KR102222020B1 - 절곡 거더의 솟음 연결 구조 및 이를 이용한 교량 시공 방법 - Google Patents

Abstract

절곡 거더의 솟음 연결 구조 및 이를 이용한 교량 시공 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조는 길이방향을 따라 직선 형태로 마련되는 제1 절곡 거더 및 제2 절곡 거더;와, 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더를 연결하며, 연결 시 솟음을 형성할 수 있도록 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더가 경사지게 결합하는 연결판;을 포함하고, 이를 이용하여 교대 및 교각을 시공하고, 교대 및 교각에 솟음 연결 처리된 강재 거더를 설치하며, 강재 거더의 상부에 콘크리트를 타설 및 양생하여 바닥 슬래브를 합성함으로써 거더교 교량을 용이하게 시공할 수 있다.

Description

절곡 거더의 솟음 연결 구조 및 이를 이용한 교량 시공 방법{Camber Connection for bent pressed girder and Bridge construction method therewith}

본 발명은 절곡 거더의 솟음 연결 구조 및 이를 이용한 교량 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거더의 솟음 연결을 간편하고 신속하게 할 수 있는 절곡 거더의 솟음 연결 구조 및 이를 이용한 교량 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 길이가 길지 않은 장소에 설치되는 교량은 거더교(girder bridge) 또는 라멘교(Rahmen bridge)가 주로 사용된다.

거더교는 교량 상부 구조인 거더를 제작한 후 이 거더를 교량 하부구조 위에 올려 놓아 설치하는 방식으로, 시공이 간단하여 경제적으로 시공이 가능하다는 장점이 있다. 라멘교는 거더교의 변형으로 볼 수 있으며, 교량 상부구조와 교량 하부구조의 연결부를 콘크리트로 타설하여 일체화시킨 것으로, 교량받침 및 신축이음 장치 등을 필요로 하지 않기 때문에 유지 관리가 편리하고 내구성이 우수한 장점이 있다.

한편, 거더교나 라멘교에서 사용되는 거더(girder)는 시공 후 사용 과정에서 그 중심 부위에 하중이 집중되기 때문에, 시공 시 교량의 자중에 의한 처짐을 방지하기 위해 바닥판을 설치하기 전에 거더를 위쪽으로 올려서 제작하는데 이를 솟음(Camber)이라고 한다.

또한, 교량의 거더(girder)는 크게 강판을 작은 부재로 절단하여 각 판들을 용접하여 만드는 용접 거더와, 강판을 프레스로 눌러서 만드는 절곡 거더로 분류할 수 있다.

용접 거더는 각 판을 절단 가공 후 용접하여 거더를 제작하는 방식이므로, 솟음 부여 시 각각의 강판을 휘게 가공한 후 이를 용접하면 되기 때문에 거더의 솟음 확보에 큰 다른 문제가 없다.

하지만, 절곡 거더는 하나의 강판을 프레스로 절곡 밴딩하여 제작하는 방식이므로, 교량에서 요구되는 솟음을 부여하기가 어려우며 이로 인해 길이가 긴 교량에 적용하기는 제한이 있다.

한국 등록특허 제10-1065620호(2011.09.09)

본 발명의 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조 및 이를 이용한 교량 시공 방법은 절곡 거더의 솟음 연결 및 이를 이용한 교량의 시공을 간편하고 신속하게 할 수 있도록 하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 길이방향을 따라 직선 형태로 마련되는 제1 절곡 거더 및 제2 절곡 거더; 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더를 연결하며, 연결 시 솟음을 형성할 수 있도록 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더가 경사지게 결합하는 연결판;을 포함하는 절곡 거더의 솟음 연결 구조가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 절곡 거더는 상기 연결판의 일측과 연결하기 위한 복수의 제1 체결홈을 구비하고, 상기 제2 절곡 거더는 상기 연결판의 타측과 연결하기 위한 복수의 제2 체결홈을 구비하며, 상기 연결판은 상기 제1 체결홈과 연결하기 위한 제1 연결판홈과 상기 제2 체결홈과 연결하기 위한 제2 연결판홈을 구비하고, 상기 제1 연결판홈과 제2 연결판홈은 연결판에 경사지게 마련될 수 있다.

