KR102194476B1 - 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물에 관한 것이다.에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강재를 연결하여 구성된 철골부와, 콘크리트부가 혼합된 원통형태의 폐합단면을 갖는 하이브리드 폐합단면부를 포함하고, 상기 철골부는, 강재를 연결하여 구성된 나노셀을 서로 반복 연결한 형태이며, 상기 나노셀은 허니컴 구조를 갖고, 상기 폐합단면부 일부는 허니컴 구조의 나노셀을 서로 반복 연결해 가면서 부분 원통형상으로 구성되고, 상기 나노셀의 강재는 강관을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물에 관한 것이다.

Description

하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물{Viaduct structure with hybrid composite sections}

본 발명은 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물에 관한 것이다.

교량은 차량이나 보행자의 통행을 위한 상판 및 상판을 지지하는 거더를 포함하여 이루어진다. 이때, 거더는 교량의 길이방향으로 단수 또는 복수 개가 나란하게 배치되어 상판을 지지하게 되며, 거더의 재질은 강재나 콘크리트가 주로 사용되며 경우에 따라 강재와 콘크리트가 조합된 것이 사용되기도 한다.

한편, 교량의 상판에는 기능성이나 심미성, 또는 안정성 등을 향상시킬 목적으로 난간, 방음벽 등과 같은 각종 구조물이나 조형물이 설치되는 사례가 증대하고 있다. 이러한 구조물이나 조형물 모두는 비구조체로서, 교량에 작용하는 하중을 분담하는 구조체로서 전혀 기능하지 못하고 교량에 하중을 전가시키게 된다. 이로 인해, 교량의 구조적 안정성을 담보하기 위해 시공에 사용되는 거더의 크기가 점점 증대되고 있는데, 이는 시공 자체를 어렵게 하고 비용을 증대시키는 요인으로 작용하고 있다.

종래 교량을 설치함에 있어 거더를 사용하지 않고 폐합단면의 원통형태의 교량형식이 존재하였다.

도 1, 도 2, 도 3는 종래 트러스 교량(US 2011/0047722 A, US 5680664 B)의 사시도를 도시한 것이다. 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 트러스 형식의 원통형태의 교량이 도시되어 있음을 알 수 있다. 도 4는 종래 복합 트러스교(KR 2012-0030481 A)의 부분 단면도를 도시한 것이다. 도 5는 종래 복합원형 트러스교(KR 1635523 B)의 사시도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 복합 트러스교 형식으로 복부부재는 강관을 이용하고 상현재와 하현재는 콘크리트를 이용한 트러스교의 구성이 기재되어 있음을 알 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 원통강재거더에 트러스 홀을 형성하여 내부로 차량이나 사람이 이동하는 교량이 존재함을 알 수 있다.

종래 폐합단면의 원통형상의 구조물을 이용한 교량 존재하며, 콘크리트와 강재를 혼합한 형태의 트러스 교량이 존재함을 알 수 있다. 단면이 원형인 강재 디스크를 길이 방향으로 배치하고 강재 디스크 사이를 연결부재로 연결한 형태의 교량 존재한다. 또한, 길이 방향으로 세로보를 설치하고 후프형 부재를 감아 튜브형태로 제작하여 내부로 이동하는 형태의 교량 존재함을 알 수 있다.

그러나, 하이브리드 교량은 거더를 제작함에 있어 콘크리트와 철골을 사용하여 제작하여 거더를 이종재료를 이용하여 형성하거나, 트러스 형식의 교량에서 복부부재를 강재를 사용하여 이종의 재료를 이용한 트러스 형태의 거더 교량으로 상현재와 하현재는 콘크리트 부재로 일정하게 하여 부재를 제작하는 것으로 교량 전체의 응력에 따라 탄력적으로 배치하지 못한다.

기존에 거더를 설치하지 않고 원통형상의 교량은 여러 형태가 있었으며, 복합원형 트러스교는 대형강관을 이용한 교량으로 원통형 강재거더의 측면에 트러스홀을 형성하여 제작한 교량으로 강관을 미리 제작하여야 설치위치로 이동시켜야 함에 따라 이동시 여러 가지 제약 조건에 따라 크기가 작은 보도교 정도만 가능한 문제점이 존재한다.

