KR102151576B1 - 강합성 교량 - Google Patents

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KR102151576B1
KR102151576B1 KR1020190149058A KR20190149058A KR102151576B1 KR 102151576 B1 KR102151576 B1 KR 102151576B1 KR 1020190149058 A KR1020190149058 A KR 1020190149058A KR 20190149058 A KR20190149058 A KR 20190149058A KR 102151576 B1 KR102151576 B1 KR 102151576B1
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최동천
양승록
신현식
백상순
김융희
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산이건설 주식회사
양승록
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    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
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    • E01D2101/20Concrete, stone or stone-like material
    • E01D2101/24Concrete
    • E01D2101/26Concrete reinforced
    • E01D2101/268Composite concrete-metal

Abstract

이 건 발명은 강합성 교량에 관한 것이다.
이를 위하여, 이 건 발명은 교각과 교대의 상부에 강합성 거더가 얹혀지게 구비되고, 상기 강합성 거더에 슬래브가 구비된 강합성 교량에 있어서, 상기 강합성 거더는 거더 하부 패널의 양측에 거더 사이드 패널이 구비되어지고, 상기 거더 사이드 패널의 상단이 슬래브에 매립되게 구비되어 상기 거더 하부 패널과 거더 사이드 패널 및 슬래브의 내측으로 거더 공간부가 구비되어지고, 상기 거더 공간부의 일측에 제1강성부가 구비되어지며, 타측에 제2강성부가 구비됨으로써, 상기 제1강성부는 교량에서 발생되는 부모멘트에 저항되도록 하고, 상기 제2강성부는 교량에서 발생되는 정부모멘트에 저항되도록 구비됨을 특징으로 한다.
따라서, 이 건 발명은 소재의 사용량을 줄여 전체적으로 무게가 감소되도록 하는 가운데 강성이 더 증가되도록 하여 교량에서 발생되는 부모멘트와 정모멘트에 충분하게 저항할 수 있도록 한 것이다.

