KR101418758B1 - 원호형 변단면 강재 거더, 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량 및 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법 - Google Patents

원호형 변단면 강재 거더, 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량 및 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량 및 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량은, 교량의 상판과, 상기 상판의 하부에 설치되어 상기 상판을 지지하는 강재 거더를 포함하여 구성되며, 상기 강재 거더는, 교량의 폭방향의 양끝단에 일체로 연결되며, 다음 식(W = 2rsinθ/2, h = r - rcosθ/2 = r(1-cosθ/2), 여기서, W는 교폭, h는 임의의 지점에서의 형고, θ는 교폭 양끝단을 연결하는 가상의 원호의 각도, r은 가상의 원호의 반지름이다)에 의해 산정되는 원호 형상의 단면을 가지며 상기 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하고, 상기 일정지점의 각 지점간의 거리를 길이로 하고 각 지점에서의 형고를 폭으로 하는 사다리꼴 형상으로 강판을 상기 벤딩롤러에 의해 상기 강판을 원호 형상으로 벤딩하여 교량의 폭 방향으로 이음부분이 없이 일체로 형성되며 형고가 연속적으로 변하는 변단면을 가지는 변단면 거더를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

원호형 변단면 강재 거더, 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량 및 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법{ROUND TYPE CHANGING SECTION STEEL GIRDER, STEEL GIRDER BRIDGE WITH ROUND TYPE CHANGING SECTION AND MANUFACURING METHOD FOR THE STEEL GIRDER HAVING ROUND TYPE CHANGING SECTION}
본 발명은 원호형 변단면 강재 거더, 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량 및 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교량의 강재 거더를 교량의 길이방향을 따라 연속적으로 단면이 변화하는 반원형 형상의 단면으로 구성하여 교량의 휨강성을 증가시킬 수 있는 원호형 변단면 강재 거더, 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량 및 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량에서 거더는 상부에 작용하는 하중을 지지하며 이를 하부 구조에 전달하는 구조물에 해당되고, 이러한 거더는 교량에서 가장 중요한 구조이며 또한 많은 강재가 소모되는 구조물에 해당된다.
이러한 교량의 거더로서 하중의 분산이 용이하고 휨강성이 향상된 박스형 거더를 널리 이용하고 있다.
박스형 거더 많이 사용되고 있는 종래의 박스형 거더는 두 개의 수직판을 양측부에 세우고 그 상하단에 각각 플랜지를 고정하여 사각의 통형으로 구성되는 것으로서, 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.
한편, 교량은 그 길이방향을 따라 지지점부 사이의 중앙에서 최대 휨 부모멘트가 발생하게 되는데, 종래의 박스형 거더는 이러한 교량의 길이방향에 따른 휨모멘트의 변화에 적절히 대응하는 단면을 가지기 어렵다는 문제점이 있었다.
교량의 길이방향에 따른 휨 부멘트의 변화에 적절하게 대응하는 변단면을 가지는 거더로서 한국특허 제999021호가 개시되어 있다.
상기 종래기술에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하부플랜지의 전체 연장길이에 걸쳐 복부의 높이가 차이가 형성되도록 플레이더 거더를 변단면 형태로 형성하여 단면력이 크게 발생하는 휨 부모멘트 형성구간에 대해서는 복부의 높이가 다른 구간에 비하여 더 커지도록 확대단면구간을 형성한 것이 기재되어 있다.
