KR101745835B1 - 용접 연결부를 구비한 거더 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 연결부를 구비한 거더 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 제1분절거더와 제2분절거더를 연결하고자 하는 끝단이 서로 대향하는 형태로 정렬시키는 거더배치단계와; 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 상기 끝단으로부터 이격된 제1고정리브 및 제2고정리브에 양단부가 지지되는 형태로 조절부재 조립체를 설치하되, 상기 조절부재 조립체로 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 연결하는 예정된 위치에서 유지시키는 조절부재조립체 설치단계와; 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 경계를 따라 용접하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 접합 연결되는 연결부를 형성하는 거더이음단계를; 포함하여 구성되어, 종방향으로 연결하고자 하는 분절거더에 설치되어 있는 고정리브에 조절 부재를 설치하여, 조절 부재에 의하여 분절거더를 예정된 위치로 이동하여 안정되게 위치 고정함으로써, 분절거더가 위치 고정된 상태에서 용접 공정이 행해져 용접 품질을 높게 유지하고, 현장에서 행해지는 분절거더의 용접 가공 공정에 의해서도, 분절거더의 연결부가 충분한 접합 강도로 결합됨에 따라, 종방향으로 연결된 분절거더가 하나의 구조 부재로서 신뢰성있게 거동할 수 있게 연결하는 용접 연결부를 구비한 거더 및 그 방법을 제공한다.

Description

용접 연결부를 구비한 거더 및 그 시공 방법 {STURCUTRE AND METHOD OF CONNECTING STEEL GIRDER}

본 발명은 용접 연결부를 구비한 거더 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분절거더의 종방향 및 횡방향의 연결부의 밀폐성을 확보하면서 신뢰성있는 결합 성능을 구현할 뿐만 아니라, 공용 중 작용하는 하중을 미리 상쇄시켜 높은 내하 능력을 갖고 연결부의 신뢰성을 향상시키는 용접 연결부를 구비한 거더 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 강박스 거더는 높은 단면 계수를 가지므로 장경간 교량에 널리 활용되고 있다. 강박스 거더는 하부 플랜지와, 하부 플랜지로부터 이격된 위치에서 상방 연장된 복부에 의하여 U자형을 포함하는 강재 단면으로 연장된 거더를 말한다.

현장에서 강박스 거더를 제작하는 것은 제작장을 점유하는 기간이 길어져 비효율적이므로, 강박스 거더는 분절 형태로 공장에서 제작되어 현장으로 운반되고, 도1에 도시된 바와 같이, 현장으로 운반된 강박스 분절 거더(10A)는 미리 볼트 구멍을 양끝단에 형성해둔 상태에서, 연결 플레이트(70)를 매개로 강박스 분절 거더(10A)를 관통하여 체결 볼트(70a)를 체결하는 것에 의하여 인상이 가능한 길이의 거더(10)로 제작된다. 그리고 나서, 거더(10)를 인상하여 교각이나 교대에 거치시키는 것에 의하여 강박스 거더를 이용한 교량(9)을 시공하게 된다.

여기서, 분절 제작된 강박스 분절 거더(10A)를 연결 플레이트(70)로 연결하는 것은 수많은 체결 볼트(70a)를 체결 결합해야만 종방향으로 연결된 분절 거더(10a)가 일체 거동하므로, 수많은 볼트(70a)로 체결 결합하는 것이 불가피하며, 이에 소요되는 시간이 길어져 전체 공정에서 차지하는 비중이 높아지는 문제가 있었다.

이 뿐만 아니라, 강박스 분절 거더(10A)를 연결 플레이트(70)를 매개로 체결 볼트(70a)로 결합하는 경우에는, 거더에 작용하는 하중이 체결 볼트(70a)와 연결 플레이트(70)를 통해 종방향으로 전달될 수는 있지만, 분절 거더(10A)의 사이 틈새(79)로 빗물이 거더의 내부로 유입되어 부패되고 표면의 도색층을 수명에 도달하기 이전에도 손상시키는 문제 등이 발생되었다.

이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 강박스 분절 거더(10A)를 용접에 의하여 연결하고자 하는 시도가 다양하게 이루어지고 있지만, 무겁고 긴 길이의 강박스 분절 거더(10A)를 정해진 위치에 안정되게 고정시켜두고 용접 공정을 행할 수 있도록 하기 위한 공정과 설비가 과다하여 실제로 활용되지 못하는 한계가 있었다.

따라서, 강박스 등의 단면을 갖는 분절거더를 간단한 설비를 이용하여 예정된 위치에 안정되게 위치 및 자세를 고정시킨 상태에서 용접 가공으로 접합하여 종방향으로 연결하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 연결하고자 하는 분절거더를 예정된 위치에 안정되게 위치 및 자세를 고정시킨 상태로 분절거더의 연결부를 용접 접합 가공하여 연결하는 거더의 연결 시공 방법 및 이에 의해 제작된 거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같이, 본 발명은 분절 거더를 용접으로 연결하는 것에 의하여 연결 공정에 소요되는 시간을 단축할 뿐만 아니라, 연결 공정이 행해진 거더의 연결부에서 누수 등의 발생을 근본적으로 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 종방향 또는 횡방향으로 연결하고자 하는 분절거더를 예정된 위치에 위치 고정시키는 설비를 최소화하고 재사용이 가능하게 함으로써, 분절거더를 연결하여 거더를 제작하는 데 소요되는 비용을 줄이는 것을 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명은 종방향 또는 횡방향으로 연결하고자 하는 분절거더를 예정된 위치에 위치 고정시키는 조절 부재로 분절거더에 프리스트레스를 도입함으로써 연결 공정이 행해져 시공된 거더가 보다 높은 내하능력을 갖게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 거더의 연결 시공 방법으로서, 제1분절거더와 제2분절거더를 연결하고자 하는 끝단이 서로 대향하는 형태로 정렬시키는 거더배치단계와; 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 상기 끝단으로부터 이격된 제1고정리브 및 제2고정리브에 양단부가 지지되는 형태로 조절부재 조립체를 설치하되, 상기 조절부재 조립체로 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 연결하는 예정된 위치에서 유지시키는 조절부재조립체 설치단계와; 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 경계를 따라 용접하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 접합 연결되는 연결부를 형성하는 거더이음단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법을 제공한다.

이는, 연결하고자 하는 분절거더에 설치되어 있는 고정리브에 조절 부재를 설치하여, 조절 부재에 의하여 분절거더를 예정된 위치로 이동하여 안정되게 위치 고정함으로써, 분절거더가 위치 고정된 상태에서 용접 공정이 행해져 용접 품질을 높게 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

이를 통해, 현장에서 행해지는 분절거더의 용접 가공 공정에 의해서도, 분절거더의 연결부가 충분한 접합 강도로 결합됨에 따라, 분절거더를 연결하여 제작된 거더의 연결부가 하나의 구조 부재로서 신뢰성있게 거동할 수 있게 연결하는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 높은 접합 강도로 분절거더를 용접 접합하기 위하여 분절거더를 위치 고정시키는 조절부재는 이미 거더에 설치되어 있는 고정리브에 지지된 상태로 설치되므로, 조절 부재 조립체의 설치를 위하여 분절거더에 별도의 구멍을 천공하는 등의 가공을 필요로하지 않으므로, 분절거더를 용접 접합을 위한 예정된 위치에 위치 고정시키는 공정과 설비가 단순해지는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 조절 부재가 분절거더의 고정리브에 지지된 상태로 설치되므로, 분절거더를 용접 접합에 의하여 연결한 이후에, 조절 부재를 다시 회수하여 재사용하는 것이 가능해지는 이점도 얻을 수 있다.

이 때, 상기 분절거더의 상기 예정된 위치는 제1분절거더와 제2분절거더가 맞닿은 상태이어서 곧바로 용접 이음을 할 수도 있으며, 약간의 거리를 두고 이격된 상태이어서 매개 플레이트를 두고 용접 이음을 할 수도 있다.

여기서, 제1분절거더와 제2분절거더는 종방향으로 연결되어, 상기 연결부는 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 종방향의 끝단에 형성되고, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브는 각각 상기 제1분절거더의 횡리브와 상기 제2분절거더의 횡리브로 형성될 수 있다.

또한, 제1분절거더와 제2분절거더는 횡방향으로 연결되고, 상기 연결부는 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더는 횡방향의 끝단에 형성되어, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 횡단면이 이어진 형태가 교량 시공에 사용되는 하나의 분절거더의 단면을 형성하고, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브는 각각 상기 제1분절거더의 종리브와 상기 제2분절거더의 종리브로 형성될 수도 있다.

여기서, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 서로 연결된 상태에서 형성되는 거더의 횡단면은, 교량에 시공된 상태에서 내부에 폐합 단면을 이루는 단면으로 형성된다.

예를 들어, 제1분절거더와 제2분절거더가 종방향으로 연결되는 경우에는, 제1분절거더 및 제2분절거더의 횡단면은 그 자체의 단면으로 'ㅁ'자형 단면과 같은 폐합 단면을 형성할 수도 있으며, 그 자체의 단면으로는 폐합 단면을 형성하지 않지만 교량에 시공되어 바닥판 콘크리트가 합성되어 시공 완료된 상태에서는 바닥판 콘크리트와 함께 폐합 단면을 형성할 수 있다. 즉, 제1분절거더 및 제2분절거더는 예를 들어, 하부 플랜지와 한쌍의 복부를 포함하는 'U'자형 횡단면을 이룰 수도 있고 도19에 도시된 바와 같이 둥근 원호를 포함하는 횡단면 형태로 이루어질 수 있으며, 도면에 도시되지 않았지만 원호와 직선이 서로 연결되는 형태의 횡단면 형태로 이루어질 수도 있다.

