KR101648035B1 - 대칭구조의 복합 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상호 간에 일정간격 이격되어 대향하는 한 쌍으로 이루어지되, 각각의 수직 높이는 중앙부위에서 좌우로 갈수록 연속하여 감소하는 상하 및 좌우 대칭구조의 강재 측판(20); 상기 강재 측판(20) 각각의 상단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합되는 제1강관(32)과, 상기 강재 측판(20) 각각의 하단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합되며 양단 부위가 상기 교대(10)의 상부에 마련되는 교좌(16)에 고정되는 제2강관(36); 상호 간에 일정간격 이격되는 복수 개로 이루어지며, 각각의 하단부위는 상기 제2강관(36)의 상측에 고정결합되는 강재 격판(40); 좌우 양단부위는 상기 강재 측판(20) 각각의 내면과 결합되고, 하면부위는 상기 강재 격판(40) 각각의 상단부위와 결합되어 설치되는 강재 덮개판(50);으로 이루어지는 대칭구조의 복합 거더를 제공한다.

Description

대칭구조의 복합 거더{Composite girder having symmetric structure}

본 발명은 거더에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 상하 및 좌우 대칭구조로 이루어지는 한 쌍의 강재 측판 및 강재 측판의 상하부 각각에 결합되는 강관, 그리고 측판 내부에 수직하게 결합되는 강재 격판으로 거더를 구성하여 하중에 의한 휨 강성을 증대시킴으로써, 구조적으로 매우 안정하며 대구경의 강관 거더를 사용하지 않더라도 보다 용이하게 경간 폭을 확장할 수 있는 복합 거더에 관한 것이다.

교량에 있어 거더는 교량 자체의 하중 및 보행자들의 하중을 지지함과 동시에 작용하는 하중을 교대로 전달하는 수단으로서 많은 강재 구조물을 이용하여 시공하게 되는데, 강판의 조립으로 이루어지는 강재 거더의 경우 하중의 분산이 용이할 뿐 아니라 작용하는 하중에 대한 휨 강성이 좋기 때문에 교량의 거더로서 널리 사용되고 있다.

조립 구조의 강재 거더는 대개의 경우, 좌우 양측 각각에 일정 수직 높이의 강판을 배치하고, 그 상부 및 하부 각각을 평판으로 연결하여 사각 박스 형상의 단면 구조를 이루는 특징이 있다. 그런데, 이러한 조립 구조의 강재 거더는 단면이 사각 박스 형상으로 이루어진다는 점에서 교량의 길이 방향으로 작용하는 휨 모멘트 변화에는 적절하게 대응하지 못하는 단점이 있다.

종래 강재 거더가 가지는 이러한 단점을 개선하기 위해 제안된 기술 중에 대한민국 등록특허 제1418758호가 있다. 이 기술은 도 6 및 도 7 각각에 개시된 것과 같이 상판(2)을 지지하는 강재거더(10)를 단면이 반원으로 이루어지는 박스형으로 형성하되, 강재거더(10)의 수직 높이가 중앙부위에서 좌우 양측으로 갈수록 작아지도록 구성함으로써, 교량의 길이 방향으로 작용하는 휨 모멘트의 변화에 적절하게 대응하도록 함에 그 기술적 특징이 있다.

그런데, 상판을 지지하는 거더가 박스형으로 이루어질 경우 교량에 하중이 작용하면, 박스형 강재 거더의 상측부위에는 압축력이 발생하고 하측부위에는 인장력이 발생하게 되고, 이에 따른 휨 모멘트는 교량의 중앙부위에서 가장 큰 값이 되는데 이 기술은 휨 모멘트가 가장 크게 작용하는 교량의 중앙부위를 비대칭 구조의 박스형 거더로 구성하고 있다는 점에서 당초 의도하는 바의 효과를 기대하기가 쉽지 않다.

