KR101263370B1 - 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록 및 이를 이용한 교량시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량하부구조에 거더의 양 단부를 강결시킨 후, 상기 거더 상부에 슬래브를 시공하여 교량을 시공함에 있어서, 프리캐스트 방식으로 제작된 단부 프리캐스트블록을 교량하부구조에 간단하게 강결시키는 작업을 통해 교량을 시공함으로서 교량의 급속시공에 효과적으로 대처할 수 있고, 현장공기 단축에 의한 경제적인 교량시공이 가능한 교량시공방법에 대한 것으로써, 이를 위해 본 발명은 프리캐스트블록의 내부로부터 교축방향으로 돌출되도록 형성되는 거더연결재가 미리 형성된 단부 프리캐스트블록을 교축방향으로 서로 마주보는 교량하부구조 상면에 설치하고, 교량하부구조와 상기 단부 프리캐스트블록을 서로 강결시키고, 상기 단부 프리캐스트블록의 거더연결재 사이에 거더를 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 단부 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공한다.

Description

거더연결재가 형성된 프리캐스트블록 및 이를 이용한 교량시공방법{PRECAST END-BLOCK WITH GIRDER CONNECTION MEMBER AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING THS SAME}

본 발명은 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 교량하부구조에 거더의 양 단부를 강결시킨 후, 상기 거더 상부에 슬래브를 시공하여 교량을 시공함에 있어서, 프리캐스트 방식으로 제작된 단부 프리캐스트블록을 교량하부구조에 간단하게 강결시키는 작업을 통해 교량을 시공함으로서 교량의 급속시공에 효과적으로 대처할 수 있고, 현장공기 단축에 의한 경제적인 교량시공이 가능한 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.

도 1a는 종래 라멘교(10)의 일예를 사시도로 도시한 것이다.

상기 라멘교(10)는 크게 저판(13)과 저판 중앙 상부면에 수직방향으로 연장돌출되도록 설치된 저판벽체부(12) 및 상기 저판벽체부(12)의 양 단부 상부면에 일체로 형성된 슬래브(11)로 구성된다.

상기 저판(13)은 지반을 터파기 하여 거푸집을 이용 직육면체 형태의 철근콘크리트 구조물로 제작하며 역시 저판벽체부(12)도 거푸집을 이용하여 소정의 높이(H)를 가진 철근콘크리트 구조물로 제작하게 된다.

나아가 상기 슬래브(11) 역시 저판벽체부(12) 사이에 동바리를 지반에 설치하고 동바리 위에 거푸집을 설치하여 역시 철근콘크리트 구조물로 시공하게 된다.

이러한 슬래브(11)는 A-A 절단면도와 같이 소정의 두께(t)를 가지게 되며 그 단면 형태는 종방향 및 횡방향으로 연장되어 종방향으로 소정의 길이(L) 및 두께(t)를 가지도록 사각단면형태로서 전체적으로는 장방형 부재로 형성되도록 함을 알 수 있다.

이때, 상기 슬래브용 거푸집의 경우 슬래브 단부 내측으로부터 하방 경사져 지점벽체부의 상단 연결부위로 연장되도록 헌치부(20)를 형성시키게 되는데 이는 상기 헌치부(20)에 휨 부모멘트(-M)가 발생하기 때문에 이에 대한 강성을 확보하기 위한 것이다.

상기 헌치부는 직선형태로 경사지도록 형성시켜 소정의 두께로 형성되도록 하고 헌치부를 포함하는 모서리 부위를 우각부라 지칭하기도 한다.

이러한 라멘교(10)는 교량용 거더를 이용하지 않고 슬래브를 직접 시공하기 때문에 시공이 간편하고 비교적 짧은 지간(개략 10-15m)에서는 효율적이고 경제적인 교량이라 할 수 있다.

이때 상기 라멘교를 장지간으로 시공하기 위해서는 슬래브(11)의 연장길이(종방향)를 더 크게 해야 하는데, 슬래브의 연장길이가 길어질 수록 슬래브의 자중이 커지게 되고 이에 따라 그 단면의 두께를 증가시킬 필요가 있다.

하지만 슬래브의 두께가 증가되면 교량의 형하공간이 감소되므로 상기 형하공간에 제약이 있는 경우 라멘교를 장지간으로 시공할 수 없게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 형하공간에 제약이 없다 하더라도 슬래브의 두께가 증가될 수 록 슬래브 자중이 커지기 때문에, 이러한 자중에 저항할 수 있는 슬래브 및 저판벽체부와 저판을 설계해야 할 경우 과도한 크기로 제작될 수 밖에 없어 그 미관이나 사용성에 매우 취약할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

이에 도 1b와 같이 장지간의 라멘교를 시공하기 위하여 기둥 상단부의 일정구간과 슬래브의 부모멘트 일정구간을 ㄱ 자 형태의 강재(40)와 콘크리트의 합성형으로 하고, 기둥 상단부의 합성구간을 제외한 나머지 구간은 철근콘크리트로 하며, 슬래브의 정 모멘트구간의 일정구간을 프리스트레스트 합성보(50)로 구성함으로써,

기존의 철근 콘크리트 라멘 교량의 단면에 비해 큰 단면절감 효과를 얻을 수 있고, 철근 콘크리트 라멘 교량에 비해 지간을 2~3배가량 늘릴 수 있으며, 형하공간을 크게 확보함으로서 차량 및 유수의 원활한 소통을 얻을 수 있게 하고 또한 기존의 철근 콘크리트 라멘교량으로 할 경우에 비하여 필요한 기둥의 수를 줄임으로서 교량건설 비용의 절감과 내하력이 보강된 효율적인 교량을 건설할 수 있는 합성형 라멘 교량의 시공방법이 소개된 바 있다.

