KR101749959B1 - 조립식 아치 구조물 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공장식 제작과 단순 현장 조립을 통하여 간편하게 시공되는 조립식 아치형 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 조립되는 아치 부재와 각각의 아치부재를 연결하는 연결용 블록을 통해 온도변화에 의한 신축 및 팽창에 따른 발생단면력을 소산시켜 단면의 소요 강성을 감소시키고, 재료비의 절감이 가능한 조립식 아치형 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

Description

조립식 아치 구조물 및 이의 시공방법{ASSEMBLY TYPE ARCH STRUCTURE AND METHOD FOR CONSTRUCTING IT}

본 발명은 공장식 제작과 단순 현장 조립을 통하여 간편하게 시공되는 조립식 아치형 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 조립되는 아치 부재와 각각의 아치부재를 연결하는 연결용 블록을 통해 온도변화에 의한 신축 및 팽창에 따른 발생단면력을 소산시켜 단면의 소요 강성을 감소시키고, 재료비의 절감이 가능한 조립식 아치형 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

아치는 벽이나 수직의 석조 건물의 개구부(開口部)에 상부의 하중을 지지하기 위하여 깎은 돌이나 쐐기형의 돌, 입방형의 돌 또는 벽돌 여러 개를 맞대어 곡선형으로 쌓아올리는 건축 구조로, 과거부터 심미감이 뛰어나 다양한 건축물에 사용되었다.

이러한 아치 구조물은 교량, 암거, 터널 내부의 라이닝 등에 이용될 수 있는데, 아치 구조물의 시공방법은 먼저 지면에 기초를 만들고, 그 기초 위에 아치 형태의 거푸집을 제작 및 설치한 후 거푸집 내부로 콘크리트를 타설하며, 내부 콘크리트가 완전히 굳게 되면 거푸집을 해체하여 아치 구조물을 완성시킨다.

그러나 상기와 같은 종래의 아치 구조물 시공방법은 원하는 아치 크기와 대응되는 거푸집을 설치해야 하며, 동바리와 같이 설치된 거푸집의 하부를 지지할 수 있는 복수 개의 지지대를 함께 설치하여 거푸집의 하면을 지지하여야 한다.

이러한 과정 속에서 거푸집, 동바리 등의 설치용 보조 장치가 아치 시공시 필요하며, 시공절차가 복잡하기 때문에 설치비용 및 작업시간이 많이 소요되어 경제성이 저하된다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 거푸집 제작 및 설치를 수행하거나 콘크리트 타설작업, 동바리를 통한 지지 작업 등과 같이 아치 구조물 시공 중 안전사고가 빈번하게 발생하여 제작효율이 떨어지고 작업자의 안전을 보장하기 어렵다는 문제점이 발생하였다.

따라서, 별도의 거푸집이나 지지대 없이 보다 아치 시공을 간소화하여 작업의 효율성을 높이고, 작업자가 안전하게 아치 구조물을 시공할 수 있도록 조립 형태의 아치 구조물 및 그에 대한 시공방법 등이 개발되었다.

한편, 상술된 문제점을 해결하기 위한 선행기술로는 등록특허공보 제10-0330691호와 같은 조립식 아치형 구조물이 개발되었다.

상기 선행기술은 원호형의 철근콘크리트 블록으로 제1세그먼트(11) 및 제2세그먼트(12)로 분리 구성되고, 상기 제1세그먼트(11) 및 제2세그먼트(12)의 일측 각 단부측에는 기초(100)에 형성된 고정홈(100A)에 삽입되는 고정돌부(13)가 형성되며, 제1세그먼트(11) 및 제2세그먼트(12)의 각 상면을 따라 수개의 걸고리(14)가 형성된 구조물몸체(1)와; 상기 제1세그먼트(11) 및 제2세그먼트(12)의 각 대향면으로 돌출된 철근(21)(22) 단부측에 나선(21A)(22A)을 형성하고, 일측 철근(22)의 나선(22A)에는 내측면을 따라 상대나선(23)이 형성된 커플링(23)이 구비된 연결부(2)와; 상기 제1세그먼트(11) 및 제2세그먼트(12)의 전.후면에 각각 결합홈(31) 및 결합돌기(32)를 등간격으로 수개 형성한 결합부(3)로 구성됨으로써 시공작업이 보다 간편하면서 효율적으로 이루어질 뿐만 아니라 운반 및 취급이 용이하고, 작업이 신속하게 이루어짐으로써 공기단축은 물론 공사비를 대폭적으로 절감할 수 있는 효과를 가지며, 안전사고를 현저하게 줄일 수 있는 이점을 가지고 있다(도 1 참조).

그러나 선행기술은 복수 개의 세그먼트들을 고정돌부에 맞게 끼워결합한 뒤 나선을 형성하여 조립되기 때문에 조립되는 과정이 복잡하며, 각각의 세그먼트들이 온도변화에 의한 신축, 팽창 등이 일어나 아치 구조물에 균열이 생겨날 우려가 있다.

특히, 복수 개의 세그먼트들이 결합되기 때문에 결합과정을 정밀히 수행하지 않으면 아치에 균열이 생길 가능성이 매우 크다.

