KR100964067B1 - 교량용 강관 합성거더 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 길이방향으로 변단면 거더를 적용하여 연속보 또는 라멘 구조의 교량에서 발생하는 모멘트를 지간의 중앙부보다 큰 강성의 단면을 적용하여 부모멘트를 크게 발생시켜 정모멘트를 줄임으로서 긴 구간에 적용되는 지간의 중앙부 거더의 강성을 작은 단면으로 적용할 수 있도록 함으로서 강재 사용량을 줄이면서 내구성이 좋고 시공이 용이한 교량용 강관 거더 및 그 제조방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 교량의 길이방향으로 고정설치되는 원형 강관과 일체로 연결설치되되 교량의 상부 인장이 발생되는 지점부 구간에 설치되는 변단면 강관과, 상기 변단면 강관은 타원형으로 구비되어 상,하부는 반구형을 이루고 측부 수직면을 이루도록 한 구성과, 상기 변단면 강관의 내측 공간부에 지지판으로 분리 구획되어 하부에 콘크리트를 충전할 수 있도록 한 콘크리트충전부와, 상기 콘크리트충전부와 대응한 변단면 강관의 내측 상부면에 T형 리브가 복수개 설치된 교량용 강관 합성거더와 그 제조방법을 특징으로 한다.

교량, 변단면 거더, 부모멘트, 타원형, 수직면

Description

교량용 강관 합성거더 및 그 제조방법 {Steel girder for bridge and manufacturing method thereof}

본 발명은 교량용 강관 거더 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 교량의 길이방향으로 변단면 거더를 적용하여 연속보 또는 라멘 구조의 교량에서 발생하는 부모멘트를 지간의 중앙부보다 큰 강성의 부모멘트를 발생시켜 정모멘트를 줄임으로서 긴 구간에 적용되는 지간의 중앙부 거더의 강성을 작은 단면으로 적용할 수 있도록 함으로서 강재 사용량을 줄이면서 내구성이 좋고 시공이 용이한 교량용 강관 거더 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량에서 거더는 상부에 작용하는 하중을 지지하며 이를 하부 구조에 전달하는 구조물에 해당 되고 이러한 거더는 교량에서 가장 중요한 구조이며 또한 많은 강재가 소모되는 구조물에 해당된다.

이러한 교량의 거더로 많이 사용되고 있는 종래의 박스형 거더는 두 개의 수직판을 양 측부에 세우고 그 상, 하단에 각각 플랜지를 고정하여 사각의 통형으로 구성되는 것이다. 박스형 거더는 그 폭을 크게 하여 단독으로 교량의 상판을 떠받치거나 폭을 작게 제작하여 여러 개를 사용함으로써 교량의 상판을 지지하게 되며, 박스형 거더의 내부에는 거더의 변형을 막기 위하여 사각형의 판상으로 이루어진 다이아프램을 설치하게 되고, 이웃하는 박스형 거더는 보로 연결되어 하중을 고루 분담하도록 구성된다.

또한 교량의 거더로서 사용되고 있는 종래의 I-거더는 복부와 상, 하부의 플랜지로 I자형의 단면 구조를 갖도록 구성한 후, 이렇게 구성된 여러 개의 I자형의 구조물을 수직 및 수평으로 서로 브레이싱하여 교량의 거더로 사용하는 방법이 있다.

상기와 같은 종래의 거더들은 복부판과 플랜지를 용접하여 고정한 후에 수직 및 수평의 여러 개의 보강재를 별도로 다시 부착하거나 별도의 브레이싱을 필요로 하는 것이어서, 작업생산성이 크게 떨어지게 되어 시공기간이 상당히 소요되는 문제점이 있고, 또한 수많은 보강 부재들이 필요로 되기 때문에 많은 강재 사용으로 인하여 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 교량의 길이방향으로 변단면 거더를 적용하되 연속보 또는 라멘 구조의 교량에서 상부 인장이 되는 지점부 구간에 타원형으로 구비되어 상하 반구형을 이루고 측부 수직면을 이루는 변단면 강관과 그 변단면 강관에 콘크리트가 충전되어 지간의 중앙부보다 큰 강성의 단면을 적용하여 부모멘트를 크게 발생시켜 정모멘트를 줄일 수 있도록 한 구성으로 강재 사용량을 줄이면서 내구성이 좋고 시공이 용이한 교량용 강관 거더를 제공함에 있다.