하지만 상기 강재(40)는 기둥(30)에 그 하단이 매입되어 설치되고 있음을 알 수 있는데, 이러한 그 매입깊이에 따라 다르기는 하지만 그 매입부위에 강재(30)의 자중 및 프리스트레스트 합성보(50)의 자중에 의하여 전도되는 것을 방지하기 위하여 강재(40)의 하단에 전도방지 앵커를 설치해야 하는 등의 번거로움이 있었고 무엇보다도 강재(40)는 현장 타설에 의한 교대 콘크리트 타설에 의하여 마감시키게 되므로 이러한 교대 콘크리트 타설작업은 현장 품질관리 및 공기단축에 장애가 될 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

도 1c는 또 다른 라멘교의 시공예를 도시한 것인데, 이 역시 기존의 철근콘크리트 라멘 교량에 비해 장경간 실현이 가능하도록 한 것이다.

즉, 지반위에 설치되는 복수개의 벽체(60)와; 벽체 상부에 설치되는 받침강형(70)과; 상기 받침강형(70) 상부에 설치되며, 합성형(80)과; 상기 PSC 합성형 위로 타설되는 바닥판 콘크리트와; 상기 받침강형 등 잔여 벽체에 타설되는 벽체 콘크리트(90)를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 프리스트레스된 철골철근 콘크리트 합성형 라멘교에 대한 것임을 알 수 있다.

이러한 합성형 라멘교의 우각부(D)는 상부 합성형의 자중 및 바닥판과 복부 콘크리트의 자중을 회전에 자유로운 단순교 구조형식으로 지지하므로 난간,포장 등 추가 고정하중이 작용하기 전까지는 우각부에서의 모멘트 발생이 없고, 난간, 포장 등 추가 고정하중과 활하중만을 라멘 구조형식으로 지지하므로 기존 라멘공법에 비해 매우 작은 모멘트가 우각부에 작용하게 되며, 상기 우각부에 철근 콘크리트로 시공이음 없이 시공하므로 피로에 대해 매우 안전하다는 장점이 있다.

하지만 이러한 방법 역시 벽체 상부에 설치되는 받침강형(70)을 벽체(60)에 미리 고정되도록 하는 것은 동일하므로 받침 강형의 하단에 전도방지 앵커를 설치해야 하는 등의 번거로움이 있고, 역시 받침강형(70)은 현장 타설에 의한 교대 콘크리트 타설에 의하여 마감시키게 되므로 이러한 교대 콘크리트 타설작업은 현장 품질관리 및 공기단축에 장애가 될 수 밖에 없다는 문제점을 가지고 있었다.

도 1d는 종래 교대일체식 라멘교 시공방법에 의한 라멘교의 시공단면도인데 이에 따른 프리플렉스빔 교대 일체식 교량 시공방법은 먼저, 교량의 양단부에 축조된 성토체(71)에 콘크리트를 타설하여 토사유출 방지벽(A)을 구축하는 단계를 거치게 된다.

다음으로 상기 토사유출 방지벽(A)의 전면에 다수개의 H파일(72)을 항타하여 지반의 소정의 위치까지 관입시키게 된다.

또한 상기 H파일(72)상에 수평으로 상부에 거치되는 프리플렉스빔(73)을 연결하게 되는데 이때 앵커볼트(74)와 H형강(75)를 이용하게 된다.

이에 상기 H파일(72)과 프리플렉스빔(73)과의 연결후 연결부를 포함하여 현장 콘크리트를 타설하여 교대(76)를 구축하고, 상기 교대(76)의 상부에 접속슬래브(77)를 설치하게 된다.

즉, 교대(76) 내부에 거더에 해당하는 프리플렉스빔(73)이 일체로 형성되도록 함을 알 수 있어 종래 다른 라멘교 시공방법과 대비하여 H파일(72)을 이용하여 교대와 거더를 일체로 시공하는 방법이라 할 수 있다.

하지만 역시 H파일(72)의 경우에도 현장 타설에 의한 교대 콘크리트 타설에 의하여 마감시키는 작업이 항상 필요하게 되어 현장 품질관리 및 공기단축에 장애가 될 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

이에 교량하부구조에 거더를 강결시켜 시공하는 장점을 이용한 교량시공에 있어서 현장타설 콘크리트 작업이 필요하지 않도록 하여 교량시공의 품질관리가 용이하면서도 시공성이 뛰어나고 경제성도 확보할 수 있는 기술개발의 필요성이 요구되었다.

