KR102237607B1 - 교량 및 이를 위한 벤딩철판 교량거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상면이 평면상으로 배치되는 부분을 가지므로 교량상판의 부속품이나 거푸집을 설치하기가 수월하고, 상하방향의 굽힘강도가 향상되고 좌우 벤딩부품의 결합력이 뛰어난 벤딩철판 교량거더에 관한 것이다. 상기 벤딩철판 교량거더는 교량상판의 저면에 설치되어 상기 교량상판의 하중을 교각 또는 교대에 설치되는 교량받침에 지지하여주기 위한 교량거더에 있어서, 철판이 벤딩되거나 벤딩된 철판이 용접되어 폐합된 사각형이나 사다리꼴의 단면모양을 가지도록 형성되는 거더본체를 포함하는 구성을 한다.

Description

교량 및 이를 위한 벤딩철판 교량거더{Bridge and bridge girder made by bending steel plate for the same}

본 발명은 교량 및 이를 위한 벤딩철판 교량거더(bridge girder)의 개선에 관한 것으로, 특히 벤딩(bending)된 철판을 사용하여 만드는 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량의 개선에 관한 것이다.

일반적으로, 교량거더는 교량의 상판(deck)을 통해 작용하는 정하중 및 동하중을 교각 또는 교대로 전달하는 역할을 하는 것으로 다양한 형태의 것이 있다.

콘크리트 거더는 교량의 크기에 제한 없이 가장 널리 사용되고 있으나, 제작에 시간이 많이 걸리고 무겁고 제작공정이 복잡하다는 문제가 있다.

이에 따라 큰 하중이 작용하지 않는 중소형 교량에는 콘크리트 거더 대신 강관 거더가 많이 사용되고 있다. 이러한 강관 거더로는 원형의 강관이나 원형의 강관 내에 종방향으로 수직 보강재를 설치한 강관이 사용된다. 강관 거더 상에 철판을 용접하여 부착하고, 그 위에 보도용 데크(deck)를 깔아서 보도용 교량으로 사용하거나 강관 거더 상에 여러 개의 스트럿(strut)을 부착하고, 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설 및 양생하여 차량용 교량으로 사용한다.

이러한 강관 거더와 관련된 종래기술로는 등록번호 10-1229472호(발명의 명칭: 교량용 강관 거더, 발명자: 엄순섭)의 등록특허공보와 등록번호 10-0499019호(발명의 명칭: 콘크리트 충전강관 거더, 발명자: 이기홍 외 3)의 등록특허공보에 개시되어 있다.

위와 같은 선등록발명에 개시된 강관 거더에서는, 상판을 지지하기 위한 수직 연결재를 강관의 외주면에 용접으로 부착하여야 하는데, 수직 연결재를 정확한 치수의 원호로 가공하기가 쉽지 않고, 강관 거더를 지지하는 교량 받침과의 결합부를 형성하기도 어렵다.

또한, 강관의 외주면에 콘크리트 타설에 필요한 많은 수의 스트럿을 용접으로 부착하여야 하는데, 원호형의 외주면에 스트럿을 용접하는 작업이 매우 어렵고 시간도 많이 걸린다.

특히, 강관은 원통형의 단면모양을 하고 있으므로, 보강재를 용접하기가 까다롭고, 교량받침의 지지를 받는 단부 부분에서 종방향의 보강재와 횡방향의 보강재를 조화롭게 조합하여 설치하기가 어렵다.

이에 따라 종래의 강관 거더에서는, 교량받침의 지지를 받는 단부 부분에 강관의 좌우 중간부를 따라 종방향으로 배치되는 수직 보강재를 설치하는 구성을 한다. 이러한 보강구조부는 큰 동하중을 받아주어야 하는 교량에 사용하기에는 부적합하다.

