KR102327700B1 - 거더 구조체 및 이를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법 - Google Patents

거더 구조체 및 이를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법 Download PDF

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Abstract

거더 구조체가 개시되며, 상기 거더 구조체는, 거더 본체; 하부가 상기 거더 본체의 종방향 일단부의 상면 하측으로 삽입 고정되고, 상부가 상기 거더 구조체에 대하여 종방향 일측으로 이웃하는 이웃 거더 구조체를 향하는 방향으로 구부러져 연장되는 연결용 매입부재; 및 상기 연결용 매입부재의 구부러진 부분의 내측을 지지하도록 횡방향으로 연장 배치되는 받침부재를 포함하되, 상기 연결용 매입부재의 상부의 종방향 일단부는, 상기 거더 구조체와 상기 이웃 거더 구조체의 연속화를 위해, 상기 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재의 타단부와 연결될 수 있다.

Description

거더 구조체 및 이를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법{GIRDER STRUCTURE AND CONSTRUCTION METHOD FOR CONTINUITY OF SUPPORTING PORTION OF GIRDER USING THE SAME}
본원은 거더 구조체 및 이를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법에 관한 것이다.
종래에는 교량 시공 시, 거더를 교대 및 교각 상에 거치하고, 교각 상에서 종방향으로 대향하는 거더와 이웃 거더의 사이를 단순히 콘크리트로 현장 타설하고 바닥판(슬래브) 콘크리트를 현장 타설하였다. 그런데, 이러한 경우, 거더가 굳지 않은 콘크리트 상태의 바닥판의 하중을 단순보 상태에서 부담하게 되므로, 거더에 적용되는 정모멘트가 클 수 있었고, 이에 따라, 형고 및 강선량(예를 들면, 프리스트레싱이 적용된 교량의 강선량)이 증가되는 측면이 있었다.
이를 보완하기 위해, 거더를 교대 및 교각 상에 거치하고, 교각 상에서 종방향으로 대향하는 거더와 이웃 거더의 사이 부분에서 거더의 철근과 이웃 거더의 철근을 서로 연결한 다음 콘크리트를 타설하여 거더 지점부를 연속화한 다음 바닥판 콘크리트를 타설하는 기술이 개시된 바 있다. 그런데, 이러한 기술에 따르면, 거더와 이웃 거더의 사이의 다소 좁고 깊은 공간 내에서 거더의 철근과 이웃 거더의 철근이 연결되어야 하므로, 시공성이 저하되는 측면이 있었다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제10-2009-0116606호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래 대비 높은 시공성을 가지고 효율적으로 지점부를 연속화할 수 있고, 이에 따라 거더에 작용하는 바닥판 하중의 정모멘트를 감소시켜 거더의 형고를 낮추거나 소요 자재를 절감할 수 있는 거더 구조체 및 이를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 측면에 따른 거더 구조체는, 거더 본체; 하부가 상기 거더 본체의 종방향 일단부의 상면 하측으로 삽입 고정되고, 상부가 상기 거더 구조체에 대하여 종방향 일측으로 이웃하는 이웃 거더 구조체를 향하는 방향으로 구부러져 연장되는 연결용 매입부재; 및 상기 연결용 매입부재의 구부러진 부분의 내측을 지지하도록 횡방향으로 연장 배치되는 받침부재를 포함하되, 상기 연결용 매입부재의 상부의 종방향 일단부는, 상기 거더 구조체와 상기 이웃 거더 구조체의 연속화를 위해, 상기 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재의 타단부와 연결될 수 있다.
