KR102162535B1 - 내풍향상형 복층 보도 현수교 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보도 현수교에 관한 것으로, 서로 이격된 제1위치와 제2위치를 연결하는 주케이블과; 보행자가 통행하는 하측 통행로가 형성된 하측 바닥판 거더와; 상기 하측 바닥판 거더와 주케이블을 연결하는 상측 행어 케이블과; 보행자가 통행하는 상측 통행로가 형성되는 상측 바닥판 거더와; 상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 제1주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1상측 행어 케이블과, 상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 제2주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2상측 행어 케이블을 포함하는 상측 행어 케이블과; 상측 바닥판 거더와 상기 하측 바닥판 거더를 종방향을 따라 다수 연결하는 연결 케이블을 포함하여 구성되어, 상측 바닥판 거더에 대해서는 연결 케이블이 윈드 케이블의 역할을 하여 상측 바닥판 거더의 전도를 변위 구속하며, 하측 바닥판 거더에 대해서는 연결 케이블이 X자형 구속 케이블의 작용을 하여 풍하중에 의한 전도를 억제하여, 보행자의 안전을 보다 확실하게 보장하는 보도 현수교를 제공한다.

Description

내풍향상형 복층 보도 현수교 {TWO-STORY SUSPENSION PDEDSTRIAN BRIDGE WITH IMPROVED PERFORMANCE AGAINST WIND FORCE}

본 발명은 보도 현수교에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 좁은 폭을 갖는 장지간 보도 현수교에서 교량 길이에 비례하여 증가하는 풍하중과 보행 하중에 의해 발생되는 변형과 진동에 대한 안전성을 구비한 2층 구조의 보도 현수교에 관한 것이다.

산이나 계곡에 설치되는 보도 현수교는 구름다리라는 명칭으로 널리 불리고 있다.

일반적으로 산이나 계곡(8)의 양측을 통행하기 위하여 시공되는 보도 현수교(9)는, 도1에 도시된 바와 같이, 통행하고자 하는 양측에 콘크리트 블록(10)으로 교대를 설치한 후, 콘크리트 블록(10)에 현수교에 작용하는 하중을 지지하기 위한 주탑(20)을 세우고, 콘크리트 블록(10)이나 지반에 단부가 고정되도록 주케이블(30)을 주탑(20)에 걸쳐지게 설치한 후, 주케이블(20)로부터 행어 케이블(50)을 하방으로 연장하여 사용자가 통행하는 바닥판(40)을 지지하게 설치된다.

그리고 나서, 바닥판(40)에 난간 기둥(60)을 설치하고 난간 기둥(60)의 사이로 추락하는 것을 방지하는 안전 펜스(65)를 설치하여, 보도 현수교가 시공된다.

이와 같이, 보도 현수교(9)는 산이나 계곡에 긴 지간장에 적합한 교량 형식이어서 산이나 계곡에 시공되어 왔는데, 최근에는 케이블 등의 재료와 시공 기술이 발전하면서 보다 긴 지간장에 보도 현수교를 시공하고자 하는 요구가 많아지고 있다.

그러나, 산이나 계곡에서는 바람이 많이 불어 풍하중에 대한 철저한 고려가 필요하다.

먼저, 교량의 직각 방향으로 불어오는 풍하중(Fw)에 의해 교량은 정적(靜的)으로 변형이 발생되면서 교량의 각 부재에 큰 힘이 전달되므로, 이를 효과적으로 지지하는 구조가 필요하다. 높은 풍하중을 지지하기 위하여 보도 현수교의 단면을 증가시키면, 보도 현수교의 단면을 지지하기 위한 케이블과 교량 양단부의 기초 구조물이 비대해지므로 경제성이 저하되는 문제가 생긴다. 교량의 시공 비용이 높아지는 것을 수용하더라도, 높은 풍하중을 견디게 하기 위해 현수교 단면을 증대시키면, 바람이 작용하는 면적인 수풍(收風) 단면이 증가되므로, 오히려 외부에서 작용하는 하중이 더 커져 높은 풍하중을 지지하는 것도 더욱 더 어렵게되는 심각한 문제가 생긴다.

따라서, 교량의 단면 증대를 최소화하면서 풍하중에 의해 정적으로 작용하는 힘에 대한 저항 능력을 높여 경제성과 구조 안전성을 동시에 만족시키는 방안이 필요하다.

한편, 교량에 직각으로 불어오거나 상하 방향으로 경사지게 불어오는 풍하중의 동적(動的) 영향과 관련하여, 풍하중은 교량에 양력을 발생시켜 통행로를 상하 방향이나 좌우 방향으로 진동(60r)시킨다.

일반적으로 현수교는 긴 경간을 필요로 하는 경우에 선택되는 교량 형식이지만, 차량이 통행하는 현수교에 대해서도, 교량의 폭원과 지간의 비(比)인 변장비가 100 이상이 되는 현수교는 그동안 시공된 사례가 없다. 이는 풍하중에 의하여 교량의 진동이 발생되는 정도를 제한하기 위한 것이다.

사람의 통행을 주목적으로 삼고 있는 보도 현수교는 주로 폭원을 1.5m로 사용하고, 간혹 2.0m 또는 그 이상의 폭원을 채택하는 경우가 있다. 따라서 폭원을 2m로 하여 200m의 길이를 갖는 보도 현수교를 시공하고자 하면, 변장비가 100에 이르러 풍하중의 영향이 크게 나타나므로, 풍하중에 대한 정적인 저항 능력을 높이면서 동적인 진동 문제를 동시에 해결하는 것이 매우 어려워지는 문제가 발생된다.

현재까지는 변장비가 100이상인 경우에는, 보도 현수교에 윈드 케이블을 팽팽하게 연결하는 것에 의하여, 보도 현수교의 풍하중에 대한 변위를 윈드 케이블로 억제하는 구조를 채택해왔다. 그러나, 윈드 케이블은 구조적으로 제 기능을 완전히 수행하는 데 한계가 있을 뿐만 아니라, 윈드 케이블이 공용 중에 발생된 소정의 세기의 바람때문에 느슨해지면 느슨해진 정도까지는 윈드 케이블이 제 역할을 하지 못하게 되고, 윈드케이블의 정착위치가 보도 현수교의 기초에 비하여 멀리 떨어진 계곡 주변에 배치되므로 유지관리가 대단히 어려운 문제가 있다.

구체적으로는, 보도 현수교에서 풍하중(Fw)이 작용하면, 도2에 도시된 바와 같이, 바닥판(40)이 행어 케이블(50)에 매달린 상태로 일측과 타측을 번갈아가면서 왕복 이동(re, ri)하는 스윙 운동을 하게 된다. 이와 함께, 풍하중(Fw)은 바닥판(40)의 하측에서 상방으로 들어올리는 양력(FL)으로도 작용하게 된다.

따라서, 풍하중(Fw)에 의한 행어 케이블(50)의 최대 회전각이 angw1에 도달하면, 바닥판(40)은 스윙 운동의 중앙지점에 비하여 상방으로 들려진 상태이면서 동시에 그 중심축이 중력 방향에 대하여 angt1만큼 기울어진 상태가 된다. 여기서, 바닥판(40)의 경사각도(angt1)는 행어 케이블(50)의 회전각(angw1)과 동일할 수도 있지만, 행어 케이블(50)이 바닥판(40)에 힌지 결합(40a)되므로, 행어 케이블(50)의 회전각(angw1)에 비해서는 작은 각도가 되는 것이 일반적이다.

이 때, 바닥판(40)이 스윙 운동의 최대 높이에서 원래의 낮은 위치로 복귀하고자 방향 전환을 하는 순간에, 바닥판(40)의 저면에 작용하는 양력(FL)이 바닥판(40)을 뒤집으려는 회전력(66)으로 작용하게 되므로, 실제로 바닥판이 뒤집히지 않더라도 바닥판(40)의 경사(angt1)가 급작스럽게 심해지면서 보행자가 넘어져 다치거나 추락하는 심각한 문제가 발생된다.

