KR101654931B1 - 보강용 리브 및 보강용 리브를 포함하는 오버헤드 구조 - Google Patents

Abstract

오버헤드 구조에 대한 보강용 리브는 한 쌍의 측벽과 각각의 측벽의 일단부를 연결하는 상부 벽을 포함한다. 하위 플랜지는 각각의 측벽의 대향 단부로부터 외측을 향해 연장된다. 각각의 하위 플랜지는 오버헤드 구조에 고정되도록 되어 있다.

오버헤드 구조, 보강용 리브, 하위 플랜지

Description

보강용 리브 및 보강용 리브를 포함하는 오버헤드 구조{REINFORCEMENT RIB AND OVERHEAD STRUCTURE INCORPORATING THE SAME}

본 발명은 대체로 오버헤드 구조에 관한 것이며, 구체적으로는 보강용 리브 및 이 보강용 리브를 포함하는 오버헤드 구조에 관한 것이다.

지방 및 도시의 기간시설은 지속적으로 노후화되고 개발되기 때문에, 고속도로, 철도 등의 건설 및 유지보수와 관련된 비용 효과적인 기법에 대한 꾸준한 요구가 있다. 종종 진가를 인정받지 못하면서도 이러한 기간시설의 구조에 절대적으로 중요한 것은 지하도 시스템이다. 지하도 시스템은 보통 사하중(dead load)뿐만 아니라 활하중(live load)을 지탱하도록 구성된다. 가장 인상적인 지하도 시스템 중 일부는 경간(span)이 20 미터를 초과할 수 있는 탄광 또는 임업 용례에서 사용되지만, 이들 시스템은 또한 보통의 고속도로 구조에서 매우 일반적이며, 철로, 수로 또는 다른 차량/보행자 통행량이 통과할 수 있도록 한다. 이러한 목적을 위해 일반적으로는 콘크리트 구조가 사용되어 왔지만, 이러한 콘크리트 구조는 설치 비용이 매우 고가이고 멀리 떨어진 지역에서는 비용이 지나치게 많이 소요되며 보강용 금속의 부식에 따라 강도가 약화될 가능성이 있으므로 지속적인 보수가 요구되고 어떤 환경에서는 이러한 구조의 사용이 엄격히 제한된다.

예컨대 한정하는 것은 아니지만 함암거형(box culvert) 구조, 원형 암거 구조, 난형(ovoid) 암거 구조, 아치형 구조, 폐쇄형(encased) 콘크리트 구조, 및 파형 플레이트를 이용하는 다른 유사한 구조와 같은 오버헤드 구조 분야에서, 상당한 발전이 있었다. 예를 들면, 무써(Musser) 등에게 허여된 미국 특허 제5,118,218호는, 매우 깊은 파형부를 구비하는 보강된 파형 강철 시트 또는 알루미늄 시트로 제작된 파형 암거와, 이 암거의 전체 길이에 대해 대체로 균일한 휨 모멘트 프로파일을 개시하고 있다. 암거의 헌치부(haunch portion)에서 뿐만 아니라 크라운부 상에 상당한 재료를 사용함으로써, 암거는 상당한 하중을 지탱할 수 있게 된다. 난형 암거 구조 및 원형 암거 구조는, 암거 구조의 하중 지탱 능력을 증가시킴으로써 활하중이 암거 구조 위로 통과할 때 암거 구조의 크라운부의 휘어짐을 방지하도록 윙 부재를 사용하는 영국 특허 출원 제2,140,848호에 개시되어 있다.

윌슨(Wilson) 등에게 허여된 미국 특허 제5,326,191호는 상호연결된 파형 금속 시트로 형성되고 크라운, 대향 측부 및 대향하는 만곡된 헌치를 구비하는 보강된 금속 암거를 개시하고 있다. 연속적인 파형 금속 시트 보강재는 적어도 암거의 크라운에 고정되며 하중을 지지하는 데 있어서 유효한 암거의 길이를 연장시킨다. 금속 시트 보강재는, 크라운 파형부의 마루(crest)에 고정된 금속 시트 보강재의 트라우프(trough)와 크라운 파형부가 이웃하는 프로파일을 갖는다. 금속 시트 보강재는 크라운 파형부에 상보적인 곡률을 가지므로 고정이 용이하다. 금속 시트 보강재는 하중 지탱 특성을 향상시키며 상부채움재(overburden) 요건을 완화시키고 경간이 큰 용례에서 암거가 사용될 수 있도록 한다.