트러스 교량은 디스크 형태를 길이방향으로 배치하고 사이를 연결하여 현장에서 제작하는 것이 가능하나 형태가 일정하지 않아 응력집중이 발생할 수 있어 대형교량에 문제점이 있으며, 세로보를 설치하고 후프형태의 부재를 감아 형상을 유지하는 튜브형태로 제작하는 것 또한 응력에 문제가 있어 대형교량에는 적합하지 않은 형태이다.

그리고 지간이 매우 긴 강경간 교량을 위해 사장교나 현수교가 아닌 트러스형식의 거더를 이용한 교량이 존재하나 단면을 효율적으로 활용하고 경제적으로 사용할수 있는 폐합단면의 하이브리드 복합구조가 불가능하다.

미국 공개특허 US 2011/0047722 미국 등록특허 US 5680664 대한민국 공개특허 제2012-0030481호 대한민국 등록특허 제1635523호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 도시경관과 어울리는 외관이 미려한 원통형태의 신형식 고가구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트와 철골을 복합으로 하여 가장 경제적이면서 안정적인 단면 형식의 고가구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 철골 구조는 나노셀(허니컴)을 형태로 제작하여 경제적이고 구조적으로 안정되며, 거더를 설치하지 않고 나노셀을 반복하고 콘크리트와 결합하여 원통형태로 제작하여 내부로 차량이나 사람이 이동하는 것으로 경량의 신형식의 고가구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 교각의 상부에 거더를 설치하고 상판을 설치하는 교량에 비해 폐합단면의 원통형상으로 통행하중이나 진동과 같이 교량에 작용하는 외력을 효과적으로 흡수하여 교각에 전달할 수 있고, 압축력이 강하면서 경제적인 재료 콘크리트와 인장력에 상대적으로 강한 철골을 복합으로 사용하여 경제적이고, 허니콤 형태의 나노셀에 의하여 철골부분을 제작함에 의해 응력이 집중되지 않고 분산되며, 외관이 미려하여 도시경관과 잘 어울릴 수 있어 친환경적이고, 원통형상의 상부에는 태양광 판넬을 측면에는 광고판넬을 설치하여 전력소비를 최소한으로 줄이고 광고나 디자인을 할용할 수 있는 고가구조물을 제공한데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 현수교나 사장교 및 트러스교가 아닌 신형식의 폐합단면을 갖는 장경간 고가구조물로서, 장경간 고가구조물로 교각 설치를 줄일 수 있어 경제적이고, 단면이 폐합으로 원통이 겹친 땅콩모양으로 중앙부에 처짐을 방지하기 위한 수단을 내부에 설치할 수 있어 외관이 미려한, 장경간 고가구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 폐합단면을 갖는 고가구조물에 있어서, 강재를 연결하여 구성된 철골부와, 콘크리트부가 혼합된 원통형태의 폐합단면을 갖는 하이브리드 폐합단면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 철골부는, 강재를 연결하여 구성된 나노셀을 서로 반복 연결한 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 나노셀은 허니컴 구조를 갖고, 상기 폐합단면부 일부는 허니컴 구조의 나노셀을 서로 반복 연결해 가면서 부분 원통형상으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 나노셀의 강재는 강관을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 차량 또는 사람이 이동가능하도록 상기 폐합단면부 내부에 구비되는 받침부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 고가구조물은 중앙부 측의 정모멘트 구간과, 교대측의 부모멘트 구간, 상기 정모멘트 구간과 상기 부모멘트 구간 사이의 교번 구간으로 구분되며, 상기 부모멘트 구간의 폐합단면부는 하단측에 콘크리트부를 갖고 상단측에 철골부를 가지며, 상기 정모멘트 구간의 폐합단면부는 상단측에 콘크리트부를 갖고 하단측에 철골부를 가지며, 상기 교번구간의 폐합단면부는 상단 일부와 하단 일부에 콘크리트부를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 폐합단면부의 부모멘트 구간에서는 상기 폐합단면부의 상측에 강선이 구비되고, 정모멘트 구간에서는 상기 폐합단면부의 하측에 강선이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 폐합단면부가 교각과 연결되는 교각연결단부, 및 타 구조물과 연결을 위한 연결단부 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 부모멘트 구간에서의 상기 폐합단면부의 상단에 구비되는 철골부는 부분 원형형태를 갖고 상기 철골부 하단에 연결되는 콘크리트부의 단면은 타원형으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 부모멘트 구간에서의 상기 폐합단면부의 상단에 구비되는 철골부는 반원형태를 갖고 상기 철골부 하단에 연결되는 콘크리트부의 단면은 상기 철골부 하단에 연결되는 직선부와, 상기 직전부 하단으로 연결되는 반원부로 구성되고, 상기 폐합단면부 하부내부에 지지벽이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 폐합단면부의 외면 상부에 적어도 하나 이상이 구비되는 태양광 판넬과, 상기 폐합단면부의 외면 일측에 구비되는 광고판넬을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 태양광 판넬에서 발생된 전력을 상기 광고판넬, 상기 고가구조물에 설치된 조명으로 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 폐합단면을 갖는 복선구조의 장경간 고가구조물에 있어서, 복수의 앞서 언급한 제1목적에 따른 고가구조물의 폐합단면부가 병렬로 서로 연결되어 복선 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 폐합단면을 갖는 장경간 고가구조물로서 달성될 수 있다.