그러나, 상기 종래기술에 의한 합성거더는 복부와 상하부의 플랜지로 I자형의 단면 구조를 갖도록 구성한 후, 이렇게 구성된 여러 개의 I자형의 구조물을 수직 및 수평으로 서로 브레이싱하여 교량의 거더로 사용하는 것으로서, 일반구간에서의 I자형 거더와 확대단면구간에서의 I자형 거더를 각각 별도로 제조하여 서로 용접등의 방법에 의해 연결하여야 할 뿐만 아니라, 일반구간에서의 I자형 거더의 상부에는 합성콘크리트부를 별도로 타설하여 형성하여야 하고, 그런 다음 교량의 상판에 다시 일체로 체결형성하여야 하므로, 시공이 번거롭고 시공에 소요되는 시간과 비용이 많이 소요된다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래기술은 교량의 길이방향에 따라 휨 부모멘트에는 대응할 수는 있지만, 상술한 박스형 거더의 장점을 발현하기에는 어렵다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 박스형 거더가 갖는 장점을 보유하면서도 교량의 길이방향에 따른 휨 부모멘트의 변화에 대하여 적절하게 대응할 수 있는 변단면을 가지면서 연속적인 시공이 가능한 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 교폭은 동일하면서 형고는 연속적으로 변화할 수 있는 원호형 변단면을 갖는 강재 거더를 용이하게 제조할 수 있는 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량은, 교량의 상판과, 상기 상판의 하부에 설치되어 상기 상판을 지지하는 강재 거더를 포함하여 구성되며, 상기 강재 거더는, 교량의 폭방향의 양끝단에 일체로 연결되며, 다음 식에 의해 산정되는 원호 형상의 단면을 가지며 상기 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하고, 상기 일정지점의 각 지점간의 거리를 길이로 하고 각 지점에서의 형고를 폭으로 하는 사다리꼴 형상으로 강판을 벤딩롤러에 의해 상기 강판을 원호 형상으로 벤딩하여 교량의 폭 방향으로 이음부분이 없이 일체로 형성되며 형고가 연속적으로 변하는 변단면을 가지는 변단면 거더를 구비하는 것을 특징으로 한다.
W = 2rsinθ/2
h = r - rcosθ/2 = r(1-cosθ/2)
(여기서, W는 교폭, h는 임의의 지점에서의 형고, θ는 교폭 양끝단을 연결하는 가상의 원호의 각도, r은 가상의 원호의 반지름이다)
여기서, 상기 강재거더는 상기 교량의 상판을 지지하는 상부 플레이트와, 상기 상부플레이트에 일체로 연결되는 하부 플레이트를 구비하며, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 중 어느 하나는 교량의 길이방향을 따라 수평인 평판 플레이트로 형성되고, 나머지 하나는 원호 형상의 단면을 가지며 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하는 변단면을 가지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 교량이 단순보인 경우 상기 강재 거더의 교폭은 일정하고, 상기 강재 거더의 형고는 교량의 길이방향의 중앙부분에서 최대이고 교량의 길이방향의 양끝단에서 최소인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 교량이 연속보인 경우, 상기 강재 거더의 교폭은 일정하고, 상기 강재 거더의 형고는 연속보의 지점부에서 최대이고 교량의 길이방향의 양끝단에서 최소인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연속보의 지점부의 지지기둥의 상부에 설치되며, 상기 강재 거더의 원호 형상의 하부 플레이트를 지지하는 지지부재를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상부플레이트에는 상기 강재 거더의 내측으로 돌출되어 형성된 돌출부재를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 강재 거더의 내부면에는 교량의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 형성되며 내측으로 돌출되어 형성된 지지브라켓을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 강재 거더의 내측에는 상기 강재 거더에 일체로 형성되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 의해 상기 강재 거더에 지지고정되는 중공의 내부강관을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 강재 거더의 내측에는 상기 교량에 프리스트레스를 도입하기 위한 프리텐션용 또는 포스트텐션용 강선이 더욱 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법은, 일정한 교폭을 가지며 교량의 길이방향에 따른 일정 지점에서 서로 다른 형고를 갖는 다음 식에 의해 단면을 산정하는 단계와,
W = 2rsinθ/2
h = r - rcosθ/2 = r(1-cosθ/2)
(여기서, W는 교폭, h는 임의의 지점에서의 형고, θ는 교폭 양끝단을 연결하는 가상의 원호의 각도, r은 가상의 원호의 반지름이다)
상기 일정지점의 각 지점간의 거리를 길이로 하고 각 지점에서의 형고를 폭으로 하는 사다리꼴 형상으로 강판을 재단하는 단계와,
