KR101598218B1 - 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부 긴장 방식의 교량에서 절점, 특히 상현재와 사부재의 결합부에서 발생되는 응력집중을 해소하도록 함으로써 교량의 내구성 및 안정성을 높이고 결합부의 자유도를 증대시켜 정적하중 뿐만 아니라 활하중에 대해서도 용이하게 대응할 수 있도록 한 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량에 관한 것으로, 양 지점부에 거치되는 상현재, 상기 상현재의 하부에 위치하되 상단이 상기 상현재의 하면에 제 1 결합부재를 통해 결합되는 복수의 사부재, 상기 상현재의 양단 하부에 위치하는 지점고정부와 상기 사부재의 하단을 연결하는 한 쌍의 제 1 인장부재 및 상기 압축부재의 하단을 서로 연결하는 하나 이상의 제 2 인장부재를 포함하여 구성되며, 상기 제 1 결합부재는, 상기 상현재의 하면에 설치되고 하면에 반구형의 홈이 형성되는 안착홈부 및 상기 사부재의 상단에 결합되고 상기 안착홈부에 안착되는 볼이 형성되는 볼 형성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량{Pedestrian bridge using ball joint}

본 발명은 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 트러스 구조에서 상현재와 사부재의 결합에 자유도를 부여함으로써 응력집중을 방지할 수 있고 제작이 용이하며 보다 안정된 구조의 교량을 얻을 수 있도록 한 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량에 관한 것이다.

언더텐션보를 활용한 교량은 휨과 압축력을 받는 상현재와 상기 상현재에 휨과 압축력을 가하는 케이블로 이루어진 인장부재 그리고 상기 인장부재의 인장력을 상현재로 전달하는 사부재로 이루어지는 교량이다.

이러한 교량의 일례로, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0904881호(2009.6.29.공고)는 기둥 또는 보에 의하여 설치된 양측의 지점부와; 상기 지점부에 거치되며, 일정한 곡률을 갖는 상현재와; 상기 상현재의 양단부에 하부로 강결되며, 일정한 곡률을 갖는 인장재와; 상기 상현재와 인장재간에 수직으로 다수 개가 고정 설치되며, 상기 상현재 및 인장재를 연결시키는 압축부재와; 상기 압축부재에 수직으로 연결되는 연결재로 구성됨을 특징으로 한다.

그런데 이와 같은 종래기술은 절점부에 해당되는 상현재와 압축부재가 서로 견고히 고정되어 있어 인장재에 텐션이 부여되면 이 절점부, 즉 상현재와 압축부재가 서로 상대 회동이나 이동이 불가능하여 응력이 집중되게 되고 이러한 응력집중 현상이 지속되고 반복되게 되면 절정부의 파손으로 이어지므로 이와 같은 절점부의 응력집중은 교량의 내구성 및 안전성을 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.

또한, 종래기술은 인장재를 고정하고 이에 텐션을 부여하기 위해 쉬스관, 정착구 등의 복잡한 장비가 필요한 등의 문제점도 지적되고 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0904881호(2009.6.29.공고)

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 하부 긴장 방식의 교량에서 절점, 특히 상현재와 사부재의 결합부에서 발생되는 응력집중을 볼 관절 구조의 채택을 통해 해소하도록 함으로써 교량의 내구성 및 안정성을 높이고 결합부의 자유도를 증대시켜 정적하중 뿐만 아니라 활하중에 대해서도 용이하게 대응할 수 있도록 한 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 사부재의 길이 조절이 가능 및 용이하도록 한 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 인장부재를 고정하고 긴장을 부여하기 위해 종래기술과 같은 복잡한 장치나 장비가 필요하지 않아 제작이 쉽고 제작비용이 적게 소요되며 현장 설치가 용이하도록 한 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 하부 긴장도의 조절을 통해 상현재의 높이 및 캠버를 자유롭게 조절할 수 있도록 한 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 정하중 뿐만 아니라 활화중에 대해서도 대응이 용이하도록 한 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량은,