따라서, 조립 및 설치과정이 간단하고 조립되는 단면이 온도변화에 따른 신축 및 팽창 현상에 따른 단면력 발생을 원천적으로 배재할 수 있는 아치 구조물이 필요한 실정이다.

등록특허공보 제10-0330691호 (2002.04.03. 공고)

본 발명은 위와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 조립되는 아치 부재와 각각의 아치 부재를 연결하는 연결용 블록을 통해 온도변화에 의한 신축 및 팽창에 따른 발생단면력을 소산시켜 단면의 소요 강성을 감소시키고, 재료비의 절감이 가능한 조립식 아치 구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 아치 구조물을 조립형으로 제작하여 공장식 제작 및 단순 현장 조립을 통해 대량 생산이 가능하고, 재료비가 절감되며, 시공 방법이 간편한 조립식 아치 구조물 및 이의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 조립식 아치 구조물에 있어서,

지면에 설치되어 서로 마주보는 형태의 한 쌍의 기초블록(10) 및 일측 말단이 상기 기초블록(10) 상부에 설치되며, 복수 개의 아치 부재(100)가 결합되어 형성된 아치 거더(11)로 구성되되, 상기 기초블록(10)은 상기 아치 거더(11)가 설치되는 위치에 상기 아치 거더(11)의 일측 말단과 연결되는 고정블록(200)이 형성되며, 상기 아치 거더(11)는 일측 말단에 상기 고정블록(200)과 결합하는 연결블록(300)과, 타측 말단에 결합되는 결속블록(400)으로 구성되며, 상기 한 쌍의 기초블록(10)에 설치된 아치 거더(11)간에 형성된 상기 결속블록(400)이 결합하여 아치 형태를 이루는 조립식 아치 구조물을 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 조립식 아치 구조물 시공방법에 있어서,

지면에 기초블록(10)을 설치하는 기초블록 설치단계(S10)와, 상기 기초블록(10)의 상부에 고정블록(200)을 설치하는 고정블록 설치단계(S20)와, 아치 거더(11)의 일측 말단에 상기 고정블록(200)과 결합되는 연결블록(300)을 결합하고, 타측 말단에 결속블록(400)을 결합하는 아치 부재 조립단계(S30)와, 상기 연결블록(300)과 상기 고정블록(200)을 결합하는 연결블록 결합단계(S40)와, 한 쌍의 상기 기초블록(10)와 결합된 상기 아치 거더(11)가 상기 결속블록(400)을 통해 결합되는 아치 형성단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물 시공방법를 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.

본 발명에 따른 조립식 아치 구조물 및 이의 시공방법은, 조립식 아치 구조물을 구성하는 구성요소들을 공장식 제작함으로써 대량생산이 가능하며, 각각의 구성요소를 조립함으로써 단순한 현장 조립이 가능하고, 시공방법이 간편하다는 현저한 효과를 보유한다.

또한 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물 및 이의 시공방법은, 조립되는 아치 부재와 각각의 아치 부재를 연결하는 연결용 블록을 통해 온도변화에 의한 신축 및 팽창에 따른 발생단면력을 소산시켜 단면의 소요 강성을 감소시키고, 재료비의 절감이 가능하다는 현저한 효과를 보유한다.

도 1은 종래의 조립식 아치형 구조물을 나타낸 것이다.
도 2 및 2a는 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 고정블록의 구성을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 연결블록의 구성을 나타낸 것이다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 고정블록과 연결블록의 결합예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 결속블록의 구성을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 이음블록의 구성 및 결합예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 가로보의 구성 및 결합예를 나타낸 것이다.
도 10 및 11은 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 시공방법을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 시공방법의 다른 실시예들을 나타낸 것이다.
도 14 및 15는 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 시공방법에 대한 또 다른 실시예를 블록도 및 설치예로 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

또한, 이하 명세서에는 각각의 블록을 구분하기 위해 "연결", "결속", "이음" 등의 표현을 사용하고 있으나 모두 연결(connecting)의 뜻으로 이해하는 것이 바람직하다.

본 발명은 공장식 제작과 단순 현장 조립을 통하여 간편하게 시공되는 조립식 아치형 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 조립되는 아치 부재와 각각의 아치부재를 연결하는 연결용 블록을 통해 온도변화에 의한 신축 및 팽창에 따른 발생단면력을 소산시켜 단면의 소요 강성을 감소시키고, 재료비의 절감이 가능이 가능한 조립식 아치형 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

이하에서는 도 2 내지 10을 참조하여 조립식 아치형 구조물에 대하여 설명하도록 한다.

도 2 및 2a는 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 구성을 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 고정블록의 구성을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 연결블록의 구성을 나타낸 것이며, 도 5 및 6은 본 발명에 따른 고정블록과 연결블록의 결합예를 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명에 따른 결속블록의 구성을 나타낸 것이며, 도 8은 본 발명에 따른 이음블록의 구성 및 결합예를 나타낸 것이고, 도 9는 본 발명에 따른 가로보의 구성 및 결합예를 나타낸 것이며, 도 10 및 11은 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

지면에 설치되는 기초블록(10)은 아치 거더(11)가 설치되는 방향에 고정블록(200)이 설치된다. 이러한 기초블록(10)은 아치 거더(11)를 견고하게 지지하는 역할을 수행한다.