Description

강합성 교량{STEEL COMPOSITE BRIDGE}
이 건 발명은 강합성 교량에 관한 것으로서 특히, 소재의 사용량을 줄여 시공이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 가운데 교량에서 발생되는 부모멘트와 정모멘트에 충분하게 저항할 수 있도록 하여 안전율을 높일 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 교량은 강이나 바다 또는 계곡을 차랑 등이 보다 편리하게 통행할 수 있도록 시공되는 것으로, 교량에 작용하는 사하중과 활하중을 견디기 위해 제작된 거더(girder)와 거더의 상측에 차량 등이 통행할 수 있도록 판 형상으로 형성된 바닥판 콘크리트로 이루어진다.
거더를 강재로 사용하는 강합성 교량의 경우에는 자중 및 공용하중을 강주형 및 슬래브에 해당하는 콘크리트 바닥판으로 저항하였으며, 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량과 같이 인장력에 약한 콘크리트 합성형 교량의 경우는 인장력이 발생되는 위치에 미리 응력을 가하는 방법인 프리스트레스를 도입하여 보의 축방향으로 작용하는 큰 압축력으로 외부하중에 저항하였다.
강합성 교량은 공용하중의 증가 및 지간장의 증가에 대응하기 위해서 거더를 보강하여야 하고, 거더 보강을 위해서는 사용되는 강재량을 증대시키는 방법으로 해결하여 콘크리트 교량에 비해 상대적으로 고가의 공사비가 투입되고 있다.
한편, 등록특허공보 제10-989313(2010.10.15)호의 인장보강 강합성 슬래브 교량 구조가 제안되었고, 제안된 슬래브 교량 구조는 교량구조의 인장부에 강판과 인장보강재를 적용하여 힘의 분배를 원활히하여, 장지간화시킨 교량으로 콘크리트만으로 지지할 수 있는 한계를 극복하도록 하였으나, 자재 사용량의 증가와 더불어 하중이 증가하게 되는 문제점이 있었고, 이로 인해 시공 작업에 많은 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-989313(2010.10.15)호
이 건 발명은 소재의 사용량을 줄여 전체적으로 무게가 감소되도록 하는 가운데 강성이 더 증가되도록 하여 시공이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 교량에서 발생되는 부모멘트와 정모멘트에 충분하게 저항할 수 있도록 한 것이다.
이 건 발명은 교각(PE)과 교대(AM)의 상부에 강합성 거더(10)가 얹혀지게 구비되고, 상기 강합성 거더(10)의 상부에 슬래브(20)가 구비되어지되, 상기 강합성 거더(10)는 박스형태로 형성되어 저면의 거더 하부 패널(110) 양측에 거더 사이드 패널(120)(120')이 수직되게 구비되고, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 상단은 상기 슬래브(20)에 매립되게 구비되며, 상기 강합성 거더(10)의 단부 또는 지점부에는 부모멘트에 저항되는 제1강성부(A)가 구비되고, 단부와 지점부의 사이 및 지점부와 지점부 사이에는 정모멘트에 저항되는 제2강성부(B)가 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1강성부(A)는 상기 거더 하부 패널(110)의 상부면에 길이방향으로 하부 강성부재(130)가 일정간격으로 구비되고, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 내측면에도 길이방향으로 사이드 강성부재(131)(131')가 일정간격으로 수직되게 구비되어 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 하단면이 상기 하부 강성부재(130)에 얹혀지게 구비되며, 상기 각각의 사이드 강성부재(131)(131') 상부에는 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 상단부를 서로 연결하는 수평강성부재(132)가 구비되어지고, 상기 거더 하부 패널(110)과 상기 거더 사이드 패널(120)(120')에 의하여 상부가 개방된 거더 공간부(GS)가 구비되어지며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 상단부에는 각각 수평형태를 갖는 거더 지지 패널(121)(121')이 구비되어 상기 슬래브(20)에 매립되며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 거더 지지 패널(121)(121') 하부의 양측면에는 일정간격으로 거푸집 설치구(122)(122')가 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2강성부(B)는 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 내측면에 길이방향으로 사이드 강성부재(131)(131')가 일정간격으로 수직되게 구비되어 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 하단면이 상기 거더 하부패널(110)의 상부면에 구비되며, 상기 각각의 사이드 강성부재(131)(131') 상부에는 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 상단부를 서로 연결하는 수평강성부재(132)가 구비되어지고, 상기 거더 하부 패널(110)과 상기 거더 사이드 패널(120)(120')에 의하여 상부가 개방된 거더 공간부(GS)가 구비되어지며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 상단부에는 각각 수평형태를 갖는 거더 지지 패널(121)(121')이 구비되어 상기 슬래브(20)에 매립되며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 거더 지지 패널(121)(121')의 하부의 양측면에는 일정간격으로 거푸집 설치구(122)(122')가 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1강성부(A)의 수평 강성부재(132) 중앙에는 플레이트 형상의 지지 강성부재(133)가 구비되고, 상기 지지 강성부재(133)에는 2개의 경사 강성부재(134)(134')가 외측 하향으로 경사지게 구비되어 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 하단부에 결합되어지되, 상기 경사 강성부재(134)(134')는 상협하광 형태를 갖도록 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1강성부(A)의 하부 강성부재(130)는 I형태의 단면을 갖도록 구비되고, 상기 수평강성부재(132)는 ㄱ자형 단면을 갖도록 구비됨을 특징으로 한다.