본 발명의 목적은 상면에 평면상으로 배치되는 부분을 가지도록 함으로써 교량상판을 설치하기가 용이한 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 굽힘강도가 뛰어나고 좌우 벤딩부품의 결합력이 뛰어난 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상판을 지지하기 위한 수직 연결재를 별도로 설치할 필요가 없고, 벤딩철판 교량거더를 지지하는 교량 받침이 설치되는 부분을 견고하게 보강할 수 있는 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상부에 콘크리트로 된 교량상판을 형성하기가 쉬운 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제조시간을 단축할 수 있는 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 폐합된 단면모양을 하는지 또는 한쪽 변의 적어도 일부가 개방된 단면모양을 하는지의 여부에 상관없이 교량받침이 설치되는 부분에서의 지지 강도가 뛰어난 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 교량받침의 지지를 받는 단부 부분에서 종방향의 보강재와 횡방향의 보강재를 조화롭게 조합하여 설치함으로써 교량받침이 설치되는 부분에서 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있는 벤딩철판 교량거더와 이를 이용한 교량을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더는 교량상판의 저면에 설치되어 상기 교량상판의 하중을 교각 또는 교대에 설치되는 교량받침에 지지하여주기 위한 교량거더에 있어서, 같은 단면모양의 복수의 단위거더본체가 연결구조부를 통해 연결되어 구성된 거더본체; 및 상기 교량받침에 지지되는 교량받침 지지부의 상부의 상기 거더본체에 설치되는 보강구조부를 포함하고,
상기 단위거더본체는, 철판이 적어도 2번 벤딩되어 "ㄷ" 단면모양을 가지며 상기 거더본체의 절반 모양으로 형성된 2개의 벤딩부품 및 2개의 상기 벤딩부품 사이에 개재된 수직 보강재를 포함하여 구성되고, 상기 수직 보강재가 2개의 상기 벤딩부품 사이에서 상기 벤딩부품의 상방으로 돌출되는 돌출판부를 남겨두고 상기 거더본체의 길이방향을 따라 2개의 상기 벤딩부품과 용접되어 폐합된 단면모양을 가지도록 형성되고, 상기 교량상판을 쉽게 설치할 수 있도록 하기 위한 앵글 또는 "ㄷ"자 단면부재 또는 사각형 단면부재가 상기 돌출판부의 양 측면을 따라 설치되고, 철판의 두께는 8 ~ 40㎜이고, 상기 단위거더본체의 모서리부의 곡률반경은 철판의 두께의 1.5배 이상이고,
상기 보강구조부는, ⅰ) 상기 거더본체의 내주면에 종방향으로 용접되어 부착되는 사이드 리브, 및 상기 사이드 리브가 삽입될 수 있는 슬롯을 통해 상기 사이드 리브에 결합되고 상기 거더본체의 횡방향 내주면과 상기 슬롯에 삽입된 상기 사이드 리브에 용접되어 부착되는 다이어프램을 포함하는 구성을 하는 것과; ⅱ) 상기 거더본체의 횡방향 내주면을 따라 용접된 제1다이어프램, 상기 제1다이어프램의 외측면에 부착되어 상기 제1다이어프램의 바깥쪽으로 돌출되는 사이드 리브, 및 상기 사이드 리브가 삽입될 수 있는 슬롯을 구비하여 상기 제1다이어프램의 바깥쪽의 상기 거더본체의 내주면에 장착된 상태로 상기 거더본체의 내주면과 상기 슬롯에 삽입된 상기 사이드 리브에 용접되어 부착되는 제2다이어프램을 포함하는 구성을 하는 것; 중 어느 하나이고,
상기 거더본체는 복수의 상기 단위거더본체가 상기 단위거더본체의 단부에 설치되는 보강 리브를 포함하는 상기 연결구조부를 통해 서로 연결되어 구성되고,
상기 연결구조부는, 이웃하는 상기 단위거더본체의 사이에 횡방향으로 배치되고 양 측면이 양측의 상기 단위거더본체의 단부와 용접되는 이음매판을 포함하는 구성을 한다.

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상기 돌출판부의 상단에 교량상판을 설치하는데 도움이 되는 데크설치 보조판부가 설치될 수 있다.

상기 벤딩부품 상단의 바깥쪽 가장자리를 따라 상기 철판이 상방으로 돌출되게 벤딩된 어깨부가 구비될 수 있다.

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상기 거더본체에 부착되는 상기 사이드 리브와 상기 제1다이어프램에 부착되는 상기 사이드 리브는 횡방향으로 간격을 두고 복수 개가 설치되는 것이 바람직하다.

때에 따라, 2개의 상기 벤딩부품은 철판의 단부가 내부를 향하도록 벤딩된 내향꺾임부를 가질 수 있다.

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때에 따라, 상기 이음매판은 하단에서 상방으로 갈수록 두께가 점점 커지도록 구성되고 양측의 상기 단위거더본체는 상기 이음매판을 중심으로 하여 양측으로 갈수록 점점 낮아지도록 배치되는 구성을 할 수 있다.

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본 발명에 따른 교량은 교축방향으로 간격을 두고 설치되는 복수의 교각 또는 교대; 복수의 상기 교각 또는 교대의 각각마다에 횡방향으로 간격을 두고 설치되는 복수의 교량받침; 복수의 상기 교량받침 상에 간격을 두고 평행하게 지지되는 본 발명에 따른 복수의 벤딩철판 교량거더; 및 복수의 상기 벤딩철판 교량거더의 교량받침 지지부를 통해 복수의 상기 벤딩철판 교량거더 상에 설치된 교량상판을 포함하는 구성을 한다.

본 발명에 따르면, 벤딩철판 교량거더의 상면이 평면상으로 배치되는 부분을 가지므로 교량상판의 부속품이나 거푸집을 설치하기가 수월하다.

본 발명에 따르면, 벤딩철판 교량거더의 상하방향의 굽힘강도가 향상되고 좌우 벤딩부품의 결합력이 뛰어나다.

또한, 본 발명에 따르면, 벤딩철판 교량거더의 상면에 상판을 지지하기 위한 수직 연결재를 별도로 설치할 필요가 없고, 벤딩철판 교량거더를 지지하는 교량 받침이 설치되는 부분을 견고하게 보강할 수 있다.

