KR101691914B1 - 트러스-케이블 복합구조의 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 양단 부위 각각이 제1, 3설치단(12, 16) 각각의 전방 상부에 결합되는 제1강관(22)과, 양단 부위 각각이 제2, 4설치단(14, 18) 각각의 전방 상부에 결합되는 제2강관(26); 각각이 V자 구조를 이루는 복수 개로 이루어져 각각의 상단 부위가 제1강관(22)에 고정 결합되는 제1경사재(32)와, 각각이 V자 구조를 이루는 복수 개로 이루어져 각각의 상단 부위가 제2강관(26)에 고정 결합되는 제2경사재(36)와, 양단 부위가 제1, 2경사재(32, 36)에 고정결합되는 연결재(34)로 이루어지는 측면트러스부재; 제1, 2세로재(42, 46) 및 가로재(44)로 이루어져 연결재(34)의 상면에 고정 결합되는 상판트러스부재; 제1, 2경사재(32, 36) 각각의 하단 부위에 마련되는 케이블부재;를 포함하는 트러스-케이블 복합구조의 거더를 제공한다.

Description

트러스-케이블 복합구조의 거더{Hybrid girder structure having truss and tension cable}

본 발명은 복합 구조의 거더에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 좌우 한 쌍의 강관에 트러스부재를 결합하여 거더의 강성을 증진시킴과 동시에 인장케이블을 부가하여 거더에 작용하는 휨 모멘트에 적절하게 대응할 수 있도록 구성하여, 대구경의 강관을 사용하지 않더라도 장경간의 교량 시공이 가능한 구조적으로 매우 안정적인 거더에 관한 것이다.

거더는 상판의 하중과 차량이나 보행자들의 통과 하중을 흡수하여 이를 교대 또는 교각으로 전달하는 수단으로서, 교량을 시공할 때는 거더 자체를 대구경의 강관으로 이루어지는 강재 구조물을 이용하거나 또는 복잡한 구조의 강재 트러스 구조물을 사용하는 방식으로 교량의 구조적인 안정을 꾀하고 있다.

대구경의 강관을 이용한 강재 구조물이나 강재 트러스 구조물로서 거더를 구성하게 되면 장경간의 교량 시공이 가능한 장점은 있으나, 시공비용이 현저히 증가하게 됨은 물론 장시간의 시공기간이 소요되는 단점이 있다. 이러한 제반 문제점을 감안하여 제안된 기술 중에 대한민국 등록특허 제1339609호가 있다.

이 기술은 도 6 및 도 7 각각에 개시된 것과 같이, 강박스(10)의 하부에 복수 개의 사재(20)를 마련하되, 각 사재(30) 하단 부위들은 강관(30)으로 연결하여 일체화하고, 강관(30) 내부에는 케이블(60)을 매설함으로써, 케이블(60)의 인장력에 의해 거더에 상방 압축력이 작용하도록 하여 강박스(10)의 강성을 증진시킴에 그 기술적 특징이 있다.

하지만, 이 기술은 기본적으로 강박스 거더를 전제로 하고 있다는 점에서 거더를 구성함에 있어 반드시 일정양 이상의 강재가 소모되는 문제가 있으며, 특히 케이블의 경우 강박스를 지지하는 사재와 일체화되는 구성이 아니라 강관 내부에 마련되는 별도의 쉬스관 내부에 설치되는 구성이라는 점에서 당초 의도와는 달리 강박스에 상방 압축력을 제공하는 것이 현실적으로 매우 어려운 구조이다.