또, 상기 변단면 강관은 강판을 반구형으로 롤밴딩되고 일측은 판상으로 연장단부가 형성된 상부 강관부재와, 지점부 강판과 연결강판으로 분할구성되고 반구형으로 롤밴딩되고 일측은 판상으로 연장단부가 형성된 하부 강관부재를 용접 접합하여 타원형으로 상하 반구형을 이루고 측부 수직면을 이루면서 길이방향으로 끝단은 원형 단면으로 형성되어 원형 강관과 연결할 수 있도록 한 교량용 강관 거더 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은 교량의 길이방향으로 고정설치되는 원형 강관과 일체로 연결설치되되 교량의 상부 인장이 발생되는 지점부 구간에 설치되는 변단면 강관과, 상기 변단면 강관은 타원형으로 구비되어 상,하부는 반구형을 이루고 측부 수직면을 이 루도록 한 구성과, 상기 변단면 강관의 내측 공간부에 지지판으로 분리 구획되어 하부에 콘크리트를 충전할 수 있도록 한 콘크리트충전부와, 상기 콘크리트충전부와 대응한 변단면 강관의 내측 상부면에 T형 리브가 복수개 설치된 교량용 강관 합성거더와 그 제조방법을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 교량용 강관 합성거더는, 교량의 길이방향으로 상부 인장이 되는 지점부 구간에 타원형으로 구비되어 상하 반구형을 이루고 측부 수직면을 이루는 변단면 강관과 그 변단면 강관에 콘크리트가 충전되어 지간의 중앙부보다 큰 강성의 단면을 적용하여 부모멘트를 크게 발생시킬 수 있도록 한 변단면 거더를 적용하여 연속보 또는 라멘 구조의 교량에서 발생하는 부모멘트를 지간의 중앙부보다 큰 강성의 부모멘트를 발생시켜 정모멘트를 줄임으로서 긴 구간에 적용되는 지간의 중앙부 거더의 강성을 작은 단면으로 적용할 수 있도록 함으로서 강재 사용량을 줄이면서 내구성이 좋고 시공이 용이한 강관 합성거더를 제공하는 효과가 있다.

일반적으로 거더는 교량의 상부에서 작용하는 고정하중 및 차량하중 등의 적재하중을 교각 또는 교대로 전달하는 역할을 하는 중요한 교량의 요소이다.

본 발명에서는 강관 거더의 구조를 개선하여 시공이 용이할 뿐만 아니라, 재 료의 소모를 줄여 시공비용이 적게 들면서 내구성이 좋도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 교량용 강관 합성거더는, 연속보(A) 또는 라멘(B) 구조의 교량에서 교량(100)의 길이방향으로 원형 강관(110)을 고정설치하는 것에 있어서, 상기 원형 강관(110)과 일체로 연결설치되되 교량(100)의 상부 인장이 발생되는 지점부 구간에 설치되는 변단면 강관(200)과, 상기 변단면 강관(200)은 타원형으로 구비되어 상,하부는 반구형(202)을 이루고 측부 수직면(204)을 이루도록 한 구성과, 상기 변단면 강관(200)의 내측 공간부에 지지판(212)으로 분리 구획되어 하부에 콘크리트를 충전할 수 있도록 한 콘크리트충전부(210)와, 상기 콘크리트충전부(210)와 대응한 변단면 강관(200)의 내측 상부면에 T형 리브(220)가 복수개 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 연속보(A) 구조의 교량에서는 상부 인장이 발생되는 중간 지점부에 변단면 강관(200)이 설치되고, 라멘(B) 구조의 교량에서는 상부 인장이 발생되는 양측 지점부 구간에 변단면 강관(200)이 설치된다.

상기 변단면 강관(200)의 상부면은 연결설치되는 원형 강관(110)과 수평을 이루는 형태로 연결되고 하부면은 점차적으로 상하부 간격이 좁아져서 일체로 연결되게 한 구성으로 되어 있다.

상기 콘크리트충전부(210)는, 변단면 강관(200)의 하부 반구형(202) 내측의 공간영역을 한정하는 범위내로 설치되도록 지지판(212)이 부착되고 다수의 스터드볼트(214)가 설치되어 콘크리트(C)가 변단면 강관(200)과 일체가 되어 합성거동이 되도록 한다.