게다가, 이 기술은 교량의 각 부위마다 강판을 의도하는 곡률로 정확하게 벤딩하는 작업이 선행되어야 하며, 벤딩 작업이 정확하게 이루어지지 않을 경우 교량의 구조적 안정성을 크게 손상시킬 수 있는 문제가 있다. 이로 인해 이 기술을 접목하여 교량을 시공하는 경우, 시공 기간 및 시공 비용이 현저하게 증대될 수 있다는 점에서 이를 개선하기 위한 방안이 필요하다.

대한민국 등록특허 제1418758호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 대구경의 강관 거더를 사용하지 않더라도 교량의 길이방향으로 작용하는 휨 모멘트에 가장 적절하게 대응할 수 있어 구조적으로 매우 안정적이면서 장 경간의 교량을 매우 편리하게 시공할 수 있는 복합 거더를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 양단 부위 각각이 상호 간에 일정간격 이격되어 위치하는 교대(10)에 의해 지지되며 설치되는 거더로서, 상호 간에 일정간격 이격되어 대향하는 한 쌍으로 이루어지되, 각각의 수직 높이는 중앙부위에서 좌우로 갈수록 연속하여 감소하는 상하 및 좌우 대칭구조의 강재 측판(20); 상기 강재 측판(20) 각각의 상단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합되는 제1강관(32)과, 상기 강재 측판(20) 각각의 하단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합되며 양단 부위가 상기 교대(10)의 상부에 마련되는 교좌(16)에 고정되는 제2강관(36); 상호 간에 일정 간격 이격되는 복수 개로 이루어지되, 각각의 상단 부위는 동일한 수직 높이를 가지도록 중앙부위에서 좌우로 갈수록 수직 높이가 감소하도록 배치되고, 각각의 하단부위는 상방으로 오목한 곡률을 이루며 제2강관(36)에 고정결합되는 강재 격판(40); 좌우 양단부위는 상기 강재 측판(20) 각각의 내면과 결합되고, 하면부위는 상기 강재 격판(40) 각각의 상단부위와 수평하게 결합되어 설치되는 강재 덮개판(50);으로 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

삭제

이때, 상기 강재 측판(20)에는 복수 개의 제1수직주름부(23) 및 제2수직주름부(25)가 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되되, 상기 제1수직주름부(23)는 강재 측판(20)의 외부로 돌출되도록 형성되고, 상기 제2수직주름부(25)는 인접하는 제1수직주름부(23) 사이에서 강재 측판(20)의 내부로 돌출되도록 형성되며; 상기 강재 측판(20)에는 복수 개의 제1통기홀(22) 및 제2통기홀(26)이 형성되되, 상기 복수 개의 제1통기홀(22) 각각은 수평하게 설치되는 강재 덮개판(50)의 수직높이 보다 높은 강재 측판(20)의 상측부위에 마련되고, 상기 복수 개의 제2통기홀(26)은 수평하게 설치되는 상기 강재 덮개판(50)의 수직 높이보다 낮은 강재 측판(20)의 하측부위에 마련될 수 있다.

본 발명은 교량을 지지하는 거더를, 상하 및 좌우 대칭구조를 이루는 강재 측판에 제1, 2강관을 결합하고, 하단부위가 상방으로 오목한 곡률을 이루는 복수 개의 강재 격판을 제2강관에 결합하여 배치한 다음 그 상부를 강재 덮개판으로 밀폐하여 일체 구조화함으로써, 교량의 중앙부위에 가장 큰 값으로 작용하는 휨 모멘트를 적절하게 분산시킬 수 있도록 하여 교량의 구조적 안정성을 증진시킬 수 있고, 대구경의 강관을 사용하지 않더라도 장 경간의 교량을 매우 용이하게 시공할 수 있도록 해준다.