본원의 일 측면에 따른 거더 지점부 연속화 시공방법은, 본원의 일 측면에 따른 거더 구조체를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법으로서, (a) 상기 거더 구조체 및 상기 이웃 거더 구조체를 준비하는 단계; (b) 상기 거더 구조체의 종방향 일측 단부 및 상기 이웃 거더 구조체의 종방향 타측 단부가 교각 상에서 종방향에 대하여 대향하도록, 상기 거더 구조체 및 상기 이웃 거더 구조체를 배치하는 단계; 및 (c) 상기 거더 구조체와 상기 이웃 거더 구조체를 연결(강결)하여 연속 지점부화 하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 거더 구조체와 이웃 거더 구조체가 연결용 매입철근간의 연결에 의해 거더간의 연속화가 이루어질 수 있어, 거더 구조체가 연속보 상태로 바닥판의 하중을 부담하게 되므로, 단순보 상태와 대비하였을 때 지점부에서 연속화로 인해 부모멘트가 발생되면서 거더 중간부의 정모멘트가 감소될 수 있어, 형고의 저감 또는 소요 자재량(예를 들면 강선량)의 절감을 도모할 수 있는 경제성이 확보될 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 거더 구조체의 연결용 매입철근의 상부가 이웃 거더 구조체를 향하는 방향으로 구부러져 연장되어 이웃 거더 구조체의 연결용 매입철근과 연결될 수 있으므로, 연결용 매입철근간의 연결이 거더 구조체와 이웃 거더 구조체의 사이가 아니라 거더 구조체의 상측에서 이루어질 수 있어, 연결용 매입부재가 용이하게 연결될 수 있고, 이에 따라 거더 구조체와 이웃 거더 구조체의 사이에서의 종방향 철근간의 연결이 생략되거나 연결되는 개수를 줄일 수 있어, 시공성이 확보될 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체를 설명하기 위해, 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체와 이웃 거더 구조체의 연결되는 부분의 개략적인 종단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 종방향 철근간의 연결, 연결용 매입부재의 하부의 구부러짐 등을 설명하기 위한 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체와 이웃 거더 구조체의 연결되는 부분의 개략적인 종단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 연결용 매입부재의 하부의 구부러짐을 설명하기 위한 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체와 이웃 거더 구조체의 연결되는 부분의 개략적인 종단면도이다.
도 5는 도 4의 B-B의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 폐도형 단면을 갖는 받침부재의 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6과 다른 각도에서 바라보고 도시한 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 폐도형 단면을 갖는 받침부재의 개략적인 사시도이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 적어도 일부가 개구된 단면을 갖는 받침부재의 개략적인 사시도이다.
도 9a는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈이 형성된 받침부재 및 홈에 삽입되는 종방향 철근을 설명하기 위한 개략적인 개념 사시도이다.
도 9b는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈에 종방향 철근이 삽입된 받침부재의 개략적인 사시도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈에 종방향 철근이 삽입된 받침부재의 개략적인 측면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈이 형성된 받침부재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 12 및 도 13은 본원의 일 실시예에 따른 거더 지점부 연속화 시공방법의 거더 구조체 및 이웃 거더 구조체를 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이다.
도 14는 본원의 일 실시예에 따른 거더 지점부 연속화 시공방법의 거더 구조체의 연결용 매입부재의 일단부와 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재의 타단부를 연결하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이다.
도 15는 도 14의 C-C의 개략적인 단면도이다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 거더 지점부 연속화 시공방법에 따른 부모멘트 발생을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되거나 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 상부, 하측, 하부, 종방향, 종방향 일단부, 종방향 타단부, 횡방향 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면, 도 1을 보았을 때 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 12시 방향을 향하는 부분이 상부, 전반적으로 6시 방향이 하측, 전반적으로 6시 방향을 향하는 부분이 하부, 전반적으로 3시-9시 방향이 종방향, 전반적으로 3시 방향을 향하는 단부가 종방향 일단부, 전반적으로 9시 방향을 향하는 단부가 종방향 타단부 등이 될 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 전반적으로 3시-9시 방향이 횡방향 등이 될 수 있다. 또한, 참고로, 종방향은 교량이 연장되는 길이 방향을 의미할 수 있다.
본원은 거더 구조체 및 이를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법에 관한 것이다.