대한민국 등록특허 제1030128호 대한민국 등록특허 제1339609호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 트러스부재 및 인장케이블을 강관과 일체화함으로써 보다 증진된 강성과 보다 증진된 하중 분산 기능을 갖춘 거더를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해, 상호 간에 일정간격 이격되어 제1교대(2)의 상면에 설치되는 좌우 한 쌍으로 이루어지되 각각은 하부에서 상방으로 갈수록 바깥방향으로 일정 각도 경사지며 벌어지는 제1, 2설치단(12, 14)과, 상호 간에 일정간격 이격되어 제1교대(2)와 일정거리 떨어져 대향하는 제2교대(6)의 상면에 설치되는 좌우 한 쌍으로 이루어지되 각각은 하부에서 상방으로 갈수록 바깥방향으로 일정 각도 경사지며 벌어지는 제3, 4설치단(16, 18); 일단 부위는 제1설치단(12)의 전방 상부에 결합되고 타단 부위는 제3설치단(16)의 전방 상부에 결합되는 제1강관(22)과, 일단 부위는 제2설치단(12)의 전방 상부에 결합되고 타단 부위는 제4설치단(18)의 전방 상부에 결합되는 제2강관(26); 각각이 V자 구조를 이루는 복수 개로 이루어지며 각각의 상단 부위는 제1강관(22)에 고정 결합되고 각각의 하측 부위는 상호 대향하는 제1, 2강관(22, 26)의 중앙 부위 수직 하방으로 연장되는 제1경사재(32)와, 각각이 V자 구조를 이루는 복수 개로 이루어지며 각각의 상단 부위는 제2강관(26)에 고정 결합되고 각각의 하측 부위는 상호 대향하는 제1, 2강관(22, 26)의 중앙 부위 수직 하방으로 연장되어 제1경사재(32)의 각 하측 부위와 접하는 제2경사재(36)와, 일단 부위는 제1경사재(32) 각각의 중간 부위 내측에 고정 결합되고 타단 부위는 제1경사재(32)와 대향하는 제2경사재(36) 각각의 중간 부위 내측에 고정결합되는 연결재(34)로 이루어지는 측면트러스부재; 상호 간에 일정 간격 이격되는 좌우 한 쌍으로 이루어지되 각각의 일단 부위는 제1, 2설치단(12, 14) 사이의 제1교대(2) 상면에 위치하고 각각의 타단 부위는 제3, 4설치단(16, 18) 사이의 제2교대(6) 상면에 위치하는 제1, 2세로재(42, 46)와, 상호 간에 일정 간격 이격되어 위치하여 제1, 2세로재(42, 46) 사이를 연결하며 각 하면 부위가 각 연결재(34)의 상면에 고정 결합되는 가로재(46)로 이루어지는 상판트러스부재; 하면 중앙 부위에는 제1홈(53)이 형성되며 상면 부위가 제1, 2경사재(32, 36) 각각의 하단 부위와 결합되는 제1케이블고정판(52)과, 상면 중앙 부위에는 제2홈(57)이 형성되어 제1케이블고정판(52)에 결합되는 제2케이블고정판(56)과, 제1, 2홈(53, 57) 각각을 순차적으로 관통하며 연결되되 각각의 양단 부위는 좌우 최외곽에 위치하는 제1, 2케이블고정판(52, 56)에 고정 결합되는 인장케이블(54)로 이루어지는 케이블부재;를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 제1강관(22)과 제1세로재(42) 사이 공간 및 상기 제2강관(26)과 제2세로재(46) 사이 공간 각각에는 안전펜스(60)가 마련될 수 있다.

본 발명은 좌우 한 쌍의 강관에 측면트러스부재 및 상판트러스부재로 이루어지는 트러스부재를 연결하여 일체화하는 구조를 제안함으로써, 대구경의 거더 또는 대면적의 강박스를 사용하지 않더라도 거더는 매우 뛰어난 강성을 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 인장케이블을 트러스부재와 일체화하여 거더 자체에 상방 인장력을 제공할 수 있도록 구성함으로써, 거더의 중앙 부위에 집중되는 휨 모멘트에 적절하게 대응할 수 있어 장시간이 경과하더라도 거더는 매우 안정적인 구조를 가질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 거더의 개략적인 사시구성도.
도 2는 본 발명에 따른 거더의 개략적인 측면구성도.
도 3은 도 2에 있어 A-A′라인의 개략적인 단면구성도.
도 4는 본 발명에 따른 거더의 개략적인 평면구성도.
도 5는 본 발명에 따른 거더의 개략적인 분해구성도.
도 6은 종래 강박스 트러스 거더의 일 구성도.
도 7은 도 6에 있어 A-A′라인의 개략적인 단면구성도.