그 뿐만 아니라, 필요한 경우, 용접 작업 없이 거더본체를 만들 수 있어 제조시간을 단축할 수 있고, 용접으로 인해 철판의 물리적 특성이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 거더본체가 폐합된 단면모양을 하는지 또는 한쪽 변의 적어도 일부가 개방된 단면모양을 하는지의 여부에 상관없이 교량받침이 설치되는 부분에서의 지지 강도가 뛰어난 폐합형의 벤딩철판 교량거더를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 교량받침의 지지를 받는 단부 부분에서 종방향의 보강재와 횡방향의 보강재가 조화롭게 조합되어 설치됨으로써 교량받침이 설치되는 부분에서 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더의 일례를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 I-I에 따른 단면도,
도 3은 도 1에 나타낸 보강구조부의 분리 사시도,
도 4(a)는 도 1 보강구조부의 설치상태를 나타낸 측면도,
도 4(b)는 도 1 보강구조부의 설치상태를 나타낸 평면도,
도 4(c)는 도 1 보강구조부의 설치상태를 나타낸 정면도,
도 5는 도 3에 나타낸 보강구조부의 변형 예를 나타낸 분리 사시도,
도 6은 도 1 벤딩철판 교량거더의 연결구조부의 예를 나타낸 측면도,
도 7은 도 6의 연결구조부를 나타낸 저면도,
도 8은 도 1 벤딩철판 교량거더 상에 교량상판이 설치된 상태를 나타낸 사시도,
도 9는 도 1 벤딩철판 교량거더를 이용한 교량의 정면도,
도 10은 본 발명에 따른 폐합형의 벤딩철판 교량거더의 연결구조부의 또 다른 예를 나타낸 측면도,
도 11(a) 내지 도 11(f)는 앞에서 설명한 본 발명에 따른 연결구조부와 보강구조부가 적용될 수 있는 거더본체의 예들을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 거더본체의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더의 다른 예를 나타낸 사시도,
도 14는 도 13 벤딩철판 교량거더를 저면 쪽에서 보아 나타낸 사시도,
도 15는 도 13의 J-J에 따른 단면도,
도 16은 도 13에 나타낸 교량거더의 변형 예를 설명하기 위한 분리사시도,
도 17은 도 16 교량거더의 조립상태를 나타낸 사시도,
도 18은 도 17의 K-K에 따른 단면도,
도 19는 도 17에 나타낸 교량거더를 이용하여 만든 교량의 일례를 나타낸 횡단면도,
도 20(a) 내지 도 20(d)는 본 발명에 적용될 수 있는 거더본체의 다른 예들을 각각 나타낸 정면도,
도 21은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더의 또 다른 예를 나타낸 사시도,
도 22(a)와 도 22(b)는 도 18의 변형 예를 각각 나타낸 도면,
도 23 내지 도 25는 보강구조부의 또 다른 예들을 각각 나타낸 분리 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더의 일례를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I에 따른 단면도, 도 3은 도 1에 나타낸 보강구조부의 분리 사시도이고, 도 4(a)는 도 1 보강구조부의 설치상태를 나타낸 측면도, 도 4(b)는 도 1 보강구조부의 설치상태를 나타낸 평면도, 도 4(c)는 도 1 보강구조부의 설치상태를 나타낸 정면도이다.

도 1 내지 도 4(c)에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)는 교량상판의 저면에 설치되어 상기 교량상판의 하중을 교각 또는 교대에 설치되는 교량받침에 지지하여주기 위한 것으로, 거더본체(110)와 거더본체(110)에 설치된 보강구조부(130)를 가진다.

이 실시 예의 거더본체(110)는 철판이 거더본체(110)의 절반 모양으로 벤딩된 2개의 벤딩부품(108)이 거더본체(110)의 길이방향을 따라 직, 간접적으로 그리고 좌우 대칭으로 바람직하게, 용접을 통해 연결되어 폐합형의 사다리꼴의 단면모양을 하고 있다. 이에 따라 거더본체(110)는 상판부(112)와 양쪽의 측판부(114) 및 하판부(116)를 가지는 구성을 한다.

이 실시 예의 거더본체(110)는 2개의 단위거더본체(110a)가 연결구조부(150)를 통해 연결된 구성을 한다. 단위거더본체(110a)는 통상 18m 정도의 길이로 만들어지는데, 이웃하는 교각 또는 교대 간의 거리가 18m보다 긴 교량에 사용되는 거더본체(110)는 단위거더본체(110a)가 연결구조부(150)를 통해 서로 연결된 것이 사용된다.

연결구조부(150)는 단위거더본체(110a)를 서로 연결하여 주는 것으로, 이웃하는 두 단위거더본체(110a) 사이에 횡방향으로 배치되고 양 측면이 양측의 단위거더본체(110a)의 단부와 용접되는 이음매판(152)을 가진다. 바람직하게, 이러한 두 단위거더본체(110a)의 연결부위의 단위거더본체(110a)의 내주면을 따라 종방향 보강재가 설치되는데, 이에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.

보강구조부(130)는 교각 또는 교대 상에 설치되는 교량받침(20)에 지지가 되는 교량받침 지지부(130a) 상부의 거더본체(110)에 설치되는 것으로, 교량상판에서 전달되어 오는 하중이 집중되어 교각 또는 교대로 전달되는 부분의 지지강성을 높여주기 위한 것이다. 이러한 보강구조부(130)는, 바람직하게, 종방향의 보강재와 횡방향의 보강재가 조화롭게 조합되어 설치됨으로써 교량받침이 설치되는 부분에서 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있는 구조를 가진다.