맥캐버(McCavour) 등에게 허여된 미국 특허 제5,833,394호는, 기부 아치 구조의 종방향 길이의 횡방향으로 연장되는 파형부와 함께 기부 아치 구조를 형성하기 위해 소정 방식으로 상호연결된 성형된 파형 금속 플레이트의 제1 세트와, 기부 아치 구조의 상호연결된 금속 플레이트의 제1 세트 위에 위치하기 위해 소정 방식으로 상호연결된 성형된 파형 금속 플레이트의 제2 열을 포함하는 복합 콘크리트 보강식 파형 금속 아치 유형의 구조를 개시하고 있다. 금속 플레이트의 제2 열은 금속 플레이트의 제1 세트의 마루에 고정되는 금속 플레이트의 제2 열의 파형부의 트라우프와 함께 기부 아치 구조의 종방향 길이의 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 파형부를 구비한다. 상호연결된 제2 금속 플레이트의 열과 금속 플레이트의 제1 세트는, 개별적으로 횡방향으로 연장되며 콘크리트로 충전된 폐쇄형 연속 공동을 형성한다. 제1 금속 플레이트 및 제2 금속 플레이트 각각에 대한 공동의 내측 표면은 콘크리트와 금속의 경계에서 전단 결합(shear bond)을 제공하기 위한 전단 스터드를 구비하고 있다. 콘크리트로 충전된 공동은 기부 아치 구조를 횡단하는 만곡된 비임을 한정하며, 이는 중첩되는 하중에 대한 양(+)의 휨 저항 및 음(-)의 휨 저항, 그리고 결합된 휨 및 축방향 저항을 기부 아치 구조에 부여한다.

이상에서 언급된 바와 같은 아치형 구조를 건설하는 동안 변형에 대한 저항을 제공하기 위해, 기계적으로 안정화된 흙공사 기법(earth construction technique)을 고려하였다. 예를 들면, 힐피커(Hilfiker)에게 허여된 미국 특허 제4,618,283호는 교차로 등을 지지하기 위한 통로 위에 배치되는 아치형 통로 구조를 개시하고 있다. 아치형 통로는, 통로에 걸쳐 있으며 통로의 대향 측부 상에 배치되는 2개의 수직 지지 섹션 상에서 지지되는 상부 천장 섹션을 비롯한 3개의 주요 섹션을 구비한다. 3개의 주요 섹션은 각각 압축된 토양 매립부 및 금속 보강 매트가 교호하는 층들을 포함하며, 상기 매트는 압축된 토양 매립부를 안정화시키는 역할을 한다. 천장 섹션은 바람직하게는 적어도 3개의 보강 매트, 즉 평평한 하위 매트와 한 쌍의 만곡된 상위 매트를 포함하며, 3개의 매트는, 이들 3개의 매트가 서로 연결되어 있는 수직 지지 섹션들 사이의 중간쯤의 중앙 영역을 제외하고는 압축된 토양 매립부의 층에 의해 구분된다. 천장 섹션의 2개의 만곡된 상위 매트는 평평한 하위 매트의 중앙에 대한 수직방향 지지를 제공한다.

맥캐버 등에 허여된 미국 특허 제6,050,746호는 직립 구조의 뒷채움(backfill) 동안 직립 구조의 금속 플레이트 암거 또는 지하도의 변형을 제어하는 제어 방법을 개시하고 있다. 이 제어 방법은, 복수 개의 압축된 토양층을 삽입되는 보강층과 교호하게 적층시켜 직립 구조의 각 측부 상에 보강된 토양을 형성하고 각각의 보강층을 구조의 각 측부에 고정시킴으로써 직립 구조의 각 측부 상에서 보강된 토양 유지 시스템을 점진적으로 형성하는 단계를 포함한다. 직립 구조의 측부에 대해 보강층을 고정시키면 뒷채움 동안 직립 구조의 변형을 제어하게 된다. 각각의 보강층은 직립 구조로부터 멀리 연장되는 복수 개의 스트립 또는 상호연결된 로드의 보강 매트일 수 있다.

예컨대 고하중(high load)을 지탱하는 환경과 같은 일부 경우에 있어서, 오버헤드 구조에 대한 추가적인 보강이 요구된다. 이러한 추가적인 보강을 제공하기 위해, 오버헤드 구조의 외측 표면에 고정된 보강용 리브 조직을 고려하였다. 예를 들면, 도 1a는 상호연결된 파형 금속 플레이트 또는 시트로 형성되는 아치형 통로(10)를 나타내는 단부도이다. 보강용 리브 조직(14)은 금속 아치형 통로(10)의 길이를 따라 종방향으로 소정 거리 떨어진 위치에서 금속 아치형 통로(10)에 고정된다. 각각의 위치에서의 보강용 리브 조직(14)은 금속 아치형 통로(10)의 종방향 길이의 횡방향으로 연장된다. 각각의 위치에서의 보강용 리브 조직(14)은, 이러한 예에 있어서 단부와 단부가 연결되도록 배치되고 금속 아치형 통로(10)의 헌치부 및 크라운부를 따라 연장되는 복수 개의 보강용 리브(20)를 포함한다.