상기 사다리꼴 형상의 강판을 벤딩롤러에 투입하는 단계와,
상기 벤딩롤러에 의해 상기 강판을 원호 형상으로 벤딩하여 교량의 폭 방향으로 이음부분이 없이 일체로 형성되며 형고가 연속적으로 변하는 강판을 제조하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 벤딩하는 단계는, 상부롤러와 하부롤러에 의해 투입된 강판을 가압하는 단계와, 상기 상부롤러 및 하부롤러를 회전시키면서 상기 상부롤러의 양측에 배치된 가압롤러를 상승시켜 상기 강판의 양측을 가압하여 상기 강판을 원호형상으로 벤딩하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가압롤러의 중심축은 상기 상부롤러 및 상기 하부롤러의 중심축에 대하여 수직 및 수평방향으로 점차 이격되도록 형성되어 일끝단으로부터 타끝단을 향하여 경사져 형성되어 상기 사다리꼴 형상의 강판이 일정 위치에서 동일한 곡률을 갖도록 벤딩하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명에 의하면, 교량의 강재거더를 변단면을 가지는 원호형상의 강재 거더로 구성할 수 있기 때문에, 박스형 거더가 갖는 장점을 보유하면서도 교량의 길이방향에 따른 휨 모멘트의 변화에 대하여 적절하게 대응할 수 있는 변단면을 가지면서 연속적인 시공이 가능한 이점이 있다.
또한, 원호형상의 강재 거더로 구성함으로써 강재 거더의 휨 성능을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원호형 강재 거더의 내부를 교량의 전기설비 기타 유지보수 설비 등을 위한 공간으로 활용할 수 있다.
또한, 원호 형상 강재 거더에 강관을 일체로 설치함으로써, 거더의 중립축을 하강시킬 수 있을 뿐만 아니라, 강관에 프리텐션 또는 포스트 텐션용 강선을 배치하여 거더에 프리스트레스를 도입하여 추가적인 하중에 견딜 수 있도록 제조하기 용이하다.
또한, 본 발명에 의한 강재 거더의 제조방법에 의하면, 교폭은 동일하면서 형고는 연속적으로 변화할 수 있는 원호형 변단면을 갖는 강재 거더를 용이하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 일정 지점에서의 형고를 교량에 작용하는 하중에 따라 적절하게 조절하기 용이하고, 가압롤러의 경사도를 조절함으로써 형고의 변화에 따른 강판의 곡률을 용이하게 조절하여 제조할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 변단면 합성거더를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량을 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 단순보 교량인 경우의 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 연속보 교량인 경우의 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 내부 강관을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 강재 거더의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 변단면 강재 거더의 제조를 위한 강판의 재단을 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 강재 거더의 제조를 위한 상부롤러, 하부롤러, 가압롤러를 나타내는 도면으로서, 도 8a는 단면도, 도 8b는 평면도, 도 8c는 측면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 상부롤러, 하부롤러, 가압롤러에 의해 강판에 벤딩되는 것을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량 및 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량(1)은, 상판(2)과 강재 거더(10)를 구비한다.
상기 상판(2)은 종래의 교량에 시공되는 상판으로 구성할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 강재 거더(10)는 상기 상판의 하부에 설치되어 상기 상판을 지지하도록 구성된다.
상기 강재 거더(10)는 상기 교량의 상판 하부에 설치되어 상기 상판을 지지하는 상부 플레이트(11)와, 상기 상부 플레이트에 일체로 형성된 하부 플레이트(12)를 구비한다.
본 실시예에 있어서, 상기 상부 플레이트는 교량의 길이방향을 따라 수평인 평판 플레이트로 형성되고, 상기 하부 플레이트는 원호 형상의 단면을 가지며 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하는 변단면을 가지는 것을 예로 하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 상부 플레이트가 원호 형상의 단면을 가지며 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하는 변단면을 가지고, 상기 하부 플레이트가 교량의 길이방향을 따라 수평인 평판 플레이트로 형성되도록 구성될 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d는 단순보 교량인 경우의 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량을 나타내는 도면이다.
