KR101228593B1

KR101228593B1 - 내부중공재를 이용한 합성거더 및 이를 이용한 교량 시공방법

Info

Publication number: KR101228593B1
Application number: KR1020110060090A
Authority: KR
Inventors: 박경훈; 김정호; 이상윤; 황윤국; 송재준; 선종완
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2013-01-31
Also published as: KR20120140386A

Abstract

내부중공재를 보다 용이하게 외부합성재 내측에 설치하여 직선 및 곡선용 합성거더를 제작할 수 있도록 함으로서 제작이 용이하고 구조적인 연결성능도 증진시킬 수 있는 내부중공재를 이용한 합성거더 및 이를 이용한 교량 시공방법에 관한 것으로서, 상기 합성거더는 내측공간부(S)가 형성되도록 강재인 저판과 내측부(F)에 상하로 고정된 연결고리가 형성된 고정설치구가 설치된 양 복부와 수평판 형태의 상부플랜지;를 포함하여 구성된 중공박스체 형태의 외부합성재; 상기 외부합성재의 내측공간부(S)에 타설되는 내부충전 콘크리트에 매립되도록 세팅되는 블록체로서, 상기 블록체를 상하로 관통하도록 형성되는 것으로서 하부가 외부합성재의 저판 상면에 접하고 상부가 외부합성재의 상부플랜지보다 더 높이 연장되도록 형성된 수직보강재와 상기 블록체를 수평으로 관통하도록 형성되는 것으로서 양 단부가 고정설치구의 연결고리에 삽입 고정되는 수평보강재;를 포함하여 구성된 내부중공재; 및 내부충전 콘크리트;를 포함한다.

Description

내부중공재를 이용한 합성거더 및 이를 이용한 교량 시공방법{COMPOSITE GIRDER USING INNER MOLDING MEMBER AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD THERWITH}

본 발명은 내부중공재를 이용한 합성거더 및 이를 이용한 교량 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 예컨대 EPS(Expanded Polystyrene)재질의 내부중공재를 보다 용이하게 외부합성재 내측에 설치하여 직선 및 곡선용 합성거더를 제작할 수 있도록 함으로서 제작이 용이하고 구조적인 연결성능도 증진시킬 수 있는 내부중공재를 이용한 합성거더 및 이를 이용한 교량 시공방법에 관한 것이다.

종래의 교량용 거더(Girder)는 슬래브의 자중과 여기에 작용하는 하중을 지지하며,전달받은 하중을 기둥 또는 교각에 전달하는 역할을 한다.

이러한 거더는 철근콘크리트(RC) 또는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조가 오랜 기간 사용되어왔다.

하지만 콘크리트가 사용되는 부재는 필연적으로 철근의 배근과 거푸집의 설치 및 해체가 수반되며, 하중의 작용과 환경의 영향으로 콘크리트의 균열과 철근부식 등으로 인해 유지관리가 어렵게 된다.

이에 상기 RC와 PSC 구조의 거더의 단점을 보완하기 위하여 도 1a와 같이 최근 내부에 형성된 철근콘크리트 거더의 외부에 거푸집 겸용 보강재(11)가 둘러싼 복합거더(10,일본국 공개특허공보 특개평8-226189, 복합량(複合梁))가 소개되어 있다.

그러나 상기 복합거더(10)는 철근(12)이 배근된 콘크리트거더의 외부에 강재를 둘러싼 형식으로써 내부의 콘크리트가 인장에 저항하지 못하므로, 불필요한 인장측 콘크리트의 사용에 의해 자중이 크게 되며, 내부 인장측 보강을 위하여 철근배근이 필요하다.

따라서 장지간의 거더로써 큰 상부하중을 지지하기에는 적합하지 않다는 문제점이 지적되었다.

이에 자중을 줄이기 위하여 내부중공재가 형성된 복합거더가 소개되어 있는데 이를 도시한 것이 도 1b이다.

