KR102597601B1 - 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법 - Google Patents

프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법 Download PDF

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Abstract

상부 슬래브의 캠버 조정이 매우 용이하고 확실한 프리스트레스와 캠버가 도입될 수 있으며 단면 두께를 줄이면서도 장경간을 확보할 수 있는 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다. 기초 지반에 설치되는 하부 슬래브; 상기 하부 슬래브의 양측에 내민부가 형성되도록 안착된 후 하부 슬래브와 강결되는 한 쌍의 벽체부; 상기 한 쌍의 벽체부 외측에 내민부가 형성되도록 상기 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지되는 상부 슬래브; 및 상기 상부 슬래브가 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상기 상, 하부 슬래브의 내민부를 연결하여 긴장시킴으로써 상부 슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 하는 복수개의 프리스트레스 도입수단을 포함하며, 상기 상부 슬래브는 상기 프리스트레스 도입수단에 의해 프리스트레스가 도입된 후 벽체부와 강결되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법을 제공한다.

Description

프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법{PRESTRESSED BOX STRUCTURE AND ITS CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 또는 보행자 통행용 통로박스, 상하수도, 전력구, 통신구, 공동구 박스 등의 시설물로 사용되는 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량 및 보행자 통행용 통로를 구축하거나, 전기, 가스, 수도 등의 공급시설, 통신시설, 하수도시설 등과 같은 매설물을 공동 수용할 수 있도록 하는 공동구 구축에 사용되는 콘크리트 박스 구조물은 현장 타설 방법이나 현장 조립방법에 의하여 시공되어지고 있는 실정이다.
상기 현장 타설 방법에 의한 시공은 구조물이 시공되어질 부분을 따라 절토나 굴토한 후, 바닥 레벨링 작업을 거쳐 레벨링된 바닥 부분에 기초 콘크리트를 타설하고, 기초콘크리트 상부에 거푸집을 시공한 다음, 보강 철근을 배근하여 콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음 거푸집을 해체하는 과정을 통해 이루어진다.
그러나, 이와 같은 현장 타설 방법에 의한 공동구의 시공은 절토, 굴토, 기초콘크리트, 거푸집, 보강철근, 콘크리트 타설, 양생 및 거푸집 제거 등의 공정을 거쳐야 함에 따라 공기와 시공비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
한편, 상기 현장 조립방법에 의한 시공은 설계 치수대로 공장에서 제작된 프리캐스트 콘크리트 박스를 현장으로 운반하여 절토나 굴토 작업을 한 후, 평탄화 작업된 지면에 기초 콘크리트를 타설하면서 레벨링 작업을 하여 양생시킨 다음, 상기 레벨링 작업된 기초 콘크리트 위에 복수개의 프리캐스트 콘크리트 박스를 길이 방향으로 서로 연결하는 과정을 통해 이루어진다.
상기와 같은 프리캐스트 콘크리트 박스를 이용한 현장 조립방법에 의한 시공방법의 경우에는 현장 타설 방법에 비하여 거푸집을 시공하는 작업과, 보강 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 양생하는 작업과, 거푸집을 해체하는 과정 등이 생략됨으로써 공기의 단축과 더불어 시공비용을 절감할 수 있다는 장점이 있어 최근에는 프리캐스트 콘크리트 박스를 이용한 현장 조립방법에 의한 공동구의 시공이 활발하게 이루어지고 있는 실정이다.
이와 같은 프리캐스트 콘크리트 박스의 경우 폭이 높이에 비해 매우 크게 제작될 경우 슬래브 중앙 처짐이 과대하게 발생하며 설치 시 동바리 시공이 어려운 점이 있는 등 경간장의 제한을 받는다는 문제점이 있다.
상기와 같은 경간장의 제한을 받는 문제점을 해결하기 위해 일반적으로 슬래브의 단면 두께를 증가시키거나 프리캐스트 콘크리트 박스 내부 중앙에 적어도 하나의 벽체나 기둥을 설치하게 되는데, 상기 슬래브의 단면 두께를 증가시키게 되면 과다설계로 인한 비경제적인 시공이 이루어진다는 문제점이 있으며, 내부에 벽체나 기둥을 설치한 프리캐스트 콘크리트 박스를 배수구조물에 적용하게 될 경우 슬래브의 처짐 방지를 위해 프리캐스트 콘크리트 박스 내부에 설치된 벽체나 기둥에 나뭇가지나 각종 이물질들이 걸리게 됨으로써 통수단면이 감소되어 급격히 물이 불어날 경우 배수구조물 외부로 넘쳐흘러 제방의 붕괴 등으로 인한 수해를 발생시킨다는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0800308호(등록일자 : 2008년 01월 28일)에는 ‘캠버프리스트레스가 도입된 단위프리스트레스 프리캐스트박스를 종방향으로 일체연결설치한 캠버프리스트레스 프리캐스트박스 및 이의 설치방법’이 개시되어 있다. 이와 같은 프리캐스트 박스의 경우 한 쌍의 수직복부가 슬래브에 내민부가 형성되도록 일체로 형성된 한 쌍의 프리캐스트 ㅠ자형슬래브를 ‘ㅍ’자 형태가 되도록 포갠 후, 내민부의 관통 홈 내에 고강도 강봉을 상호 연결하고 강봉을 긴장시켜 슬래브 중앙에 캠버를 형성하여 프리스트레스를 도입함으로써 슬래브 중앙 처짐 현상을 방지하고 경간장의 제한을 줄일 수 있도록 하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 프리캐스트 박스는 프리캐스트 슬래브가 ‘ㅠ’자 형태로 형성되어 제작 몰드가 대형화되고, 운반 시 다수개가 적층되지 못하여 프리캐스트 슬래브를 1개씩 운반해야 함으로써 시공 시 운반비가 대폭 상승된다는 문제점이 있다. 또한, 슬래브와 수직복부가 일체로 형성됨에 따라 강봉에 압축력을 도입하여 프리스트레스를 형성한다 하더라도 프리스트레싱에 의해 발생되는 모멘트가 수직복부로 재분배됨에 따라 슬래브 중앙부에 프리스트레스 및 캠버의 도입량이 매우 작아 부재력이 줄어들어 그 효과가 크지 않아서 슬래브의 단면 두께 감소 효과가 크지 않았으며, 수직복부의 상하연결부가 단순히 'Z'자 형상으로 밀착되는 구조로서 부정정 구조 차수가 낮아 내진성이 저하되며, 내민부 측에 하중이 가해질 시 강봉의 단면적이 작아 압축력에 저항하지 못하는 문제가 있었다. 또한, 강봉이 외부로 노출됨에 따라 뒷채움에도 어려움이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0800308호(2008.01.28.) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0429717호(2006.10.19.) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0301131호(2003.01.03.) 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0026763호(2004.04.01.)