더욱이, 최근에는 산악관광과 자연탐방에 대한 비약적인 수요 증가로 인하여, 500m 이상의 장지간에 대한 교량 건설이 요구되고 있으며, 이를 해결하기 위한 새로운 형태의 보도 현수교의 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 보도 현수교의 지간이 길어질수록 점점 커지는 풍하중에 의해 발생되는 안전사고를 확실하게 방지하는 안전한 구조의 보도 현수교의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

한편, 장지간 보도 현수교는 주로 경치가 수려한 관광지나 계곡 및 하천에 설치되며, 이를 탐방하는 사람들은 교량을 도보로 걸어 건너는 것 이상의 체험과 모험에 대한 욕구를 가지고 있다. 이러한 체험형 교량은 현수선 형태로 늘어뜨려진 주케이블에 연결 설치된 출렁 다리 형태의 보도 현수교가 매우 효과적으로 적용되고 있다.

그러나, 출렁 다리는 시점부와 종점부에 비하여 중앙부가 낮으므로, 교량의 시점부와 종점부에 계단을 필요로 한다. 그러나, 계단은 노약자가 통행하는 데 어려움을 야기하며, 휠체어나 장애인의 접근이 매우 어려운 문제가 있다.

따라서, 보도 현수교 내에서 평탄하고 보행 성능이 우수하여 노약자와 장애인도 편안한 이용이 가능한 통행로가 마련되고, 동시에 체험과 모험을 목적으로 아찔한 경관을 제공하는 통행로를 추가로 설치하여, 다양한 연령과 신체조건에 따라 모두 이용할 수 있는 보도 현수교의 필요성도 크게 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 장지간의 보도 현수교에 작용하는 풍하중에 의한 스윙 운동으로 교량의 전도를 근본적으로 방지하는 안전한 구조의 보도 현수교를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다시 말하면, 본 발명은, 교량 길이에 비례적으로 발생하는 풍하중과 통행하중에 발생되는 진동과 변위에 대하여, 진동은 빠르게 흡수하고 복원력은 증가시켜 진동이 증폭되지 않게 하며, 외력을 분산시켜 부재에 높은 응력이 작용하지 않게 하여 교량 안전성을 높이는 보도 현수교의 구조 형태를 제안하는 것을 목적으로 한다.

다시 말하면, 본 발명은, 풍하중에 의해 발생되는 위치 및 자세의 변동에 대하여 원래의 위치로 복귀시키는 구조를 갖도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 풍하중에 의한 정적인 변형과 동적인 진동에 대한 저항 능력을 향상시켜 장지간에 적합한 보도 현수교를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 풍하중에 따른 스윙 운동의 회전 변위를 최소화하여 통행로를 보행중인 보행자가 느끼는 풍하중에 따른 진동을 줄이는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 케이블에 의해 지지되는 보도 현수교로서, 서로 이격된 제1위치와 제2위치를 연결하되, 횡방향으로 이격되어 일측에 배치되는 제1주케이블과 타측에 제2주케이블을 포함하는 주케이블과; 보행자가 통행하는 통행로가 형성된 바닥판 거더와; 상기 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 제1주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1행어 케이블과, 상기 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 제2주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2행어 케이블을 포함하는 행어 케이블과; 상기 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 제2주케이블을 종방향을 따라 다수 경사지게 연결하는 제1구속 케이블과, 상기 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 제1주케이블을 종방향을 따라 다수 경사지게 연결하는 제2구속 케이블을 포함하는 구속 케이블을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보도 현수교를 제공한다.

이는, 바닥판 거더의 양측을 행어 케이블로 주케이블과 겹쳐지지 않도록 연결함과 동시에, 바닥판 거더의 양측을 구속 케이블로 주케이블과 X자로 겹쳐지도록 연결하여, 풍하중에 의해 바닥판 거더가 일측으로 치우친 상태에서 복귀하는 순간에 작용하는 뒤집히려는 힘이 X자형 구속 케이블에 의해 억제되도록 하기 위함이다.

이를 통해, 풍하중과 보행하중에 의해 발생되는 변형과 진동에 대하여, 보도 현수교의 통행로를 보행하는 보행자의 안전을 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 케이블에 의해 지지되는 보도 현수교로서, 서로 이격된 제1위치와 제2위치를 연결하되, 횡방향으로 이격되어 일측에 배치되는 제1주케이블과 타측에 제2주케이블을 포함하는 주케이블과; 보행자가 통행하는 하측 통행로가 형성된 하측 바닥판 거더와; 상기 하측 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 제1주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1하측 행어 케이블과, 상기 하측 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 제2주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2하측 행어 케이블을 포함하는 하측 행어 케이블과; 보행자가 통행하는 상측 통행로가 형성되고, 제1주케이블과 상기 제2주케이블에 비하여 횡방향 내측 하부에 배치되고, 상기 하측 바닥판 거더의 상측에 배치된 상측 바닥판 거더와; 상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 제1주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1상측 행어 케이블과, 상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 제2주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2상측 행어 케이블을 포함하는 상측 행어 케이블을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복층 구조의 보도 현수교를 제공한다.

즉, 2열의 주케이블에 대하여 상측 바닥판 거더와 하측 바닥판 거더를 행어 케이블로 설치하여 통행로가 위 아래로 배열된 복층 보도 현수교를 구현하되, 상측 바닥판 거더는 충분히 높은 경사도를 갖고 체험과 모험을 즐길 수 있으며, 하측 바닥판 거더는 평탄한 통행로를 형성하여 모든 연령과 신체조건에 무관하게 이용할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

특히, 상측 바닥판 거더와 상기 하측 바닥판 거더를 종방향을 따라 다수 연결하는 연결 케이블을 더 포함하여 구성함으로써, 상측 바닥판 거더에 대해서는 연결 케이블이 윈드 케이블의 역할을 하여 상측 바닥판 거더의 전도를 변위 구속하며, 하측 바닥판 거더에 대해서는 연결 케이블이 X자형 구속 케이블의 작용을 하여 풍하중에 의한 전도를 억제하여, 보행자의 안전을 보다 확실하게 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 상측 바닥판 거더의 새그비는 상기 하측 바닥판 거더의 새그비에 비하여 더 크고, 상기 주케이블의 새그비에 비하여 더 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 상측 바닥판 거더와 주케이블은 서로 다른 계를 형성하여, 보도 현수교에 대하여, 바람에 의한 수평하중과 보행자에 의한 수직 하중에 의해 발생되는 변형 및 진동에 서로 다른 2가지의 구조계가 합성하여 저항함으로써, 효과적으로 진동을 흡수하고 구조적 안전성을 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 하측 바닥판 거더에는, 통행로의 폭(W)에 비하여 보다 넓은 횡연장 부재를 설치하여, 교량의 행어 케이블과 연결되는 정착부가 횡연장 부재의 끝단에 설치될 수 있게 되므로, 통행로의 폭(W)에 비하여 횡연장 부재의 길이(E)의 2배만큼 폭이 커지므로, 변장비가 작아져 구조적으로 안전하며 횡방향 강성이 증진되어 외력에 따른 변위를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향'은 교축 방향으로서 통행로의 이동 방향(+y축 방향, -y축 방향)을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '횡방향'은 교축 직각 방향으로서 통행로의 이동 방향과 90도를 이루면서 수평 방향(+x축 방향, -x축 방향)을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '전방' 및 이와 유사한 용어는 교축 방향의 일방향(+y축 방향)을 지칭하는 것으로 정의하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '후방' 및 이와 유사한 용어는 교축 방향의 타방향(-y축 방향)을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위 기재된 '내측' 및 이와 유사한 용어는 교축 직각 방향을 기준으로 통행로의 중심을 향하는 방향을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위 기재된 '외측' 및 이와 유사한 용어는 교축 직각 방향을 기준으로 통행로의 중심으로부터 멀어지는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '바닥판 거더' 및 이와 유사한 용어는 보행자가 통행하는 통행로를 형성하면서 행어 케이블에 의해 지지되는 구성 요소를 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '원위치' 및 이와 유사한 용어는 풍하중에 의해 바닥판 거더의 스윙 운동이 발생되지 아니한 상태에서의 바닥판 거더의 위치로 정의한다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 폭원이 좁으면서 긴 지간장이 요구되는 보도 현수교에 대하여, 교량의 지간 증가에 비례하여 증가하는 풍하중에 의한 정적인 변형과, 풍하중에 의한 동적인 진동으로 인한 한계를 극복하여 장지간에도 적합한 내풍향상형 보도 현수교를 제공한다.