먼저, 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체(이하 '본 거더 구조체'라 함)(1)에 대해 설명한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체를 설명하기 위해, 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 이웃 거더 구조체와 연속화된 부분의 개략적인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A의 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 거더 구조체(1)는 거더 본체(11)를 포함한다. 거더 본체(11)는 PSC(PreStressed Concrete) 거더 타입 또는 철근콘크리트 거더 타입일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 본원의 적용이 가능한 다양한 거더 타입 중 어느 하나일 수 있다. 다른 예로, 거더 본체(11)는 강(steel) 거더 타입일 수 있다. 또한, 거더 본체(11)는 강선에 의한 프리스트레싱(prestressing)이 적용된 거더일 수 있다. 또한, 거더 본체(11)는 공장 또는 현장 이외의 별도 제작장에서 사전 제작된 프리캐스트(precast) 거더일 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 거더 구조체(1)는 연결용 매입부재(12)를 포함한다. 연결용 매입부재(12)는 하부가 거더 본체(11)의 종방향 일단부의 상면 하측으로 삽입 고정되고, 상부가 본 거더 구조체(1)에 대하여 종방향 일측으로 이웃하는 이웃 거더 구조체(1')를 향하는 방향으로 구부러져 연장된다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 연결용 매입부재(12)의 하부는 거더 본체(11) 내에서 하측 방향으로 연장될 수 있다. 이때 연결용 매입부재(12)는 정착 길이 이상의 삽입 길이를 가지고 거더 본체(11) 내부에 삽입되어 정착되는 형태로 고정될 수 있다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 종방향 철근간의 연결, 연결용 매입부재의 하부의 구부러짐 등을 설명하기 위한 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체와 이웃 거더 구조체의 연결되는 부분의 개략적인 종단면도이고, 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 연결용 매입부재의 하부의 구부러짐을 설명하기 위한 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체와 이웃 거더 구조체의 연결되는 부분의 개략적인 종단면도이며, 도 5는 도 4의 B-B의 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 연결용 매입부재(12)의 거더 본체(11)에 삽입된 부분은 구부러질 수 있다. 이를 테면, 본 거더 구조체(1)의 형고에 따라, 연결용 매입부재(12)의 하부가 하향으로만 연장되어서는 연결용 매입부재(12)의 거더 본체(11)에 대한 정착 길이가 확보되지 못할 수 있다. 도 5를 참조하면, 거더의 형고가 낮은 부분(이를 테면 거더 플랜지 부분)에 배치되는 연결용 매입부재(12)(예를 들어, 도 5 기준, 횡방향(3시-9시 방향) 최외측에 배치되는 연결용 매입부재(12))는 정착 길이가 확보되지 못할 수 있다. 이러한 경우, 연결용 매입부재(12)의 하부는 하향이 아닌 다른 방향으로 구부러질 수 있다.
예시적으로, 도 3을 참조하면, 연결용 매입부재(12)의 하부는 갈고리 형상(하향 연장되다가 구부러져 다시 상향 연장되는 알파벳 "U" 형상)으로 구부러질 수 있다. 또는 다른 예로, 도 4를 참조하면, 연결용 매입부재(12)의 거더 본체(11)에 삽입된 부분(하부)은, 그 단부가 종방향 타측으로 연장되도록 구부러질(절곡될) 수 있다. 구체적인 예로 도 4를 참조하면, 연결용 매입부재(12)의 거더 본체(11)에 삽입된 부분(하부)은, 연직 하향 또는 종방향 타측 방향으로 비스듬하게 경사(예를 들면 45˚의 경사)진 하향으로 연장되다가, 다시 종방향 타측으로 구부러져 연장되어 그 단부가 종방향 타측을 향하도록 구비될 수 있다.
또한, 거더 본체(11)가 콘크리트부를 포함하는 경우(예를 들면 PSC 거더 타입 또는 철근콘크리트(RC) 거더 타입인 경우), 연결용 매입부재(12)의 하부는 콘크리트부에 매입될 수 있다. 또한, 거더 본체(11)가 강 거더(steel girder) 타입인 경우, 연결용 매입부재(12)는 거더 본체(11)에 대하여 용접, 볼팅 등을 통하여 고정될 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 거더 구조체(1)의 연결용 매입부재(12)는 상부가 거더 본체(11)의 상측으로 돌출되어 이웃 거더 구조체(1')를 향하는 방향(종방향 일측 방향)으로 구부러질 수 있다.
연결용 매입부재(12)는 길이 방향을 따라 길게 연장되고 적어도 1회 이상 구부러지는 바(bar) 형상의 부재일 수 있다. 예를 들어, 연결용 매입부재(12)는 철근일 수 있다. 보다 바람직하게는 연결용 매입부재(12)는 이형 철근일 수 있다. 이러한 경우, 연결용 매입부재(12)의 거더 본체(11)의 콘크리트부 또는 바닥판(슬래브)의 콘크리트부에 대한 결합력(부착)이 증가될 수 있다.
