KR101315168B1 - 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 교각 상단에 거치되어 설치되는 거더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거더 중앙부에 작용하는 외력 및 진동의 영향을 최소화할 수 있는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더에 대한 것이다.
본 발명은 교량의 교각 상단에 거치되어 설치되는 거더에 관한 것으로, 교량 중앙의 교각 상단에 거치되는 원형 강관으로 길이 방향에 걸쳐 지름이 일정한 중앙 강관; 및 상기 중앙 강관 양측에 각각 결합되는 원형 강관으로, 일측 단부는 지름이 중앙 강관의 지름과 동일하도록 형성되어 중앙 강관 단부에 결합되고 타측 단부는 교량 양측의 교각 또는 교대 상단에 거치되되, 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 지름이 작아지는 한 쌍의 외측 강관; 으로 구성되고, 상기 중앙 강관 양단부 내측 또는 외측 강관의 일측 단부에서 일정 거리 떨어진 위치 내측에는 폐쇄형 다이아프램이 구비되어 폐쇄형 다이아프램 내측에 채움 콘크리트가 타설되되, 상기 폐쇄형 다이아프램은 중앙에 관통공이 형성된 다이아프램 본체, 상기 관통공을 개폐하는 것으로 그 크기가 관통공보다 큰 개폐판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더를 제공한다.

Description

교량용 변단면 원형 합성 강관 거더{Composite steel girder with variable section for bridge}

본 발명은 교량의 교각 상단에 거치되어 설치되는 거더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거더 중앙부에 작용하는 외력 및 진동의 영향을 최소화할 수 있는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더에 대한 것이다.

교량을 시공하는 방법의 하나로 거더를 공장 제작하여 현장으로 이송한 다음, 거더를 교량의 교각 상단에 거치하여 설치하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.

상기 거더는 상부에서 작용하는 하중을 지지하며 이를 하부 구조에 전달하는 부분으로, 교량의 하부구조와 더불어 중요한 요소 중 하나이다.

상기 거더로는 프리캐스트 콘크리트 거더, 강관 거더, 콘크리트 충전 강관 거더 등이 이용되고 있다. 이중 콘크리트 충전 강관 거더는 강관 내부에 콘크리트를 충전하여 강관과 콘크리트 간의 상호 구속 효과로 부재의 변형 성능, 강성 및 내력을 향상시킴으로써, 우수한 내력과 변형 성능, 소음 및 진동 억제 등과 같이 구조 성능을 증가시킬 수 있어 교량용 거더에 많이 사용되고 있다.

그러나 종래의 콘크리트 충전 강관 거더는 충전되는 콘크리트의 자중으로 인하여 교량에 작용하는 하중이 필요 이상으로 증가하여 구조적 부담이 될 뿐만 아니라, 비경제적이고 작업 안정성을 저해할 수 있는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제10-0864220호에서는 강관 단면 일부에만 콘크리트를 충전한 교량용 강관 거더에 대한 기술이 제시되었다.

그러나 상기 선행 등록특허의 경우, 모멘트 및 전단력이 최대가 되는 거더 중앙부에서 오히려 내력이 부족한 경우가 생길 수 있고, 차량의 이동이 많은 거더 중앙부의 경우 거더 내부에 형성된 중공으로 인하여 진동 등에 의한 영향을 무시할 수 없는 등의 한계가 있었다. 또한, 강관 거더 내부를 지지판으로 구획하여 거더 일부에만 콘크리트 충전을 한 경우, 인접 강관 거더의 내측 용접이 어렵다는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 거더 중앙부의 강성을 보강함과 동시에 거더 중앙부에서 진동으로 인한 영향을 최소화할 수 있는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더를 제공하고자 한다.

아울러 본 발명은 콘크리트 충전 강관을 거더로 이용하면서, 거더의 자중을 최소화할 수 있는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 콘크리트 충전 강관을 거더로 이용하는 경우에도 인접 강관 거더 간에 내측 용접을 용이하게 할 수 있는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더를 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 교량의 교각 상단에 거치되어 설치되는 거더에 관한 것으로, 교량 중앙의 교각 상단에 거치되는 원형 강관으로 길이 방향에 걸쳐 지름이 일정한 중앙 강관; 및 상기 중앙 강관 양측에 각각 결합되는 원형 강관으로, 일측 단부는 지름이 중앙 강관의 지름과 동일하도록 형성되어 중앙 강관 단부에 결합되고 타측 단부는 교량 양측의 교각 또는 교대 상단에 거치되되, 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 지름이 작아지는 한 쌍의 외측 강관; 으로 구성되고, 상기 중앙 강관 양단부 내측 또는 외측 강관의 일측 단부에서 일정 거리 떨어진 위치 내측에는 폐쇄형 다이아프램이 구비되어 폐쇄형 다이아프램 내측에 채움 콘크리트가 타설되되, 상기 폐쇄형 다이아프램은 중앙에 관통공이 형성된 다이아프램 본체 및 상기 관통공을 개폐하는 것으로 다이아프램 본체 내측에 위치하고 상단이 다이아프램 본체에 힌지로 결합되는 것으로서 그 크기가 관통공보다 큰 개폐판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더를 제공한다.