이러한 복합거더는 거더 단면형상으로 절곡 또는 용접시켜 내측공간부(S)를 형성시키되 상부면이 개방된 외부합성재(20);

상기 외부합성재(20) 내부에 삽입되어 연결 설치되는 내부중공재(30); 및

상기 외부합성재(20)의 내부공간에 충전된 내부충전 콘크리트(40);를 포함하여 형성되되,

상기 내부중공재(30)는 외부합성재(20)의 상부에 얹어져 형성되는 상부합성재(31); 상기 상부합성재(31)에 연결재(32)에 의하여 위치고정되는 내부중공관(33)을 포함한다.

하지만 상기 외부합성재(20)의 내측공간부(S)에 내부충전 콘크리트(40)를 타설할 때 도 1c와 같이 내부중공재(30)의 상부합성재(31) 사이의 이격공간(A)을 통해 타설해야 하는데 상기 이격공간이 좁아 내부충전 콘크리트를 타설하는 것이 용이하지 않고 내측공간부(S)에 밀실하게 내부충전 콘크리트가 채워졌는지 확인하는 것도 역시 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

또한 내부중공재(30)의 형상을 유지하면서 외부합성재(20) 내부로 삽입함에 있어서 내부중공재를 강재로 제작할 경우 무게가 커질 수 밖에 없고,

설치과정에서 상부합성재(31)와 연결재(32)로 무게를 지탱하다 보니 변형 가능성이 있고,

복합거더의 단면이 커질 경우 내부중공관(33)이 내부충전 콘크리트(40)의 타설 압력을 견디기 위해서는 내부중공관(33) 내부에 추가적인 강성 확보를 위한 보조재료의 설치가 요구되므로 작업성과 효율성이 낮아지게 되고,

또한 상기 내부중공재(30)를 강재로 제작되는 내부중공관(33)을 적용하여 곡선형으로 제작하게 되면 내부중공재 제작비용이 너무 크게 소요되어 특히 곡선형 합성거더로 제작하기에는 경제성이 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

또한 복합거더에 중공부를 형성하기 위하여 내부중공재(30)를 대체하여 경량 내부중공재(EPS)를 설치할 경우 경량 내부중공재(EPS)에 접하는 무근 내부충전 콘크리트(40)가 외력에 취약하게 되는 문제점이 있고,

또한 경량 내부중공재(EPS)가 내부충전 콘크리트(40) 타설시에 유동하지 않으면서 정확한 위치를 확보하고, 경량 내부중공재(EPS)에 접한 내부충전 콘크리트(40)의 보강을 위해 설치되는 철근의 용이한 설치가 요구되었다.

이에 본 발명은 합성거더를 제작함에 있어서, 자중을 감소시키기 위해 내부중공재를 형성시키기 위하여 예컨대 EPS 재질의 내부중공재를 이용하되 상기 내부중공재를 외부합성재에 보다 용이하게 장착시킬 수 있도록 함으로서 제작이 용이한 합성거더 제공을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한 본 발명은 내부중공재를 설치함에 따른 내부중공재에 작용하는 충격과 하중작용에 의한 변형 등을 예방하고, 내부충전 콘크리트의 강성은 보완할 수 있도록 하여 보다 효과적으로 제작할 수 있는 합성거더 제공을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한 본 발명은 내부중공재를 서로 용이하게 연결될 수 있도록 함으로서 분절형 합성거더의 제작 및 연결작업이 매우 용이하도록 하고 상기 연결부를 콘크리트로 보강할 수 있도록 하여 연결부 취약성을 극복할 수 있도록 하였다.

이를 위해 본 발명은

첫째, 외부합성재는 강재로 제작하되 내측공간으로 내부충전 콘크리트 타설이 용이한 단면형태를 가지도록 하였다.

즉, 전체적으로 상부가 개방된 형태로 형성되도록 함으로서 내측공간부에 내부충전 콘크리트가 밀실하게 충전될 수 있도록 한 것이다.

