KR101772390B1

KR101772390B1 - 전단연결재가 구비된 강관거더

Info

Publication number: KR101772390B1
Application number: KR1020160061160A
Authority: KR
Inventors: 가창윤
Original assignee: 가창윤
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-08-29

Abstract

교각에 가해지는 하중을 줄이면서 높은 하중을 견딜 수 있으며 작업공정을 단축함으로써 작업시간을 줄일 수 있는 전단연결재가 구비된 강관거더가 개시된다. 이와 같은 전단연결재가 구비된 강관거더는 외면에 관통홀이 형성되는 강관과, 상기 강관에 결합되고, 외부에서 제공되는 콘크리트가 내부에 채워짐과 동시에 상기 관통홀로 유입되도록 상기 관통홀과 연통되는 형틀부와, 상기 형틀부를 내부에 수용하도록 상기 강관에 결합되는 외부바디를 포함하는 전단연결재, 및 상기 형틀부를 거쳐 상기 관통홀에 유입되는 콘크리트의 하중에 의해 확장되어 상기 강관의 내주면에 접하도록 상기 관통홀에 결합되는 확장 지지부를 포함한다.

Description

전단연결재가 구비된 강관거더{STEEL PIPE GIRDER WITH SHEARING CONNECTOR }

본 발명은 전단연결재가 구비된 강관거더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교량의 상부에 설치되어 하중을 지지하는 전단연결재가 구비된 강관거더에 관한 것이다.

종래의 거더교는 상자형 거더가 일반적으로 사용되고 있다. 상자형 거더는 두 개의 수직판을 양 옆으로 세우고 그 상, 하단에 각각 플랜지를 고정하여 구성된다. 상자형 거더는 그 폭을 크게 하여 단독으로 교량의 상판을 떠받치거나 폭을 작게 제작하여 여러 개를 사용함으로써 교량의 상판을 지지하게 된다.

상술한 종래의 상자형 거더는 지지 하중이 낮아 콘크리트를 이용해 보강작업을 해야 하므로 제작시간이 상당기간 소요된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 내부에 콘크리트가 채워지는 강관거더를 사용하였으나 이러한 강관거더는 내부에 채워진 콘크리트에 의해 교각에 높은 하중이 인가되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 강관거더의 내부에 콘크리트를 채워 양생하는 단계와 강관거더를 교각에 설치하는 단계와 강관거더에 전단연결재를 설치하는 단계, 상판 형틀을 설치하고 철근을 배근하는 단계, 콘크리트를 타설 후 양생해 상판을 형성하는 단계 등 그 작업 공정이 복잡해 공사기간이 길다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0682629호 (발명의 명칭 : 강관거더)

본 발명의 목적은 교각에 가해지는 하중을 줄이면서 높은 하중을 견딜 수 있으며 작업공정을 단축함으로써 작업시간을 줄일 수 있는 전단연결재가 구비된 강관거더를 제공하는 것이다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더는, 외면에 관통홀이 형성되는 강관; 상기 강관에 결합되고, 외부에서 제공되는 콘크리트가 내부에 채워짐과 동시에 상기 관통홀로 유입되도록 상기 관통홀과 연통되는 형틀부와, 상기 형틀부를 내부에 수용하도록 상기 강관에 결합되는 외부바디를 포함하는 전단연결재; 및 상기 형틀부를 거쳐 상기 관통홀에 유입되는 콘크리트의 하중에 의해 확장되어 상기 관통홀과 대향되는 상기 강관의 내주면에 접하도록 상기 관통홀에 결합되는 확장 지지부를 포함한다.

상기 확장 지지부는 상기 관통홀에 결합되는 걸림부, 및 상기 걸림부에 결합되며 접혀진 상태에서 콘크리트가 유입되면 펼쳐지며 확장되는 신축부를 포함한다.

상기 신축부는 오목부와 볼록부가 연속되어 형성되는 몸체, 및 강관 내주면의 곡면에 대응되는 형상으로 이뤄지는 바닥면을 포함할 수 있다.

외부 바디는 상기 형틀부와 소정간격 이격되어 형틀부를 둘러싸도록 배치되는 측판부, 및 상기 형틀부 및 측판부의 상부에 결합되며 외부에서 제공되는 콘크리트가 상기 형틀부에 공급되도록 주입구가 형성되는 상판부를 포함할 수 있다.

상기 강관의 길이 방향으로 배치된 측판부에는 상기 형틀부를 향해 오목한 곡률이 형성될 수 있다.

상기 전단연결재는 콘크리트의 결속력이 향상되도록 상기 전단연결재의 상부에 형성되는 체결돌기, 및 상기 측판부와 상기 형틀부 사이에 배치되는 보강부재를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 전단연결재가 구비된 강관거더는 전단연결재와 강관이 일체로 형성되므로 공정을 줄여 작업시간이 단축되는 장점이 있다.