예를 들어, 분절거더의 단면이 'U'자형 단면을 포함하는 것은, 하부 플랜지에 2개의 복부가 형성되는 모든 단면을 포함하며, 복부의 상측에 각각 상부 플랜지가 형성되어 거더 단면 자체로 개단면을 이루거나, 복부의 상측에 하나의 상부 플랜지가 형성되어 거더 단면 자체로 폐합 단면을 이루는 단면을 모두 포함한다. 즉, 교량에 사용되는 분절거더의 경우에는, 분절거더의 상측에 바닥판 콘트리트가 합성되어, 바닥판 콘크리트를 포함하여 폐합 단면을 내부에 형성하는 형태의 모든 박스 단면이 U자형 단면을 포함하는 단면에 해당될 수 있다.

또한, 제1분절거더와 제2분절거더가 횡방향으로 연결되는 경우에는, 제1분절거더와 제2분절거더의 각각의 횡단면은 교량에 시공될 수 없는 형태이더라도, 제1분절거더와 제2분절거더가 횡방향으로 연결되어 'ㅁ'자형 단면과 같이 폐합단면을 그 자체로 형성될 수도 있고, 제1분절거더와 제2분절거더가 횡방향으로 연결된 상태에서의 횡단면이 바닥판 콘크리트와 함께 폐합 단면을 형성할 수도 있다.

대체로 U자형 강재 단면은 단면 보강을 위하여 이미 설치되어 있는 횡리브나 종리브 등의 고정리브에 간단히 조절 부재 조립체를 설치할 수 있으므로, 설치에 소요되는 시간과 비용을 줄일 수 있다.

그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '분절거더'는 강재만으로 거더의 단면이 형성되는 거더 뿐만 아니라, 강재에 케이싱 콘크리트가 합성된 단면의 거더를 포함하는 것으로 정의한다. 즉, 종방향 또는 횡방향으로 연결한 거더를 제작하기 위해 용접 이음으로 연결되는 다양한 금속 소재의 분절체를 모두 통칭한다.

따라서, 박스 단면의 분절거더에 대해서는, 상기 조절 부재 조립체는 상기 단면의 내부에 설치되고, 용접의 접합부는 상기 단면의 외면에 형성된다. 도13b에 도시된 바와 같이, X자 형태의 맞대기 용접에 의하여 연결부가 형성되는 경우에는 단면의 내부와 외부에 모두 행해지며, 이 경우에는 후술하는 백 플레이트의 설치를 생략할 수 있다.

그리고, 제1분절거더와 제2분절거더가 종방향으로 연결되는 경우에는, 제1분절거더와 제2분절거더가 동일한 단면으로 형성되어, 제1분절거더와 제2분절거더가 종방향으로 이은 상태에서 연속하는 형태로 하중이 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

무엇보다도, 높은 접합 강도로 분절거더를 용접 접합하기 위하여 분절거더를 위치 고정시키는 조절부재 조립체는 영구적으로 설치되고, 용접 접합에 의한 상기 거더이음단계가 행해진 이후에, 상기 조절 부재에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 연결부의 일부 이상에 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입단계를; 더 포함하여 구성될 수도 있다.

이에 의하여, 분절거더가 교량 등의 구조물에 설치되어 공용 중에 분절거더의 연결부에 작용하는 하중에 대하여, 조절 부재에 도입되는 프리스트레스에 의하여 높은 이음 효과를 얻을 수 있게 되어, 보다 높은 내하 능력을 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 상기 조절 부재 조립체는 상기 연결부를 따라 다수 배치될 수 있다. 이에 의하여, 제1분절거더와 제2분절거더를 종방향으로 연결하는 경우에는, 연결하고자 하는 분절거더의 연결부 전체에 걸쳐 예정된 위치로 안정되게 위치 고정시킬 수 있으므로, 높은 용접 접합 품질을 안정적으로 확보할 수 있다. 또한, 제1분절거더와 제2분절거더를 횡방향으로 연결하는 경우에도, 연결하고자 하는 분절거더의 연결부에서 높은 용접 접합 품질을 확보하는 이점을 얻을 수 있다.

그리고, 조절 부재 조립체가 연결부의 다수의 위치에 분포된 상태에서, 상기 연결부가 교량에 시공되는 위치에서 인장응력이 작용하는 단면 영역에는 상기 조절 부재에 의하여 압축 프리스트레스를 도입하고, 압축 응력이 작용하는 단면 영역에는 상기 조절 부재에 의하여 인장 프리스트레스를 도입할 수 있다. 이에 의하여, 공용 중에 인장 응력이 작용하는 위치의 조절 부재에는 압축 프리스트레스가 도입되어, 공용 중의 인장력을 조절 부재로 상쇄시킴으로써, 용접의 접합 품질을 공용 중에도 보다 안정적으로 유지할 수 있으면서 거더의 내하 능력을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 연결하고자 하는 2개의 연결 부재를 맞대기 용접으로 결합하는 경우에는, 용접 접합부의 배면에는 백 플레이트(back plate)가 선택적으로 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 맞닿은 경계에 백 플레이트(back plate)를 설치하는 단계를; 상기 거더이음단계 이전에 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 백 플레이트는 금속 재질로 분절거더의 연결부에 설치할 수도 있지만, 특히 상기 백플레이트는 세라믹 기판으로 형성되어 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 상기 경계에 부착하는 것에 의해 간단히 설치될 수도 있다.

그리고, 경우에 따라, 상기 거더이음단계 이후에, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더에 형성된 보강리브 중 일부에 대하여 하나의 연결 플레이트로 연결하여 상기 연결 플레이트에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 접합 상태를 구속하는 플레이트 설치단계를; 더 포함하여 구성될 수 있다. 이는, 조절 부재가 영구적으로 설치되지 않는 경우에 보강리브에 플레이트를 잇는 것에 의하여, 분절거더의 이음 상태를 보다 견고하게 구속할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 조절 부재 조립체는, 상기 제1분절거더의 상기 제1고정리브에 관통된 설치공에 지지되고 제1방향으로 나사산이 형성된 제1조절강봉과; 상기 제2분절거더의 상기 제2고정리브에 관통된 설치공에 지지되고 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 나사산이 형성된 제2조절강봉과; 상기 제1조절강봉과 상기 제2조절강봉과 각각 양단부에 체결되고 하나의 몸체로 형성되는 조절 너트를; 포함하고, 상기 조절부재 조립체의 설치단계는, 상기 조절 너트를 회전시켜 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브 사이의 힘과 거리 중 어느 하나 이상을 조절하도록 구성될 수 있다.

이와 같이, 서로 반대 방향의 나사산이 형성된 제1조절강봉과 제2조절강봉이 조절 너트에 연결되도록 구성됨에 따라, 조절 너트의 회전 방향을 조절하는 것에 의하여 조절 부재로 인접한 분절거더 사이의 간격을 보다 쉽게 조절하여 용접 접합에 적합한 예정된 위치로 제1분절거더와 제2분절거더를 이동시켜 위치시킬 수 있으며, 조절 너트의 회전각을 조절하는 것에 의해 연결부에 프리스트레스를 도입하는 공정이 보다 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 조절 부재가 고정리브에 관통된 설치공에 삽입 설치되는 것에 의하여, 조절 부재 조립체의 설치와 해체가 짧은 시간에 보다 쉽게 이루어지며, 조절 부재조립체에 의해 인접한 분절거더의 간격을 조절하는 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 이점도 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 조절 부재 조립체는, 상기 제1분절거더의 상기 제1고정리브에 관통된 설치공과 상기 제2분절거더의 상기 제2고정리브에 관통된 설치공을 관통하며, 볼트 머리부가 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브의 사잇 공간의 바깥에서 상기 제1고정리브에 지지되고, 외주면의 일부 이상에 나사산이 형성된 조절볼트와; 상기 제1조절볼트에 체결되어 상기 제2고정리브에 지지되는 지지 너트를; 포함하고, 상기 조절부재 조립체의 설치단계는, 상기 조절볼트의 머리부와 상기 지지 너트 중 어느 하나 이상을 회전시켜 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브 사이의 힘과 거리 중 어느 하나 이상을 조절할 수도 있다.

이는, 조절 너트를 구비하는 경우에는 제1분절거더와 제2분절거더의 연결부에 조절부재 조립체의 설치에 소요되는 시간이 길어질 수 있지만, 상기와 같이 조절 볼트와 지지 너트로 구성할 경우에는 조절부재 조립체의 설치 및 조작에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

또 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제1분절거더의 상기 제1고정리브에 관통된 설치공에 삽입되고 다수의 제1간섭돌기가 외면에 형성되고 제1관통공이 형성된 제1몸통부와, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브의 사잇 공간의 바깥에서 상기 제1고정리브에 지지되는 제1머리부를 구비한 제1조절요소와; 상기 제2분절거더의 상기 제2고정리브에 관통된 설치공에 삽입되고 다수의 제2간섭돌기가 외면에 형성되고 제2관통공이 형성된 제2몸통부와, 상기 제2고정리브와 상기 제2고정리브의 사잇 공간의 바깥에서 상기 제2고정리브에 지지되는 제2머리부를 구비한 제2조절요소와; 상기 제1조절요소의 간섭돌기에 맞물리는 구속 돌기가 외면에 형성되고, 대향 구멍이 형성된 구속 부재와; 상기 제1관통공과 상기 제2관통공 중 어느 하나와 상기 대향 돌기를 함께 관통하여 상기 구속 부재와 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소의 위치를 고정시키는 고정 수단을; 포함하여 구성되고, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브 사이의 간격이나 힘이 정해진 값에 도달한 상태에서, 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소가 상기 제1고정리브 및 상기 제2고정리브에 관통하고 상기 구속 부재의 상기 구속 돌기가 상기 제1간섭돌기 및 상기 제2간섭돌기에 함께 맞물린 상태에서, 상기 고정 수단으로 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소의 위치를 고정시키는 것에 의해 이루어질 수 있다.