그리고 복수의 폐합단면부는 측면이 서로연결된 겹침부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 교대측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간 상측과, 중앙부 측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간 하측을 긴장강선으로 연결하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 교대측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간에 내부주탑이 설치되며, 상기 내부주탑의 상부와, 중앙부 측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간 하측을 긴장강선으로 연결하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 고가구조물에 따르면, 교각의 상부에 거더를 설치하고 상판을 설치하는 교량에 비해 폐합단면의 원통형상으로 통행하중이나 진동과 같이 교량에 작용하는 외력을 효과적으로 흡수하여 교각에 전달할 수 있고, 압축력이 강하면서 경제적인 재료 콘크리트와 인장력에 상대적으로 강한 철골을 복합으로 사용하여 경제적이고, 허니콤 형태의 나노셀에 의하여 철골부분을 제작함에 의해 응력이 집중되지 않고 분산되며, 외관이 미려하여 도시경관과 잘 어울릴 수 있어 친환경적이고, 원통형상의 상부에는 태양광 판넬을 측면에는 광고판넬을 설치하여 전력소비를 최소한으로 줄이고 광고나 디자인을 할용할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 장경간 고가구조물에 따르면, 현수교나 사장교 및 트러스교가 아닌 신형식의 폐합단면을 갖는 장경간 고가구조물로서, 장경간 고가구조물로 교각 설치를 줄일 수 있어 경제적이고, 단면이 폐합으로 원통이 겹친 땅콩모양으로 중앙부에 처짐을 방지하기 위한 수단을 내부에 설치할 수 있어 외관이 미려한 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1, 도 2, 도 3는 종래 트러스 교량의 사시도,
도 4는 종래 복합 트러스교의 부분 단면도,
도 5는 종래 복합원형 트러스교의 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 부분 사시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 정면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 평면도와 저면도의 결합도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 강선이 배치된 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 정면도,
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 지점부(교대측) 횡단면도,
도 10b은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 중앙부 횡단면도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물의 부분 사시도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물의 정면도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물의 평면도와 저면도의 결합도,
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 강선이 배치된 복선구조 장경간 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 정면도,
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 인장강선이 배치된 복선구조 장경간 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물의 정면도,
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 내부주탑이 설치된 교대구간의 폐합단면부의 부분 사시도,
도 17a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물의 지점부(교대측) 횡단면도,
도 17b은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물의 중앙부 횡단면도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 부분 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 정면도를 도시한 것이다. 또한, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 평면도와 저면도의 결합도를 도시한 것이다. 즉, 도 8에 도시된 것을 기준으로 상단측에 도시된 것을 부분평면도, 하단측에 도시된 것은 부분저면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 기본적으로 원통형태의 폐합단면부(10)를 포함하며, 이러한 폐합단면부(10)는 철골부(11)와 콘크리트부(14)가 혼합된 하이브리드 형태로 구성됨을 알 수 있다. 이러한 하이브리드 폐합단면부(10)는 강재를 연결하여 구성된 철골부(11)와, 콘크리트부(14)가 혼합된 원통형태로 구성된다.