그리고 본 발명의 교량용 강관 합성거더는, 강판(300)을 반구형으로 롤밴딩한 밴딩부(330)와, 밴딩부(330) 끝단에 판상으로 연장단부(340)가 형성되게 하되 연장단부(340)는 길이방향으로 외측의 폭이 점차적으로 축소되는 축소경사면(342)이 구비된 상부 강관부재(310)의 성형단계와; 강판(300)을 지점부강판(322)과 연결부강판(324)으로 분할구성하여 반구형으로 롤밴딩한 밴딩부(330)와, 밴딩부(330) 끝단에 판상으로 연장단부(340)가 형성되게 하되 연결부강판(324)의 밴딩부(330)와 연장단부(340)는 길이방향으로 외측의 폭이 각각 축소되는 축소밴딩면(332)과 축소경사면(342)이 각각 구비된 하부 강관부재(320)의 성형단계와; 상기 상부 강관부재(310)의 연장단부(340)와 하부 강관부재(320)의 연장단부(340)가 상호 대향된 위치에서 측부 수직면(204)을 형성하도록 연결단부를 용접 접합하여 타원형 단면을 이루고 길이방향으로 끝단부는 원형 단면으로 되는 변단면 강관(200)의 성형단계와; 상기 변단면 강관(200)의 내측 공간부에 지지판(212)으로 분리 구획한 하부 콘크리트충전부(210)에 콘크리트를 충전하고 내측 상부면에 T형 리브(220)를 복수개 설치하는 단계와; 상기 변단면 강관(200)의 길이방향으로 끝단부에 원형 강관(110) 을 일체로 연결하는 단계;로 제조되는 것을 특징으로 한다.

도면중 미설명 부호 M1은 부모멘트 변화량, M2는 정모멘트 변화량을 나타내며, P1은 본 발명의 강관 합성거더를 적용한 교량의 모멘트, P2는 일반적인 교량의 모멘트를 나타낸다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2의 (가)(나)는 본 발명에 따른 강관 합성거더를 연속보 구조의 교량에 적용한 전면 예시도 및 모멘트 비교 예시도를 나타낸 것이고, 도 3의 (가)(나)는 본 발명에 따른 강관 합성거더를 라멘 구조의 교량에 적용한 전면 예시도 및 모멘트 비교 예시도를 나타낸 것이다.

상기 연속보(A) 구조의 교량에서는 상부 인장이 발생되는 중간 지점부에 변단면 강관(200)이 설치되고, 라멘(B) 구조의 교량에서는 상부 인장이 발생되는 양측 지점부 구간에 변단면 강관(200)이 설치되어 변단면 강관에 콘크리트가 충전되어 지간의 중앙부보다 큰 강성의 단면을 적용하여 부모멘트를 크게 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 강관 합성거더를 연속보 구조의 교량에 적용한 측단면도로서 (가)는 원형 강관 부분을 나타내고, (나)는 변단면 강관 부분을 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명에 따른 변단면 강관 부분의 확대단면도이고,도 6은 상기 도 5의 A-A'선 확대 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 변단면 강관의 전면 확대예시도로서, 교량(100)의 길이방향으로 원형 강관(110)을 고정설치하되 상기 교량(100)의 상부 인장이 발생되는 지점부 구간에 원형 강관(110)과 일체로 연결설치되는 변단면 강관(200)을 고정설치한 상태를 나타내고 있다.

상기 변단면 강관(200)은, 상부 인장력을 발생하는 부위로 타원을 이루는 타원형으로 구비되되 상,하부는 반구형(202)을 이루고 측부 수직면(204)을 이루도록 한 구성으로 측부 수직면(204)에 의해 종래의 원형 강관에 비해 큰 강성을 발휘할 수 있게 되고 상기 변단면 강관(200)의 내측 공간부에 지지판(212)으로 분리 구획되어 있는 하부에 콘크리트충전부(210)에 충전된 콘크리트(C)에 의해 하부 압축력에 대응하는 응력이 작용하게 되고, 상부면의 T형 리브(220)에 의해 보강기능을 수행하게 된다.