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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 중앙 강관 상부 일측에는 콘크리트 타설공이 구비되고, 상기 타설공과 일정 거리 떨어진 위치에는 콘크리트 타설시 중앙 강관 내부의 공기가 빠져 나오도록 에어홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 외측 강관은 상면의 높이가 교량 중앙에서 단부로 갈수록 하향 경사진 것을 특징으로 하는 교량용 변단면 합성 거더를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 거더 중앙부에 위치하는 중앙 강관을 콘크리트 충전 강관으로 구성하여, 거더 중앙부의 강성을 증진시켜 외력에 대한 보강이 가능하고 거더 중앙부에서 차량 등의 진동에 의한 영향을 최소화할 수 있다.

둘째, 거더 양단에 위치하는 외측 강관의 전부 또는 일부를 내부가 빈 중공 형태로 구성하여, 중공 형성에 따른 거더의 자중 감소로 구조적 안정성, 작업 안전성 및 경제성 향상이 가능하다.

셋째, 상기와 같이 콘크리트 충전 강관으로 구성된 중앙 강관과 내부에 중공이 형성된 한 쌍의 외측 강관으로 구성되는 거더를 이용함으로써, 효율적인 단면 적용으로 인한 장지간 교량의 시공이 가능하다.

넷째, 강관 거더 내부에 개폐판을 위치시킴으로써, 콘크리트 충전 강관을 거더로 이용하는 경우에도 인접 강관 거더 간에 내측 용접을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명 교량용 합성 강관 거더가 설치된 교량을 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 5는 본 발명 교량용 합성 강관 거더의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명 교량용 합성 강관 거더의 폐쇄형 다이아프램을 도시하는 사시도이다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 교량용 합성 강관 거더(20)가 설치된 교량(1)을 도시하는 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.

본 발명은 교량(1)의 교각(11) 상단에 거치되어 설치되는 거더(20)에 관한 것으로, 교량(1) 중앙의 교각(11) 상단에 거치되는 원형 강관으로 길이 방향에 걸쳐 지름이 일정한 중앙 강관(21); 및 상기 중앙 강관(21) 양측에 각각 결합되는 원형 강관으로, 일측 단부는 지름이 중앙 강관(21)의 지름과 동일하도록 형성되어 중앙 강관(21) 단부에 결합되고 타측 단부는 교량(1) 양측의 교각(11) 또는 교대(12) 상단에 거치되되, 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 지름이 작아지는 한 쌍의 외측 강관(22); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 교량(1)의 교각(11) 상단에 거치되어 설치되는 교량용 합성 강관 거더(20)에 대한 것으로, 수평 방향으로 가설되는 거더에 의하여 하중이 직접 교각(11)에 전달되는 거더교에 이용된다.

본 발명의 교량용 합성 강관 거더(20)는 교량(1) 중앙의 교각(11) 상단에 거치되는 중앙 강관(21)과 중앙 강관(21) 양측에 각각 결합되는 외측 강관(22)으로 구성된다.

상기 중앙 강관(21)은 길이 방향에 걸쳐 지름이 일정한 것으로, 중앙 강관(21)의 상부 레벨을 일정하게 하여 거더(20) 중앙부의 수평면을 용이하게 유지할 수 있다. 상기 중앙 강관(21)은 소정의 형하고를 확보하여야 한다.

그리고 외측 강관(22)은 상기 중앙 강관(21) 양측에 각각 결합되는 원형 강관으로, 일측 단부는 지름이 중앙 강관(21)의 지름과 동일하도록 형성되어 중앙 강관(21) 단부에 결합되고 타측 단부는 교량(1) 양측의 교각(11) 또는 교대(12) 상단에 거치되되, 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 지름이 작아지는 것을 특징으로 한다.

도 2에서는 중앙 강관(21)은 길이 방향에 걸쳐 지름이 일정하고, 외측 강관(22)은 일측 단부에서 타측 단부로 갈수로 지름이 작아지는 것을 확인할 수 있다.