둘째, 내부중공재를 외부합성재 내부로 설치함에 있어서 내부충전 콘크리트 타설시의 부력, 측방압력 등에 의하여 위치가 변동되지 않고 곡선형 합성거더에 있어서도 요구되는 위치가 제작과정 등에서 변동되지 않도록 하기 위하여 EPS 재질의 내부중공재를 관통하여 설치되는 수직 및 수평 철근보강재를 형성시키고, 상기 철근보강재가 설치된 내부중공재를 외부합성재 내측에 용이하게 설치될 수 있도록 하였다.

셋째, 예컨대 EPS 재질의 내부중공재를 이용하게 되면 강재 내부중공관에 비해 제작 및 경제적인 효율성이 우수하지만, 내부중공재와 외부합성재 사이에 중공 사각 단면으로 형성되는 무근인 내부충전 콘크리트의 외측부는 강재 외부합성재에 의해 보강되지만 EPS 재질의 내부중공재와 접하는 내측부는 아무런 보강이 없으므로 프리스트레스, 차량하중 등에 의한 외력에 저항할 수 있도록 내부중공재 주위의 내부충전 콘크리트에는 보강철근이 형성되도록 하였다.

넷째, 합성거더는 일정한 길이를 가지도록 제작되는데 운반 및 가설에 따라 다수를 분절하여 서로 연결시키는 작업이 필요한다. 이에 분절된 합성거더의 연결에 있어 EPS 재질의 내부중공재의 연결 부위의 보강을 위하여 새로운 연결구성을 제시하게 된다.

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.

본 발명에 의한 합성거더는

첫째, 내부중공재에 의하여 배제된 공간에 내부충전 콘크리트가 타설되므로 전체 합성거더의 자중을 크게 줄일 수 있게 된다.

둘째, 합성거더 내부에 배치된 긴장재에 의하여 프리스트레스가 도입되도록 하여 보다 장지간의 거더로 사용이 가능하게 된다.

셋째, 내부중공재에 경량인 EPS 재질의 내부중공재를 설치하는 경우 작업성이 매우 뛰어나므로 합성거더의 시공작업성이 매우 증진되며 작업과정에서 내부중공재의 변형이 초래되지 않아 곡선형태의 합성거더 제작에 매우 유리하게 된다.

넷째, 내부중공재를 도입함에 따른 내부충전 콘크리트의 하중 저항 성능을 확보하기 위한 보강철근을 도입하되 설치를 용이하게 하여 구조성능과 작업성을 크게 향상시키게 된다.

도 1a는 종래 합성거더의 단면도,
도 1b 및 도 1c는 종래 합성거더의 제작순서도 및 조립 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 EPS 재질의 내부중공재와 외부합성재의 조립사시도,
도 2c는 본 발명의 합성거더의 사시도
도 3은 본 발명의 합성거더의 제작 순서도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 합성거더의 연결도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 합성거더의 시공사시도이다.

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.

< 본 발명에 의한 내부중공재(100) >

상기 내부중공재(100)는 경량 재질 예컨대 EPS(Expanded Polystyrene) 재질로 제작되도록 하되 후술되는 외부합성재(200)의 내측공간부에 삽입되는 크기로 형성되도록 하게 된다. 도 2a 및 도 2b에서는 사각블럭 형태로 형성되어 있음을 알 수 있으나 다양한 형태로 제작이 가능하다.

기본적으로 상기 내부중공재(100)는 내부중공재가 차지하는 공간만큼 타설되는 내부충전 콘크리트(300)가 배제되도록 하여 외부합성재의 자중을 줄이는 역할을 하게 된다.

이러한 내부중공재(100)는 외부합성재(200)의 길이보다 짧은 길이를 가지도록 형성되도록 하는 것이 바람직한데 이는 외부합성재(200)의 단부면에는 후술되는 긴장재(400)가 긴장후 정착되기 때문에 긴장재의 의한 프리스트레스가 내부중공재(100)의 변형을 초래 할 수 있고, 정착장치의 설치공간 및 프리스트레스에 저항할 수 있도록 내부충전 콘크리트가 형성될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 내부중공재(100)는 외부합성재(200)의 내측에 고정 설치되도록 해야 내부충전 콘크리트 타설 등에 의한 충격등에 의하여 위치가 변동되지 않고 내부충전 콘크리트에 매립되는 과정에서 부력을 받아도 위치를 보전할 수 있게 된다.

