KR100962395B1 - 조합형 교량용 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수개의 거더 유닛을 조합하여 거더를 형성함에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판으로부터 가해지는 하중을 분산하여 지지함에 따라 교각에 전달되는 하중을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 교량상판용 주거더 상부보강판을 차도교 및 보도교로 사용할 경우 차량 및 보행자들로부터 가해지는 외압 및 진동을 효율적으로 흡수하므로서 교량이 안정성을 확보할 수 있도록 하고, 경간거리가 길어짐에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판의 부피 및 무게가 늘어나더라도 거더유닛이나 콘크리트 충진등의 간단한 추가조치로 하중을 효율적으로 분산하여 지지할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 조합형 교량용 거더는 일정간격으로 이격되는 교각에 설치되어 교량의 상판을 지지하는 교량용 거더로서, 상기 거더는 다수개의 거더 유닛을 조합하여 형성한 후 상기 거더 유닛의 연결부에 용접이나 리벳 또는 볼팅 결합하여 일체로 형성한 것을 특징으로 한다.

교량, 교각, 상판, 거더

Description

조합형 교량용 거더{A combination-type girder for Bridge}

본 발명은 다수개의 거더 유닛을 조합하여 거더를 형성함에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판으로부터 가해지는 하중을 분산하여 지지함에 따라 교각에 전달되는 하중을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 교량상판용 주거더 상부보강판을 차도교 및 보도교로 사용할 경우 차량 및 보행자들로부터 가해지는 외압 및 진동을 효율적으로 흡수하므로서 교량이 안정성을 확보할 수 있도록 하고, 경간거리가 길어짐에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판의 부피 및 무게가 늘어나더라도 거더유닛이나 콘크리트 충진등의 간단한 추가조치로 하중을 효율적으로 분산하여 지지할 수 있는 조합형 교량용 거더에 관한 것이다.

첨부도면 도 1은 종래의 원형거더를 병렬로 배치한 구조를 일례로 하여 일반적인 강재 교량의 횡단면을 나타내는 것으로서, 도시된 바와 같이 원형거더(10)를 사용한 강재 교량(1)은 원형 단면을 갖는 원형거더(10)를 교량의 길이방향으로 배치하고, 상기 원형거더(10)의 상부에는 상부보강철판(20)를 설치한 구조로 이루어져 있다.

상기 원형거더(10)는 교량의 길이방향으로 2열로 설치되고, 상기 2열의 원형거더를 강재브라켓으로 연결하며, 강재브라켓(24)의 내부 상,하면에는 전단보강판(21)이 설치되며, 그 상부에는 교량 상부보강철판(20)이 설치된다. 교량 상부보강철판(20)의 양쪽라인에는 난간지지대(22) 및 난간(23)이 형성되어 교량(1)이 시공된다.

상기한 종래기술은 교량(1)의 상판으로부터 가해지는 하중(차량 또는 보행자들)을 지지할 수 있는 이점은 있으나, 하중을 지지하기 위하여 원형거더(10)가 대형의 단면을 유지하여야 하는 단점을 가지고 있으며, 교량(1)을 주행하는 차량 및 보행자들로부터 가해지는 외압 및 진동을 흡수하는데 많은 어려움이 있어 진동에 의한 보행시의 안정감을 확보할 수 없는 문제점이 나타나고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다수개의 거더 유닛을 조합하여 거더를 형성함에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판으로부터 가해지는 하중을 분산하여 지지함에 따라 교각에 전달되는 하중을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 교량상판용 주거더 상부보강판을 차도교 및 보도교로 사용할 경우 차량 및 보행자들로부터 가해지는 외압 및 진동을 효율적으로 흡수하므로서 교량이 안정성을 확보할 수 있도록 하고, 경간거리가 길어짐에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판의 부피 및 무게가 늘어나더라도 거더유닛이나 콘크리트 충 진등의 간단한 추가조치로 하중을 효율적으로 분산하여 지지할 수 있는 조합형 교량용 거더를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 더한 다른 목적은 거더의 재활용이 가능하며, 거더가 휘어지거나 처지는 것을 방지할 수 있는 조합형 교량용 거더를 제공하는 데에도 있다.