이와 같이, 제1고정리브와 제2고정리브에 유압잭 등에 의하여 힘이 도입된 상태에서, 조절 요소의 간섭 돌기와 구속 부재의 구속 돌기의 맞물림에 의해 고정 리브 사이의 간격이 유지됨으로써, 나사산에 의하여 고정하는 경우에 비하여 훨씬 큰 힘을 견딜 수 있다. 또한, 조절 요소의 몸통부는 플레이트 형태로 형성되고, 조절 요소의 간섭 돌기는 플레이트의 폭에 비하여 더 큰 높이를 갖는 넓은 면에 형성됨에 따라, 거더 연결부에 작용하는 비틀림 하중을 조절 요소와 구속 부재의 단면에 의하여 보다 효과적으로 견딜 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 제1분절거더와 제2분절거더를 연결하여 제작된 거더로서, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 끝단이 서로 맞닿은 경계로부터 각각 이격된 위치에 형성된 제1고정리브 및 제2고정리브와; 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브에 양단부가 각각 지지되는 형태로 설치되어, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 연결하는 예정된 위치를 유지시키는 조절 부재 조립체와; 상기 조절부재 조립체에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 상기 예정된 위치로 유지된 상태에서, 상기 경계를 따르는 용접 접합에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 상기 끝단을 연결하는 연결부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더를 제공한다.

여기서, 상기 조절 부재 조립체는 상기 연결부가 용접에 의하여 접합된 이후에 해체될 수도 있지만, 분절거더에 반영구적으로 설치되어 용접 연결부가 교량 등의 완성된 구조물에 시공된 위치에서 인장응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재에는 인장력이 도입된 상태로 설치되어 거더 연결부에 압축 프리스트레스가 작용하게 하고, 압축 응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재에는 압축력의 도입된 상태로 설치되어 거더 연결부에 인장 프리스트레스가 작용하게 함으로써, 조절 부재에 의해 구조물에 작용하는 하중을 미리 상쇄시키는 압축 프리스트레스나 인장 프리스트레스를 도입할 수 있다.

즉, 상기 조절 부재 조립체는 상기 연결부를 따라 상기 제1분절거더 및 상기 제2분절거더의 내부 공간에 다수 배치되어, 상기 용접 연결부가 교량에 시공되는 위치에서 인장응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재에는 인장력의 도입에 의한 압축 프리스트레스가 도입되고, 압축 응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재에는 압축력의 도입에 의한 인장 프리스트레스가 도입됨으로써, 분절거더가 교량 등에 시공이 된 상태에서 공용 중에 작용하는 응력을 미리 상쇄시킴으로써 내하 능력을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 맞닿은 경계에 설치된 백 플레이트(back plate)를; 선택적으로 더 포함하여 구성되고, 상기 연결부는 V자형 맞대기 용접으로 접합될 수 있다. 한편, 상기 연결부에 백 플레이트가 설치되지 않는 경우에는, 상기 연결부에는 X자형 맞대기 용접으로 접합될 수도 있다.

여기서, 상기 백플레이트는 상기 경계의 내면에 부착되어 설치되는 세라믹 기판일 수도 있다.

그리고, 상기 조절 부재 조립체는, 전술한 바와 같이, 조절 너트와 맞물리는 서로 반대 방향의 조절 강봉을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 조절 부재 조립체는, 전술한 바와 같이, 조절 볼트와 맞물리는 고정 너트를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 조절 부재 조립체는, 전술한 바와 같이, 간섭 돌기와 구속 돌기가 서로 맞물려 조절 요소와 구속 부재가 서로 고정되는 형태로 구성될 수도 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '분절거더' 및 이와 유사한 용어(예를 들어, 제1분절거더, 제2분절거더)는 그 자체로 교량에 시공될 수 있는 형태의 단면을 형성하는 것을 포함할 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 용접 연결부에 의하여 시공된 거더가 복부와 바닥판의 일부만 형성된 구성 요소(도14a 및 도14b에 예시된 제1분절거더와 제2분절거더)를 모두 포함하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 '종방향'은 거더의 교축 방향(길이방향)으로 정의하며, 본 명세서 및 특허청구범위에서 '횡방향'은 거더의 교축 직각 방향으로 정의한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 종방향 또는 횡방향으로 연결하고자 하는 분절거더에 거더 보강을 위하여 이미 설치되어 있는 고정리브에 조절 부재 조립체를 설치하고, 무겁고 부피가 큰 분절거더를 조절 부재 조립체를 이용하여 예정된 위치로 밀착 이동하여 위치 고정한 상태를 유지하면서 분절거더의 연결부를 용접 가공하는 것에 의하여, 높은 품질의 용접 접합 강도를 신뢰성있고 안정되게 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 분절거더가 안정되게 위치 고정된 상태에서 용접 공정이 행해져 현장에서의 용접 가공 공정에 의해서도, 분절거더의 연결부가 충분한 접합 강도로 결합됨에 따라, 종방향으로 연결된 분절거더가 하나의 구조 부재로서 신뢰성있게 거동할 수 있게 거더를 잇는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 분절거더를 예정된 위치로 이동시키고 위치 고정시키는 조절부재 조립체가 이미 거더에 설치되어 있는 고정리브에 지지된 상태로 설치되므로, 조절 부재의 설치를 위하여 분절거더에 별도의 구멍을 천공하는 등의 가공을 필요로 하지 않으므로, 분절거더를 용접 접합을 위한 예정된 위치에 위치 고정시키는 공정과 설비가 단순해지는 효과도 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은, 조절 부재 조립체가 분절거더의 고정리브에 지지된 상태로 설치되므로, 분절거더를 용접 접합에 의하여 이은 이후에, 조절 부재를 다시 회수하여 재사용하는 것이 가능해지는 이점도 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 분절거더의 위치를 예정된 위치로 이동시키고 고정시키는 조절 부재에 프리스트레스를 도입하는 것에 의하여, 분절거더가 교량 등의 구조물에 설치되어 공용 중에 분절거더의 연결부에 작용하는 하중을 미리 상쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도입된 프리스트레스에 의하여 용접 연결부에 과다한 하중이 도입되는 것을 피할 수 있으며, 동시에 용접 이음된 분절거더가 보다 높은 내하 능력을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 분절거더를 맞대기 용접에 의하여 잇는 경우에 용접 연결부의 배면에 세라믹 기판으로 형성된 백 플레이트(back plate)를 단순히 부착하여 설치하므로, 백플레이트의 설치 시간이 단축되므로 용접에 의한 전체적인 거더 연결 공정에 소요되는 시간을 줄이고 작업이 단순해지는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 분절거더의 종방향의 연결부의 밀폐성을 확보하면서 신뢰성있는 결합 성능을 구현할 뿐만 아니라, 공용 중 작용하는 하중을 미리 상쇄시켜 연결부의 접합 강도를 공용 중에도 안정적으로 유지하면서 높은 내하 능력에도 기여하는 용접 연결부를 구비한 거더 및 그 방법을 제공한다.

도1은 종래의 연결부를 구비한 거더에 의한 교량을 도시한 개략도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 거더의 연결 시공 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도3은 도2의 연결 방법에 의해 연결된 분절거더를 이용한 교량을 도시한 개략도,
도4 내지 도11은 도2의 연결 방법에 따른 순차적인 분절거더의 이음 구성을 도시한 도면으로서,
도4는 종방향으로 연결하고자 하는 2개의 분절거더의 구성을 도시한 사시도,
도5a는 종방향으로 분절거더를 밀착시킨 구성을 도시한 사시도,
도5b는 도5a의 'B'부분의 확대도,
도6은 분절거더를 예정된 위치로 위치시키는 구성을 도시한 사시도,
도7은 백 플레이트를 부착한 상태를 도시한 사시도,
도8은 분절거더의 연결부를 용접 접합하는 구성을 도시한 사시도,
도9는 분절거더의 보강리브를 플레이트로 잇는 구성을 도시한 사시도,
도10은 조절 부재에 프리스트레스를 도입하는 구성을 도시한 사시도,
도11은 도8의 절단선 XI-XI에 따른 단면도로서, 조절 부재에 도입되는 프리스트레스를 설명하기 위한 횡단면도,
도12는 도9의 절단선 XⅡ-XⅡ의 구성을 도시한 조절부재 조립체의 구성을 도시한 종단면도,
도13a는 도8의 'C'부분의 단면도,
도13b는 도8의 'C'부분의 단면도에 대응하는 본 발명의 다른 실시 형태의 구성을 도시한 단면도,
도14a 및 도14b는 제1분절거더와 제2분절거더를 횡방향으로 연결하는 구성을 도시한 횡단면 개략도,
도15는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 조절부재 조립체의 구성을 도시한 사시도,
도16a 내지 도16d는 도15의 조절부재 조립체를 이용한 설치 방법을 설명하기 위한 도면,
도17은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 조절부재 조립체의 구성을 도시한 사시도,
도18은 도17의 조절부재 조립체의 분해 사시도,
도19는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 분절거더가 교량에 시공 완료된 상태의 횡단면을 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 용접 연결부를 구비한 거더(100) 및 그 시공 방법(S100)을 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도4 내지 도12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 용접 연결부를 구비한 거더(100)는 분절거더(110, 210)를 종방향으로 연결하여 제작되며, 종방향으로 연결하고자 하는 분절거더(110, 210)에 설치된 고정리브(114, 214)에 설치된 조절부재 조립체(120)와, 용접 연결부(88)의 내측의 분절거더(110, 210)에 부착된 백 플레이트(130)와, 조절부재 조립체(120)에 의하여 분절거더(110, 210)가 미리 예정된 위치에 위치 고정된 상태에서 분절거더(110, 210)의 연결부에 용접 가공된 용접부(88)와, 필요에 따라 연결부의 사이에 형성된 보강리브(115, 215)를 연결하는 플레이트(140)를 포함하여 구성된다.