도 1은 교대에 설치된 본 발명에 따른 복합 거더의 개략적인 측면구성도.
도 2는 본 발명에 따른 복합 거더에 있어 강재 측판의 개략적인 사시구성도.
도 3은 본 발명에 따른 복합 거더에 있어 강재 측판, 강재 격판, 제1, 2강관의 개략적인 결합구성도.
도 4는 본 발명에 따른 복합 거더의 개략적인 사시구성도.
도 5는 도 1에 있어 A-A′라인의 개략적인 단면구성도.
도 6 및 도 7 각각은 종래 강재 거더의 개략적인 일 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 양단 부위 각각이 교대(10)에 의해 지지되며 설치되는 복합 거더의 개략적인 측면구성도로서, 본 발명에 따른 복합 거더는 강재 측판(20), 제1, 2강관(32, 36), 강재 격판(40), 강재 덮개판(50) 등을 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.

교대(10)는 상호 간에 일정간격 이격되어 위치하며, 복합 거더를 통해 전달되는 하중을 흡수 및 분산시킨다. 도면에는 좌우 한 쌍의 교대만이 개시되어 있으나, 교대 사이에 별도의 교각이 더 설치될 수도 있다. 도면부호 12는 교대(10)의 상측부위에 마련되는 설치단이며, 도면부호 16은 설치단(12)에 마련되는 교좌이다.

도 2는 본 발명에 따른 복합 거더에 있어 강재 측판(20)의 개략적인 사시구성도로서, 강재 측판(20)은 상호 간에 일정 간격 이격되어 대향하는 좌우 한 쌍으로 이루어져 교대(10)에 의해 지지되며, 각각은 중앙부위에서 좌우로 갈수록 수직 높이가 연속해서 작아지는 구조로 이루어진다. 즉, 볼록렌즈의 단면과 같이 중앙부위가 볼록한 상하 및 좌우 대칭 구조를 이룬다. 본 발명이 이러한 구조의 측판을 제안한 이유는 교량의 중앙부위에 집중되는 휨 모멘트에 적절하게 대응하기 위함이다.

한편, 본 발명은 도 2에 개시된 것과 같이 강재 측판(20) 각각에 복수 개의 제1, 2수직주름부(23, 25)가 형성되는 경우를 배제하지 않는다. 제1수직주름부(23)는 상호 간에 일정 간격 이격되는 복수 개로 이루어지며, 강재 측판(20)의 길이 방향에 수직하게 형성되어 각각이 강재 측판(20)의 외부로 돌출되는 형상으로 이루어진다.

제2수직주름부(25)는 강재 측판(20)의 길이 방향에 수직하게 형성되되, 각각이 강재 측판(20)의 내부로 돌출되는 형상으로 이루어지며, 제1수직주름부(23) 사이 사이에 형성되는 복수 개로 이루어진다. 즉, 순번을 달리하며 제1, 2수직주름부(23, 25) 각각이 강재 측판(20)에 교대로 형성된다.

도면에는 제1, 2수직주름부 각각이 등간격으로 배치된 구성이 개시되어 있으나, 휨 모멘트가 최대가 되는 중앙부위에는 제1, 2수직주름부 사이의 간격을 좁게 하고 좌우로 가면서 제1, 2수직주름부 사이의 간격을 점짐적으로 넓게 구성할 수도 있을 것이다. 이는 강재 측판의 두께, 길이 등을 종합적으로 고려하여 결정할 일이다.

이처럼 강재 측판(20)에 복수 개의 수직주름부를 형성시키되, 수직주름부이 돌출되는 방향을 교대로 강재 측판의 외부 및 내부로 달리하도록 형성하여 강재 측판의 강성을 보강하게 되면, 본 발명과 같이 판상 구조의 강재 측판을 일정 길이로 시공함에 따라 발생할 수 있는 하중에 의한 측판의 휨 현상을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 복합 거더에 있어 강재 측판, 강재 격판, 제1, 2강관의 개략적인 결합구성도로서, 제1강관(32)은 강재 측판(20) 각각의 상단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합되고, 제2강관(36)은 강재 측판(20) 각각의 하단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합된다. 제1강관 및 제2강관 각각은 일정 직경을 가지는 관으로서, 교량에 작용하는 압축력 및 인장력을 흡수하며 강재 측판을 지지한다.

