KR102664955B1 - 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각 및 이의 시공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강관간의 용접 접합시 내부 콘크리트의 열화를 방지할 수 있고, 추후 주입되는 고강도몰탈이 접합부에 합성되어 상,하부 콘크리트간의 구조적 연결이 이루어져 축하중 및 휨모멘트에 효과적으로 대응할 수 있고, 경제성과 공기 단축이 가능한 시공이 이루어질 수 있는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각 및 이의 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각은, 기초보강근이 배근되어 콘크리트로 타설된 기초판과; 상기 기초판에 수직으로 입설되어 강합성 코핑의 하중을 기초판에 전달하는 세그멘트 CFT기둥과; 상자형 강재코핑의 내부에 콘크리트가 타설되어 상기 세그멘트 CFT기둥의 상단에 설치된 강합성 코핑으로 구성되되, 상기 세그멘트 CFT기둥은 하나 이상의 세그멘트 원형강관의 내부에 콘크리트가 충전되고, 원형강관간의 접합부에는 용접열에 의한 영향을 고려하여 일정간격 이격된 세그멘트 단부 간격부가 확보되어 용접된 후 세그멘트 단부 간격부의 내부에 고강도몰탈이 주입 충전되어 시공된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각은, 기초보강근이 배근되어 콘크리트로 타설된 기초판과; 상기 기초판에 수직으로 입설되어 강합성 코핑의 하중을 기초판에 전달하는 세그멘트 CFT기둥과; 상자형 강재코핑의 내부에 콘크리트가 타설되어 상기 세그멘트 CFT기둥의 상단에 설치된 강합성 코핑으로 구성되되, 상기 세그멘트 CFT기둥은 하나 이상의 세그멘트 원형강관의 내부에 콘크리트가 충전되고, 원형강관간의 접합부에는 용접열에 의한 영향을 고려하여 일정간격 이격된 세그멘트 단부 간격부가 확보되어 용접된 후 세그멘트 단부 간격부의 내부에 고강도몰탈이 주입 충전되어 시공된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 강합성 프리캐스트 교각 및 이의 시공 방법에 관한 것으로, 특히 강관간의 용접 접합시 용접열에 의한 내부 콘크리트의 폭렬을 방지할 수 있고, 추후 주입되는 고강도몰탈이 접합부에 합성되어 상,하부 콘크리트간의 구조적 연결이 이루어져 축하중 및 휨모멘트에 효과적으로 대응할 수 있고, 경제성과 공기 단축이 가능한 시공이 이루어질 수 있는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각 및 이의 시공 방법에 관한 것이다.
교각은 축하중과 휨모멘트를 동시에 받는 부재로서, 철근콘크리트 교각과 합성교각으로 나뉠 수 있다. 철근콘크리트 교각이란 종방향과 횡방향으로 철근을 배근하고 콘크리트를 부어 철근과 콘크리트가 일체로 되어 축하중과 휨모멘트에 저항하도록 한 것이다. 합성교각은 콘크리트로 축하중에 저항하고 철구조물로 휨모멘트에 저항하도록 구성한 것으로서, 철골교각과 콘크리트충진 강관교각으로 나뉠 수 있다. 철골교각은 주로 H형강 또는 십자형강 등의 강재기둥을 콘크리트기둥 속에 매립하고 보강근과 후프를 사용한 것이며, 콘크리트충진 강관교각이란 원형 또는 주로 사각형의 강관 속에 콘크리트를 채워서 만든 것으로서 강관이 거푸집과 보강재의 역할을 하는 것을 말한다.