본 발명에 따르면, 바닥판 거더의 양측 정착부에서 주케이블로부터 연장된 행어 케이블이 연결됨과 동시에, 바닥판 거더의 양측 정착부에서 구속 케이블이 X자 형태로 배치된 상태로 주케이블과 연결되어 비틀림 강성을 증가시킴에 따라, 수평 방향의 바람에 대한 진동을 억제하고 복원력을 향상시켜 장지간 현수교의 구조적 안정성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 2열의 주케이블에 대하여 상측 바닥판 거더와 하측 바닥판 거더를 행어 케이블로 동시에 설치하여 통행로가 위 아래로 배열된 복층 보도 현수교를 제공한다.

이를 통해, 본 발명은, 복층 보도 현수교에서 상측 통행로를 유지보수를 위한 작업자의 점검로로 활용이 가능하여, 종래에 비하여 점검이 가능한 영역이 넓어지고 유지관리가 보다 용이해지는 이점을 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은, 상측 바닥판 거더와 상기 하측 바닥판 거더를 종방향을 따라 다수 연결하는 연결 케이블을 더 포함하여 구성함으로써, 상측 바닥판 거더는 연결 케이블이 윈드 케이블의 역할을 하여 전도되는 힘을 변위 구속하며, 하측 바닥판 거더는 연결 케이블이 X자형 구속 케이블의 작용을 하여 풍하중에 의한 전도 방향의 힘을 억제하여, 보행자의 안전을 보다 확실하게 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 상기 상측 바닥판 거더의 새그비는 상기 하측 바닥판 거더의 새그비에 비하여 더 크고, 상기 주케이블의 새그비에 비하여 더 작게 형성됨으로써, 상측 바닥판 거더와 주케이블은 서로 다른 구조계를 형성한 상태로 합성되어, 바람에 의한 수평하중과 보행자에 의한 수직 하중에 의해 발생되는 변형 및 진동에 서로 다른 2가지의 구조계가 합성하여 저항함으로써, 서로 다른 진동에 대하여 각각 진동을 흡수하고 복원력을 작용하여 풍하중을 포함한 외력에 대한 구조적 안전성을 향상시킨 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 하측 바닥판 거더에는, 통행로의 폭(W)에 비하여 보다 넓은 횡연장 부재를 설치하여, 교량의 행어 케이블 및 연결 케이블과 연결되는 하측 케이블 정착부가 가 횡연장 부재의 끝단부에 설치될 수 있게 되므로, 통행로의 폭(W)에 비하여 횡연장 부재의 길이(E)의 2배만큼 폭이 커지므로, 변장비가 작아져 구조적으로 안전하며 횡방향 강성이 증진되어 외력에 따른 변위를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

이와 동시에, 본 발명은, 하측 바닥판 거더의 정착부의 위치가 상측 바닥판 거더의 정착부에 비하여 횡방향 바깥에 위치함에 따라, 하측 바닥판과 상측 바닥판을 연결하는 연결 케이블이 상측 행어 케이블과 함께 X자형태로 형성되어 비틀림 강성을 보다 확실히 높이는 이점을 얻을 수 있다.

부수적으로, 본 발명은, 비교적 작은 형강으로 바닥판 거더를 형성하되, 통행 폭원에 비하여 보다 넓은 구조 폭원을 제공하여 구조적으로 안전성을 높이고, 중앙부에 트러스 구조로 단면을 형성하여, 풍하중에 따른 회전 변위를 최소화하여 통행로를 중심으로 풍하중에 따른 진동 변위를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 장지간 보도 현수교에 대하여 복층으로 보도 통행로의 지간이 길어질수록 점점 커지는 풍하중에 의해 발생되는 안전사고를 확실하게 방지하는 안전한 구조의 보도 현수교를 제공한다.

도1은 산이나 계곡에 설치되는 종래의 보도 현수교의 구성을 도시한 정면도,
도2는 도1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도,
도3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 보도 현수교의 구성을 도시한 정면도,
도3b는 도3a의 XX 부분의 평면도,
도4a는 도3a의 A-A부분의 구성을 도시한 도면,
도4b는 풍하중에 의한 작용을 설명하기 위한 도면,
도5a는 본 발명의 제2실시예에 따른 보도 현수교의 구성을 도시한 정면도,
도5b는 도5a의 평면도,
도6은 도5a의 'YY' 부분의 확대도,
도7은 도5a의 B-B 부분의 구성을 도시한 도면,
도8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 구성을 도시한 도면,
도9는 도3a의 바닥판 거더 및 도5a의 하측 바닥판 거더를 형성하는 세그먼트 바닥판 거더의 구성을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 보도 현수교(1)에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 장지간 보도 현수교(1)는 계곡 등을 가로질러 연결하고자 하는 서로 이격된 2개의 제1위치(P1)와 제2위치(P2)를 연결하는 2열의 주케이블(30)과, 주케이블(30)의 연장 경로에 배치되어 주케이블(30)의 처짐 각도의 조절을 보조하는 주탑(20, 20')과, 보행자가 통행하는 통행로(WR)가 형성된 바닥판 거더(100)와, 바닥판 거더(100)와 주케이블(30)을 겹쳐지지 않게 연결하는 행어 케이블(50)과, 바닥판 거더(100)와 주케이블(30)을 X자 형태로 겹쳐지게 연결하는 구속 케이블(50)을 포함하여 구성된다.

상기 주케이블(30)은, 도3a에 도시된 바와 같이, 종방향으로 이격된 제1위치(P1)와 제2위치(P2)를 일측에서 연결하는 제1주케이블(30a)과, 종방향으로 이격된 제1위치(P1)와 제2위치(P2)를 타측에서 연결하는 제2주케이블(30b)을 포함하여 2열로 형성된다. 주케이블(30)의 끝단은 정착부(30x)에 의해 지면에 고정된다.

여기서, 제1주케이블(30a)과 제2주케이블(30b)은 각각 하나의 케이블로 형성될 수도 있으며, 2개 이상의 케이블로 형성될 수도 있다. 즉, 본 명세서 및 청구범위에 기재된 '제1주케이블'과 '제2주케이블'은 수량에 의해 한정되지 아니한다.

도3b에 도시된 바와 같이, 기초에 세워지는 주탑(20, 20')은 상측으로 갈수록 횡방향 바깥으로 벌어지는 각도(ang)로 경사지게 연결되므로, 주탑(20)을 통과하는 위치에서의 주케이블(30)은 바닥판 거더(100)의 횡방향 바깥에 멀리 이격되게 배치되고, 주탑(20)으로부터 종방향으로 멀리 이격된 위치에서의 주케이블(30)은 바닥판 거더(100)의 횡방향 바깥에 근접 배치된다.

상기 행어 케이블(50)은, 바닥판 거더(100)의 횡방향 일측 단부(E1)와 제1주케이블(30a)을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1행어 케이블(50a)과, 바닥판 거더(100)의 횡방향 타측 단부(E2)와 제2주케이블(30b)을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2행어 케이블(50b)을 포함한다.

도3b에 도시된 바와 같이, 주케이블(30)은 바닥판 거더(100)의 횡방향 바깥에 배치되므로, 도4a에 도시된 바와 같이, 행어 케이블(50)은 바닥판 거더(100)로부터 상측으로 갈수록 횡방향 바깥으로 벌어지는 배열 형태로 주케이블(30)에 연결된다. 이에 따라, 수평 방향 성분을 갖는 풍하중(Fw)에 의해 바닥판 거더(100)가 횡방향으로 이동하는 변위가 발생되면, 바닥판 거더(100)의 이동 방향의 반대측에 위치한 행어 케이블에 의해 바닥판 거더(100)를 원래 위치로 복귀시키는 복원력을 작용하게 된다.

상기 구속 케이블(80)은, 바닥판 거더(100)의 횡방향 일측 단부(E1)와 제2주케이블(30b)을 종방향을 따라 다수 경사지게 연결하는 제1구속 케이블(80a)과, 바닥판 거더(100)의 횡방향 타측 단부(E2)와 제1주케이블(30a)을 종방향을 따라 다수 경사지게 연결하는 제2구속 케이블(80b)을 포함하여 구성된다.