또한, 상기 연결판은 상기 제1 절곡 거더와 연결하기 위한 제1 연결판홈과 상기 제2 절곡 거더와 연결하기 위한 제2 연결판홈을 구비하며, 상기 제1 연결판홈과 제2 연결판홈은 연결판의 수직 방향에 대해 경사지게 마련될 수 있다.

또한, 상기 연결판은 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더를 거더 내측에서 연결하는 이너 연결판과 거더 외측에서 연결하는 아우터 연결판을 구비하며, 상기 이너 연결판과 아우터 연결판은 절곡 거더를 관통하여 상호 체결될 수 있다.

또한, 상기 연결판은 제1,2 절곡 거더를 감싸도록 단면이 'U'자 형태로 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 교대 및 교각을 시공하고, 교대 및 교각에 솟음 연결 처리된 강재 거더를 설치하며, 강재 거더의 상부에 콘크리트를 타설 및 양생하여 바닥 슬래브를 합성하되, 강재 거더의 솟음 연결을 위해 길이방향을 따라 직선 형태를 갖는 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더를 마련하고, 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더를 연결판을 이용하여 경사지게 연결하는 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 이용한 교량 시공 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 절곡 거더는 상기 연결판의 일측과 연결하기 위한 복수의 제1 체결홈을 구비하고, 상기 제2 절곡 거더는 상기 연결판의 타측과 연결하기 위한 복수의 제2 체결홈을 구비하며, 상기 연결판은 상기 제1 체결홈과 연결하기 위한 제1 연결판홈과 상기 제2 체결홈과 연결하기 위한 제2 연결판홈을 구비하고, 상기 제1 연결판홈과 제2 연결판홈은 연결판에 경사지게 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조는 솟음에 해당하는 경사진 체결홈을 갖는 연결판을 이용하여 절곡 거더를 솟음 연결하기 때문에 거더 자체에는 길이 방향의 솟음이 불필요하게 되고 그 결과 직선 형태의 절곡 거더를 사용할 수 있어 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조 및 이를 이용한 교량 시공 방법은 솟음에 해당하는 경사진 체결홈을 갖는 연결판을 이용하여 직선 형태의 절곡 거더를 솟음 연결하고 이후 콘크리트 바닥 슬래브를 타설하여 교량의 길이 방향 직선도를 유지할 수 있기 때문에 시공이 매우 간편하고 신속하게 교량을 건설할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 이용하여 시공된 교량으로 거더교를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 위한 절곡 거더 및 연결판을 분해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 위한 절곡 거더 및 연결판을 분해 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 위한 절곡 거더 및 연결판을 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 이용하여 교량을 시공하는 방법을 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 이용하여 시공된 교량의 일례로 거더교를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 거더교는 통상 교량의 하부 구조물인 교대(1) 및 교각(2)을 우선 시공하고, 이어서 교대(1) 및 교각(2) 위에 교량의 상부 구조물인 강재 거더(4)를 거치하고 이후 강재 거더(4) 위에 콘크리트를 타설 및 양생하여 바닥 슬래브(5)를 시공한다.

본 실시 예에 따르면, 바닥 슬래브(5)의 시공 전 하부 구조물 위에 거치되는 강재 거더(4)는 연결판(30)에 의해 솟음이 형성되어 경간 사이에 상부로 볼록한 형상을 가지지만, 바닥 슬래브(5)의 시공 후에는 상부 구조물의 자중에 의해 솟음이 보상되면서 수평 상태를 유지할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 분해 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 도시한 결합 단면도이다.

도면들을 참조하면, 본 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조는 제1 절곡 거더(10) 및 제2 절곡 거더(20)와, 제1 절곡 거더(10)와 제2 절곡 거더(20)를 연결하는 연결판(30)을 포함한다.