이때, 기초블록(10)은 한 쌍으로 구성되어 아치 거더(11)를 탱하며, 후술될 결속블록(400)을 통해 각각의 기초블록(10)에 설치된 아치 거더(11)를 연결하여 지탱 및 지지할 수 있도록 한다.

도 2a와 같이 아치 거더(11)는 보의 중심선이 원호를 이루고 있는 것으로, 복수 개의 아치 부재(100a, 100b), 고정블록(200), 연결블록(300) 및 결속블록(400)으로 구성될 수 있다.

아치 부재(100)는 복수 개의 아치 부재(100)가 연결되어 아치형태를 갖는 강관으로, 복수 개의 아치 부재(100a, 100b)가 연결블록(300)을 통해 기초블록(10)에 설치된 고정블록(200)과 결합되며, 각각 다른 기초블록(10)과 연결된 아치 부재(100)는 결속블록(400)을 통해 연결되도록 한다.

또한, 복수 개의 아치 부재(100a, 100b)들은 아치 형태에 맞춰 이음블록(500)을 통해 결합될 수 있다.

고정블록(200)은 일면이 기초블록(10)에서 아치 거더(11)가 설치되는 면과 결합하여 아치 부재(100)를 기초블록(10)에 고정하는 역할을 수행한다.

이러한 고정블록(200)은 기초블록(10)에 결합되는 고정블록 몸체(210)와 후술된 연결블록(300)과 연결되는 복수 개의 제1 결합구(220)와 기초블록(10)과 결합되는 면에 형성되어 고정블록(200)을 기초블록(10)에 견고하게 고정시키는 세트 앵커(230)로 구성되어 있다(도 3 참조).

이때, 제1 결합구(220)는 기초블록(10)과 결합되는 면에 반대되는 면에 형성되며, 복수 개의 제1 결합구(220)는 후술된 제2 결합구(320)가 끼워질 수 있을 정도의 간격을 가지며 형성되고, 외부방향으로 돌출된 형태로 도 2에서는 원호 모양으로 돌출되어 있으나 이에 한정되어서는 안된다.

제1 결합구(220)는 복수개로 형성되며, 후술된 연결블록(300)의 제2 결합구(320)와 대응되도록 형성된다. 이때, 제1 결합구(220)를 관통하는 제1 결합홀(221)이 형성되어 있다.

세트 앵커(230)는 기초블록(10)에 걸리는 갈고리와 같은 기능을 수행하며, 기존에 사용되는 앵커를 사용함이 바람직하고, 제1 결합구(220)가 형성된 면의 반대방향에 돌출형성되며, 기초블록(10) 내부에 삽입되어 기초블록(10)과 고정블록(200)을 견고하게 고정시키도록 한다.

연결블록(300)은 아치 거더(11)의 일측 말단에 구비되며, 고정블록(200)과 결합하여 기초블록(10)과 아치 부재(100)를 결합시키는 역할을 수행한다.

연결블록 몸체(310) 일면에는 상기 제1 결합구(220)와 겹쳐서 결합되는 제2 결합구(320)가 돌출되어 형성된다(도 4의 A). 이때, 제2 결합구(320)를 관통하여 형성되는 제2 결합홀(321)은 제1 결합구(220)와 결합시 제1 결합홀(221)과 연통되는 위치에 대응되어 형성된다.

일면에 반대되는 타면에는 아치 부재(100)의 내부에 삽입되어 끼움결합되는 제1 삽입구(330)가 형성된다.

제2 결합구(320)는 제1 결합구(220)와 동일한 형상을 가지며, 복수 개의 제1 결합구(220)간의 간격에 끼워질 수 있도록 제작되어야 한다.

이때, 제2 결합구(320) 또한 복수 개로 형성되며, 각각의 제2 결합구(320)도 일정한 간격을 가지며 돌출되는데 간격의 너비는 제1 결합구(220)가 끼워질 수 있는 정도를 가져야 한다.

제1 삽입구(330)는 아치 부재(100) 내부에 끼움결합 될 수 있도록 내면 형상에 대응되는 크기를 갖는다. 도 4와 같이 '십(十)'자 형태를 가질 수 있으나 이에 한정된 것은 아니며, 내면에 삽입되어 끼움결합 될 수 있도록 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 연결블록 몸체(310)의 측면을 따라 관통되어 형성된 복수 개의 가로보 결합홀(340)이 추가로 형성될 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 아래에서 자세히 설명하도록 한다.

연결블록(300)이 아치 부재(100) 및 고정블록(200)가 결합되는 결합예는 도 5 및 6을 통해 설명하도록 한다.

고정블록 몸체(210)의 일면이 기초블록(10)에 결합되어 있으면, 이에 반대되는 방향인 타면은 외부방향으로 복수 개의 제1 결합구(220)가 일정한 간격을 가지며 돌출되어 있다. 이때, 일정한 간격에 대응되어 형성된 연결블록(300)의 제2 결합구(320)는 결합되기 위해 간격에 제2 결합구(320)를 끼울 수 있다(도 6의 A).