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 1 및 도 2 각각은 본 발명에 따른 거더의 개략적인 사시구성도 및 측면구성도를 보여주며, 도 4 및 도 4 각각은 본 발명에 따른 거더의 개략적인 평면구성도 및 개략적인 분해구성도를 보여준다.

각 도면에 개시된 것과 같이, 본 발명은 제1, 2설치단(12, 14) 및 제3, 4설치단(16, 18), 제1, 2강관(22, 26), 측면트러스부재 및 상판트러스부재, 그리고 케이블부재를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 본 발명을 이루는 각 구성을 구체적으로 살펴본다.

제1, 2설치단(12, 14)은 상호 간에 일정간격 이격되어 위치하는 좌우 한 쌍으로써 제1교대(2)의 상면에 설치된다. 이때, 제1, 2설치단(12, 14) 각각은 하부에서 상방으로 갈수록 바깥방향으로 일정 각도 경사지며 벌어지는 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

제3, 4설치단(16, 18)은 상호 간에 일정간격 이격되어 위치하는 좌우 한 쌍으로써, 제1교대(2)와 일정 거리 떨어져 대향하는 제2교대(6)의 상면에 설치된다. 제1, 2설치단(12, 14)과 동일하게 제3, 4설치단(16, 18) 각각 역시 하부에서 상방으로 갈수록 바깥방향으로 일정 각도 경사지며 벌어지는 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 제1, 3설치단(12, 16) 및 제2, 4설치단(14, 18) 각각은 상호 대향한다.

제1, 2교대 각각은 철근-콘크리트 구조로 이루어질 수 있으며, 제1, 2, 3, 4설치단 각각은 철판 또는 철근-콘크리트 구조로 이루어질 수 있다. 설치단 각각이 철근-콘크리트 구조로 이루어지는 경우에는 제1교대 및 제2교대 각각과 함께 시공될 수 있다.

제1, 2강관(22, 26)은 일정 길이의 금속 중공관으로서, 제1강관(22)의 일단 부위는 제1설치단(12)의 전방 상부에 결합되고 타단 부위는 제3설치단(16)의 전방 상부에 결합되며, 제2강관(26)의 일단 부위는 제2설치단(12)의 전방 상부에 결합되고 타단 부위는 제4설치단(18)의 전방 상부에 결합된다.

각 설치단이 철판으로 이루어지면 각 강관의 양단 부위는 각 설치단의 전방 상부에 용접 결합되는 것이 바람직하며, 각 설치단이 철근-콘크리트 구조로 이루어지면 각 강관의 양단 부위는 각 설치단 내부로 일정 깊이 관통한 상태로 결합되는 것이 바람직하다.

측면트러스부재는 제1, 2강관(22, 26)에 결합되어 거더의 강성을 보강하는 제1수단으로, 복수 개의 제1, 2경사재(32, 36) 및 복수 개의 연결재(34)로 이루어진다. 제1경사재(32) 각각은 V자 구조를 이루며, V자 구조 중에서 각 상단 부위는 제1강관(22)에 고정 결합되고, 결점을 이루는 각 하측 부위는 도면과 같이 제1, 2강관(22, 26)의 중앙 부위 수직 하방으로 연장된다.

제2경사재(36) 각각 역시 제1경사재(32)와 동일하게 V자 구조를 이루며, V자 구조 중에서 각 상단 부위는 제2강관(26)에 고정 결합되고, 결점을 이루는 각 하측 부위는 제1, 2강관(22, 26)의 중앙 부위 수직 하방으로 연장된다. 이에 따라, 제1, 2경사재(32, 36) 각각의 하측 부위는 서로 접하게 된다.

연결재(34)는 제1, 2경사재(32, 36) 상호 간을 연결하는 수단으로, 각 일단 부위는 제1경사재(32) 각각의 중간 부위 내측에 고정 결합되고, 각 타단 부위는 제1경사재(32)와 대향하는 제2경사재(36) 각각의 중간 부위 내측에 고정결합된다. 연결재의 결합에 따라, 제1, 2경사재(32, 36)는 제1, 2강관(22, 26)과 일체화 구조를 이루게 된다. 도면부호 35는 상판트러스부재와 결합을 위한 결합단이다.