도4b를 기준으로, 제1구속 케이블(80a)은 우측 상향으로 연장되고, 제2구속케이블(80b)은 좌측 상향으로 연장되므로, 제1구속케이블(80a)과 제2구속 케이블(80b)은 X자 형태를 이루며 서로 겹쳐지는 부분이 존재한다.

이에 따라, 바닥판 거더(100)는 교축 직각 방향(횡방향)에 대한 강성이 증진되어 외력에 저항하는 저항력이 높아짐에 따라 횡방향으로의 변위가 억제된다. 따라서, 장지간에서 수평 방향 성분을 갖는 풍하중에 대한 안전성을 X자 형태로 배열되는 구속 케이블(80)에 의해 보다 높일 수 있다.

상기 바닥판 거더(100)는 도9에 도시된 바닥판 거더 세그먼트(100S)가 종방향으로 다수 연속하여 배치되는 것에 의하여 구성된다. 즉, 다수의 바닥판 거더 세그먼트(100S)가 종방향으로 연결되는 것에 의하여, 보행자가 통행하는 통행로(WR)가 마련된다.

바닥판 거더 세그먼트(100S)는, 도9에 도시된 바와 같이, 통행로(WR)를 형성하는 발판(160)을 지지하는 메인 프레임(110)과, 메인 프레임(110)의 종방향 전단부 양측과 종방향 후단부 양측으로부터 횡방향 바깥으로 연장된 횡연장 부재(120)와, 횡방향 끝단부의 횡연장 부재(120)를 종방향으로 연결하되 수평 방향의 바람을 상부와 하부로 분기시키는 플랩 부재(130)와, 메인 프레임(110)의 하측에 형성되어 바닥판 거더의 무게중심을 하측으로 이동시키고 외력에 저항하는 구조의 하부 구조물(140)과, 횡연장 부재(120)의 끝단부에 설치되어 행어 케이블(50) 및 구속 케이블(80)과 연결되는 정착부(150)와, 메인 프레임(110)에 지지되고 메인 프레임(110)과 일체로 거동하도록 고정되는 발판(160)과, 발판(160)으로 형성된 통행로의 양측에 보행자가 붙잡을 수 있도록 설치된 통행 난간(170)을 포함하여 구성된다.

여기서, 메인 프레임(110)은, 전후면에는 횡방향으로 연장 형성된 전후방 프레임 부재(111)와, 좌우면에는 종방향으로 연장된 종방향 프레임 부재(112)가 구비되어, 외형적으로 사각형 형상을 이룬다. 발판(160)의 효율적인 지지를 위하여 전후방 프레임 부재(111)와 종방향 프레임 부재(112)의 사이에는 격자 형태의 보강 리브(미도시)가 형성된다.

상기 횡연장 부재(120)는, 메인 프레임(110)의 종방향 전단부의 양측으로부터 횡방향 바깥으로 연장된 전방 횡연장 부재(120a)와, 메인 프레임(110)의 종방향 후단부의 양측으로부터 횡방향으로 연장된 후방 횡연장 부재(120b)로 이루어진다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 횡연장 부재(120)는 메인 프레임(110)에 결합되어 형성될 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도9에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(110)의 전후방 프레임부재(111)와 횡연장 부재(120)는 하나의 부재로 일체 형성될 수 있다. 즉, 본 명세서 및 특허청구범위에서 '횡연장 부재(120)'와 '메인 프레임(110)' 또는 '횡연장 부재(120)'와 '전후방 프레임부재(111)'를 서로 다른 명칭과 도면부호로 기재하고 있지만, 이들이 각자 형성되어 결합된 구성과 하나의 몸체로 일체 형성되는 구성이 모두 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

즉, 횡연장 부재(120)는 메인 프레임(110)의 꼭지점 부근에서 횡방향 바깥으로 연장되어, 전방 횡연장 부재(120a)의 횡방향 끝단부와 후방 횡연장 부재(120b)의 횡방향 끝단부에는 행어 케이블(50) 및 구속 케이블(80)과 연결되는 정착부(150)가 마련된다. 즉, 횡연장 부재(120)에 의하여 통행로(WR)에 비하여 정착부(150)의 위치를 보다 횡방향 바깥에 배치되도록 한다.

이와 같이, 보행자가 통행하는 통행로(WR)는 행어 케이블(50)과 구속 케이블(80)이 정착되는 정착부(150)로부터 횡방향 내측으로 이격되어 있으므로, 풍하중이나 기타 외력에 의해 바닥판 거더(100)에 회전 변위가 발생되더라도, 바닥판 거더(100)는 행어 케이블을 중심으로 진동하므로, 거더 중앙부의 통행로에서의 진폭 또는 회전 변위가 줄어 보행자가 느끼는 진동량을 줄여주는 이점을 얻을 수 있다.

또한, 통행로의 폭(W)에 비하여 보다 넓은 횡연장 부재(120)를 메인 프레임(110)으로부터 횡방향 바깥 방향으로 연장되게 설치하여, 교량의 행어 케이블(50)과 연결되는 정착부(150)를 횡연장 부재(120)의 끝단에 설치할 수 있게 되므로, 통행로의 폭(W)에 비하여 횡연장 부재(120)의 길이(E)의 2배만큼 폭이 커지므로, 변장비가 작아져 구조적으로 안전하며 횡방향 강성이 증진되어 외력에 따른 변위를 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 횡연장 부재(120)의 길이(E)는 통행로의 폭(W)의 30% 내지 120%정도로 정해질 수 있다.

상기 플랩 부재(130)는 전방 횡연장 부재(120a)의 끝단과 후방 횡연장 부재(120b)의 끝단을 종방향으로 연결하도록 설치되며, 뾰족하거나 둥근 부분이 횡방향 바깥을 향하도록 설치된다. 이를 통해, 플랩 부재(130)는 외력에 저항하고 변위를 억제하는 단면으로 활용되면서도, 횡방향에서부터 불어오는 바람의 유동(Q)이 플랩 부재(130)의 선단부(130a)에서 기류를 상,하 방향으로 갈라지도록 유도하여 통행로(WR)를 기준으로 상하부의 압력차를 해소하여 와류 진동이나 발산 진동을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

플랩 부재(130)의 선단부(130a)의 형상은 'ㄴ'자 단면, 삼각형 단면, 곡면 단면, 비행기 날개단면 중 어느 하나로 형성되어, 항력 계수를 적게 하여 바람에 의해 발생되는 하중을 감소시키거나, 진동의 발생을 억제하는 방향으로 바람을 안내하는 안정장치 역할을 한다.

플랩 부재(130)는 횡연장 부재(120)와 일체로 형성되지 아니하며, 교체 가능하게 횡연장 부재(120)에 결합되어, 보도 현수교가 시공되는 지형과 날씨에 따른 풍하중 크기에 따라 적절한 단면 형태로 정해진다.

상기 하부 구조물(140)은, 도4에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(110)의 전후방 프레임 부재(111)의 양측로부터 하방으로 연장된 하향부재(141)와, 햐항부재(141)를 횡방향으로 연결하는 횡연결부재(142)를 포함하고, 메인 프레임(110)의 전후방 프레임부재(111)와 하향부재(141)와 횡연결부재(142)가 폐곡선을 이루는 트러스 구조를 형성한다.

도4에 도시된 바와 같이, 하향 부재(141)가 메인 프레임(110)과 예각을 이루면서 경사지게 연장되면, 전후방 프레임부재(111)와 하향부재(141)와 횡연결부재(142)가 이루는 폐곡선은 사다리꼴 형상이 되어, 외력에 큰 저항 능력을 얻을 수 있다. 이에 더하여, 횡연장 부재(120)와 하향 부재(141)의 사이에는 리브(rib) 판재(140x)가 구비되고, 메인 프레임(110)의 전후면 프레임 부재(111)와 하향 부재(141)의 사이에도 리브 판재(140x)가 구비된다. 이를 통해, 전후방 프레임부재(111)와 하향부재(141)와 횡연결부재(142)가 이루는 폐단면의 트러스 구조는 리브 판재(140x)에 의해 보강되어, 특히 비틀림 변형에 대한 저항 능력이 크게 향상된다.