도 1 내지 도 4(c)를 참고하면, 거더본체(110)의 단부의 내부에 보강구조부(130)가 설치된다. 본 발명에서와 같은 폐합형의 벤딩철판 교량거더(100)에서는

다이어프램의 안쪽 측면에 일체로 설치된 사이드 리브는 거더본체 내면에 용접하기가 어렵고, 다이어프램과 분리된 사이드 리브를 다이어프램 안쪽의 거더본체 내면에 먼저 용접하는 경우, 다이어프램을 사이드 리브에 용접할 수 없다. 이런 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)의 보강구조부(130)는 도 3과 도 4에 나타낸 바와 같은 구성을 하는 것이 바람직하다.

도시된 바와 같이, 이 실시 예의 보강구조부(130)는 제1다이어프램(132a)과 제1다이어프램(132a)보다 외측으로 간격을 두고 설치되며 하변에서 소정 높이까지 슬롯(133)이 형성된 제2다이어프램(132b) 및 제1다이어프램(132a)과 제2다이어프램(132b)을 연결하여 주기 위한 사이드 리브(134)를 가진다. 바람직하게, 슬롯(133)과 사이드 리브(134)는 횡방향으로 간격을 두고 복수 개가 설치되며, 사이드 리브(134)는 거더본체(110)의 내부로 삽입되기 전에 미리 제1다이어프램(132a) 외측면에 일체로 부착된다.

또한, 도 3에서, 사이드 리브(134)의 바깥쪽 단부와 제2다이어프램(132b) 외측면의 슬롯(133)의 가장자리 중 적어도 한쪽에는 미리 모따기면(CE)을 형성하여 용접 시 사이드 리브(134)의 단부에서 충분한 용접비드가 형성될 수 있도록 한다. 바람직하게, 양쪽 모두에 모따기면(CE)을 형성한다.

도 1 및 도 3 내지 도 4(c)에 나타낸 보강구조부(130)의 설치과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 외측면에 보강 리브(134)가 부착된 제1다이어프램(132a)을 거더본체(110)의 내부로 삽입하여 제1다이어프램(132a)을 거더본체(110)의 내주면을 따라 용접한다. 아울러, 사이드 리브(134)의 하변을 거더본체(110)의 하측 내면에 용접하여 부착한다. 그런 다음, 제2다이어프램(132b)을 거더본체(110)의 내부로 삽입하여 사이드 리브(134)의 단부가 슬롯(133)에 삽입되도록 한다. 이 상태에서, 제2다이어프램(132b)의 가장자리를 거더본체(110)의 내주면에 용접하고, 슬롯(133)에 삽입된 사이드 리브(134)의 단부를 제2다이어프램(132b)에 용접한다. 때에 따라, 사이드 리브(134)의 하변은 거더본체(110)의 하측 내면에 용접하지 않을 수 있다. 이 경우, 사이드 리브(134)의 하단과 슬롯(133)의 하단은 거더본체(110)의 하측 내면과도 이격되어 형성될 수 있다.

제2다이어프램(132b)의 슬롯(133)이 사이드 리브(134)에 결합되어 제2다이어프램(132b)이 안정적으로 지지되는 상태를 유지하므로 초기에 용접을 하기도 편하다. 이렇게 하면 교량받침 지지부(130a) 위쪽의 거더본체(110) 내부에 사이드 리브(134)를 설치하면서도 적어도 2개의 다이어프램을 쉽게 설치할 수 있다.

도 5는 도 3에 나타낸 보강구조부의 변형 예를 나타낸 분리 사시도이다.

다이어프램의 설치 개수를 더 증가시키고자 하는 경우, 제1다이어프램(132a)의 외측면에 부착되는 사이드 리브(134)를 길게 형성하여 사이드 리브(134)가 제2다이어프램(132b) 바깥으로 돌출되게 하고, 제2다이어프램(132b) 바깥으로 돌출된 사이드 리브(134)에 슬롯(133)이 형성된 제3다이어프램(132c)을 결합하여 거더본체(110)의 내부에 고정되도록 할 수 있다. 나머지는 도 1 내지 도 4(c)를 통해 설명한 것과 같다. 제1다이어프램(132a)과 사이드 리브(134)를 먼저 거더본체(110) 내면에 용접하고, 제2다이어프램(132b)과 제3다이어프램(132c)을 순차로 거더본체(110) 내면과 사이드 리브(134)에 용접하면 된다. 이렇게 하면 제1다이어프램(132a) 내지 제3다이어프램(132c)을 사이드 리브(134)로 연결하여 보강구조부(130)를 형성할 수 있다.

도 6은 도 1 벤딩철판 교량거더의 연결구조부의 예를 나타낸 측면도이고, 도 7은 도 6의 연결구조부를 나타낸 저면도이다.

도 6과 도 7을 참고하면, 각각의 단위거더본체(110a)의 단부 내주면에 종방향 보강재로서 보강 리브(154)를 각각 설치한 두 단위거더본체(110a)의 단부를 이음매판(152)의 양 측면에 용접으로 부착하여 연결구조부(150)를 구성할 수 있다. 바람직하게, 보강 리브(154)는 단위거더본체(110a)의 하부 내면에 횡방향으로 간격을 두고 3개 정도씩 설치된다.

도 8은 도 1 벤딩철판 교량거더 상에 교량상판이 설치된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 1 벤딩철판 교량거더를 이용한 교량의 정면도이다.