한편, 교각을 신속하게 시공하기 위해 강합성 프리캐스트 교각이 시공된다. 그런데 강합성 프리캐스트 교각이 높을 경우, 기둥은 분절하여 강합성 프리캐스트 세그먼트로 제작되며, 이 경우 시공 현장에서 분절된 강합성 프리캐스트 세그먼트는 다시 결합되어져야 한다. 이때 강합성 프리캐스트 세그먼트의 강관을 용접으로 결합시킬 경우, 내부에 충진된 콘크리트가 용접열에 의한 폭렬현상으로 균열 및 훼손됨으로써 내력 저하가 발생된다. 따라서 이에 대한 방법이 강구된 강합성 프리캐스트 교각이 제작 시공되어야 한다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1325245호(특허문헌 1)로서, '강관과 콘크리트 합성된 조립식 교각 및 그 시공방법'이 제안되어 있다. 이는 강관유닛의 콘크리트 상부면과 하부면이 서로 밀착되어 적층되어지되, 강관의 상단부와 하단부에는 각각 강관의 내주면을 노출시키는 홈이 강관의 내주면을 따라 형성되어 두 강관유닛이 적층된 상태에서 상부와 하부의 두 홈이 하나의 밀폐공간을 형성하고, 두 강관유닛의 강관 연결부는 용접에 의해 일체로 결합하고, 밀폐공간 내부로 그라우팅을 주입하여 전단력에 저항하도록 연결한 것을 특징으로 하여, 교각의 접합부에서의 휨모멘트 강성과 전단저항력을 증대시키면서도 조립시공이 용이하게 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 두 강관유닛의 내부 콘크리트 합성이 실질적으로 이루어지지 못하고 강관 연결부의 용접과 그라우팅으로만 이루어져 충분한 연결부의 합성을 기대할 수 없다.
본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0704874호(특허문헌 2)로서, '강관으로 전단을 보강한 조립식 콘크리트 교각 구조'가 제안되어 있다. 이는 강관의 이음부를 교각 세그먼트 연결부가 아닌 교각 세그먼트의 내부에 위치토록 함으로써, 교각 세그먼트 사이의 연성 확보 및 전단 저항 강도를 증대시킬 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 교각 세그먼트의 내부에 강관 및 강봉 그리고 이음장치 및 그 부속장치가 복잡하게 설치되어야 함으로 조립성이 떨어진다.
본 발명은 강관간의 용접 접합시 내부 콘크리트의 열화를 방지할 수 있고, 추후 주입되는 고강도몰탈이 접합부에 합성되어 상,하부 콘크리트간의 구조적 연결이 이루어져 축하중 및 휨모멘트에 효과적으로 대응할 수 있고, 경제성과 공기 단축이 가능한 시공이 이루어질 수 있는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각 및 이의 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각은, 기초보강근이 배근되어 콘크리트로 타설된 기초판과; 상기 기초판에 수직으로 입설되어 강합성 코핑의 하중을 기초판에 전달하는 세그멘트 CFT기둥과; 상자형 강재코핑의 내부에 콘크리트가 타설되어 상기 세그멘트 CFT기둥의 상단에 설치된 강합성 코핑으로 구성되되, 상기 세그멘트 CFT기둥은 하나 이상의 세그멘트 원형강관의 내부에 콘크리트가 충전되고, 원형강관간의 접합부에는 용접열에 의한 영향을 고려하여 일정간격 이격된 세그멘트 단부 간격부가 확보되어 용접된 후 세그멘트 단부 간격부의 내부에 고강도몰탈이 주입 충전되어 시공된 것을 특징으로 한다.
또한, 세그멘트 CFT기둥은 상단에 함몰된 오목구면을 형성하고 하단에 상향으로 돌출된 볼록구면을 형성하여, 결합될 세그멘트 CFT기둥간의 접합부에는 오목구면과 볼록구면이 마주하여 폐합된 공간의 세그멘트 단부 간격부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 세그멘트 CFT기둥에 세그멘트 단부 간격부의 내부로 고강도몰탈을 주입하기 위한 고강도몰탈 주입구가 형성되고, 고강도몰탈 주입구의 내부 또는 외부로 고강도몰탈의 충진시 잔류공기가 외부로 잘 빠져 나갈 수 있도록 에어배출 호스가 더 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상자형 강재코핑의 하면 지지와 원형강관의 상단부 보강을 위해 원형강관의 상단부 내,외주면에 각각 강관 내부보강리브와 강관 외부보강리브가 원형 배열되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상자형 강재코핑과 세그멘트 CFT기둥 그리고 CFT기둥의 각 세그먼트간의 상호 보강연결을 위해 원형강관의 상단과 하단에 각기 충진콘크리트 보강근이 수직방향으로 배치되어 일정 길이만큼 노출되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상자형 강재코핑의 단면은 사다리꼴 또는 사각단면으로 형성되며, 그 상자형 강재코핑의 바닥면이 원형강관에 삽통되고, 상자형 강재코핑과 