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또한, 상기 거더 하부패널(110)의 상부 중앙에는 보강리브(111)가 구비됨을 특징으로 한다.
이 건 발명은 강합성 거더에 있어 길이 방향의 일측에 강재의 결합으로 이루어진 강합성부가 구비되도록 하며, 타측에 강재의 결합으로 이루어진 강성구가 구비되도록 함으로써, 전체적으로 시멘트의 사용량을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이를 통해 비용이 절감될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이를 통해 강합성 거더의 무게를 줄일 수 있도록 함으로써, 시공이 더 용이하게 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이를 통해 강성이 증가되도록 함으로써, 교량에서 발생되는 부모멘트와 정모멘트에 충분하게 저항할 수 있도록 한 효과를 얻을 수 있다.
그리고 이를 통해 교량의 안전율을 높이는 가운데 수명이 연장될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 이 건 발명에 따른 강합성 교량이 시공된 상태에서 부모멘트와 정모멘트가 작용되는 상태를 도시한 정면도.
도2는 이 건 발명에 따른 강합성 교량에 있어 부모멘트가 작용하는 도1의 C-C선 단면도.
도3은 이 건 발명에 따른 강합성 교량에 있어 정모멘트가 작용하는 도1의 D-D선 단면도.
이 건 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도1은 이 건 발명에 따른 강합성 교량이 시공된 상태에서 부모멘트와 정모멘트가 작용되는 상태를 도시한 정면도이고, 도2는 이 건 발명에 따른 강합성 교량에 있어 부모멘트가 작용하는 도1의 C-C선 단면도이고, 도3은 이 건 발명에 따른 강합성 교량에 있어 정모멘트가 작용하는 도1의 D-D선 단면도이다.
이 건 발명에 따른 강합성 교량(SB)은 상기 강합성 거더(10)의 단부 또는 지점부에는 부모멘트에 저항되는 제1강성부(A)가 구비되고, 단부와 지점부의 사이 및 지점부와 지점부 사이에는 정모멘트에 저항되는 제2강성부(B)가 구비되어지도록 하여 전체적으로 강재의 사용량을 줄여 상기 강합성 거더(10)의 무게를 줄이는 가운데 강성의 변화가 없도록 한 것으로, 도 1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 강합성 거더(10)가 교각(PE)과 교대(AM)의 상부에 얹혀지도록 구비되어 있고, 상기 강합성 거더(10)의 상부인 윗면에 소정 두께를 갖도록 슬래브(20)가 구비되어 있다.
여기에서, 상기 강합성 거더(10)는 폭방향 길이 보다 길이 방향 길이가 긴 평판형태를 갖는 강판으로 이루어진 거더 하부 패널(110)의 양측에 각각 강재로 이루어진 거더 사이드 패널(120)(120')이 구비되어 있다. 이때, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 하단은 거더 하부 패널(110)의 상부 모서리로부터 일정 간격 내측으로 들어간 상태로 구비되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 거더 하부패널(110)의 상부 중앙에 보강리브(111)가 구비되어 더 한층 높은 저항력을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 상단은 슬래브(20)에 매립되게 구비되어 일체화됨에 따라 압축 또는 인장 강도에 충분하게 저항할 수 있도록 구비되어 있다. 이때, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')은 상단부에 각각 수평형태를 갖는 거더 상부 패널(121)(121')이 구비되어 슬래브(20)에 매립됨으로써, 부분적으로 상기 거더 사이드 패널(120)(120')과 슬래브(20)가 들뜨는 것을 방지할 수 있게 구비되어 있다. 이는 단경간, 다경간 교량과 형고가 낮은 교량에 적용이 가능하여 경제성과 경관성이 확보되도록 하기 위함이다.
상기 거더 하부 패널(110)과 거더 사이드 패널(120)(120') 및 슬래브(20)의 내측으로 거더 공간부(GS)가 구비되어 무게를 줄이는 가운데 후술하는 제1,2강성부(A)(B)가 안정되게 구비될 수 있게 된다.
상기 거더 공간부(GS)의 일측에는 교량에서 발생되는 부모멘트에 저항되도록 하는 제1강성부(A)가 구비되어지고, 타측에는 교량에서 발생되는 정부모멘트에 저항되도록 하는 제2강성부(B)가 구비됨에 따라 전체적으로 강합성 거더(10)의 자중을 줄이는 가운데 충분한 강성이 더 유지될 수 있도록 구비되어 있다.
상기 제1강성부(A)는 거더 하부패널(100)을 보강하기 위한 방안으로 상부에 하부 강성부재(130)가 구비되어지고, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 내부에 맞대어짐과 동시에 하단부가 상기 하부 강성부재(130)에 얹혀지게 사이드 강성부재(131)(131')가 구비되어짐으로써, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 강성이 보강될 수 있도록 구비되어 있다.
상기 하부 강성부재(130)는 소재의 사용량을 줄이는 가운데 충분한 강성이 유지되도록 하기 위한 방안으로 I형태의 단면을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1강성부(A) 및 제2강성부(B)의 각각의 사이드 강성부재(131)(131') 상부에는 상기 사이드 강성부재(131)(131')를 서로 연결하는 수평강성부재(132)가 구비되어 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 하부가 내측으로 변형되는 것을 방지할 수 있도록 구비되어 있다.
또한, 상기 제1강성부(A)의 수평강성부재(132)의 중앙에는 플레이트 형상의 지지 강성부재(133)가 구비되어 있다.
상기 지지 강성부재(133)에는 2개의 경사 강성부재(134)(134')가 외측 하향으로 경사지게 구비되어 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 하단부에 결합되어지되, 상기 경사 강성부재(134)(134')는 ㄱ자형 단면을 갖는 것으로, 상협하광 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
10:강합성 거더 20:슬래브
110:거더 하부 패널 120,120':거더 사이드 패널
121,121':거더 지지 패널 122,122':거푸집 설치구
130:하부 강성부재 131,131':사이드 강성부재
132:수평 강성부재 133:지지 강성부재
134:경사 강성부재 A:제1강성부
B:제2강성부 GS:거더 공간부