여기서는, 분절거더(110, 210)를 종방향으로 연결하므로, 고정 리브(114, 214)는 분절거더(110, 210)의 비틀림 저항을 위하여 미리 형성되어 있는 횡리브를 활용할 수 있다.

상기 분절거더(110, 210)는 다양한 형태의 단면으로 형성될 수 있으며, 도4에 도시된 바와 같이 하부 플랜지(111, 211)와 2개의 복부(112, 212)를 포함하는 U자형 단면을 포함하는 형태로 형성되거나, 도19에 도시된 원호형 단면 등 폐합 단면을 형성하는 분절거더(910)로 형성될 수 있다.

도면 중 미설명 부호인 '911'은 원호형 분절거더(910)의 플랜지이고, 도면 중 미설명 부호인 '914'는 플랜지의 보강을 위하여 설치된 횡리브이다.

여기서, 종방향으로 연결되는 분절거더(110, 210)는 횡단면이 서로 동일하게 형성되는 것이 교축 방향으로의 외력에 대하여 연속적으로 하중을 분담하는 측면에서 유리하며, 거더의 연결을 위한 맞대기 용접을 행하는 데에도 유리하다. 그리고, 일반적으로 교량 시공이 완료된 형태에서 내부에 폐합 단면을 형성하는 거더(예를 들어, U자형 거더, 박스형 거더, 원호형 거더 등)는, 비틀림 하중에 대한 저항을 위하여 횡리브가 미리 설치되어 있어서 조절부재 조립체의 설치를 위한 별도의 고정 리브의 설치를 필요로 하지 않으므로, 시공 편의 측면에서 본 발명의 적용에 유리하다.

즉, 내부에 폐합 단면을 이루는 교량용 박스거더(110, 210)에는, 자체의 형상을 유지하기 위한 횡리브가 이미 구비되어 있으며, 하부 플랜지(111, 211)의 좌굴을 억제하기 위하여 한 종리브로서 보강리브(115, 215)가 배치되어 있다. 따라서, 도4 내지 도11에 도시된 바와 같이, 분절거더(110, 210)를 종방향으로 연결하는 경우에는, 거더(110, 210)에 이미 설치되어 있는 횡리브는 조절부재 조립체를 지지하는 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)로 활용될 수 있다. 한편, 도14a 및 도14b에 도시된 바와 같이, 분절거더(110', 210')를 횡방향으로 연결하는 경우에는, 거더(110', 210')에 이미 설치되어 있는 종리브는 조절부재 조립체를 지지하는 고정 리브(115', 215')로 활용될 수 있다.

분절거더(110, 210)를 종방향으로 연결하여 거더(100)를 제작하는 경우에는, 조절부재 조립체(120)는 연결하고자 하는 분절거더(110, 210)의 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)를 연결하는 형태로 설치된다. 조절부재 조립체(120)가 설치되는 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)에는 조절 강봉(121)에 의해 도입되는 힘을 견딜수 있도록 보강 리브(114b, 214b)가 설치될 수 있다.

본 발명은 미리 고정리브(114, 214)가 설치되어 있는 분절거더(110, 210)에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 분절거더(110, 210)를 연결하기 위하여 일부러 고정리브를 설치하는 분절거더(예를 들어, ㅠ자형, I자형 거더)에 대해서도 적용될 수 있다.

도면 중 미설명 부호인 113a는 상부 플랜지(113)의 상측에 돌출된 전단 연결재로서 바닥판 콘크리트와의 일체 합성을 보조한다.

상기 조절부재 조립체(120)는, 도12에 도시된 바와 같이, 암나사산이 서로 반대 방향의 나사산으로 형성된 조절 너트(122)와, 조절 너트(122)의 일측 암나사부에 결합되고 제1방향으로 수나사산이 형성된 제1조절강봉(121a)과 조절 너트(122)의 타측 암나사부에 결합되고 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 수나사산이 형성된 제2조절강봉(121b)으로 이루어진 조절 강봉(121)과, 조절 강봉(121)의 단부와 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)를 밀착시켜 조절 강봉(121)이 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)의 설치공(114a)에 지지되도록 고정하는 지지 너트(123)와, 거더의 연결부에 용접부(88)가 형성되고 분절거더(110, 210)의 연결 공정이 완료된 상태에서 조절 강봉(121)의 상태를 유지시키는 고정 너트(124)를 포함한다.

즉, 본 발명에 따른 조절 부재는 조절 강봉(121)으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)의 끝단이 고정리브(114x, 114y)의 설치공(114a)에 관통된 상태에서, 지지 너트(123)를 체결하여 지지 너트(123)의 일면이 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)에 접촉하도록 설치한 후, 조절 너트(122)를 회전시키는 방향에 따라 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)이 동시에 조절 너트(122)의 바깥 방향(121z, 121z')으로 이동시키거나 안쪽 방향으로 이동시켜, 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214) 사이의 간격을 좁히거나 넓히도록 조절 강봉(121)을 조절할 수 있다.

이와 같이, 조절 부재 조립체(120)를 종방향으로 배열된 분절거더(110, 210)의 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)의 설치공(114a, 214a)에 설치한 후, 분절거더(110, 210)의 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214)가 서로 가까워지도록 조절 강봉(121)로 조절하는 것에 의하여, 분절거더(110, 210)의 마주보는 양끝단(110c, 210c)을 완전히 밀착시켜, 종방향으로 배열된 분절거더(110, 210)가 용접 이음에 적합한 예정된 위치로 위치시키고, 조절 강봉(121)의 지지 너트(123)를 그대로 유지하는 것에 의하여 용접 이음에 적합한 예정된 위치를 유지시킬 수 있다.

한편, 조절부재 조립체(120)는 종방향으로 연결하고자 하는 분절거더(110, 210)의 각 면에 하나씩만 배치될 수도 있다. 즉, 조절부재 조립체(120)는 분절거더(110, 210)의 하부 플랜지(111, 211)의 수평 고정리브(114x)와 한 쌍의 복부(112, 212)의 수직 고정리브(114y, 214y)에 하나씩 설치되어, 조절 강봉(121)로 각 분절거더(110, 210)를 서로를 향하여 잡아당기는 것에 의하여, 분절거더(110, 210)의 마주보는 끝단(110c, 210c)이 모두 완전히 서로 밀착하는 '예정된 상태'로 될 수 있다. 그러나, 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 면(111, 112)에 2개 이상의 조절부재 조립체(120)를 설치하면, 분절거더(110, 210)가 서로를 향하여 틀어진 자세를 바로잡는 것이 훨씬 용이해지고, 분절거더(110, 210)가 연결되는 거더(100)의 연결부에 프리스트레스를 보다 정교하게 도입할 수 있다.

한편, 상기 조절부재 조립체(120)의 조절 강봉(121)은 종방향으로 연결하고자 하는 분절거더(110, 210)를 용접 접합에 적합한 '예정된 위치'로 이동시키고 유지할 뿐만 아니라, 분절거더(110, 210)의 이음면에 용접 접합부(88)를 형성한 이후에, 용접 접합부(88)에 인장 프리스트레스나 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.

보다 구체적으로는, 상기 분절거더(110, 210)가 단순 교량용 거더로 사용되는 경우를 예로 들면, 도11에 도시된 바와 같이, 바닥판 콘크리트(20)와 합성된 분절거더(110, 210)의 합성 단면의 중립축(NL)을 기준으로 교량 등의 완성된 구조물이 공용 중에 중립축(NL)의 하측에는 인장 응력이 작용하며 중립축(NL)의 상측에는 압축 응력이 작용하게 된다. 따라서, 조절부재 조립체(120)의 조절 너트(122)를 회전시키는 것에 의하여, 용접 접합 연결 공정을 행한 이후에, 중립축(NL)의 하측에 배치된 조절 강봉(121c)에 대해서는 조절 너트(122)를 회전시켜 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)이 서로 가까워지게 하는 인장력을 도입하여 그 주변의 거더 연결부에 압축 프리스트레스를 도입하고, 중립축(NL)의 상측에 배치된 조절 강봉(121e)에 대해서는 조절 너트(122)를 그 반대 방향으로 회전시켜 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)이 서로 멀어지는 압력을 도입하여 그 주변의 거더 연결부에 인장 프리스트레스를 도입할 수 있다.

이 때, 중립축(NL)의 상측과 하측인지 여부에 따라 인장 프리스트레스를 도입하거나 압축 프리스트레스를 도입할지 여부가 정해지며, 중립축으로부터 떨어진 이격 거리(L1, L2, H1, H2)에 따라 도입되는 프리스트레스의 크기가 조절될 수 있다. 즉, 중립축(NL)으로부터 보다 멀리 이격된 위치의 용접 연결부(88)에는 보다 큰 응력이 작용하므로, 조절 강봉(121)에 의하여 도입되는 프리스트레스의 크기는 중립축(NL)으로부터 이격 거리(L1, L2, H1, H2)가 클수록 보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이를 통해, 분절거더(110, 210)가 교량 등의 구조물에 설치되어 공용 중에 분절거더(110, 210)의 연결부에 작용하는 하중을 미리 상쇄시킬 수 있고, 조절 강봉(121)에 의해 도입된 프리스트레스에 의하여 용접 연결부에 과다한 하중이 도입되는 것을 피하여 접합부의 내구 수명을 확실하게 보장할 수 있으며, 동시에 용접 이음된 분절거더가 보다 높은 내하 능력을 구현하는 유리한 효과도 얻을 수 있다.

