KR101571858B1 - 거더 모듈 및 모듈러 강교량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중소 지간의 교량에 적용이 가능한 모듈러 강교량에 관한 것으로, 거더 모듈(10)과 상기 거더 모듈(10) 위에 배치되는 바닥판(22)을 포함하고, 상기 거더 모듈(10)은 단면이 트러스 구조인 거더 셀(12)을 복수 개 구비하여 이루어지고, 상기 바닥판(22)은 상기 거더 모듈(10) 상에 콘크리트가 타설되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 거더 모듈의 표준화된 부재를 공장에서 제작하고 조립하여 현장에서 적은 장비와 인원으로 가설을 용이하게 실시하여 현장 공사 기간을 최소화할 수 있다.

거더 모듈, 거더 셀, 바닥판, 콘크리트

Description

거더 모듈 및 모듈러 강교량{GIRDER MODULE AND MODULAR STEEL BRIDGE HAVING TRUSS TYPE CELL STRUCTURE}

본 발명은 중소 지간의 교량에 적용이 가능한 거더 모듈 및 모듈러 강교량에 관한 것이다.

교량은 지간, 즉 교대와 교대 사이의 거리, 중간에 교각이 있는 경우에는 교대와 교각 사이의 거리 또는 교각과 교각 사이의 거리로 적용 형식이 구분될 수 있다. 본 발명이 적용되는 중소 지간의 교량은 지간이 10 내지 35m 정도로서, 구조가 단순하고, 현장 작업이 용이하여 현장 공사 기간이 감소하며, 구조물의 유지 관리가 최소화될 것이 요구된다. 또한, 하천 통과시 홍수에 대비하여 교량 하면의 통수 면적을 확보하기 위해 거더의 높이, 즉 형고가 낮은 형식 선호된다.

종래에 많이 적용되는 교량의 형식은 콘크리트 거더와 콘크리트 바닥판의 합성 교량 또는 강 거더와 콘크리트 바닥판의 합성 교량이다.

그런데, 콘크리트 거더 형식의 경우 현장 제작하여 사용하는 때에는 타설과 강선 작업으로 많은 공기가 소요되고 공장 제작된 콘크리트 거더를 사용하는 때에는 거치시에 거더의 큰 자중으로 여러 작업 인원과 대형 장비가 필요하다. 강 거 더 형식의 경우에는 주로 압연 형강을 사용하는데 현장에서 거더와 거더를 횡으로 연결하는 가로보의 볼트 조립 연결을 실시해야 하며 현장 도장을 실시하므로 작업이 많고 시간이 많이 소요된다.

또한, 거더 위에 콘크리트 바닥판을 형성하기 위해 거푸집 지지대를 설치하고, 거푸집을 설치하며, 철근 배근을 한 후, 콘크리트를 타설하는 작업이 필요하다. 바닥판의 콘크리트가 목표 강도가 될 때까지 양생해야 하며, 그 후 거푸집과 거푸집 지지대를 철거하고 교량 난간과 포장을 실시하여 마무리하므로 공사 기간이 많이 소요된다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 중소 지간의 교량에 적용 가능한 거더의 표준화된 부재를 공장에서 제작하고 조립하여 현장에서 적은 장비와 인원으로 가설을 용이하게 실시하여 현장 공사 기간을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

또한, 작은 형고로도 교량의 처짐에 불리하지 않은 강교량을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 교대 위에 배치되어 바닥판을 지지하는 거더 모듈에 있어서, 단일 강판을 절곡하여 장판부, 단판부 및 복부를 포함하도록 형성한 거더 셀을 복수개 접착하여 상면이 하나의 연속면을 이루도록 하되, 상기 거더 셀들의 상기 장판부들과 상기 단판부들은 평행하게 놓이고, 상기 복부들은 일정 각도로 경사지게 놓임으로써 트러스 구조의 단면이 상기 거더 셀이 접착되어 연장되는 방향으로 반복되게 구성되며, 하나의 상기 거더 셀의 장판부와 단판부는 이웃하는 상기 거더 셀의 단판부와 장판부에 각각 접합되어 연속되는 상면과 하면을 형성하여 상기 거더 셀이 접합되는 방향으로 상기 장판부와 상기 단판부가 번갈아가며 배치되는 것을 특징으로 하는 거더 모듈을 제공한다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 거더 셀은 이웃하는 상기 거더 셀과 단부가 연속되도록 결합된다.

본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 거더 셀은 이웃하는 상기 거더 셀과 단부가 단차지도록 결합된다.

본 발명의 제4 특징에 따르면, 상기 거더 모듈과 상기 거더 모듈 상에 배치되는 바닥판을 포함하고, 상기 바닥판은 상기 거더 모듈 상에 직접 콘크리트가 타설되어 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈러 강교량을 제공한다.

본 발명의 제5 특징에 따르면, 교대 위에 설치되는 상기 거더 모듈의 길이 방향의 양 끝단은 상기 거더 모듈 내에도 콘크리트가 타설된다.