상기 하부 플레이트(12)는 강재로 형성되며, 도 3b 및 도 3c에 나타낸 바와 같이, 상기 상부 플레이트의 폭방향의 양끝단에 일체로 연결되는 원호 형상의 단면을 갖도록 구성된다. 또한, 상기 하부 플레이트(12)는, 도 3a 내지 3d에 나타낸 바와 같이, 상기 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하는 변단면을 갖도록 구성된다.
여기서, 상기 하부 플레이트의 교폭(W)은 일정하고, 상기 하부 플레이트, 즉 상기 강재 거더의 형고(h)는 교량의 길이방향을 따라 교량에 작용하는 휨 모멘트의 값에 따라 변화하는 값은 갖도록 구성된다.
즉, 상기 강재 거더의 형고(h)는 교량의 최대 휨 모멘트가 발생하는 지점인 교량의 길이방향 중앙 부분에서 최대이고 교량의 길이방향의 양끝단에서 최소가 되도록 구성된다.
이로써, 상기 강재거더(10)를 상기 상부플레이트와 상기 하부 플레이트에 의해 변단면을 가지는 원호형상의 박스형 강재 거더로 구성할 수 있기 때문에, 박스형 거더가 갖는 장점과 원호형상 또는 아치 형상이 갖는 하중분산 능력을 보유하면서도 교량의 길이방향에 따른 휨 모멘트의 변화에 대하여 적절하게 대응할 수 있는 변단면을 가지면서 연속적인 시공이 가능하다. 또한, 원호형상의 변단면 거더로 구성함으로써 강재 거더의 휨 성능을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원호형 변단면 거더의 내부를 교량의 전기설비 기타 유지보수 설비 등을 위한 공간으로 활용할 수 있다.
한편, 상기 강재 거더의 상기 상부플레이트의 내부면에는 상기 강재 거더의 내측으로 돌출되어 형성된 돌출부재(20)를 더욱 구비할 수 있다. 상기 돌출부재(20)를 구비함으로써, 상기 강재거더에 작용하는 압축응력에 의한 좌굴 등의 변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 강재 거더의 내부에 일정두께의 콘크리트를 타설하여 상기 돌출부재(20)를 전단키로 기능할 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 강재 거더의 내부면에는 내측으로 돌출되어 형성된 지지브라켓(30)을 더욱 마련할 수 있다. 상기 지지브라켓은 교량의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 형성되며 상기 변단면 거더의 원호면을 따라 일정 높이로 형성되어, 상기 강재거더의 좌굴 등의 변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 전단성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 강재 거더의 내측에는 내부강관(50)을 더욱 마련할 수 있다. 상기 내부강관(50)은, 상기 하부 플레이트의 내측에 상기 강재 거더에 용접 등의 방법에 의해 일체로 형성되는 고정플레이트(51)를 마련하고, 상기 고정플레이트에 상기 내부 강관을 용접 등의 방법에 의해 지지고정되도록 구성하여 상기 내부 강관을 상기 하부 플레이트에 용이하게 지지고정할 수 있도록 구성한다.
상기 내부강관을 마련함으로써, 거더의 중립축을 하강시켜 중립축 하부의 상기 변단면 거더의 변형량을 경감시킬 수 있다. 또한, 상기 내부강관 내부에 프리텐션 또는 포스트 텐션용 강선(52)을 배치하여 필요시에 거더에 프리스트레스를 도입하여 추가적인 하중에 견딜 수 있도록 제조하기 용이하다.
상술한 실시예에서는 상기 교량이 단순보인 경우를 예로 하였으나, 복수의 지지기둥에 의해 지지되는 복수의 지점부를 갖는 연속보인 경우에도 적용이 가능하다.