양 지점부에 거치되는 상현재,

상기 상현재의 하부에 위치하되 상단이 상기 상현재의 하면에 제 1 결합부재를 통해 결합되는 복수의 사부재,

상기 상현재의 양단 하부에 위치하는 지점고정부와 상기 사부재의 하단을 연결하는 한 쌍의 제 1 인장부재 및

상기 사부재의 하단을 서로 연결하는 하나 이상의 제 2 인장부재를 포함하여 구성되며,

상기 제 1 결합부재는,

상기 상현재의 하면에 설치되고 하면에 반구형의 홈이 형성되는 안착홈부 및

상기 사부재의 상단에 결합되고 상기 안착홈부에 안착되는 볼이 형성되는 볼 형성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 결합부재는 상기 안착홈부의 반구형 홈 주위에 형성되어 볼 형성부의 볼 이탈을 방지하는 볼 이탈방지 커버를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 볼 이탈방지 커버는 외측 커버부와 내측 커버부를 포함하며,
상기 외측 커버부는 하중의 작용 방향 측에 위치하고 상대적으로 볼의 더 많은 외주연부를 감싸도록 형성되며,
상기 내측 커버부는 하중의 작용 방향 반대측에 위치하고 상기 외측 커버부보다 상대적으로 볼의 더 적은 외주연부를 감싸도록 형성되며,

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상기 외측 커버부와 내측커버부는 볼 전체 외주연부를 감싸도록 서로의 양단부가 접하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측 커버부의 두께는 상기 내측 커버부의 두께 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사부재와 상기 볼 형성부의 결합은,

상기 사부재의 단부에 형성된 암나사부 및

상기 암나사부에 결합되는 상기 볼 형성부의 제 1 수나사부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사부재와 상기 제 1 인장부재 또는 제 2 인장부재의 결합은 제 2 결합부재를 통해 이루어지되,

상기 제 2 결합부재는,

상기 사부재의 하단에 결합되는 수평플랜지,

상기 수평플랜지 하면에 결합되는 한 쌍의 수직플랜지 및

상기 수직플랜지에 양단부가 결합되는 수평축을 포함하여 구성되며,

상기 사부재와 결합하는 제 1 인장부재 또는 제 2 인장부재의 단부에는 상기 수평축이 관통하는 수평축용 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평축이 상기 제 1 인장부재 또는 제 2 인장부재의 길이방향으로 이동할 수 있도록 상기 수직플랜지에 형성되는 수평축 결합홀은 상하방향의 내경보다 좌우방향의 내경이 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 인장부재의 지점고정부 측 단부에 형성되는 제 2 수나사부,

상기 지점고정부에 형성되고 상기 제 2 수나사부가 통과하는 제 2 수나사부 관통홀이 형성되는 고정 브래킷 및

상기 제 2 수나사부에 결합되는 너트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 인장부재와 제 2 인장부재는 플레이트 바 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량은 하부 긴장 방식의 교량에서 절점, 특히 상현재와 사부재의 결합부에서 발생되는 응력집중을 해소하도록 함으로써 교량의 내구성 및 안정성을 높이고 결합부의 자유도를 증대시켜 정적하중 뿐만 아니라 활하중에 대해서도 용이하게 대응할 수 있고, 사부재의 길이 조절이 가능 및 용이하며, 인장부재를 고정하고 긴장을 부여하기 위해 종래기술과 같은 복잡한 장치나 장비가 필요하지 않아 제작이 쉽고 제작비용이 적게 소요되며 현장 설치가 용이하며, 하부 긴장도의 조절을 통해 상현재의 높이 및 캠버를 자유롭게 조절할 수 있으며, 정하중 뿐만 아니라 활화중에 대해서도 대응이 용이한 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 도시한 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량의 안착홈부 및 볼 형성부를 도시한 제 1 결합부재의 부분확대단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량의 상현재, 사부재, 제 2 인장부재의 결합관계를 도시한 부분확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량의 지점고정부를 도시한 부분확대도이다.

본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량을 도시한 횡단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량의 안착홈부 및 볼 형성부를 도시한 부분확대단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량의 상현재, 사부재, 제 2 인장부재의 결합관계를 도시한 부분확대도이며, 도 6은 본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량의 지점고정부를 도시한 부분확대도이다.

본 발명에 따른 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 양 지점부에 거치되는 상현재(1,上弦材), 상기 상현재(1)의 하부에 위치하되 상단이 상기 상현재(1)의 하면에 제 1 결합부재(10)를 통해 결합되는 복수의 사부재(2,斜部材), 상기 상현재(1)의 양단 하부에 위치하는 지점고정부와 상기 사부재(2)의 하단을 연결하는 한 쌍의 제 1 인장부재(3), 상기 사부재(2)의 하단을 서로 연결하는 하나 이상의 제 2 인장부재(4)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상현재(1)는 보도 교량의 바닥재나 슬래브 등을 포함하는 개념으로 사용될 수 있으며, 상기 사부재(2)는 상기 상현재(1)와 제 1 및 제 2 인장부재(3,4)를 연결하여 주로 압축하중을 받게 되며, 보도 교량의 폭방향 좌우로 동일하게 한 쌍씩 세트로 하여 배치될 수 있다.