세그멘트 CFT기둥을 상호 연결하기 위해 원형강관의 상단부에는 상부 마감수평판이 용접 결합되고, 상부 마감수평판은 연결볼트를 매개로 상자형 강재코핑의 바닥면에 원형 배열된 마감판 연결용 돌출지그에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상자형 강재코핑의 내부에는 장변 방향을 따라 단변을 가로지르는 다수의 보강격벽이 설치되며, 합성콘크리트의 타설시 강재의 변형을 방지하기 위해 상자형 강재코핑의 내부 측면에 측벽 수직리브와 측벽 수평리브가 설치되고, 그의 내부 하면에는 바닥 수평리브가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상자형 강재코핑의 내부에 타설되는 합성콘크리트의 측압에 의한 강재의 변형을 방지하기 위해, 보강격벽에는 관통된 측압 저감홀과 온도 또는 건조수축 등에 저항하기 위해 코핑 보강근이 삽통되는 보강근 관통홀이 격자 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상자형 강재코핑의 하면과 삽통된 원형강관의 상단부를 상호연결 고정하기 위해 상자형 강재코핑의 상면에 마감판연결용 돌출지그를 원형단면을 따라 다수개 구비하고, 연결볼트에 의해 상호 볼팅 결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상자형 강재코핑의 하면에 삽통된 원형강관은 상호 원형으로 접하는 원형 경계면을 따라 용접되어 상자형 강재코핑이 원형강관의 상단부에 결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 세그멘트 원형강관의 하단에는 기초판에 설치된 기초 보강근이 콘크리트에 합성되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각의 시공 방법에 따르면, (a) 상자형 강재코핑과 원형강관을 각기 제작하되, 교각기둥 최상단에 위치하는 세그멘트 CFT기둥은 원형강관의 상단부 내. 외주면에 각각 강관 내부보강리브와 강관 외부보강리브를 원형 배열로 설치하는 단계와; (b) 원형강관의 내부에 고강도 몰탈 주입구를 설치한 후, 원형강관의 내부에 세그먼트 단부 간격부만큼 이격하여 충진콘크리트를 타설 양생하여 1개 이상의 세그멘트 CFT기둥을 완성하는 단계와; (c) 1개 또는 2개 이상의 세그멘트 CFT기둥을 시공 현장으로 운반하여 세그먼트 단부 간격부의 접합부 둘레를 따라 용접하는 단계와; (d) 기초판이 형성되도록 필요한 기초 보강근을 배근하고, 세그멘트 CFT기둥의 하단을 기초판의 내부로 입설시켜 콘크리트를 타설하여 양생하는 기초판을 형성하는 단계와; (e) 세그멘트 CFT기둥의 상단에 상자형 강재코핑을 지지시켜 놓고, 연결볼트로 상호 볼팅시키거나, 또는 상자형 강재코핑의 하면과 삽통된 원형강관의 상단부를 접합 경계면을 따라 용접하여 결합하는 단계와; (f) 상자형 강재코핑의 내부에 합성콘크리트를 타설하는 단계; 및 (g) 상자형 강재코핑의 상면에 교량받침을 설치하는 단계;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (e) 단계에서, 고강도 몰탈 주입구를 통해 세그먼트 단부 간격부의 내부로 고강도 몰탈을 주입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (e) 단계에서, 상자형 강재코핑은 원형강관의 상단 외주면에 원형 배열된 강관 외부보강리브에 지지되어 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계에서, 상자형 강재코핑의 내부에 보강격벽, 측벽 수직리브, 측벽 수평리브 및 바닥 수평리브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각 및 이의 시공 방법에 따르면, 세그멘트 CFT기둥은 단부에 세그멘트 단부 간격부가 확보된 상태에서 원형강관이 용접되어져 세그멘트 CFT기둥내 콘크리트는 용접열에 의한 영향을 받지 않는다. 따라서 용접열에 의해 콘크리트 탈락, 고온열에 의한 콘크리트의 손상(폭렬), 콘크리트 강도 저하 및 단면 손실이 방지된다. 또한 세그멘트 단부 간격부에는 충진콘크리트 보강근이 설치된 상태에서 고강도몰탈이 충진되어져 합성효과를 기대할 수 있다.
또한, 거푸집없이 제작되어 강합성 프리캐스트 교각의 시공이 용이하고, 현장에서 용접 및 그라우팅 작업만으로 원형강관 기둥이 시공되어져 현장 타설 방식에 비해서 경제성을 가지며 공기를 단축시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명에 따른 강합성 프리캐스트 교각의 시공개념도.
도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 강합성 프리캐스트 교각의 구성도.
도 2b는 도 2a의 'K'부 확대도.
도 3은 도 2a의 평면도.