여기서, 하향부재(141)는 메인 프레임(110)의 종방향 전단부의 양측으로부터 하방으로 연장된 전방 하향부재(141a)와, 메인 프레임(110)의 종방향 후단부의 양측으로부터 하방으로 연장된 후방 하향부재(미도시)로 형성된다. 그리고, 횡연결부재(142)는, 전방 하향부재(141a)를 횡방향으로 연결하는 전방 횡연결부재(142a)와, 후방 햐항부재(미도시)를 횡방향으로 연결하는 후방 횡연결부재(142b)로 이루어진다. 즉, 바닥판 강재 세그먼트(100S)의 전면과 후면에는 리브 판재(140x)에 의해 보강된 사다리꼴 형태의 트러스 구조가 동일한 형상으로 형성된다.

그리고, 전방 하향부재(141a)와 전방 횡연결부재(142a)가 만나는 2개 위치와, 후방 하향부재(141b)와 후방 횡연결부재(142b)가 만나는 2개 위치를 종연결부재(143)에 의해 종방향으로 각각 연결된다. 그리고, 종연결부재(143)와 메인 프레임(110)의 종방향 프레임부재(112)를 보강 부재(144)로 경사지게 연결한다. 이를 통해, 메인 프레임(110)의 종방향 프레임부재(112)와 하향 부재(141)는 폐곡선을 형성하고, 보강 부재(144)와 종연결부재(143)에 의해서도 폐곡선이 형성되어 트러스 구조를 이룬다. 이와 같이, 바닥판 거더(100)의 무게중심은 거더 중앙부의 하측에 배치됨에 따라, 동일한 풍량과 풍속 조건 하에서 바닥판 거더의 진동 변위를 크게 낮출 수 있게 된다.

더욱이, 바닥판 거더 세그먼트(110S)의 전면(前面)과 후면(後面)에는 메인 프레임(110)의 전후면 프레임 부재(111)와, 하향 부재(141)와, 횡연결 부재(142)에 의하여 형성된 폐곡선으로 트러스 구조를 형성하고, 바닥판 거더(110)의 중간부 상하 방향으로는 종연결부재(143)와 보강 부재(144)에 의하여 형성된 폐곡선으로 트러스 구조를 형성하고, 바닥판 거더(110)의 하부 수평면에서도 2열의 종연결부재(143)를 횡방향으로 연결하는 보조연결부재(145)와 종연결부재(143)에 의하여 형성된 폐곡선으로 트러스 구조를 형성한다. 이와 같이, 본 발명은 거더를 형성하는 모든 부분에서 폐곡선을 형성하여 트러스 형태를 갖춤으로써, 50mm ~ 200mm의 작은 높이를 갖는 'ㄷ'자 단면이나 'H'자 단면의 형강을 이용하여 트러스 구조를 형성하여, 바람의 재하 면적을 줄이고, 거더를 회전시키는 힘에 의해 작용하는 비틀림 변형에 높은 저항 능력을 구현하며, 풍하중에 의한 정적 작용으로서 거더를 변형시키는 하중에도 효율적으로 저항하여 구조 안전성을 높이는 효과를 얻을 수 있다. 다시 말하면, 바닥판 거더 세그먼트(110S)를 소형 부재로 형성하여 풍하중을 적게 받는 대신에, 복층 트러스 구조로 전체 단면의 강성을 증진시킴으로써, 통행로(WR)를 통행하는 통행 하중에 의해 발생되는 수직 하중에 대해서도 변형과 진동을 저감하는 효과를 얻을 수 있다.

상기 정착부(150)는, 편의상 도면에는 하나의 케이블이 연결되는 정착부의 형상이 도시되어 있지만, 횡연장 부재(120)의 끝단에 설치되어 행어 케이블(50)과 구속 케이블(80)과 연결된다. 후술하는 본 발명의 제2실시예에 따른 보도 현수교(2)에서는 하측 행어 케이블(50)과 연결 케이블(92)이 연결된다.

정착부(152)는, 종방향으로 인접한 2개의 바닥판 거더 세그먼트(100S)의 횡연장 부재(120)에 대략 1/2씩 거치된 상태로, 종방향으로 인접한 2개의 횡연장 부재에 각각 결합되는 것에 의해, 바닥판 거더 세그먼트(100S)에 고정되고, 동시에 종방향으로 인접한 바닥판 거더 세그먼트(100S)를 종방향으로 연결한다.

상기 발판(160)은, 메인 프레임(110)에 지지되며, 하나의 단위 발판에 대하여 적어도 4군데 이상 메인 프레임(110)과 일체로 고정되어 변위 구속되어, 메인 프레임(110)에 작용하는 하중이 그대로 전달받아 전달된 하중에 저항하는 구조 부재로서의 역할을 한다. 이를 위하여, 발판(160)은 강성이 큰 강재 등의 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

무엇보다도, 발판(160)은 통풍이 가능한 그레이팅이 적어도 일부이상 형성된다. 도4에 도시된 바와 같이, 통행로의 전체가 그레이팅으로 형성될 수도 있고, 경우에 따라서는 메인 프레임(110)에 유리, 플라스틱 등의 투명 부재나 디스플레이 장치가 통풍되지 않는 형태로 병행 형성될 수도 있다.

일반적으로 교량에 영향을 주는 바람은 교량에 직각 방향으로 부딪히고 기류가 갈라져 교량의 상하면에 압력차이를 발생시켜, 교량의 상하 이동을 발생시키거나, 갈라진 기류에서 발생된 와류로 흔들림 진동을 발생시키거나, 최악의 경우에는 발산 진동으로 교량이 파괴되기도 한다.

이와 같이, 교량의 상측과 하측의 압력 편차가 발생되는 것을 근본적으로 해결하고자, 바닥판 거더 세그먼트(100S)는 발판(160)의 적어도 일부 이상에 통풍 가능한 그레이팅 발판이 형성되어, 수평 방향 성분을 갖는 풍하중(Fw)이 양력(FL)으로 작용하는 것을 최소화한다.

상기 통행 난간(170)은, 메인 프레임(110)의 종방향 프레임부재(112)에 고정 설치된 난간 기둥(171)과, 난간 기둥(171)의 상측을 연결하는 안내 손잡이(172)와, 안내 손잡이(172)의 하측에 보행자의 이탈을 방지하는 난간펜스(173)가 스텐레스강 로프 메시로 형성된다.

일반적으로 보도 교량에서는 난간에 작용하는 풍하중이 크게 작용한다. 난간은 교량 상면의 1.1m까지 설치되어야 하므로, 난간에 작용하느 풍하중에 의하여 교량을 전도시키는 방향으로 회전시키는 힘이 증가하게 된다. 장지간 보도현수교는 난간(170)에 작용하는 풍하중을 최소화하지 아니하면, 바람에 저항하는 정도를 나타내는 항력계수가 커지고, 바람에 의한 비틀림 모멘트가 증가되어, 교량이 큰 변위로 움직이게 되고 유해진동이 발생되므로, 구조 안전성이 저해되는 문제가 야기된다. 이에 따라, 본 발명은 통행 난간(170)이 그물형 스텐레스 메시로 바람의 대향면을 형성하므로, 난간의 기능을 유지하면서 바람의 작용면적을 최소화하여, 그레이팅으로 형성된 발판(160)을 관통한 바람이 통행 난간(170)에 막히지 않고 관통하므로, 항력계수를 크게 낮춰 풍하중에 대한 진동이나 하중 영향을 덜 받게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 보도 현수교는, 바닥판 거더(100)의 양측 정착부(150)에서 주케이블(30)로부터 연장된 행어 케이블(50)이 연결되고, 동시에, 바닥판 거더(100)의 양측 정착부(150)에서 X자 형태로 배치된 구속 케이블(80)을 주케이블(30)과 연결하여 바닥판 거더(100)의 회전 방향으로의 비틀림 강성이 증대된 상태로 설치된다.