이에 본 발명은 상기 교량하부구조에 거더를 강결시켜 시공하는 교량시공에 있어 현장 콘크리트 타설과 같은 공종과 같이 급속시공에 장애가 되고, 시공성이 떨어지면서도 품질관리가 어려운 문제점을 해결할 수 있는 교량 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

이에 본 발명의 목적은 특히 교량하부구조에 거더를 강결시켜 시공하는 교량시공방법에 있어서, 교량하부구조에 거더를 설치하기 위하여 필요한 현장 타설 콘크리트 공종을 배제시켜 품질관리가 용이하면서 시공성을 크게 증진시킬 수 있고 구조적으로도 하중이 집중되는 단부(우각부)를 효과적으로 보강할 수 있도록 하여 경제적이고 효율적인 교량시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 함을 알 수 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 거더와 교량하부구조의 강결방법에 있어 미리 제작한 단부 프리캐스트블록을 교량하부구조 상면에 먼저 설치하고, 상기 단부 프리캐스트블록과 교량하부구조의 연결철근을 서로 일체화시키는 방법을 채택하고, 상기 단부 프리캐스트블록에는 I 형강과 같은 거더연결재를 미리 형성시켜 거더의 양 단부가 거더연결재에 연결되도록 하여 교량하부구조와 거더의 양 단부의 강결작업이 완성될 수 있도록 하였다.

이에 본 발명의 기술적 핵심은 교량하부구조와 거더를 서로 강결시킴에 있어 교량하부구조에 단부 프리캐스트블록을 설치하는 작업과 거더를 상기 단부 프리캐스트블록의 거더연결재에 연결시키는 작업 및 연결철근을 이용하여 단부 프리캐스트블록을 교량하부구조에 강결시키는 작업을 이용하여, 종래와 같이 현장 타설 콘크리트 작업이 배제되도록 하는 것임을 알 수 있다.

이를 위해 본 발명은 거더연결재가 형성된 단부 프리캐스트블록과 이를 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

이에 본 발명은 먼저

상하면을 관통하는 수직관통공과 횡방향으로 양 측면을 관통하는 수평연결홀이 형성된 프리캐스트블록; 및 상기 프리캐스트블록의 일 측면 또는 양 측면으로부터 연장되도록 프리캐스트블록의 내부로부터 교축방향으로 돌출되도록 형성된 거더연결재;를 포함하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 제공한다.

또한 바람직하게는 상기 거더연결재와 프리캐스트블록의 상면에는 전단연결재를 더 형성시키는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 제공한다.

다음으로 상기 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하기 위하여 본 발명은

프리캐스트블록의 내부로부터 교축방향으로 돌출되도록 형성되는 거더연결재가 미리 형성된 프리캐스트블록을 교축방향으로 서로 마주보는 교량하부구조 상면에 설치하고,

교량하부구조와 상기 프리캐스트블록을 서로 강결시키고,

상기 프리캐스트블록의 거더연결재 사이에 거더를 연결시키는 단계를 포함하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

바람직하게는 상기 거더연결재와 프리캐스트블록의 상면에는 전단연결재가 더 형성되도록 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

즉, 추후 슬래브와의 일체성 확보를 위하여 미리 거더연결재와 단부 프리캐스트블록의 상면에 다양한 형태의 전단연결재(스터드)가 형성되도록 한 것이다.

또한 바람직하게는 상기 거더연결재는 강재로써 프리캐스트블록 내부에 일측 단부가 매립되고, 타측 단부가 교축방향으로 프리캐스트블록 외부로 돌출되도록 형성되도록 하되, 상기 거더연결재의 상면은 프리캐스트블록의 상면에 노출되도록 하여 거더연결재가 프리캐스트블록의 상부에 배치되도록 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

또한 바람직하게는 거더연결재가 프리캐스트블록의 상부에 위치되어 거더와 연결되도록 함으로써 교량의 형하공간 확보에 유리하도록 한 것이다.

또한 바람직하게는 상기 프리캐스트블록은 직육면체 형태의 콘크리트블록으로써, 상하면을 관통하는 수직관통공이 미리 형성되도록 하며 횡방향으로 프리캐스트블록의 측면을 관통하는 수평연결홀이 형성되도록 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

또한 바람직하게는 상기 프리캐스트블록은 교량하부구조 상면에 횡방향으로 다수가 서로 접하도록 설치하되, 상기 교량하부구조 상면으로부터 상방으로 연장되는 연결철근이 수직관통공에 삽입되도록 하고,

상기 프리캐스트블록의 수직관통공 내부에는 연결철근이 매립되도록 무수축 콘크리트를 포함하는 충전재를 충전시켜 프리캐스트블록이 교량하부구조에 강결되도록 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공한다.

또한 바람직하게는 상기 프리캐스트블록들은 교량하부구조 상면에 강결된프리캐스트블록들의 수평연결홀들을 관통하여 삽입되는 강봉을 포함하는 횡방향 연결부재에 의하여 서로 횡방향으로 연결되도록 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공한다.

또한 바람직하게는 상기 교량하부구조에 강결된 프리캐스트블록들의 거더연결재 사이에는 I형강을 포함하는 거더의 양 단부가 덧댐판 및 연결볼트를 포함하는 거더연결구에 의하여 연결되도록 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

이에, 본 발명은 교대, 교각과 같은 교량하부구조와 거더의 강결을 위하여 교량하부구조 상면에 연결철근을 상방으로 돌출 연장시키고, 상기 연결철근을 이용하여 교량하부구조와 프리캐스트블록을 서로 강결시키게 된다.

이를 위하여 상기 프리캐스트블록에는 연결철근을 수용할 수 있는 수직관통공을 형성시키고 충전재로 마감될 수 있도록 한 것이다.