도 4는 도 3의 강박스 코핑에 설치된 보강격벽의 정면도.
도 5는 도 3의 중앙부 확대도.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 강합성 프리캐스트 교각의 시공순서도로서,
도 6의 (가),(나)는 원형강관의 제작 후 세그멘트 CFT기둥을 완성하는 예시도이고,
도 7은 기초판의 시공상태도이고,
도 8은 세그멘트 CFT기둥을 접합시켜 기초판에 입설시킨 상태도이고,
도 9는 세그멘트 CFT기둥의 상단에 상자형 강재코핑을 설치한 상태도이고,
도 10은 상자형 강재코핑의 내부에 합성콘크리트를 타설한 후 교량받침을 설치한 상태도이다.
도 1a는 본 발명에 따른 강합성 프리캐스트 교각의 시공개념도.
도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 강합성 프리캐스트 교각의 구성도.
도 2b는 도 2a의 'K'부 확대도.
도 3은 도 2a의 평면도.
도 4는 도 3의 강박스 코핑에 설치된 보강격벽의 정면도.
도 5는 도 3의 중앙부 확대도.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 강합성 프리캐스트 교각의 시공순서도로서,
도 6의 (가),(나)는 원형강관의 제작 후 세그멘트 CFT기둥을 완성하는 예시도이고,
도 7은 기초판의 시공상태도이고,
도 8은 세그멘트 CFT기둥을 접합시켜 기초판에 입설시킨 상태도이고,
도 9는 세그멘트 CFT기둥의 상단에 상자형 강재코핑을 설치한 상태도이고,
도 10은 상자형 강재코핑의 내부에 합성콘크리트를 타설한 후 교량받침을 설치한 상태도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 강합성 프리캐스트 교각(100)은 도 1 내지 도 2와 같이 기초보강근(51)이 배근되어 콘크리트로 타설된 기초판(50)과, 기초판(50)에 수직으로 입설되어 강합성 코핑(10)의 하중을 기초판(50)에 전달하는 세그멘트 CFT기둥(20)과, 상자형 강재코핑(10a)의 내부에 콘크리트(16)가 타설되어 상기 세그멘트 CFT기둥(20)의 상단에 설치된 강합성 코핑(10)으로 구성된다.
또한, 세그멘트 CFT기둥(20)은 하나 이상의 세그멘트 원형강관(20a)의 내부에 콘크리트(21)가 충전되고, 세그먼트 원형강관(20a과 20a)간의 접합부에는 용접열에 의한 영향을 고려하여 일정간격 이격된 세그멘트 단부 간격부(S)가 각기 확보되어 용접된 후 세그멘트 단부 간격부(S)의 내부에 고강도몰탈(30)이 주입 충전되어 시공된다.
따라서 세그멘트 CFT기둥(20)의 세그멘트 단부 간격부(S)에 충전된 고강도몰탈(30)은 용접 후에 충전되어 용접열에 의한 영향을 받지 않음으로 합성효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트(21)의 탈락, 용접열에 의한 콘크리트(21)의 손상이나 폭렬, 콘크리트(21)의 강도 저하, 단면 손실을 방지할 수 있다.
세그멘트 CFT기둥(20)은 상단에 함몰된 오목구면(S1)을 형성하고 하단에 상향으로 돌출된 볼록구면(S2)을 형성한다. 따라서 연결될 세그멘트 CFT기둥(20과 20)간의 접합부에는 오목구면(S1)과 볼록구면(S2)이 마주하여 폐합된 공간을 이루어 고강도몰탈(30)이 충진되는 세그멘트 단부 간격부(S)가 형성된다.
세그멘트 CFT기둥(20)에는 세그멘트 단부 간격부(S)의 내부로 고강도몰탈(30)을 주입하기 위한 고강도몰탈 주입구(22)가 형성되며, 세그멘트 CFT기둥(20)의 최하단으로 고강도 몰탈이 주입될 수 있도록 고강도 몰탈주입구(22)의 내부에 추가의 관을 삽입하여 고강도몰탈(30)을 주입하면서 추가의 관을 외부로 제거하는 과정을 거처 주입하게 된다. 따라서 고강도몰탈 주입구(22)를 통해 세그멘트 단부 간격부(S)의 내부 공간으로 고강도몰탈(30)을 주입할 수 있다. 또한, 고강도몰탈 주입구(22)의 내부 또는 외부로 고강도몰탈(30)의 충진시 잔류공기가 외부로 잘 빠져 나갈 수 있도록 에어배출 호스(23)가 하나 이상 더 설치됨이 바람직하다.