제1 절곡 거더(10)는 도 2에 도시한 바와 같이 직선 형태를 갖는 강판을 프레스를 이용하여 폭방향(Z축)으로 절곡하여 제작한 제1 절곡 거더 본체(11)와, 제1 절곡 거더 본체(11)의 일측에 마련되어 연결판(30)과 결합하는 제1 연결부(15)를 포함한다.

제1 절곡 거더 본체(11)는 교대 또는 교각과 같은 하부 구조물에 설치되며, 상부에는 거더와 함께 상부 구조물을 구성하는 콘크리트 바닥 슬래브(5)가 추후 설치될 수 있다. 제1 절곡 거더 본체(11)는 도시된 바와 같이 강재를 'U'자 형태로 절곡 밴딩하여 상부 플랜지부(12)와 복부(13)를 형성할 수 있다.

제1 연결부(15)는 제2 절곡 거더(20)와 솟음 연결을 위한 연결판(30)이 결합되는 것으로, 본 실시 예에서는 볼트 연결 방식을 이용한다. 최근 건설되는 거더교는 대부분 볼트를 사용하여 연결되는데, 볼트 연결 방식은 크게 지압이음 방식과 마찰이음 방식이 있다. 최근에는 고장력볼트를 이용한 마찰이음 방식이 주로 사용되고 있다.

제1 연결부(15)는 볼트(미도시)를 체결하기 위한 복수의 제1 체결홈(16)을 구비한다. 일례로, 제1 체결홈(16)은 도시된 바와 같이, 절곡 거더(10,20)의 길이 방향인 가로(X축)와, 높이 방향인 세로(Y축)로 4*3 배열로 마련될 수 있으며, 이때의 체결홈 개수는 본 실시 예에 한정되지 않고 적절하게 수정 및 변형될 수 있다.

복수의 제1 체결홈(16)은 제1 절곡 거더 본체(11)와 나란하게 수직 및 수평으로 배치 마련될 수 있다. 즉, 제1 체결홈(16)의 가로 방향은 제1 절곡 거더 본체(11)의 길이 방향과 나란하며, 세로 방향은 제1 절곡 거더 본체(11)의 높이 방향과 나란하게 마련될 수 있다.

제2 절곡 거더(20)도 도 2에 도시한 바와 같이 강판을 프레스로 절곡하여 제작한 제2 절곡 거더 본체(21)와, 제2 절곡 거더 본체(21)의 일측에 마련되어 연결판(30)과 결합하는 제2 연결부(25)를 포함한다.

제2 절곡 거더 본체(21)는 교대 또는 교각과 같은 하부 구조물에 설치되며, 상부에는 거더와 함께 상부 구조물을 구성하는 콘크리트 바닥 슬래브(5)가 추후 후공정에서 설치될 수 있다. 제2 절곡 거더 본체(21)는 도시된 바와 같이 강재를 'U'자 형태로 절곡 밴딩하여 상부 플랜지부(22)와 복부(23)를 형성할 수 있다.

제2 연결부(25)는 제1 절곡 거더(10)와 솟음 연결을 위한 연결판(30)이 결합되는 것으로, 본 실시 예에서는 볼트 연결 방식을 이용한다.

제2 연결부(25)는 볼트를 체결하기 위한 복수의 제2 체결홈(26)을 구비한다. 일례로, 제2 체결홈(26)은 도시된 바와 같이, 절곡 거더(10,20)의 길이 방향인 가로(X축)와, 높이 방향인 세로(Y축)로 4*3 배열로 마련될 수 있으며, 이때의 체결홈 개수는 본 실시 예에 한정되지 않고 적절하게 수정 및 변형될 수 있다.

또한, 복수의 제2 체결홈(26)은 제2 절곡 거더 본체(21)와 나란하게 수직 및 수평으로 배치 마련될 수 있다. 즉, 제2 체결홈(26)의 가로 방향은 제2 절곡 거더 본체(21)의 길이 방향과 나란하며, 세로 방향은 제2 절곡 거더 본체(21)의 높이 방향과 나란하게 마련될 수 있다.