이러한 폐합단면부(10)의 일부를 구성하는 철골부(11)는, 강재를 연결하여 구성된 나노셀(12)을 서로 반복 연결한 형태로 구성된다. 또한, 이러한 나노셀(12)은 허니컴 구조를 갖고, 폐합단면부(10) 일부는 허니컴 구조의 나노셀(12)을 서로 반복 연결해 가면서 부분 원통형상으로 구성된다. 또한, 이러한 나노셀(12)을 형성하는 강재는 강관(13)을 이용하여 제작된다. 그리고 차량(3) 또는 사람이 이동가능하도록 폐합단면부(10) 내부에 빔(20)이 구비되게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)은 중앙부 측의 정모멘트 구간과, 교대(1)측의 부모멘트 구간, 이러한 정모멘트 구간과 상기 부모멘트 구간 사이의 교번 구간으로 구분될 수 있다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부모멘트 구간의 폐합단면부(10)는 하단측은 콘크리트부(14)로 구성되며, 상단측은 철골부(11)로 구성되게 된다.

그리고 정모멘트 구간의 폐합단면부(10)는 상단측 일부만이 콘크리트부(14)로 구성되며 나머지는 철골부(11)로 구성되게 된다. 또한, 교번구간의 폐합단면부(10)는 상단 일부와 하단 일부가 콘크리트부(14)로 구성되고, 이러한 콘크리트부(14) 사이에 철골부(11)로 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)은, 폐합단면부(10)가 교각(2)과 연결되는 교각연결부, 정거장 등과 같은 타 구조물과 연결을 위한 연결단부에 강재단부(40)가 설치되어 질 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 강선(30)이 배치된 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 정면도를 도시한 것이다. 즉, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 부모멘트 구간 상측과, 정모멘트 구간 하측에 강선(30)이 배치된 고가구조물(100)의 정면도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 고가구조물(100)이 교대(1) 사이에 설치된 경우, 양측 교대(1)측 구간은 부모멘트가 작용하고, 중앙부 측에서는 정모멘트가 작용하게 된다.

이러한 응력을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 고가구조물(100)은 도 9에 도시된 바와 같이, 부모멘트구간에는 강선(30)을 상부측에 배치하고, 정모멘트 구간에는 강선(30)을 하부쪽에 배치하여 응력을 해결하도록 구성됨을 알 수 있다.

도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 지점부(교대측) 횡단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 10b은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 중앙부 횡단면도,

도 10b에 도시된 바와 같이, 중앙부 측에서의 본 발명의 실시예에 따른 폐합단면부(10)의 단면은 원형임을 알 수 있다. 그리고 앞서 언급한 바와 같이, 정모멘트 구간에서 상부 일부만이 콘크리트부(14)로 구성되고 나머지는 철골부(11)로 구성됨을 알 수 있다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 지점부에서의 폐합단면부(10)의 단면은 전체적으로 타원형태를 갖고 있음을 알 수 있다. 즉, 부모멘트 구간에서의 상기 폐합단면부(10)의 상단에 구비되는 철골부(11)는 부분 원형형태를 갖고 상기 철골부(11) 하단에 연결되는 콘크리트부(14)의 단면은 타원형으로 구성된다.

보다 구체적으로 부모멘트 구간에서의 폐합단면부(10)의 상단에 구비되는 철골부(11)는 반원형태를 갖고, 철골부(11) 하단에 연결되는 콘크리트부(14)의 단면은 철골부(11) 하단에 연결되는 직선부와, 직전부 하단으로 연결되는 반원부로 구성되고, 직선부 사이 내부에 지지벽(15)이 구비되어 지지벽(15)의 상부로 차량(3)이 이동될 수 있는 공간이 마련된다.

