KR100722400B1

KR100722400B1 - 강재거더 세그먼트 연결 구조

Info

Publication number: KR100722400B1
Application number: KR1020060077857A
Authority: KR
Inventors: 이대용; 김진국; 최병호; 박찬희; 황민오; 윤태양
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2007-05-28
Also published as: CN101522993B; CN101522993A

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 적어도 둘 이상의 강재거더 세그먼트를 일체로 연결하기 위한 것으로서, 상기 각 강재거더 세그먼트의 연결 단부측 상부 플랜지 및 복부에 연결되게 설치되는 지압블록; 및 상기 각 연결 단부측 하부 플랜지에 탈착 가능하게 설치되어 상기 각 연결 단부를 힌지 결합시키기 위한 힌지 어셈블리를 포함한다.

세그먼트, 강재거더, 연결, 지압블록, 힌지, 볼트, 탈착

Description

강재거더 세그먼트 연결 구조 {CONNECTING STRUCTURE FOR STEEL GIRDER SEGMENTS}

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 강재거더 세그먼트 연결 구조를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 결합 정면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 강재거더 세그먼트 연결 구조를 개략적으로 도시한 측면 구성도이다.

도 4는 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 강재거더 세그먼트 연결 구조를 개략적으로 도시한 측면 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>

10... 강재거더 세그먼트 30... 지압블록

50... 힌지 어셈블리 51... 연결판

53... 결합부재 55, 57... 힌지 플레이트

61... 볼트 62... 너트

71... 힌지축

본 발명은 강재거더 세그먼트 연결 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세그먼트 형태로 제작된 강재거더를 힌지식으로 연결할 수 있는 강재거더 세그먼트 연결 구조에 관한 것이다.

토목 및 건축용 강재 거더는 운반 상의 제약 및 설치 편의를 위해 통상 세그먼트 형태로 제작되는데, 이렇게 제작된 세그먼트들은 공사 현장에서 용접 또는 볼트에 의해 연결되는 것이 일반적이다.

용접에 의한 거더 세그먼트의 연결은 볼트 연결에 비해 구조물 전체의 미관을 향상시킴과 동시에, 스플라이스 플레이트 등을 필요로 하지 않아 전체 강중을 저감시키는 잇점이 있다. 그러나 현장 용접은 결함의 발생 빈도가 높고, 결함부의 개선이 어려우며, 수축 변형에 의해 가설 정밀도에 적지 않은 영향을 미칠 수 있다. 또한 현장 용접의 신뢰성 문제로 비파괴 검사량이 많아지게 되는 단점이 있다.

한편, 볼트에 의한 거더 세그먼트의 연결은 용접 연결에 비해 기능공의 숙련도 및 작업조건 등의 영향을 적게 받으며, 연결부의 품질 관리가 비교적 쉬워 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 그러나 시공 현장에서 다수의 볼트를 체결하는데 많은 시간이 소요되고, 체결 방법 및 체결 순서 등에 의해 이미 도입된 볼트의 축력이 크게 변동하는 단점이 있다. 특히, 마찰 이음의 경우는 접촉면의 마찰력을 이용하여 부재들을 연결하므로 강재 표면의 마찰계수 확보를 위해 세심한 주의가 필요하다.

이상에서 언급한 거더 세그먼트의 용접 연결과 볼트 연결의 문제점들을 개선하고, 동시에 긴급 교량 등 급속 시공이 필요한 현장에 적용하기 위해 최근에 개발된 방법이 힌지 구조의 연결 상세이다. 이 연결 상세는 거더 세그먼트의 압축부에 작용하는 하중을 소정의 보강부재를 통해 저항하고, 거더 세그먼트의 인장부에 작용하는 하중을 힌지 구조체를 통해 저항할 수 있는 구조로서 이루어진다.