앞에서 설명한 바와 같은 구조를 가지는 벤딩철판 교량거더(100)는, 도 8과 도 9에 나타낸 바와 같이, 2개 이상이 평행하게 배치되고, 벤딩철판 교량거더(100)의 상면에 보도교 등의 교량상판(170)의 일부를 구성하는 바닥철판(172)이 용접 등에 의해 부착되고, 바닥철판(172) 위에 보도용 데크(174)가 깔리고, 교량상판(170) 가장자리를 따라 난간(176)이 설치되어 교량의 상부구조물(170a)이 구성될 수 있다. 여건에 따라, 평행하게 배치된 벤딩철판 교량거더(100)는 횡빔을 통해 서로 연결될 수 있다.

도 8과 도 9에 나타낸 바와 같은 교량(BR)의 상부구조물(170a)은 크레인 등을 통해, 도 9에 나타낸 바와 같이, 교각(10) 또는 교대 상에 설치된 교량받침(20) 상에 교량받침 지지부(130a)를 통해 탑재되어, 바람직하게, 용접을 통해 교량받침(20)에 고정된다. 이에 따라 도 9에 나타낸 바와 같은 보도교용 교량(BR)이 만들어진다.

도 10은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더의 연결구조부의 또 다른 예를 나타낸 측면도이다. 때에 따라, 상방으로 볼록한 캠버를 가지는 교량을 만들고자 하는 경우, 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)의 연결구조부(150)에서 이음매판(152)은 하단에서 상방으로 갈수록 두께가 점점 커지도록 구성되고 양측의 단위거더본체(110a)는 이음매판(152)을 중심으로 하여 양측으로 갈수록 점점 낮아지도록 배치되는 구성을 할 수 있다. 나머지는 도 6과 도 7을 통해서 앞에서 설명한 것과 같다.

또한, 도 6과 도 7 및 도 10을 통해 설명한 연결구조부(150)에서 설명한 이음매판(152) 없이 두 단위거더본체(110a)의 단부를 직접 용접하여 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)를 구성할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 각 실시 예들에서, 두 단위거더본체(110a)의 내부에 보강 리브(154)를 설치하지 않는 경우, 벤딩철판 교량거더(100)의 저면을 평면상으로 구성하여 연결부위를 덮는 일체형 종방향 보강판을 덧대어 용접 등으로 부착하는 것이 바람직하다.

도 11(a) 내지 도 11(f)는 앞에서 설명한 본 발명에 따른 연결구조부와 보강구조부가 적용될 수 있는 거더본체의 예들을 설명하기 위한 도면이다. 앞 실시 예의 도면들을 함께 참고하면서 설명한다.

도 11(a)를 참고하면, 철판을 2번 벤딩하여 "ㄷ" 단면모양으로 형성한 2개의 벤딩된 철판, 즉, 거더본체(110)의 절반 모양으로 벤딩된 2개의 벤딩부품(108)의 마주보는 단부를 거더본체(110)의 길이방향을 따라 서로 용접하여 4각형 단면모양을 가지는 폐합형의 거더본체(110)를 만들고, 앞에서 설명한 보강구조부(130)와 연결구조부(150)를 설치하여 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)를 만들 수 있다. 거더본체(110)의 길이가 짧은 경우, 연결구조부(150)는 생략될 수 있다. 즉, 때에 따라, 1개의 단위거더본체(110a)의 양 단부 내부에 보강구조부(130)를 형성하여 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)를 구성할 수 있다.

또, 때에 따라, 도 11(a)에 나타낸 바와 같은 벤딩부품의 상부 쪽 플랜지를 2번 벤딩하여 높이를 낮춘 것의 마주보는 단부를 서로 용접하여, 도 11(f)에 나타낸 바와 같이, 거더본체(110)의 상단의 양측 가장자리를 따라 상방으로 돌출된 어깨부가 형성되도록 구성할 수 있다. 이러한 어깨부는 별도의 보강재 없이 지지강도 증가시켜 주고 홈 또는 구멍을 형성하여 철근 배근 등에 이용할 수 있다.

때에 따라, 철판을 4번 벤딩하여 4각형의 단면모양 또는 사다리꼴의 단면모양을 가지도록 하고, 마주보는 단부를 거더본체(110)의 길이방향을 따라 용접하여 도 11(b)와 도 11(d)에 나타낸 바와 같은 4각형의 단면모양 또는 사다리꼴의 단면모양의 폐합형의 거더본체(110)를 만들고, 이를 이용하여 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)를 만들 수 있다. 물론, 마주보는 단부 전부가가 반드시 용접 등으로 서로 부착되어야 하는 것은 아니고, 간격을 두고 일부분씩 부착될 수 있다.