특히, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 외측 강관(22)의 상면 높이가 교량(1) 중앙에서 단부로 갈수록 하향 경사지도록 구성하는 경우에는 자연스럽게 교량(1)의 구배를 형성할 수 있어 배수에 유리하다.

아울러 본 발명은 상기 중앙 강관(21) 양단부 내측 또는 외측 강관(22)의 일측 단부에서 일정 거리 떨어진 위치 내측에는 폐쇄형 다이아프램(23)이 구비되어 폐쇄형 다이아프램(23) 내측에 채움 콘크리트(24)가 타설되는 것을 특징으로 한다.

거더(20) 중앙부는 모멘트 및 전단력이 크게 발생하여 외력에 취약한 부분이 될 수 있으나, 본 발명에서는 거더(20) 중앙부에 위치하는 중앙 강관(21) 내부에 폐쇄형 다이아프램(23)을 구비하고 내부에 콘크리트(24)를 채워 거더(20) 중앙부의 강성을 증진시켰다. 또한, 교량(1)의 경우 차량 이동 등에 따라 진동이 많이 발생하게 되는데 강관 내부에 콘크리트(24)를 채워 진동을 감소시킬 수 있도록 하였다.

상기 외측 강관(22)은 전부 또는 일부에서 내부에 중공이 형성되므로, 거더(20)의 자중을 감소시킬 수 있다.

상기 폐쇄형 다이아프램(23)은 하중 조건, 작업 현장 등을 고려하여 중앙 강관(21) 양단부 내측이나 외측 강관(22)의 일측 단부에서 일정 거리 떨어진 위치 내측에 설치할 수도 있으며, 용접에 의하여 강관 내부에 결합 가능하다.

도 3은 도 1의 B-B'에 따른 단면도이고, 도 4는 도 3의 'A' 부분에 대한 확대도이다.

도 3에서는 교량(1)의 길이 방향을 따라 다수 배열된 인접 거더(20)를 가로보(30)에 의하여 긴결하고, 그 상부에 슬래브 콘크리트를 타설하여 상판(40)을 구성한 교량(1)의 측면도가 개시된다.

이때, 거더(20)는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 교좌장치(111) 상부에 위치되는 거치용 플레이트(112) 상부에 설치될 수 있다. 도 3은 거더(20) 중앙인 B-B'에 따른 단면이므로, 도 4의 확대도에서는 거더(20)의 중앙 강관(21) 부분이 도시된다.

상기 거더(20)는 교량(1) 상판(40) 콘크리트와의 일체화를 위하여 중앙 강관(21) 또는 외측 강관(22)의 상부 외면에 다수의 전단연결재(28)를 결합할 수 있다.

본 발명의 교량용 합성 강관 거더(20)를 이용한 교량(1)을 시공할 때에는 기초, 교각(11), 교대(12)를 비롯한 교량(1)의 하부 구조 시공이 선행되어야 한다. 그리고 미리 제작한 본 발명의 교량용 합성 강관 거더(20)를 구성하는 강관 거더(20)를 교각(11) 또는 교대(12)에 거치하고, 인접 강관 거더(20)를 가로보(30)에 의하여 연결한 다음, 슬래브 거푸집을 설치한다. 다음으로, 중앙 강관(21) 또는 외측 강관(22)에 위치하는 폐쇄형 다이아프램(23) 내측에 콘크리트(24)를 채우고, 상부 슬래브 철근을 배근한 다음, 슬래브 콘크리트를 타설하여 상판(40)을 완성하는 순서로 시공을 진행할 수 있다.

도 5는 본 발명 교량용 합성 강관 거더(20)의 분해 사시도이다.

본 발명은 상기 중앙 강관(21) 상부 일측에는 콘크리트 타설공(25)이 구비되고, 상기 타설공(25)과 일정 거리 떨어진 위치에는 콘크리트 타설시 중앙 강관(21) 내부의 공기가 빠져 나오도록 에어홀(26)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

거더(20) 중앙부인 중앙 강관(21) 중앙부에서 부모멘트의 크기가 최대가 되므로, 이 부분의 단면 손실 방지를 위하여 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 타설공(25)은 중앙 강관(21)의 단부에 치우쳐 위치시킴이 바람직하다.

도 6은 본 발명 교량용 합성 강관 거더(20)의 폐쇄형 다이아프램(23)을 도시하는 사시도이다.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에서 상기 폐쇄형 다이아프램(23)은 중앙에 관통공(232)이 형성된 다이아프램 본체(231), 상기 관통공(232)을 개폐하는 것으로 그 크기가 관통공(232)보다 큰 개폐판(233)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 다이아프램 본체(231)는 강관 내측에 결합되는 부분으로, 강관 내측에 용접 결합할 수 있다.