제1 및 2 결합구(220, 320)가 도 6의 B와 같이 끼워지게 되는데 제1 및 2 결합구(220, 320) 간에 형성된 간격을 각각 결합될 제1 및 2 결합구(220, 320)의 너비보다 좁게 만들어 억지 끼워맞춤을 통한 결합이 될 수 있으나 이에 한정된 것은 아니며 체결부재(20)를 통해 더욱 견고히 고정될 수 있도록 한다. 이때, 제1 및 2 결합홀(221, 321)은 측면이 서로 연결되는데 이 사이를 체결부재(20) 중 볼트(20a)가 통과하게 된다.

단, 체결부재(20) 대신 용접을 통한 결합 방법도 가능하며, 이는 체결부재(20)를 통합 결합방법은 모두 용접으로 대체할 수 있으며 이는 제작자의 의도에 따라 변경될 수 있다.

제1 및 2 결합홀(221, 321)을 따라 통과한 볼트(20a)는 너트(20b)에 의해 고정되며, 체결부재(20)를 통해 제1 및 2 결합구(220, 320)가 견고히 체결되어 고정블록(200)과 연결블록(300)이 결합될 수 있다(도 6의 C 참조).

이와 같이 고정블록(200)과 결합된 연결블록(300)의 제1 삽입구(330)가 내면에 삽입되어 끼워 맞춰지는 아치 부재(100)는 반대편 기초블록(10)과 연결된 아치 부재(100)와 연결되어 아치 형태를 이루는데, 이때 각각의 기초블록(10)에 고정되어 설치된 아치 부재(100)를 연결하기 위하여 아치 거더(11)의 타측 말단에는 다른 아치 거더(11)의 말단과 결합할 수 있도록 결속블록(400)이 결합된다.

결속블록(400)은 아치 거더(11) 중앙에서 각각 다른 기초블록(10)과 결합된 아치 부재(100)를 연결하는 역할로 결속블록 몸체(410)을 중심으로 각각의 아치 부재(100)와 결합된 결속블록(400)들이 결합되는 면에는 제3 결합구(420)가 돌출형성되고, 아치 부재(100)와 결합되는 면에는 상기 제1 삽입구(330)와 동일한 형상의 제2 삽입구(430)이 돌출 형성된다.

제3 결합구(420)는 앞서 서술한 제1 및 2 결합구(220, 320)와 같이 복수 개로 형성되며, 제3 결합구(420)가 서로 끼워져 결합되기 때문에 제3 결합구(420)는 끼워질 제3 결합구(420)가 들어갈 정도의 너비의 간격을 가져야 한다.

또한, 제3 결합구(420)를 관통하여 형성된 제3 결합홀(421)은 상술된 제1 및 2 결합홀(221, 321)와 같이 제3 결합구(420)가 겹쳐지면서 제3 결합홀(421)은 연통되어 체결부재(20)를 통해 견고하게 결합되도록 한다.

이때, 제3 결합구(420)의 상면은 아치 거더(11)의 최상측이 되므로 지면과 평행하도록 제작하며, 아치 거더(11) 상면에 판 형태의 부재가 형성되더라도 보행자가 아치 거더(11)의 중심부를 용이하게 건너갈 수 있도록 제3 결합구(420) 상면을 평탄하게 제작하여 지면과 평행하게 제작함이 바람직하다.

한편, 아치 거더(11)를 구성하는 복수 개의 아치 부재(100)는 기초블록(10)과 연결된 뒤 한 쌍의 기초블록(10)과 연결되는 아치 부재(100)끼리 결속블록(400)을 통해 결합될 수 있으나 아치 거더(11)의 길이가 길어질수록 아치 부재(100) 길이가 길어지게 된다.

이러한 경우 아치 부재(100)의 운반이나 조립 과정이 어려워질 수 있으며, 온도변화로 인한 팽창 및 뒤틀림으로 인해 아치 형태가 변형될 수 있다는 우려가 존재한다.

따라서, 본 발명에서는 기초블록(10)에 설치되는 연결되는 아치 부재(100)간을 연결하는 이음블록(500)을 통해 연결하도록 한다.

도 8의 A와 같이 이음블록(500)은 이음블록 몸체(510)을 중심으로 양 측면이 제3 삽입구(520)가 돌출형성되며, 이음블로 몸체(510)의 양 측면을 따라 복수 개의 가로보 결합홀(530)이 관통되어 형성되어 있다.

제3 삽입구(520)는 복수 개의 아치 부재(100a, 100b)의 말단에 내측을 따라 끼움결합된다(도 8의 B 참조).

상술된 제1 내지 3 삽입구(330, 430, 520)은 동일한 형상을 가지나 결합되는 아치 부재(100)와 결합되는 각도에 맞춰 제작되어야 한다.

이러한 제1 내지 3 삽입구(330, 430, 520)는 아치 부재(100) 내부로 삽입되어 끼움결합되며, 내측 부분을 고정할 수 있는 '십(十)'자 형태를 갖기 때문에 강관 외에 각관에도 적용이 가능하다는 이점이 있다.