도 1b 및 도 1c는 통상적인 보강용 리브(20)를 나타내고 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 경우에 있어서, 보강용 리브(20)는 금속 아치형 통로(10)의 마루에 위치하는 만곡된 하면(32)을 갖는 하위 플랜지(30)를 포함한다. 볼트와 같은 패스너(도시 생략)는 하위 플랜지(30)에 있는 소정 간격의 구멍을 통과하여 보강용 리브(20)를 금속 아치형 통로(10)에 고정시킨다. 하위 플랜지(30)와 함께 통합되는 직립형 벽(34)은 하위 플랜지의 길이에 걸쳐 연장된다. 헤드(36)는 직립형 벽(34)의 상부를 따라 형성된다. 도 1b의 예에 있어서, 헤드(36)는 단면이 대체로 원형이고, 도 1c에 있어서 헤드(36)는 단면이 대체로 직사각형이다.

보강용 리브(20)가 추가적인 지지를 제공하기는 하지만, 보강용 리브를 구부리기는 어렵다. 또한, 보강용 리브(20)는 보강용 리브의 제작에 비용이 많이 소요되도록 하는 압출(extrusion) 공정을 사용하여 보통 형성된다. 또한, 압출을 사용 하면 제작 가능한 보강용 리브(20)의 크기가 제한된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 오버헤드 구조 보강에 있어서 개선이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 적어도 신규의 보강용 리브 및 이 보강용 리브를 포함하는 오버헤드 구조를 제공하는 것이다.

이에 따라, 일 양태에서는 한 쌍의 측벽, 각각의 측벽의 일단부를 연결하는 상부 벽 및 각각의 측벽의 대향 단부로부터 연장되는 하위 플랜지를 포함하는 오버헤드 구조에 대한 보강용 리브가 제공된다. 각각의 하위 플랜지는 오버헤드 구조에 고정되도록 되어 있다.

일 실시예에 있어서, 오버헤드 구조는 파형 플레이트로 형성되며 하위 플랜지는 파형 플레이트의 상이한 마루에 고정된다. 보강용 리브는 폐쇄형 구조를 갖는다. 예컨대, I-비임, 채널 부재 또는 플레이트 부재와 같은 적어도 하나의 구조 요소가 상부 벽에 고정될 수 있다. 대안으로, 상부 벽에는 예컨대 적어도 하나의 홈과 같은 적어도 하나의 종방향 특징부가 마련될 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 보강용 리브는 그 위에 하나 이상의 전단 스터드를 구비할 수 있다. 전단 스터드는 상부 벽 및 적어도 하나의 측벽의 내측 표면으로부터 또는 상부 벽 및 적어도 하나의 측벽의 외측 표면으로부터 연장될 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 파형 구조의 종방향 길이의 횡방향으로 연장되는 파형부를 갖는 파형 구조와 이 파형 구조를 따라 적어도 하나의 위치에서 파형 구조의 종방향 길이의 횡방향으로 연장되는 보강용 리브 조직을 포함하는 오버헤드 구 조가 마련된다. 보강용 리브 조직은 파형 구조의 한 쌍의 마루에 고정되며 파형 구조의 적어도 하나의 트라우프에 걸쳐져 있다.

일 실시예에 있어서, 보강용 리브 조직은 마루에 고정된 복수 개의 리브를 포함한다. 리브는 단부와 단부가 연결되도록 배치된다. 적어도 하나의 스플라이스(splice)는 이웃한 리브에 걸쳐져 있을 수 있다. 대안으로, 이웃한 리브들의 단부 영역은 서로 끼워넣어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 신규의 보강용 리브 및 이 보강용 리브를 포함하는 오버헤드 구조를 얻을 수 있다.

이제 첨부 도면을 참고하여 실시예를 설명할 것이다.