이를 위해 설치되는 것이 수직보강재(110)와 수평보강재(120)이다.

또한 상기 수직보강재(110)와 수평보강재(120)는 EPS 재질의 내부중공재(100)와 접하는 내부충전 콘크리트(300)의 보강을 위해 배치되는 철근조립체(130)가 계획된 위치를 잡기 위한 용도로도 활용된다.

먼저 수직보강재(110)는 역 ㄷ자 형태의 철근을 이용하여 수직으로 내부중공재(100, EPS 블록체)를 관통하여 상단은 내부중공재 상방으로 돌출되도록 하고, 하단은 내부보강재 하방으로 돌출되도록 하게 된다.

이에 돌출된 상방은 도 5a 및 도 5b와 같이 추후 슬래브(500) 시공시 본 발명에 의한 합성거더(A)와 슬래브(500)가 서로 확실하게 합성될 수 있는 전단연결재의 역할을 하도록 하고, 돌출된 하방은 외부합성재(200)의 저면으로부터 내부중공재(100)가 이격되어 소정의 간격을 유지하도록 하게 된다.

이는 긴장재(400) 설치 공간을 확보하도록 하고, 내부중공재(100)에 근접하여 설치되는 철근조립체(130)의 피복두께를 확보하기 위함이다.

이러한 수직보강재(110)는 미리 EPS 재질로 제작된 내부중공재(100)에 미리 구멍을 형성시켜 놓고 구멍에 수직보강재(110)가 삽입되도록 하여 설치되도록 하면 된다.

또한 수평보강재(120)는 수평철근을 상하로 내부중공재(100)에 다수 형성시키는 방식으로 설치하게 되는데 역시 내부중공재(100)의 양 측면으로부터 측방으로 돌출되도록 형성시키게 된다.

이러한 수평보강재(120)도 내부중공재(100)가 외부합성재(200)의 양 내측면으로부터 일정한 이격거리를 확보할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 수평보강재(120)는 외부합성재(200)의 복부 내측면(F)에 양 단부가 고정되도록 함으로서 내부중공재(100)의 확실한 고정이 가능하도록 하는데 이를 위하여 외부합성재의 복부 내측면에는 고정설치구(240)가 형성된다.

이는 결국 앞서 살펴본 것과 같이 외부합성재 내측에 타설되는 내부충전 콘크리트보다 비중이 작은 내부중공재(100)가 부력 발생에 의하거나 타설시의 충격 등에 의해 위치가 변동되지 않고 곡선형 합성거더와 같이 곡선형태로 배치되도록 함에 있어서 내부중공재(100)의 정확한 위치세팅이 가능하도록 하기 위함이라 할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 고정설치구(240)는 수평보강재(120)의 양 단부가 하방으로 삽입될 수 있도록 연결고리(241)가 후술되는 외부합성재(200)의 복부(220) 내측면에 형성되도록 하여 결국 수평보강재(120)를 연결고리(241)에 하방 삽입하는 방식으로 설치되도록 함으로서 중공보강재의 설치가 매우 용이하도록 한 것이다.

이로서 고정설치구(240)에 간단하게 삽입 설치되는 수평보강재(120)에 의하여 내부중공재(100)는 보다 확실하게 외부합성재(200)에 용이하게 설치될 수 있도록 하여 내부충전 콘크리트 타설에 의한 부력에 저항하도록 하고 충격에 의한 위치 변동을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또한 상기 내부중공재(100)를 감싸면서 종방향으로 연장된 철근조립체(130)가 형성되도록 하게 된다.

