KR100442641B1 - 응력분산 보강판을 이용한 강상판 교량용 철재방호울타리의 지주정착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량용 철재 방호울타리를 강상판 교량의 강재연석 위에 설치하는 지주정착구조에 관한 것으로서, 본 발명의 지주정착구조는, 강재연석(31)의 상면에 전 둘레가 필렛용접되는 응력분산 보강판(35)과, 응력분산 보강판 위에 스터드 용접되는 다수의 고장력 볼트(36)와, 고장력 볼트의 스터드 용접시에 생성되는 용접비드가 위치할 수 있는 홀 크기를 가지며 응력분산 보강판 위에 적층되는 보강 플레이트(32)와 베이스 플레이트(33) 및, 베이스 플레이트에 적층되어 고장력 볼트에 체결되는 나사(37)의 조임력을 받는 리브 플레이트(34)를 포함한다. 본 발명의 지주정착구조는 강재연석 위에 응력을 분산해 주는 보강판을 설치함으로써, 강재연석의 과다변형을 막고 지주강도를 확보하는 효과가 있다.

Description

응력분산 보강판을 이용한 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조{Post fixing structure of steel barrier for steel deck bridge using plate of stress distribution}

본 발명은 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조에 관한 것이며, 특히, 교량용 철재 방호울타리를 강상판 교량의 강재연석 위에 설치 할 경우 응력을 분산해 주는 보강판을 이용하여 연석의 과다변형을 막고 지주강도를 확보할 수 있도록 하는 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조에 관한 것이다.

도 1a는 종래기술에 따른 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조를 도시한 개략도이고, 도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시된 지주정착구조의 일부분을 확대 도시한 확대도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 지주정착부는 강재연석(11), 보강 플레이트(12), 베이스 플레이트(13) 및 리브 플레이트(14)가 순차적으로 적층 결합된다. 이러한 지주정착부는 도 1b 및 도 1c와 같은 형태로 적층 결합한다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 강재연석(11) 위에 고장력 볼트(15)를 스터드 용접하고, 보강플레이트(12), 베이스 플레이트(13) 및 리브 플레이트(14)를 적층 결합하는 것이다. 또는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 일반볼트(16)를 강재연석(11)과 보강 플레이트(12)에 채움용접하고, 보강 플레이트(12)를 다시 강재연석(11)에 필렛용접한 후, 베이스 플레이트(13) 및 리브 플레이트(14)를 적층 결합하는 것이다.

그리고, 강상판 교량에 대한 지주의 정착은, 예를 들어 3단 철재빔을 이용한 충격완화형 철재 교량용 방호울타리를 강상판 교량에 설치할 경우, 기본적으로 두께가 10t 이상이고 일정간격의 수직보강재를 배치한 강재연석 위에 설치하여야 한다.

그러나, 강재연석의 두께가 10t 이하이고, 부득이 하여 일정간격의 보강재를 사용하지 못하는 경우에는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 고장력 볼트(15) 및 일반볼트(16)가 절단되고, 또한 강재연석(11)에 과대한 변형이 발생한다. 그로 인해, 지주정착부가 갖추어야 할 소요강도를 확보하지 못하여, 대형차량의 충돌로 인한 큰 충격이 작용할 경우 추락방지 성능을 상실할 우려를 안고 있다.

도 2a는 종래기술에 따른 지주정착부의 성능을 실험하기 위한 하중재하의 개념도이다. 그리고, 도 2b는 강재연석의 두께 8mm를 적용하고 수직보강재를 재위치에 배치하지 않은 지주정착구조로서, 도 2a의 차량 충돌위치(적용하중)에 소요강도 8.2톤을 재하했을 경우의 실험결과를 나타낸 것이다. 도 2b에서 알 수 있듯이, 강재연석에 과대한 변형이 발생하는 것을 알 수 있다.

이렇듯, 강재연석이 소요강도를 확보하지 못할 경우에는 강재연석의 설계를 변경하거나 시공된 강재연석을 뜯어내고, 일정 간격의 수직보강재를 배치하는 등의경제적이지 못한 방법을 사용해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강재연석 위에 응력을 분산해 주는 보강판을 설치함으로써, 강재연석의 과다변형을 막고 지주강도를 확보할 수 있도록 하는 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래기술에 따른 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조를 도시한 개략도이고,

도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시된 지주정착구조의 일부분을 확대 도시한 확대도이고,

도 2a는 종래기술에 따른 지주정착부의 성능을 실험하기 위한 하중재하의 개념도이고,

도 2b는 도 2a의 실험결과를 나타낸 도면이고,

도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 응력분산 보강판을 이용한 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조를 도시한 개략도이고,

도 3b는 도 3a에 도시된 지주정착구조의 일부분을 확대 도시한 확대도이고,

도 3c는 도 3a에 도시된 지주정착구조를 구성하는 응력분산 보강판을 상세하게 도시한 상세도이고,

도 4는 본 발명에 따른 지주정착부의 성능을 실험하기 위한 하중재하의 개념도이며,

도 5는 통상적인 지주정착부의 응력분포를 도시한 응력도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

31 : 강재연석 32 : 보강 플레이트

33 : 베이스 플레이트 34 : 리브 플레이트

35 : 응력분산 보강판 36 : 고장력 볼트

37 : 너트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지주정착구조는, 강재연석의 상면에 전 둘레가 필렛용접되는 응력분산 보강판과, 상기 응력분산 보강판 위에 스터드 용접되는 다수의 고장력 볼트와, 상기 고장력 볼트의 스터드 용접시에 생성되는 용접비드가 위치할 수 있는 홀 크기를 가지며 상기 응력분산 보강판 위에 적층되는 적어도 1개 이상의 플레이트 및, 상기 플레이트에 적층되어 상기 고장력 볼트에 체결되는 나사의 조임력을 받는 리브 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 응력분산 보강판은 코너 모서리부위가 곡률을 갖는 직사각형 형태를 갖는 것이 바람직하다.