또한, 종래의 강관 거더와 같이 콘크리트가 강관 또는 전단연결재 내부에 가득 채워지지 않고 형틀부와 확장지지부에만 채워지므로 본 발명의 전단연결재가 구비된 강관거더를 경량화 할 수 있으며 이로 인해 교각에 가해지는 하중을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래의 강관 거더와 같이 미리 콘크리트를 강관 거더에 충진해 양생시킨 상태에서 이송해 설치할 필요 없이 본 발명의 전단연결재가 구비된 강관거더를 교각위에 배치하고, 상판 형성을 위한 콘크리트 타설 시 형틀부와 확장지지부에도 함께 콘크리트를 타설하여 상판과 형틀부 및 확장지지부를 일체로 연결하는 콘크리트 구조물을 형성하여 상판 및 상판에 가해지는 하중을 전단연결부 및 강관에 고르게 분산함으로써 구조적 안정성과 내력증대, 변형능력 향상, 강성증대 등의 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더의 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더의 배면 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더의 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더가 중 확장지지부를 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더가 설치된 상태를 도시한 상태도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더의 배면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더가 중 확장지지부를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더가 설치된 상태를 도시한 상태도이다.

도 1 내지 도 5을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)는 강관(100), 전단연결재(200), 확장지지부(300)를 포함한다.

강관(100)은 내부가 비어있는 파이프 형태로 구성된다. 강관(100)은 교각 위에 복수개 설치된다. 강관(100)에는 관통홀(110)이 소정간격으로 형성된다. 관통홀(110)의 형상은 사각 또는 원형으로 구성될 수 있다.

전단연결재(200)는 강관(100)의 상부에 결합된다. 구체적으로 전단연결재(200)는 강관(100)의 관통홀(110)을 내부에 수용하도록 상기 강관(100)의 외면에 결합된다. 전단연결재(200)는 교량의 상판(10)을 지지한다. 예를 들면, 상판(10)은 콘크리트(C)와 철근을 이용해 구성될 수 있다. 전단연결재(200)는 형틀부(210), 외부바디(220), 보강부재(230) 및 체결강화부재(240)를 포함한다. 전단연결재(200)의 폭(d')은 강관(100)외 외부지름(d)와 동일하게 형성된다.

형틀부(210)는 외부에서 제공되는 콘크리트(C)가 내부에 채워짐과 동시에 상기 관통홀(110)로 유입되도록 상기 관통홀(110)과 연통된다. 형틀부(210)는 상부에서 하부를 향할수록 좁아지도록 형성된다. 형틀부(210)는 강관(100)의 길이방향을 따라 결합된다. 형틀부(210)의 내부에 채워진 콘크리트(C)는 양생 과정을 거쳐 상판(10)을 지지할 수 있다.

외부바디(220)는 상판(10)을 지지할 수 있도록 강관(100)에 결합된다. 구체적으로 외부바디(220)는 형틀부(210)를 내부에 수용하도록 형틀부(210)의 외곽을 감싸도록 배치된다. 외부바디(220)는 측판부(221)와 상판부(223)를 포함하여 구성된다.

측판부(221)는 형틀부(210)와 소정간격 이격되어 형틀부(210)를 둘러싸도록 배치된다. 측판부(221)는 강관(100)의 길이방향과 나란하게 배치된다. 측판부(221)는 소정의 곡면(222)이 형성된다. 구체적으로 측판부(221)는 형틀부(210)를 향해 오목하게 형성된 곡면(222)을 통해 상판(10)의 하중을 분산할 수 있다.

상판부(223)는 형틀부(210) 및 측판부(221)의 상부에 결합되며 외부에서 제공되는 콘크리트(C)가 형틀부(210)에 공급되도록 주입구(224)가 형성된다. 상판부(223)는 상면은 상판(10)을 지지하도록 지면과 수평하게 형성된다.

이와 같이 전단연결재(200)는 강관(100)에 직접 결합된 상태로 교각위에 배치되므로 강관(100)을 설치한 다음 전단연결재(200)를 따로 조립할 필요가 없어 공사기간을 혁신적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 전단연결재(200)는 형틀부(210) 내부에 채워지는 콘크리트(C)를 통해 형틀부(210)와 콘크리트(C)의 상호구속효과를 얻을 수 있으며 이를 통해 전단연결재(200)의 변형성능과 강성 및 내력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 더불어, 외부바디(220)와 소정간격 이격 배치되는 형틀부(210)의 내부에 채워지는 콘크리트(C)는 전단연결재(200)의 양을 줄일 수 있어 재료비 절감과 전단연결재(200)의 무게를 줄일 수 있는 효과가 있다.