상기 철근조립체(130)는 외부합성재(200)와 내부중공재(100)에 사이에 형성되는 내부충전 콘크리트(300)의 보강을 위해서 사용된다.

이러한 내부중공재(100)를 강성이 큰 강재로 제작할 경우에는 강재인 외부합성재(200)와 강재인 내부중공재에 의해 보강되므로 무근 내부충전 콘크리트로 제작되어도 추가적인 보강이 필요없으나, EPS와 같은 경량의 내부중공재(100)를 적용할 경우에는 내부중공재(100)와 접하고 있는 내부충전 콘크리트(300)의 내측부(G)에 대한 보강이 필요하다.

이는 내부중공재(100)를 강재로 제작하지 않고 EPS 재질로 제작하기 때문에 내부충전 콘크리트(300)가 하중에 취약할 수 있기 때문이다.

이러한 철근조립체(130)는 EPS 내부중공재(100)의 상하좌우로 돌출된 수직보강재(110)와 수평보강재(120)에 손쉽게 체결되도록 설치할 수 있다.

상기 철근조립체(130)는 수직보강재(110)와 수평보강재(120)에 가는 철선등을 이용하여 간단하게 조립될 수 있도록 하여 내부중공재(100)와 외부합성재(200) 사이의 내부충전 콘크리트(300)에 있어 내측부(G) 부위에 매립되도록 형성된다.

또한 이러한 철근조립체(130)는 내부중공재(100)를 감싸도록 형성되는 사각형태의 횡방향철근과 상기 횡방향철근에 접하여 종방향으로 연장되는 종방향철근을 일체로 형성시킨 것 등이 이용될 수 있을 것이다.

상기 외부합성재(200)는 도 2c와 같이 중공박스체 형태로 형성되어 소정의 종방향 길이(L)를 가지게 되는데 이는 저판(210)과 양 복부(220) 및 상부플랜지(230)로 크게 구성되며 강판을 빌트-업 방식으로 용접하여 제작할 수 있다.

이때, 상기 저판 상면에는 스터드를 형성시켜 타설되는 내부충전 콘크리트와의 합성성능이 증진될 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 앞서 살펴보았듯이 양 복부 내측면에는 고정설치구(240)가 형성되도록 하여 수평보강재(120)가 삽입될 수 있는 연결고리(241)의 세팅이 가능하도록 하게 된다.

또한 내측공간부(S)에 세팅된 내부중공재(100)의 하부에 종방향으로 연장되는 쉬스(250)가 배치되도록 하는데 이러한 쉬스(250)의 효율적인 세팅을 위한 쉬스고정부재(260)를 더 설치하게 된다.

이러한 쉬스고정부재(260)는 철근을 이용할 수 있는데 이러한 쉬스고정부재(260)도 양 복부에 설치된 고정설치구(240)를 이용하여 설치하도록 하되 쉬스 상면에 접하도록 하고 쉬스를 가는철선으로 쉬스고정부재(260)에 연결시켜 쉬스의 위치를 용이하게 제어할 수 있도록 하게 된다.

또한 저판(210)의 양 측단 상면으로부터 상방으로 연장된 복부(220)는 상방으로 연장되도록 하되 내부중공재(100)가 외부합성재(200) 내측에 위치할 정도로 서로 이격 형성되도록 하고, 수직보강재(110)의 형성높이(H1) 보다는 작은 형성높이(H2)로 연장되도록 하여 수직보강재(110)가 슬래브(500)와 합성에 있어 전단연결재의 역할을 하도록 하게 된다.

또한 상부플랜지(230)는 양 복부 상단에 수평판 형태로 형성되도록 하되 외부합성재의 내측공간부(S)로 내부충전 콘크리트 충전에 방해가 되지 않도록 횡방향폭(D)을 최소화시켜 형성되도록 하여 양 상부플랜지 내측거리의 충분한 확보가 가능하도록 하게 된다.

예컨대, 내부충전 콘크리트가 타설되는 공간을 확보할 수 있도록 양 상부플랜지 사이의 이격거리는 내부중공재의 횡방향 폭보다 크게 형성되도록 하게 된다.