이와 유사하게, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 조절부재 조립체(220)는, 도15에 도시된 바와 같이, 제1분절거더(110)의 제1고정리브(114, 114y)에 관통된 설치공과 제2분절거더(210)의 제2고정리브(214x, 214y)에 관통된 설치공을 관통하게 설치되고 머리부(221x)가 제1고정리브(114x, 114y)와 제2고정리브(214x, 214y)의 사잇 공간의 바깥에서 제2고정리브(214x, 214y)에 지지되고, 몸통부의 외주면의 일부 이상에 나사산이 형성된 조절볼트(221)와, 조절볼트(221)에 체결되어 제1고정리브(114x, 114y)에 지지되는 지지 너트(223)와, 거더의 연결부에 용접부(88)가 형성되고 분절거더(110, 210)의 연결 공정이 완료된 상태에서 조절 볼트(221)의 상태를 유지시키는 고정 너트(224, 225)를 포함한다.

즉, 본 발명에 따른 조절 부재는 조절 볼트(221)로 형성될 수 있다.

이에 따라, 고정 리브(114x, 114y; 214x, 214y)의 사잇 공간에 고정 너트(224, 225)가 위치한 상태에서, 조절 볼트(221)가 고정리브(114x, 114y, 214x, 214y)의 설치공을 모두 관통시키고, 조절 볼트(221)의 지지 너트(223)를 몸통부의 끝단에 체결하여 지지 너트(223)의 일면이 제1고정리브(114x, 114y)에 접촉하도록 설치한 후, 조절 볼트(221)의 머리부(221x)를 지지 너트(223)에 대하여 회전시키는 것에 의하여, 고정리브(114x, 114y; 114, 214x, 214y; 214) 사이의 간격을 좁히거나 넓히는 조절이 가능해진다.

보다 구체적으로는, 도16a에 도시된 바와 같이, 고정리브(114x, 114y; 214x, 214y)의 사잇 공간에 고정 너트(224, 225)가 위치한 상태로 조절 볼트(221)를 고정 리브(114x, 114y; 214x, 214y)의 설치공(114a, 214a)에 지지되게 관통시키고, 조절 볼트(221)의 끝단에 지지 너트(223)를 체결하여, 조절 볼트(221)의 머리부(221x)는 제2고정리브(214x, 214y)에 접촉하고 지지 너트(223)는 제1고정리브(114x, 114y)에 접촉된 상태가 되도록 한다. 그 다음에, 조절 볼트(221)의 머리부(221x)를 지지 너트(223)에 대하여 회전(120r)시키면, 조절 볼트(221)에 인장력(221z)이 도입되면서 분절거더(110, 210)를 용접에 적합한 예정된 위치로 상호 밀착된 상태가 된다.

그리고, 분절거더(110, 210)의 끝단이 서로 접하는 연결부에 용접에 의한 접합이 완료된 이후에, 분절거더(110, 210)의 연결부에 압축 프리스트레스를 도입하고자 하는 경우에는, 머리부(221x)를 지지 너트(223)에 대하여 추가적으로 회전시켜 몸통부에 도입되는 인장력을 보다 더 크게 한 상태에서, 도16b에 도시된 바와 같이, 고정 너트(224, 225)를 고정 리브(114x, 114y; 214x, 214y)에 밀착(224d, 225d)시켜 도입된 인장력을 유지시키는 것에 의해 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.

한편, 분절거더(110, 210)의 끝단이 서로 접하는 연결부에 용접에 의한 접합이 완료된 이후에, 분절거더(110, 210)의 연결부에 인장 프리스트레스를 도입하고자 하는 경우에는, 도16c에 도시된 바와 같이, 지지 너트(223)와 제1고정리브(114x, 114y)의 밀착 상태를 해제하고 제1고정리브(114x, 114y)에 근접한 고정 너트(224)를 제1고정리브(114x, 114y)에 밀착시킨다. 그리고 나서, 인장력을 도입하는 것과 반대 방향으로 머리부(221x)를 지지 너트(223)에 대하여 회전(120r')시켜 몸통부에 압축력(221z')을 도입한 상태에서, 도16d에 도시된 바와 같이, 지지 너트(223)를 제1고정리브(114x, 114y)에 밀착(223d)시키고 또 다른 고정 너트(225)를 제2고정 리브(214x, 214y)에 밀착(225d)시켜 도입된 압축력을 유지시키는 것에 의해 인장 프리스트레스를 도입할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 조절부재 조립체(320)는, 도17 및 도18에 도시된 바와 같이, 폭에 비하여 높이가 큰 단면의 조절 요소(321a, 321b; 321)와, 조절 요소(321)의 변위를 구속하는 구속 부재(322)와, 조절 요소(321)와 구속 부재(322)의 맞물림 상태를 고정하는 고정 볼트(323)로 구성될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 조절 부재는 조절 요소(321)로 형성될 수 있다.

여기서, 조절 요소(321)는, 제1분절거더(110)의 제1고정리브(114x, 114y)의 세워진 직사각형 형태로 관통된 설치공에 삽입 설치되고 외주면에 다수의 제1간섭돌기(321az)가 형성되고 제1관통공(321aa)이 형성된 제1조절요소(321a)와, 제2분절거더(210)의 제2고정리브(214x, 214y)의 세워진 직사각형 형태로 관통된 설치공에 삽입 설치되고 외주면에 다수의 제2간섭돌기(321az)가 형성되고 제2관통공(321ba)이 형성된 제2조절요소(321b)로 이루어진다.

조절 요소(321)는 머리부(321ax, 321bx)가 고정 리브(114x, 114y, 214x, 214y)의 사잇 공간의 바깥에 밀착된 상태로 설치되며, 조절 요소(321a, 321b)는 서로 접촉하지 않는 길이로 설치된다. 그리고, 몸통부의 간섭 돌기(321az, 321bz)는 구속 부재(322)의 구속 돌기(322z)와 맞물린 상태에서 몸통부 길이 방향으로의 변위를 구속하는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 예시된 바와 같이 톱니 모양으로 형성될 수도 있고, 물결 모양, 사다리꼴 모양, 삼각형 모양, 사각형 모양 등 변위를 구속하는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

조절 요소(321)의 몸통부에는 고정 볼트(323)가 관통할 수 있는 관통공(321aa, 321ba)이 장공 형태로 형성되어, 고정 리브(114, 214) 사이의 간격이나 이들 사이에 작용하는 힘에 의해 조절 요소(321a, 321b)의 위치가 변동하더라도 고정 볼트(323)가 관통하여 끝단에 너트(미도시)를 체결하는 것에 의하여 구속 부재(322)와 조절 요소(321)를 고정시킬 수 있다. 도면에는 고정 볼트(323)에 의하여 구속 부재(322)와 조절 요소(321)를 고정시키는 구성이 나타나 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 클립 등 다양한 고정 수단이 채용될 수 있다.

그리고, 조절 요소(321)의 몸통부는 폭에 비하여 높이가 5배 내지 50배 정도 더 큰 플레이트 형상으로 형성되고, 간섭 돌기(321az, 321bz)가 몸통부의 넓은 측면에 형성됨으로써, 조절 요소(321)의 간섭 돌기(321az, 321bz)와 구속 부재(322)의 구속 돌기(322z)의 맞물림 효과를 높일 수 있으며, 분절거더(110, 210)의 연결부에 작용하는 비틀림 하중을 플레이트 형태의 몸통부의 강성에 의하여 효과적으로 저항할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

이에 따라, 제1조절요소(321a)는 제1고정리브(114x, 114y)의 설치공에 관통한 상태로 머리부(321ax)가 제1고정리브(114x, 114y)에 밀착되게 위치하고, 제2조절요소(321b)는 제2고정리브(214x, 214y)의 설치공에 관통한 상태로 머리부(321bx)가 제2고정리브(214x, 214y)에 밀착되게 위치한 상태에서, 제1고정리브(114x, 114y)와 제2고정리브(214x, 214y) 중 어느 하나 이상에 소형 유압잭(Pn)을 이용하여 고정 리브(114x, 114y; 214x, 214y)의 간격이나 이들 사이의 힘이 서로 정해진 값에 도달하게 하여, 분절거더(110, 210)의 위치를 끝단의 용접 접합이 용이한 예정된 위치로 이동시킨다.

이 상태에서, 제1조절요소(321a) 및 제2조절요소(321b)을 구속 부재(322)가 함께 접촉하여, 간섭 돌기(321az, 321bz)와 구속 돌기(322z)가 서로 맞물리게 한다. 그리고 나서, 고정 볼트(323)로 이들의 관통공(322a, 321aa, 321ba)를 관통시키고 너트 체결하여 이 상태를 견고하게 고정시킨다. 이에 따라, 분절거더(110, 210)에 풍하중 등의 외력이 작용하더라도, 분절거더(110, 210)의 끝단이 서로 맞닿는 연결부는 상호 예정된 (예를 들어, 밀착된) 상태를 안정되게 유지할 수 있다.

분절거더(110, 210)의 끝단이 밀착된 상태에서 용접에 의한 연결 공정이 완료된 이후에는, 구속 부재(322)를 조절 요소(321)로부터 분리시킨 상태에서, 유압잭(Pn)으로 고정 리브(114, 214)를 당긴 상태(114d1)에서 구속 부재(322)를 고정시켜 분절거더(110, 210)의 연결부에 압축 프리스트레스를 도입하거나, 유압잭(Pn)으로 고정 리브(114, 214)를 밀어낸 상태(114d2)에서 구속 부재(322)를 고정시켜 분절거더(110, 210)의 연결부에 인장 프리스트레스를 도입할 수 있다.