또한, 폐합단면부(10)의 외면 상부에 적어도 하나 이상이 구비되는 태양광 판넬과, 폐합단면부(10)의 외면 일측에 구비되는 광고판넬을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 태양광 판넬에서 발생된 전력을 광고판넬, 고가구조물(100)에 설치된 조명으로 공급하도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 고가구조물(100)에 따르면, 교각(2)의 상부에 거더를 설치하고 상판을 설치하는 교량에 비해 폐합단면의 원통형상으로 통행하중이나 진동과 같이 교량에 작용하는 외력을 효과적으로 흡수하여 교각(2)에 전달할 수 있고, 압축력이 강하면서 경제적인 재료 콘크리트와 인장력에 상대적으로 강한 철골을 복합으로 사용하여 경제적이고, 허니콤 형태의 나노셀(12)에 의하여 철골부(11)분을 제작함에 의해 응력이 집중되지 않고 분산되며, 외관이 미려하여 도시경관과 잘 어울릴 수 있어 친환경적이고, 원통형상의 상부에는 태양광 판넬을 측면에는 광고판넬을 설치하여 전력소비를 최소한으로 줄이고 광고나 디자인을 할용할 수 있는 효과를 갖는다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물(100)의 구성에 대해 설명하도록 한다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물(100)의 부분 사시도를 도시한 것이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물(100)의 정면도를 도시한 것이다. 그리고 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물(100)의 평면도와 저면도의 결합도를 도시한 것이다. 또한, 도 14는 본 발명의 실시예에 따라 강선(30)이 배치된 복선구조 장경간 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 정면도를 도시한 것이다. 기본적으로 복선구조 장경간 고가구조물(100)을 구성하는 한 쌍의 폐합단면부(10)의 구성은 앞서 언급한 폐합단면부(10)의 구성과 동일하다.

즉, 한 쌍의 폐합단면부(10) 각각은 콘크리트와 철골을 이용한 폐합단면으로 일부는 콘크리트를 일부는 철골을 이용한 하이브리드 형태의 복합단면을 갖는다. 그리고 원통형상의 폐합단면부(10) 2개가 겹친 복선형태의 폐합단면 고가구조물(100)이며, 철골은 나노셀(12) 형태의 허니컴 구조를 형성하고, 허니컴 형태를 제작함에 있어 철골은 강관(13)을 이용한다. 또한, 나노셀(12)을 연결하고 콘크리트와 결합하여 폐합단면으로 제작하여 내부로 차량(3)이나 사람이 이동이 가능한 구조를 갖는다.

복선구조는 앞서 언급한 폐합단면부(10)가 병렬로 서로 일부 겹쳐지도록 연결되고, 한 쌍의 폐합단면부(10)는 측면이 서로연결된 겹침부를 포함하며, 이러한 겹침부에서 복수의 폐합단면부(10)는 서로 개통되도록 구성된다. 앞서 언급한 바와 같이, 복선구조를 갖는 장경간 고가구조물(100) 역시 교번구간에는 상하부 일부가 콘크리트부(14)로 구성되며, 부모멘트 구간은 하단에 콘크리트부(14)가 위치되며, 정모멘트 구간에는 상부에 콘크리트부(14)가 위치된다.

또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 부모멘트구간에는 강선(30)을 위쪽에 배치하고 정모멘트 구간에는 강선(30)을 하부쪽에 배치하게 됨을 알 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따라 긴장강선(51)이 배치된 복선구조 장경간 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물(100)의 정면도를 도시한 것이다. 그리고 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 내부주탑(50)이 설치된 교대구간의 폐합단면부(10)의 부분 사시도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물(100)은 교대(1)측의 한 쌍의 폐합단면부(10)의 사이 공간 상측 각각과, 중앙부 측의 한 쌍의 원통형상부의 사이 공간 하측을 긴장강선(51)으로 연결하여 처짐을 보완할 수 있도록 구성된다.

즉 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 교대(1)측의 한 쌍의 폐합단면부(10)의 사이 공간에 내부주탑(50)이 설치되며, 내부주탑(50)의 상부와, 중앙부 측의 한 쌍의 폐합단면부(10)의 사이 공간 하측을 긴장강선(51)으로 연결하게 된다.

도 17a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물(100)의 지점부(교대측) 횡단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 17b은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 폐합단면을 갖는 복선구조 장경간 고가구조물(100)의 중앙부 횡단면도를 도시한 것이다. 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 부모멘트구간에는 원통형상의 교량 구조의 단면을 타원형으로 하고 하부의 중앙에 지지벽(15)을 두는 구조를 갖게 됨을 알 수 있다.

즉, 도 17b에 도시된 바와 같이, 중앙부 측에서의 본 발명의 실시예에 따른 폐합단면부(10)의 단면은 원형임을 알 수 있다. 그리고 앞서 언급한 바와 같이, 정모멘트 구간에서 상부 일부만이 콘크리트부(14)로 구성되고 나머지는 철골부(11)로 구성됨을 알 수 있다.