수평 방향 성분을 갖는 풍하중(Fw)이 바닥판 거더(100)에 작용하면, 도4b에 도시된 바와 같이, 바닥판 거더는 스윙 운동을 하게 되는데, 스윙 운동에 의해 바닥판 거더(100)가 일측으로 치우친 상태에서 원위치로 복귀(ri)하기 위해 방향 전환하는 순간에, 바닥판 거더(100)를 뒤집으려는 힘(66)이 크게 작용하게 된다. 즉, 바닥판 거더(100)의 스윙 운동에 의하여, 바닥판 거더(100)가 원위치에 있는 경우에 비하여 행어 케이블(50)은 angw1로 표시된 각도만큼 주케이블(30)을 중심으로 회전한 상태이고, 이에 따라 바닥판 거더(100)도 'angt1'로 표시된 각도만큼 기울어진 상태가 된다.

이 때, X자 형태로 배치된 구속 케이블(80)에 의하여 바닥판 거더(100)의 비틀림 강성이 높아져, 바닥판 거더(100)를 뒤집으려는 힘(66)에 따라 바닥판 거더(100)의 기울어지는 경사도가 더 적어지므로 바닥판 거더(100)의 전도를 방지하게 된다.

더욱이, 본 발명의 제1실시예에 따른 바닥판 거더(100)는, 비교적 작은 형강으로 형성되되, 통행 폭원(W)에 비하여 보다 넓은 구조 폭원(WL)을 제공하여 정착부(150)의 위치를 보다 횡방향 바깥에 배치하고, 중앙부에 트러스 구조로 단면을 형성하여, 게 중심을 낮추고 풍하중에 따른 회전 변위를 최소화하여 통행로를 중심으로 풍하중의 정적 하중에 대한 저항 능력과 풍하중에 의한 동적 진동을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 도5a 내지 도9를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 보도 현수교(2)를 상술한다.

다만, 본 발명의 제2실시예를 설명함에 있어서 전술한 제1실시예와 동일 또는 유사한 구성 및 작용에 대해서는, 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여, 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명을 생략하기로 한다. 예를 들어, 도9에 도시된 본 발명의 제2실시예의 하측 바닥판 거더(100) 및 주케이블(30)에 관한 설명은 제1실시예의 바닥판 거더 및 주케이블의 설명으로 대체하고 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 보도 현수교(2)는, 서로 이격된 제1위치(P1)와 제2위치(P2)를 연결하는 주케이블(30)과, 보행자가 통행하는 하측 통행로(LW)가 형성된 하측 바닥판 거더(100)와, 주케이블(30)로부터 연장되어 하측 바닥판 거더(100)의 정착부(150)에 연결되는 하측 행어 케이블(50)과, 보행자가 통행하는 상측 통행로(HW)가 형성되는 상측 바닥판 거더(200)와, 주케이블(30)로부터 연장되어 상측 바닥판 거더(200)의 정착부(250a, 250b)에 연결되는 상측 행어 케이블(91)과, 상측 바닥판 거더(200)의 정착부(251a, 251b)와 하측 바닥판 거더(100)를 종방향으로 다수 연결하는 연결 케이블(92)과, 보행자가 상측 바닥판 거더(200)와 하측 바닥판 거더(100)를 왕래할 수 있도록 연결한 연결 계단(300)을 포함하여 구성된다.

상기 하측 바닥판 거더(100)는, 도5a에 도시된 바와 같이, 평탄하고 넓은 하측 통행로(LW)를 형성하며 노약자나 장애인의 접근과 이동이 용이하여 편안한 통행을 보장한다.

하측 바닥판 거더(100)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는, 도9에 도시된 바와 같이 메인 프레임(110)으로부터 횡방향 바깥으로 횡연장 부재(120)가 돌출 형성되어, 하측 행어 케이블(50)과 연결 케이블(92)이 연결되는 정착부(150)의 위치를 보다 횡방향 바깥으로 배치시킨다. 이와 같이, 거더 단면의 폭원을 크게 하고 폐합된 단면으로 형성됨에 따라, 비틀림 방향에 대한 강성이 증가되어, 바람에 의해 교량이 회전할 때에 충분히 높은 복원력을 확보할 수 있다. 특히, 장지간에서 수평 방향의 풍하중에 대한 안정성을 높이고, 횡방향으로 발생된 진동을 억제하는 이점도 얻을 수 있다.

또한, 하측 통행로(LW)의 하측에는 하부 구조물(140)에 의해 다수의 작은 단면의 형강이 폐곡선을 이루는 트러스 구조를 형성함으로써, 하측 바닥판 거더(100)의 바람에 대한 항력계수를 낮추면서도 외력에 대한 저항 능력을 향상시키고, 무게중심을 보다 하측으로 이동시켜 수평 방향의 풍하중(Fw)에 대한 안정성을 향상시킨 효과를 얻을 수 있다.

상기 상측 바닥판 거더(200)는 체험과 모험에 대한 욕구를 충족시킬 수 있도록 종방향을 따라 현수선을 따라 경사를 갖는 상측 통행로(HW)를 형성한다. 이에 따라, 상측 바닥판 거더(200)의 상측 통행로(HW)를 따라 걸으면, 고공에서 걸어가는 듯한 느낌을 가질 수 있고, 아찔한 경관을 연출하므로, 모험과 체험을 즐기는 관광객의 이용에 적합하다.

상측 바닥판 거더(200)도 역시 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 개방감을 위하여 상측 통행로(HW)를 확보하는 데 필요한 정도의 작은 폭원(WH)으로 형성된다. 따라서, 상측 바닥판 거더(200)의 폭원(WH)은 하측 바닥판 거더(200)의 폭원(WL)에 비하여 더 작게 형성되고, 이에 따라, 도7에 도시된 바와 같이, 상측 바닥판 거더(200)와 하측 바닥판 거더(100)를 연결하는 연결 케이블(92)은 하측에서 상측으로 갈수록 점점 모아지는 형태로 경사지게 배치된다.

상측 바닥판 거더(200)는 다수의 케이블에 연결되어 지면에 정착(200x)된다.

여기서, 상측 바닥판 거더(200)는 무주탑 출렁다리에서 많이 적용되는 1/15~1/20의 새그비(sag ratio)로 형성될 수 있다. 여기서, 새그비는 상측 바닥판 거더(200)의 최대 처짐길이에 대한 인접한 지점간 수평 거리의 비율을 의미한다.

한편, 도5a에 도시된 바와 같이, 상측 바닥판 거더(200)와 하측 바닥판 거더(100)를 연결하는 연결 계단(300)이 보도 현수교(2)의 중간중간에 마련될 수 있다. 예를 들어, 상측 바닥판 거더(200)와 하측 바닥판 거더(100)의 높이차가 가장 작은 위치에서 연결 계단(300)이 마련될 수도 있고, 정해진 길이 간격으로 연결 계단(300)이 마련될 수도 있다. 이를 통해, 상측 통행로(HW)와 하측 통행로(LW) 중 어느 하나를 보행하다가 다른 하나로 변경하는 것을 자유롭게 할 수 있도록 한다.

이와 같은 복층 구조의 보도 현수교는 관광객이 많이 방문하는 휴일이나 성수기에 각기 다른 통행로로 분산을 유도하여, 혼잡하지 않으면서 주변 경관을 즐길 수 있도록 할 뿐만 아니라, 보다 편안하고 안전한 탐방을 할 수 있게 하는 부수적인 이점도 갖는다.

상기 주케이블(30)은, 도3a에 도시된 바와 같이, 종방향으로 이격된 제1위치(P1)와 제2위치(P2)를 일측에서 연결하는 제1주케이블(30a)과, 종방향으로 이격된 제1위치(P1)와 제2위치(P2)를 타측에서 연결하는 제2주케이블(30b)을 포함하여 2열로 형성된다. 주케이블(30)의 끝단은 정착부(30x)에 의해 지면에 고정된다.

마찬가지로, 제1주케이블(30a)과 제2주케이블(30b)은 각각 하나의 케이블로 형성될 수도 있으며, 2개 이상의 복수의 케이블로 형성될 수도 있다. 즉, 본 명세서 및 청구범위에 기재된 '제1주케이블'과 '제2주케이블'은 수량에 의해 한정되지 아니한다.