상판트러스부재는 측면트러스부재에 결합되어 거더의 강성을 보강하는 제2수단으로 기능함과 동시에 이용자들의 이동을 위해 설치되는 디딤데크(1)를 지지하는 수단으로, 제1, 2세로재(42, 46) 및 복수 개의 가로재(46)로 이루어진다.

제1, 2세로재(42, 46)는 상호 간에 일정 간격 이격되는 좌우 한 쌍으로 이루어지며, 각각의 일단 부위는 제1, 2설치단(12, 14) 사이의 제1교대(2) 상면에 위치하고, 각각의 타단 부위는 제3, 4설치단(16, 18) 사이의 제2교대(6) 상면에 위치한다. 가로재(46)는 제1, 2세로재(42, 46) 사이를 연결하며, 각각의 하면 부위가 각 연결재(34)의 결합단(35)에 고정 결합된다.

가로재가 연결재와 결합되면 도 3에서 알 수 있듯이, 상판트러스부재는 제1, 2강관 각각과 일체화된 측면트러스부재와 일체화되며, 제1, 2강관 각각은 역삼각형 구조를 이루며 결합되는 상판트러스부재와 측면트러스부재에 의해 매우 안정적으로 지지된다. 제1, 2세로재 및 가로재 각각은 I형관 또는 H형관으로 이루어질 수 있으며, 가로재와 연결재의 결합은 별도의 체결볼트에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 이용자들의 추락방지 수단으로서 안전펜스(60)가 마련되는 경우를 배제하지 않는다. 안전펜스(60)는 제1강관(22)과 제1세로재(42) 사이 공간 및 제2강관(26)과 제2세로재(46) 사이 공간 각각에 설치된다. 도면에는 밀폐된 구조의 안전펜스가 예시되어 있으나 이와 달리 통기가 자유로운 개방 구조로 이루어질 수도 있다.

케이블부재는 거더에 인장력을 제공하는 수단으로, 제1, 2케이블고정판(52, 56) 및 인장케이블(54)로 이루어진다. 제1케이블고정판(52)은 상면 부위가 제1, 2경사재(32, 36) 각각의 하단 부위와 결합되며 그 하면 중앙 부위에는 제1홈(53)이 형성된다. 제2케이블고정판(56)은 상면 중앙 부위에 제2홈(57)이 형성되어 제1케이블고정판(52)에 결합된다. 제1, 2케이블고정판은 별도의 체결볼트에 의해 결합될 수 있다.

인장케이블(54)은 각 제1, 2케이블고정판(52, 56)의 제1, 2홈(53, 57)에 의해 형성되는 각각의 공간을 순차적으로 관통하며 연결되며, 그 양단 부위는 좌우 최외곽에 위치하는 제1, 2케이블고정판(52, 56)에 고정 결합된다. 도면부호 51은 인장케이블(54)의 장력을 조절하는 수단으로, 통상적인 턴 바클로 이루어질 수 있다.

인장케이블이 제1, 2케이블고정판과 연결되면 인장케이블에 의해 작용하는 인장력은 곧 바로 측면트러스부재로 작용할 수 있다. 즉, 거더의 중앙 부위에 휨 모멘트가 작용하는 경우 트러스부재를 통해 전달되는 인장케이블의 인장력이 이에 적절하게 대응하여 이를 상쇄시키게 되는 것이다.

도면부호 70은 이용자들을 위한 난간이며, 도면부호 80은 상판트러스부재 상면에 설치되는 지지강선으로 디딤데크(1)를 지지한다.

이처럼, 본 발명은 좌우 한 쌍의 강관에 측면트러스부재 및 상판트러스부재를 연결하여 일체화구조의 거더를 제공함으로써 대구경의 거더를 사용하지 않더라도 거더의 강성을 현저히 증진시킬 수 있으며, 이에 부가하여 인장케이블을 측면트러스부재와 일체화하여 거더의 중앙 부위에 집중되는 휨 모멘트에 대응할 수 있는 인장력을 제공함으로써 거더가 매우 안정적인 구조를 가질 수 있게 된다.