도 4a 내지 도 4c는 연속보 교량인 경우의 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더를 갖는 교량을 나타내는 도면이다. 연속보인 경우에도 상기 돌출부재, 상기 지지브라켓, 상기 내부강관의 구성은 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 4a를 참조하면, 연속보의 경우, 교량의 길이방향 양끝단(A, E)은 최소 휨 모멘트를 받게 되고, 양끝단과 지점부 사이(C)에서는 점차 휨 모멘트가 증가하고, 지점부(B, D)에서 최대 휨 부모멘트를 받게 된다.
도 4c는 B 및 D 지점에서의 교량의 단면도, 도 4b는 기타 지점에서의 교량의 단면도이다. 도 4b 및 도 4c에 나타낸 바와 같이, 상기 강재 거더의 교폭은 일정하고, 상기 강재 거더의 형고는 연속보의 지점부에서 최대이고 교량의 길이방향의 양끝단에서 최소인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연속보의 지점부에서는 상기 강재 거더와 상기 지점부의 지지기둥(3) 사이에 지지부재(40)가 마련된다. 상기 지지부재(40)는 지지기둥의 상부에 설치되며, 상기 강재 거더의 원호 형상의 하부 플레이트를 지지한다. 상기 지지부재는 서로 다른 높이를 갖는 복수의 세그먼트가 일정 간격 이격되어 상기 원호 형상의 하부 플레이트에 맞닿아 지지되도록 구성되며, 상기 복수의 세그먼트는 상기 지지기둥으로부터 수직 방향으로 연장되어 세워 설치된다.
이로써, 단순보 교량 뿐만 아니라 연속보 교량인 경우에도 원호 형상을 가지며 교량의 길이방향을 따라 단면이 연속적으로 변화하는 변단면 강재 거더를 용이하게 설치할 수 있다.
상술한 본 발명의 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량은 원호형 변단면 강재 거더의 제조가 중요하다. 이하, 도 7 내지 도 9을 참조하여, 본 발명의 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 변단면 강재 거더의 제조를 위한 강판의 재단을 나타내는 도면, 도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 강재 거더의 제조를 위한 상부롤러, 하부롤러, 가압롤러를 나타내는 도면, 도 9는 본 발명에 의한 상부롤러, 하부롤러, 가압롤러에 의해 강판에 벤딩되는 것을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 원호형 변단면 강재 거더의 제조는, 우선 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량의 교폭과 형고를 산정한다.
상기 교폭은 상기 교량의 길이방향을 따라 일정한 교폭을 가지지만, 상기 형고는 상기 교량의 길이방향을 따라 상기 교량에 가해지는 휨 모멘트의 값에 따라 서로 다른 형고를 갖는다. 따라서, 상기 형고를 교량의 길이방향에 따른 일정 지점에서의 휨 모멘트 값에 따라 서로 다른 형고를 갖도록 단면을 산정한다.
여기서, 상기 교폭을 W라 하고, 임의의 지점에서의 형고를 h라 하고, 교폭 양끝단을 연결하는 가상의 원호의 각도를 θ, 가상의 원호의 반지름을 r이라 하면,
W = 2rsinθ/2
h = r - rcosθ/2 = r(1-cosθ/2)
가 된다.
이로써, 교량의 교폭을 결정하고, 교량에 가해지는 휨 모멘트 값에 따라 임의의 지점에서의 형고를 산정하면, 상기 식으로부터 임의의 지점에서의 가상의 원호의 각도와 가상의 원호의 반지름을 산정할 수 있고, 임의의 지점에서의 원호의 길이를 산정할 수 있다.
그런 다음, 상기 일정지점의 각 지점간의 거리를 길이로 하고 각 지점에서의 형고를 폭으로 하는 사다리꼴 형상으로 강판을 재단한다.