한편, 상술된 구성을 갖는 본 발명인 조립식 아치 구조물은 하나의 기초블록(10)에 단일의 아치 거더(11)가 형성되는 데, 본 발명에서는 강관 형태의 아치 부재(100)를 사용하기 때문에 단일의 아치 거더(11)로는 상부의 압력을 견디기 어렵다는 문제점이 발생한다.

특히, 수직으로 가해지는 압력 외에는 아치를 휘게 하거나 흔들리게 하는 압력이 가해질 경우 수평방향으로 쉽게 휘어질 우려가 존재한다.

또한, 아치교(arch bridge)와 같은 아치 건축물은 복수 개의 아치 거더를 필요로 하기 때문에 상기 아치 거더(11) 또는 아치 구조물은 복수 개로 구성되어 수평방향의 압력에도 쉽게 변형되지 않도록 할 필요가 존재한다.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시예로 기초블록(10)에 복수 개의 아치 거더(11)가 연결될 수 있는데 상술된 바와 같은 우려를 방지하기 위해 복수 개의 아치 거더(11)를 수평방향으로 연결할 수 있는 가로보(600)가 추가로 형성될 수 있다.

가로보(600)는 복수 개의 아치 거더(11)를 수평방향으로 연결하여 아치 거더(11)의 측면에 가해지는 압력으로 인하여 아치가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 가로보(600)는 가로보 결합판(610)과 가이드판(620)으로 구성되되, 가이드판(620) 상면 중앙에 가로보 결합판(610)의 하면이 접합하여 '⊥'자 형태를 갖는다(도 9의 A 참조).

가로보 결합판(610)은 양 측면에서 상술된 연결블록(300)과 이음 블록(500)에 각각 형성된 가로보 결합홀(340, 530)와 대응되는 위치에 블록 결합홀(611)이 형성되어 있다.

따라서, 도 9의 B와 같이 한 쌍의 연결 블록(300)이나 이음 블록(500) 사이에 구비되며 각각 형성된 가로보 결합홀(340, 530)과 결합된 가로보(600)의 블록 결합홀(611)을 연통시켜 볼트(20a), 너트(20b) 등의 체결부재(20)로 체결하여 수평방향으로 복수 개의 아치 거더(11)를 연결할 수 있도록 한다.

가이드판(620)의 상면에는 연결되는 연결 블록 몸체(310)나 이음 블록 몸체(510)의 하면과 맞닿아 올바른 위치로 가로보(600)를 한 쌍의 연결 블록(300)이나 이음 블록(500) 사이에 결합되도록 한다. 또한, 가로보 결합홀(340, 530)과 블록 결합홀(611)를 연통시키는 가이드 역할을 수행한다.

한편, 본 발명과 같은 조립식 아치 구조물의 경우 작업자가 조립하는 과정에서 각각의 구성요소가 결합되는 위치로 이동해야하는 불편함이 존재하였다.

즉, 아치 형태의 상부에 다다를수록 작업자는 점차 지면과 떨어진 상태로 작업을 해야하며, 별도의 사다리나 크레인 등을 통해 작업자와 조립될 구성요소를 조립 위치로 갖고와야 한다는 불편함이 존재한다.

따라서, 본 발명에서는 또 다른 실시예로 아치부재(100)나 아치 거더(11)를 기초블록(10)과 연결된 위치를 중심으로 회동시켜 작업자가 조립을 용이하도록 제작할 수 있도록 한다. 이러한 내용은 도 10 및 11을 참조하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 조립식 아치 구조물은 유압 잭(700)을 이용하여 시공될 수 있다.

도 10의 A와 같이 기초블록(10)과 연결되는 아치 부재(100)의 하면에는 기초블록(10)과 아치 부재(100)가 힌지(710)를 통해 유압 잭(700)으로 연결될 수 있다.

이때, 유압 잭(700)의 양 말단은 각각 기초블록(10)과 아치 부재(100) 하면에 구비된 힌지(710a,710b)와 연결되는 것이 바람직하다.

유압 잭(700)은 작업자의 조작을 통해 구동되어 상하로 이동하며, 이를 통해 아치 부재(100)와 기초블록(10)이 연결된 연결 블록(200)의 제1 결합홀(221)을 중심으로 아치 부재(100)가 상하로 회동될 수 있다(도 10의 B 참조).

즉, 이러한 유압 잭(700)을 통해 연결된 아치 부재(100)나 아치 거더(11)가 기초블록(10)과 연결된 위치를 중심으로 회동됨으로써 작업자가 조립작업을 수행하기 편한 위치에서 조립작업을 수행하고, 한 쌍의 기초블록(10)에 각각 아치 거더(11)를 설치하면(도 11의 A) 이를 하부방향으로 회동시켜 결속블록(400)을 연결한다.

즉, 유압 잭(700)을 통해 결속블록(400)에 형성된 제3 결합구(420)를 겹쳐 제3 결합홀(421)이 연통되도록 회동시켜 체결부재(20) 등을 통해 결속블록(400)간의 결합력을 향상시킬 수 있다.