연결판(30)은 제1 절곡 거더(10)와 제2 절곡 거더(20)를 연결하며, 연결 시 교량 자중에 의한 처짐을 방지하기 위한 솟음(camber)을 형성할 수 있도록 제1 절곡 거더(10)와 제2 절곡 거더(20)를 위로 볼록하게 경사 지지한다.

즉, 연결판(30)은 단면이 'U'자 형태로 마련되어 제1 절곡 거더(10)와 제2 절곡 거더(20)의 측면 복부와 바닥 플랜지부를 외측에서 감싸도록 마련되며, 이때 볼트(미도시)를 이용하여 절곡 거더(10,20)에 견고하게 결합 고정될 수 있다.

또한, 연결판(30)은 도 3에 도시한 바와 같이 제1 연결부(15)와 결합되는 제1 연결판부(31)와, 제2 연결부(25)와 결합되는 제2 연결판부(36)를 양 끝단에 구비한다.

제1 연결판부(31)와 제2 연결판부(36)는 상술한 바와 같이 제1 연결부(15)와 제2 연결부(25)에 각각 마련되는 복수의 제1,2체결홈(16,26)이 가로(X축)와 세로(Y축) 방향으로 4*3 배열로 마련될 경우, 이에 대응하는 개수와 배치 형태를 가지는 복수의 제1 연결판홈(32)과 제2 연결판홈(37)을 구비한다. 제1,2체결홈(16,26)과 제1,2 연결판홈(32,37)은 볼트(도 4의 B)에 의해 견고하게 체결된다.

제1 연결판홈(32)과 제2 연결판홈(37)은 본 실시 예에 따르면, 도 3에 도시한 바와 같이 제1,2 절곡 거더(10,20) 또는 연결판(30)의 수직 방향(Y축)에 대해 소정 각도(θ)로 경사지게 마련된다. 즉, 제1 연결판홈(32)은 제1 절곡 거더(10) 측을 향해 경사지게 마련되며, 제2 연결판홈(37)은 제2 절곡 거더(20) 측을 향해 경사지게 마련된다. 제1,2 연결판홈(32,37)의 경사 각도(θ)는 사전에 계산된 교량 길이에 따른 솟음에 의해 결정될 수 있다.

따라서, 제1 연결부(15)의 제1 체결홈(16)과 제1 연결판부(31)의 제1 연결판홈(32)이, 또 제2 연결부(25)의 제2 체결홈(26)과 제2 연결판부(36)의 제2 연결판홈(37)이 볼트에 의해 각각 체결되면, 제1 절곡 거더(10)와 제2 절곡 거더(20)는 연결판(30)에 대해 소정 각도(θ)로 경사지게 배치되면서 솟음을 형성할 수 있다.

교량 시공 시 강재 거더에 필요한 솟음이 본 실시 예에서는 연결판(30)에 형성되므로, 제1,2 절곡 거더(10,20)는 직선형 절곡 거더를 사용할 수 있게 되어 시공 비용을 절감할 수 있으며, 나아가 직선형 절곡 거더의 사용으로 인해 절곡 거더를 이용한 교량의 길이 제한을 회피할 수 있다.

한편, 상기에서는 연결판(30)이 제1,2 절곡 거더(10,20)의 외측에 설치되는 것으로 예시하였으나, 도 4에 도시된 바와 같이 연결판(30)은 제1 절곡 거더(20)와 제2 절곡 거더(20)를 거더 내측에서 연결하는 이너 연결판(30A)과 거더 외측에서 연결하는 아우터 연결판(30B)을 포함할 수 있다. 이너 연결판(30A)과 아우터 연결판(30B)은 절곡 거더(10,20)를 관통하는 볼트(B)로 견고하게 상호 체결될 수 있다.

그러면, 상기와 같이 마련되는 본 실시 예에 따른 절곡 거더의 솟음 연결 구조를 이용하여 교량을 시공하는 방법에 대해 설명한다.