그리고 상기 관통공(232)은 강관 이음 작업시 작업자가 강관 내측 용접 작업을 위한 이동 공간으로, 개폐판(233)에 의하여 개폐 가능하다.

이때, 상기 개폐판(233)은 관통공(232)보다 큰 것으로 구성하여, 폐쇄형 다이아프램(23) 내측에 타설되는 콘크리트(24)가 외부로 누출되지 않도록 관통공(232)과 다이아프램 본체(231) 사이의 틈을 밀실하게 차단하도록 한다. 상기 개폐판(233)은 콘크리트(24) 타설시에는 폐쇄되어 거푸집 역할을 수행한다.

상기 관통공(232)과 개폐판(233)은 그 형상을 다양하게 구성할 수 있으나, 효과적인 응력 전달을 위하여 원형 형상으로 구성함이 바람직하다.

상기 폐쇄형 다이아프램(23) 이외에도 상기 중앙 강관(21) 또는 외측 강관(22) 내측에는 작업자의 이동을 위하여 중앙에 관통공이 형성된 개방형 다이아프램(27)을 다수 위치시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 개폐판(233)은 다이아프램 본체(231) 내측에 위치하고, 상단이 다이아프램 본체(231)에 힌지(234)로 결합될 수 있다.

상기 개폐판(233) 상단을 다이아프램 본체(231)에 힌지(234)로 결합하는 경우, 평상시 개폐판(233)이 자중에 의하여 폐쇄된 상태를 유지하며, 콘크리트(24) 타설시에는 콘크리트 측압에 의하여 계속하여 폐쇄된 상태를 유지할 수 있다.

물론 작업자의 이동시에는 상개 개폐판(233)을 열고 이동이 가능하며, 개폐판(233)을 열고 폐쇄형 다이아프램(23) 외측으로 이동할 경우를 대비하여 개폐판(233) 내측면에는 손잡이(235)를 부착할 수 있다.

1: 교량 11: 교각
111: 교좌장치 112: 거치용 플레이트
12: 교대 20: 거더
21: 중앙 강관 22: 외측 강관
23: 폐쇄형 다이아프램 231: 다이아프램 본체
232: 관통공 233: 개폐판
234: 힌지 235: 손잡이
24: 콘크리트 25: 타설공
26: 에어홀 27: 개방형 다이아프램
28: 전단연결재 30: 가로보
40: 상판

Claims (4)

1. 교량(1)의 교각(11) 상단에 거치되어 설치되는 거더(20)에 관한 것으로,
   교량(1) 중앙의 교각(11) 상단에 거치되는 원형 강관으로 길이 방향에 걸쳐 지름이 일정한 중앙 강관(21); 및
   상기 중앙 강관(21) 양측에 각각 결합되는 원형 강관으로, 일측 단부는 지름이 중앙 강관(21)의 지름과 동일하도록 형성되어 중앙 강관(21) 단부에 결합되고 타측 단부는 교량(1) 양측의 교각(11) 또는 교대(12) 상단에 거치되되, 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 지름이 작아지는 한 쌍의 외측 강관(22); 으로 구성되고,
   상기 중앙 강관(21) 양단부 내측 또는 외측 강관(22)의 일측 단부에서 일정 거리 떨어진 위치 내측에는 폐쇄형 다이아프램(23)이 구비되어 폐쇄형 다이아프램(23) 내측에 채움 콘크리트(24)가 타설되되,
   상기 폐쇄형 다이아프램(23)은 중앙에 관통공(232)이 형성된 다이아프램 본체(231) 및 상기 관통공(232)을 개폐하는 것으로 다이아프램 본체(231) 내측에 위치하고 상단이 다이아프램 본체(231)에 힌지(234)로 결합되는 것으로서 그 크기가 관통공(232)보다 큰 개폐판(233)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 중앙 강관(21) 상부 일측에는 콘크리트 타설공(25)이 구비되고, 상기 타설공(25)과 일정 거리 떨어진 위치에는 콘크리트 타설시 중앙 강관(21) 내부의 공기가 빠져 나오도록 에어홀(26)이 구비되는 것을 특징으로 하는 교량용 변단면 원형 합성 강관 거더.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 외측 강관(22)은 상면의 높이가 교량(1) 중앙에서 단부로 갈수록 하향 경사진 것을 특징으로 하는 교량용 변단면 합성 거더.

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