본 발명의 목적은 상부 슬래브의 캠버 조정이 매우 용이하고 확실한 프리스트레스와 캠버가 도입될 수 있으며 단면 두께를 줄이면서도 장경간을 확보할 수 있는 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고차 부정정구조계로 모멘트 재분배 효과를 높여 구조 안정성과 내진 저항성을 대폭 향상시킬 수 있는 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적재 편의성을 대폭 향상시켜 운반이 매우 용이하며 현장 조립 및 시공이 매우 간편한 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기초 지반에 설치되는 하부 슬래브와, 상기 하부 슬래브의 양측에 내민부가 형성되도록 안착된 후 하부 슬래브와 강결되는 한 쌍의 벽체부와, 상기 한 쌍의 벽체부 외측에 내민부가 형성되도록 상기 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지되는 상부 슬래브 및, 상기 상부 슬래브가 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상기 상, 하부 슬래브의 내민부를 연결하여 긴장시킴으로써 상부 슬래브에 캠버가 형성되도록 하여 프리스트레스가 도입되도록 하는 복수개의 프리스트레스 도입수단을 포함하며, 상기 상부 슬래브는 상기 프리스트레스 도입수단에 의해 프리스트레스가 도입된 후 벽체부와 강결되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물을 제시한다.
여기서, 상기 벽체부는 상기 하부 슬래브와의 사이에 고강도 콘크리트가 타설되어 하부 슬래브와 벽체부를 강결시킬 수 있는 결합 공간부가 형성되도록 하부면에 돌출 형성된 복수개의 하부 받침 및, 상기 상부 슬래브와의 사이에 고강도 콘크리트가 타설되어 상부 슬래브와 벽체부를 강격시킬 수 있는 결합 공간부가 형성되도록 상부면에 돌출 형성된 복수개의 상부 받침을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 벽체부의 하부 받침이 소정 길이만큼 삽입되어 벽체부의 위치를 정렬할 수 있도록 상기 하부 슬래브에 형성되는 복수개의 벽체 위치 정렬 홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 상부 슬래브를 벽체부의 상부 받침에 위치 정렬하여 임시 고정시켜줄 수 있는 상부 슬래브 위치 정렬수단을 더 포함할 수 있는데, 상기 상부 슬래브 위치 정렬수단은 상기 벽체부의 상부 받침에 돌출 형성되는 위치 정렬 핀 및, 상기 위치 정렬 핀이 삽입되도록 상기 상부 슬래브에 복수개가 소정간격으로 관통 형성되는 핀 홀을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 프리스트레스 도입수단에 의해 관통되며 상, 하부 슬래브의 내민부에 가해지는 하중을 스트러트 형태로 지지할 수 있도록 상기 벽체부 외측에 마련되는 내민부 하중 지지부를 더 포함할 수 있다.
일예를 들면, 상기 프리스트레스 도입수단은 상기 하부 슬래브의 내민부에 돌출 형성되며 긴장재가 결합되는 긴장재 연결부가 마련되는 연결 돌출부와, 상기 상부 슬래브의 내민부에 관통 형성되는 연결 홀 및, 상기 연결 홀을 관통하여 하단부는 연결 돌출부에 결합되며 상단부는 상기 연결 홀에 연결되어 지지된 상태로 긴장되어 상기 상, 하부 슬래브의 내민부에 휨모멘트를 가함으로써 상기 상부 슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 하는 긴장재를 포함할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명은 상, 하부 슬래브와 벽체부 사이에 형성된 결합 공간부에 마련되는 결합 보강수단을 더 포함하며, 상기 결합 보강수단은 상기 벽체부의 상, 하부면에 소정간격으로 배근되는 제1 루프 수직철근과, 상기 제1 루프 수직철근과 밀착되도록 상기 상, 하부 슬래브에 소정간격으로 배근되는 제2 루프 수직철근과, 상기 밀착된 복수개의 서로 이웃하는 제1, 2 루프 수직철근 사이에 트러스 형태로 한 쌍이 서로 교차되도록 배근되는 트러스 철근 및, 상기 제1, 2 루프 수직철근과 트러스 철근을 서로 연결하는 복수개의 수평 철근을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기초 지반에 설치된 하부 슬래브 양측에 내민부가 형성되도록 한 쌍의 벽체부를 상기 하부 슬래브에 소정간격 이격되도록 안착시키는 벽체부 안착단계와, 상기 하부 슬래브와 한 쌍의 벽체부를 고강도 콘크리트를 사용하여 강결시키는 제1 결합단계와, 상부 슬래브 양측에 내민부가 형성되도록 상기 벽체부에 상부 슬래브를 단순보 형태로 안착시키는 상부 슬래브 안착단계와, 상기 상부 슬래브가 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상기 상, 하부 슬래브의 내민부를 복수개의 프리스트레스 도입수단을 통해 연결하여 김장시킴으로써 상부 슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 하는 프리스트레스 도입단계 및, 상기 상부 슬래브와 한 쌍의 벽체부를 고강도 콘크리트를 사용하여 강결시키는 제2 결합단계를 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법을 제시한다.
또한, 본 발명은 상기 제2 결합단계 이후에 또는 상기 제2 결합단계와 동시에 상기 긴장재가 내부에 매설되도록 상기 긴장재 주위에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 내민부 하중 지지부를 시공하여 상기 상, 하부 슬래브의 내민부에 가해지는 하중을 스트러트 형태로 지지할 수 있도록 하는 내민부 하중 지지부 시공단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법은 상부 슬래브가 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상, 하부 슬래브의 내민부를 프리스트레스 도입수단을 통해 긴장시켜 휨모멘트를 가함으로써 상부 슬래브에 효과적으로 프리스트레스를 도입할 수 있으므로 슬래브의 단면 두께를 줄이면서도 장경간을 확보할 수 있있는 효과가 있다.
또한, 상, 하부 슬래브와 벽체부 사이에 형성된 결합 공간부에 결합 보강수단이 개재되어 벽체부와 상부 슬래브를 지지하게 됨으로써 상, 하부 슬래브와 벽체부에 힘 전달 및 분배가 확실하게 이루어지게 되고, 상부 슬래브의 내민부가 하중 지지부와 연결되어 지지됨으로써 상부 슬래브의 중앙부에 차량 등 하중 재하 시 상부 슬래브의 내민부에 가해질 수 있는 하중에도 효과적으로 저항할 수 있으며 고차 부정정구조계로 하중에 대한 저항력을 높일 수 있다.