지하도 시스템 또는 경간이 대형이고/대형이거나 긴 금속 오버헤드 구조를 사용하는 유사한 통로(thoroughfare) 기간시설의 건설에는 소정의 문제가 수반된다. 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 전술한 오버헤드 구조는 의도된 사용(즉, 예상되는 활하중/사하중) 중에 뿐만 아니라 초기 건설 과정 중에도 심한 응력을 받을 수 있다. 윌슨 등에 허여된 미국 특허 제5,326,191호 및 맥캐버 등에게 허여된 미국 특허 제5,375,943호에서 입증된 바와 같이 소정 기술에 의해 보다 대형이며 더 긴 오버헤드 구조의 건설이 가능하게 되었으며, 상기 특허들은 본 출원의 양수인에게 양도되어 있다. 보다 대형의 오버헤드 구조를 이용할 때, 뒷채움 공정 중에 가해지는 큰 힘에 의한 변형 및/또는 파괴가 쉽게 발생하는 것은 맥캐버 등에게 허여되고 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제6,050,746호에 의해 입증된 바와 같이 추가적인 기술 개발을 요구하고 있다. 놀랄 것도 없이, 이러한 기술 발전은 전술한 오버헤드 구조에 대한 용례의 수를 확대시켰으며, 이에 따라 자체로 새로운 도전과제를 유발하였다.

이제 도 2 내지 도 5로 돌아오면, 대표적인 지하도 시스템 또는 유사한 통로 기간설비가 도시되어 있고, 이는 대체로 도면부호 50으로 표시되어 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 지하도 시스템은 상호연결된 금속 플레이트 또는 시트로 제작된 아치형 구조(52)를 포함한다. 이러한 아치형 구조(52) 위에는 정해진 깊이의 상부채움재(54)가 있으며, 이 상부채움재 상부에는 일반적인 방식으로 제작된 도로(56)가 있다. 아치형 구조(52)는 한 쌍의 기초(58) 및 이 기초에 의해 지지되는 금속 아치형 통로(60)를 포함한다. 금속 아치형 통로(60)는 복수 개의 상호연결된 구조의 파형 금속 플레이트 또는 시트(62)로 제작되며, 이들 플레이트 또는 시트는 교호하는 마루(62a) 및 트라우프(62b)를 형성한다. 이러한 실시예에 있어서, 특정 구조 요건 및 하중 요건을 충족하는 다른 대안적인 적절한 패스너(용접, 리벳 등)를 사용할 수 있지만, 파형 금속 플레이트(62)는 볼트(도시 생략)에 의해 서로 고정되어 요구되는 직립 구조를 달성할 수 있도록 한다. 기초(58)는 압축된 매립부(64) 상에 배치되며, 압축된 매립부 상에는 압축된 과립상 재료(66)의 층이 있다. 보강된 콘크리트 및/또는 압축된 아스팔트의 층으로 형성되는 도로(68)는 압축된 과립상 재료(66) 상에 마련되며 금속 아치형 통로(60)를 통해 연장된다.

추가적인 지지를 제공하고 아치형 구조(52)의 하중 지탱 능력을 증가시키기 위해, 대체로 도면부호 80으로 표시된 보강용 리브 조직은 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이 금속 아치형 통로(60)에 고정된다. 이러한 실시예에 있어서, 보강용 리브 조직(80)은 금속 아치형 통로(60)의 길이를 따라 종방향으로 소정 간격만큼 떨어진 위치에 마련되어 하나 걸러 하나씩 아치형 구조(52)의 마루에는 보강용 리브 조직(80)이 없게 된다. 보강용 리브 조직(80)은 금속 아치형 통로(60)의 종방향 길이의 횡방향으로 연장되어 중첩되는 하중에 대한 양(+)의 휨 저항 및 음(-)의 휨 저항, 그리고 결합된 휨 및 축방향 저항을 제공한다.

이러한 실시예에 있어서, 각각의 위치에서, 보강용 리브 조직(80)은 복수 개의 상호연결된 유사한 구조의 보강용 리브를 포함한다. 구체적으로, 보강용 리브 조직(80)은, 리브(82)가 크라운을 가로질러 금속 아치형 통로(60)의 헌치를 따라 연장되도록 하기 위해 단부와 단부가 연결되는 방식으로 이웃하는 복수 개의 강철 리브(82)를 포함한다. 리브(82)는 적절한 패스너(86), 본 경우에는 볼트에 의해 금속 아치형 통로(60)에 고정된다. 물론, 당업자라면 금속 아치형 통로(60)에 리브(82)를 고정시키는 다른 적절한 수단(용접, 리벳, 접착제 등)을 사용할 수 있음을 이해할 것이다.

이제 도 6으로 돌아가면, 리브(82) 중 하나가 더 잘 도시되어 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 리브(82)는 단부에서 볼 때 폐쇄된 구조를 가지며, 만곡된 하면을 구비하고 대향되게 연장되는 한 쌍의 하위 플랜지(90), 각각의 하위 플랜지(90)로부터 상방으로 그리고 내측으로 연장되는 측벽(92) 및 측벽(92)들을 연결하는 상부 벽(94)을 포함한다. 리브(82)는, 금속 아치형 통로(60)의 트라우프(62b)에 걸쳐지도록 치수가 결정되어 하위 플랜지(90)의 만곡된 하면은 금속 아치형 통로(60)의 이웃한 마루(62a)에 위치하게 된다. 소정 간격만큼 떨어진 구멍이 하위 플랜지(90)에 하위 플랜지의 길이를 따라 마련되어 보강용 리브를 금속 아치형 통로(60)에 고정하는 볼트(86)를 수용한다.