상술된 유압 잭(700)은 작업자의 조립 및 시공 위치를 조절하기 위해 회동될 수 있는 것 외에도 서로 겹쳐지는 결속블록(400)은 아치 형태를 이루기 위해 서로 겹쳐질 순 있되, 겹쳐진 후 서로 연통되는 제3 결합홀(421)을 관통하는 체결부재(20)를 연결하지 않을 수도 있다.

이러한 경우 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물이 소형 화물선이 지나가는 강을 가로질러 설치될 경우 결속블록(400)으로 연결된 아치 거더(11)가 분리되어 높이를 갖는 화물선도 아치 교량 하부를 통과할 수 있도록 사용할 수 있다.

상술된 조립식 아치 구조물의 시공하는 시공방법에 대하여 도 12 및 13을 참조하여 설명하도록 한다.

도 12는 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 시공방법을 나타낸 것이며, 도 13은 본 발명에 따른 조립식 아치 구조물의 시공방법의 다른 실시예들을 나타낸 것이다.

먼저 지면에 아치 거더(11)의 양 말단과 연결되어 아치 거더(11)를 지지할 기초블록(10)을 설치하는 단계를 수행한다(S10).

이때, 기초블록(10)은 평탄한 지면에 형성되는 것이 바람직하며, 경사진 면에 설치되는 경우에는 기초블록의 하면이 지면과 평행하게 설치되도록 별도의 굴착공사를 수행하도록 한다.

또한, 기초블록(10)은 한 쌍으로 이루어지며, 후에 아치 거더(11)의 길이 및 설치되는 방향을 계산하여 서로 마주보게 설치되도록 한다.

기초블록 설치단계(S10) 이후에, 기초블록(10)에서 아치 거더(11)의 말단과 연결될 위치에 고정 블록(200)을 설치하는 고정블록 설치단계를 수행한다(S20).

고정블록 설치단계(S20)는 고정블록 몸체(210) 중 제1 결합구(220)가 형성된 면에 반대되는 면이 기초블록(10)과 맞닿아 결합되도록 한다. 따라서, 제1 결합구(220)는 아치 거더(11) 말단에 구비될 연결블록(300)과 연결될 방향을 향하도록 설치한다.

고정블록 설치단계(S20)를 수행한 후에 아치 부재(100)와 아치 부재(100) 양 말단에 연결 블록(300)과 결속 블록(400)을 각각 결합하는 아치 부재 조립단계(S30)를 수행한다.

이때, 아치 부재(100)에서 아치의 형상에 맞춰 기초블록(10)에 설치된 고정블록(200)과 연결된 아치 부재(100) 말단에 연결블록(300)을 결합하고, 연결 블록(300)이 설치된 말단의 반대편 말단에는 결속블록(400)이 결합되도록 하며, 연결블록(300)과 결속블록(400)이 아치 부재(100)의 말단에 각각 결합되는 방법은 앞에서 설명하였기 때문에 생략하도록 한다.

아치 부재 조립단계(S30)를 수행한 후에는 아치 부재(100) 말단에 결합된 연결블록(300)과 기초블록(10)에 설치된 고정블록(200)을 결합하는 연결블록 결합단계를 수행한다(S40).

이때, 연결블록(300)과 고정블록(200)이 결합되는 방법은 앞에서 설명하였기 때문에 생략하도록 한다.

이러한 과정을 한 쌍의 기초블록(10)에 수행하며, 한 쌍의 기초블록(10)에 각각 연결된 아치 부재(100)를 연결하여 아치 거더(11)를 형성하는 아치 형성 단계를 수행한다(S50).

아치 형성 단계(S50)는 앞서 설치된 한 쌍의 기초블록(10)에 각각 결합된 아치 부재(100)의 말단에 형성된 결속블록(400)을 연결하여 아치 거더(11)를 형성하는 단계이다.

이때, 결속블록(400)간의 결합방법은 앞에서 설명하였기 때문에 생략하도록 한다.

한편, 조립형 아치 구조물을 앞서 설명한 바와 같이 다른 실시예들을 통해 설치될 수 있는데 이는 도 13을 참조하여 설명하도록 한다.

도 13의 A와 같이 아치 부재 조립 단계(S30) 이후 이음블록 연결단계(S31)를 수행한다.

이음블록 연결단계(S31)는 복수 개의 아치 부재(100)로 구성될 수 있기 때문에 복수 개의 아치 부재(100)를 이음블록(500)으로 연결하는 단계이며, 각각의 아치 부재(100)를 연결하는 방법은 앞에서 설명하였기 때문에 생략하도록 한다.

또한, 아치 부재 조립 단계(S30) 이후 복수 개의 아치 거더(11)간의 가로보(600)를 연결하는 아치 거더 연결 단계(S51)를 추가로 수행할 수 있다(도 12의 B 참조).

아치 거더 연결 단계(S51)를 수행함으로써 측방향의 외압에도 아치 거더(11)가 변형되지 않고, 복수 개의 아치 거더(11)를 연결함으로써 측방향의 외압을 분산시켜 아치 거더(11)를 견고하게 고정시킬 수 있다.

한편, 상술된 바와 같이 유압 잭(700)을 이용하여 기초블록(10) 및 아치 부재(100)를 차례로 연결하여 아치 거더(11)와 아치 구조물을 형성할 수 있다.