상기한 목적과제를 해결하기 위한 본 발명의 수단은 일정간격으로 이격되는 교각에 설치되어 교량의 상판을 지지하는 교량용 거더로서, 상기 거더는 다수개의 거더 유닛을 조합하여 형성한 후 상기 거더 유닛의 연결부에 용접이나 리벳 또는 볼팅 결합하여 일체로 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 거더 유닛은 그 단면이 'ㄷ'자 'ㄴ'자 'ㅁ'자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 거더의 일측 또는 양측에는 보강 거더를 더 장착하되, 상기 보강 거더는 단면이 'l'자 '∠'자 '△' 형상으로 형성되는 측면 보강 유닛을 택일 조합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 거더의 상부측으로는 하측에 복수개의 전단보강재가 등간격으로 형성된 교량상판용 주거더 상부보강판이 더 결합되고, 상기 거더의 하부측으로는 라운딩 형상으로 이루어지는 강재브라켓이 더 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 거더 유닛의 조합으로 형성되는 다수개의 수용부 중 택일하여 충진재를 충진한 것을 특징으로 한다.

상기 거더 유닛의 연결부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 거더의 하부에는 와이어 장착부가 구비되는 연결판이 장착되고, 상기 와이어 장착부를 구성하는 체결공에는 긴장용 와이어가 더 체결긴장되어 거더를 지지하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 의하면, 거더를 이루는 다수개의 거더 유닛이 교량상판용 주거더 상부보강판으로부터 가해지는 하중을 분산하여 지지함에 따라 교각에 전달되는 하중을 최소화 할 뿐만 아니라, 교량상판용 주거더 상부보강판을 차도교 및 보도교로 사용할 경우 차량 및 보행자들로부터 가해지는 외압 및 진동을 효율적으로 흡수하므로서 교량이 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 경간거리가 길어짐에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판의 부피 및 무게가 늘어날 경우에는 거더 유닛을 추가적으로 더 결합하여 교량상판용 주거더 상부보강판을 안정적으로 지지할 수 있으며, 'ㄷ'자 'ㄴ'자 'ㅁ'형상을 갖는 거더 유닛의 크기를 확장하거나, 'ㅁ'형상을 갖는 거더 유닛만의 크기를 확장하여 거더 유닛의 갯수를 줄이면서도 교량상판용 주거더 상부보강판을 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 교량을 철거할 경우 철거되는 교량의 거더를 탈형하여 새롭게 건설되는 다른 교량에 설치할 수 있어 거더의 재활용이 가능하며, 만약 철거된 교량에서 탈형된 교량용 거더가 설치될 새로운 교량의 크기와 다를 경우 거더 유닛을 교량의 크기와 맞도록 추가적으로 결합하거나 부분적으로 분리하여 새로운 교각에 설치 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 거더의 수용부에는 충진재가 더 충진되어 거더 유닛이 휘어지거나 처지는 것을 방지할 수 있으며 충진재가 충진되지 않은 수용부에는 각종 전선 및 통신케이블을 설치할 수 있어 거더의 기능 뿐만 아니라 거더의 수용부를 전선 및 통신케이블의 개별통로의 용도로도 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 함께 상세히 설명하면 더욱 명백해 질것이다.

도 2는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 설치상태를 나타내는 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 분해 및 결합상태를 나타내는 정단면도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 거더 유닛의 제 1실시예이고, 도 6은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 거더 유닛의 제 2실시예이며, 도 7은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 보강 거더의 분해 및 결합상태를 나타내는 정단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 제 1실시예이며, 도 9는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 제 2실시예이고, 도 10a 내지 도 10f는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 거더 유닛의 변형예이며, 도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 보강 거더의 구체도이고, 도 12는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 제 3실시예이다.