또한, 연결용 매입부재(12)의 상부의 종방향 일단부는 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')의 연속화를 위해, 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입부재(12)의 타단부(상부의 타단부)와 연결된다. 이와 같이, 본 거더 구조체(1)는 이웃 거더 구조체(1)와 각각의 연결용 매입부재(12)에 의해 연결될 수 있어, 연속화될 수 있다.
예를 들어, 연결용 매입부재(12)의 일단부와 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입부재(12)의 타단부는 용접 또는 커플링을 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 거더 구조체(1)의 연결용 매입부재(12)의 일단부에 용접 철근(14)의 타단부가 용접되고, 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입부재(12)의 타단부에 용접 철근(14)의 일단부가 용접됨으로써, 연결용 매입부재(12)의 일단부와 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입부재(12)의 타단부는 용접 철근(14)에 의해 용접 연결될 수 있다.
전술한 바에 따르면, 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')는 거더 본체(11)의 상측으로 돌출되어 구부러진 연결용 매입부재(12)의 종방향 일단부와 이웃 거더 구조체(1')의 거더 본체(11)의 상측으로 돌출되어 구부러진 연결용 매입부재(12)의 종방향 타단부가 연결됨으로써, 연결될 수 있다.
이에 따라, 종래의 거더와 이웃 거더 사이의 틈새에서 거더의 철근(종방향 철근)과 이웃 거더의 철근이 연결되던 방식과 달리, 본 거더 구조체(1)에 의하면, 본 거더 구조체(1)의 상측에서 본 거더 구조체(1)의 연결용 매입부재(12)와 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입부재의 연결이 이루어질 수 있기 때문에 보다 용이하게 연결용 매입부재(12)간의 연결이 이루어질 수 있다.
또한, 본 거더 구조체(1)의 거더 본체(11)와 이웃 거더 구조체(1')의 거더 본체(11) 사이에서 본 거더 구조체(1)의 적어도 일부의 종방향 철근(111)과 이웃 거더 구조체(1')의 적어도 일부의 종방향 철근(111)의 연결이 이루어지더라도, 상술한 바와 같이, 본 거더 구조체(1) 및 이웃 거더 구조체(1')의 상측에서 연결용 매입부재(12) 간의 연결이 이루어지기 때문에, 본 거더 구조체(1)의 거더 본체(11)와 이웃 거더 구조체(1')의 거더 본체(11) 사이에서의 종방향 철근(111)간의 연결 개수가 줄어들 수 있다. 이에 따라, 효율적인 시공이 이루어질 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 종방향 철근(111)의 적어도 일부는 노출될 수 있다. 예를 들어, 종방향 철근(111)의 적어도 일부는 거더 본체(11)의 외측(이를 테면, 상측)으로 노출될 수 있다. 이러한 경우, 거더 본체(11)에는 종방향 철근(111)의 적어도 일부를 외측(상측)으로 노출시키는 블록 아웃부(112)가 형성될 수 있다. 블록 아웃부(112)는 거더 본체(11)의 상면의 적어도 일부가 하측으로 함몰된 형태 또는 단차진 형태로 형성될 수 있다. 또한, 노출된 종방향 철근(111)은 이웃 거더 구조체(1')의 노출된 종방향 철근(111)과 연결될 수 있다. 종방향 철근(111)간의 연결은, 용접, 커플러 등에 의해 이루어질 수 있는데, 도 3에는 종방향 철근(111)간의 연결이 용접 철근(14)에 의한 용접에 의해 이루어진 것으로 도시되어 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 종방향 철근(111)의 거더 본체(11)에 삽입된 부분은 구부러질 수 있다. 이는 종방향 철근(111)의 정착 길이를 확보하기 위함일 수 있다. 이러한 구성은 전술한 연결용 매입부재(12)의 거더 본체(11)에 삽입된 부분이 구부러지는 구성과 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 폐도형 단면을 갖는 받침부재의 개략적인 사시도이고, 도 7은 도 6과 다른 각도에서 바라보고 도시한 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 폐도형 단면을 갖는 받침부재의 개략적인 사시도이며, 도 8은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 적어도 일부가 개구된 단면을 갖는 받침부재의 개략적인 사시도이다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 거더 구조체(1)는 연결용 매입부재(12)의 구부러진 부분(연결용 매입부재(12)의 상부와 하부 사이의 구부러진 부분)의 내측을 지지하도록 횡방향으로 연장 배치되는 받침부재(13)를 포함한다. 받침부재(13)는 연결용 매입부재(12)를 지지할 수 있다. 연결용 매입부재(12)는 상부가 하부에 대하여 구부러져 종방향을 따라 연장되므로, 거더 지점부에 부모멘트가 발생될 때 인장력이 작용될 수 있는데, 받침부재(13)는 연결용 매입부재(12)의 절곡 상태(구부러짐 상태 또는 각도) 등이 인장력에 의해 변형(변화)되는 것이 방지되도록, 연결용 매입부재(12)를 지지할 수 있다.