도5b에 도시된 바와 같이, 기초에 세워지는 주탑(20, 20')은 상측으로 갈수록 횡방향 바깥으로 벌어지는 각도로 경사지게 연결되므로, 주탑(20)을 통과하는 위치에서의 주케이블(30)은 바닥판 거더(100)의 횡방향 바깥에 멀리 이격되게 배치되고, 주탑(20)으로부터 종방향으로 멀리 이격된 위치에서의 주케이블(30)은 바닥판 거더(100)의 횡방향 바깥에 근접 배치된다.

여기서, 주케이블(30)의 새그비는 주탑이 구비된 현수교에서 많이 사용되는 1/8 ~ 1/10으로 정해질 수 있다. 무엇보다도, 상측 바닥판 거더(200)의 새그비는 주케이블(30)의 새그비에 비하여 더 작게 형성되고, 하측 바닥판 거더(100)의 새그비는 상측 바닥판 거더(200)의 새그비에 비하여 더 작게 형성된다. 이를 통해, 이를 통해, 주케이블(30)과 상측 바닥판 거더(200)는 서로 다른 가진원에 대한 내진 효과를 얻을 수 있으며, 풍하중이나 보행하중에 의해 발생되는 다양한 가진원에 대한 진동을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

예를 들어, 주케이블(30)의 새그비는 상측 바닥판 거더(200)의 새그비에 비하여 약 2배로 정해질 수 있으며, 예를 들어, 1.7배 내지 2.3배로 정해질 수 있다.

상기 하측 행어 케이블(50)은, 하측 바닥판 거더(100)의 횡방향 일측 단부(E1)와 제1주케이블(30a)을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1하측 행어 케이블(50a)과, 하측 바닥판 거더(100)의 횡방향 타측 단부(E2)와 제2주케이블(30b)을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2하측 행어 케이블(50b)을 포함한다.

도5b에 도시된 바와 같이, 주케이블(30)이 하측 바닥판 거더(100)에 비하여 횡방향 바깥에 배치됨에 따라, 주케이블(30)로부터 연장되는 하측 행어 케이블(50)은 하측 바닥판 거더(100)로부터 상측으로 갈수록 횡방향 바깥으로 벌어지는 배열 형태로 주케이블(30)에 연결된다.

이에 따라, 수평 방향 성분을 갖는 풍하중(Fw)에 의해 하측 바닥판 거더(100)가 횡방향으로 이동하는 변위가 발생되면, 하측 바닥판 거더(100)의 이동 방향의 반대측에 위치한 하측 행어 케이블에 의해 하측 바닥판 거더(100)를 원위치로 복귀시키는 복원력을 작용하게 된다.

상기 상측 행어 케이블(91)은, 상측 바닥판 거더(200)의 횡방향 일측 단부(2a)와 제1주케이블(30a)을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1상측 행어 케이(91a)과, 상측 바닥판 거더(200)의 횡방향 타측 단부(2b)와 제2주케이블(30b)을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2상측 행어 케이블(91b)을 포함한다.

마찬가지로, 주케이블(30)이 상측 바닥판 거더(200)에 비하여 횡방향 바깥에 배치됨에 따라, 주케이블(30)로부터 연장되는 상측 행어 케이블(91)은 상측 바닥판 거더(200)로부터 상측으로 갈수록 횡방향 바깥으로 벌어지는 배열 형태로 주케이블(30)에 연결된다.

이에 따라, 수평 방향 성분을 갖는 풍하중(Fw)에 의해 상측 바닥판 거더(200)가 횡방향으로 이동하는 변위가 발생되면, 상측 바닥판 거더(200)의 이동 방향의 반대측에 위치한 행어 케이블에 의해 상측 바닥판 거더(200)를 원위치로 복귀시키는 복원력을 작용하게 된다.

상기 연결 케이블(92)은, 하측 바닥판 거더(100)와 상측 바닥판 거더(200)를 종방향을 따라 다수 연결한다.

도7에 도시된 바와 같이, 연결 케이블(92)은, 상측 바닥판 거더(200)의 횡방향 일측 단부(2a)와 하측 바닥판 거더(100)의 횡방향 일측 단부(E1)를 종방향을 따라 다수 연결하는 제1연결케이블(92a)과, 상측 바닥판 거더(200)의 횡방향 타측 단부(2b)와 하측 바닥판 거더(100)의 횡방향 타측 단부(E2)를 종방향을 따라 다수 연결하는 제2연결케이블(92b)을 포함하여 구성된다.

이에 따라, 상부의 2개의 주케이블(30a, 30b; 30)과 하부의 하측 바닥판 거더(100)의 정착부(150)는, 상측 바닥판 거더(200)를 매개로 하여, 상측 행어 케이블(91)과 연결 케이블(92)에 의하여 X자형으로 케이블에 의해 지지된 상태가 된다. 이와 같이, 상측 행어 케이블(91)과 연결 케이블(92)에 의해 X자 형태의 케이블로 하측 바닥판 거더(200)를 지지함에 따라, 거더 단면을 증설시키지 않고서도 하측 바닥판 거더(200)의 비틀림 강성을 향상시켜, 수평 방향 성분을 갖는 바람에 의한 진동을 억제하고, 복원력을 향상시켜, 장지간 현수교의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.

다시 말하면, 하측 바닥판 거더(100)가 풍하중에 의한 스윙 운동으로 횡방향 바깥으로 밀려 이동한 상태(re)에서, 수평 방향 성분을 갖는 풍하중(Fw)에 의해 양력이 발생되더라도, 하측 바닥판 거더의 회전 변위가 증가할수록 연결 케이블(92)의 비틀림 강성이 더 커지면서 하측 바닥판 거더(100)를 전도하려는 힘(106x)을 상쇄시키면서, 하측 바닥판 거더(200)의 진동을 억제하고 복원력을 향상시키게 된다.

한편, 상측 바닥판 거더(200)에 대해 살펴보면, 수평 방향 성분을 갖는 풍하중이 상측 바닥판 거더(200)에 작용하여 상측 바닥판 거더(200)가 뒤집어지는 방향의 회전력(206x)이 작용하면, 상측 바닥판 거더(200)는 하측 바닥판 거더(100)와 연결 케이블(92)로 연결되어 있으므로, 회전 방향과 반대 방향의 연결 케이블(도7의 제2연결케이블)에 장력(T2)이 인가되면서 상측 바닥판 거더(200)의 회전 변위를 구속한다. 즉, 상측 바닥판 거더(200)에 대해서는 연결 케이블(92)이 상측 바닥판 거더(200)의 전도를 방지하는 윈드 케이블의 역할을 한다.

따라서, 도7에 도시된 바와 같이, 상측 바닥판 거더(200)를 매개로 주케이블(30)과 하측 바닥판 거더(100)를 연결하는 상측 행어 케이블(91)과 연결 케이블(92)이 X자 형태로 배치되어, 하측 바닥판 거더(200)의 회전 방향으로의 비틀림 강성이 높아짐에 따라, 하측 바닥판 거더(200)가 뒤집히는 방향으로의 진동이 억제되고 복원력이 향상되어 보행 안전성을 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이와 동시에, 상측 바닥판 거더(200)는 하측 바닥판 거더(100)와 연결 케이블(92)로 연결되어, 상측 바닥판 거더(200)가 뒤집히려는 회전 변위가 연결 케이블(92)의 인장력(T2)에 의해 구속되므로, 상측 바닥판 거더(100)도 역시 뒤집히는 방향으로의 진동이 억제되고 복원력이 향상되어 보행 안전성을 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 보도 현수교(2)는, 주케이블(3)의 새그비는 상측 바닥판 거더(200)의 새그비에 비하여 약 1.7배 ~ 2.3 배로 더 크게 형성된다.

이와 같이, 주케이블(3)과 상측 바닥판 거더(200)는 서로 다른 새그비를 갖도록 형성되므로, 주케이블(3)에 의해 흡수되는 진동 성분과 상측 바닥판 거더(200)에 의해 흡수되는 진동 성분이 서로 다르고, 서로 다른 진동 성분을 감쇠시키는 주케이블(3)과 바닥판 거더(200)의 진동 구조계가 서로 합성되어 저항한다는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 보도 현수교(2)는, 서로 다른 진동 성분(예를 들어, 진동 주파수)을 갖는 외력에 대하여 각각 감쇠시키는 작용을 하므로, 바람에 의한 수평 하중과 보행자의 통행에 의한 수직 하중에 의해 발생되는 다양한 성분의 진동을 보다 효과적으로 흡수하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도면중 미설명 부호인 '190'은 주변의 지형 조건에 따라 하측 통행로(HW)와 연결 설치가 가능한 계단을 도시한 것으로서, 하측 행어 케이블(50)과 연결되어 지지되는 형태로 설치되는 계단을 나타낸 것이다. 다만, 본 발명은 행어 케이블(50)에 연결 지지되는 계단(190)을 선택적으로 포함할 뿐 반드시 포함하는 것을 전제로 하는 것은 아니다.

