KR101366903B1 - 트러스 단면을 갖는 거더 및 이를 이용한 교량 및 육교 시공 방법 - Google Patents

트러스 단면을 갖는 거더 및 이를 이용한 교량 및 육교 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단면 강성을 증가시켜 반복 하중 및 풍하중에 강하고, 장경간에 접합하도록 한 트러스 단면을 갖는 거더 및 이를 이용한 교량 및 육교 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트러스 단면을 갖는 거더는, 상하부로 복합된 단면을 갖는 강재 관체와, 강재 관체의 내부 단면의 중심부에 수평적으로 설치된 수평반력부재와, 강재 관체의 단면의 중심을 통과하는 수직선을 기준으로 좌우 대칭적으로 배치되어 일단은 강재 관체의 상단에 타단은 수평반력부재에 연결되어 기울어져 설치된 한 쌍의 트러스 부재로 이루어진 트러스 중공빔이 한 쌍 이상으로 설치되어져 있는 것을 특징으로 한다.

Description

트러스 단면을 갖는 거더 및 이를 이용한 교량 및 육교 시공 방법{Girder having truss section and construction method of bridge and pedestrian overpass using it}
본 발명은 트러스 단면을 갖는 거더 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 특히 단면 강성을 증가시켜 반복 하중 및 풍하중에 강하고, 장경간에 접합하도록 한 트러스 단면을 갖는 거더 및 이를 이용한 교량 및 육교 시공 방법에 관한 것이다.
현재의 교량은 장경간화가 일반적이다. 이는 교량의 높이가 높아지고, 기초가 위치하는 지반의 조건이 좋지 않을수록 교각을 제작하는 비용이 천문학적으로 높아지기 때문이다. 또한 현재 건축 및 토목의 엔지니어링 능력이 예전에 비해 많이 발전했으며, 창의적인 엔지니어링을 실현할 수 있는 각종 건설장비 및 건자재의 품질이 비약적으로 발전하고 균질해졌기 때문이다.
예전에 비해 차량의 수와 중량이 증가하고 적재물의 중량이 증가하며, 기후의 변화에 따라 풍하중 등의 라이브로드가 더욱 커지고 있는 실정이므로 경제성과 구조적 안정성을 동시에 꾀할 수 있는 장경간 거더를 제작할 수 있는 건설 기술이 더욱 절실한 실정이다.
일반적으로 하나의 교량을 완성하는데 수 많은 교각과 거더, 슬래브가 소요된다. 교량을 이루는 부재들 중에서 교각이 가장 큰 건설비용을 차지한다. 따라서 교량을 장견간으로 설계하는 것은 교각의 건설횟수를 줄임으로써 전체 프로젝트 비용을 줄일 있다.
현재 장경간이 아닌 경우 포스트 텐션을 적용한 I-빔류가 주로 많이 사용된다. 이는 형상이 단순해서 현장 근처에서 생산이 용이하다는 장점이 있지만, 단부가 평평판 I-빔간의 접합이 힘들기 때문에 분절해서 만들어 내지는 않는다. 따라서 장경간을 소화하기 위해서는 교각간의 거리만큼의 긴 I-빔을 만들어내지 않으면 안된다. 장경간을 하나의 부재로 보내야 하는 I-빔의 특성상, 일반 공용 도로상 운송의 제약을 받지 않는 현장에서 직접 생산할 수 없는 특성을 갖는다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0694805호로서, 다공성 프리스트레스트 콘크리트 거더 및 분절형 다공성프리스트레스트 콘크리트 거더교의 시공방법이 제시되어 있다. 다공성 프리스트레스트 콘크리트 거더의 경우 I형 단면 프리스트레스트 콘크리트 거더교를 구성함에 있어서, 상기 I형 거더의 복부에 적어도 하나 이상의 구멍을 형성하여 이루어지고, 거더 긴장용 강선의 배치를 모멘트의 분포에 따라 거더의 중앙부를 중심으로 짧은 연속강선을 좌우로 분산 정착함으로써 거더 단부의 크기를 거더 중앙부과 같게 제작하는 것으로 특징으로 한다.