즉, 유압 잭(700)을 통해 작업자가 아치 거더(11)를 조립하기 편한 위치에서 조립될 수 있도록 연결블록(300)과 직접 연결된 아치 부재(100)를 회동시킬 수 있다.

이와 같이 유압 잭(700)을 이용한 조립식 아치 구조물 시공방법에 대해서는 도 14 및 15를 통해 설명하도록 한다.

먼저 지면에 아치 구조물이 설치될 공간에 서로 마주보는 형태인 기초블록(10)을 설치하고, 아치 부재(100)가 설치될 위치에 대응되는 기초블록(10)의 상부 일면에 고정블록(200)을 설치하고, 상기 고정블록(200)과 연결블록(300)을 체결시키는 기초구조물 설치단계(S100)를 수행한다(도 15의 A 참조).

이때, 기초구조물 설치단계(S100)에서는 상술된 기초블록 설치단계(S10) 및 고정블록 설치단계(S20)를 순차적으로 진행한것과 동일하며, 고정블록(200)과 연결되는 연결블록(300)은 아치부재(100)와 연결되지 않은 상태로 고정블록(200)과 연결되도록 한다.

기초구조물 설치단계(S100)를 수행한 뒤에는 유압 잭 설치단계(S200)를 수행한다.

유압 잭 설치단계(S200)는 유압 잭(700)을 이용하여 아치 부재(100)를 회동시키기 위해, 유압 잭(700)이 설치될 위치에 유압 잭(700)의 일측 말단과 연결될 힌지(710)를 기초블록(10) 외면에 설치하고, 상기 힌지(710)와 유압 잭(700)의 일측 말단과 연결하여 설치하도록 한다(도 15의 B 참조).

이후에 고정블록(200)과 체결된 연결블록(300)에 아치부재(100)를 연결하며, 아치부재(100)의 하면에는 유압 잭(700)의 타측 말단과 연결될 힌지(710)를 구비하고, 상기 힌지(710)에도 같은 방법으로 유압 잭(700)의 타측 말단을 연결하는 아치 부재 조립단계(S300)를 수행한다(도 15의 C 참조).

즉, 유압 잭(700)은 힌지(710)를 통해 양 말단이 각각 고정블록(10)과 아치부재(100)의 하면과 연결된다.

이후 연결된 아치부재(100)에 설계자의 의도에 따라 또 다른 아치부재(100)나 결속블록(400)이나 이음블록(500)을 연결하여 아치 거더(11)를 형성하는 아치거더 형성단계(S400)를 수행한다.

이때, 도 15의 D를 살펴보면 알 수 있듯이, 도 15의 C에 비해 아치부재(100)가 하강하여 아치거더 형성단계(S400)를 수행함으로써 작업자가 아치부재(100)나 결속블록(400)이나 이음블록(500)을 연결 및 조립하기 쉬운 위치로 아치부재(100)를 회동시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다.

이와 같은 조립식 아치 구조물 및 이의 시공방법을 통하여 제작자는 조립식 아치 구조물을 구성하는 구성 요소들을 공장식으로 대량 생산이 가능하며, 각각의 구성요소를 조립하여 시공하기 때문에 시공방법이 간편하다는 이점을 지닌다.

또한, 아치 부재(100)와 각각의 아치 부재(100)를 연결하는 고정, 연결, 결속 및 이음블록(200, 300 ,400, 500)이 각각 존재하기 때문에 온도변화로 인한 신축 및 팽창에 따른 발생단면력을 소산시켜 단면의 소요 강성을 감소시키고, 재료비의 절감이 가능하다.

한편, 상기에서 도 2 내지 15를 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 2 내지 15의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10: 기초블록 20: 체결부재
100, 100a, 100b: 아치 부재 200: 고정블록
210: 고정블록 몸체 220: 제1 결합구
221: 제1 결합홀 230: 세트 앵커
300: 연결블록 310: 연결블록 몸체
320: 제2 결합구 321: 제2 결합홀
330: 제1 삽입구 340: 가로보 결합홀
400: 결속블록 410: 결속블록 몸체
420: 제3 결합구 421: 제3 결합홀
430: 제2 삽입구 500: 이음블록
510: 이음블록 몸체 520: 제3 삽입구
530: 가로보 결합홀 600: 가로보
610: 가로보 결합판 611: 블록 결합홀
620: 가이드판 700: 유압 잭
710,710a,710b: 힌지

Claims (10)