또한 교량하부구조(교각, 교대)는 횡방향으로 연장 형성되므로 프리캐스트로 제작된 프리캐스트블록도 이에 맞추어 다수가 횡방향으로 서로 접하도록 하되 횡방향으로 프리캐스트블록을 서로 연결시켜 주기 위하여 프리캐스트블록의 측면에는 수평연결홀을 형성시키고, 이러한 수평연결홀에 강봉과 같은 횡방향 연결재를 삽입시키고,

상기 횡방향 연결재를 긴장 및 정착에 의하여 프리캐스트블록들이 횡방향으로 압착시켜 서로 연결되도록 한 것이다.

또한 바람직하게는 교량하부구조로써 교각 상면에 양 교축방향으로 연결재가 연장배치되도록 하고, 상기 교각에 인접한 교대 또는 교각 상면에 설치된 다른 프리캐스트블록들이 설치되도록 한 상태에서 거더가 프리캐스트블록 사이에 연결되도록 하여 다경간 교량시공에 있어 이용되도록 하거나,

교량하부구조로써 양 교대 상면에 교축방향으로 연결재가 연장배치되도록 하고, 상기 교대에 설치된 프리캐스트블록들 사이에 거더가 프리캐스트블록 사이에 연결되도록 하여 단경간 교량시공에 있어 이용되는 전단연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

즉, 본 발명의 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록은 교대와 교대 사이에 거더가 설치될 수 있도록 하거나(단경간 또는 라멘교),

나아가 교각이 설치되어 거더가 연속화되는 연속교 시공에 있어서도 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 설치하여 거더를 연속화 시킬 수도 있도록 한 것이다.

또한 바람직하게는 상기 교량하부구조 상면에 설치된 프리캐스트블록과 거더의 상부에는 슬래브가 더 형성되도록 하여 교량하부구조에 강결된 프리캐스트블록과 슬래브에 의하여 라멘교가 시공될 수 있도록 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

또한 바람직하게는 상기 거더는 강재 플레이트 거더를 이용할 수 있으며, 나아가 프리플렉스 합성거더 또는 프리스트레스 철근콘크리트 거더를 이용하여 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법을 제공하게 된다.

본 발명은 특히 거더와 교량하부구조를 강결시켜 교량을 시공하는 방법에 있어서, 시공성과 작업성이 뛰어나며 특히 공기단축 효과가 월등하여 보다 경제적이고 효율적인 교량시공이 가능하게 된다.

나아가 거더와 교량하부구조를 강결시켜 교량을 시공하는 방법에 있어서 프리캐스트화된 블록과 거더연결재를 이용하여 거더를 설치하는 것만으로 거더를 교량하부구조에 강결시킬 수 있으므로 현장타설 콘크리트 공종이 배제되어 교량시공에 있어 품질관리가 매우 용이해지게 된다.

나아가 본 발명은 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록의 제작 및 운반과 설치가 용이하여 시공성 및 작업성이 매우 증진되게 된다.

이에 본 발명은 특히, 현장공기를 단축시킴으로써 향후 요구될 것으로 판단되는 급속시공에 대한 수요 대응에 유리하게 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.

도 1a는 종래 라멘교의 시공사시도 및 단면도,
도 1b는 종래 우각부에 있어 연결강재를 이용한 합성형 라멘교 시공도,
도 1c는 종래 우각부에 있어 강형받침을 이용한 합성형 라멘교 시공도,
도 1d는 종래 교대일체식 라멘교의 시공도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 단부 프리캐스트블록의 사시도 및 거더와의 연결사시도,
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 실시예 1에 의한 교량시공순서도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예2에 의한 교량시공순서도이다.

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 발명의 거더연결재가 형성된 단부 프리캐스트블록(100) >

먼저 도 2a와 같이 단부 프리캐스트블록(100)은 공장에서 미리 프리캐스트 제품으로 제작되는데 이러한 단부 프리캐스트블록(100)은 크게 프리캐스트블록(110)과 거더연결재(120)로 구성된다. 즉 발명의 상세한 설명에서는 설명상 단부 프리캐스트 블록(100)이 프리캐스트블록(110)과 거더연결재(120)가 합쳐진 것을 의미하는 것으로 하며 여기서 단부의 의미는 교량하부구조 상부에 설치되는 것을 의미하는 것으로 한다.

상기 프리캐스트블록(110)은 철근콘크리트로 제작되는 직육면체 형태의 블록으로 형성시킬 수 있는데 높이, 가로 및 세로폭은 제작의 용이성, 운반의 편의성 및 교량의 크기 및 현장여건을 고려하여 정하게 된다.

단지 상기 프리캐스트블록(110)은 형상 및 재질적인 면에서 달리 직육면체 및 철근콘크리트로 한정되는 것은 아니다.

이러한 프리캐스트블록(110)은 수직관통공(111)들이 다수 형성되도록 함을 알 수 있는데 이는 후술되는 교량하부구조물(400)의 상면으로부터 연장되는 연결철근(420)이 삽입되는 구멍이라 할 수 있다.

이에 상기 수직관통공(111)은 프리캐스트블록(110)의 상면과 하면을 관통하도록 형성시켜 연결철근(420)을 수용할 수 있도록 하게 되는데 도 2a에서는 사각단면의 중공구멍으로 형성되어 있음을 알 수 있다.