본 실시 예에 따르면 거더교는 교대 및 교각을 포함하는 하부 구조물을 우선 시공하고, 이어서 교대 및 교각에 솟음 처리된 강재 거더를 설치하며, 강재 거더의 상부에 콘크리트를 타설 및 양생하여 바닥 슬래브를 합성함으로써 교량 시공이 완료될 수 있다.

교량의 시공 공정 중, 강재 거더(40)에 솟음을 형성하기 위해서는 도 5에 도시한 바와 같이 제1 절곡 거더(10)와 제2 절곡 거더(20)를 준비하고, 이 제1 절곡 거더(10)와 제2 절곡 거더(10)를 솟음이 형성된 연결판(30)에 볼트로 체결한다. 즉, 제1 절곡 거더(10)의 제1 체결홈(16)과 연결판(30)의 제1 연결판홈(32)이 하나의 볼트로 체결되며, 제2 절곡 거더(20)의 제2 체결홈(26)과 연결판(30)의 제2 연결판홈(37)이 또 하나의 볼트로 체결된다. 연결판(30)의 제1 연결판홈(32)과 제2 연결판홈(37)은 연결판의 수직 방향(Y축)에 대해 경사져 있으므로 이들을 연결한 강재 거더(40)는 솟음을 가지게 된다. 이때, 연결판(30)은 강재 거더(40)의 자중에 의한 힘을 버틸 수 있어야 한다.

이어서, 제1,2 절곡 거더(10,20)와 연결판(30)이 결합된 강재 거더(40) 위에 콘크리트를 타설 및 양생하여 바닥 슬래브(50)를 합성하면 도 6에 도시된 바와 같이 교량의 상부 구조물 하중에 의해 솟음이 보상되면서 길이 방향으로 직선을 유지하는 거더교 교량이 시공될 수 있다.

1..교대 2..교각
4..강재 거더 5..바닥 슬래브
10..제1 절곡 거더 11..제1 절곡 거더 본체
15..제1 연결부 16..제1 체결홈
20..제2 절곡 거더 21..제2 절곡 거더 본체
25..제2 연결부 26..제1 체결홈
30..연결판 31..제1 연결판부
32..제1 연결판홈 36..제2 연결판부
37..제2 연결판홈 40..강재 거더

Claims (7)

1. 길이방향을 따라 직선 형태로 마련되는 제1 절곡 거더 및 제2 절곡 거더;
   상기 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더를 연결하며, 연결 시 솟음을 형성할 수 있도록 상기 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더가 경사지게 결합하는 연결판;을 포함하되,
   상기 연결판은 상기 제1 절곡 거더와 연결하기 위한 제1 연결판홈과 상기 제2 절곡 거더와 연결하기 위한 제2 연결판홈을 구비하며,
   상기 제1 연결판홈과 제2 연결판홈은 연결판의 수직 방향에 대해 경사지게 마련되는 절곡 거더의 솟음 연결 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 절곡 거더는 상기 연결판의 일측과 연결하기 위한 복수의 제1 체결홈을 구비하고,
   상기 제2 절곡 거더는 상기 연결판의 타측과 연결하기 위한 복수의 제2 체결홈을 구비하고,
   상기 연결판의 제1 연결판홈은 상기 제1 체결홈과 연결되고, 제2 연결판홈은 상기 제2 체결홈과 연결되는 절곡 거더의 솟음 연결 구조.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 연결판은 제1 절곡 거더와 제2 절곡 거더를 거더 내측에서 연결하는 이너 연결판과 거더 외측에서 연결하는 아우터 연결판을 구비하며,
   상기 이너 연결판과 아우터 연결판은 절곡 거더를 관통하여 상호 체결되는 절곡 거더의 솟음 연결 구조.
5. 제 1항, 제 2항, 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연결판은 제1,2 절곡 거더를 감싸도록 단면이 'U'자 형태로 마련되는 절곡 거더의 솟음 연결 구조.
6. 삭제
7. 삭제

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