강재 격판(40)은 상호 간에 일정간격 이격되는 복수 개로 이루어진다. 강재 격판(40)은 본 발명에 따른 복합 거더를 이루는 동시에 후술할 강재 덮개판(50)을 지지하는 수단으로, 각각의 하단부위는 제2강관(36)의 상측에 고정결합되며 각각의 좌우 측면부위는 강재 측판(20)의 각 내면에 고정결합된다. 강재 격판은 일정두께의 강판으로 이루어질 수 있다.

이때, 강재 격판(40)은 도 1 및 도 3 각각에 개시된 것과 같이 수직 높이를 달리하며 이루어지되, 복수 개의 강재 격판(40)은 측판(20)의 중앙부위에서 좌우로 갈수록 수직 높이가 감소하도록 배치되어 각 강재 격판의 상단부위가 동일한 수직 높이를 가지도록 설치되는 것이 바람직하다. 이는 강재 덮개판(50)이 수평한 상태를 유지하며 강재 측판(20) 및 강재 격판(40)에 결합시키기 위함이다.

또한, 각 강재 격판(40)의 하단부위는 도 3 및 도 5 각각과 같이 상방으로 오목한 곡률을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 교량의 복합 거더에 작용하는 휨 하중을 적절하게 분산시켜 제2강관으로 전달하기 위함이다. 강재 격판의 하단부위에서 상방으로 오목하게 형성되는 곡률은 강재 측판(20)의 중앙부위에서 최대가 되는데, 이는 교량의 복합 거더에 작용하는 휨 모멘트가 중앙부위에서 최대값을 가지기 때문이다.

이에 부가하여 본 발명은 강재 격판을 배치함에 있어 복합 거더의 중앙부위에는 강재 격판 사이의 간격을 좁게 하고, 좌우로 가면서 강재 격판 사이의 간격을 점진적으로 넓혀 시공하는 경우를 배제하지 않는다. 이는 전술한 제1, 2수직주름부의 경우와 동일하게 복합 거더에 작용하는 휨 모멘트의 고려하여 결정할 일이다.

강재 덮개판(50)은 좌우 양단부위가 강재 측판(20) 각각의 내면과 결합되고, 그 하면부위는 강재 격판(40) 각각의 상단부위와 결합되어 설치된다. 수직 높이를 달리하는 복수 개의 강재 격판(40) 각각이 측판(20)의 중앙부위에서 좌우로 갈수록 수직 높이가 감소하도록 배치되되, 각 강재 격판의 상단부위가 동일한 수직 높이를 가지도록 설치되면 강재 덮개판(50)은 도 1 및 도 4 각각과 같이 수평한 상태를 이루게 된다.

이처럼 교량을 지지하는 복합 거더를 구성함에 있어, 상하 및 좌우 대칭구조를 이루는 강재 측판에 제1, 2강관을 결합하고, 하단부위가 상방으로 오목한 곡률을 이루는 복수 개의 강재 격판을 제2강관에 결합하여 배치한 다음 그 상부를 강재 덮개판으로 밀폐하여 일체화시키게 되면, 전술한 대한민국 등록특허 제1418758호와 달리 교량의 중앙부위에 가장 크게 작용하는 휨 모멘트를 가장 적절하게 분산시킬 수 있어 교량의 구조적 안정성을 증진시킬 수 있음은 물론 굳이 대구경의 강관을 사용하지 않더라도 장 경간의 교량을 매우 용이하게 시공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 강재 측판(20)에 복수 개의 제1통기홀(22) 및 제2통기홀(26)이 형성되는 경우를 배제하지 않는다. 이때, 제1, 2통기홀(22, 26) 각각은 강재 측판(20)의 상측부위 및 하측부위 각각에 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 도 1과 같이 강재 측판(20) 사이에 수평하게 설치되는 강재 덮개판(50)을 기준으로, 복수 개의 제1통기홀(22)은 강재 덮개판(50)의 수직높이 보다 높은 위치의 강재 측판(20)에 마련되고, 복수 개의 제2통기홀(26)은 강재 덮개판(50)의 수직 높이보다 낮은 위치의 강재 측판(20)에 마련되는 것이 바로 그것이다.