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본 발명에 따르면, 거더의 표준화된 부재를 공장에서 제작하고 조립하여 현장에서 적은 장비와 인원으로 가설을 용이하게 실시하여 현장 공사 기간을 최소화할 수 있다.

또한, 작은 형고로도 교량의 처짐에 불리하지 않은 구조를 갖는 거더를 실현할 수 있다.

본 발명은 종래에 콘크리트 거더 또는 강 거더 위에 콘크리트 바닥판을 합성하는 구조에서 콘크리트 거더 또는 강 거더를 트러스식 셀구조를 갖는 모듈로 대체 하는 구조로서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 거더 모듈(10)의 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 거더 모듈(10)의 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 거더 모듈(10)은 복수의 거더 셀(12)을 조립하여 제작한다. 각각의 거더 셀(12)은 강판을 공장 가공하여 제작한다. 거더 셀(12)은 하나의 강판을 롤포밍 압연하거나 프레스 절곡하여 제작할 수 있다. 강판은 고내식성 후판, 스테인리스 강 등의 내부식성 소재를 사용하여 장수명을 확보할 수 있다. 또한, 강판은 고강도강을 사용하여 소요 판두께를 저감할 수 있다.

각각의 거더 셀(12)은 장판부(a), 단판부(b) 및 복부(c)를 포함하는 형상으로 이루어진다. 장판부(a)는 단판부(b) 보다 길고, 장판부(a)와 단판부(b)는 평행하며, 복부(c)는 장판부(a)와 단판부(b)에 대해 소정의 각도로 경사지게 연장하여 장판부(a)와 단판부(b)를 연결한다.

경사의 각도는 교량의 최적 단면에 따라 적합하게 정해질 수 있다. 즉, 거더 셀(12)은 중간부가 경사져 있다.

이와 같이 구성된 거더 셀(12)은 복수 개 나란히 배치되어 하나의 거더 모듈(10)로 제작된다. 복수의 거더 셀(12)은 교대로 상하 방향을 바꾸어 조립한다. 즉, 하나의 거더 셀(12)의 장판부(a)가 상측이고 단판부(b)가 하측인 경우에, 이웃하는 거더 셀(12)은 장판부(a)를 하측으로 하고 단판부(b)를 상측으로 하여 조립한다. 이렇게 조립된 거더 모듈(10)은 복부의 경사가 교대로 엇갈려 배치되는 트러 스 구조를 형성한다. 복수의 거더 셀(12)은 용접으로 접합한다. 접합하는 거더 셀(12)의 개수는 제작하고자 하는 교량의 폭에 따라 결정된다. 교량의 폭은 넓지만 운반하는 차량의 폭이 좁은 경우에는 차량의 폭에 맞도록 거더 셀(12)을 접합하고, 현장에서 교량의 폭에 맞도록 거더 셀(12)을 더 접합할 수 있다. 거더 모듈(10)의 말단은 모듈 구조의 폐합 구조를 이루기 위해 거더 셀(12)의 복부(c)만 있는 구조의 것을 용접하여 연결한다(도 1의 우측단 거더 셀 참조).

조립된 거더 모듈(10)에서, 장판부(a)와 단판부(b)는 거더의 상부 플랜지 또는 하부 플랜지의 역할을 하고 복부(c)는 거더의 복부 역할을 한다.

도 3은 거더 모듈(10) 상에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 바닥판(22)을 형성한 모듈러 강교량(20)을 도시한다.

현장에 운반된 거더 모듈(10)은 가설 장비 크레인 또는 지게차 등으로 가설 위치에 놓이게 되며 이 때 교량 폭과 길이에 따라 복수의 모듈이 배치될 수 있다. 종래에는 거더와 거더를 횡으로 연결하는 가로보의 볼트 조립 연결을 실시해야 하였으나, 본 발명의 거더 모듈(10)은 모듈 간 별도의 연결 장치가 필요하지 않으므로 가설이 매우 용이하다. 모듈 위에 바닥판 철근을 배치하고 콘크리트를 타설한다. 모듈의 상면은 단일의 연속면이므로 모듈 자체가 거푸집 및 거푸집 지지대 역할을 하여 바닥판 타설을 위한 별도의 거푸집을 설치하지 않고, 모듈의 상면에 바로 콘크리트를 타설한다.

도 4는 교대(30) 위에 본 발명에 따른 모듈러 강교량(20)을 설치한 것을 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 교대(30) 위에 놓이는 모듈러 강교량(20)의 길이 방향의 양 끝단인 지점부는 지압 강성과 지점 안정성을 위해 바닥판 콘크리트 타설시 모듈(10) 내에도 콘크리트(14)를 타설하여 합성한다. 이는 교량 받침(32)의 지압 응력 저항과 하중 전달에 효과적이며 거더 모듈(10)의 내부를 밀폐하여 수분 및 이물질의 침투를 막아준다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 거더 모듈(10)을 도시한다. 본 실시예에 따른 거더 모듈(10)에서는 거더 셀(12)이 수평 방향으로 소정 거리 이격되어 이웃하는 거더 셀(12)에 접합된다. 이렇게 조립되는 거더 모듈(10)은 수평 방향으로 경사지는 교량(20)에 적용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 모듈러 강교량(20)은 다음과 같은 작용 효과를 가진다.