아래에서, 본 발명에 따른 응력분산 보강판을 이용한 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 응력분산 보강판을 이용한 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조를 도시한 개략도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된지주정착구조의 일부분을 확대 도시한 확대도이다. 그리고, 도 3c는 도 3a에 도시된 지주정착구조를 구성하는 응력분산 보강판을 상세하게 도시한 상세도이다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지주정착부는 강재연석(31) 위에 응력분산 보강판(35)을 적층 결합하고, 이 응력분산 보강판(35) 위에 고장력 볼트(36)를 스터드 용접하고, 보강 플레이트(32), 베이스 플레이트(33) 및 리브 플레이트(34)를 적층 결합하는 것이다. 이 때, 보강 플레이트(32)는 고장력 볼트(36)의 스터드 용접시에 생성되는 용접비드가 위치할 수 있는 정도의 공간을 갖도록 형성된다.

상기 응력분산 보강판(35)은 고장력 볼트(36)의 집중응력을 받아주고, 강재연석(31)에 응력을 분산시켜 주는 것으로서, 강재연석(31)의 과대변형 방지 및 응력분산을 통해 방호울타리에 큰 충격력이 작용했을 때, 지주가 그 성능을 충분히 발휘하여 철재 방호울타리의 기능이 유지될 수 있도록 한다.

본 발명은 상기 응력분산 보강판(35)의 전체 둘레를 강재연석(31)의 상면에 필렛용접하여 고정하고, 지주를 고정하는 고장력 볼트(36)를 응력분산 보강판(35)에 스터드 용접하여 고정한 것이다. 이렇게 함으로써, 고장력 볼트(36)의 집중응력을 응력분산 보강판(35)이 받게 되어, 고장력 볼트(36)의 집중응력으로 인한 강재연석(31)의 국부 과다변형이 일어나지 않게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 지주정착부의 성능을 실험하기 위한 하중재하의 개념도이다. 본 발명의 응력분산 보강판(35)의 크기는 강재연석(31)에 전달하는 하중을 최소화할 수 있도록 도 4와 같은 하중재하 개념도에 도시된 소요반력과 강재연석의 폭을 고려하여 설정하였다.

그리고, 도 5는 통상적인 지주정착부의 응력분포를 도시한 응력도이다. 본 발명의 응력분산 보강판(35)의 형태는 도 5의 구조해석에서 나타난 응력구배를 고려한 것이다. 즉, 본 발명의 응력분산 보강판(35)은 스터드볼트 위치의 끝단부에서 보강판(35)의 폭과 같은 크기의 지름을 갖는 원호를 구성하는 직사각형 형태이다. 이런 형태로 응력분산 보강판(35)을 형성하는 것은, 응력이 전혀 작용하지 않는 불필요한 코너 모서리부위를 제거하기 위함이다.

또한, 본 발명의 지주정착구조는 보강 플레이트(32)를 적층하지 않고 구성할 수도 있다. 이 보강 플레이트(32)는 고장력 볼트(36)의 스터드 용접시에 생성되는 용접비드가 위치하는 공간을 제공하는 역할을 할 뿐, 구조적으로 별다른 역할을 하지 않는 부재이다.

그래서, 본 발명에서는 보강 플레이트(32)를 적층하지 않고, 그 대신에 베이스 플레이트(33) 및 리브 플레이트(34)를 통해 용접비드 공간을 제공하도록 구성하였다. 즉, 용접비드 공간을 제공할 수 있을 정도로 베이스 플레이트(33)의 홀 지름을 크게 하고, 리브 플레이트(34)의 홀을 타원형으로 구성하였다. 예를 들어, 베이스 플레이트(33)의 홀 지름을 32mm로 할 경우, 리브 플레이트(34)를 29x32mm의 타원형으로 하였다. 이렇게 리브 플레이트(34)를 타원형으로 하는 것은 고장력 볼트(36)를 너트(37)로 체결함에 있어, 리브 플레이트(34)와 베이스 플레이트(33)가 서로 겹쳐지는 부분을 통해 서로 체결되어 내력을 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 응력분산 보강판을 이용한 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조는 응력분산 보강판을 사용함으로써 기존에 설계된 강재연석의 구조변경 없이 철재 방호울타리의 지주 및 강재연석의 정착부 강도를 향상시켜 주므로 상당히 경제적이고 시공이 편리한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 지주정착구조는 소요강도의 확보로 방호울타리의 기능을 발휘할 수 있으므로 인명 및 재산피해를 감소시키고, 더욱이 기존의 강상판 교량의 방호울타리 교체시공에서도 강재연석 구조를 그대로 사용하고 그 위에 철재 방호울타리를 적용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 응력분산 보강판을 이용한 강상판 교량용 철재 방호울타리의 지주정착구조에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

1. 교량용 철재 방호울타리를 강상판 교량의 강재연석 위에 정착하는 지주정착구조에 있어서,

   상기 강재연석의 상면에 전 둘레가 필렛용접되는 응력분산 보강판과,

   상기 응력분산 보강판 위에 스터드 용접되는 다수의 고장력 볼트와,

   상기 고장력 볼트의 스터드 용접시에 생성되는 용접비드가 위치할 수 있는 홀 크기를 가지며 상기 응력분산 보강판 위에 적층되는 적어도 1개 이상의 플레이트 및,

   상기 플레이트에 적층되어 상기 고장력 볼트에 체결되는 나사의 조임력을 받는 리브 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 지주정착구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 응력분산 보강판은 코너 모서리부위가 곡률을 갖는 직사각형 형태인 것을 특징으로 하는 지주정착구조.