경우에 따라, 철판을 2번 벤딩하여 "ㄷ" 단면모양으로 형성한 벤딩부품 2개 사이에 수직 보강재(115)를 배치하고, 벤딩부품의 양 단부를 거더본체(110)의 길이방향을 따라 수직 보강재(115)의 양 측면에 용접하여 도 11(c) 또는 도 11(e)에 나타낸 바와 같은 수직 보강재(115)를 가지는 4각형의 단면모양 또는 사다리꼴의 단면모양의 거더본체(110)를 만들고, 이를 이용하여 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더(100)를 만들 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 거더본체의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

때에 따라, 도 12에서와 같이 벤딩부품(108)의 단부를 내측으로 한 번 더 벤딩하여 내부를 향하도록 형성한 내향꺾임부(111)를 가지는 벤딩부품 2개를 용접으로 접합하여 폐합형의 거더본체(110)를 구성할 수 있다. 이 내향꺾임부(111)는 상하방향의 벤딩모멘트에 대한 굽힘강도를 증가시켜주는 것으로, 이전과 이후에서 설명되는 여타의 거더본체(110)의 단부에서도 그대로 적용될 수 있다. 양측 벤딩부품 사이에 앞에서 설명한 수직 보강재(115) 또는 돌출 보강판(117)이 개재되는 경우, 내향꺾임부(111)는 수직 보강재(115) 또는 돌출 보강판(117)의 양측면에 밀착된 상태에서 내향꺾임부(111)의 바깥쪽 단부의 표면이 수직 보강재(115) 또는 돌출 보강판(117)의 측면에 용접으로 고정되도록 하면 된다. 이렇게 내향꺾임부(111)가 형성된 벤딩부품을 이용하는 경우, 내향꺾임부(111)의 곡률반경에 의해 외면에 용접비드 형성을 위한 공간이 저절로 형성되기 때문에 별도의 모따기면을 형성하지 않아도 용접성이 좋다.

그뿐만 아니라, 내향꺾임부(111)는, 앞에서 설명한 보강구조부(130)를 형성할 때, 좌우 중앙부의 사이드 리브(134)의 역할을 대신할 수 있고, 다이어프램(132)의 중앙부 상단부와 하단부에 내향꺾임부(111)가 삽입될 수 있는 슬롯(133)을 형성하고 내향꺾임부(111)를 다이어프램(132)에 결합하여 두 벤딩부품의 결합력을 더욱 좋게 할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은, 각 거더본체(110)를 만들기 위한 철판으로는 교량의 크기나 종류에 따라서 두께 t가 8㎜ ~ 40㎜인 것이 사용될 수 있다. 벤딩되는 부분의 곡률반경 R(도 11(a) 및 도 12 참조)은 적어도 1.5t 이상은 되어야 하고, 바람직하게, 4.5t 이상이다. 그리고 사다리꼴의 단면모양의 거더본체(110)의 양 측변의 기울기는 1:3 이상으로 하여, 좌굴의 위험성을 줄이는 것이 바람직하다. 양 측변이 수직에 가까울수록 좌굴의 위험성이 줄어든다.

도 13은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더의 다른 예를 나타낸 사시도, 도 14는 도 13 벤딩철판 교량거더를 저면 쪽에서 보아 나타낸 사시도, 도 15는 도 13의 J-J에 따른 단면도이다.

때에 따라, 도 13 내지 도 15에 나타낸 바와 같이, 철판이 거더본체(110)의 절반 모양으로 벤딩된 2개의 벤딩부품(108)이, 2개의 벤딩부품(108) 사이에 배치되고 상단 일부가 벤딩부품(108)의 상단 위로 돌출되는 돌출판부(117a)를 가지는 돌출 보강판(117)의 양 측면을 따라 용접되어 4각형 단면모양 또는 사다리꼴의 단면모양의 폐합형의 거더본체(110)가 구성될 수 있다. 물론, 돌출 보강판(117)은 거더본체(110)의 가장자리에 앞에서 설명한 보강구조부(130)가 설치되는 부분을 남겨두고 설치된다. 때에 따라, 보강구조부(130)의 다이어프램(132)이 좌우로 분할되어 설치되는 경우에는 돌출 보강판(117)이 중간의 사이드 리브(134)의 역할을 할 수 있으므로 전 길이에 걸쳐 설치될 수 있다.

돌출판부(117a)는 거더본체(110) 상부에 프리캐스트 콘크리트 데크를 만들 때 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 쉽게 또는 정확하게 장착할 수 있도록 하거나 철근 배근을 쉽게 할 수 있도록 하는 것에 이용될 수 있다. 이를 위해 돌출판부(117a)에는 교량상판의 설치에 도움이 되는 구조물이나 홈, 구멍(117h) 등을 미리 형성하여 둘 수 있고, 보도용 교량의 경우, 보도용 데크를 깔기 위한 철판을 쉽게 설치할 수 있게 하는 구조를 형성하는 데 이용될 수 있다. 나머지 보강구조부(130)와 연결구조부(150)는 앞에서 설명한 바와 같다.

도 16은 도 13에 나타낸 교량거더의 변형 예를 설명하기 위한 분리사시도, 도 17은 도 16 교량거더의 조립상태를 나타낸 사시도, 도 18은 도 17의 K-K에 따른 단면도이다.

때에 따라, 돌출판부(117a)의 양 측면을 따라 쉽게 교량상판을 설치할 수 있도록 하기 위한 "L"자 단면모양의 앵글(119) 등이 설치될 수 있다. 앵글(119)은 도 17에 나타낸 바와 같이 돌출판부(117a)와 거더본체(110)의 상면에 일체로 결합될 수 있다. 바람직하게, 앵글(119)에 구멍(119a)이나 홈을 형성하여 철사 또는 볼트와 너트를 이용하여 용접 없이 앵글(119)을 돌출판부(117a)에 결합할 수 있다. 때에 따라, 용접을 통해 앵글(119)의 바깥쪽 가장자리를 거더본체(110)의 상면에 용접할 수 있다.