그리고 상기 제 1 결합부재(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상현재(1)의 하면에 그 상면이 용접 등의 방식으로 결합 설치되고 하면에 반구형(半球形)의 홈(11)이 형성되는 안착홈부(12)와, 상기 사부재(2)의 상단에 일단이 결합되고 상기 안착홈부(12)에 삽입 안착되는 볼(13,Ball)이 타단에 형성되는 볼 형성부(14)와, 상기 안착홈부(12)의 반구형 홈 주위에 볼트 등으로 결합되어 상기 반구형 홈 주위에 돌출된 볼 형성부(14)의 볼(13)의 외주를 감싸서 볼 형성부(14)의 볼(13) 이탈을 방지하는 볼 이탈방지 커버로 이루어진다.

그런데 상기 볼 이탈방지 커버는 볼 형성부(14)와 안착홈부(12)의 원활한 결합과 결합 후 분리 방지를 위해서 외측 커버부(15)와 내측 커버부(16)로 분리되어 제작되며, 이렇게 분리되어 형성되는 상기 외측 커버부(15)와 내측커버부는 대략 'U'자 형태로 제작되며 볼(13) 전체 외주연부를 감쌀 수 있도록 서로의 양단부가 접하여 위치하게 된다.

여기서, 상기 외측 커버부(15)는 하중의 작용 방향 측{즉, 상기 사부재(2)와 멀어지는 방향 측}에 위치하고 상대적으로 볼(13)의 더 많은 외주연부를 감싸도록 형성되며, 상기 내측 커버부(16)는 하중의 작용 방향 반대측{즉 상기 사부재(2)와 가까운 방향 측}에 위치하고 상기 외측 커버부(15)보다 상대적으로 볼(13)의 더 적은 외주연부를 감싸도록 형성되며, 상기 볼 형성부(14)의 볼(13)이 이탈되지 않도록 안정적으로 지지하기 위해서 상기 외측 커버부(15)의 두께는 상기 내측 커버부(16)의 두께 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 사부재(2)와 상기 볼 형성부(14)의 결합은 상기 사부재(2)의 단부에 형성된 암나사부 및 상기 암나사부에 결합되는 상기 볼 형성부(14)의 제 1 수나사부(17)에 의한 나사 결합을 통해 이루어짐으로써 상기 볼 형성부(14)가 결합된 사부재(2)는 그 길이가 조절될 수 있도록 구성된다. 이를 통해, 본 발명은 제작과 설치, 특히 현장 설치가 용이한 이점이 있다.

또한, 상기 사부재(2)와 상기 제 1 인장부재(3) 또는 제 2 인장부재(4)의 결합은 본 발명에서 제 2 결합부재를 통해 이루어지게 되는데, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 결합부재는 상기 사부재(2)의 하단에 지면과 대략 수평으로 결합되는 수평플랜지(21), 상기 수평플랜지(21) 하면에 수직 아래 방향으로 결합되는 한 쌍의 수직플랜지(22), 상기 수직플랜지(22)에 양단부가 결합되는 수평축(23)을 포함하여 구성되며, 상기 수평축(23)에 결합하기 위해 상기 사부재(2)와 결합하는 제 1 인장부재(3) 또는 제 2 인장부재(4)의 단부에는 상기 수평축(23)이 관통하는 수평축용 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 사부재(2)의 하단부의 이동과 제작 공차 등을 수용하기 위한 방법으로, 상기 수평축(23)이 상기 제 1 인장부재(3) 또는 제 2 인장부재(4)의 길이방향으로 이동할 수 있도록 상기 수직플랜지(22)에 형성되는 수평축 결합홀(24)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상하방향의 내경보다 좌우방향의 내경이 더 크도록 슬롯(Slot) 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 제 1 인장부재(3)의 지점고정부 측 단부에 형성되는 제 2 수나사부(31), 상기 지점고정부에 형성되고 상기 제 2 수나사부(31)가 통과하는 제 2 수나사부 관통홀이 형성되는 상기 고정 브래킷(32) 및 상기 제 2 수나사부에 결합되는 너트(33)를 더 포함하여 구성되는데, 너트(33)를 회전시킴으로써 긴장도를 미세하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 쉬스관, 정착구 등을 필요로 하는 강선 방식보다 구조가 간단하여 제작 및 설치가 쉽고 비용이 적게 소요되는 등의 이점이 있다.

여기서, 본 발명의 주요 특징으로 상기 제 1 인장부재(3)와 제 2 인장부재(4)는 종래기술과는 달리 플레이트 바(Plate bar) 형태로 이루어진다.