상부 벽(94)의 두께 및 측벽(92)의 높이는 아치형 구조(52)의 의도된 하중 지탱 특성에 따라 선택된다. 보통의 용례에 있어서, 측벽(92)은 약 1/16 인치 내지 1 인치 범위의 두께를 가지며, 높이는 약 2 1/2 인치 내지 12 인치 범위이다. 상부 벽(94)은 약 1/16 인치 내지 2 인치 범위의 두께를 갖는다. 물론, 측벽(92) 및 상부 벽(94)의 치수는 아치형 구조(52)에 요구되는 하중 지탱 특성에 맞도록 전술한 범위로부터 벗어날 수 있다. 보강용 리브 조직(80)의 종방향 간격 및 보강용 리브 조직의 구조[즉, 각각의 위치에서 보강용 리브 조직이 동일한 개수의 리브(82)를 포함하는가의 여부]도 또한 아치형 구조(52)의 의도된 하중 지탱 특성에 따라 선택된다. 이러한 방식으로, 각각의 위치에서의 보강용 리브 조직(80)의 구조 및 보강용 리브 조직을 구성하는 보강용 리브(82)의 구조는 아치형 구조(52)의 구체적인 용례에 따라 조절될 수 있다.

연결용 플레이트 또는 스플라이스(100 및 102)는 이웃하는 리브(82)들 사이의 경계 또는 시임(seam)에 마련된다. 연결용 플레이트(100)는 리브(82)의 상부 벽(94)에 걸쳐져 있고, 적절한 패스너, 본 경우에는 볼트에 의해 리브에 고정된다. 연결용 플레이트(102)는 리브(82)의 하위 플랜지(90)에 걸쳐져 있으며 리브(82)를 금속 아치형 통로(60)에 고정시키기 위해 사용되는 동일한 패스너(86)에 의해 리브에 고정된다.

이러한 리브(82)는 통상적인 보강용 리브에 비해 많은 장점을 제공한다. 리브(82)는 이웃한 마루(62a)에 걸쳐져 있으므로, 통상적인 보강용 리브에 비해 리브를 금속 아치형 통로(60)에 고정시키기 위해 보다 적은 개수의 패스너가 필요하다. 또한, 리브(82)를 한 쌍의 마루(62a)에 고정시키면 전술한 종래 기술의 리브에 비해 보다 양호한 복합체 작용을 제공한다. 또한, 고비용의 압출을 사용할 필요 없이 롤 형성 기법을 이용하여 금속 플레이트로부터 리브(82)를 형성할 수 있다. 이는 보다 대형인 리브(82)를 형성할 수 있도록 해준다. 또한, 이러한 방식으로 리브를 형성하면 비틀림이 발생하는 것을 방지하면서 리브(82)를 만곡시킬 수 있다. 결과적으로, 금속 아치형 통로(60)의 형상에 근접하도록 적합하게 리브(82)의 형상을 결정할 수 있으며, 이에 따라 금속 아치형 통로에 대한 리브(82)의 부착이 용이해진다. 또한, 내부를 향한 측벽(92)의 각도에 따라, 지하도 시스템(50)이 건설될 위치까지의 리브(82)의 운송뿐만 아니라 리브의 보관이 용이하도록 리브(82)를 적재할 수 있다.

이상으로 보강용 리브 조직(80)의 구체적인 실시예를 설명하고 도시하였지만, 당업자라면 다수의 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 각각의 위치에서 보강용 리브 조직을 구성하는 리브(82)들 사이의 경계(104)가 종방향으로 정렬되도록 리브(82)를 배치할 필요가 없다. 리브(82) 사이의 경계(104)는 도 7에 도시된 바와 같이 서로 엇갈려 있을 수 있다. 또한, 이웃하는 리브(82)들의 측벽(92)에 걸쳐져 있는 연결용 플레이트(108)를 사용할 수 있다. 이러한 경우, 연결용 플레이트(108)가 패스너(110), 본 경우에는 볼트에 의해 리브(82)의 측벽(92)에 고정된다. 물론, 더 적은 수의 연결용 플레이트를 사용하거나 또는 연결용 플레이트를 전혀 사용하지 않을 수 있다.