Claims (7)

  1. 교각(PE)과 교대(AM)의 상부에 강합성 거더(10)가 얹혀지게 구비되고, 상기 강합성 거더(10)의 상부에 슬래브(20)가 구비되어지되, 상기 강합성 거더(10)는 박스형태로 형성되어 저면의 거더 하부 패널(110) 양측에 거더 사이드 패널(120)(120')이 수직되게 구비되고, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 상단은 상기 슬래브(20)에 매립되게 구비되며, 상기 강합성 거더(10)의 단부 또는 지점부에는 부모멘트에 저항되는 제1강성부(A)가 구비되고, 단부와 지점부의 사이 및 지점부와 지점부 사이에는 정모멘트에 저항되는 제2강성부(B)가 구비되어지는 강합성 교량(SB)에 있어서,
    상기 제1강성부(A)는 상기 거더 하부 패널(110)의 상부면에 길이방향으로 하부 강성부재(130)가 일정간격으로 구비되고, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 내측면에도 길이방향으로 사이드 강성부재(131)(131')가 일정간격으로 수직되게 구비되어 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 하단면이 상기 하부 강성부재(130)에 얹혀지게 구비되며, 상기 각각의 사이드 강성부재(131)(131') 상부에는 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 상단부를 서로 연결하는 수평강성부재(132)가 구비되어지고, 상기 거더 하부 패널(110)과 상기 거더 사이드 패널(120)(120')에 의하여 상부가 개방된 거더 공간부(GS)가 구비되어지며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 상단부에는 각각 수평형태를 갖는 거더 지지 패널(121)(121')이 구비되어 상기 슬래브(20)에 매립되며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 거더 지지 패널(121)(121') 하부의 양측면에는 일정간격으로 거푸집 설치구(122)(122')가 구비되어지며,
    상기 제2강성부(B)는 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 내측면에 길이방향으로 사이드 강성부재(131)(131')가 일정간격으로 수직되게 구비되어 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 하단면이 상기 거더 하부패널(110)의 상부면에 구비되며, 상기 각각의 사이드 강성부재(131)(131') 상부에는 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 상단부를 서로 연결하는 수평강성부재(132)가 구비되어지고, 상기 거더 하부 패널(110)과 상기 거더 사이드 패널(120)(120')에 의하여 상부가 개방된 거더 공간부(GS)가 구비되어지며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 상단부에는 각각 수평형태를 갖는 거더 지지 패널(121)(121')이 구비되어 상기 슬래브(20)에 매립되며, 상기 거더 사이드 패널(120)(120')의 거더 지지 패널(121)(121') 하부의 양측면에는 일정간격으로 거푸집 설치구(122)(122')가 구비됨을 특징으로 하는 강합성 교량.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1강성부(A)의 수평 강성부재(132) 중앙에는 플레이트 형상의 지지 강성부재(133)가 구비되고, 상기 지지 강성부재(133)에는 2개의 경사 강성부재(134)(134')가 외측 하향으로 경사지게 구비되어 상기 사이드 강성부재(131)(131')의 하단부에 결합되어짐을 특징으로 하는 강합성 교량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1강성부(A)의 하부 강성부재(130)는 I형태의 단면을 갖도록 구비되고, 상기 수평강성부재(132)는 ㄱ자형 단면을 갖도록 구비됨을 특징으로 하는 강합성 교량.
  6. 삭제
  7. 삭제
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