그러나, 이러한 연결 상세는 힌지 구조체가 거더 세그먼트의 연결 부분에 용접식으로 연결되어 있기 때문에, 거더 사용중 반복 하중에 의해 용접부에서 피로 파괴가 발생하기 쉽다는 문제점이 있다. 또한 힌지 구조체에 균열이 발생하는 경우, 이 부분의 보수가 불가능하여 전체 거더를 재시공 해야 하는 단점도 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 그 목적은 거더 세그먼트와 힌지 구조체의 용접부에서 발생하는 피로 파괴를 미연에 방지할 수 있음은 물론, 힌지 구조체에 균열이 발생하는 경우 이 부분의 보수가 용이한 강재거더 세그먼트 연결 구조를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 적어도 둘 이상의 강재거더 세그먼트를 일체로 연결하기 위한 것으로서, 상기 각 강재거더 세그먼트의 연결 단부측 상부 플랜지 및 복부에 연결되게 설치되는 지압블록; 및 상기 각 연결 단부측 하부 플랜지에 탈착 가능하게 설치되어 상기 각 연결 단부를 힌지 결합시키기 위한 힌지 어셈블리를 포함한다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 상기 각 강재거더 세그먼트의 연결 단부가 서로 이격되면서 상기 각 지압블록이 상호 밀착되게 설치될 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조에 있어서, 상기 각 지압블록은 상기 각 연결 단부 사이의 이격 공간으로 돌출되게 설치될 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 상기 각 강재거더 세그먼트로서 상기 연결 단부측 상부 플랜지가 소정 길이 만큼 일부 컷팅되고, 상기 연결 단부측 복부의 상단부가 소정 높이 만큼 일부 컷팅된 것을 사용할 수 있다. 이 경우 상기 지압블록은 상기 상부 플랜지 보다 두꺼운 두께를 가지면서 상기 상부 플랜지 및 상기 복부의 컷팅 부위에 용접되어 고정되게 설치될 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조에 있어서, 상기 힌지 어셈블리는 볼트 및 너트로서 상기 각 연결 단부측 하부 플랜지에 연결되게 설치되는 연결판과, 상기 각 연결판에 고정되게 설치되며, 힌지축에 의하여 상보적으로 힌지 결합되는 결합부재를 포함할 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조에 있어서, 상기 각 연결 단부측 하부 플랜지와 상기 연결판은 복수의 볼트 구멍을 형성할 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조에 있어서, 상기 결합부재는 상기 일측 연결판에 고정되게 설치되며 상기 힌지축이 결합되는 한 쌍의 결합 구멍을 가진 제1 힌지 플레이트와, 상기 다른 일측 연결판에 고정되게 설치되며 상기 힌지축이 결합되는 단일의 결합 구멍을 가지면서 상기 제1 힌지 플레이트와 암수 결합되는 제2 힌지 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조에 있어서, 상기 힌지축은 양측 단부에 힌지 핀이 삽입되는 핀 구멍을 형성할 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 상기 각 연결판이 상기 하부 플랜지의 밑면에 연결되게 설치되고, 상기 각 결합부재가 상기 연결판의 밑면에 고정되게 설치될 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 상기 강재거더 세그먼트로서 I-형 거더를 사용할 수 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 상기 강재거더 세그먼트로서 상자형 거더를 사용할 수도 있다.

상기 강재거더 세그먼트 연결 구조는, 상기 강재거더 세그먼트로서 ∏-형 거더를 사용할 수도 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 강재거더 세그먼트 연결 구조를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 정면 구성도이다.

도면을 참고하면, 본 발명은 적어도 둘 이상으로 분절된 강재거더 세그먼트(10)를 일체로 연결시키기 위한 것이다. 강재거더 세그먼트들(10)은 공장에서 미 리 제작되어 공사 현장으로 운반된 후 공사 현장에서 연결되며, 가설 교량과 같은 조립식 교량의 시공에 사용되고 있으며, 단순교는 물론 연속교에도 적용될 수 있다.