한편, 하부 슬래브에 형성되는 벽체 위치 정렬 홈에 벽체부의 하부 받침을 삽입시키기만 하면 벽체부의 위치가 자동정렬 될 뿐만 아니라, 벽체부의 상부 받침에 돌출 형성된 위치 정렬 핀이 상부 슬래브에 형성된 핀 홀에 삽입되도록 벽체부 상부 받침에 상부 슬래브를 안착시키기만 하면 벽체부 상부 받침에 상부 슬래브가 위치 정렬되어 단순보 형태로 임시 고정되어 지지된 상태를 유지하게 됨으로써 구성부재별 위치와 정확성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 조립의 용이성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여, 공장에서 프리캐스트 콘크리트 공법으로 제작된 하부 슬래브, 벽체부, 상부 슬래브를 현장에서 매우 손쉽게 조립하여 시공할 수 있으며, 박스구조물의 대형 구성요소인 하부 슬래브, 벽체부, 상부 슬래브를 평판 형태로 독립 제작함으로써 제작 몰드의 소형화가 가능하여 취급이 용이하고 장비를 소형화시킬 수 있고, 공사비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 하부 슬래브, 벽체부, 상부 슬래브가 평판형태로 제작됨에 따라 운반 시 적재 편의성을 향상시켜 운반횟수 감소로 공사비를 더욱 절감시킴은 물론 CO2 배출량까지도 감소시킬 수 있도록 하여 지구온난화 완화 등의 녹색 환경 조성효과가 있다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법은 급속시공이 가능하고, 동바리 및 거푸집 작업과 같은 현장작업을 줄일 수 있어 시공시간을 대폭 단축시킴과 더불어 작업공수를 대폭 절감할 수 있고, 안전사고 발생을 감소시킬 수 있으며, 교통통제, 소음, 주변 환경에 대한 부담을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 사시도
도 2는 도 1의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 사시도
도 4는 도 3의 분해 사시도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 사시도
도 6은 도 5의 분해사시도
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 하부 슬래브의 사시도
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 벽체부의 사시도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 벽체부의 사시도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 벽체부의 사시도
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 상부 슬래브의 사시도
도 12는 박스구조물이 결합된 상태를 설명하기 위한 단면도
도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 결합 보강수단이 설치된 상태를 설명하기 위한 단면도
도 14는 도 13의 ‘A'에 대한 상세도
도 15는 도 13의 ’B'에 대한 상세도
도 16은 박스구조물을 종방향으로 연결한 상태를 도시한 도면
도 17은 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법을 설명하기 위한 흐름도
도 18 및 도 19는 박스구조물의 시공방법을 설명하기 위한 도면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 사시도이며, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 사시도이며, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 사시도이며, 도 6은 도 5의 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 하부 슬래브의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 벽체부의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 벽체부의 사시도이며, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 벽체부의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 상부 슬래브의 사시도이며, 도 12는 박스구조물이 결합된 상태를 설명하기 위한 단면도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 결합 보강수단이 설치된 상태를 설명하기 위한 단면도이며, 도 14는 도 13의 ‘A'에 대한 상세도이고, 도 15는 도 13의 ’B'에 대한 상세도이며, 도 16은 박스구조물을 종방향으로 연결한 상태를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물(100)은 하부 슬래브(110), 벽체부(120), 상부 슬래브(130) 및, 프리스트레스 도입수단(140)을 포함할 수 있다.
상기 하부 슬래브(110)는 기초 지반에 설치될 수 있으며 상기 하부 슬래브(110)의 양측에 내민부(111)가 형성되도록 하고, 상기 하부 슬래브(110)의 상부면에는 한 쌍의 벽체부(120)가 하부 슬래브(110)의 양측 끝단부에서부터 중앙부 방향으로 소정간격 이격되도록 배치되어 안착될 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 벽체부(120) 사이에 위치한 하부 슬래브(110)의 상부면은 오목하게 형성됨으로써 단면 두께를 줄일 수 있도록 한다.
상기 벽체부(120)는 하부면에 복수개의 하부 받침(121)이 돌출 형성될 수 있으며 상부면에는 복수개의 상부 받침(122)이 돌출 형성될 수 있다.
이와 같은 벽체부(120)는 상기 하부 슬래브(110)와의 사이에 상기 하부 받침(121)에 의해서 결합 공간부(S1)가 형성됨과 동시에 하부 받침(121)이 상기 하부 슬래브(110)의 상부면에 설치된 위치 정렬홈(150)에 안착될 수 있다.
또한, 상기 결합 공간부(S1)에는 고강도 콘크리트가 타설됨으로써 상기 벽체부(120)의 하단부와 하부 슬래브(110)를 결합시킬 수 있도록 한다.
여기서, 상기 벽체부(110)의 하부면에 돌출 형성된 복수개의 하부 받침(121) 및 상기 벽체부(120)의 상부면에 돌출 형성된 상부 받침(122)은 상기 벽체부(120)와 일체가 되도록 콘크리트로 형성될 수도 있고, H빔 등과 같은 강재로 제작되어 상기 벽체부(120)의 상부 또는 하부로부터 일부가 노출되도록 매설됨으로써 형성될 수 있다.
양측에 내민부(131)가 형성되어 있는 상기 상부 슬래브(130)는 상기 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 단순보 형태로 안착되어 지지될 수 있다.
예를 들면, 상기 상부 슬래브(130)는 상기 한 쌍의 벽체부(120)와의 사이에 결합 공간부(S2)가 형성됨과 동시에 양측에 내민부(131)가 형성되도록 상기 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 단순보 형태로 안착되어 지지될 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 벽체부(120) 사이에 위치한 상부 슬래브(130)의 하부면은 오목하게 형성됨으로써 단면 두께를 줄일 수 있도록 한다.
상기 프리스트레스 도입수단(140)은 복수개가 상기 상부 슬래브(130)가 벽체부(120)에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상기 상, 하부 슬래브(130)(110)의 내민부(131)(111)를 긴장재로 연결하여 긴장시킴으로써, 상부 슬래브의 내민부(131) 및 하부 슬래브의 내민부(111)에 휨모멘트를 발생시켜 상기 상부 슬래브(130) 및 하부 슬래브(110)에 프리스트레스가 도입되도록 하고, 상부 슬래브에 캠버를 발생시킨다.