이에 상기 상부플랜지(230)는 복부 외측으로 연장되도록 하되 내측으로는 그 연장된 횡방향폭이 매우 작아 내부충전 콘크리트 타설에 효율적이게 됨을 알 수 있다.

이로서 상기 수직보강재(110)는 상부플랜지 상방으로 더 돌출되어 연장되도록 형성시키게 되어 수직보강재가 슬래브(500)와 합성될 수 있도록 하게 됨을 알 수 있다.

또한 상기 외부합성재(200)는 직선형 및 곡선형으로 제작될 수 있음을 알 수 있으며, 이로서 역시 내부중공재(100)도 이에 맞추어 직선형 및 곡선형으로 형성되도록 함을 알 수 있다.

< 본 발명에 의한 합성거더(A)의 제작방법 >

도 3은 앞서 살펴본 외부합성재(200)와 내부중공재(100)를 이용하여 제작된 합성거더(A)의 제작순서를 개략 도시한 것이다.

이러한 합성거더는 직선형 및 곡선형으로 제작될 수 있는데 이러한 형태의 차이는 결국 내부중공재와 외부합성재의 형태의 차이를 가지고 올 뿐 제작방법은 동일하다.

먼저, 외부합성재(200)를 바닥(공장 등)에 세팅하게 된다.

이러한 외부합성재(200)는 양 복부(220) 내측면에 미리 고정설치구(240)가 설치된 상태임을 알 수 있으며, 내측 하부에 쉬스(250)가 쉬스고정부재(260)에 의하여 세팅된 상태임을 알 수 있다.

이러한 상기 외부합성재(200)의 내측공간부(S)에 철근조립체(130)가 미리 설치된 내부중공재(100)를 상방에서 하방으로 삽입 설치하게 되는데 이는 외부합성재(200)의 복부 내측면에 형성된 고정설치구(240)를 이용하여 고정시키게 된다.

이에 내부중공재(100)에 설치된 수직보강재(110)는 외부합성재(200)의 저판 (210) 상면에 접하도록 하고, 수평보강재(120)는 복부(220)에 형성된 고정설치구(240)에 삽입되어 고정되도록 함을 알 수 있다.

내부중공재(100)가 외부합성재(200)에 고정되면 외부합성재용 상부플랜지(230)을 양 복부(220)에 용접 연결한다.

이렇게 공장에서 내부중공부(100)와 외부합성재가 연결되어 완성되면, 이동성을 고려하여 일정길이의 세그먼트로 제작하여 교량 가설현장으로 운반되어, 이후 제시된 연결 방법 등을 이용하여 현장 연결된다.

다음으로 외부합성재(200)의 상부플랜지(230) 사이의 공간을 이용하여 내부충전 콘크리트(300)를 내측공간부(S)에 타설하게 된다.

이에 타설된 공간은 내측공간부에 있어 내부보강재가 차지하는 공간을 제외하고 모두 충전되도록 하게된다.

이러한 내부충전 콘크리트(300) 타설에 의한 충격에 의해서도 내부중공재(100)는 수직 및 수평보강재(110,120)에 의하여 외부합성재(200)에 확실하게 고정되어 있으므로 달리 위치 변동도 없고, 내부중공재(100)가 내부충전 콘크리트(300)에 매립되면서 부력이 발생하더라도 내부보강재(100)는 수직 및 수평보강재(110,120)에 의하여 외부합성재(200)의 복부(220)에 의해 고정 설치되어 있으므로 부력의 영향을 배제할 수 있게 된다.

이러한 내부충전 콘크리트 타설이 완료되어 외부합성재 및 철근조립체가 형성된 내부중공재가 서로 완전히 합성되어 양생되면 최종 본 발명에 의한 합성거더(A)가 완성된다.

이에 양생이 모두 완료되면 외부합성재 하부에 설치된 쉬스(250)에 PC강연선과 같은 긴장재(400)를 삽입하여 긴장시킨 후 정착장치를 이용하여 합성거더 양 단부면에서 정착되도록 하게 된다.