이럴 경우, 제1통기홀(22)은 보행자 등을 위한 통기공 및 전망창으로 기능할 수 있고, 제2통기홀(26)은 통기공으로 기능할 수 있다. 강재 측판(20)에 제1, 2통기홀(22, 26)이 형성되는 경우 측풍에 의한 교량의 구조적 안정성을 증진시킬 수 있다. 도면에는 제1통기홀에 철망이 마련되는 경우가 개시되어 있으나 이는 단지 일례일 뿐이다.

도면부호 62, 60 각각은 지지강선 및 디딤판이며, 도면부호 72는 난간이다. 디딤판(60)은 목재의 디딤데크로 이루어지거나, 또는 합성수지 칩과 같은 탄성체로 이루어질 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 교대 20 : 강재 측판
32, 36 : 제1, 2강관 40 : 강재 격판
50 : 강재 덮개판 60 : 디딤판

Claims (3)

1. 양단 부위 각각이 상호 간에 일정간격 이격되어 위치하는 교대(10)에 의해 지지되며 설치되는 거더로서,
   상호 간에 일정간격 이격되어 대향하는 한 쌍으로 이루어지되, 각각의 수직 높이는 중앙부위에서 좌우로 갈수록 연속하여 감소하는 상하 및 좌우 대칭구조의 강재 측판(20);
   상기 강재 측판(20) 각각의 상단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합되는 제1강관(32)과, 상기 강재 측판(20) 각각의 하단부위를 따라 일정 곡률을 이루며 결합되며 양단 부위가 상기 교대(10)의 상부에 마련되는 교좌(16)에 고정되는 제2강관(36);
   상호 간에 일정 간격 이격되는 복수 개로 이루어지되, 각각의 상단 부위는 동일한 수직 높이를 가지도록 중앙부위에서 좌우로 갈수록 수직 높이가 감소하도록 배치되고, 각각의 하단부위는 상방으로 오목한 곡률을 이루며 제2강관(36)에 고정결합되는 강재 격판(40);
   좌우 양단부위는 상기 강재 측판(20) 각각의 내면과 결합되고, 하면부위는 상기 강재 격판(40) 각각의 상단부위와 수평하게 결합되어 설치되는 강재 덮개판(50);
   으로 이루어지는 대칭구조의 복합 거더.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 강재 측판(20)에는 복수 개의 제1수직주름부(23) 및 제2수직주름부(25)가 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되되, 상기 제1수직주름부(23)는 강재 측판(20)의 외부로 돌출되도록 형성되고, 상기 제2수직주름부(25)는 인접하는 제1수직주름부(23) 사이에서 강재 측판(20)의 내부로 돌출되도록 형성되며; 상기 강재 측판(20)에는 복수 개의 제1통기홀(22) 및 제2통기홀(26)이 형성되되, 상기 복수 개의 제1통기홀(22) 각각은 수평하게 설치되는 강재 덮개판(50)의 수직높이 보다 높은 강재 측판(20)의 상측부위에 마련되고, 상기 복수 개의 제2통기홀(26)은 수평하게 설치되는 상기 강재 덮개판(50)의 수직 높이보다 낮은 강재 측판(20)의 하측부위에 마련되는 것을 특징으로 하는 대칭구조의 복합 거더.
   

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