도 3 내지 도 5와 같이, 상자형 강재코핑(10a)의 하면 지지와 원형강관(20a)의 상단부 보강을 위해 원형강관(20a)의 상단부 내,외주면에 각각 강관 내부보강리브(25a)와 강관 외부보강리브(25b)가 원형 배열되어 설치된다. 이 강관 내부보강리브(25a)는 미관을 고려할 경우에 적용하며, 강관 외부보강리브(25b)는 구조적 안전성을 더 확보하기 위해서 적용하며, 둘 다 동시에 적용하는 것도 가능하다.
상자형 강재코핑(10a)과 세그멘트 CFT기둥(20) 그리고 CFT기둥(20)의 각 세그먼트간의 상호 연결을 위해 원형강관(20a)의 상단과 하단에 각기 충진콘크리트 보강근(24)이 수직방향으로 배치되어 일정 길이만큼 노출되어 설치된다. 따라서 충진콘크리트 보강근(24)은 세그멘트 단부 간격부(S)에 충진되는 고강도몰탈(30)에 합성되어 상자형 강재코핑(10a)과 세그멘트 CFT기둥(20)의 결합과 CFT기둥(20)의 각 세그먼트간의 상호 결합을 더욱 견고히 수행한다.
여기서, 상자형 강재코핑(10a)의 단면은 사다리꼴 또는 사각단면으로 형성되며, 그 상자형 강재코핑(10a)의 바닥면이 원형강관(20a)에 삽통되어 설치된다. 또한 상자형 강재코핑(10a)과 세그멘트 CFT기둥(20)을 상호 연결하기 위해 원형강관(20a)의 상단부에는 상부 마감수평판(27)이 용접 결합되고, 상부 마감수평판(27)은 연결볼트(40)를 매개로 상자형 강재코핑(10a)의 바닥면에 원형 배열된 마감판 연결용 돌출지그(15)에 연결되어 있다. 상부 마감수평판(27)에는 세그멘트 단부 간격부(S)로 고강도몰탈(30)의 충진효율을 높이기 위해 도 5와 같이 충진홀(27a)이 원형 배열됨이 바람직하다.
상자형 강재코핑(10a)의 내부에는 장변 방향을 따라 단변을 가로지르는 다수의 보강격벽(11)이 설치된다. 따라서 상자형 강재코핑(10a)은 다수의 보강격벽(11)에 의해 구조적으로 휨변형을 억제할 수 있다. 또한 상자형 강재코핑(10a)의 내부에는 합성콘크리트(16)의 타설시 강재의 변형을 방지하기 위해 측벽 수직리브(13)와 측벽 수평리브(14)가 설치되고, 그의 내부 하면에는 바닥 수평리브(12)가 설치됨이 바람직하다.
또한, 상자형 강재코핑(10a)의 내부에 타설되는 합성콘크리트(16)의 측압에 의한 강재의 변형을 방지하기 위해, 도 4와 같이 보강격벽(11)에는 관통된 측압 저감홀(11a)과 온도 또는 건조수축 등에 저항하기 위해 코핑 보강근(19)이 삽통되는 보강근 관통홀(11b)이 격자 배열됨이 바람직하다.
또한, 상자형 강재코핑(10a)의 하면과 삽통된 원형강관(20a)의 상단부를 상호연결 고정하기 위해 상자형 강재코핑(10a)의 상면에 마감판연결용 돌출지그(15)를 원형단면을 따라 다수개 구비하고, 연결볼트((40)에 의해 상호 볼팅에 의해 결합하는 것이 가능하다.
또한, 상자형 강재코핑(10a)의 하면에 삽통된 원형강관(20a)은 상호 원형으로 접하는 원형 경계면을 따라 용접되어 상자형 강재코핑(10a)이 원형강관(20a)의 상단부에 결합됨이 바람직하다.
또한, 세그멘트 원형강관(20a)의 하단에는 기초판(50)에 설치된 기초 보강근(51)이 콘크리트(21)에 합성되도록 함이 바람직하다.
이와 같이 구성된 강합성 프리캐스트 교각의 시공 방법을 설명한다.
