KR101709989B1 - 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 더욱 상세하게는 교량, 인도교, 보도교와 같은 구조물을 지지하기 위한 거더부재를 구성하는데 있어 충분한 강성은 유지하면서도 하중은 줄일 수 있으며, 시공비용을 저감시킬 수 있음은 물론 부재간의 용접이나 스터드볼트와 같은 전단키 등을 설치할 필요 없어 비용을 저감시킬 수 있고 시공기간을 줄일 수 있는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더를 제공한다.

Description

복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더{SMART STEEL PIPE GIRDER FOR COMPOSITION PIPE}

본 발명은 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교량, 인도교, 보도교 등의 구조물을 지지하는데 있어, 구조물의 최대응력에 저항이 가능함과 동시에 교량자중의 감소가 가능하고 시공비용의 절감이 가능한 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더에 관한 것이다.

일반적으로 교량, 인도교, 보도교와 같은 구조물을 지지하는 보와 거더는 미관상의 이유로 슬림한 단면의 강관을 사용하는 경우가 많은데, 일반 구조용 강관을 적용하기에는 두께 등의 문제로 여러 가지 제약사항이 존재하고 있다.

때문에 교량, 인도교, 보도교와 같은 구조물은 각 지점별로 응력이 서로 상이하기 때문에 일반적으로는 최대응력을 기준으로 거더 단면을 결정하게 되지만, 이는 매우 비효율적이고 공사비용이 증가하게 되는 문제점이 있으며, 보도교, 교량을 지점별로 변단면을 가지는 강관을 사용할 경우에는 시공성이 저하되고 공사비용이 증가하게 되며, 미관상 적절치 못한 경우가 종종 발생하게 된다.

이에, 강관 내부에 콘크리트를 충진하는 기술을 사용하지만, 이는 교량의 자중을 증가시키게 되고 시공비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 상기와 같은 이유로 인해 슬림한 단면을 가지고 강성을 높이기 위해서나 혹은 동일 거더 상에 최적의 강성배치를 하기 위해 거더 내부에 다양한 부재를 보강하거나 합성하는 기술이 있으나, 이러한 종래의 기술은 부재 간을 서로 용접하거나 일정간격의 전단키(스터드볼트 등)를 설치하는 등의 추가가공으로 인해 비용과 시공기간이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-864220호 (2008.10.13.등록)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 더욱 상세하게는 교량, 인도교, 보도교와 같은 구조물을 지지하기 위한 거더부재를 구성하는데 있어 충분한 강성은 유지하면서도 하중은 줄일 수 있으며, 시공비용을 저감시킬 수 있음은 물론 부재간의 용접이나 스터드볼트와 같은 전단키 등을 설치할 필요 없어 비용을 저감시킬 수 있고 시공기간을 줄일 수 있는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 케이블 정착장치 및 상기 케이블 정착장치에 의하여 교량을 포함하는 구조물에 거치되는 강관거더를 포함하되, 상기 강관거더는, 중공형의 주강관과, 원통관 형상으로 상기 주강관의 길이방향으로 상기 주강관의 내부에 삽입되며, 복수개로 서로의 외주측면이 밀착되게 상기 주강관의 내주면에 밀착 삽입되는 부강관과, 상기 주강관과 상기 부강관의 양측단부에 결합하여 상기 주강관과 상기 부강관의 내부를 패쇄하는 한 쌍의 커버플레이트를 포함하는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더를 제공한다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 중공형의 주강관 내부에 복수개의 부강관들을 밀착되게 삽입함으로써, 합성능력을 최대화할 수 있으며 종래와 같은 부재간의 용접이나 스터드볼트와 같은 전단키 등을 설치할 필요 없어 시공이 용이하고 시공시간을 단축시킬 수 있으며, 구조가 간단하여 시공비용을 저감시킬 수 있어 경제적이다.

둘째, 주강관 내부에 부강관들을 삽입하는 구조이기 때문에 충분한 강성을 유지할 수 있으며, 내부에 충진물을 충진하지 않기 때문에 중량을 줄일 수 있어, 교량의 자중이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더의 정단면도이다.
도 2는 도 1의 교량용 강관거더의 측단면도이다.
도 3은 도 1의 교량용 강관거더의 단부에 필러부가 삽입된 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 4는 도 1의 교량용 강관거더의 다른 실시예를 나타내는 측단면도이다.
도 5는 도 1의 교량용 강관거더의 또 다른 실시예를 나타내는 정단면도이다.

이하, 본 발명이 속하는 선호적인 실시예를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명한다.

본원발명의 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 강관거더(900)는, 중공형의 주강관(600)과, 상기 주강관(600)의 내부에 삽입되는 복수개의 부강관(700)들과, 한 쌍의 커버부(800)를 포함한다. 상기 강관거더(900)는, 상기 주강관(600) 내부에 복수개의 부강관(700)들을 다발로 삽입하고, 상기 부강관(700)들을 용접이나 전단키 없이 단부 고정만을 통하여 합성능력을 최대화하고 충분한 강성을 유지할 수 있도록 한다.

상기 주강관(600)은 중공형의 강관으로 도시된 바와 같이 종단면 형상이 원형인 원통관으로 되어 있다.