이렇게 본 발명은 교량(100)의 길이방향으로 고정설치되는 원형 강관(110)과 일체로 연결설치되되 교량(100)의 상부 인장이 발생되는 지점부 구간에 변단면 강관(200)이 설치되어 지간의 중앙부보다 큰 강성의 단면을 적용하여 부모멘트를 크게 발생시킬 수 있도록 한 구성으로 지간의 정모멘트를 줄임으로서 긴 구간에 적용되는 지간의 중강부 거더의 강성을 작은 단면으로 적용할 수 있게 된다.

도 8 내지 도 12는 본 발명에 따른 교량용 강관 합성거더의 제조과정을 나타낸 것이다.

본 발명은 강판(300)을 상부 강관부재(310)와 하부 강관부재(320)로 구비하여 이를 용접 접합하는 구성으로 상,하부는 반구형(202)을 이루고 측부 수직면(204)을 이루도록 한 구성의 변단면 강관(200)을 만들 수 있도록 한 것이다.

상부 강관부재(310)는, 강판(300)을 반구형으로 롤밴딩하여 밴딩부(330)를 형성하되 밴딩부의 일측단은 측부 수직면(204)을 구성하기 위하여 밴딩부(330) 끝단에 판상으로 연장단부(340)가 형성되게 하고, 상기 연장단부(340)는 길이방향으로 단부가 원형 강관(110)과 연결될 수 있도록 외측의 폭이 점차적으로 축소되는 축소경사면(342)이 구비되도록 성형한다.

하부 강관부재(320)는, 강판(300)을 지점부강판(322)과 연결부강판(324)으로 분할구성하여 반구형으로 롤밴딩한 밴딩부(330)와, 밴딩부(330) 끝단에 판상으로 연장단부(340)가 형성되게 하되 연결부강판(324)은 원형 강관(110)과 연결하기 위 한 것이므로 연결부강판(324)의 밴딩부(330)와 연장단부(340)는 길이방향으로 외측의 폭이 각각 축소되는 축소밴딩면(332)과 축소경사면(342)이 각각 구비되도록 성형한다.

상기와 같은 과정으로 성형된 상부 강관부재(310)와 하부 강관부재(320)를 상호 용접 접합하되 상부 강관부재(310)의 밴딩부(330)는 상부 반구형을 이루고 연장단부(340)는 측부 수직면(204)을 이루도록 하고, 하부 강관부재(320)의 밴딩부(330)는 하부 반구형을 이루고 연장단부(340)는 상부 강관부재(310)의 연장단부(340)와 대향된 위치에서 측부 수직면(204)을 이루는 형태로 타원형 단면을 이루고 길이방향으로 끝단부는 원형 단면으로 되는 변단면 강관(200)을 성형하게 된다.

이렇게 성형된 변단면 강관(200)의 내측 공간부에 지지판(212)으로 분리 구획한 하부 콘크리트충전부(210)에 콘크리트를 충전하고 내측 상부면에 T형 리브(220)를 복수개 설치하는 단계를 거친 다음 상기 변단면 강관(200)의 길이방향으로 끝단부에 원형 강관(110)을 일체로 연결하는 단계로 교량용 강관 합성거더를 만들게 된다.

즉, 본 발명에서는 상기와 같은 과정으로 상부 인장력을 발생하는 부위로 타원을 이루는 타원형으로 구비되되 상,하부는 반구형(202)을 이루고 측부 수직면(204)을 이루도록 한 구성으로 측부 수직면(204)에 의해 종래의 원형 강관에 비 해 큰 강성을 발휘할 수 있게 한 변단면 강관(200)을 제조할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 일반 연속보 구조의 교량을 나타낸 전면 예시도.

도 2의 (가)(나)는 본 발명에 따른 강관 합성거더를 연속보 구조의 교량에 적용한 전면 예시도 및 모멘트 비교 예시도.

도 3의 (가)(나)는 본 발명에 따른 강관 합성거더를 라멘 구조의 교량에 적용한 전면 예시도 및 모멘트 비교 예시도.

도 4는 본 발명에 따른 강관 합성거더를 연속보 구조의 교량에 적용한 측단면도로서 (가)는 원형 강관 부분이고, (나)는 변단면 강관 부분이다.

도 5는 본 발명에 따른 변단면 강관 부분의 확대단면도.

도 6은 상기 도 5의 A-A'선 확대 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 변단면 강관의 전면 확대예시도.

도 8의 (가)(나)는 본 발명에 따른 상,하부 강관부재를 나타낸 전면도.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 상,하부 강관부재를 밴딩한 구성과, 이를 용접 접합한 상태를 나타낸 측면도.