먼저, 도 2 및 도 6의 (가)와 같이 상자형 강재코핑(10a)과 원형강관(20a)을 각기 제작하되, 교각기둥 최상단에 위치하는 세그멘트 CFT기둥(20)은 원형강관(20a)의 상단부 내. 외주면에 각각 강관 내부보강리브(25a)와 강관 외부보강리브(25b)를 원형 배열한다. 이때 상자형 강재코핑(10a)의 내부에는 전술한 바와 같이 보강격벽(11), 측벽 수직리브(13), 측벽 수평리브(14) 및 바닥 수평리브(12)가 설치됨이 바람직하다.
그 다음 도 6의 (나)와 같이, 원형강관(20a)의 내부에 고강도 몰탈 주입구(22)를 설치한 후, 원형강관(20a)의 내부에 세그먼트 단부 간격부(S)만큼 이격하여 충진콘크리트(21)를 타설 양생하여 세그멘트 CFT기둥(20)을 제작하되, 교각기둥 최상단에 위치하는 세그멘트 CFT기둥(20)은 원형강관(20a)의 상단부 내,외주면에 각각 강관 내부보강리브(25a)와 강관 외부보강리브(25b)를 원형 배열로 설치한다. 이 원형 배열된 강관 내부보강리브(25a)는 미관을 고려할 경우에 적용하며, 강관 외부보강리브(25b)는 구조적 안전성을 더 확보하기 위해서 적용하며, 필요시에 둘 다 동시에 설치한다.
그 다음 세그멘트 CFT기둥(20)을 시공 현장으로 운반하여 도 2b와 같이 세그먼트 단부 간격부(S)의 접합부 둘레를 따라 용접한다.
그 다음 도 7의 기초판(50)이 형성되도록 필요한 기초 보강근(51)을 배근하고, 세그멘트 CFT기둥(20)의 하단을 기초판(50)의 내부로 입설시켜 콘크리트를 타설하여 양생하는 기초판(50)을 형성한다.
그 다음 도 9와 같이, 세그멘트 CFT기둥(20)의 상단에 상자형 강재코핑(10a)을 지지시켜 놓고, 연결볼트(40)로 상호 볼팅시키거나, 또는 상자형 강재코핑(10a)의 하면과 삽통된 원형강관(20a)의 상단부를 접합 경계면을 따라 용접하여 결합한다.
여기서, 고강도 몰탈 주입구(22)를 통해 세그먼트 단부 간격부(S)의 내부로 고강도 몰탈을 주입하는데, 세그멘트 CFT기둥(20)의 최하단으로 고강도 몰탈이 주입될 수 있도록 고강도 몰탈주입구(22)의 내부에 추가의 관을 삽입하여 고강도몰탈(30)을 주입하면서 추가의 관을 외부로 제거하는 과정을 거처 주입하게 된다.
그 다음 도 10과 같이, 상자형 강재코핑(10a)의 내부에 합성콘크리트(16)를 타설한 후, 상자형 강재코핑(10a)의 상면에 교량받침(60)을 설치한다.
이같은 강합성 프리캐스트 교각의 시공 방법에 따르면, 거푸집 없이 제작되어 강합성 프리캐스트 교각의 시공이 용이하고, 현장에서 용접 및 그라우팅 작업만으로 원형강관 기둥이 시공되어져 현장 타설 방식에 비해서 경제성을 가지며 공기를 단축시킬 수 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
100: 강합성 프리캐스트 교각
10: 강합성 코핑
11: 보강격벽
11a: 측압 저감홀
11b: 보강근 관통홀
12: 바닥 수평리브
13: 측벽 수직리브
14: 측벽 수평리브
15: 마감판연결용 돌출지그
16: 합성콘크리트
19: 코핑 보강근
20: 세그멘트 CFT기둥
20a: 원형강관
22: 고강도몰탈 주입구
23: 에어배출 호스
24: 충진콘크리트 보강근
25a: 강관 내부보강리브
25b: 강관 외부보강리브
27: 상부 마감수평판
30: 고강도몰탈
50: 기초판
51: 기초보강근
S: 세그멘트 단부 간격부
10: 강합성 코핑
11: 보강격벽
11a: 측압 저감홀
11b: 보강근 관통홀
12: 바닥 수평리브
13: 측벽 수직리브
14: 측벽 수평리브
15: 마감판연결용 돌출지그
16: 합성콘크리트
19: 코핑 보강근
20: 세그멘트 CFT기둥
20a: 원형강관
22: 고강도몰탈 주입구
23: 에어배출 호스
24: 충진콘크리트 보강근
25a: 강관 내부보강리브
25b: 강관 외부보강리브
27: 상부 마감수평판
30: 고강도몰탈
50: 기초판
51: 기초보강근
S: 세그멘트 단부 간격부
Claims (16)
- 기초보강근(51)이 배근되어 콘크리트로 타설된 기초판(50)과;
상기 기초판(50)에 수직으로 입설되어 강합성 코핑(10)의 하중을 기초판(50)에 전달하는 세그멘트 CFT기둥(20)과;