그러나 상기 배경기술은 연속 강선이 반드시 설치되어져야 하는 제작 공정이 추가된다. 또한 접합부에 연직하중에 대응하여 전단력에 저항하는 수단이 강연선에만 의존하는 구조이므로 접합부의 안전성이 떨어지고 장경간에 적용하기가 어렵다.
한국 등록특허 등록번호 제10-0772434호 한국 등록특허 등록번호 제10-0864220호
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 단면 강성을 증가시켜 반복 하중 및 풍하중에 강하고, 장경간에 접합하도록 한 트러스 단면을 갖는 거더 및 이를 이용한 교량 및 육교 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트러스 단면을 갖는 거더는,
강재 관체와, 강재 관체의 내부 단면의 중심부에 수평적으로 설치된 수평반력부재와, 강재 관체의 단면의 중심을 통과하는 수직선을 기준으로 좌우 대칭적으로 배치되어 일단은 강재 관체의 상단에 타단은 수평반력부재에 연결되어 기울어져 설치된 한 쌍의 트러스 부재로 이루어진 트러스 중공빔이 한 쌍 이상으로 설치되어져 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 강재 관체의 양측 상단은 상부지지대로 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 강재 관체는 하부가 반원형 단면을 이루고 상부가 사다리꼴 단면을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 트러스 중공빔은 하부로 반원형 단면을 갖고, 상부 좌우로 삼각 단면을 갖고, 상부 중앙으로 삼각 또는 사다리꼴 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 서로 일정 간격을 두고 나란하게 수평적으로 배치된 상기 한 쌍의 트러스 중공빔과;
한 쌍의 트러스 중공빔의 상면에 정착되어 있는 슬래브 지지용 상판과;
슬래브 지지용 상판의 하부에 배치되어 한 쌍의 트러스 중공빔의 측면에 접합되어 있는 중앙 보강프레임 및 측면 보강프레임을 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 슬래브 지지용 상판은 사각 박스 단면 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 슬래브 지지용 패널의 상면 양측으로 난간 하부지지대가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 트러스 단면을 갖는 거더를 이용한 교량 및 육교 시공 방법은,
교각 또는 교대의 상면에 교좌지지대를 설치한 후, 어느 하나의 트러스 중공빔을 한 쌍으로 하고, 한 쌍의 트러스 중공빔에 길이 방향으로 일정 간격마다 중앙 보강프레임 및 측면 보강프레임을 접합시켜 교좌지지대에 설치하는 단계와;
한 쌍의 트러스 중공빔의 상단에 슬래브 지지용 상판을 설치하는 단계와;
슬래브 지지용 패널의 상면 양측으로 난간 하부지지대를 설치하는 단계와;
슬래브 지지용 패널의 상면에 바닥 슬래브를 시공하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 트러스 단면을 갖는 거더 및 이를 이용한 교량 및 육교 시공 방법에 따르면, 하중을 분배시키고 단면을 트러스 구조로 보강하여 강성이 향상되어 풍하중 및 연직하중에 저항성이 향상된다. 또한 기존 거더들에 비해 시공성과 경제성이 높고, 장경화가 가능하여 교각의 건설 수량을 줄일 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명에 따른 트러스 단면을 갖는 거더가 시공된 교량 사시도.
도 1b는 도 1의 'K'부 확대도.
도 2는 도 1a의 일측면도.
도 3은 본 발명에 적용되는 한 쌍의 트러스 중공빔으로 제작된 거더를 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 일측면도.
도 5는 본 발명에 따른 트러스 단면을 갖는 거더가 교각에 설치된 상태도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 트러스 단면을 갖는 거더(10)는 도 1 내지 도 3과 같이 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)이 구비된다. 트러스 중공빔(12)(12)은 교각(5)(또는 교대 ) 상단에 서로 일정 간격을 두고 나란하게 수평적으로 배치되어 시공된다. 트러스 중공빔(12)(12)은 교량 상판의 폭에 따라 그 이상으로 설치될 수도 있다.