단부와 단부가 이웃하는 방식으로 리브(82)를 배치하기보다는, 도 8에 도시된 바와 같이 리브(82)가 겹치도록 이웃하는 리브의 단부를 구성할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 하나의 리브(82')의 단부 영역(120)은 리브(82')의 단부 영역(120)이 서로 끼워지는 방식으로 이웃하는 리브(82")의 대응하는 단부 영역을 수용할 수 있도록 상방으로 단이 형성되어 있다. 볼트의 형태인 패스너(122)는 리브(82')와 리브(82")를 함께 고정시키기 위해 단부 영역 내에서 리브(82' 및 82")의 상부 벽에 있는 정렬된 구멍을 통과하며, 이에 따라 연결용 플레이트 또는 스플라이스를 필요로 하지 않게 된다.

필요하다면, 보강용 리브 조직(80)이 도 9에 도시된 바와 같이 연속되는 트라우프(62b)에 걸쳐져 있도록 금속 아치형 통로(60) 상에 보강용 리브 조직(80)을 마련할 수 있다. 이 경우에, 하나 걸러 하나씩의 리브(82)의 하위 플랜지(90)는 마루(62a) 바로 위에 위치하기보다는 이웃하는 리브(82)의 하위 플랜지(90)에 위치한다. 물론, 아치형 구조(52)가 배치되는 환경에 적절하도록 금속 아치형 통로(60) 상에 마련되는 보강용 리브 조직(80)의 패턴 또는 배치를 필요에 따라 변경할 수 있다.

다른 리브 구조도 또한 가능하다. 예를 들면, 리브(82)는 금속 아치형 통로(60)의 이웃하는 마루(62a)에 걸쳐진 것처럼 도 1 내지 도 9에 도시되어 있지만, 경간의 길이는 물론 조절 가능하다. 이제 도 10으로 돌아가면, 폭을 늘린 리브(182)가 도시되어 있다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 리브(182)의 하위 플랜지(190)는 두 번째 마루(62a) 위에 각각 위치하며 이에 따라 상부 벽(194)은 금속 아치형 통로(60)의 마루(62a)뿐만 아니라 한 쌍의 트라우프(62b) 위에 위치하게 된다. 경간이 더 넓은 경우에는, 예컨대 홈(200)과 같은 하나 이상의 종방향 특징부가 도 11에 도시된 바와 같이 상부 벽(194)에 형성될 수 있다. 또한, 상부 벽(194)과 걸쳐져 있는 마루(62a) 사이에 연장되는 스페이서(202)는 도 12에 도시된 바와 같이 종방향으로 리브(182)를 따라 소정 간격만큼 떨어진 위치에 마련될 수 있다.

아치형 구조(52)에 추가적인 구조적 보강을 제공하기 위해, 추가적인 구조 요소를 리브(82 또는 182)의 상부 벽(94)에 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, I-비임(300)은 패스너(302), 본 경우에는 볼트에 의해 리브(82)의 상부 벽(94)에 고정된다. 도 14에서는, 직사각형의 중공 채널 부재(304)가 패스너(306), 본 경우에는 볼트에 의해 리브(82)의 상부 벽(94)에 고정된다. 도 15에서는, 패스너(310), 본 경우에는 볼트에 의해 평평한 직사각형 플레이트(308)가 리브(182)의 상부 벽(194)에 고정된다. 당업자라면, I-비임, 직사각형 채널 부재 및 평평한 플레이트는 단지 도시를 위한 것이며 다양한 구조의 구조 요소가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

리브(82)와 금속 아치형 통로(60) 사이에 형성되는 내부 공간 또는 공동은, 도 16에 도시된 바와 같이 추가적인 보강을 제공하기 위해 콘크리트(400) 또는 다른 적절한 재료로 충전될 수 있다. 이 경우에는, 콘크리트와 금속의 경계에서 결합을 향상시키기 위해, 측벽(92) 및/또는 상부 벽(94)의 내측 표면 상에 및/또는 내부 공동(400) 내에서 소정 간격만큼 떨어진 위치에서 금속 아치형 통로(60)의 외측 표면 상에 전단 스터드(402)가 마련될 수 있다.

여전히 다른 리브 구조도 가능하다. 예를 들면, 측벽(92)을 너머 연장되어 돌출부를 형성하는 평평한 플레이트(500)는 도 17에 도시된 바와 같이 용접하거나 또는 다른 방법으로 상부 벽(94)에 고정될 수 있다. 또한, 측벽(629) 및 상부 벽(694)은 만곡되어 도 18에 도시된 바와 같은 코사인 형상을 리브(682)에 부여할 수 있다.