한편, 형틀부(210)에서 소정간격 이격되어 배치되는 측판부(221)와, 측판부(221)와 형틀부(210)의 상면에 결합되는 상판부(223)를 통해 형틀부(210)와 외부바디(220) 사이에는 밀폐된 공간이 형성된다. 형틀부(210)와 외부바디(220) 사이에는 적어도 하나의 보강부재(230)가 배치된다. 구체적으로 보강부재(230)는 양측은 측판부(221) 내측면과 상기 형틀부(210)의 외측면에 결합된다. 보강부재(230)는 형틀부(210)와 외부바디(220)의 연결을 통해 구조적 안정성 및 지지하중을 높일 수 있는 효과가 있다.

체결강화부재(240)는 상판부(223)의 상부에 소정간격으로 복수개 배치된다. 체결강화부재(240)는 상판부(223)의 상면 양측에 배치된다. 체결강화부재(240)는 상판(10)을 구성하는 콘크리트(C)에 감싸지도록 돌출되어 형성되며 일부가 절곡되어 콘크리트(C)와 체결력을 향상시킬 수 있다. 예를 들면 체결강화부재(240)는 상판부(223)에서 수직으로 연장되다가 수평방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 상판부(223)의 양측에 소정 간격으로 배치되는 체결강화부재(240)는 서로 엇갈리게 배치되어 교각에 연속되어 설치되는 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)의 체결강화부재(240)간의 간섭이 발생되는 것을 방지한다.

확장지지부(300)는 강관(100)에 형성되는 관통홀(110)에 삽입되어 결합된다. 확장지지부(300)는 걸림부(310) 및 신축부(320)를 포함한다.

걸림부(310)는 관통홀(110)에 결합되어 확장지지부(300)를 고정한다. 걸림부(310)는 관통홀(110)보다 넓은 면적을 갖는다. 걸림부(310)는 도 4에 도시된 바와 같이 관통홀(110)이 형성된 강관(100)의 형상에 따라 소정의 곡면을 갖도록 형성된다.

신축부(320)는 걸림부(310)의 하부에 형성된다. 신축부(320)는 형틀부(210)를 통해 유입되는 콘크리트(C)를 수용할 수 있는 공간이 형성된다. 신축부(320)는 수직방향으로 외력이 가해지면 수축하거나 늘어난다. 신축부(320)는 수평방향으로 가해지는 외력에는 저항한다. 신축부(320)는 오목부(322)와 볼록부(323)가 연속으로 형성되는 몸체(321)와 강관(100) 내주면의 곡면에 대응되는 형상으로 이뤄지는 바닥부(324)를 포함한다. 신축부(320)의 몸체(321)는 자바라 형태로 구성될 수 있다. 신축부(320)는 합성수지재로 형성될 수 있다.

다시, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)의 작동과정과 작용효과에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)는 교각의 위에 연속되어 설치된다. 이때, 전단연결재(200)의 폭과 강관(100)의 폭은 서로 동일하므로 전단연결재(200)의 상판부(223)은 서로 이격되는 부분 없이 밀착한 상태이다. 그리고, 강관(100)의 관통홀(110)에는 확장지지부(300)가 설치된 상태이다. 다음으로 콘크리트(C)가 타설된다. 타설되는 콘크리트(C)는 전단연결재(200)의 상판부(223)에 형성된 주입구(224)를 통해 형틀부(210)로 유입된다. 형틀부(210)에 유입된 콘크리트(C)는 관통홀(110)에 설치된 확장지지부(300)로 이동한다. 확장지지부(300)의 신축부(320)는 수축한 상태로 관통홀(110)에 설치된다. 확장지지부(300)는 형틀부(210)를 통해 관통홀(110)로 유입되는 콘크리트(C)의 하중에 의해 오목부(322)와 볼록부(323)의 사이가 멀어지며 늘어난다. 보장재의 유입이 계속되면 신축부(320)의 바닥부(324)는 강관(100)의 내주면에 접한 상태를 유지한다. 이때 바닥부(324)는 강관(100)의 내주면에 대응되는 곡면을 통해 강관(100) 내주면에 이격되는 부분 없이 접촉한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 의한 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)는 상판(10)을 형성하기 위해 콘크리트(C)를 타설하는 과정에서 형틀부(210)와 확장지지부(300)에 함께 콘크리트(C)를 타설할 수 있다.