상기 복수개의 프리스트레스 도입수단(140)에 의해 상부 슬래브(130)에 캠버가 형성되어 프리스트레스가 도입된 상태에서 상기 상부 슬래브(130)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)에 고강도 콘크리트를 타설함으로써 상기 상부 슬래브(130)와 벽체부(120)를 강결하여 프레임 구조계를 형성할 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 프리스트레스 도입수단(140)은 연결 돌출부(141), 연결 홀(142) 및 긴장재(143)를 포함할 수 있다.
상기 연결 돌출부(141)는 상기 하부 슬래브(110)의 내민부(111)에 돌출 형성되며 상기 연결 돌출부(141)에는 긴장재가 결합되는 긴장재 연결부(141a)가 마련될 수 있다.
여기서, 상기 연결 돌출부(141)는 상면에 긴장재 연결부(141a)를 갖도록 일정한 두께를 갖는 판재 또는 H빔 등과 같은 강재를 가공한 후 상기 하부 슬래브(110)의 내민부(111)에 하단부의 일부가 매설되게 설치될 수 있다.
상기 연결 홀(142)은 상기 상부 슬래브(130)의 내민부(131)에 관통 형성될 수 있으며, 상기 연결 홀(142)의 상단부 주변에는 지지홈부(142a)가 마련될 수 있다.
상기 긴장재(143)는 상기 연결 홀(142)을 관통하여 하단부는 상기 연결 돌출부(141)에 결합되며 상단부는 상기 연결 홀(142)에 연결되어 지지된 상태로 긴장되어 상기 상, 하부 슬래브(130)(110)의 내민부(131)(111)에 휨모멘트를 발생시키고 이 내민부에 가해진 휨모멘트는 상, 하부 슬래브(130)(100)의 중앙으로 전달되어 상, 하부 슬래브에 프리스트레스가 도입된다. 이 때 하부 슬래브는 벽체부와 이미 강결되어 있어 하부 슬래브의 내민부(111)에 가해지는 휨모멘트가 벽체에도 배분되므로 하부 슬래브에는 프리스트레스 도입효과가 크지 않지만, 상부 슬래브(130)는 아직 벽체와 강결되지 않았으므로 긴장재의 긴장력에 의해 가해진 휨모멘트가 상부 슬래브의 중앙부 쪽으로 전달되어 프리스트레스를 효과적으로 도입할 수 있으며, 긴장재(143)의 긴장력을 조절함으로써 상부 슬래브의 중앙에 캠버를 발생시킬 수도 있는 것이다.
예를 들면, 상기 긴장재(143)로는 도면에 도시된 바와 같이 하단부에는 상기 연결 돌출부(141)에 마련된 긴장재 연결부에서 너트와 나사 결합되는 나선부가 형성되고 상단부에는 상기 연결 홀(142) 상단부 주면에 마련된 지지홈부(142a)에서 지지되는 나사머리부가 마련된 강봉을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 긴장재(143)로는 강연선 등과 같은 통상적인 기술의 긴장재가 사용될 수 있다.
강연선을 긴장재로 사용하는 경우에는 연결 돌출부(141)에 지압판을 구비하여 강연선의 하단을 고정하고, 연결 홀(142)에 돌출된 강연선을 유압잭을 이용하여 긴장한 다음, 정착홀 단부에서 지압판과 쐐기에 의해 정착함으로써 긴장시킨다.
한편, 상기 긴장재(143)의 상단부, 즉 나사머리부가 지지되는 연결 홀(142) 및 지지홈부(142a)에는 그라우트재(도시되지 않음)가 주입될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물(100)은 벽체 위치 정렬 홈(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 벽체 위치 정렬 홈(150)은 상기 벽체부(120)의 하부 받침(121)이 소정 길이만큼만 삽입되어 벽체부(120)의 위치를 정렬할 수 있도록 상기 하부 슬래브(110)에 복수개가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 한 쌍의 벽체부(120)를 하부 슬래브(110)에 안착시킬 시 상기 벽체부(120)의 하단부에 돌출 형성된 하부 받침(121)을 하부 슬래브(110)에 형성된 벽체 위치 정렬 홈(150)에 삽입시켜 안착시키기만 하면 한 쌍의 벽체부(120)가 정확한 위치에 정렬되어 안착될 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물(100)은 상부 슬래브 위치 정렬수단(160)을 더 포함할 수 있다.
상기 상부 슬래브 위치 정렬수단(160)은 상기 상부 슬래브(130)를 한 쌍의 벽체부(120)의 상부 받침에 위치 정렬하여 임시 고정시켜줄 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 상부 슬래브 위치 정렬수단(160)은 위치 정렬 핀(161) 및, 핀 홀(162)을 포함할 수 있다.
상기 위치 정렬 핀(161)은 상기 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 돌출 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 위치 정렬 핀(161)은 앵커 바를 상기 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 부착시켜 형성될 수 있다.
상기 핀 홀(162)은 상기 위치 정렬 핀(161)이 삽입되도록 상기 상부 슬래브(130)에 상부받침 개수 만큼 복수개가 소정간격으로 관통 형성될 수 있다.
여기서, 상기 핀 홀(162)은 상부 슬래브(130)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)에 고강도 콘크리트를 타설할 시 에어가 배출되는 에어 배출 홀로도 사용될 수 있다.
이와 같은 상부 슬래브 위치 정렬수단(160)은 상기 상부 슬래브(130)를 한 쌍의 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 단순보 형태로 지지되도록 안착시킬 시 위치 정렬 핀(161)에 핀 홀(162)을 관통하도록 상부 슬래브(130)를 한 쌍의 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 올려놓기만 하게 되면 상부 슬래브(130)가 정확한 위치에 정렬되어 상부 받침(122)에 의해 단순보 형태로 지지되도록 안착될 수 있도록 함과 동시에, 위치 정렬된 상부 슬래브(130)의 위치를 임시 고정시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 프리스트레스 도입수단(140)을 통해 상부 슬래브(130)에 캠버가 형성되도록 하여 프리스트레스가 도입된 후 상기 위치 정렬 핀(161)이 삽입된 핀 홀(162)에는 그라우트재(도시되지 않음)를 주입하여 마감할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물(100)은 결합 보강수단(170)을 더 포함할 수 있다.
상기 결합 보강수단(170)은 상기 상, 하부 슬래브(130)(110)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)(S1)에 마련되어 상기 결합 공간부(S2)(S1)에 고강도 콘크리트를 타설하여 상, 하부 슬래브(130)(110)와 벽체부(110)를 결합할 시 상, 하부 슬래브(130)(110)와 벽체부(120)가 강결되어 완전한 프레임 구조계가 될 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 결합 보강수단(170)은 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 제1 루프 주철근(171) 및 제2 루프 주철근(172)을 포함할 수 있다.