구체적으로, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 받침부재(13)는 내부가 중공이고 횡방향으로 연장 배치되는 관 부재(131)를 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 관 부재(131)는 단면이 폐도형일 수 있다. 또는, 도 8을 참조하면, 관부재(131)는 적어도 일부가 개구된 단면을 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 관 부재(131)는 그의 길게 연장되는 길이 방향이 횡방향과 나란하도록 횡방향으로 연장 배치될 수 있다. 또한 도 2를 참조하면, 연결용 매입부재(12)는 이처럼 횡방향 연장 배치된 관 부재(131)에 대하여 횡방향을 따라 간격을 두고 복수개 배치될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 거더 본체(11)는 철근 및 콘크리트부를 포함하는 거더 타입일 수 있는데, 도 1 및 도 2를 참조하면, 받침부재(13)(이를 테면, 관 부재(131))는 적어도 일부가 거더 본체(11)의 콘크리트부에 매입되도록 배치될 수 있다. 이를 테면, 관 부재(131)의 하부는 거더 본체(11)의 콘크리트부에 매입될 수 있다. 또한, 관 부재(131)의 일부는 거더 본체(11)의 외측(이를 테면, 상측)으로 노출될 수 있다. 이에 따라, 관 부재(131)는 거더 본체(11)의 콘크리트부에 고정될 수 있다. 또한, 관 부재(131)의 적어도 일부(이를 테면, 관 부재(131)의 상부)는 바닥판의 콘크리트부에 매입될 수 있다. 이러한 경우, 관부재(131)는 바닥판의 콘크리트부에 매입되는 형태로 프리캐스트될 수 있다.
또한, 받침부재(13)(이를 테면, 관 부재(131))는 연결용 매입부재(12)의 구부러진 부분의 내측과 대향하는 외주면 부분이 연결용 매입부재(12)의 구부러진 부분의 내측의 곡면 형상에 대응하는 곡면을 포함할 수 있다. 다시 말해, 관 부재(131)는 연결용 매입부재(12)의 구부러진 부분의 내측과 대향하는 외주면 부분이 연결용 매입부재(12)의 구부러진 부분의 내측의 곡면 형상과 소정 이상 맞물리는 곡면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 연결용 매입부재(12)의 구부러진 부분의 내측의 곡면 형상이 하나 이상의 곡률 반경이 조합된 곡면인 경우, 관 부재(131)의 연결용 매입부재(12)의 구부러진 부분의 내측과 대향하는 외주면 부분은 오차 범위 이내에서 대응하는 곡률 반경이 조합된 곡면 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 받침부재(13)는 관 부재(131)를 상하 방향으로 가로지르며, 상단은 관 부재(131)의 상측으로 돌출되고, 하단은 관 부재(131)의 하측으로 돌출되게 배치되는 관통부재(132)를 포함할 수 있다. 이를 테면, 관통 부재(132)는 철근일 수 있다. 보다 바람직하게는 이형철근일 수 있다. 또한, 관 부재(131)는 관통부재(132)가 상하 방향을 따라 가로지르는 상태로 배치될 수 있도록, 그 상측 및 하측 각각에 관통부재(132)가 통과 가능한 홀이 형성될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 관통부재(132)는 하단이 거더 본체(11)에 매입되도록 배치될 수 있다. 이를 테면, 관통 부재(132)의 하단은 거더 본체(11)의 콘크리트부에 매입될 수 있다. 이러한 관통부재(132)는 관 부재(131)의 거더 본체(11)에 대한 결합력을 증가시키는 스터드 역할을 할 수 있다.