여기서, 강재거더 세그먼트(10)는 상부 플랜지(11), 하부 플랜지(13) 및 이들 플랜지(11, 13)를 연결하는 복부(web)(15)로서 구성된다. 이러한 강재거더 세그먼트(10)는 수직 방향으로 배치되는 복부(15)의 상,하단부에 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(13)가 서로 평행하게 배치되는 I-형 거더로서 구비된다.

본 발명의 실시예에 의한 강재거더 세그먼트 연결 구조(100)는 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부가 힌지 결합되도록, 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부에 연결되게 설치되는 지압블록(30)과, 그 연결 단부에 탈착 가능하게 설치되는 힌지 어셈블리(50)을 포함한다.

구체적으로, 상기 연결 구조(100)는 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부가 서로 이격되게 배치되며, 각 지압블록(30)이 상호 밀착되게 설치되고, 힌지 어셈블리(50)에 의해 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부가 힌지 결합된 구조로서 이루어진다.

본 실시예에서, 지압블록(30)은 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 부분에 작용하는 압축력을 저항하기 위한 것이다. 이 지압블록(30)은 강재거더 세그먼트(10)의 상부 플랜지(11)와 동일한 폭, 및 그 상부 플랜지(11) 보다 두꺼운 두께를 가진 금속 판재로서 구비된다. 이러한 지압블록(30)은 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부측 상부 플랜지(11)와 복부(15)에 고정되게 설치된다.

이를 위해 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부측 상부 플랜지(11)와 복부(15)에는 지압블록(30)을 고정시키기 위한 고정부(17)를 형성하고 있다. 이 고정부(17)는 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부측 상부 플랜지(11)가 소정 길이 만큼 일부 컷팅된 부분, 및 상부 플랜지(11)의 컷팅에 의해 노출된 복부(15)의 상단부가 소정 높이 만큼 일부 컷팅된 부분으로서 형성된다. 이 경우, 각 지압블록(30)은 복부(15)의 컷팅 부위 보다 큰 길이를 가지면서 고정부(17)에 배치된다. 따라서, 각 지압블록(30)은 고정부(17)에 배치된 상태에서, 상부 플랜지(11) 및 복부(15)의 컷팅 부위에 용접식으로서 고정된다.

이로써, 각 지압블록(30)은 복부(15)의 컷팅 부위 보다 큰 길이를 가지기 때문에, 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부 사이의 이격 공간으로 일부 돌출되면서 서로 밀착하게 된다.

본 실시예에서, 힌지 어셈블리(50)는 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 부분에 작용하는 인장력을 저항하기 위한 것이다. 이러한 힌지 어셈블리(50)는 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부측 하부 플랜지(13)에 연결되게 설치되는 연결판(51)과, 각 연결판(51)에 고정되게 설치되는 결합부재(53)와, 각각의 결합부재(53)를 힌지 결합시키기 위한 힌지축(71)을 포함한다.

연결판(51)은 소정의 길이, 및 하부 플랜지(13)의 폭과 동일한 폭을 가진 금속 플레이트로서 구비된다. 이 연결판(51)은 하부 플랜지(13)의 밑면에 연결되게 설치되며, 볼트(61) 및 너트(62)에 의해 하부 플랜지(13)와 일체로서 체결된다. 이를 위해 연결판(51)에는 볼트(61)를 체결하기 위한 복수의 볼트 구멍들(51a)을 형 성하고 있다. 이에 대응하여 하부 플랜지(13)에는 연결판(51)의 볼트 구멍들(51a)과 상호 연통되는 복수의 볼트 구멍들(13a)을 형성하고 있다.

각 결합부재(53)는 플레이트 또는 블록 형태, 바람직하게는 플레이트 형태로서 이루어지며, 연결판(51)의 밑면 중앙부에 용접되어 고정되게 설치된다.