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.

1 : 디딤데크 2, 6 : 제1, 2교대
12, 14 : 제1, 2설치단 16, 18 : 제3, 4설치단
22, 26 : 제1, 2강관 32, 36 : 제1, 2경사재
34 : 연결재 42, 46 : 제1, 2세로재
44 : 가로재 52, 56 : 제1, 2케이블고정판
54 : 인장케이블 60 : 안전펜스
70 : 난간 80 : 지지강선

Claims (2)

1. 상호 간에 일정간격 이격되어 제1교대(2)의 상면에 설치되는 좌우 한 쌍으로 이루어지되 각각은 하부에서 상방으로 갈수록 바깥방향으로 일정 각도 경사지며 벌어지는 제1, 2설치단(12, 14)과, 상호 간에 일정간격 이격되어 제1교대(2)와 일정거리 떨어져 대향하는 제2교대(6)의 상면에 설치되는 좌우 한 쌍으로 이루어지되 각각은 하부에서 상방으로 갈수록 바깥방향으로 일정 각도 경사지며 벌어지는 제3, 4설치단(16, 18);
   일단 부위는 제1설치단(12)의 전방 상부에 결합되고 타단 부위는 제3설치단(16)의 전방 상부에 결합되는 제1강관(22)과, 일단 부위는 제2설치단(14)의 전방 상부에 결합되고 타단 부위는 제4설치단(18)의 전방 상부에 결합되는 제2강관(26);
   각각이 V자 구조를 이루는 복수 개로 이루어지며 각각의 상단 부위는 제1강관(22)에 고정 결합되고 각각의 하측 부위는 상호 대향하는 제1, 2강관(22, 26)의 중앙 부위 수직 하방으로 연장되는 제1경사재(32)와, 각각이 V자 구조를 이루는 복수 개로 이루어지며 각각의 상단 부위는 제2강관(26)에 고정 결합되고 각각의 하측 부위는 상호 대향하는 제1, 2강관(22, 26)의 중앙 부위 수직 하방으로 연장되어 제1경사재(32)의 각 하측 부위와 접하는 제2경사재(36)와, 일단 부위는 제1경사재(32) 각각의 중간 부위 내측에 고정 결합되고 타단 부위는 제1경사재(32)와 대향하는 제2경사재(36) 각각의 중간 부위 내측에 고정결합되는 연결재(34)로 이루어지는 측면트러스부재;
   상호 간에 일정 간격 이격되는 좌우 한 쌍으로 이루어지되 각각의 일단 부위는 제1, 2설치단(12, 14) 사이의 제1교대(2) 상면에 위치하고 각각의 타단 부위는 제3, 4설치단(16, 18) 사이의 제2교대(6) 상면에 위치하는 제1, 2세로재(42, 46)와, 상호 간에 일정 간격 이격되어 위치하여 제1, 2세로재(42, 46) 사이를 연결하며 각 하면 부위가 각 연결재(34)의 상면에 고정 결합되는 가로재(44)로 이루어지는 상판트러스부재;
   하면 중앙 부위에는 제1홈(53)이 형성되며 상면 부위가 제1, 2경사재(32, 36) 각각의 하단 부위와 결합되는 제1케이블고정판(52)과, 상면 중앙 부위에는 제2홈(57)이 형성되어 제1케이블고정판(52)에 결합되는 제2케이블고정판(56)과, 제1, 2홈(53, 57) 각각을 순차적으로 관통하며 연결되되 각각의 양단 부위는 좌우 최외곽에 위치하는 제1, 2케이블고정판(52, 56)에 고정 결합되는 인장케이블(54)로 이루어지는 케이블부재;를
   포함하는 트러스-케이블 복합구조의 거더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1강관(22)과 제1세로재(42) 사이 공간 및 상기 제2강관(26)과 제2세로재(46) 사이 공간 각각에는 안전펜스(60)가 마련되는 것을 특징으로 하는 트러스-케이블 복합구조의 거더.
   

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