상기 부강관(700)은 원통관 형상으로 상기 주강관(600)의 내부에 길이방향으로 삽입되며, 복수개로 서로의 외주측면이 밀착되면서 상기 주강관(600)의 내주 측면으로 밀착되게 삽입된다.

상세하게, 상기 부강관(700)은, 상기 주강관(600)의 내부 중심에 위치하는 제1관(710)과, 상기 제1관(710)의 외주면을 따라 방사형으로 배치되며 외주면이 상기 제1관(710)의 외주면과 상기 주강관(600)의 내주 측면에 각각 밀착되는 복수개의 제2관(720)들을 포함한다.

상기 제1관(710)과 상기 제2관(720)은 서로 동일한 직경과 동일한 두께를 가지거나, 상기 주강관(600)의 직경크기 또는 형상 등을 고려하여 상기 제1관(710)은 그 직경이 상기 제2관(720)의 직경보다 작게 형성할 수 있는 등 다양한 실시예가 가능하다.

또한, 상기 상기 제1관(710)과 상기 제2관(720)은, 요구되는 응력에 따라 상기 제1관(710)과 상기 제2관(720) 각각의 두께를 달리할 수 있으며, 설계에 따라 그 재질도 달리할 수 있음은 물론이다.

상기 커버부(800)는 상기 주강관(600)과 상기 부강관(700)의 양측단부에 결합하여 상기 주강관(600)과 상기 부강관(700)의 내부를 패쇄하는 역할을 하며, 플레이트 형상의 한 쌍의 커버플레이트(810)를 포함한다.

한편, 상기 강관거더(900)는 상기 부강관(700)들의 일측은 상기 커버부(800)에 의하여 용접 등으로 고정하고, 타측은 상기 필러부를 통하여 이격을 최소화할 수 있다. 또는, 상기 강관거더(900)는 상기 부강관(700)들의 양측 모두에 상기 필러부(820)를 삽입할 수 있다.

다음으로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 필러부(820)는 상기 커버부(800)와 상기 부강관(700)의 단부 사이에 삽입 결합되며, 도시된 바와 같이 종단면형상이 아치형의 반구형으로 형성되어 상기 커버부(800)의 응력집중 또는 면외응력을 최소화하거나, 상기 부강관(700)의 단부축력을 상기 주강관(600)의 인장력으로 전환시킬 수 있다.

또한, 상기 커버부(800)는, 도시하지 않았지만 복수개의 지지바들에 의하여 트러스구조로 형성되어 경량화 시킬 수 있다.

도 4는 상기 강관거더(910)의 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 상기 케이블 정착장치(910)는, 주강관(600)의 양측 단부에만 상기 부강관(700)이 위치하는 경우로서 내부 커버플레이트(830)를 통하여 상기 주강관(600)의 중앙부에 중공부(601)를 형성할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 주강관(600)은 종단면 형상이 원형인 원형강관을 적용할 수 있지만, 이 외 다른 형상의 중공관을 이용할 수 있다. 그 예로 도면을 참조하면, 상기 강관거더(920)는 상기 주강관(610)의 종단면 형상이 사각형인 각형강관으로 되어지는 것이 선호되지만, 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 다각형 형상의 강관의 사용을 배제하는 것은 아니다.
상기 주강관(610)의 내부에 부강관(700)이 밀착되게 삽입되어 있다. 이때, 상기 부강관(700)은 중앙부에 제1관(710)과, 상기 제1관(710)의 외주면 사방을 따라 상기 제1관(710)의 직경보다 큰 직경을 갖는 4개의 제2관(720)이 배치되어 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이행할 수 있을 것이다.

600,610: 주강관 601: 중공부
700: 부강관 710: 제1관
720: 제2관 800: 커버부
810: 커버플레이트 820: 필러부
830: 내부 커버플레이트 900,910,920: 강관거더

Claims (9)

1. 교량을 포함하는 구조물에 거치되는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더에 있어서, 상기 스마트 교량용 강관거더는
   중공형의 주강관과,
   원통관 형상으로 상기 주강관의 길이방향으로 상기 주강관의 내부에 삽입되며, 복수개로 서로의 외주측면이 밀착되게 상기 주강관의 내주면에 밀착 삽입되는 부강관과,
   상기 주강관과 상기 부강관의 양측단부에 결합하여 상기 주강관과 상기 부강관의 내부를 패쇄하는 한 쌍의 커버부를 포함하며,
   상기 커버부와 상기 부강관의 단부 사이에 삽입되는 필러부를 더 포함하는 교량용 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 필러부는 반구형으로 형성되는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버부는 플레이트 형상 또는 복수개의 지지바들에 의하여 트러스구조로 형성되는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 부강관은 상기 주강관의 내부 중심에 위치하는 제1관과, 상기 제1관의 외주면을 따라 방사형으로 배치되며 외주면이 상기 제1관의 외주면과 상기 주강관의 내주면에 각각 밀착되는 복수개의 제2관들을 포함하는 스마트 교량용 강관거더.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1관은 상기 제2관의 직경보다 작은 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1관과 상기 제2관은 각각 동일한 두께를 갖는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1관과 상기 제2관은 각각 서로 다른 두께를 갖는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 주강관은 종단면 형상이 원형인 원형강관 또는 종단면 형상이 사각형인 각형강관을 포함하는 복합강관다발이 적용된 스마트 교량용 강관거더.
   
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