상기 도 2, 도 3 및 도 10a 내지 도 10f에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더는 일정간격으로 이격되는 다수개의 교각(2) 상단에 설치되어 교량상판용 주거더 상부보강판(20)을 안정적으로 지지함에 따라 차량들이 상기 교량상판용 주거더 상부보강판(20)를 원활하면서도 안정적으로 주행할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 일정한 폭과 두께를 갖고 있으며 그 단면이 'ㄷ'자 'ㄴ'자 'ㅁ'자 형상으로 형성되는 다수개의 거더 유닛(11,12,13)을 조합하여 형성한 후 상기 각각의 거더 유닛(11,12,13)들의 모서리 중 어느 선택된 하나 이상의 모서리에 형 성된 연결부(11a,12a,13a)에 용접이나 리벳 또는 볼팅 결합하여 격자형상을 갖도록 일체로 형성되며, 상기 거더 유닛(11,12,13)의 조합결합으로 인해 본 발명의 조합형 교량용 거더(10)에는 다수개의 수용부(S)가 형성된다.

또한, 상기 거더 유닛(11,12,13)의 연결부(11a,12a,13a)는 경사지게 형성되어 상이한 거더 유닛(11,12,13)과의 용접이나 리벳 또는 볼팅 결합을 용이하게 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 조합형 교량용 거더(10)를 이루는 다수개의 거더 유닛(11,12,13)은 교량상판용 주거더 상부보강판(20)으로부터 가해지는 하중을 분산하여 지지함에 따라 교각(2)에 전달되는 하중을 최소화 할 뿐만 아니라, 교량상판용 주거더 상부보강판(20)을 주행하는 차량으로부터 가해지는 외압 및 진동을 효율적으로 흡수하므로서 교량(1)이 안정성을 확보할 수 있도록 한다.

또한, 경간거리가 길어짐에 따라 교량상판용 주거더 상부보강판(20)의 부피 및 무게가 늘어날 경우에는 거더 유닛(11,12,13)을 추가적으로 더 결합하여 교량상판용 주거더 상부보강판(20)을 안정적으로 지지할 수 있으며, 도 3에 도시된 거더 유닛(11,12,13)들과 달리 도 4에 도시된 바와 같이, 'ㄷ'자 'ㄴ'자 'ㅁ'형상을 갖는 거더 유닛(11,12,13)의 크기를 확장하거나, 도 5에 도시된 바와 같이, 'ㅁ'형상을 갖는 거더 유닛(13)만의 크기를 확장하여 거더(10)를 형성하므로서 거더 유닛(13)의 갯수를 줄이면서도 교량상판용 주거더 상부보강판(20)을 안정적으로 지지 할 수도 있다.

그리고, 본 발명의 조합형 교량용 거더(10)는 분리/결합될 수 있는 구조를 갖고 있는바, 교량(1)을 철거할 경우 철거되는 교량(1)의 거더(10)를 탈형하여 새롭게 건설되는 다른 교량(1)에 설치할 수 있으며, 만약 철거된 교량(1)에서 탈형된 교량용 거더(10)가 설치될 새로운 교량(1)의 크기보다 작을 경우 도 6a에서 도시된 바와 같이, 거더 유닛(11,12,13)을 교량(1)의 크기와 맞도록 추가적으로 결합하여 새로운 교량(1)의 교각(2)에 설치할 수 있을 것이며, 이와 반대로 철거된 교량(1)에서 탈형된 교량용 거더(10)가 설치될 새로운 교량(1)의 크기보다 클 경우 도 6b에서 도시된 바와 같이, 거더 유닛(11,12,13)을 교량(1)의 크기와 맞도록 부분적으로 분리하여 새로운 교량(1)의 교각(2)에 설치할 수 있다.

또한, 상기 거더 유닛(11,12,13)의 조합으로 형성되는 수용부(S)에는 각종 전선 및 통신케이블(C)을 설치할 수 있어 거더의 기능 뿐만 아니라 거더의 수용부(S)를 전선 및 통신케이블의 개별통로의 용도로도 사용될 수 있다.