이에 상기 외부합성재(200)의 양 단부면은 마감판(미도시)이 형성되도록 하되 상기 마감판에는 통상의 정착장치(정착구와 쐐기 등)가 설치되도록 하여 긴장재의 긴장 및 정착에 이용되도록 하게 된다.

< 본 발명에 의한 합성거더의 연결 >

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 직선형 합성거더(A)의 연결도를 도시한 것이다.

합성거더(A)는 일정한 종방향 길이를 가지게 되는데 길이가 길어지게 되면 제작은 가능할지 몰라도 운반 및 가설이 어려워 질 수 있다.

이에 다수로 분절하여 제작하고 현장에서 서로 연결시켜 설치하게 되는데 본 발명의 합성거더(A)는 외부합성재와 내부중공재로 형성되어 있으므로 분절된 세그먼트들(A1,A2)들을 서로 구조적으로 연결시켜 주어야 한다.

이때 외부합성재(200)는 강재로 제작하게 되므로 용접등의 방법(강재의 맞대기 용접등)으로 서로 연결시켜 주면 되는데,

내부중공재(100)의 경우 철근조립체(130)가 감싸지도록 형성되어 있고 EPS 재질로 제작되어 있으므로 이들도 역시 연결시켜 주어야 한다.

이에 철근조립체(130)의 경우에는 예컨대 겹이음방식으로 서로 연결시켜 주면 된다.

분절 제작된 합성거더의 연결부의 취약성을 보완해주고 박스형태의 합성거더 단면의 비틀림 강성을 보완하기위하여 연결부에서의 내부충전 콘크리트(300) 단면이 크게 형성되도록 하는 것이 유리하다.

이를 위해 본 발명은 내부중공재(100)의 연결단부는 크기가 작아진 단면축소부(T)로 형성되도록 하여 축소된 단면만큼 연결부 내부충전 콘크리트(310)가 타설되는 공간을 확보하도록 하여 합성거더의 연결부위(C)에 연결부 내부충전 콘크리트(310)에 의한 내측격벽이 형성되도록 하여 연결부위를 보강하도록 하게 된다.

이때 상기 내부중공재(100)는 서로 연결단부면이 서로 접하도록 세팅하고 콘크리트 타설시의 수분이 연결단부면에 침투하지 않도록 접착제를 도포하거나 테이핑 등을 실시하게 된다.

물론 곡선형 합성거더도 동일한 방법으로 서로 연결시켜 주면 된다.

< 본 발명에 의한 합성거더의 시공 >

상기 합성거더(A)는 공장에서 미리 제작하여 현장에 운반되도록 하게 되는데 분절하여 제작한 경우에는 현장에서 서로 연결하여 준비하게 된다.

이때 교량에 따라서는 거더를 곡선형태로 제작할 필요가 있다. 이에 본 발명은 외부합성재(200)를 강재로 제작하기 때문에 미리 곡선형태로 외부합성재를 제작하고 내부중공재(100)도 가공이 용이한 EPS 재질로 제작하므로 외부합성재의 형태에 따라 내부중공재를 제작하여 곡선 형태의 외부합성재 내부로 삽입설치하여 최종 곡선형태의 합성거더로 이용이 가능하도록 하게 된다.

이에 도 5a에 의하면 직선형태의 합성거더(A)가 교량하부구조물(600)에 거치되어 상부에 슬래브(500)가 형성되도록 시공하고,

도 5b에 의하면 곡선형태의 합성거더(A2)가 교량하부구조물(600)에 거치되어 상부에 역시 슬래브(500)가 형성되도록 시공하고 있음을 알 수 있다.