거더 모듈(10)이 공장 제작되고 현장에서는 콘크리트 바닥판의 타설만 이루어지므로 현장 공기를 최소화하고 현장 장비와 작업 인원을 최소화할 수 있다.

공장 제작되는 모듈 부재는 표준화된 동일한 판재를 사용하므로 표준화된 대량 생산이 가능하여 제작 경제성이 개선된다. 사용하는 강재는 고내식성 후판 또는 스테인리스 강재를 적용하여 초기 도장이 필요없으며 부식으로 인한 재료 열화가 없어서 유지 관리성이 우수하여 구조물의 장기 공용 수명을 확보할 수 있다. 또한, 모듈 내부는 강재 단면과 콘크리트로 폐합되어 구조적으로 안정성이 개선되며 수분 및 이물질 침입을 방지하여 보다 열화에 대한 저항이 우수하다.

트러스 형태의 모듈 단면은 차량 하중의 저항과 분배 능력이 탁월하여, 거더 의 높이인 형고를 일반 거더 보다 낮게 형성할 수 있으므로, 하천 등의 중소 지간 교량에 매우 유리한 구조이다. 구조적으로 부재의 휨에 저항하는데 큰 역할이 없는 복부를 경사지게 형성함으로써, 복부의 단면적이 최소화되고, 직선 복부의 단면 대비 보다 강한 단면 2차 모멘트를 가질 수 있다. 또한, 모듈을 형성하는 거더 셀(12)이 용접으로 접합되고 상부가 콘크리트로 합성되므로 길이 방향의 좌굴에 대해 안전하여 별도의 가로보 설치가 필요없다.

모듈은 구조적으로 안정되고 경량이어서, 운반이 용이하고 가설도 저용량의 크레인 장비 또는 지게차, 적은 인원으로 가능하여 공사 기간 및 비용의 절감이 가능하다.

콘크리트 바닥판의 타설시 모듈 위에 바로 타설하므로 별도의 거푸집이나 거푸집의 고정을 위한 동바리의 설치가 필요하지 않아 공사 기간의 단축과 공사비의 절감이 가능하다. 바닥판은 현장 타설 외에 프리 캐스트 바닥판도 사용 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 거더 모듈(10)의 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 거더 모듈(10)의 사시도이다.

도 3은 거더 모듈(10) 상에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 바닥판(22)을 형성한 모듈러 강교량(20)을 도시한다.

도 4는 교대(30) 위에 본 발명에 따른 모듈러 강교량(20)을 설치한 것을 도시한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 거더 모듈(10)을 도시한다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 거더 모듈 12 거더 셀

20 모듈러 강교량 22 바닥판

30 교대

Claims (8)

1. 교대(30) 위에 배치되어 바닥판(22)을 지지하는 거더 모듈에 있어서,

   단일 강판을 절곡하여 장판부(a), 단판부(b) 및 복부(c)를 포함하도록 형성한 거더 셀(12)을 복수개 접착하여 상면이 하나의 연속면을 이루도록 하되,

   상기 거더 셀(12)들의 상기 장판부(a)들과 상기 단판부(b)들은 평행하게 놓이고, 상기 복부(c)들은 일정 각도로 경사지게 놓임으로써 트러스 구조의 단면이 상기 거더 셀(12)이 접착되어 연장되는 방향으로 반복되게 구성되며,

   하나의 상기 거더 셀(12)의 장판부(a)와 단판부(b)는 이웃하는 상기 거더 셀(12)의 단판부(b)와 장판부(a)에 각각 접합되어 연속되는 상면과 하면을 형성하여 상기 거더 셀(12)이 접합되는 방향으로 상기 장판부(a)와 상기 단판부(b)가 번갈아가며 배치되는 것을 특징으로 하는 거더 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 거더 셀(12)은 이웃하는 상기 거더 셀(12)과 단부가 연속되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 거더 모듈.
6. 제1항에 있어서,

   상기 거더 셀(12)은 이웃하는 상기 거더 셀(12)과 단부가 단차지도록 결합되는 것을 특징으로 하는 거더 모듈.
7. 제1항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 거더 모듈(10)과 상기 거더 모듈(10) 상에 배치되는 바닥판(22)을 포함하고,

   상기 바닥판(22)은 상기 거더 모듈(10) 상에 직접 콘크리트가 타설되어 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈러 강교량.
8. 제7항에 있어서,

   교대(30) 위에 설치되는 상기 거더 모듈(10)의 길이 방향의 양 끝단은 상기 거더 모듈(10) 내에도 콘크리트(14)가 타설되는 것을 특징으로 하는 모듈러 강교량.

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