상기 백 플레이트(130)는 분절거더(110, 210)의 연결부가 도13a에 도시된 바와 같이 'V'자형 맞대기 용접에 의하여 접합되는 경우에, 용접 가공면의 배면에 설치된다.

종래에서와 같이, 백 플레이트(130)는 금속 재질로 형성되어 스폿 용접에 의해 분절거더(110, 210)의 내면에 설치될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 백 플레이트(130)는 세라믹 기판으로 형성되어 도7에 도시된 바와 같이 접착 방식으로 분절거더(110, 210)의 내면에 부착된다.

이와 같이, 백 플레이트(130)가 접착 방식으로 분절거더(110, 210)의 연결부 내면(內面)에 부착됨에 따라, 종래에 금속 기판을 내면에 스폿 용접에 의하여 설치하는 것에 비하여 백 플레이트(130)의 설치 시간이 크게 단축될 뿐만 아니라, 분절거더(110, 210)의 내부 공간에 용접 설비를 필요로 하지 않으므로 현장에서의 작업이 훨씬 효율적인 이점을 얻을 수 있다.

한편, 분절거더(110, 210)의 연결을 위하여 거더 끝단이 서로 맞닿은 상태에서 도13a에 도시된 바와 같이 백 플레이트(130)의 설치 이후에 'V'자 형태의 맞대기 용접 이음(88)이 행해질 수도 있고, 도13b에 도시된 바와 같이 백 플레이트(130)의 설치 없이 'X'자 형태로 용접 연결부(88')를 형성할 수도 있다.

상기 플레이트(140)는, 도9에 도시된 바와 같이, 연결부의 분절거더(110, 210)의 보강리브(115, 215)를 하나의 부재로 연결하여, 분절거더(110, 210)가 서로 멀어지는 것을 플레이트(140)의 인장 부재로서 저항하여 억제한다. 여기서, 분절거더(110, 210)를 종방향으로 연결하는 경우에, 보강 리브(115,215)는 거더의 좌굴 방지를 위하여 설치되어 있는 종리브로 활용될 수 있다.

이를 위하여, 보강리브(115, 215)에는 고정 볼트(132)가 관통하는 관통공이 다수 형성되고, 플레이트(140)의 구멍과 보강리브(115, 215)의 구멍을 정렬시킨 상태에서, 고정 볼트(132)를 관통시켜 너트로 고정하는 것에 의하여 플레이트(140)의 설치가 완료된다.

플래이트(140)는 조절 부재 조립체(120)가 제거되는 경우에 용접 연결부(88)에 과도한 인장 응력이 도입되어 용접 연결부(88)가 손상되는 것을 억제하기 위하여 설치된다. 따라서, 분절거더(110, 210)가 구조물에 설치되어 공용 중에 용접 연결부(88)에 작용하는 하중이 작은 경우이거나, 조절 부재(120)이 반영구적으로 설치되어 조절 부재(120)에 의하여 용접 연결부(88)에 공용 중 과도한 응력이 작용하는 것이 억제되는 경우이거나, 기타 필요한 경우에는, 플레이트(140)의 설치는 생략될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 거더의 연결 시공 방법(S100)을 상술한다.

단계 1: 먼저, 도4에 도시된 바와 같이, 종방향으로 연결하고자 하는 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)를 종방향으로 배열시킨다(S110).

여기서, 종방향으로 연결하고자 하는 제1분절거더(110)의 단면과 제2분절거더(210)의 단면은 대체로 동일하게 형성된다. 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)는 종방향으로 배열되어 있으면 충분하고 반드시 정렬된 상태일 필요는 없다.

단계 2: 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이, 분절거더(110, 210)의 하부 플랜지(111, 211)에 형성된 수평 고정리브(114x)와 복부(112, 212)에 형성된 수직 고정리브(114y)에 지지되도록 조절부재 조립체(120, 220, 320)를 설치한다(S120).

조절부재 조립체(120, 220, 320)는, 조절 강봉(121)을 포함하는 도12의 조절부재 조립체(120)와, 조절 볼트(221)를 포함하는 도15의 조절 부재 조립체(220)와, 간섭 돌기가 형성된 플레이트 형태의 조절 요소(321)를 포함하는 도17의 조절 부재 조립체(320) 중 어느 한가지로 설치될 수도 있고, 이들의 조합으로 설치될 수도 있으며, 본 발명에 따른 효과를 구현할 수 있는 다른 형태의 조절 부재 조립체로 설치될 수도 있다. 이하에서는 편의상 도12에 도시된 조절부재 조립체(120)를 설치하는 구성을 예로 들어 설명하기로 한다.

즉, 조절부재 조립체(120)의 제1조절강봉(121a)의 끝단은 제1분절거더(110)의 고정리브(114x, 114y)의 설치공(114a)에 관통한 상태로 지지 너트(123)가 체결되고, 조절부재 조립체(120)의 제2조절강봉(121b)의 끝단은 제2분절거더(210)의 고정리브(214x, 214y)의 설치공(214a)에 관통한 상태로 지지 너트(123)가 체결된다. 그리고, 지지 너트(123)가 고정리브(114x, 114y; 214x, 214y)에 접촉된 상태가 되도록 지지 너트(123)를 회전시켜 이동(123d)시킨다.

그리고, 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)은 조절 너트(122)에 나사 체결된 상태로 설치되며, 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)은 서로 반대 방향의 나사산이 형성되어 있다.

조절부재 조립체(120)는 수평 고정리브(114x, 214x)와 각 수직 고정리브(114y, 214y)에 적어도 1개씩 연결부를 가로지르는 형태로 설치되며, 도5a에 도시된 바와 같이, 하나의 고정리브(114x, 114y, 214x, 214y)에 대하여 다수의 위치에 분포된 상태로 연결부를 가로지르는 형태로 설치된다.

단계 3: 그리고 나서, 도6에 도시된 바와 같이, 조절부재 조립체(120)의 조절 너트(122)를 제1방향(120r1)으로 회전시켜, 조절 너트(122)에 대하여 서로 반대 방향으로 나사산이 형성되어 있는 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)이 조절 너트(122)의 내부로 삽입되게 이동시키는 것에 의하여, 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)는 서로를 향하여 접근(110z' 210z')하여 연결부를 형성하는 끝단(110c, 210c)이 완전히 밀착하는 '예정된 위치'에 도달하게 된다(S130).

여기서, '예정된 위치'는 용접 가공이 행해지기 위하여 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)의 바람직한 상대 위치 및 자세를 지칭한다. 도13a 및 도13b에 도시된 바와 같이, 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)가 맞대기 용접에 의하여 연결 공정이 행해지는 경우에는, 제1분절거더(110)의 끝단(110c)과 제2분절거더(210)의 끝단(210c)이 서로 맞닿은 상태가 예정된 위치에 해당한다.

그리고, 조절부재 조립체(120)는 연결부를 따라 다수 배치되어 있으므로, 다수의 조절부재 조립체(120)의 조절 너트(122)를 순차적으로 죄는 것에 의해 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)가 밀착되는 예정된 위치로 된다. 이 상태에서는, 조절부재 조립체(120)의 지지너트가 분절거더(110, 210)의 고정리브(114x, 114y, 214x, 214y)에 밀착된 상태이므로, 분절거더(110, 210)는 예정된 자세 및 위치로 안정되게 유지될 수 있다.

단계 4: 그리고 나서, 도13a에 도시된 바와 같이 V자형 맞대기 용접에 의하여 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)를 연결하는 경우에는, 도7에 도시된 바와 같이 제1분절거더(110)의 끝단(110c)과 제2분절거더(210)의 끝단이 맞닿는 연결부의 내면(內面)에 백플레이트(130)를 설치한다(S140).

도13b에 도시된 바와 같이 X자형 맞대기 용접에 의하여 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)를 연결하는 경우에는, 백 플레이트(130)의 설치를 생략할 수 있다.

여기서, 백 플레이트(130)는 강판으로 스폿 용접을 행하는 것에 의해 설치될 수도 있지만, 세라믹 기판으로 형성되어 부착 방식으로 간단히 연결부의 내면에 설치될 수 있다. 이에 의하여, 백 플레이트(130)의 설치에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있다.

단계 5: 그리고 나서, 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)의 연결부를 용접 접합에 의하여 연결한다(S150). 전술한 바와 같이, 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)의 끝단(110c, 210c)이 서로 맞닿은 상태에서, 도13a 및 도13b에 도시된 형태의 맞대기 용접으로 거더의 연결 공정이 행해진다.

단계 6: 단계 5를 행하고 나면, 용접 접합부(88)를 가로질러 다수 설치된 조절 부재 조립체(120)는 곧바로 해체되어 다른 분절거더의 연결 공정에 재사용될 수 있다. 이 경우에는, 제1분절거더(110)와 제2분절거더(210)가 용접 접합에 의하여 일체로 연결된 상태에서, 도9에 도시된 바와 같이, 제1분절거더(110)의 보강리브(115, 215)와 제2분절거더(210)의 보강리브(215)를 플레이트(140)로 연결할 수 있다. 이에 의하여, 분절거더(110, 210)의 공용 중에 용접 연결부(88)에 하중이 작용하면 플레이트(140)로 작용 하중을 분담하여 지지할 수 있다.

플레이트(140)에는 보강리브(115, 215)의 관통공(115a, 215a)과 정렬되는 구멍이 형성되어, 보강리브(115, 215)의 관통공(115a, 215a)과 플레이트(150)의 구멍을 볼트로 함께 관통한 후 너트 체결에 의해 하는 볼트를 체결하는 것에 의해 플레이트(140)를 매개로 보강리브(115, 215)를 연결할 수 있다.