또한, 관통부재(132)의 관 부재(131)의 상측으로 돌출되는 상단은 바닥판(이를 테면, 바닥판의 콘크리트부)에 매입될 수 있다. 이에 따라, 관통부재(132)는 관 부재(131)의 바닥판에 대한 스터드 역할을 할 수 있다.
또한, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 받침부재(13)는 관 부재(131) 내부에 충진되는 시멘트질 충진부(133)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 관통 부재(132)는 관 부재(131)에 대하여 고정될 수 있다. 예를 들어, 받침부재(13)는 관 부재(131)에 대하여 관통부재(132)를 배치시키고 관 부재(131) 내에 시멘트질 충진부(133)를 형성하는 재료를 충진하고 양생하여 시멘트질 충진부(133)를 형성할 수 있다. 또는, 관통 부재(132)는 시멘트질 충진부(133)와는 독립적으로(별개로) 관 부재(131)에 대하여 용접 등의 방법에 의하여 고정될 수 있다. 여기서, 시멘트질 충진부(133)를 형성하는 재료라 함은, 시멘트를 포함하는 재료를 포괄하는 개념으로 이해할 수 있다. 예시적으로, 시멘트질 충진부(133)는 콘크리트, 몰탈, 시멘트밀크 등의 재료를 충진하여 형성될 수 있다.
또한, 도 3 및 도 5를 참조하면, 받침부재(13)는 관 부재(13)가 거더 본체(11)의 종방향 철근(111) 상에 거치되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 본 거더 구조체(1)의 프리캐스트(사전 제작)시 이렇게 종방향 철근(111) 상에 거치하는 형태로 배치함으로써, 사전 제작 편의성을 높일 수 있다.
도 9a는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈이 형성된 받침부재 및 홈에 삽입되는 종방향 철근을 설명하기 위한 개략적인 개념 사시도이고, 도 9b는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈에 종방향 철근이 삽입된 받침부재의 개략적인 사시도이며, 도 10-은 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈에 종방향 철근이 삽입된 받침부재의 개략적인 측면도이고, 도 11a 및 도 11b는 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체의 홈이 형성된 받침부재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 9a 내지 도 10을 참조하면, 받침부재(13)에는 종방향 철근(111)의 삽입이 가능하도록, 하측으로부터 상측으로 함몰된 홈(1311)이 형성될 수 있다. 이러한 홈(1311)은 횡방향으로는 종방향 철근(111)이 삽입될 수 있도록 종방향 철근(111)의 직경 이상의 폭을 가지도록 형성될 수 있고, 종방향으로는 종방향 철근(111)이 홈(1311)을 종방향을 따라 가로질러 통과할 수 있도록 개구되게 형성될 수 있다. 예를 들어 도 9b 및 도 10을 참조하면, 홈(1311)은 종방향 철근(111)이 끼움 또는 맞물림 결합될 수 있도록 종방향 철근(111)의 직경 이상의 소정의 폭만큼을 종방향을 따라 절개한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 홈(1311)은 다음과 같이 형성될 수 있다. 관 부재(131) 내부에 시멘트질 충진부(133)가 형성되기 전에 관 부재(131)에 절삭가공이 이루어져 관 부재(131)의 홈(1311)에 대응하는 부분(홈(1311)의 관 부재(131)가 절개된 부분)이 형성되고, 종방향 철근(111)과 대응하는 두께(다시 말해, 종방향 철근(111)의 두께와 대응하는 두께(오차 범위를 고려하여 동일한 두께))를 갖는 판재(8)가 삽입되고, 관 부재(131)에 시멘트질 충진부(133)를 형성하는 재료가 타설(충진)되며, 타설된 재료가 완전히 양생되기 전에 판재(8)가 제거됨으로써 홈(1311)이 형성될 수 있다. 이외에도, 홈(1311)은 기알려지거나 향후 개발되는 다양한 방법(예를 들면 관 부재(131) 내부에 시멘트질 충진부(133)를 형성한 다음에 절개된 홈 영역에 대응하는 절삭 가공을 수행하는 방법)에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 받침부재(13)는 종방향 철근(111)과 결합되어 종방향 철근(111) 상에 보다 안정적으로 거치될 수 있다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체를 이용한 본원의 일 실시예에 따른 거더 지점부 연속화 시공방법(이하 '본 거더 지점부 연속화 시공방법' 이라 함)에 대하여 설명한다. 다만, 본 거더 지점부 연속화 시공방법은 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체를 이용한 것이므로, 본원의 일 실시예에 따른 거더 구조체에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