도 11은 본 발명에 따른 변단면 강관을 구성하는 단계의 측면도.

도 12는 본 발명에 따른 변단면 강관을 원형 강관을 일체로 연결한 상태를 나타내는 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 교량 110 : 원형 강관

120 : 지점부 200 : 변단면 강관

202 : 반구형 204 : 수직면

210 : 콘크리트충전부 212 : 지지판

214 : 스터드볼트 220 : T형 리브

300 : 강판 310 : 상부 강관부재

320 : 하부 강관부재 322 : 지점부강판

324 : 연결부강판 330 : 밴딩부

332 : 축소밴딩면 340 : 연장단부

342 : 축소경사면 A : 연속보

B : 라멘 C : 콘크리트

Claims (6)

1. 교량(100)의 길이방향으로 원형 강관(110)을 고정설치하는 것에 있어서,

   상기 원형 강관(110)과 일체로 연결설치되되 교량(100)의 상부 인장이 발생되는 지점부 구간에 설치되는 변단면 강관(200)과,

   상기 변단면 강관(200)은 타원형으로 구비되어 상,하부는 반구형(202)을 이루고 측부 수직면(204)을 이루도록 한 구성과,

   상기 변단면 강관(200)의 내측 공간부에 지지판(212)으로 분리 구획되어 하부에 콘크리트를 충전할 수 있도록 한 콘크리트충전부(210)와,

   상기 콘크리트충전부(210)와 대응한 변단면 강관(200)의 내측 상부면에 T형리브(220)가 복수개 설치되며,

   상기 변단면 강관(200)의 상부면은 연결설치되는 원형 강관(110)과 수평을 이루는 형태로 연결되고 하부면은 점차적으로 상하부 간격이 좁아져서 일체로 연결되게 한 것을 특징으로 하는 교량용 강관 합성거더.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 변단면 강관(200)은,

   연속보(A) 구조의 교량에서는 상부 인장이 발생되는 중간 지점부 구간에 설치되는 것을 특징으로 하는 교량용 강관 합성거더.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 변단면 강관(200)은,

   라멘(B) 구조의 교량에서는 상부 인장이 발생되는 양측 지점부 구간에 설치되는 것을 특징으로 하는 교량용 강관 합성거더.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 콘크리트충전부(210)는,

   변단면 강관(200)의 하부 반구형(202) 내측의 공간영역을 한정하는 범위내로 설치되도록 지지판(212)이 부착되고 다수의 스터드볼트(214)가 설치되어 콘크리트(C)가 변단면 강관(200)과 일체가 되어 합성거동이 되도록 한 것을 특징으로 하는 교량용 강관 합성거더.
6. 강판(300)을 반구형으로 롤밴딩한 밴딩부(330)와, 밴딩부(330) 끝단에 판상 으로 연장단부(340)가 형성되게 하되 연장단부(340)는 길이방향으로 외측의 폭이 점차적으로 축소되는 축소경사면(342)이 구비된 상부 강관부재(310)의 성형단계와;

   강판(300)을 지점부강판(322)과 연결부강판(324)으로 분할구성하여 반구형으로 롤밴딩한 밴딩부(330)와, 밴딩부(330) 끝단에 판상으로 연장단부(340)가 형성되게 하되 연결부강판(324)의 밴딩부(330)와 연장단부(340)는 길이방향으로 외측의 폭이 각각 축소되는 축소밴딩면(332)과 축소경사면(342)이 각각 구비된 하부 강관부재(320)의 성형단계와;

   상기 상부 강관부재(310)의 연장단부(340)와 하부 강관부재(320)의 연장단부(340)가 상호 대향된 위치에서 측부 수직면(204)을 형성하도록 연결단부를 용접 접합하여 타원형 단면을 이루고 길이방향으로 끝단부는 원형 단면으로 된 변단면 강관(200)의 성형단계와;

   상기 변단면 강관(200)의 내측 공간부에 지지판(212)으로 분리 구획한 하부 콘크리트충전부(210)에 콘크리트를 충전하고 내측 상부면에 T형 리브(220)를 복수개 설치하는 단계와;

   상기 변단면 강관(200)의 길이방향으로 끝단부에 원형 강관(110)을 일체로 연결하는 단계;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 교량용 강관 합성거더의 제조방법.

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