또한, 아래의 표 1에서는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더와 종래의 원형거더의 차이점을 나타내었다.

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더와 종래의 원형거더를 비교하여 보면, 단면 2차 모멘트(Ix)가 격자형 거더인 경우 원형거더보다 2배이상의 값이 크게 나오는 것을 알 수 있다. 그러므로 격자형 거더의 강성이 훨씬 더 크다는 것을 알 수 있다. 상기에서 단면 2차 모멘트(Ix)를 수치로 비교하여 보면 동일한 단면 2차 모멘트(Ix)의 값을 갖는 경우 격자형 거더의 높이(형고)를 기존 원형거더의 높이(형고)에 비하여 50%이상도 줄일 수 있다. 이에 따라 원형거더 보다 높이를 줄이면서도 교량상판용 주거더 상부보강판으로부터 가해지는 하중을 효율적으로 지지할 수 있어 교량의 주형부를 슬림하게 형성할 수 있다.

그리고, 상기 거더(10)의 상부에는 상측에 난간지지대(22) 및 교량난간(23)이 더 설치되고 하측에 복수개의 전단보강재(21)가 등간격으로 형성된 교량상판용 주거더 상부보강판(20)이 용접결합되어 상기 거더(10)의 상측이 상호연결되고, 상기 교량상판용 주거더 상부보강판(20)의 하부에는 라운딩 형상으로 이루어지는 강재브라켓(24)이 용접결합되어 상기 거더(10)의 하측이 상호 연결된다.

상기 교량상판용 주거더 상부 보강판(20)은 차량 및보행자가 통행할 수 있는 바닥판 기능을 하는 것이며, 하측에는 복수개의 전단보강재(21)가 등간격으로 형성되어 교량상판용 주거더 상부 보강판의 휨 현상을 방지함에 따라 거더(10)의 휨 현상을 방지한다.

또한 강재브라켓(24)은 라운딩 형상으로 이루어져 상기 거더(10)를 안정적으로 지지한다.

추가적으로 도 7, 도 9 및 도 11a 내지 도 11c에서 보는 바와 같이, 거더(10)의 일측 또는 양측에는 단면이 'l'자 '∠'자 '△' 형상으로 형성되는 측면 보강 유닛(31,32,33)을 택일 조합하여 형성되는 보강 거더(30)가 용접이나 리벳 또는 볼팅 결합되어 종래의 교량(1)이 구유하고 있는 획일적이며 정형화된 형상을 탈피하고 미관상으로 수려한 경관을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 교각(2)에서 전달되는 하중을 분산하는데 일조할 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9는 조합형 교량용 거더의 하부에 연결판(50)이 장착되는 것을 나타낸 것으로서, 상기 연결판(50)의 전,후단에는 체결공(51a)이 구비된 와이어 장착부(51)가 상부를 향해 절곡형성된다.
즉, 상기 연결판(50)은 조합형 교량용 거더의 하부에 용접을 통해 장착된 후 상기 교량의 교각에 개재되는 것이다.
이때, 상기 연결판(50)은 와이어 장착부(51)의 체결공(51a)을 관통하여 결합되는 긴장용 와이어(52)를 통해 조합형 교량용 거더가 휨, 변형, 유동되는 것을 감소시켜 교량을 안정상태로 연속해서 유지하게 되는 것이다.
이를 좀더 보충하면, 상기 조합용 교량용 거더는 휨, 변형, 유동 등이 발생하게 되면 그 변형량이 연결판(50)에 전달됨으로써 일차적으로 변형량이 감소되면서 상기 연결판(50)의 와이어 장착부(51)에 연결된 긴장용 와이어(52)의 장력 및 수평력을 통해 변형량을 감소시켜 교량의 안정상태를 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고, 도 12에서 도시된 바와 같이, 다수개의 거더 유닛(11,12,13)의 조합으로 형성되는 다수개의 수용부(S) 중 상,하부 양측에 위치된 수용부(S)에 몰탈 또는 콘크리트로 이루어지는 충진재(40)(이하 '충진재'라 한다.)를 더 충진하여 교량(1)의 교량상판용 주거더 상부보강판(20)으로부터 가해지는 하중에 의해 거더 유닛(11,12,13)이 휘어지거나 처지는 것을 방지할 수 있으며 또한, 충진재(40)가 충진되지 않은 수용부(S)에는 각종 전선 및 통신케이블(C)을 설치하므로서 전선 및 통신케이블 의 개별통로의 용도로도 사용될 수 있다.