즉, 도 7a 내지 도 7b에 나타낸 바와 같이, A-A' 지점과, B-B'지점 및 C-C' 지점에서의 각각의 형고에 따라 각각의 원호의 길이(S1, S2, S3)를 산정하고, 도 7c에 나타낸 바와 같이, A-A', B-B', C-C' 지점을 각각 연결하면 A ~ C까지의 거리를 높이로 하고, A-A'의 원호의 길이(S1)와 C-C'의 원호의 길이(S3)를 각각 윗변과 밑변으로 하는 사다리꼴 형상을 산정할 수 있고, 이에 따라 공장에서 미리 상기 사다리꼴 형상으로 강판을 재단한다.
그런 다음, 상기 사다리꼴 형상으로 재단된 강판을 벤딩롤러에 투입하고, 상기 벤딩롤러에 의해 상기 강판을 원호 형상으로 벤딩한다.
상기 벤딩하는 단계는, 상부롤러(60)와 하부롤러(61)에 의해 투입된 강판을 가압하여 파지한 후, 상기 상부롤러 및 하부롤러를 회전시키면서, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 상기 상부롤러의 양측에 배치된 가압롤러(62, 63)를 상승시켜 상기 강판의 양측을 가압하여 상기 강판을 원호형상으로 벤딩한다.
여기서, 상기 사다리꼴 형상으로 재단된 강판은 서로 다른 곡률과 형고를 가지므로, 벤딩곡률도 서로 달라야 한다. 본 실시예에 있어서, 상기 가압롤러(62, 63)의 중심축은, 도 8b 및 도 8c에 나타낸 바와 같이, 상기 상부롤러 및 상기 하부롤러의 중심축에 대하여 수평방향으로는 평행하지만 수직방향으로 점차 이격되도록 형성되어 일끝단으로부터 타끝단을 향하여 경사져 형성되어 있다.
이로써, 상기 강판이 서로 다른 형고와 서로 다른 폭을 갖더라도 상기 경사져 형성된 가압롤러에 의해 가압함으로써 상기 사다리꼴 형상의 강판이 일정 위치에서 동일한 곡률을 갖도록 벤딩할 수 있다.
여기서, 상기 가압롤러의 상부에는 상기 강판을 중심으로 대향하는 측에 가압지지롤러(64)를 더욱 설치하여, 상기 가압롤러와 함께 상기 강판을 벤딩가압하면서 지지하여 상기 벤딩되는 강판의 상승을 억제하고 변형을 방지하도록 구성할 수 있다.
또한, 교량에 가해지는 휨 모멘트값에 따라 최대 휨 모멘트를 받는 지점에서의 형고의 값이 달라지더라도 상기 사다리꼴 형상의 밑변과 상기 가압롤러의 경사도를 조절함으로써 용이하게 원하는 곡률을 갖도록 벤딩할 수 있다.
이로써, 본 발명에 의한 강재 거더의 제조방법에 의하면, 교폭은 동일하면서 형고는 연속적으로 변화할 수 있는 원호형 변단면을 갖는 강재 거더를 용이하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 일정 지점에서의 형고를 교량에 작용하는 하중에 따라 적절하게 조절하기 용이하고, 가압롤러의 경사도를 조절함으로써 형고의 변화에 따른 강판의 곡률을 용이하게 조절하여 제조할 수 있다.
본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.