상기 제1 루프 주철근(171)은 상기 벽체부(120)의 상, 하부면에 복수개가 소정간격으로 배근되는데, 상부면에는 역U형으로 배근되고, 하부면에는 U형으로 배근되어 결합공간부(S2, S1) 내부에 배치된다.
상기 제2 루프 주철근(172)은 상기 제1 루프 주철근(171)과 밀착되도록 상기 상, 하부 슬래브(130)(110)에 제1 루프 주철근(171)과 동일한 간격으로 배근되는데, 상부 슬래브에는 U형으로 배근되고 하부 슬래브에는 역U형으로 배근되어 결합공간부(S2, S1) 내부에 배치된다.
이와 같은 제1, 2 루프 주철근(171)(172)은 상기 벽체부(120)와 상, 하부 슬래브(130)(110) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)(S1)에 위치하여 결합 공간부(S2)(S1)에 타설되는 고강도 콘크리트와의 결합력을 대폭 향상시켜 상, 하부 슬래브(130)(110)와 벽체부(120)가 보다 강결될 수 있도록 한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 벽체부(120)와 상부 슬래브(130) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)에 위치하는 제1, 2 루프 주철근(171)(172)은 결합 공간부(S2)에 타설되는 고강도 콘크리트와의 결합력을 대폭 향상시켜 상부 슬래브(130)와 벽체부(120)가 보다 강결될 수 있도록 하며, 상기 벽체부(120)와 하부 슬래브(110) 사이에 형성된 결합 공간부(S1)에 위치하는 제1, 2 루프 주철근(171)(172)은 결합 공간부(S1)에 타설되는 고강도 콘크리트와의 결합력을 대폭 향상시켜 벽체부(120)와 하부 슬래브(110)가 보다 강결될 수 있도록 한다.
또한, 상기 결합 보강수단(170)은 트러스 철근(173) 및 배력철근(174)을 더 포함할 수 있다.
상기 트러스 철근(173)은 상기 밀착된 복수개의 서로 이웃하는 제1, 2 루프 주철근(171)(172) 사이에 트러스 형태로 한 쌍이 서로 교차되도록 배근되어, 상기 제1, 2 루프 주철근(171)(172)들을 연속 결합되도록 하면서 전단강도를 증진시켜 벽체부와 상부 슬래브 및 벽체부와 하부 슬래브를 보다 강결하게 한다.
예를 들면, 상기 상부 슬래브(130)와 벽체부(120) 사이에 배근되어 있는 밀착된 복수개의 서로 이웃하는 제1, 2 루프 주철근(171)(172) 사이에 트러스 형태로 한 쌍이 서로 교차되도록 배근된 트러스 철근(173)은 상부 슬래브(130)에 배근된 제2 루프 주철근과 벽체부의 제1 루프 주철근을 연속결합되도록 하여 벽체부와 상부 슬래브를 강결한다.
상기 배력철근(174)은 상기 제1, 2 루프 주철근(171)(172)과 트러스 철근(173)을 종방향으로 서로 연결시켜 휨모멘트에 의한 활동을 제어하도록 하여 보다 양호한 강결 성능을 확보할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물(100)은 내민부 하중 지지부(180)를 더 포함할 수 있다.
상기 내민부 하중 지지부(180)는 상기 프리스트레스 도입수단(140)에 의해 관통되며 상, 하부 슬래브(130)(110)의 내민부(131)(111)에 가해지는 하중을 스트러트(strut) 형태로 지지할 수 있도록 상기 벽체부(120) 외측에 마련될 수 있다.
프리스트레스 도입수단(140)의 긴장재(143)를 긴장하여 프리스트레스가 도입된 이후에 하중이 상부 슬래브(130)의 중앙 또는 내민부(131)에 가해지게 되면 긴장재(143)의 긴장력이 커지거나 또는 작아지게 변화될 수 있다. 특히 상부 슬래브(130)의 내민부(131)에 수직하중이 작용하게 되면 긴장재(143)로는 압축하중에 저항할 수 없기 때문에 긴장재(143)의 긴장력이 작아지게 되는데, 내민부 하중 지지부(180)가 구비되면 내민부(131)에 차량 등이 통행하여 하중이 가해진다고 하더라도 내민부 하중 지지부(180)가 스트러트 형태로 지지할 수 있으므로 긴장력의 손실을 방지하고 프리스트레스 힘의 변화가 없도록 할 수 있다.
여기서, 상기 내민부 하중 지지부(180)는 하나의 벽체부(120)에 프리스트레스 도입수단(140) 각각을 수납할 수 있도록 복수로 형성될 수도 있고, 복수의 프리스트레스 도입수단을 수납할 수 있도록 하나로 형성될 수도 있다. 내민부 하중 지지부(180) 내부에는 프리스트레스 도입수단(140) 중 긴장재(143)가 수납할 수 있도록 쉬스 등을 미리 설치하여 프리캐스트 제작 및 현장 타설하여 형성될 수 있다. 상기 쉬스 내에는 긴장재가 부식되지 않도록 긴장재 긴장 후 방청제나 그라우팅으로 충전될 수 있다.
또한, 상기 내민부 하중 지지부(180)는 상기 벽체부(120)와 일체가 되도록 벽체부를 프리캐스트로 제작할 때에 미리 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 현장에서 긴장재를 긴장시킨 후에 긴장재 주위에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 시공함으로써 상기 상, 하부 슬래브(130)(110)의 내민부(131)(111)에 가해지는 하중을 스트러트 형태로 지지할 수 있도록 한다. 상기 내민부 하중 지지부(180)가 벽체부를 제작할 때 프리캐스트로 제작되는 경우에는 프리스트레스 도입수단에 의한 프리스트레스 도입 이후에 상기 하부 슬래브와 내민부 하중 지지부의 하부 사이 및 상부 슬래브와 내민부 하중 지지부의 상부 사이에 철근을 배근하고 고강도 콘크리트를 타설하여 강결시킴으로써 박스 구조물을 고차 부정정구조물로 만들어 모멘트재분배 효과를 증진시켜 구조 안전성을 증대시키고, 내민부에 작용하는 프리스트레스힘에 변화가 없도록 내민부에 가해지는 하중에 대해서 더욱 효과적으로 저항할 수 있게 한다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물(100)은 종방향 연결수단(190)을 더 포함할 수 있다.
상기 종방향 연결수단(190)은 공동구 형성을 위해 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 프리스트레스가 도입된 박스구조물(100)을 종방향으로 서로 연결할 시 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 종방향 연결수단(190)은 전단키(191), 전단 홈(192), 종방향 연결 홀(193) 및, 강선(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
상기 전단키(191)는 상기 상, 하부 슬래브(130)(110) 및 벽체부(120)의 전, 후방면 중 어느 하나의 면에 적어도 하나가 돌출 형성될 수 있다.