앞서 설명한 실시예에 있어서, 오버헤드 구조는 아치를 이루며 지하도 환경에서 도시되어 있다. 당업자라면, 함암거형 구조, 원형 암거 구조, 난형 암거 구조, 폐쇄된 콘크리트 구조, 및 지하도 환경뿐만 아니라 다른 환경에서 사용되는 여타의 유사한 구조를 포함하지만 이로써 한정되지는 않는 다른 오버헤드 구조에서 보강용 리브 조직(80)을 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 도 19는, 보강용 리브 조직을 사용하는 파형 오버헤드 구조(704) 바로 위에 적용되는 이동면을 형성하는 콘크리트(702) 또는 다른 적절한 재료의 베드를 포함하는 도로형 구조(700)를 도시하고 있다. 이러한 경우에 있어서, 전단 스터드(710)는 파형 오버헤드 구조(704) 상에 뿐만 아니라 리브(782)의 측벽(792) 및/또는 상부 벽(794)의 외측 표면 상에 마련되어 콘크리트와 금속 경계에서의 결합을 향상시킨다.

또한, 리브(82)를 형성하기 위해 강철을 사용하는 경우, 리브를 해양 환경에 서 사용하기에 적절하도록 만드는 강철 오버헤드 구조 및 알루미늄 도금된 강철 오버헤드 구조에 리브가 적용될 수 있다.

실시예를 설명하였지만, 당업자라면, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서도 변경 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

도 1a은 종래 기술의 보강용 리브 조직이 위에 있는 금속 아치형 통로의 단부도이다.

도 1b 및 도 1c는 종래 기술의 보강용 리브의 단부도이다.

도 2는 아치형 구조를 포함하는 지하도 시스템의 사시도이다.

도 3은 도 2의 아치형 구조의 일부를 형성하는 기초(footing) 및 금속 아치형 통로의 사시도이다.

도 4는 선(4-4)을 따라 취한 도 2의 아치형 구조의 단면이다.

도 5는 보강용 리브 조직이 위에 도시되어 있는 도면으로서, 도 3의 금속 아치형 통로의 일부의 사시도이다.

도 6은 금속 아치형 통로에 고정된 보강용 리브를 나타내는 도면으로서, 선(6-6)을 따라 취한 도 5의 단면이다.

도 7은 대안적인 금속 아치형 통로의 일부의 사시도이다.

도 8은 보강용 리브 조직의 또 다른 실시예의 사시도이다.

도 9는 보강용 리브 조직의 대안적인 배치를 나타내는 단면도이다.

도 10 내지 도 18은 보강용 리브의 변형예의 단면도이다.

도 19는 보강용 리브 조직을 사용하는 대안적인 오버헤드 구조의 단면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>

10 : 금속 아치형 통로

50 : 지하도 시스템

52 : 아치형 구조

54 : 상부채움재

56 : 도로

58 : 기초

62 : 금속 플레이트 또는 시트 또는 파형 금속 플레이트

62a : 마루

62b : 트라우프

64 : 매립부

66 : 과립상 재료

68 : 도로

80 : 보강용 리브 조직

82 : 리브

86, 110 : 패스너

90 : 하위 플랜지

100, 102, 108 : 연결용 플레이트 또는 스플라이스

104 : 경계

120 : 단부 영역

Claims (36)

1. 아치형 오버헤드 구조로서:

   크라운부와 헌치부를 갖는 만곡된 금속 아치형 통로로서, 상기 금속 아치형 통로는 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이의 횡방향으로 연장하는 파형부를 형성하도록 배치된 상호연결된 복수의 금속 플레이트를 포함하고, 상기 파형부는 교호하는 마루 및 트라우프를 포함하는, 금속 아치형 통로; 및

   상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 이격된 위치에서 상기 금속 아치형 통로의 외측 표면에 고정된, 보강용 리브 조직;을 포함하며,

   상기 이격된 위치 각각에서 상기 보강용 리브 조직은 상기 금속 아치형 통로의 크라운부와 헌치부를 따라 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이의 횡방향으로 연장하며,

   상기 이격된 위치 각각에서 상기 보강용 리브 조직은 단부와 단부가 연결되는 방식으로 배치된 복수의 보강용 리브를 포함하되, 상기 복수의 보강용 리브는 종방향으로 만곡되고 롤형으로 형성되며 비틀림이 방지된 보강용 리브이고,