따라서 상기 수직관통공(111)의 배치는 상기 연결철근(420)의 배치에 대응되도록 하고, 바람직하게는 다른 부재와 간섭되지 않도록 도 2a와 같이 네 모서리 부위에 형성시키는 것이 바람직하며 직경은 연결철근의 설치량 등을 고려하여 정하면 된다.

또한 상기 프리캐스트블록(110)에 있어 후술되는 바와 같이 교축방향으로 설치되는 거더연결재(120)가 형성되는 측면을 제외한 측면에는 횡방향으로 연장되는 수평연결홀(112)이 다수 형성된다.

이러한 수평연결홀(112)에는 후술되는 횡방향 연결재(440)가 삽입되는 구멍 역할을 하는 것으로써, 횡방향 연결재(440)의 긴장 및 정착에 의하여 횡방향으로 서로 접하도록 설치되는 단부 프리캐스트블록(100)들이 서로 압착되어 서로 연결되도록 하게 된다.

상기 거더연결재(120)는 강재로 제작할 수 있는데 바람직하게는 I형강 또는 H형강이 이용된다.

이러한 형강제품은 규격이 정해져 있기는 하지만 구입이 용이하고 가공이 용이하기 때문이다.

이러한 거더연결재(120)는 상기 프리캐스트블록(110)의 내부로부터 교축방향으로 돌출되도록 형성되는데 프리캐스트블록(110) 내부에 일측 단부가 매립되고, 타측 단부가 교축방향으로 프리캐스트블록(110) 외부로 돌출되도록 형성시키게 되며, 특히 거더연결재(120)의 상면은 프리캐스트블록(110)의 상면에 노출되도록 배치시키게 된다.

도 2a에서는 거더연결재(120)가 프리캐스트블록(110)의 일측 교축방향으로만 연장되도록 설치되고 있음을 알 수 있는데 이에 거더 1개가 프리캐스트블록(110)에 연결되도록 하기 위한 거더연결재의 배치형태라 할 수 있으며, 교량하부구조로써 교대에 거더연결재가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 설치할 경우라 할 수 있다.

이러한 거더연결재(120)의 프리캐스트블록(110) 내부의 매입길이는 프리캐스트블록(110)과 구조적으로 완전하게 일체화되도록 하는 길이를 확보할 수 있도록 하고, 교축방향으로의 돌출길이는 거더(200)와의 연결공간 확보여부 등을 고려하여 정하면 된다.

이때, 상기 프리캐스트블록(110)의 상면에 거더연결재(120)의 상면은 거의 높이가 일치하도록 하되 거더연결재의 상면이 노출되도록 하여 결국 거더연결재는 프리캐스트블록(110)의 상부에 배치되도록 하게 된다.

이와 같이 배치하는 이유는

첫째, 거더연결재(120)와 프리캐스트블록(110)의 상부에 추후 슬래브가 형성되므로 프리캐스트블록(110)의 상부에 거더연결재(120)가 배치되도록 함으로써 거더연결재(120)가 슬래브를 지지하면서 서로 일체화가 가능하도록 하기 위함이다.

즉, 교량에 있어 슬래브는 교량하부구조에 해당하는 거더에 의하여 지지되므로 거더와 연결되는 본 발명의 거더연결용 거더연결재(120)도 슬래브를 지지할 수 있도록 슬래브 저면에 배치되도록 하여 슬래브를 효과적으로 지지하도록 하여 서로의 일체성을 확보하기 위함임을 알 수 있다.

둘째, 상기 거더연결재(120)가 프리캐스트블록(110)의 상부에 위치되어 거더와 연결되도록 함으로써 교량의 형하공간을 충분히 확보할 수 있도록 한 것이다.

즉 교량에 있어 거더의 위치는 교량의 형하공간 확보에 지대한 영향을 끼지게 된다. 이에 거더는 교량하부구조 상부에 배치되도록 하되 가급적 형하공간을 충분히 확보할 수 있도록 본 발명의 거더연결재를 프리캐스트블록의 상부에 배치되도록 한 것이다.

나아가 상기 거더연결재(120)는 프리캐스트블록(110) 제작시 미리 매립되도록 하여 서로 일체로 제작되도록 하는 것이 바람직하다.

도 2b는 본 발명에 의한 거더연결재(120)가 형성된 프리캐스트블록(110)을 형성시킴에 있어, 거더연결재(120)가 프리캐스트블록(110)의 양 교축방향으로 연장되도록 설치되고 있음을 알 수 있다.

즉, 거더연결재(120)는 프리캐스트블록(110)에 거더(200)를 연결시키기 위한 기능을 가지므로 프리캐스트블록(110)의 양 교축방향으로 거더(200)를 연결시킬 필요가 있을 경우 도 2b와 같이 거더연결재(120)가 프리캐스트블록(110) 상부를 교통하여 양 교축방향으로 돌출되도록 한 것이다. 이러한 도 2b에 의한 거더연결재(120)는 교량하부구조로써 교각에 거더연결재가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 설치할 경우라 할 수 있다.

물론, 수직관통공(111) 및 수평연결홀(112)의 형성을 도 2a와 동일하게 형성시키게 된다.