다만, 플레이트(140)의 설치 공정은 필요에 따라 제외될 수 있다.

단계 7: 단계 5를 행한 이후에, 도10에 도시된 바와 같이 용접 접합부(88)를 가로질러 다수 설치된 조절부재 조립체(120)의 조절 강봉(121)을 회전(120r2)시켜 인장력(120F)이나 압축력을 도입하여, 용접 접합부(88)에 프리스트레스를 도입한다(S160).

분절거더(110, 210)의 상측에 바닥판 콘크리트(20)가 합성되어 단순교에 적용되는 경우를 예로 들면, 도11에 도시된 바와 같이, 분절거더(110, 210)의 중립축(NL)을 기준으로 중립축 상측에는 공용 중에 압축 응력이 작용하고 중립축 하측에는 공용 중에 인장 응력이 작용한다. 따라서, 조절 강봉(121)에 의해 분절거더(110, 210)의 연결부에 도입되는 프리스트레스는 공용 중에 작용하는 응력을 상쇄시키는 형태로 도입된다.

즉, 중립축(NL) 상측에는 공용 중에 압축 응력이 작용하므로, 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)이 조절 너트(122)의 바깥으로 인출되는 방향으로 조절 너트(122)를 회전(120r2)시키는 것에 의하여, 조절 강봉(121)에 고정된 지지 너트(123) 사이의 거리가 더 늘어나게 조절한다. 이에 따라, 조절 강봉(121)에는 압축력이 도입되면서 중립축(NL) 상측의 용접 연결부(88)는 인장 프리스트레스가 도입된다. 따라서, 분절거더(110, 210)는 공용중에 거더 및 바닥판 콘크리트의 자중이나 활하중에 의하여 압축 응력이 작용하는데, 조절 강봉(121)에 인접한 분절거더(110, 210)의 연결부에 도입된 인장 프리스트레스에 의하여, 용접 연결부에 작용하는 압축 응력의 크기는 조절 강봉(121)에 의하여 미리 도입된 인장 프리스트레스에 의하여 상쇄된다.

이와 유사하게, 중립축(NL) 하측에는 공용 중에 인장 응력이 작용하므로, 제1조절강봉(121a)과 제2조절강봉(121b)이 조절 너트(122)의 내측으로 삽입되는 방향으로 조절 너트(122)를 회전(120r2의 반대 방향)시키는 것에 의하여, 조절 강봉(121)에 고정된 지지 너트(123) 사이의 거리가 더 줄어들게 조절한다. 이에 따라, 조절 강봉(121)에는 인장력(120F)이 도입되면서 중립축(NL) 하측의 용접 연결부(88)는 압축 프리스트레스가 도입된다. 따라서, 분절거더(110, 210)는 공용중에 거더 및 바닥판 콘크리트의 자중이나 활하중에 의하여 인장 응력이 작용하는데, 조절 강봉(121)에 인접한 분절거더(110, 210)의 연결부에 도입된 압축 프리스트레스에 의하여, 용접 연결부에 작용하는 인장 응력의 크기는 조절 강봉(121)에 의하여 미리 도입된 압축 프리스트레스에 의하여 상쇄된다.

이를 통해, 분절거더(110, 210)가 교량 등의 구조물에 설치되어 공용 중에 분절거더(110, 210)의 연결부에 작용하는 하중을 미리 상쇄시킬 수 있고, 조절 강봉(121)에 의해 도입된 프리스트레스에 의하여 용접 연결부에 과다한 하중이 도입되는 것을 피하여 접합부의 내구 수명을 확실하게 보장할 수 있으며, 동시에 용접 이음된 분절거더가 보다 높은 내하 능력을 구현하는 유리한 효과도 얻을 수 있다.

단계 8: 조절 강봉(121)에 의하여 분절거더(110, 210)의 연결부(88)에 프리스트레스가 도입되면, 도10에 도시된 바와 같이, 고정 너트(124)를 고정리브(114x, 114y, 214x, 214y)로 밀착 이동(124d)시킨다. 필요에 따라 고정 너트(124)는 2개의 너트를 겹쳐 견고하게 체결 상태를 고정시킬 수 있다.

이에 의하여, 제1조절 강봉(121a)과 제2조절 강봉(121b)은 일단이 조절 너트(122)에 의해 구속되고, 타단이 고정 너트(124)에 의하여 구속되므로, 단계 7에서 도입된 프리스트레스가 공용 중에 풀리지 않고 안정적으로 지속될 수 있게 된다.

한편, 분절거더(110, 210)를 종방향으로 연결하는 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 본 발명은 도14a 및 도14b에 도시된 바와 같이, 제1분절거더(110')와 제2분절거더(210')를 횡방향으로 연결하도록 구성될 수도 있다.

이는, 교량에 시공되는 거더의 폭(W)이 운반 가능한 허용 폭을 초과하는 경우에, 완성된 거더의 일부 단면의 거더(110', 210')를 공장에서 제작한 후 현장으로 운반하고, 현장에서 운반된 거더(110', 210')를 횡방향으로 연결하여 교량에 시공되는 단면의 분절거더를 제작하게 되는데, 연결 플레이트를 이용한 종래 기술에서는 누수 및 작업 지연 등의 문제가 야기되므로, 이 문제를 해결하기 위한 것이다.

분절 거더(110', 210')를 횡방향으로 연결하여 거더(100')를 제작하는 경우에는, 제1분절거더(110')와 제2분절거더(210')가 교량에 시공되는 형태의 횡단면을 이루지 않으므로, 각각의 폭(W1, W2)을 갖는 분절거더(110', 210')를 현장으로 운반하여, 본 발명에 따라 분절 거더(110', 210')를 횡방향으로 연결하는 것에 의하여 교량에 시공되는 거더(100')의 단면을 비로소 갖게 된다.

이를 위하여, 분절거더(110', 210')에 조절부재 조립체의 설치를 위해 필요한 고정 리브는 하부 플랜지(111', 211')의 좌굴을 억제하기 위하여 보강 형성된 종리브(115', 215')로 사용될 수 있다. 따라서, 도14b에 도시된 바와 같이 조절부재 조립체(120,...)는 하부 플랜지(111', 211')의 종리브(115, 215')를 고정 리브로 하여 설치될 수 있으며, 조절부재 조립체(120,...)로 예정된 자세와 위치로 분절거더(110', 210')를 안정되게 유지한 상태에서, 현장에서 견고한 용접 이음에 의한 연결을 할 수 있게 된다.

필요에 따라, 교량에 시공된 상태에서 공용 중 작용하는 하중을 상쇄시키는 프리스트레스를 도입하고자 하는 경우에는, 도14a 및 도14b에 예시된 거더(100')는 분절 거더(110', 210')의 연결부가 거더 중립축의 하측에 위치하므로, 조절부재 조립체(120,...)의 조절 강봉(121)에 인장력을 도입하는 것에 의하여 분절거더(110', 210')의 연결부에 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.

즉, 전술한 종방향 연결 방법 및 연결 구조와 동일한 방식으로 분절거더(110', 210')를 횡방향으로 용접에 의한 안정된 연결 구조를 구현할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 접합부를 구비한 거더(100)는, 분절거더(110, 210)의 고정리브(114x, 114y, 214x, 214y)에 조절 부재 조립체(120)를 설치하고 조절 강봉(121) 등으로 분절거더(110, 210)를 예정된 위치와 자세로 조절하고 유지한 상태에서, 분절거더의 연결부를 용접 가공하는 것에 의하여, 현장에서의 용접 가공 공정에 의해서도 높은 품질의 용접 접합 강도를 신뢰성있고 안정되게 확보하여 종방향이나 횡방향으로 연결된 분절거더가 하나의 구조 부재로서 신뢰성있게 거동할 수 있게 하며, 분절거더의 용접 접합을 위한 설비가 단순화되고 용접 접합 이음에 소요되는 시간을 단축하여 전체적인 공기를 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 이 뿐만 아니라, 본 발명은, 조절 부재가 분절거더의 고정리브에 지지된 상태로 설치되므로, 분절거더를 용접 접합에 의하여 이은 이후에, 조절 부재를 다시 회수하여 재사용하는 것이 가능해지는 이점도 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 분절거더(110, 210)를 예정된 위치 및 자세로 이동시키고 위치 고정시키는 조절 강봉(121)을 다시 회수하여 재사용하는 것이 가능해지며, 무엇보다도 조절 강봉(121)을 다시 회수하지 않는 경우에는, 설치된 조절 강봉(121)로 분절거더(110, 210)의 연결부(88)에 프리스트레스를 도입하는 것에 의하여, 분절거더(110, 210)가 교량 등의 구조물에 설치되어 공용 중에 분절거더(110, 210)의 연결부(88)에 작용하는 하중을 미리 상쇄시키고, 도입된 프리스트레스에 의하여 용접 연결부(88)에 과다한 응력이 도입되는 것을 예방할 수 있으며, 용접 이음된 분절거더의 내하 능력을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 분절거더(110, 210)의 연결부의 밀폐성을 확보하면서 신뢰성있고 견고한 결합을 거더 연결부를 따라 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 공용 중 작용하는 하중을 미리 상쇄시켜 용접 연결부(88)의 접합 강도를 공용 중에도 안정적으로 유지하면서 높은 내하 능력에도 기여할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 거더 110: 제1분절거더
210: 제2분절거더 111, 211: 하부 플랜지
112, 212: 복부 113, 213: 상부 플랜지
114: 고정리브 114x, 214x: 수평 고정리브
114y, 214y: 수직 고정리브 114a, 214a: 설치공
115: 보강리브 120, 220, 320: 조절부재 조립체
121: 조절 강봉 121a: 제1조절강봉
121b: 제2조절강봉 122: 조절 너트
123: 지지 너트 124: 고정 너트
221: 조절 볼트 221x: 머리부
223: 지지 너트 321: 조절 요소
322: 구속 부재 323: 고정 볼트