트러스 중공빔(12)(12)은 동일한 구조를 가지므로 어느 하나에 대하여 살펴본다.
도 3 및 도 4와 같이 트러스 중공빔(12)은 일정한 길이를 갖고 그 길이 방향에 상하부로 복합된 단면을 갖는 강재 관체(121)가 구비된다. 강재 관체(121)는 하부는 원호형을 이루고 있고 양단은 수직에서 약간 안쪽으로 기울어진 수직면을 이루고 있다.
강재 관체(121)의 내부 단면의 중심부에는 슬래브 하중의 힘을 받아 분산시키도록 수평적으로 설치된 수평반력부재(122)가 설치되어 있다. 또한 강재 관체(121)내에는 강재 관체(121)의 단면의 중심을 통과하는 수직선을 기준으로 좌우 대칭적으로 배치되어 일단은 강재 관체(121)의 상단에 타단은 수평반력부재(122)에 연결되어 기울어져 설치된 한 쌍의 트러스 부재(123)(123)가 설치되어 있다.
강재 관체(121)는 하부가 반원형 단면을 이루고 상부가 사다리꼴 단면을 이루는 복합 단면을 가지고 있다. 이때 강재 관체(121)는 상부로 열려져 있는 개구부를 갖는다. 따라서 강재 관체(121)는 대략 U자형 단면 구조를 이룬다. 강재 관체(121)의 길이는 교량에 적용되는 경우 이웃한 교각과 교대간의 거리 또는 이웃한 교각간의 거리(장경간)를 가질 수 있다. 또한 강재 관체(121)는 육교에 적용되는 경우 양측 교각간의 거리를 갖는다.
이때 부가적으로 강재 관체(121)의 양측 상단은 상부지지대(124)로 상호 연결되어 구성될 수 있다.
따라서 트러스 중공빔(12)은 강재 관체(121)에 의해 하부로 반원형 단면을 갖는다. 또한 트러스 중공빔(12)은 수평반력부재(122)와 한 쌍의 트러스 부재(123)(123) 및 강재 관체(121)로 인해 상부 좌우로 삼각 단면을 갖고, 상부 중앙으로 삼각 또는 사다리꼴 단면을 갖는다.
이와 같이 트러스 중공빔(12)은 트러스 단면 구조를 갖기 때문에 슬래브 하중은 한 쌍의 트러스 부재(123)(123)를 통해 수평반력부재(122)로 전달된다. 이때 한 쌍의 트러스 부재(123)(123)는 연직 하중을 분산시켜 수평반력부재(122)로 전달하고, 수평반력부재(122)로 전달된 하중은 측방으로 배분되는 안정된 지지구조를 갖는다.
또한 트러스 중공빔(12)은 한 쌍의 트러스 부재(123)(123)와 수평반력부재(122)의 연결을 통해 트러스 단면 구조를 갖기 때문에 강성이 증강되어 높은 휨 강성 구조를 가질 수 있어 단경간을 물론이고 장견간에 적용이 가능하다.
한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 상면에는 슬래브 지지용 상판(14)이 설치되어 있다. 슬래브 지지용 상판(14)은 특정한 단면에 한정되는 것은 아니며 본 실시 예에는 사각 박스 단면 형태를 이루는 것을 나타냈다. 슬래브 지지용 상판(14)은 강재 관체(121)의 상단에 설치된 상부지지대(124)로 인해 수평적으로 설치된다.
슬래브 지지용 상판(14)의 상면 양측으로는 상향으로 돌출된 난간 하부지지대(18)(18)가 더 설치될 수 있고, 난간 하부지지대(18)(18)에는 안전 난간(20)이 설치된다.