1. 지면에 설치되어 서로 마주보는 형태의 한 쌍의 기초블록(10); 및
   일측 말단이 상기 기초블록(10) 상부에 설치되며, 복수 개의 아치 부재(100)가 결합되어 형성된 아치 거더(11);로 구성되되,
   상기 기초블록(10)은,
   상기 아치 거더(11)가 설치되는 위치에 상기 아치 거더(11)의 일측 말단과 연결되는 고정블록(200);이 형성되며,
   상기 아치 거더(11)는,
   이음블록(500)으로 연결되는 복수 개의 아치 부재(100a, 100b);
   일측 말단에 상기 고정블록(200)과 결합하는 연결블록(300);
   타측 말단에 결합되는 결속블록(400);으로 구성되되,
   상기 한 쌍의 기초블록(10)에 설치된 아치 거더(11)간에 형성된 상기 결속블록(400)이 결합하여 아치 형태를 이루며,
   상기 이음블록(500)은,
   이음블록 몸체(510); 및
   상기 복수 개의 아치 부재(100a, 100b)에 결합되는 양 면에 상기 아치 부재(100a, 100b)의 내경에 대응되는 크기로 수직 돌출된 제3 삽입구(520);로 구성되며,
   상기 제3 삽입구(520)는 각각 복수 개의 아치 부재(100a, 100b)의 말단 내경에 끼움결합되고,
   상기 아치 거더(11)가 복수 개로 이루어지는 경우,
   각각의 아치 거더(11)를 이루는 상기 연결블록(300)과 이음블록(500)들을 측방향으로 연결하는 가로보(600);가 추가로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정블록(200)은,
   일면이 상기 기초블록(10)에 접하는 고정블록 몸체(210); 및
   상기 고정블록 몸체(210) 타면에 수직방향으로 돌출형성되며, 수평방향으로 관통되어 형성된 제1 결합홀(221)을 갖는 제1 결합구(220);로 구성되며,
   상기 연결블록(300)은,
   연결블록 몸체(310);
   상기 연결블록 몸체(310) 일면에 수직방향으로 돌출형성되며, 수평방향으로 관통되어 형성된 제2 결합홀(321)을 갖는 제2 결합구(320); 및
   상기 연결블록 몸체(310) 일면에 상기 아치 거더(11) 일측 말단의 너비에 대응되는 크기로 돌출되어 상기 아치 거더(11)와 끼움결합되는 제1 삽입구(330);로 구성되고,
   상기 고정블록(200)과 상기 연결블록(300)의 결합시 상기 제1 및 2 결합구(220, 320)가 밀착되어 연통된 상기 제1 및 2 결합구(220,320)에 체결부재(20)가 관통되어 결합하는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 결속블록(400)은,
   결속블록 몸체(410);
   수직방향으로 돌출형성되며, 수평방향으로 관통되어 형성된 제3 결합홀(421)을 갖는 제3 결합구(420); 및
   상기 결속블록 몸체(410) 일면에는 일측 말단의 내경에 대응되는 크기로 수직돌출되어 상기 아치 거더(11)와 끼움결합되는 제2 삽입구(430);로 구성되며,
   한 쌍의 아치 거더(11)가 결합시 각각 설치된 상기 결속블록(400)의 상기 제3 결합구(420)가 밀착되어 연통된 상기 제3 결합구(420)에 체결부재(20)가 관통되어 결합하는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 아치 거더(11)는 유압 잭(700)에 의해 회동될 수 있는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물.
   
7. 제 1항에 기재된 조립식 아치 구조물 시공방법에 있어서,
   지면에 기초블록(10)을 설치하는 기초블록 설치단계(S10);
   상기 기초블록(10)의 상부에 고정블록(200)을 설치하는 고정블록 설치단계(S20);
   아치 거더(11)의 일측 말단에 상기 고정블록(200)과 결합되는 연결블록(300)을 결합하고, 타측 말단에 결속블록(400)을 결합하는 아치 부재 조립단계(S30);
   상기 연결블록(300)과 상기 고정블록(200)을 결합하는 연결블록 결합단계(S40); 및
   한 쌍의 상기 기초블록(10)와 결합된 상기 아치 거더(11)가 상기 결속블록(400)을 통해 결합되는 아치 형성단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물 시공방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 아치 부재 조립단계(S30) 이후에,
   상기 아치 거더(11)를 구성하는 복수 개의 아치 부재(100)를 이음블록(500)으로 연결하는 이음블록 연결단계(S31);를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물 시공방법.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 아치 형성단계(S50) 이후에,
   측방향으로 설치된 복수 개의 아치 거더(11)를 가로보(600)로 연결하는 아치 거더 연결단계(S51);를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물 시공방법.
   
10. 제 1항에 기재된 조립식 아치 구조물 시공방법에 있어서,
    지면에 기초블록(10)을 설치하고, 상기 기초블록(10)의 상부에 고정블록(200)을 설치하며, 연결블록(300)을 상기 고정블록(200)과 결합하는 기초구조물 설치단계(S100);
    상기 기초블록(10) 상부 외면에 유압 잭(700)을 설치하는 유압 잭 설치단계(S200);
    기초블록(10)에 대향하는 아치부재(100)의 말단을 상기 연결블록(300)과 결합시키고, 상기 아치부재(100)의 하면은 상기 유압 잭(700)과 연결시키는 아치 부재 조립 단계(S300); 및
    상기 아치부재(100)의 타측 말단에 따라 아치부재(100)를 연결하는 아치거더 형성단계(S400);를 포함하되,
    상기 아치거더 형성단계(S400)에서는,
    작업자가 원하는 위치에서 조립할 수 있도록 유압 잭(700)이 상기 아치부재(100)를 상하방향으로 회동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 조립식 아치 구조물 시공방법.

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