< 본 발명의 단부 프리캐스트블록(100)을 이용한 교량시공방법(실시예 1)>

상기 실시예 1에 의한 교량시공방법은 단경간 교량 즉 교대(410)와 교대(410) 사이에 거더(200)를 교축방향으로 설치하고 상기 교대(410)와 거더(200) 상부에 슬래브를 시공함으로써 달리 교각을 설치하지 않은 단경간 형태 또는 라멘교 형태의 교량시공방법이라 할 수 있다.

이에 먼저 도 3a와 같이 교량하부구조(400)로써 교대(410)를 서로 교축방향으로 서로 이격되어 마주보도록 시공하게 된다.

이러한 교대(410)는 벽체부가 수직벽 형태로 시공되는 철근콘크리트 구조물로써 현장타설 콘크리트를 이용하여 시공해도 되고 현장 여건에 따라 프리캐스트 방식으로 제작된 교대를 이용하여 설치해도 된다. 이러한 교대 제작 및 시공은 통상의 방법을 이용하므로 본 발명에 있어 상세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 있어 교량은 교량하부구조(400)와 거더(200)가 서로 강결되도록 시공하는 방식을 따르게 되므로 이를 위해 본 발명은 앞서 살펴본 단부 프리캐스트블록(100)의 거더연결재(120)에 거더(200)를 연결시키되, 이러한 거더가 연결된 단부 프리캐스트블록(100)을 교량하부구조(400) 즉 교대(410)에 강결시켜야 한다.

이를 위해 본 발명은 교대(410) 상면에 상방으로 연장 돌출되는 연결철근(420)을 이용하게 된다. 즉 상기 연결철근(420)을 이용하여 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)이 교량하부구조(400)에 강결되도록 하는 것이다.

이에 도 3a와 같이 교대(410) 상면에는 연결철근(420)이 횡방향으로 서로 이격되어 다수가 상방으로 돌출 형성되어 있음을 알 수 있다.

다음으로 도 3b와 같이 앞서 살펴본 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 교량하부구조(400)인 교대(410)에 강결시키게 된다.

즉, 상기 단부 프리캐스트블록(100)에는 연결철근(420)을 수용할 수 있는 수직관통공(111)이 형성되어 있으므로 이러한 수직관통공(111)에 연결철근(420)이 삽입되도록 단부 프리캐스트블록(100)을 교량하부구조인 교대(410)에 거치시키는 것이다.

이는 결국 연결철근(420)이 상기 수직관통공(111)에 삽입되도록 단부 프리캐스트블록(100)을 설치하는 작업이라 할 수 있다.

이때 도 3b와 같이 거더연결재가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)은 교대(410)에 횡방향으로 다수가 서로 접하도록 설치되도록 함을 알 수 있으며, 이는 단부 프리캐스트블록(100)을 프리캐스트화 하여 제작하므로 제작 및 운반을 고려한 크기로 제작하였기 때문이다.

물론, 이러한 제작, 운반 및 시공에 문제가 없다면 다수가 아닌 1개의 단부 프리캐스트블록(100)을 교대(410)에 설치하여도 상관은 없다.

이러한 단부 프리캐스트블록(100)을 교대(410)에 설치한 이후에는 양 자를 서로 강결시켜 일체화시키게 된다.

즉, 이러한 강결작업에 의하여 거더를 설치하게 되면 종래 교량에 있어 신축이음장치와 교량받침을 따로 설치할 필요가 없기 때문에 교량의 차량통행에 있어 주행감 및 교량유지 관리에 상당한 장점을 가지게 된다. 이에 이러한 장점을 위하여 본 발명은 강결작업을 통해 단부 프리캐스트블록(100)과 교량하부구조(400)를 서로 강결시키게 된다.

단지, 단부 프리캐스트블록(100)을 교대(410)에 강결시키면 강결부위에는 휨 부모멘트가 발생하게 되는데 이러한 휨 부모멘트에 효과적으로 저항하기 위하여 종래에는 도 1b, 도 1c 및 도 1d와 같이 교대에 ㄱ 자 형태의 강재(40), 받침강형(70) 또는 H파일(72)을 설치하고 이들에 거더를 연결시키는 공종을 채택했는데 이러한 ㄱ 자 형태의 강재(40) 받침강형(70) H파일(72)들은 외부에 노출되므로 현장 타설콘크리트에 의하여 마감을 할 수 밖에 없었다.

하지만 이러한 현장 타설콘크리트 작업은 공기단축, 품질관리가 어려워 본 발명은 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 교량하부구조(400)에 설치하고 상기 거더연결재(120)에 거더(200)를 연결시키되, 상기 단부 프리캐스트블록(100)을 교량하부구조(400)에 강결시키기 위하여 교량하부구조인 교대(410)에 연결철근(420)을 연장시키고, 상기 연결철근(420)을 단부 프리캐스트블록(100)과 일체화시키는 작업을 채택한 것이다.

또한 단부 프리캐스트블록(100)은 철근콘크리트 부재로써 상기 휨 부모멘트에 매우 효과적으로 저항할 수 있으면서도 경제적으로 제작할 수 있고, 연결철근에 의한 세팅으로 간단하게 교량하부구조에 설치될 수 있으므로 시공성 및 작업성에 있어 매우 효과적이게 된다.