상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량은 하부 긴장 방식의 교량에서 절점, 특히 상현재(1)와 사부재(2)의 결합부에서 발생되는 응력집중을 해소하도록 함으로써 교량의 내구성 및 안정성을 높이고 결합부의 자유도를 증대시켜 정적하중 뿐만 아니라 활하중에 대해서도 용이하게 대응할 수 있고, 사부재(2)의 길이 조절이 가능 및 용이하며, 인장부재를 고정하고 긴장을 부여하기 위해 종래기술과 같은 복잡한 장치나 장비가 필요하지 않아 제작이 쉽고 제작비용이 적게 소요되며 현장 설치가 용이하며, 하부 긴장도의 조절을 통해 상현재(1)의 높이 및 캠버를 자유롭게 조절할 수 있으며, 정적하중 뿐만 아니라 활화중에 대해서도 대응이 용이한 등의 이점을 가지게 되는 것이다.

1: 상현재 2: 사부재
3: 제 1 인장부재 4: 제 2 인장부재
10: 제 1 결합부재
11: 홈 12: 안착홈부
13: 볼 14: 볼 형성부
15: 외측 커버부 16: 내측 커버부
17: 제 1 수나사부
21: 수평플랜지 22: 수직 플랜지
23: 수평축 24: 수평축 결합홀
31: 제 2 수나사부 32: 고정 브래킷
33: 너트

Claims (10)

1. 양 지점부에 거치되는 상현재,
   상기 상현재의 하부에 위치하되 상단이 상기 상현재의 하면에 제 1 결합부재를 통해 결합되는 복수의 사부재,
   상기 상현재의 양단 하부에 위치하는 지점고정부와 상기 사부재의 하단을 연결하는 한 쌍의 제 1 인장부재 및
   상기 사부재의 하단을 서로 연결하는 하나 이상의 제 2 인장부재를 포함하여 구성되며;
   상기 제 1 결합부재는,
   상기 상현재의 하면에 설치되고 하면에 반구형의 홈이 형성되는 안착홈부,
   상기 사부재의 상단에 결합되고 상기 안착홈부에 안착되는 볼이 형성되는 볼 형성부 및
   상기 안착홈부의 반구형 홈 주위에 형성되어 볼 형성부의 볼 이탈을 방지하는 볼 이탈방지 커버를 포함하여 구성되며;
   상기 볼 이탈방지 커버는 외측 커버부와 내측 커버부를 포함하며,
   상기 외측 커버부는 하중의 작용 방향 측에 위치하고 상기 내측 커버부보다 상대적으로 볼의 더 많은 외주연부를 감싸도록 형성되며,
   상기 내측 커버부는 하중의 작용 방향 반대측에 위치하고 상기 외측 커버부보다 상대적으로 볼의 더 적은 외주연부를 감싸도록 형성되며,
   상기 외측 커버부와 내측커버부는 볼 전체 외주연부를 감싸도록 서로의 양단부가 접하도록 구성되며,
   상기 외측 커버부의 두께는 상기 내측 커버부의 두께 보다 크게 형성되며;
   상기 사부재와 상기 제 1 인장부재 또는 제 2 인장부재의 결합은 제 2 결합부재를 통해 이루어지되,
   상기 제 2 결합부재는,
   상기 사부재의 하단에 결합되는 수평플랜지,
   상기 수평플랜지 하면에 결합되는 한 쌍의 수직플랜지 및
   상기 수직플랜지에 양단부가 결합되는 수평축을 포함하여 구성되며,
   상기 사부재와 결합하는 제 1 인장부재 또는 제 2 인장부재의 단부에는 상기 수평축이 관통하는 수평축용 관통홀이 형성되며;
   상기 수평축이 상기 제 1 인장부재 또는 제 2 인장부재의 길이방향으로 이동할 수 있도록 상기 수직플랜지에 형성되는 수평축 결합홀은 상하방향의 내경보다 좌우방향의 내경이 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는
   볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 사부재와 상기 볼 형성부의 결합은,
   상기 사부재의 단부에 형성된 암나사부 및
   상기 암나사부에 결합되는 상기 볼 형성부의 제 1 수나사부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는
   볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 인장부재의 지점고정부 측 단부에 형성되는 제 2 수나사부,
   상기 지점고정부에 형성되고 상기 제 2 수나사부가 통과하는 제 2 수나사부 관통홀이 형성되는 고정 브래킷 및
   상기 제 2 수나사부에 결합되는 너트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
   볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 인장부재와 제 2 인장부재는 플레이트 바 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   볼 관절 방식을 활용한 장경간 보도 교량
   
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