상기 설명 중 충진재(40)가 충진되는 수용부(S)의 위치를 상,하부의 양측으로 설명하였고, 도면상에서 수용부(S)의 갯수를 9개로 도시 하였으나, 충진재(40)가 충진되는 수용부(S)의 위치 및 갯수는 이에 국한되지 않고 교량(1)의 조건, 특성에 따라 당업자의 구조계산에 따라 용이하게 변경되어 실시될 수 있을 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 교량용 거더를 나타내는 도.

도 2는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 설치상태를 나타내는 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 분해 및 결합상태를 나타내는 정단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 거더 유닛의 제 1실시예.

도 6은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 거더 유닛의 제 2실시예.

도 7은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 보강 거더의 분해 및 결합상태를 나타내는 정단면도.

도 8은 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 제 1실시예.

도 9는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 제 2실시예.

도 10a 내지 도 10f는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 거더 유닛의 변형예.

도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더에 적용된 보강 거더의 구체도.

도 12는 본 발명에 따른 조합형 교량용 거더의 제 3실시예.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 **

10 : 거더 11,12,13 : 거더 유닛

11a,12a,13a : 연결부 20 : 교량상판용 주거더 상부보강판

21 : 전단보강재 22 : 난간지지대

23 : 교량난간 24 : 강재브라켓

30 : 보강 거더 31, 32, 33 : 측면 보강 유닛

40 : 충진재 50 : 연결판

51 : 와이어 장착부 51a : 체결공

52 : 긴장용 와이어

Claims (7)

1. 일정간격으로 이격되는 교각(2)에 설치되어 교량(1)의 상판을 지지하는 교량용 거더에 있어서,

   상기 거더는 다수개의 거더 유닛(11,12,13)을 조합하여 형성한 후 상기 거더 유닛(11,12,13)의 연결부(11a,12a,13a)에 용접이나 리벳 또는 볼팅 결합하여 일체로 형성하며,

   상기 거더 유닛(11,12,13)은 그 단면이 'ㄷ'자 'ㄴ'자 'ㅁ'자 형상으로 형성되고,

   상기 거더(10)의 일측 또는 양측에는 보강 거더(30)를 더 장착하되, 상기 보강 거더(30)는 단면이 'l'자 '∠'자 '△' 형상으로 형성되는 측면 보강 유닛(31,32,33)을 택일 조합하여 형성되며,

   상기 거더(10)의 상부측으로는 하측에 복수개의 전단보강재(21)가 등간격으로 형성된 교량상판용 주거더 상부보강판(20)이 더 결합되고, 상기 교량상판용 주거더 상부보강판(20)의 하부측으로는 라운딩 형상으로 이루어지는 강재브라켓(24)이 더 결합되고,

   상기 거더 유닛(11,12,13)의 조합으로 형성되는 다수개의 수용부(S) 중 택일하여 충진재(40)를 충진하며,

   상기 거더 유닛(11,12,13)의 연결부(11a,12a,13a)는 경사지게 형성되고,

   상기 거더의 하부에는 와이어 장착부(51)가 구비되는 연결판(50)이 장착되고, 상기 와이어 장착부(51)를 구성하는 체결공(51a)에는 긴장용 와이어(52)가 더 체결긴장되는 것을 특징으로 하는 조합형 교량용 거더.
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