상자형 강재코핑(10a)의 내부에 콘크리트(16)가 타설되어 상기 세그멘트 CFT기둥(20)의 상단에 설치된 강합성 코핑(10)으로 구성되되,
상기 세그멘트 CFT기둥(20)은 하나 이상의 세그멘트 원형강관(20a)의 내부에 콘크리트(21)가 충전되고, 원형강관(20a과 20a)간의 접합부에는 용접열에 의한 영향을 고려하여 일정간격 이격된 세그멘트 단부 간격부(S)가 확보되어 용접된 후 세그멘트 단부 간격부(S)의 내부에 고강도몰탈(30)이 주입 충전되며,
세그멘트 CFT기둥(20)은 상단에 함몰된 오목구면(S1)을 형성하고 하단에 상향으로 돌출된 볼록구면(S2)을 형성하여, 결합될 세그멘트 CFT기둥(20과 20)간의 접합부에는 오목구면(S1)과 볼록구면(S2)이 마주하여 폐합된 공간의 세그멘트 단부 간격부(S)가 형성되고,
세그멘트 CFT기둥(20)에 세그멘트 단부 간격부(S)의 내부로 고강도몰탈을 주입하기 위한 고강도몰탈 주입구(22)가 세그멘트 CFT기둥(20)의 내부에 수직방향으로 형성되고, 고강도몰탈 주입구(22)의 내부 또는 외부로 고강도몰탈의 충진시 잔류공기가 외부로 잘 빠져 나갈 수 있도록 에어배출 호스(23)가 설치되며,
CFT기둥(20)의 각 세그먼트간의 상호 보강연결을 위해 원형강관(20a)의 상단과 하단에 각기 충진콘크리트 보강근(24)이 수직방향으로 배치되어 폐합된 공간의 세그멘트 단부 간격부(S) 내부로 일정 길이만큼 노출되어 설치된 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상자형 강재코핑(10a)의 하면 지지와 원형강관(20a)의 상단부 보강을 위해 원형강관(20a)의 상단부 내,외주면에 각각 강관 내부보강리브(25a)와 강관 외부보강리브(25b)가 원형 배열되어 설치된 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 제 1항에 있어서,
상자형 강재코핑(10a)과 세그멘트 CFT기둥(20)간의 상호 보강연결을 위해 원형강관(20a)의 상단에 충진콘크리트 보강근(24)이 수직방향으로 배치되어 일정 길이만큼 노출되어 설치된 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 제 1항에 있어서,
상자형 강재코핑(10a)의 단면은 사다리꼴 또는 사각단면으로 형성되며, 그 상자형 강재코핑(10a)의 바닥면이 원형강관(20a)에 삽통되고, 상자형 강재코핑(10a)과 세그멘트 CFT기둥(20)을 상호 연결하기 위해 원형강관(20a)의 상단부에는 상부 마감수평판(27)이 용접 결합되고, 상부 마감수평판(27)은 연결볼트(40)를 매개로 상자형 강재코핑(10a)의 바닥면에 원형 배열된 마감판 연결용 돌출지그(15)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 제 1항에 있어서,
상자형 강재코핑(10a)의 내부에는 장변 방향을 따라 단변을 가로지르는 다수의 보강격벽(11)이 설치되며, 합성콘크리트(16)의 타설시 강재의 변형을 방지하기 위해 상자형 강재코핑(10a)의 내부 측면에 측벽 수직리브(13)와 측벽 수평리브(14)가 설치되고, 그의 내부 하면에는 바닥 수평리브(12)가 설치된 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 제 7항에 있어서,
상자형 강재코핑(10a)의 내부에 타설되는 합성콘크리트(16)의 측압에 의한 강재의 변형을 방지하기 위해, 보강격벽(11)에는 관통된 측압 저감홀(11a)과 온도 또는 건조수축 등에 저항하기 위해 코핑 보강근(19)이 삽통되는 보강근 관통홀(11b)이 격자 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 제 7항에 있어서,
상자형 강재코핑(10a)의 하면과 삽통된 원형강관(20a)의 상단부를 상호연결 고정하기 위해 상자형 강재코핑(10a)의 상면에 마감판연결용 돌출지그(15)를 원형단면을 따라 다수개 구비하고, 연결볼트(40)에 의해 상호 볼팅 결합된 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 제 1항에 있어서,