상기 전단 홈(192)은 상기 상, 하부 슬래브(130)(110) 및 벽체부(120)의 전, 후방면 중 다른 하나의 면에 적어도 하나가 형성되어 서로 이웃하는 상, 하부 슬래브(130)(110) 및 벽체부(120)에 형성된 전단키(191)가 삽입되어 연결될 수 있도록 한다.
상기 종방향 연결 홀(193)은 상기 상, 하부 슬래브(130)(110)의 내민부(131)(111)에 관통 형성되어 종방향으로 밀착 배치된 복수개의 박스구조물(100)을 서로 연결하는 강선(도시되지 않음)을 관통 설치하고, 긴장하여 상기 복수개의 박스구조물을 연속 강결할 수 있다.
도 1 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법에 대하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 18 및 도 19는 박스구조물의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 19를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물을 시공방법은 벽체부 안착단계(S110), 제1 결합단계(S120), 상부 슬래브 안착단계(S130), 프리스트레스 도입단계(S140) 및, 제2 결합단계(S150)를 포함할 수 있다.
상기 벽체부 안착단계(S110)에서는 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이 기초 지반에 하부 슬래브(110)를 설치한 후, 상기 하부 슬래브(110)의 상부에 한 쌍의 벽체부(120)를 소정간격 이격되도록 안착시킨다.
이때, 상기 하부 슬래브(110)와 한 쌍의 벽체부(120) 사이에 고강도 콘크리트(C)가 타설되어 하부 슬래브(110)와 벽체부(120)를 강결시킬 수 있는 결합 공간부(S1)가 형성됨과 동시에 상기 하부 슬래브(110) 양측에는 내민부(111)가 형성되도록 상기 벽체부(120) 하부면에 돌출 형성된 복수개의 하부 받침(121)을 상기 하부 슬래브(120)에 안착시킬 수 있도록 한다.
여기서, 상기 벽체부(120)의 하부 받침(121)은 상기 하부 슬래브(110)에 형성된 벽체 위치 정렬 홈(150)에 소정 길이만큼 삽입됨으로써 벽체부(120)의 위치가 정렬되도록 함과 동시에 상기 하부 받침(121)에 의해 하부 슬래브(110)와 한 쌍의 벽체부(120) 사이에 결합 공간부(S1)가 형성될 수 있도록 한다.
상기 제1 결합단계(S120)에서는 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 하부 슬래브(110)와 한 쌍의 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S1)에 고강도 콘크리트(C)를 타설하여 하부 슬래브(110)와 벽체부(120)를 강결시킬 수 있도록 한다.
이때, 상기 하부 슬래브(110)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S1)에는 결합 보강수단(170)이 마련됨으로써 고강도 콘크리트를 통한 하부 슬래브(110)와 벽체부(120)의 결합력을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 벽체부(120)의 하부면에는 결합 공간부(S1)에 위치하도록 제1 루프 주철근(171)이 배근되고, 상기 하부 슬래브(110)에는 결합 공간부(S1)에 위치하여 제1 루프 주철근(171)과 밀착되도록 제2 루프 주철근(172)이 배근되어 상기 하부 슬래브(110)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S1)에 타설되는 고강도 콘크리트와 제1, 2 루프 주철근(171)(172)까지 결합됨으로써 하부 슬래브(110)와 벽체부(120)의 결합력을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 결합 보강수단(170)으로 밀착된 복수개의 서로 이웃하는 제1, 2 루프 주철근(171)(172) 사이에 한 쌍의 트러스 철근(173)이 서로 교차되도록 트러스 형태로 배근된 후, 상기 제1, 2 루프 주철근(171)(172)과 트러스 철근(173)이 복수개의 배력철근(174)에 의해 서로 연결됨으로서 하부 슬래브(110)와 벽체부(120)의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.
상기 상부 슬래브 안착단계(S130)에서는 도 18의 (c)에 도시된 바와 같이 상부 슬래브(130) 양측에 내민부(131)가 형성되도록 상기 한 쌍의 벽체부(120)에 상부 슬래브(130)를 단순보 형태로 안착시키게 된다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 상부 슬래브(130)는 상기 한 쌍의 벽체부(120)와의 사이에 고강도 콘크리트가 타설되어 상부 슬래브(130)와 벽체부를 강결시킬 수 있는 결합 공간부(S2)가 형성됨과 동시에 상부 슬래브(130) 양측에 내민부(131)가 형성되도록 상기 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 상부 슬래브(130)를 단순보 형태로 안착시키게 된다.
이때, 상기 상부 슬래브(130)를 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 위치 정렬하여 임시 고정시켜줄 수 있도록 상부 슬래브(130)에 관통 형성된 핀 홀(162)이 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 돌출 형성된 위치 정렬 핀(161)에 끼워지도록 상부 슬래브(130)를 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 안착시킬 수 있도록 한다.
상기 프리스트레스 도입단계(S140)에서는 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 상부 슬래브(130)가 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상기 상, 하부 슬래브(130)(110)의 내민부(131)(111)를 복수개의 프리스트레스 도입수단(140)을 통해 연결하여 긴장시킴으로써 상부 슬래브(130)에 프리스트레스가 도입될 수 있도록 한다.
상기와 같이 프리스트레스 도입수단(140)을 통해 상부 슬래브(130)에 프리스트레스를 도입한 후 상기 위치 정렬 핀(161)이 삽입된 핀 홀(162)에는 그라우트재가 주입될 수 있도록 한다.
여기서, 상기 벽체부(120)에 내민부 하중 지지부(180)가 프리캐스트 형식으로 일체로 제작될 경우 상기 프리스트레스 도입수단(140)은 내민부 하중 지지부(180)를 관통하여 상, 하부 슬래부(130)(110)의 내민부(131)(111)를 연결할 수 있다.
상기 제2 결합단계(S150)에서는 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 프리스트레스 도입수단(140)을 통해 캠버가 형성된 상부 슬래브(130)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)에 고강도 콘크리트를 타설하여 상부 슬래브(130)와 벽체부(120)를 강결시킬 수 있도록 한다.