   상기 보강용 리브 각각이 적어도 한 쌍의 마루에 고정되고 하나 이상의 트라우프에 걸쳐 이어지며,

   상기 보강용 리브 각각은, 측방향으로 이격되고 전체적으로 평평한 한 쌍의 측벽, 전체적으로 평평한 상부 벽, 그리고 전체적으로 평평한 하위 플랜지를 포함하되, 상기 한 쌍의 측벽은 상기 외측 표면으로부터 외측으로 연장하고, 상기 상부 벽은 상기 외측 표면으로부터 이격되어 상기 한 쌍의 측벽 사이에서 연장하고 각각의 측벽의 일 단부를 연결하며, 상기 하위 플랜지는 각각의 측벽의 다른 단부로부터 연장하고 상기 한 쌍의 마루 중 각각의 마루에 놓여 고정되며,

   상기 각각의 측벽은 상기 상부 벽을 향하는 방향으로 내측으로 기울어지고, 각각의 하위 플랜지의 하부 표면은 오목하며 상기 한 쌍의 마루 중 각각의 마루와 상보적인 형태를 가지는, 아치형 오버헤드 구조.
2. 제1항에 있어서, 각각의 하위 플랜지는 패스너, 용접, 및 접착제 중 하나 이상에 의해 상기 한 쌍의 마루의 각각의 마루에 고정되는, 아치형 오버헤드 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 보강용 리브 조직의 각각의 보강용 리브의 상부 벽 또한 하나 이상의 마루에 걸쳐 이어지는, 아치형 오버헤드 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 보강용 리브 조직의 각각의 보강용 리브의 상부 벽은 하나의 트라우프에 걸쳐 이어지는, 아치형 오버헤드 구조.
5. 제1항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 보강용 리브 조직의 각각의 보강용 리브 중 하나 이상의 보강용 리브는 상기 상부 벽 상에 하나 이상의 추가 보강용 구조 요소를 더 포함하는, 아치형 오버헤드 구조.
6. 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가 보강용 구조 요소는 I-비임, 채널 부재, 및 플레이트 부재 중 하나인, 아치형 오버헤드 구조.
7. 제1항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 보강용 리브 조직의 보강용 리브 중 하나 이상의 보강용 리브의 상부 벽은 상부에 하나 이상의 종방향 연장부를 가지며, 상기 하나 이상의 종방향 연장부는 상기 상부 벽 내에 형성된 하나 이상의 홈인, 아치형 오버헤드 구조.
8. 제3항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 보강용 리브 조직의 보강용 리브 중 하나 이상의 보강용 리브는 상기 하나 이상의 마루와 상기 상부 벽 사이에서 연장하는 하나 이상의 스페이서를 더 포함하는, 아치형 오버헤드 구조.
9. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 보강용 리브는 종방향으로 연장된 위치에서 상기 하나 이상의 마루와 상기 상부 벽 사이에서 연장하는 복수의 스페이서를 포함하는, 아치형 오버헤드 구조.
10. 제1항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 보강용 리브 조직의 보강용 리브 각각은 상기 보강용 리브의 내측 표면으로부터 내측으로 연장하는 하나 이상의 전단 스터드를 더 포함하는, 아치형 오버헤드 구조.
11. 제10항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치 각각에서, 상기 보강용 리브 조직의 보강용 리브 각각은 상기 보강용 리브의 내측 표면으로부터 내측으로 연장하는 복수의 전단 스터드를 포함하는, 아치형 오버헤드 구조.
12. 제11항에 있어서, 상기 전단 스터드는 상기 상부 벽과 상기 측벽 중 하나 이상의 내측 표면으로부터 연장하는, 아치형 오버헤드 구조.
13. 제12항에 있어서, 상기 내측 표면으로부터 연장하는 전단 스터드를 갖는 각각의 보강용 리브의 내부가 콘크리트로 채워지는, 아치형 오버헤드 구조.
14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 복수의 리브 조직은 이웃한 보강용 리브들에 걸쳐 이어진 하나 이상의 스플라이스를 더 포함하는, 아치형 오버헤드 구조.
15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 복수의 이격된 위치에서, 상기 보강용 리브 조직의 이웃한 보강용 리브들의 단부 영역들은 서로 끼워넣어지는, 아치형 오버헤드 구조.
16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 측벽은 1/16 인치 내지 1 인치 범위의 두께 및 2 1/2 인치 내지 12 인치 범위의 높이를 가지며, 상기 상부 벽은 1/16 인치 내지 2 인치 범위의 두께를 가지는, 아치형 오버헤드 구조.
17. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 아치형 통로의 종방향 길이를 따라 배치된 이격된 위치에서 상기 보강용 리브 조직이 상기 금속 아치형 통로의 외측 표면에 고정됨으로써, 연속하는 이격된 위치들 사이의 하나 이상의 마루가 보강용 리브 조직을 가지지 아니하는, 아치형 오버헤드 구조.
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