구체적으로, 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)의 설치가 완료된 다음 상판(10) 형성을 위한 형틀과 철근이 전단연결재(200)의 상부에 설치된다. 상판(10)을 설치하기 위한 절차가 완료되면 콘크리트(C)가 타설된다. 타설되는 콘크리트(C)는 전단연결재(200)의 상판부(223) 및 상판부(223)에 형성된 주입구(224)를 통해 형틀부(210)로 유입된다. 형틀부(210)에 유입된 콘크리트(C)는 상술한 바와 같이 확장지지부(300)에 공급되고 신축부(320)의 몸체(321)가 늘어나 바닥부가 강관(100)의 내주면에 접촉한다.

이와 같이 본 발명의 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)는 전단연결재(200)와 강관(100)이 일체로 형성되므로 공정을 줄여 작업시간이 단축되는 장점이 있다.

또한, 종래의 강관 거더와 같이 콘크리트(C)가 강관(100) 또는 전단연결재(200) 내부에 가득 채워지지 않고 형틀부(210)와 확장지지부(300)에만 채워지므로 경량화 할 수 있으며 이로 인해 교각에 가해지는 하중을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래의 강관 거더와 같이 미리 콘크리트(C)를 강관 거더에 충진해 양생시킨 상태에서 이송해 설치할 필요 없이 본 발명의 전단연결재가 구비된 강관거더(1000)를 교각위에 배치하고, 상판(10) 형성을 위한 콘크리트(C) 타설 시 형틀부(210)와 확장지지부(300)에도 함께 콘크리트(C)를 타설하여 상판(10)과 형틀부(210) 및 확장지지부(300)를 일체로 연결하는 콘크리트(C) 구조물을 형성하여 상판(10) 및 상판(10)에 가해지는 하중을 전단연결부 및 강관(100)에 고르게 분산함으로써 구조적 안정성과 내력증대, 변형능력 향상, 강성증대 등의 효과가 발생한다. 또한, 한 번의 콘크리트(C) 타설로 상판(10)과 형틀부(210) 및 확장지지부(300)에 콘크리트(C)를 채울 수 있어 작업시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명에 대하여 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 확장지지부(300)의 신축부(320)는 오목부(322)와 볼록부(323)로 구성되어 수직으로 가해지는 외력에 의해 늘어나거나 줄어든다고 설명하였으나, 신축부(320)는 늘어나거나 줄어들지 않고 바닥이 막혀있는 관 형태로 이뤄질 수 있다. 더불어 신축부(320)는 합성수지재가 아닌 강관으로 구성될 수도 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

(100) : 강관 (110) : 관통홀
(200) : 전단연결재 (210) : 형틀부
(220) : 외부바디 (221) : 측판부
(222) : 곡면 (223) : 상판부
(224) : 주입구 (230) : 보강부재
(240) : 체결강화부재 (300) : 확장지지부
(310) : 걸림부 (320) : 신축부
(321) : 몸체 (322) : 오목부
(323) : 볼록부 (324) : 바닥부

Claims

외면에 관통홀이 형성되는 강관;
상기 강관에 결합되고, 외부에서 제공되는 콘크리트가 내부에 채워짐과 동시에 상기 관통홀로 유입되도록 상기 관통홀과 연통되는 형틀부와, 상기 형틀부를 내부에 수용하도록 상기 강관에 결합되는 외부바디를 포함하는 전단연결재; 및
상기 형틀부를 거쳐 상기 관통홀에 유입되는 콘크리트의 하중에 의해 확장되어 상기 강관의 내주면에 접하도록 상기 관통홀에 결합되는 확장 지지부를 포함하는 전단연결재가 구비된 강관거더.
제1항에 있어서,
상기 확장 지지부는,
상기 관통홀에 결합되는 걸림부, 및
상기 걸림부에 결합되며 접혀진 상태에서 콘크리트가 유입되면 펼쳐지며 확장되는 신축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전단연결재가 구비된 강관거더.
제2항에 있어서,
상기 신축부는 오목부와 볼록부가 연속되어 형성되는 몸체, 및
강관 내주면의 곡면에 대응되는 형상으로 이뤄지는 바닥면을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단연결재가 구비된 강관거더.
제1항에 있어서,
외부 바디는,
상기 형틀부와 소정간격 이격되어 형틀부를 둘러싸도록 배치되는 측판부, 및
상기 형틀부 및 측판부의 상부에 결합되며 외부에서 제공되는 콘크리트가 상기 형틀부에 공급되도록 주입구가 형성되는 상판부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전단연결재가 구비된 강관거더.
제1항에 있어서,
상기 강관의 길이 방향으로 배치된 측판부에는 상기 형틀부를 향해 오목한 곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전단연결재가 구비된 강관거더.
제4항에 있어서,
상기 전단연결재는,
상판과 체결력이 향상되도록 상기 상판부에 복수개 배치되는 체결강화부재, 및
상기 측판부와 상기 형틀부 사이에 배치되는 보강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단연결재가 구비된 강관거더.