이때, 상기 상부 슬래브(130)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)에는 결합 보강수단(170)이 마련됨으로써 고강도 콘크리트를 통한 상부 슬래브(130)와 벽체부(120)의 결합력을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 벽체부(120)의 상부면에는 결합 공간부(S2)에 위치하도록 제1 루프 주철근(171)이 배근되고, 상기 상부 슬래브(130)에는 결합 공간부(S2)에 위치하여 제1 루프 주철근(171)과 밀착되도록 제2 루프 주철근(172)이 배근되어 상기 상부 슬래브(130)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)에 타설되는 고강도 콘크리트와 제1, 2 루프 주철근(171)(172)까지 결합됨으로써 상부 슬래브(130)와 벽체부(120)의 결합력을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 결합 보강수단(170)으로 밀착된 복수개의 서로 이웃하는 제1, 2 루프 주철근(171)(172) 사이에 한 쌍의 트러스 철근(173)이 서로 교차되도록 트러스 형태로 배근된 후, 상기 제1, 2 루프 주철근(171)(172)과 트러스 철근(173)이 복수개의 배력철근(174)에 의해 서로 연결됨으로서 상부 슬래브(130)와 벽체부(120)의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 제2 결합단계(S150)에서는 상기 벽체부(120)와 내민부 하중 지지부(180)가 일체가 되도록 프리캐스트 형식으로 제작됨으로써 상기 내민부 하중 지지부(180)가 상기 프리스트레스 도입수단(140)의 긴장재(143)에 의해 관통될 경우 상기 하중 지지부(180)의 관통 홀(181)에는 그라우트재가 주입될 수 있다.
한편, 상기 내민부 하중 지지부(180)가 벽체부(120)와 일체로 제작되지 않고 상기 하중 지지부(180)를 현장 타설하여 시공할 경우 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법은 상기 제2 결합단계(S150) 이후에 내민부 하중 지지부 시공단계(S170)를 더 포함할 수 있다.
상기 내민부 하중 지지부 시공단계(S170)에서는 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 긴장재가 내부에 매설되도록 거푸집을 긴장재 주위에 설치한 후 콘크리트를 타설함으로써 상기 벽체부(120)에 내민부 하중 지지부(180)를 시공할 수 있도록 한다.
이해의 편의를 위하여 내민부 하중 지지부 시공단계(S170)를 제2 결합단계(S150) 이후에 시행하는 것으로 설명하였으나, 제2 결합단계(S150)를 내민부 하중 지지부 시공단계(S170)와 동시에 진행할 수도 있다. 즉, 제2 결합단계(S150)는 벽체부와 상부슬래브 사이의 결합공간부(S2)에 고강도 콘크리트를 타설하여 강결하는 단계이므로, 프리캐스트 형성된 내민부 하중지지부의 상부와 상부슬래브 사이 및 프리캐스트 형성된 내민부 하중지지부의 하부와 하부슬래브 사이도 이때 함께 고강도 콘크리트를 타설하면 작업의 편의성을 향상할 수 있고, 현장에서 내민부 하중지지부를 긴장재 주위에 거푸집을 설치하여 일체로 형성하는 경우에도 제2 결합단계와 동시에 시행할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법은 도 17에 도시된 바와 같이 종방향 연결단계(S160)를 더 포함할 수 있다.
상기 종방향 연결단계(S160)에서는 벽체부 안착단계(S110), 제1 결합단계(S120), 상부 슬래브 안착단계(S130), 프리스트레스 도입단계(S140) 및, 제2 결합단계(S150)를 거쳐 시공된 프리스트레스가 도입된 복수개의 박스구조물(100)을 종방향 연결수단을 통해 필요한 길이만큼 종방향으로 서로 연결하게 된다.
보다 상세하게 설명하면, 벽체부 안착단계(S110), 제1 결합단계(S120), 상부 슬래브 안착단계(S130), 프리스트레스 도입단계(S140) 및, 제2 결합단계(S150)를 거쳐 복수개의 프리스트레스가 도입된 복수개의 박스구조물(100)을 시공한 후, 일측에 위치한 박스구조물(100)의 상, 하부 슬래브(130)(110) 및 벽체부(120)의 전, 후방면 중 어느 하나의 면에 돌출 형성된 전단키(191)를 타측에 위치한 박스구조물(100)의 상, 하부 슬래브(130)(110) 및 벽체부(120)의 전, 후방면 중 다른 하나의 면에 형성된 전단 홈(192)에 삽입하여 복수개의 박스구조물(100)을 종방향으로 밀착시킨 다음, 복수개의 박스구조물(100)의 상, 하부 슬래브(130)(110) 내민부(131)(111)에 관통 형성된 종방향 연결 홀(193)에 강선을 관통시켜 종방향으로 밀착 배치된 복수개의 박스구조물(100)을 서로 연결시킬 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법은 상부 슬래브(130)가 벽체부(120)에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상, 하부 슬래브(130)(110)의 내민부(131)(111)를 프리스트레스 도입수단(140)을 통해 연결하여 긴장시킴으로써 상부 슬래브(130)에 프리스트레스를 보다 효과적으로 도입할 수 있으며, 이에 따라 상, 하부 슬래브(130)(110)의 단면 두께를 줄이면서도 장경간을 확보할 수 있다.