이러한 강결작업은 도 3c와 같이 먼저 연결철근(420)이 삽입된 수직관통공(111)에 무수축 콘크리트를 포함하는 충전재(430)을 충전시켜 이루어지게 되며 제한된 수직관통공(111)에 충전재를 충전시키는 작업은 종래 현장 타설콘크리트 타설 작업과 대비하여 매우 효율적임을 알 수 있다.

이와 같은 강결작업이 완료되면 도 3c와 같이 횡방향으로 서로 접하도록 배치된 단부 프리캐스트블록(100)을 서로 횡방향으로 압착하여 연결시켜 구조적 일체성을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.

즉, 단부 프리캐스트블록(100)에는 수평연결홀(112)이 연통되도록 형성되어 있으므로 이러한 수평연결홀(112)에 강봉을 포함하는 횡방향 연결재(440)을 삽입한 후, 양 단부를 최 외곽측 단부 프리캐스트블록(100)의 양 측에 긴장 후 정착시켜 단부 프리캐스트블록(100)들이 횡방향으로 서로 압착되어 연결시키게 된다.

다음으로는 도 3d와 같이, 서로 마주보는 단부 프리캐스트블록(100)의 거더연결재(120)에 거더(200)의 양 단부를 연결시키게 된다.

이러한 거더는 I형 단면의 강재 플레이트거더를 이용할 수 있지만 연결수단에 따라 PSC 거더, 프리플렉스 거더 등을 이용할 수 있을 것이다.

본 발명은 거더(200)로써 강재플레이트 거더를 이용한 경우를 소개하고 있는데 이러한 강재 플레이트 거더를 이용할 경우 연결수단으로 덧댐판 및 연결볼트와 너트와 같은 거더연결구를 이용하므로 시공성 및 공기단축에 매우 유리하게 된다.

이를 위해 본 발명의 거더 단부에는 거더연결구를 수용할 수 있는 볼트홀 등이 형성되도록 하게 된다.

이에 최종 거더를 교량하부구조인 교대(410)에 강결시킨 후에는 도 3e와 같이 슬래브(500)를 시공하게 되는데 이러한 슬래브는 거더(200) 상부에 형성되도록 하게 되며, 하프 프리캐스트, 풀 프리캐스트 방식 또는 현장타설 콘크리트 등을 이용하여 시공할 수 있을 것이다.

이에 상기 실시예 1은 교량을 라멘교 형식으로 시공하는 경우에 있어 적용할 수 있는 본 발명의 실시예라 할 수 있다.

< 본 발명의 단부 프리캐스트블록(100)을 이용한 교량시공방법(실시예 2)>

상기 실시예 2에 의한 교량시공방법은 다경간 교량 즉 양 교대(410)와 교각(450) 사이에 거더(200)를 교축방향으로 설치하고 상기 교대(410)와 거더(200) 상부에 슬래브를 시공함으로써 달리 교각을 이용하는 연속 교량시공방법이라 할 수 있다.

이러한 실시예 2에 의한 교량하부구조(400)는 양 교대(410)와 적어도 1개 이상의 교각(450)을 이용하게 되는데 교대(410) 시공은 실시예 1에서 살펴본 것과 같이 연결철근(420)이 형성된 교대를 도 3a와 같이 시공하면 된다.

또한 교대(410)와 교대 사이에는 교각(450)이 설치되는데 이러한 교각(450) 역시 상면에 연결철근(420)이 다수 상방으로 돌출되어 형성되어 있음을 알 수 있다.

다음으로 본 발명의 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 설치하게 되는데 이러한 단부 프리캐스트블록(100)은 교대에 설치하는 경우에는 실시예 1과 같이 일측 교축방향으로 거더연결재(120)가 연장 돌출된 단부 프리캐스트블록(100)을 이용하여 도 4a와 같이 설치하면 된다.

다음으로 교각(450)에 설치되는 단부 프리캐스트블록(100)은 도 4b와 같이 거더연결재(120)가 프리캐스트블록(110)을 기준으로 양 교축방향으로 연장되어 돌출된 것을 이용하게 된다.

이는 교각을 기준으로 양 측방의 교대에 거더가 각각 설치되기 때문이다.

이에 교대(410)와 교각(450)에 본 발명의 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 각각 설치하게 되는데 이는 모두 연결철근(420)이 수직관통공(111)에 삽입되도록 설치함은 실시예 1과 동일하다.

또한 도 4b와 같이 교대와 교각에 있어 각 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)은 횡방향으로 다수가 서로 접하도록 설치하게 된다.

다음으로 각 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)의 수직관통공(111)에 앞서 살펴본 충전재(430)을 충전시켜 최종 교량하부구조인 교대, 교각에 본 발명의 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 강결시키게 되며, 역시 횡방향 연결재(440)을 이용하여 횡방향으로 접하도록 설치된 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)을 서로 압착 연결시키게 된다.

다음으로 역시 도 4c 및 도 4d와 같이 교대(410), 교각(450)에 의한 교량하부구조(400)에 설치된 거더연결재(120)가 형성된 단부 프리캐스트블록(100)의 각 거더연결재(120) 사이에 거더(200)를 역시 거더연결구(미도시)를 이용하여 연결시키게 되며, 거더 상부에 슬래브(500)를 시공하여 최종 다경간 교량시공이 시공될 수 있도록 하게 된다.