상자형 강재코핑(10a)의 하면에 삽통된 원형강관(20a)은 상호 원형으로 접하는 원형 경계면을 따라 용접되어 상자형 강재코핑(10a)이 원형강관(20a)의 상단부에 결합된 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - 제 1항에 있어서,
세그멘트 원형강관(20a)의 하단에는 기초판(50)에 설치된 기초 보강근(51)이 콘크리트(21)에 합성되어 있는 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각. - (a) 상자형 강재코핑(10a)과 원형강관(20a)을 각기 제작하되, 교각기둥 최상단에 위치하는 세그멘트 CFT기둥(20)은 원형강관(20a)의 상단부 내,외주면에 각각 강관 내부보강리브(25a)와 강관 외부보강리브(25b)를 원형 배열로 설치하는 단계와;
(b) 원형강관(20a)의 내부에 고강도 몰탈 주입구(22)를 설치한 후, 원형강관(20a)의 내부에 세그먼트 단부 간격부(S)만큼 이격하여 충진콘크리트(21)를 타설 양생하여 1개 이상의 세그멘트 CFT기둥(20)을 완성하는 단계와;
(c) 1개 또는 2개 이상의 세그멘트 CFT기둥(20)을 시공 현장으로 운반하여 세그먼트 단부 간격부(S)의 접합부 둘레를 따라 용접하는 단계와;
(d) 기초판(50)이 형성되도록 필요한 기초 보강근(51)을 배근하고, 세그멘트 CFT기둥(20)의 하단을 기초판(50)의 내부로 입설시켜 콘크리트를 타설하여 양생하는 기초판(50)을 형성하는 단계와;
(e) 세그멘트 CFT기둥(20)의 상단에 상자형 강재코핑(10a)을 지지시켜 놓고, 연결볼트(40)로 상호 볼팅시키거나, 또는 상자형 강재코핑(10a)의 하면과 삽통된 원형강관(20a)의 상단부를 접합 경계면을 따라 용접하여 결합하는 단계와;
(f) 상자형 강재코핑(10a)의 내부에 합성콘크리트(16)를 타설하는 단계; 및
(g) 상자형 강재코핑(10a)의 상면에 교량받침(60)을 설치하는 단계;를 포함하며,
상기 (b)단계에서 세그멘트 CFT기둥(20)은 상단에 함몰된 오목구면(S1)이 형성되고 하단에 상향으로 돌출된 볼록구면(S2)이 형성되며, 원형강관(20a)의 상단과 하단에 각기 충진콘크리트 보강근(24)이 수직방향으로 배치되고,
상기 (c)단계에서 세그멘트 CFT기둥(20과 20)의 오목구면(S1)과 볼록구면(S2)이 마주하여 폐합된 공간의 세그멘트 단부 간격부(S)가 형성되고, 충진콘크리트 보강근(24)이 세그멘트 단부 간격부(S) 내부로 일정 길이만큼 노출되어 설치되며,
상기 (e) 단계에서, 고강도 몰탈 주입구(22)를 통해 세그먼트 단부 간격부(S)의 내부로 고강도 몰탈을 주입하는 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각의 시공 방법. - 삭제
- 제 12항에 있어서,
상기 (e) 단계에서, 상자형 강재코핑(10a)은 원형강관(20a)의 상단 외주면에 원형 배열된 강관 외부보강리브(25b)에 지지되어 있도록 한 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각의 시공 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 (e) 단계에서, 연결볼트(40)를 원형강관(20a)의 상단부에 접합되어 있는 상부 마감수평판(27)과 상자형 강재코핑(10a)의 바닥면에 원형 배열된 마감판 연결용 돌출지그(15)에 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각의 시공 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상자형 강재코핑(10a)의 내부에 보강격벽(11), 측벽 수직리브(13), 측벽 수평리브(14) 및 바닥 수평리브(12)가 설치되는 것을 특징으로 하는 상자형 강재코핑과 원형강관 기둥에 콘크리트가 합성된 강합성 프리캐스트 교각의 시공 방법.
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