또한, 상, 하부 슬래브(130)(110)와 벽체부(120) 사이에 형성된 결합 공간부(S2)(S1)에 결합 보강수단(170)이 개재되어 벽체부(120)와 상부 슬래브(130)를 지지하게 됨으로써 상, 하부 슬래브(130)(110)와 벽체부(120)에 힘 전달 및 분배가 확실하게 이루어지게 되고, 상부 슬래브(130)의 내민부(131)가 내민부 하중 지지부(180)와 연결되어 지지됨으로써 내민부(131)에 가해지는 하중을 효과적으로 지지할 수 있어 구조 안전성을 증대시킬 수 있도록 한다. 또한 내민부 하중 지지부(180)로 인해서 긴장재가 외부로 노출되지 않기 때문에 뒷채움 작업도 용이하게 진행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법은 공장에서 프리캐스트 콘크리트 공법으로 제작된 하부 슬래브(110), 벽체부(120), 상부 슬래브(130)를 현장에서 매우 손쉽게 조립하여 시공할 수 있으며, 박스구조물(100)의 대형 구성요소인 하부 슬래브(110), 벽체부(120), 상부 슬래브(130)를 평판 형태로 독립 제작함으로써 제작 몰드의 소형화가 가능하여 취급이 용이하고 장비를 소형화시킬 수 있으며, 공사비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 하부 슬래브(110), 벽체부(120), 상부 슬래브(130)가 평판형태로 제작됨에 따라 운반 시 적재 편의성을 향상시켜 운반횟수 감소로 공사비를 더욱 절감시킴은 물론 CO2 배출량까지도 감소시킬 수 있도록 한다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법은 하부 슬래브(110)에 형성되는 벽체 위치 정렬 홈(150)에 벽체부(120)의 하부 받침(121)을 삽입시키기만 하면 벽체부(110)의 위치를 쉽게 정렬할 수 있을 뿐만 아니라, 벽체부(120)의 상부 받침(122)에 돌출 형성된 위치 정렬 핀(161)이 상부 슬래브(130)에 형성된 핀 홀에(162) 삽입되도록 벽체부(120) 상부 받침(122)에 상부 슬래브(130)를 안착시키기만 하면 벽체부(120) 상부 받침(122)에 상부 슬래브(130)가 위치 정렬되어 단순보 형태로 임시 고정되어 지지된 상태를 유지하게 됨으로써 구성부재별 위치와 정확성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 조립의 용이성을 확보할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일실시예에 의한 프리스트레스가 도입된 박스구조물 및 이의 시공방법은 급속시공이 가능하고, 동바리 및 거푸집 작업과 같은 현장 작업을 줄일 수 있으므로 시공시간을 대폭 단축시킴과 더불어 작업공수를 대폭 절감할 수 있고, 안전사고 발생을 줄일 수 있으며, 교통통제, 소음, 주변 환경에 대한 부담을 경감시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 하부 슬래브 120 : 벽체부
121 : 하부 받침 122 : 상부 받침
130 : 상부 슬래브 140 : 프리스트레스 도입수단
150 : 위치 정렬 홈 160 : 상부 슬래브 위치 정렬수단
170 : 결합 보강수단 180 : 내민부 하중 지지부
190 : 종방향 연결수단

Claims (9)

  1. 기초 지반에 설치되는 하부 슬래브;
    상기 하부 슬래브의 양측에 내민부가 형성되도록 안착된 후 하부 슬래브와 강결되는 한 쌍의 벽체부;
    상기 한 쌍의 벽체부 외측에 내민부가 형성되도록 상기 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지되는 상부 슬래브; 및
    상기 상부 슬래브가 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상기 상, 하부 슬래브의 내민부를 긴장재로 연결하여 긴장시킴으로써 상부 슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 하는 복수개의 프리스트레스 도입수단을 포함하며,
    상기 상부 슬래브는 상기 프리스트레스 도입수단에 의해 프리스트레스가 도입된 후 벽체부와 강결되고,
    상기 프리스트레스 도입수단에 의해 관통되며 상, 하부 슬래브의 내민부에 가해지는 하중을 스트러트 형태로 지지할 수 있도록 상기 벽체부 외측에 마련되는 내민부 하중 지지부를 더 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 벽체부는,
    상기 하부 슬래브와의 사이에 고강도 콘크리트가 타설되어 하부 슬래브와 벽체부를 강결시킬 수 있는 결합 공간부가 형성되도록 하부면에 돌출 형성된 복수개의 하부 받침; 및
    상기 상부 슬래브와의 사이에 고강도 콘크리트가 타설되어 상부 슬래브와 벽체부를 강결시킬 수 있는 결합 공간부가 형성되도록 상부면에 돌출 형성된 복수개의 상부 받침을 더 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 벽체부의 하부 받침이 소정 길이만큼 삽입되어 벽체부의 위치를 정렬할 수 있도록 상기 하부 슬래브에 형성되는 복수개의 벽체 위치 정렬 홈을 더 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 상부 슬래브를 벽체부의 상부 받침에 위치 정렬하여 임시 고정시켜줄 수 있는 상부 슬래브 위치 정렬수단을 더 포함하며,
    상기 상부 슬래브 위치 정렬수단은,
    상기 벽체부의 상부 받침에 돌출 형성되는 위치 정렬 핀; 및
    상기 위치 정렬 핀이 삽입되도록 상기 상부 슬래브에 복수개가 소정간격으로 관통 형성되는 핀 홀을 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 프리스트레스 도입수단은,
    상기 하부 슬래브의 내민부에 돌출 형성되며 긴장재가 결합되는 긴장재 연결부가 마련되는 연결 돌출부;
    상기 상부 슬래브의 내민부에 관통 형성되는 연결 홀; 및
    상기 연결 홀을 관통하여 하단부는 연결 돌출부에 결합되며 상단부는 상기 연결 홀에 연결되어 지지된 상태로 긴장되어 상기 상, 하부 슬래브의 내민부에 휨모멘트를 가함으로써 상부 슬래브에 프리스트레스를 도입하는 긴장재를 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 상, 하부 슬래브와 벽체부 사이에 형성된 결합 공간부에 마련되는 결합 보강수단을 더 포함하며,
    상기 결합 보강수단은,
    상기 벽체부의 상, 하부면에 소정간격으로 배근되는 제1 루프 주철근;
    상기 제1 루프 주철근과 밀착되도록 상기 상, 하부 슬래브에 소정간격으로 배근되는 제2 루프 주철근;
    상기 밀착된 복수개의 서로 이웃하는 제1, 2 루프 주철근 사이에 트러스 형태로 한 쌍이 서로 교차되도록 배근되는 트러스 철근; 및
    상기 제1, 2 루프 주철근과 트러스 철근을 서로 연결하는 복수개의 배력철근을 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물.
  8. 기초 지반에 설치된 하부 슬래브 양측에 내민부가 형성되도록 한 쌍의 벽체부를 상기 하부 슬래브에 소정간격 이격되도록 안착시키는 벽체부 안착단계;
    상기 하부 슬래브와 한 쌍의 벽체부를 고강도 콘크리트를 사용하여 강결시키는 제1 결합단계;
    상부 슬래브 양측에 내민부가 형성되도록 상기 벽체부에 상부 슬래브를 단순보 형태로 안착시키는 상부 슬래브 안착단계;
    상기 상부 슬래브가 벽체부에 단순보 형태로 안착되어 지지된 상태에서 상기 상, 하부 슬래브의 내민부를 복수개의 프리스트레스 도입수단을 통해 연결하여 긴장시킴으로써 상부 슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 하는 프리스트레스 도입단계; 및
    상기 상부 슬래브와 한 쌍의 벽체부를 고강도 콘크리트를 사용하여 강결시키는 제2 결합단계를 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 결합단계 이후에 또는 상기 제2 결합단계와 동시에,
    상기 프리스트레스 도입수단의 긴장재가 내부에 매설되도록 상기 긴장재 주위에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 내민부 하중 지지부를 시공하여 상기 상, 하부 슬래브의 내민부에 가해지는 하중을 스트러트 형태로 지지할 수 있도록 하는 내민부 하중 지지부 시공단계를 더 포함하는 프리스트레스가 도입된 박스구조물의 시공방법.
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