본 거더 지점부 연속화 시공방법은, 본 거더 구조체(1) 및 이웃 거더 구조체(1')를 준비하는 단계(제1 단계)를 포함한다. 본 거더 구조체(1) 및 이웃 거더 구조체(1')는 별도의 제작장에서 프리캐스트 형태로 제작될 수 있다. 예시적으로, 본 거더 구조체(1)의 거더 본체(11)가 PSC 거더 타입일 경우, 거더 본체(11)는 철근 배근, 덕트 설치, 거푸집 설치, 콘크리트 타설, 콘크리트 양생 및 프리스트레스 도입 등의 공정을 통하여 프리캐스트 형태로 제작될 수 있다. 또한, 본 거더 구조체(1)의 연결용 매입부재(12) 및 받침부재(13)는 이처럼 거더 본체(11)가 프리캐스트 되는 공정의 중간에 배치될 수 있다. 예시적으로, 연결용 매입부재(12) 및 받침부재(13)는 콘크리트 타설 공정이 진행되기 이전에 미리 설정된 위치에 배치될 수 있다.
또한, 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 거더 지점부 연속화 시공방법은 거더 구조체(1)의 종방향 일측 단부 및 이웃 거더 구조체(1')의 종방향 타측 단부가 교각(9) 상에서 종방향에 대하여 대향하도록, 거더 구조체(1) 및 이웃 거더 구조체(1')를 배치하는 단계(제2 단계)를 포함한다.
도 14는 본원의 일 실시예에 따른 거더 지점부 연속화 시공방법의 거더 구조체의 연결용 매입부재의 일단부와 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재의 타단부를 연결하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이고, 도 15는 도 14의 C-C의 개략적인 단면도이다.
본 거더 지점부 연속화 시공방법은 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')를 연결(강결)하여 연속 지점부화하는 단계(제3 단계)를 포함한다.
구체적으로, 도 14 및 도 15를 참조하면, 제3 단계는 연결용 매입부재(12)의 일단부와 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입 부재(12)의 타단부를 용접 또는 커플링을 통해 연결하는 단계(제3-1 단계)를 포함할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제3 단계는 본 거더 구조체(1)의 연결용 매입부재(12)와 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입부재(12)가 연결된 부분을 포함하는 영역에 대응하여 콘크리트 타설하는 단계(제3-2 단계)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3-2 단계는, 바닥판(슬래브)이 형성되도록 콘크리트를 타설하며, 본 거더 구조체(1)의 연결용 매입부재(12)와 이웃 거더 구조체(1')의 연결용 매입부재(12)가 연결된 부분(이를 테면, 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1') 사이)을 타설할 수 있다. 필요한 경우, 제3-2 단계의 수행을 위해, 거푸집이 제3-2 단계 이전에 설치될 수 있다.
또한, 바닥판(슬래브) 콘크리트를 타설하는 공정(작업)은 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')의 사이를 콘크리트로 현장 타설하는 공정이 수행된 이후, 이와는 별도로 수행될 수 있다. 다만, 본원에 의하면, 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')가 연결용 매입철근(12)에 의해 연결(제3-1 단계)될 수 있으므로, 제3-2 단계의 수행시, 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')의 사이에 대한 콘크리트 타설과 바닥판 형성을 위한 콘크리트 타설이 동시에 하나의 공정을 통해 수행될 수 있다. 이와 같이, 본원에 의하면, 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')의 사이에 대한 콘크리트 타설과 바닥판 형성을 위한 콘크리트 타설이 동시에 수행될 수 있어, 종래 대비 공기가 감소되며 시공성이 확보될 수 있다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 거더 지점부 연속화 시공방법에 따른 부모멘트 발생을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 16을 참조하면, 종래에는 거더와 이웃 거더의 사이를 단순히 콘크리트로 현장 타설하고 바닥판(슬래브) 콘크리트를 현장 타설하였다. 이에 따라, 거더가 단순보 상태로 바닥판의 하중을 부담하게 되어, 정모멘트가 클 수 있었고, 이에 따라, 형고 및 소요자재량(예를 들면 강선량)이 증가한다는 문제점이 있었다.