구체적으로, 결합부재(53)는 각각의 강재거더 세그먼트(10)에 대해 일측 연결판(51)의 밑면에 고정되게 설치되는 제1 힌지 플레이트(55)와, 다른 일측 연결판(51)의 밑면에 고정되게 설치되는 제2 힌지 플레이트(57)를 포함한다.

제1 힌지 플레이트(55)는 힌지축(71)이 결합되는 한 쌍의 결합 부분을 일체로 형성하고 있다. 이들 결합 부분은 서로 이격되게 형성되며, 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부 사이의 이격 공간으로 돌출되게 형성된다. 이러한 각각의 결합 부분에는 힌지축(71)이 삽입될 수 있는 결합 구멍(55a)을 형성하고 있다.

제2 힌지 플레이트(57)는 제1 힌지 플레이트(55)와 암수 결합되며, 힌지축(71)이 결합되는 단일의 결합 부분을 일체로 형성하고 있다. 이 결합 부분은 제1 힌지 플레이트(55)의 결합 부분들 사이로 끼워지는 부분으로서, 제1 힌지 플레이트(55)와 마찬가지로 각 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부 사이의 이격 공간으로 돌출되게 형성된다. 이러한 결합 부분에는 힌지축(71)이 삽입될 수 있는 결합 구멍(57a)을 형성하고 있다.

도면에서 미설명된 참조 부호 71a는 힌지축(71)의 양단부에 각각 형성된 핀 구멍을 나타내며, 참조 부호 73은 힌지축(71)의 핀 구멍(71a)에 각각 결합되는 힌지 핀을 나타낸다.

상기와 같이 구성되는 강재거더 세그먼트 연결 구조(100)에 의하면, 공장에서 미리 제작된 강재거더 세그먼트들(10)은 연결 단부측 고정부(17)에 지압블록(30)이 용접된 상태에 있다. 이에 더하여, 일측 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부측 하부 플랜지(13)에는 제1 힌지 플레이트(55)가 용접된 연결판(51)이 볼트(61) 및 너트(62)에 의하여 체결된 상태에 있다. 또한, 다른 일측 강재거더 세그먼트(10)의 연결 단부측 하부 플랜지(13)에는 제2 힌지 플레이트(57)가 용접된 연결판(51)이 볼트(61) 및 너트(62)에 의하여 체결된 상태에 있다.

이와 같은 강재거더 세그먼트들(10)을 공사 현장으로 운반한 상태에서, 작업자는 제1 힌지 플레이트(55)의 결합 부분들 사이에 제2 힌지 플레이트(57)의 결합 부분을 끼워 제1 힌지 플레이트(55) 및 제2 힌지 플레이트(57)의 결합 구멍(55a, 57a)을 일치시킨다. 이 후, 제1 힌지 플레이트(55) 및 제2 힌지 플레이트(57)의 결합 구멍(55a, 57a)에 힌지축(71)을 결합하고, 그 힌지축(71)의 핀 구멍(71a)으로 힌지 핀(73)을 삽입한다.

따라서 이와 같은 일련의 조립 과정을 통하여 각각의 강재거더 세그먼트(10)를 일체로 연결시키게 되면, 조립식 교량에 주로 사용되는 거더 구조물을 완성하게 된다.

도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 강재거더 세그먼트 연결 구조(200)는 강재거더 세그먼트(210)로서 상자형 거더를 구비한다.

본 실시예에서는 강재거더 세그먼트(210)의 연결 단부측 상단부에 지압블록(230)이 고정되게 설치되고, 그 연결 단부측 하단부에 한 쌍의 힌지 어셈블리(250)가 연결되게 설치되는 구조로서 이루어진다.

도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 강재거더 세그먼트 연결 구조(300)는 강재거더 세그먼트(310)로서 ∏-형 거더를 구비한다.

이 강재거더 세그먼트(310)는 한 쌍의 복부(315)를 구비하는 바, 이들 복부(315)의 상단부에는 강판이 일체로서 연결되고, 하단부에는 하부 플랜지(313)가 일체로서 연결된다.