100: 거더연결재가 형성된 단부 프리캐스트블록
110: 프리캐스트블록 120: 거더연결재
111: 수직관통공 112: 수평연결홀
200: 거더 400: 교량하부구조
410: 교대 430: 충전재
440: 횡방향 연결재 450: 교각
500: 슬래브

Claims (13)

1. 상하면을 관통하는 수직관통공(111)과 횡방향으로 양 측면을 관통하는 수평연결홀(112)이 형성된 프리캐스트블록(110); 및
   상기 프리캐스트블록(110)의 일 측면 또는 양 측면으로부터 연장되도록 프리캐스트블록(110)의 내부로부터 교축방향으로 돌출되도록 형성된 거더연결재(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록.
2. 제 1항에 있어서, 상기 거더연결재(120)와 프리캐스트블록(110)의 상면에는 전단연결재가 더 형성시키는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록.
3. 프리캐스트블록(110)의 내부로부터 교축방향으로 돌출되도록 형성되는 거더연결재(120)가 미리 형성된 프리캐스트블록(110)을 교축방향으로 서로 마주보는 교량하부구조(400) 상면에 설치하고,
   교량하부구조(400)와 상기 프리캐스트블록(110)을 서로 강결시키고,
   상기 프리캐스트블록(110)의 거더연결재(120) 사이에 거더를 연결시키는 단계를 포함하며,
   상기 거더연결재(120)가 미리 형성된 프리캐스트블록(110)은 상하면을 관통하는 수직관통공(111)과 횡방향으로 양 측면을 관통하는 수평연결홀(112)이 형성된 프리캐스트블록(110); 및 상기 프리캐스트블록(110)의 일 측면 또는 양 측면으로부터 연장되도록 프리캐스트블록(110)의 내부로부터 교축방향으로 돌출되도록 형성된 거더연결재(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 거더연결재(120)와 프리캐스트블록(110)의 상면에는 전단연결재가 더 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 거더연결재(120)는 강재로써 프리캐스트블록(110) 내부에 일측 단부가 매립되고, 타측 단부가 교축방향으로 프리캐스트블록(110) 외부로 돌출되어 형성되도록 하되, 상기 거더연결재(120)의 상면은 프리캐스트블록(110)의 상면에 노출되도록 하여 거더연결재(120)가 프리캐스트블록(110)의 상부에 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
6. 제 3항에 있어서, 상기 거더연결재(120)는 강재로써 프리캐스트블록(110)의 상부 내부에 매입되어 양 타측 단부가 교축방향으로 프리캐스트블록(110) 외부로 돌출되어 형성되도록 하되, 상기 거더연결재(120)의 상면은 프리캐스트블록(110)의 상면에 노출되도록 하여 거더연결재(120)가 프리캐스트블록(110)의 상부에 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 프리캐스트블록(110)은 직육면체 형태의 콘크리트블록으로써, 상하면을 관통하는 수직관통공(111)이 미리 형성되도록 하며 횡방향으로 프리캐스트블록(110)의 양 측면을 관통하는 수평연결홀(112)이 더 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 프리캐스트블록(110)은 교량하부구조(400) 상면에 횡방향으로 서로 접하도록 거치시키되, 상기 교량하부구조(400) 상면으로부터 상방으로 연장되는 연결철근이 수직관통공(111)에 삽입되도록 하고,
   상기 프리캐스트블록(110)의 수직관통공(111) 내부에는 연결철근이 매립되도록 무수축 콘크리트를 포함하는 충전재(430)를 충전시켜 프리캐스트블록(110)이 교량하부구조(400)에 강결되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 교량하부구조(400) 상면에 강결된 프리캐스트블록(110)들은 수평연결홀(112)들을 관통하여 삽입되는 강봉을 포함하는 횡방향 연결재(440)에 의하여 서로 횡방향으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 교량하부구조(400)에 강결된 프리캐스트블록(110)들의 거더연결재(120) 사이에는 I형강을 포함하는 거더의 양 단부가 덧댐판 및 연결볼트를 포함하는 거더연결구에 의하여 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 교량하부구조(400)에 강결된 프리캐스트블록(110)들은
    교량하부구조(400)로써 교각(450) 상면에 양 교축방향으로 연결재가 연장배치되도록 하고, 상기 교각(450)에 인접한 교대(410) 또는 교각(450) 상면에 설치된 다른 프리캐스트블록(110)들이 설치되도록 한 상태에서 거더(200)가 프리캐스트블록(110) 사이에 연결되도록 하거나,
    교량하부구조(400)로써 양 교대(410) 상면에 교축방향으로 연결재가 연장배치되도록 하고, 상기 교대(410)에 설치된 프리캐스트블록(110)들 사이에 거더(500)가 프리캐스트블록(110) 사이에 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 교량하부구조(400) 상면에 설치된 프리캐스트블록(110)과 거더(200)의 상부에는 슬래브(500)가 더 형성되도록 하여 교량하부구조(400)에 강결된 프리캐스트블록(110)과 슬래브(500)에 의하여 라멘교가 시공될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 거더(200)는 강재 플레이트 거더, 프리플렉스 합성거더 또는 프리스트레스 콘크리트 거더 중 어느 하나가 이용되도록 하는 것을 특징으로 하는 거더연결재가 형성된 프리캐스트블록을 이용한 교량시공방법.

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