나머지는 도 13 내지 도 15를 통해 앞에서 설명한 것과 같다.

도 19는 도 17에 나타낸 교량거더를 이용하여 만든 교량의 일례를 나타낸 횡단면도이다.

도 16 내지 도 19를 함께 참고하면, 복수의 벤딩철판 교량거더(100)의 상부에 거푸집을 설치한 상태에서, 통공(182)이 간격을 두고 형성되고 표면에 스터드(ST)들이 설치된 판재(180)가 돌출판부(117a)와 앵글(190) 위에 장착되고, 철사(184) 등을 통해 판재(180)가 돌출판부(117a)와 앵글(190)에 고정될 수 있다. 이 상태에서, 벤딩철판 교량거더(100)상의 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하고 양생하여 프리캐스트 콘크리트로 교량상판(171)을 일체로 설치하여, 교량의 상부구조물을 만들고, 이 교량의 상부구조물을 교각(10)에 설치된 교량받침(20) 상에 탑재하고 고정하여 차량통행을 위한 교량(BR)을 만들 수 있다.

때에 따라, 벤딩철판 교량거더(100) 복수 개를 교각(10) 상에 설치된 교량받침(20) 상에 고정하여 설치한 상태에서, 벤딩철판 교량거더(100) 상부에 거푸집을 설치하고, 현장에서 콘크리트를 타설 및 양생하여 도 19에 나타낸 바와 같은 교량(BR)을 만들 수 있다.

나머지는 도 8과 도 9를 통해서 앞에서 설명한 것과 같다.

도 20(a) 내지 도 20(d)는 본 발명에 적용될 수 있는 거더본체의 다른 예들을 각각 나타낸 정면도이다.

도 20(a) 내지 도 20(d)에 나타낸 바와 같이, 철판이 거더본체(110)의 절반 모양으로 벤딩된 2개의 벤딩부품(108)이, 2개의 벤딩부품(108) 사이에 배치되고 상단 일부가 벤딩부품(108)의 상단 위로 돌출되는 돌출판부(117a)를 가지는 돌출 보강판(117)의 양 측면을 따라 용접되어 4각형 단면모양의 폐합형의 거더본체(110)가 구성될 수 있다. 바람직하게, 돌출 보강판(117)은 거더본체(110)의 길이방향 가장자리에 앞에서 설명한 보강구조부(130)가 설치되는 부분을 남겨두고 설치된다.

도 20(b) 내지 도 20(d)를 참조하면, 거더본체(110) 상단의 양측 가장자리에는 상방으로 돌출되게 어깨부(113)가 형성될 수 있다. 이는 앞에서 설명한 사다리꼴 단면모양의 거더본체(113)에서도 마찬가지이다. 하지만, 도 15와 도 18 및 도 20(a)를 참조하면, 어깨부 없이 거더본체(110)가 형성될 수 있다.

돌출판부(117a)의 양 측면을 따라 쉽게 교량상판을 설치할 수 있도록 하기 위한 "L"자 단면모양의 앵글(119) 등이 설치될 수 있다. 앵글(119)은 용접을 통해 돌출판부(117a)에 결합될 수 있지만, 때에 따라, 돌출판부(117a)와 앵글(119)에 구멍이나 홈을 형성하여 철사 또는 볼트와 너트를 이용하여 용접 없이 앵글(119)을 돌출판부(117a)에 결합할 수 있다.

때에 따라, 돌출판부(117a) 상단에 도 20(c)에서와 같이 교량상판을 설치하는데 도움이 되는 데크설치 보조판부(117b)가 부착될 수 있다. 데크설치 보조판부(117b)의 높이는 도 20(c)에서와는 달리 어깨부(113)와 같게 하거나 어깨부(113)보다 낮게 구성할 수도 있다. 더 나아가, 각 벤딩부품(108)의 단부에는 도 20(a)에서와 같이 내향꺾임부(111)가 형성될 수 있다.

도 21은 본 발명에 따른 벤딩철판 교량거더의 또 다른 예를 나타낸 사시도이다.

때에 따라, 단위거더본체(110a)의 단부에는 복수의 체결공이 형성된 플랜지(151)가 부착되고, 이웃하는 두 단위거더본체(110a)가 복수의 체결공에 결합되는 복수의 볼트(B)와 복수의 볼트(B)에 결합되는 복수의 너트(N)를 가지는 연결구조부(150)를 통해 서로 연결될 수 있다.

나머지는 도 1을 통해 앞에서 설명한 것과 같다.

도 22(a)와 도 22(b)는 도 18의 변형 예를 각각 나타낸 도면이다.

도 22(a)를 참고하면, 때에 따라, 앵글(119)은 "ㄱ"자 모양으로 세워진 상태로 바람직하게, 돌출판부(117a)의 상단과 거더본체(110)의 상면에 용접되어 부착될 수 있다.

도 22(b)를 참고하면, 때에 따라, 앵글 대신 "ㄷ"자 단면모양의 부재(119a)가 돌출판부(117a)의 상단과 거더본체(110)의 상면에 용접되어 부착될 수 있다. 더 나아가, 4각형 단면모양의 부재 등 여타의 단면모양의 부재가 돌출판부(117a)의 상단과 거더본체(110)의 상면에 용접되어 부착될 수 있다.