100: 내부중공재 110: 수직보강재
120: 수평보강재 130: 철근조립체
200: 외부합성재 210: 저판
220: 양 복부 230: 상부플랜지
240: 고정설치구 250: 쉬스
260: 쉬스고정부재 300: 내부충전 콘크리트
400: 긴장재 500: 슬래브
600: 교량하부구조물 A,A1,A2: 합성거더
F: 외부합성재의 복부 내측면
G: 내부중공재와 접하고 있는 내부충전 콘크리트 내측부
S: 내측공간부

Claims

내측공간부(S)가 형성되도록 강재인 저판(210)과 내측부(F)에 상하로 고정시킬 수 있는 연결고리(241)가 형성된 고정설치구(240)가 설치된 양 복부(220)와 수평판 형태의 상부플랜지(230);를 포함하여 구성된 중공박스체 형태의 외부합성재(200);
상기 외부합성재(200)의 내측공간부(S)에 타설되는 내부충전 콘크리트에 매립되도록 세팅되는 블록체로서, 상기 블록체를 상하로 관통하도록 형성되고 하부가 외부합성재의 저판 상면에 접하고 상부가 외부합성재의 상부플랜지보다 더 높이 연장되도록 형성된 수직보강재(110)와 상기 블록체를 수평으로 관통하도록 형성되는 것으로서 양 단부가 고정설치구의 연결고리에 삽입 고정되는 수평보강재(120);를 포함하여 구성된 내부중공재(100); 및
상기 외부합성재의 내측공간에 내부중공재가 매립되도록 타설되어 양생된 내부충전 콘크리트(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더.
제 1항에 있어서, 상기 외부합성재(200)는
내부중공재(100) 하부에 배치되어 종방향으로 연장되는 쉬스(250)를 더 설치하고, 내부충전 콘크리트 양생후 쉬스(250)에 삽입된 긴장재(400)에 의하여 합성거더에 프리스트레스가 도입되도록 하고, 상기 쉬스(250)는 외부합성재의 양 복부 내측부(F)에 상하로 고정된 연결고리(241)가 형성된 고정설치구(240)에 삽입 설치된 쉬스고정부재(260)에 연결되어 세팅되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더.
제 2항에 있어서, 상기 외부합성재(200)의 상부플랜지는
양 복부(220)의 상면에 양 측방으로 연장된 수평판 형태로 형성되도록 하되 내부충전 콘크리트가 타설되는 공간을 확보할 수 있도록 양 상부플랜지 사이의 이격거리는 내부중공재의 횡방향 폭보다 크게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더.
제 2항에 있어서, 상기 긴장재에 의하여 도입되는 프리스트레스에 저항하기 위하여 내부중공재를 감싸는 철근조립체(130)가 더 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더.
제 1항에 있어서, 상기 수직보강재(110)의 상부는 타설되는 슬래브는 내부충전 콘크리트에 매립되어 합성거더가 슬래브를 합성시키는 전단연결재로 작용하도록 하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더.
제 1항에 있어서,
상기 합성거더는 다수로 분절되어 서로 연결되도록 하되, 연결부위의 내부중공재(100)는 단면이 축소된 단면축소부로 형성되도록 하여 연결부 외부합성재와 단면축소부 사이에 타설된 내부충전 콘크리트로 인하여 상기 연결부위에 내측격벽이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더.
제 1항의 합성거더(A)를 제작하고,
교대와 교각을 포함하는 교량하부구조물(600)을 시공하고,
상기 교량하부구조물(600)에 상기 합성거더(A)의 양 단부를 거치하고,
상기 합성거더(A)의 수직보강재(110)를 이용하여 합성거더(A)와 슬래브(500)를 서로 합성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더를 이용한 교량 시공방법.
제 7항에 있어서,
상기 합성거더(A)는 다수로 분절된 세그먼트 합성거더(A1,A2)를 서로 연결되도록 하여 제작하되, 연결부위(C)의 내부중공재(100)는 단면이 축소된 단면축소부로 형성되도록 하여 연결부 외부합성재와 단면축소부 사이에 타설된 내부충전 콘크리트로 인하여 상기 연결부위에 내측격벽이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부중공재를 이용한 합성거더를 이용한 교량 시공방법.