1 : 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량
2 : 상판
10 : 강재 거더
11 : 상부 플레이트 12 : 하부 플레이트
20 : 돌출부재
30 : 지지브라켓
40 : 지지부재
50 : 내부강관
51 : 고정플레이트 52 : 강선
60 : 상부롤러 61 : 하부롤러
62, 63 : 가압롤러

Claims (13)

  1. 교량의 상판과, 상기 상판의 하부에 설치되어 상기 상판을 지지하는 강재 거더를 포함하여 구성되며,
    상기 강재 거더는,
    교량의 폭방향의 양끝단에 일체로 연결되며, 다음 식에 의해 산정되는 원호 형상의 단면을 가지며 상기 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하고,
    일정지점의 각 지점간의 거리를 길이로 하고 각 지점에서의 형고를 폭으로 하는 사다리꼴 형상으로 강판을 벤딩롤러에 의해 상기 강판을 원호 형상으로 벤딩하여 교량의 폭 방향으로 이음부분이 없이 일체로 형성되며 형고가 연속적으로 변하는 변단면을 가지는 변단면 거더를 구비하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
    W = 2rsinθ/2
    h = r - rcosθ/2 = r(1-cosθ/2)
    (여기서, W는 교폭, h는 임의의 지점에서의 형고, θ는 교폭 양끝단을 연결하는 가상의 원호의 각도, r은 가상의 원호의 반지름이다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강재거더는 상기 교량의 상판을 지지하는 상부 플레이트와, 상기 상부플레이트에 일체로 연결되는 하부 플레이트를 구비하며,
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 중 어느 하나는 교량의 길이방향을 따라 수평인 평판 플레이트로 형성되고, 나머지 하나는 원호 형상의 단면을 가지며 교량의 길이방향을 따라 형고가 연속적으로 변화하는 변단면을 가지는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 교량이 단순보인 경우 상기 강재 거더의 교폭은 일정하고, 상기 강재 거더의 형고는 교량의 길이방향의 중앙부분에서 최대이고 교량의 길이방향의 양끝단에서 최소인 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 교량이 연속보인 경우, 상기 강재 거더의 교폭은 일정하고, 상기 강재 거더의 형고는 연속보의 지점부에서 최대이고 교량의 길이방향의 양끝단에서 최소인 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연속보의 지점부의 지지기둥의 상부에 설치되며, 상기 강재 거더의 원호 형상의 하부 플레이트를 지지하는 지지부재를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부플레이트에는 상기 강재 거더의 내측으로 돌출되어 형성된 돌출부재를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강재 거더의 내부면에는 교량의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 형성되며 내측으로 돌출되어 형성된 지지브라켓을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강재 거더의 내측에는 상기 강재 거더에 일체로 형성되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 의해 상기 강재 거더에 지지고정되는 중공의 내부강관을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강재 거더의 내측에는 상기 교량에 프리스트레스를 도입하기 위한 프리텐션용 또는 포스트텐션용 강선이 더욱 배치되는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재거더를 갖는 교량.
  10. 일정한 교폭을 가지며 교량의 길이방향에 따른 일정 지점에서 서로 다른 형고를 갖는 다음 식에 의해 단면을 산정하는 단계와,
    W = 2rsinθ/2
    h = r - rcosθ/2 = r(1-cosθ/2)
    (여기서, W는 교폭, h는 임의의 지점에서의 형고, θ는 교폭 양끝단을 연결하는 가상의 원호의 각도, r은 가상의 원호의 반지름이다)
    상기 일정지점의 각 지점간의 거리를 길이로 하고 각 지점에서의 형고를 폭으로 하는 사다리꼴 형상으로 강판을 재단하는 단계와,
    상기 사다리꼴 형상의 강판을 벤딩롤러에 투입하는 단계와,
    상기 벤딩롤러에 의해 상기 강판을 원호 형상으로 벤딩하여 교량의 폭 방향으로 이음부분이 없이 일체로 형성되며 형고가 연속적으로 변하는 강판을 제조하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 벤딩하는 단계는,
    상부롤러와 하부롤러에 의해 투입된 강판을 가압하는 단계와,
    상기 상부롤러 및 하부롤러를 회전시키면서 상기 상부롤러의 양측에 배치된 가압롤러를 상승시켜 상기 강판의 양측을 가압하여 상기 강판을 원호형상으로 벤딩하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가압롤러의 중심축은 상기 상부롤러 및 상기 하부롤러의 중심축에 대하여 수직방향으로 점차 이격되도록 형성되어 일끝단으로부터 타끝단을 향하여 경사져 형성되어 상기 사다리꼴 형상의 강판이 일정 위치에서 동일한 곡률을 갖도록 벤딩하는 것을 특징으로 하는 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법.
  13. 제 10 항의 원호형 변단면 강재 거더의 제조방법에 의해 제조된 원호형 변단면 강재 거더.
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