본 실시예에서는 강재거더 세그먼트(310)의 연결 단부측 상단부에 지압블록(330)이 고정되게 설치되고, 그 연결 단부측 하부 플랜지(313)에 각각의 힌지 어셈블리(350)가 연결되게 설치되는 구조로서 이루어진다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 볼트를 이용한 강재거더 세그먼트의 힌지 조립이 가능하므로, 종래와 같이 강재거더 세그먼트와 힌지 구조체의 용접부에 서 발생하는 피로 파괴의 위험성을 원천적으로 예방할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 강재거더 세그먼트에 대한 힌지 어셈블리의 탈부착이 가능한 구조로서 이루어지므로, 강재거더 세그먼트를 재활용할 수 있다. 또한, 거더 사용중 반복 하중에 의해 힌지 어셈블리에서 균열이 발생하더라도 이 부분의 교체가 용이하므로 거더의 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.

Claims

적어도 둘 이상의 강재거더 세그먼트를 일체로 연결하기 위한 강재거더 세그먼트 연결 구조에 있어서,

상기 각 강재거더 세그먼트의 연결 단부측 상부 플랜지 및 복부에 연결되게 설치되는 지압블록; 및

상기 각 연결 단부측 하부 플랜지에 탈착 가능하게 설치되어 상기 각 연결 단부를 힌지 결합시키기 위한 힌지 어셈블리

를 포함하는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제1 항에 있어서,

상기 각 강재거더 세그먼트의 연결 단부가 서로 이격되면서 상기 각 지압블록이 상호 밀착되게 설치되는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제2 항에 있어서,

상기 각 지압블록은 상기 각 연결 단부 사이의 이격 공간으로 돌출되게 설치되는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제1 항에 있어서,

상기 각 강재거더 세그먼트는 상기 연결 단부측 상부 플랜지가 소정 길이 만 큼 일부 컷팅되고, 상기 연결 단부측 복부의 상단부가 소정 높이 만큼 일부 컷팅된 것인 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제4 항에 있어서,

상기 지압블록은 상기 상부 플랜지 보다 두꺼운 두께를 가지면서 상기 상부 플랜지 및 상기 복부의 컷팅 부위에 용접되어 고정되게 설치되는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제1 항에 있어서,

상기 힌지 어셈블리는,

볼트 및 너트로서 상기 각 연결 단부측 하부 플랜지에 연결되게 설치되는 연결판과,

상기 각 연결판에 고정되게 설치되며, 힌지축에 의하여 상보적으로 힌지 결합되는 결합부재

를 포함하는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제6 항에 있어서,

상기 각 연결 단부측 하부 플랜지와 상기 연결판은 복수의 볼트 구멍을 형성하는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제6 항에 있어서,

상기 결합부재는,

상기 일측 연결판에 고정되게 설치되며, 상기 힌지축이 결합되는 한 쌍의 결합 구멍을 가진 제1 힌지 플레이트와,

상기 다른 일측 연결판에 고정되게 설치되며, 상기 힌지축이 결합되는 단일의 결합 구멍을 가지면서 상기 제1 힌지 플레이트와 암수 결합되는 제2 힌지 플레이트

를 포함하는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제6 항에 있어서,

상기 힌지축은 양측 단부에 힌지 핀이 삽입되는 핀 구멍을 형성하는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제6 항에 있어서,

상기 각 연결판이 상기 하부 플랜지의 밑면에 연결되게 설치되고, 상기 각 결합부재가 상기 연결판의 밑면에 고정되게 설치되는 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제1 항에 있어서,

상기 강재거더 세그먼트가 I-형 거더인 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제1 항에 있어서,

상기 강재거더 세그먼트가 상자형 거더인 강재거더 세그먼트 연결 구조.
제1 항에 있어서,

상기 강재거더 세그먼트가 ∏-형 거더인 강재거더 세그먼트 연결 구조.