반면에, 본원에 의하면, 본 거더 구조체(1)와 이웃 거더 구조체(1')가 연결용 매입철근(12)간의 연결에 의해 거더의 연속화가 이루어질 수 있어, 본 거더 구조체(1)가 연속보 상태로 바닥판의 하중을 부담하게 되며, 지점부에서 부모멘트가 발생함에 따라 거더 중간부에서 발생되는 정모멘트가 감소할 수 있어, 형고가 저감되거나, 소요자재량(예를 들면 강선량)이 절감될 수 있다. 이를 테면, 본원에 의하면, 동일 형고 대비 강선량이 15% 절감될 수 있고, 동일 강선량 대비 형고가 15% 저감될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 거더 구조체
1': 이웃 거더 구조체
11: 거더 본체
111: 종방향 철근
112: 블록 아웃부
12: 연결용 매입부재
13: 받침부재
131: 관 부재
133: 시멘트질 충진부
1311: 홈
9: 교각

Claims (6)

  1. 거더 구조체에 있어서,
    거더 본체;
    하부가 상기 거더 본체의 종방향 일단부의 상면 하측으로 삽입 고정되고, 상부가 상기 거더 구조체에 대하여 종방향 일측으로 이웃하는 이웃 거더 구조체를 향하는 방향으로 구부러져 연장되는 연결용 매입부재; 및
    상기 연결용 매입부재의 구부러진 부분의 내측을 지지하도록 횡방향으로 연장 배치되는 받침부재를 포함하되,
    상기 연결용 매입부재의 상부의 종방향 일단부는, 상기 거더 구조체와 상기 이웃 거더 구조체의 연속화를 위해, 상기 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재의 타단부와 상기 거더 구조체의 상측에서 연결되고,
    상기 거더 본체는 철근 및 콘크리트부를 포함하는 거더 타입이고,
    상기 연결용 매입부재의 하부는, 정착 길이 이상의 삽입 길이를 가지고 상기 거더 본체의 콘크리트부에 매입되어 정착되는 형태로 고정되며,
    상기 받침부재는, 상기 연결용 매입부재의 구부러진 부분의 내측과 대향하는 외주면 부분이 상기 연결용 매입부재의 구부러진 부분의 내측의 곡면 형상에 대응하는 곡면을 포함하는 관 부재를 포함하며,
    상기 관 부재는, 폐도형인 단면 또는 일부가 개구된 단면을 갖는 관 부재로서, 하부가 상기 거더 본체의 콘크리트부에 매입되고, 상부가 상기 거더 본체의 상측으로 노출되도록 배치되는 것인, 거더 구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결용 매입부재의 일단부와 상기 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재의 타단부는 용접 또는 커플링을 통해 연결되는 것인, 거더 구조체.
  5. 제1항에 따른 거더 구조체를 이용한 거더 지점부 연속화 시공방법으로서,
    (a) 상기 거더 구조체 및 상기 이웃 거더 구조체를 준비하는 단계;
    (b) 상기 거더 구조체의 종방향 일측 단부 및 상기 이웃 거더 구조체의 종방향 타측 단부가 교각 상에서 종방향에 대하여 대향하도록, 상기 거더 구조체 및 상기 이웃 거더 구조체를 배치하는 단계; 및
    (c) 상기 거더 구조체와 상기 이웃 거더 구조체를 연결하여 연속 지점부화 하는 단계를 포함하는, 거더 지점부 연속화 시공방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 연결용 매입부재의 일단부와 상기 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재의 타단부를 용접 또는 커플링을 통해 연결하는 단계; 및
    (d2) 상기 거더 구조체의 연결용 매입부재와 상기 이웃 거더 구조체의 연결용 매입부재가 연결된 부분을 포함하는 영역에 대응하여 콘크리트 타설하는 단계를 포함하는 것인, 거더 지점부 연속화 시공방법.
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