관(20d)의 상부에는 코핑부(90)의 홀(92) 내에 위치하는 퍼포본드형 스터드(22)가 용접 고정되어 있다.

상기 코핑부(90)에는 모든 교각 세그먼트의 설치 후 강봉을 잡아 당겨 인장시킴으로써, 교각 세그먼트와 교각 세그먼트 간의 결합강도를 더욱 증대시키기 위한 작업공간인 블록아웃(95)이 형성된다.

따라서, 제4 강봉(30d)의 상부에 형성된 퍼포본드형 스터드(22)가 블록아웃 홀(92) 내에 위치하도록 하면서 코핑부(90)를 제4 교각 세그먼트(80)에 안착시킨다.

이어 블록아웃 홀(92)과 강관 사이의 공간에 모르터(M)(도 10 및 도 11에 도시)를 충진시킨 후, 제4 강관(20d)의 상부 말단에 앵커 플레이트(40b)를 설치하고, 제4 강봉(30d)의 끝단을 잡아 당겨 인장시킨다.

그리고, 상기 제4 강봉(30d)에 체결되는 볼트(31b)를 상기 앵커 플레이트(40b)에 정착시키고, 정착작업이 완료되면 코핑부(90) 상단의 홀(95) 내에 모르터(미도시)를 충진시켜 상기 강관과 강봉 및 앵커 플레이트가 부식되지 않도록 한다.

한편, 상기와 같이 결합되는 제1과 제2 및 제3 교각 세그먼트(50~70)의 결합부에는 결합강도를 높이기 위한 에폭시 모르터(106)(도 10 및 도11에 도시)가 각각 도포되고, 상기 각 결합부는 동일한 구조를 이룬다.

이에 대하여 아래의 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 10은 도 9의 A-A 부분을 나타내는 평면도이고, 도 11은 도 9의 결합부 시공관계를 나타내는 사시도이다.

상기 도면에는 제3 교각 세그먼트(70)의 결합부가 도시되어 있음에 따라 제3 교각 세그먼트의 결합부에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 도면에 나타낸 바와 같이, 제4 교각 세그먼트(미도시)와의 결합을 이루는 제3 교각 세그먼트(70)의 상단에는 축방향 철근(102)이 일정 간격으로 형성되어 있고, 상기 축방향 철근(102)의 외주연에는 원형 띠 철근(101)이 설치되며, 상기 축방향 철근(102)에는 크로스 타이(104)가 결합되어 설치된다. 상기 원형 띠 철근(101)과 축방향 철근(102) 및 크로스 타이(104)는 교각의 강도를 높이기 위한 것이다.

상기 제4 교각 세그먼트와의 결합을 이루는 제3 교각 세그먼트(70)의 상단 둘레에는, 교각 세그먼트 간의 접착을 위한 에폭시 모르터(106)의 도포 시 균일한 두께를 확보할 수 있도록 플라스틱 띠(100)가 결합된다.

따라서, 교각 세그먼트 간의 결합력 강화와 결합면의 평탄도 향상을 위하여, 상기 플라스틱 띠(100)의 내측으로 에폭시 모르터(106)가 일정 두께로 도포된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법에 의하여, 교각의 인발 및 굽힘 저항 강도를 증대시킬 수 있고, 교각 세그먼트와 교각 세그먼트 사이의 연성 확보 및 전단 저항 강도를 증대시킬 수 있으며, 편재하중 발생 시 굽힘 저항 강도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조 및 그 시공방법에 의하여, 종래의 현장 타설 콘크리트 교각 대비 획기적인 공기단축이 가능한 동시에 통일된 교각의 일괄 제작이 가능해짐에 따라 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 이음부를 통해 연장된 강관 및 이의 내측에 위치하는 강봉에 의해 기초부와 교각 세그먼트 및 코핑부가 결속되며, 상기 기초부에 위치하는 강관의 하부에는 스터드 및 앵커 플레이트가 더 고정되고, 상기 코핑부에 위치하는 강관의 상부에는 퍼포본드형 스터드 및 앵커 플레이트가 더 고정되며, 상기 교각 세그먼트의 결합부 둘레에는 에폭시 모르터의 도포 시 균일한 두께를 확보할 수 있도록 하는 플라스틱 띠가 결합되어 이루어진 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조에 있어서,

   상기 강관의 이음부는 각각 교각 세그먼트의 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조.
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6. 청구항 4에 있어서, 상기 강관의 이음부는, 상부에 고정된 좌우 대칭형의 돌출편과, 하부에 고정되어 상기 돌출편을 수용하는 스토퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조.
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