또한 슬래브 지지용 상판(14)의 하부에 중앙 보강프레임(16a) 및 측면 보강프레임(16b)(16b)이 배치되어 있다. 중앙 보강프레임(16a) 및 측면 보강프레임(16b)(16b)은 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 측면에 접합되어 있다. 이때 중앙 보강프레임(16a)은 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 사이에 설치된다.
이때 중앙 보강프레임(16a) 및 측면 보강프레임(16b)(16b)은 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 길이 방향으로 일정 간격마다 설치될 수 있다.
이같이 트러스 단면을 갖는 거더를 이용한 교량의 시공 방법을 설명한다.
먼저, 교각 또는 교대의 상면에 교좌지지대(7)를 설치한 후, 트러스 중공빔(12)을 한 쌍으로 한 거더를 제작하여 교좌지지대(7)에 설치하여 놓는다.
이때, 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)에는 길이 방향으로 일정 간격마다 중앙 보강프레임(16a) 및 측면 보강프레임(16b)(16b)이 용접으로 접합되어 있다. 따라서 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)은 중앙 보강프레임(16a)을 매개로 연결되어 상호 구속된다.
그 다음, 도 1a와 같이 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 상단에 슬래브 지지용 상판(14)을 설치하여 놓는다. 이때 슬래브 지지용 상판(14)은 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)에 용접 또는 볼트 접합될 수 있다.
그 다음, 슬래브 지지용 패널(14) 상면 양측으로 난간 하부지지대(18)(18)를 고정 설치한다.
그 다음, 슬래브 지지용 패널(14) 상면에 바닥 슬래브를 시공한다. 바닥 슬래브는 예로 배근된 후 현장 콘크리트로 타설되어 시공된다.
이와 같이 거더(10) 및 상판의 설치로 교량 또는 육교가 완성되면 하중을 분배시키고 단면이 트러스 구조로 보강되어 강성이 향상되고 풍하중 및 연직하중에 대한 저항성이 향상된다. 또한 기존 거더들에 비해 시공성과 경제성이 높고, 장경화가 가능하여 교각의 건설 수량을 줄일 수 있다.
또한 대부분 공장 제작으로 품질이 우수하며 급속 시공이 용이하다. 또한 외관이 산뜻하고 세련되며 별도의 외장재 없는 경관 연출이 가능하다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
12: 트러스 중공빔
121: 강재 관체
122: 수평반력부재
123: 트러스 부재
124: 상부지지대
14: 슬래브 지지용 상판
16a: 중앙 보강프레임
16b: 측면 보강프레임
18: 난간 하부지지대

Claims (8)

  1. 교각(5) 상단에 서로 일정 간격을 두고 나란하게 수평적으로 배치되어 시공되는 트러스 중공빔(12);
    한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 상면에 정착되어 있는 슬래브 지지용 상판(14);
    상기 슬래브 지지용 상판(14)의 하부에 배치되어 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 내측면에 접합되는 중앙 보강프레임(16a);을 포함하고,
    상기 슬래브 지지용 상판(14)의 하부에 배치되어 한 쌍의 트러스 중공빔(12)(12)의 외측면에 접합되는 측면 보강프레임(16b)(16b)을 더 포함하며,
    상기 트러스 중공빔(12)은,
    하부가 반원형 단면을 이루고 상부가 사다리꼴 단면을 이루는 강재 관체(121);
    상기 강재 관체(121)의 내부 단면의 중심부에 수평적으로 설치된 수평반력부재(122);
    상기 강재 관체(121)의 단면의 중심을 통과하는 수직선을 기준으로 좌우 대칭적으로 배치되어 일단은 상기 강재 관체(121)의 상단에 타단은 상기 수평반력부재(122)에 연결되어 기울어져 설치된 한 쌍의 트러스 부재(123)(123);
    상기 강재 관체(121)의 상단에 설치되는 상부지지대(124);를 포함하는 것을 특징으로 하는 트러스 단면을 갖는 거더.
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