Claims (31)

1. 분절 거더를 연결하여 거더를 연결 제작하는 방법으로서,
   제1분절거더와 제2분절거더를 연결하고자 하는 끝단이 서로 대향하는 형태로 정렬시키는 거더배치단계와;
   상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 상기 끝단으로부터 이격된 제1고정리브 및 제2고정리브에 양단부가 지지되는 형태로 조절부재 조립체를 설치하되, 상기 조절부재 조립체로 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 연결하는 예정된 위치에서 유지시키는 조절부재조립체 설치단계와;
   상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 경계를 따라 용접하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 접합 연결되는 연결부를 형성하는 거더이음단계를;
   포함하되, 상기 조절 부재 조립체는,
   상기 제1분절거더의 상기 제1고정리브에 관통된 설치공에 삽입되고 다수의 제1간섭돌기가 외면에 형성되고 제1관통공이 형성된 제1몸통부와, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브의 사잇 공간의 바깥에서 상기 제1고정리브에 지지되는 제1머리부를 구비한 제1조절요소와;
   상기 제2분절거더의 상기 제2고정리브에 관통된 설치공에 삽입되고 다수의 제2간섭돌기가 외면에 형성되고 제2관통공이 형성된 제2몸통부와, 상기 제2고정리브와 상기 제2고정리브의 사잇 공간의 바깥에서 상기 제2고정리브에 지지되는 제2머리부를 구비한 제2조절요소와;
   상기 제1조절요소의 간섭돌기에 맞물리는 구속 돌기가 외면에 형성되고, 대향 구멍이 형성된 구속 부재와;
   상기 제1관통공과 상기 제2관통공 중 어느 하나와 대향 돌기를 함께 관통하여 상기 구속 부재와 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소의 위치를 고정시키는 고정 수단을;
   포함하여 구성되어,
   상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브 사이의 간격이나 힘이 정해진 값에 도달한 상태에서, 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소가 상기 제1고정리브 및 상기 제2고정리브에 관통하고 상기 구속 부재의 상기 구속 돌기가 상기 제1간섭돌기 및 상기 제2간섭돌기에 함께 맞물린 상태에서, 상기 고정 수단으로 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소의 위치를 고정시키는 것에 의해 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 연결하는 예정된 위치를 유지시키는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 거더이음단계가 행해진 이후에, 상기 조절 부재 조립체에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 상기 연결부의 일부 이상에 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입단계를;
   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 조절 부재 조립체는 상기 연결부를 따라 다수 배치되는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 연결부가 교량에 시공되는 위치에서 인장응력이 작용하는 단면 영역에는 상기 조절 부재 조립체에 의하여 압축 프리스트레스를 도입하고, 압축 응력이 작용하는 단면 영역에는 상기 조절 부재 조립체에 의하여 인장 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 예정된 위치는 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 맞닿은 상태인 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 맞닿은 경계에 백 플레이트(back plate)를 설치하는 단계를;
   상기 거더이음단계 이전에 추가적으로 포함하고, 상기 거더이음단계는 V자 형태의 용접 연결부를 형성하는 맞대기 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 백플레이트는 세라믹 기판을 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 상기 경계에 부착하는 것에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 거더이음단계는 X자 형태의 용접 연결부를 형성하는 맞대기 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 거더이음단계 이후에, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 상기 연결부에 수직한 방향의 보강리브 중 일부 이상에 대하여 하나의 연결 플레이트로 연결하여 상기 연결 플레이트에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 접합 상태를 구속하는 플레이트 설치단계를;
   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
   
10. 제 1항에 있어서, 상기 조절 부재 조립체는,
    상기 제1분절거더의 상기 제1고정리브에 관통된 설치공에 지지되고 제1방향으로 나사산이 형성된 제1조절강봉과;
    상기 제2분절거더의 상기 제2고정리브에 관통된 설치공에 지지되고 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 나사산이 형성된 제2조절강봉과;
    상기 제1조절강봉과 상기 제2조절강봉과 각각 양단부에 체결되고 하나의 몸체로 형성되는 조절 너트를; 포함하고,
    상기 조절부재 조립체의 설치단계는, 상기 조절 너트를 회전시켜 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브 사이의 힘과 거리 중 어느 하나 이상을 조절하는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
11. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더는 동일한 단면으로 형성되어 종방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
12. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 서로 연결된 상태에서 형성되는 거더의 횡단면은, 교량에 시공 완료된 상태에서 내부에 폐합 단면을 이루는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 연결부는 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 종방향의 끝단에 형성되고, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브는 각각 상기 제1분절거더의 고정리브와 상기 제2분절거더의 고정리브로 형성된 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
14. 제 12항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더는 횡방향의 끝단에 형성되어, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 횡단면이 이어진 형태가 교량 시공에 사용되는 하나의 분절거더의 단면을 형성하고,
    상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브는 각각 상기 제1분절거더의 보강리브와 상기 제2분절거더의 보강리브로 형성된 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
15. 제 12항에 있어서,
    상기 조절 부재 조립체는 상기 단면의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
16. 제 12항에 있어서,
    상기 분절거더는 교량에 시공되는 거더이고,
    상기 연결부가 교량에 시공된 위치에서 인장응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재에는 인장력의 도입된 상태로 설치되어 상기 연결부에 압축 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 연결부가 교량에 시공된 위치에서 압축 응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재에는 압축력이 도입된 상태로 설치되어 상기 연결부에 인장 프리스트레스가 도입되게 하는 것을 특징으로 하는 거더의 연결 시공 방법.
    
18. 제1분절거더와 제2분절거더를 연결하여 제작된 거더로서,
    상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 끝단이 서로 맞닿은 경계로부터 각각 이격된 위치에 형성된 제1고정리브 및 제2고정리브와;
    상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브에 양단부가 각각 지지되는 형태로 설치되어, 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 연결하는 예정된 위치를 유지시키는 조절 부재 조립체와;
    상기 조절부재 조립체에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더가 상기 예정된 위치로 유지된 상태에서, 상기 경계를 따르는 용접 접합에 의하여 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 상기 끝단을 연결하는 연결부를;
    포함하되, 상기 조절 부재 조립체는,
    상기 제1분절거더의 상기 제1고정리브에 관통된 설치공에 삽입되고 다수의 제1간섭돌기가 외면에 형성되고 제1관통공이 형성된 제1몸통부와, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브의 사잇 공간의 바깥에서 상기 제1고정리브에 지지되는 제1머리부를 구비한 제1조절요소와;
    상기 제2분절거더의 상기 제2고정리브에 관통된 설치공에 삽입되고 다수의 제2간섭돌기가 외면에 형성되고 제2관통공이 형성된 제2몸통부와, 상기 제2고정리브와 상기 제2고정리브의 사잇 공간의 바깥에서 상기 제2고정리브에 지지되는 제2머리부를 구비한 제2조절요소와;
    상기 제1조절요소의 간섭돌기에 맞물리는 구속 돌기가 외면에 형성되고, 대향 구멍이 형성된 구속 부재와;
    상기 제1관통공과 상기 제2관통공 중 어느 하나와 대향 돌기를 함께 관통하여 상기 구속 부재와 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소의 위치를 고정시키는 고정 수단을;
    포함하여 구성되어, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브 사이의 간격이나 힘이 정해진 값에 도달한 상태에서, 상기 제1고정리브와 상기 제2고정리브에 관통하는 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소에 대하여, 상기 구속 부재의 상기 구속 돌기가 상기 제1간섭돌기 및 상기 제2간섭돌기에 함께 맞물린 상태에서, 상기 고정 수단으로 상기 제1조절요소와 상기 제2조절요소의 위치를 고정시키는 것에 의해 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더를 연결하는 예정된 위치를 유지시키는 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
19. 제 18항에 있어서,
    상기 조절부재 조립체는 상기 연결부가 형성된 이후에 프리스트레스가 도입된 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
20. 제 19항에 있어서,
    상기 조절 부재 조립체는 상기 연결부를 따라 상기 제1분절거더 및 상기 제2분절거더의 내부 공간에 다수 배치된 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
21. 제 20항에 있어서,
    상기 분절거더는 교량에 시공되는 거더이고,
    상기 연결부가 교량에 시공된 위치에서 인장응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재는 인장력의 도입된 상태로 설치되어 상기 연결부에 압축 프리스트레스가 도입되게 하고, 압축 응력이 작용하는 단면 영역에 설치된 상기 조절 부재에는 압축력의 도입된 상태로 설치되어 상기 연결부에 인장 프리스트레스가 도입되게 하는 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
22. 제 18항에 있어서,
    상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 맞닿은 경계에 설치된 백 플레이트(back plate)를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
23. 제 22항에 있어서,
    상기 백플레이트는 상기 경계의 내면에 부착되어 설치된 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
24. 제 18항에 있어서,
    상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더는 동일한 단면으로 형성되어, 상기 연결부는 상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더의 종방향 끝단이 맞닿는 위치인 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
25. 제 18항에 있어서,
    상기 제1분절거더와 상기 제2분절거더는 횡방향 끝단이 서로 연결되어 하나의 분절거더의 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
    
26. 제 18항에 있어서,
    상기 제1몸통부와 상기 제2몸통부는 플레이트 형태로 형성되고, 상기 제1간섭돌기와 상기 제2간섭돌기는 상기 플레이트의 폭에 비하여 더 큰 높이를 갖는 면에 형성된 것을 특징으로 하는 용접 연결부를 구비한 거더.
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