도 17a에 도시된 바와 같이, 지점부에서의 폐합단면부(10)의 단면은 전체적으로 타원형태를 갖고 있음을 알 수 있다. 즉, 부모멘트 구간에서의 폐합단면부(10)의 상단에 구비되는 철골부(11)는 부분 원형형태를 갖고 상기 철골부(11) 하단에 연결되는 콘크리트부(14)의 단면은 타원형으로 구성된다.

보다 구체적으로 부모멘트 구간에서의 폐합단면부(10)의 상단에 구비되는 철골부(11)는 반원형태를 갖고, 철골부(11) 하단에 연결되는 콘크리트부(14)의 단면은 철골부(11) 하단에 연결되는 직선부와, 직전부 하단으로 연결되는 반원부로 구성되고, 직선부 사이 내부에 지지벽(15)이 구비되어 지지벽(15)의 상부로 차량(3)이 이동될 수 있는 공간이 마련된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:교대
2:교각
3:차량
10:폐합단면부
11:철골부
12:나노셀
13:강관
14:콘크리트부
15:지지벽
20:빔
30:강선
40:강재단부
50:내부주탑
51:긴장강선
100:하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물

Claims (16)

1. 폐합단면을 갖는 고가구조물에 있어서,
   강재를 연결하여 구성된 철골부와, 콘크리트부가 혼합된 원통형태의 폐합단면을 갖는 하이브리드 폐합단면부가 병렬로 서로 연결되어 복선 구조를 갖고,
   복수의 폐합단면부는 측면이 서로연결된 겹침부를 포함하며,
   교대측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간에 내부주탑이 설치되며,
   상기 내부주탑의 상부와, 중앙부 측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간 하측을 긴장강선으로 연결하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 철골부는, 강재를 연결하여 구성된 나노셀을 서로 반복 연결한 형태인 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 나노셀은 허니컴 구조를 갖고, 상기 폐합단면부 일부는 허니컴 구조의 나노셀을 서로 반복 연결해 가면서 부분 원통형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 나노셀의 강재는 강관을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
5. 제 1항에 있어서,
   차량 또는 사람이 이동가능하도록 상기 폐합단면부 내부에 구비되는 받침부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 고가구조물은 중앙부 측의 정모멘트 구간과, 교대측의 부모멘트 구간, 상기 정모멘트 구간과 상기 부모멘트 구간 사이의 교번 구간으로 구분되며,
   상기 부모멘트 구간의 폐합단면부는 하단측에 콘크리트부를 갖고 상단측에 철골부를 가지며, 상기 정모멘트 구간의 폐합단면부는 상단측에 콘크리트부를 갖고 하단측에 철골부를 가지며, 상기 교번구간의 폐합단면부는 상단 일부와 하단 일부에 콘크리트부를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 폐합단면부의 부모멘트 구간에서는 상기 폐합단면부의 상측에 강선이 구비되고, 정모멘트 구간에서는 상기 폐합단면부의 하측에 강선이 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 폐합단면부가 교각과 연결되는 교각연결단부,및 타 구조물과 연결을 위한 연결단부 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
9. 제 6항에 있어서,
   상기 부모멘트 구간에서의 상기 폐합단면부의 상단에 구비되는 철골부는 부분 원형형태를 갖고 상기 철골부 하단에 연결되는 콘크리트부의 단면은 타원형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 부모멘트 구간에서의 상기 폐합단면부의 상단에 구비되는 철골부는 반원형태를 갖고 상기 철골부 하단에 연결되는 콘크리트부의 단면은 상기 철골부 하단에 연결되는 직선부와, 상기 직선부 하단으로 연결되는 반원부로 구성되고, 상기 폐합단면부 하부내부에 지지벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 폐합단면부의 외면 상부에 적어도 하나 이상이 구비되는 태양광 판넬과, 상기 폐합단면부의 외면 일측에 구비되는 광고판넬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 태양광 판넬에서 발생된 전력을 상기 광고판넬, 상기 고가구조물에 설치된 조명으로 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
    
13. 삭제
14. 삭제
15. 제 1항에 있어서,
    교대측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간 상측과, 중앙부 측의 한 쌍의 폐합단면부의 사이 공간 하측을 긴장강선으로 연결하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합 단면을 갖는 고가구조물.
    
16. 삭제

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