도면 중 미설명 부호인 '20a'는 주탑(20, 20')의 설치를 위한 기초부이다.

한편, 도면에 도시되지 않았지만, 연결 케이블(92)은, 상측 바닥판 거더(200)의 횡방향 타측 단부(2b)와 하측 바닥판 거더(100)의 횡방향 일측 단부(E1)를 종방향을 따라 다수 연결하는 제1연결케이블과, 상측 바닥판 거더(200)의 횡방향 일측 단부(2a)와 하측 바닥판 거더(100)의 횡방향 타측 단부(E2)를 종방향을 따라 다수 연결하는 제2연결케이블을 포함하여 구성될 수도 있다. 이를 통해, X자 형태의 케이블 배치를 상측 바닥판 거더(200)와 하측 바닥판 거더(100)의 사이에 형성하여, 이들의 비틀림 강성을 증대시켜 바람에 의한 진동을 억제하도록 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태(2')에 따르면, 도8에 도시된 바와 같이, 전술한 제2실시예의 구성에서 연결 케이블(92)의 구성을 배제한 상태로 구성될 수도 있다. 이는, 전술한 제2실시예에 비하여 진동의 억제 효과를 얻을 수 없는 한계가 있지만, 하나의 주케이블에 하측 바닥판 거더(100)와 상측 바닥판 거더(200)에 의해 각각 복층의 통행로(LW, HW)를 형성하여, 보행자의 신체조건이나 취향에 맞게 통행로를 선택하여 보행하면서 주변 경관을 즐길 수 있도록 한다는 점에서 이점이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 복층 보도 현수교(2)는, 상부 바닥판 거더(200)를 매개로 하여, 상측 행어 케이블(91)과 연결 케이블(92)에 의해 하측 바닥판 거더(100)의 양측을 X자로 겹쳐지도록 연결하여, 하측 바닥판 거더(100)의 회전 방향에 대한 비틀림 강성을 증가시킴에 따라, 풍하중에 의해 바닥판 거더가 일측으로 치우친 상태에서 복귀하는 순간에 발생되는 회전력을 상쇄시키고 진동을 억제하여 복원력을 향상시켜 장지간 현수교의 구조적 안정성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명은, 상측 바닥판 거더(200)와 하측 바닥판 거더(100)를 연결하는 연결 케이블(92)은, 풍하중에 의해 상측 바닥판 거더(200)가 뒤집히려는 회전 변위를 장력(T2)으로 억제하는 윈드 케이블 역할을 하고, 동시에 하측 바닥판 거더(100)가 뒤집히는 회전력을 X자 형태로 설치된 케이블(91, 92)의 비틀림 강성으로 상쇄하도록 작용함에 따라, 상,하측 바닥판 거더(100, 200)의 진동을 억제하고 복원력을 향상시켜 보행 안전성을 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 복층 보도 현수교(2)는, 주케이블(100)과 상측 바닥판 거더(200)의 새그비를 서로 다르게 형성하여 각기 서로 다른 진동성분을 감쇠하는 진동 구조계를 합성한 상태로 형성됨으로써, 다양한 주파수 성분을 갖는 풍하중과 보행자의 보행 하중으로 야기되는 진동 성분을 합성 진동 구조계에서 감쇠시켜 저감시킴으로써, 제진 성능이 우수하여 안전한 보행을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상측 바닥판 거더(200)와 하측 바닥판 거더(100)에 의해 복층 통행로(HW, LW)를 형성하되, 상측 통행로(HW)는 높은 지점에서 아래쪽으로 늘어뜨린 현수선을 따라 형성되어 고공에서 걸어가는 아찔한 경관을 연출하여 모험과 체험을 즐기는 데 적합하고, 하측 통행로(LW)는 평탄하고 넓게 형성되어 노약자나 장애인도 쉽게 접근하여 이동할 수 있는 동선이 확보되므로, 서로 다른 2가지의 체험과 느낌을 경험할 수 있는 출렁 다리를 동시에 구현하는 이점을 얻을 수 있다.

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.

예를 들어, 도면에는 행어 케이블이 상측으로 갈수록 횡방향 바깥으로 벌어지도록 연장되는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 본 발명은, 행어 케이블이 상측으로 갈수록 일정하게 수직으로 연장되는 구성과, 행어 케이블(50)이 상측으로 갈수록 횡방향 내측으로 오무려지도록 연장되는 구성을 포함한다.

1: 보도 현수교 30: 주케이블
30a: 제1주케이블 30b: 제2주케이블
50: 행어 케이블 50a: 제1행어 케이블
50b: 제2행어 케이블 80: 구속 케이블
80a: 제1구속케이블 80b: 제2구속 케이블
91: 상측 행어 케이블 91a: 제1상측 행어케이블
91b: 제2상측 행어케이블 92: 연결 케이블
92a: 제1연결 케이블 92b: 제2연결 케이블
100: 바닥판 거더 100S: 바닥판 거더 세그먼트
110: 메인 프레임 111: 전후방 프레임부재
120: 횡연장 부재 150: 정착부

Claims (10)

1. 삭제
2. 케이블에 의해 지지되는 보도 현수교로서,
   서로 이격된 제1위치와 제2위치를 연결하되, 횡방향으로 이격되어 일측에 배치되는 제1주케이블과 타측에 제2주케이블을 포함하는 주케이블과;
   보행자가 통행하는 하측 통행로가 형성된 하측 바닥판 거더와;
   상기 하측 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 제1주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1하측 행어 케이블과, 상기 하측 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 제2주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2하측 행어 케이블을 포함하는 하측 행어 케이블과;
   보행자가 통행하는 상측 통행로가 형성되는 상측 바닥판 거더와;
   상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 제1주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제1상측 행어 케이블과, 상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 제2주케이블을 종방향을 따라 다수 연결하는 제2상측 행어 케이블을 포함하는 상측 행어 케이블을;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 상측 바닥판 거더와 상기 하측 바닥판 거더를 종방향을 따라 다수 연결하는 연결 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 연결 케이블은,
   상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부와 상기 하측 바닥판 거더의 횡방향 일측 단부를 종방향을 따라 다수 연결하는 제1연결케이블과, 상기 상측 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부와 상기 하측 바닥판 거더의 횡방향 타측 단부를 종방향을 따라 다수 연결하는 제2연결케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 상측 바닥판 거더의 새그비는 상기 하측 바닥판 거더의 새그비에 비하여 더 크고, 상기 주케이블의 새그비에 비하여 더 작은 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 주케이블의 새그비는 1/8 ~ 1/10이고, 상기 상측 바닥판 거더의 새그비는 1/15~1/20이고, 상기 주케이블의 새그비는 상기 상측 바닥판 거더의 새그비의 1.7~2.3배로 정해지는 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
7. 제 3항에 있어서,
   상기 상측 바닥판 거더의 폭은 상기 하측 바닥판 거더의 폭에 비하여 더 작게 형성되어, 상기 연결 케이블은 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
8. 제 2항에 있어서,
   상기 상측 바닥판 거더와 상기 하측 바닥판 거더를 연결하는 연결 계단이 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
9. 제 2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하측 바닥판 거더는 상기 제1주케이블과 상기 제2주케이블에 비하여 횡방향 내측 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
   
10. 제 3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측 바닥판 거더는,
    상기 통행로를 형성하는 발판을 지지하는 메인 프레임과;
    상기 메인 프레임으로부터 횡방향 바깥으로 연장된 횡연장 부재를;
    포함하고, 상기 행어 케이블과 상기 연결 케이블은 상기 횡연장 부재의 횡방향 바깥 끝단부에 배치된 것을 특징으로 하는 보도 현수교.
    

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