이렇게 하는 경우, 도 18에서보다 교량상판의 설치를 위한 부재를 장착하기 위한 보다 넓은 면적의 평면을 확보할 수 있다.

도 23 내지 도 25는 보강구조부의 또 다른 예들을 각각 나타낸 분리 사시도이다.

도 23 내지 도 25을 참고하면, 보강구조부(130)는 거더본체(110)의 내주면을 따라 종방향으로 용접되는 부착되는 사이드 리브(134)와 사이드 리브(134)가 삽입될 수 있는 슬롯(133)을 통해 사이드 리브(134)에 결합되고 거더본체(110)의 횡방향 내주면과 슬롯(133)에 삽입된 사이드 리브(134)에 용접되어 부착되는 다이어프램(132)을 포함하는 구성을 한다.

도 23에 나타낸 보강구조부(130)는 사이드 리브(134)를 거더본체(110)의 내주면에 먼저 용접하여 설치하고, 슬롯(133)을 통해 다이어프램(132)을 사이드 리브(134)의 종방향 중앙부에 결합한 상태에서 다이어프램(132)을 거더본체(110)의 내주면과 사이드 리브(134)에 용접한다. 이 때, 다이어프램(132)의 단부와 사이드 리브(134)의 슬롯(133)의 가장자리를 따라 형성되는 모따기면(CE)은 형성하지 않아도 된다. 하지만, 적어도 사이드 리브(134)의 하단부에는 모따기면(CE)을 형성하여 거더본체(110)와 용접되는 양측의 용접비드가 부드럽게 서로 연결될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 여타의 예에서도 마찬가지이다.

이렇게 하면, 폐합단면의 거더본체(110)에서도 다이어프램(132)의 양측에 사이드 리브(134)가 설치된 구조를 취할 수 있다.

도 24에 나타낸 보강구조부(130)는 사이드 리브(134)를 거더본체(110)의 내주면에 먼저 용접하여 설치하고, 슬롯(133)을 통해 제1다이어프램(132a)을 사이드 리브(134)의 필요한 위치에 결합한 상태에서 제1다이어프램(132a)을 거더본체(110)의 내주면과 사이드 리브(134)에 용접한 다음 슬롯(133)을 통해 제2다이어프램(132b)을 거더본체(110)의 내주면과 사이드 리브(134)에 용접한다. 이렇게 하면, 거더본체(110)의 내주면에 사이드 리브(134)를 따라 간격을 두고 2개의 제1, 제2다이어프램(132a, 132b)을 설치할 수 있다. 때에 따라, 제1다이어프램(132a)에도 제2다이어프램(132b)에서와 같은 모따기면(CE)이 형성될 수 있다.

도 25에 나타낸 보강구조부(130)를 이용하는 경우, 제1사이드 리브(134a), 제1다이어프램(132a), 제2사이드 리브(134b) 및 제2다이어프램(132b)을 순서대로 거더본체(110)의 내주면에 용접으로 설치할 수 있다. 이 실시 예에서도, 제1다이어프램(132a)에 제2다이어프램(132b)에서와 같이 모따기면(CE)이 형성된 것이 사용될 수 있다.

본 발명은 저렴한 비용으로 신속하게 교량을 만드는데 이용될 가능성이 있고, 특히, 일반 보도교나 중, 소형의 차량통행교를 만드는데 적합하게 이용될 수 있다.

10: 교각 20: 교량받침
100: 벤딩철판 교량거더 108: 벤딩부품
110: 거더본체 110a: 단위거더본체
111: 내향꺾임부 117: 돌출보강판
117a: 돌출판부 117b: 데크설치 보조판부
117h, 119a: 통공 119: 앵글
130: 보강구조부 130a: 교량받침 지지부
132: 다이어프램 132a: 제1다이어프램
132b: 제2다이어프램 132c: 제3다이어프램
133: 슬롯 134: 사이드 리브
150: 연결구조부 151: 플랜지
152: 이음매판 170, 171: 교량상판
170a: 교량의 상부구조물 172: 바닥철판
174: 보도용 데크

Claims (18)

1. 교량상판의 저면에 설치되어 상기 교량상판의 하중을 교각 또는 교대에 설치되는 교량받침에 지지하여주기 위한 교량거더에 있어서,
   같은 단면모양의 복수의 단위거더본체가 연결구조부를 통해 연결되어 구성된 거더본체; 및
   상기 교량받침에 지지되는 교량받침 지지부의 상부의 상기 거더본체에 설치되는 보강구조부를 포함하고,
   상기 단위거더본체는,
   철판이 적어도 2번 벤딩되어 "ㄷ" 단면모양을 가지며 상기 거더본체의 절반 모양으로 형성된 2개의 벤딩부품 및 2개의 상기 벤딩부품 사이에 개재된 수직 보강재를 포함하여 구성되고, 상기 수직 보강재가 2개의 상기 벤딩부품 사이에서 상기 벤딩부품의 상방으로 돌출되는 돌출판부를 남겨두고 상기 거더본체의 길이방향을 따라 2개의 상기 벤딩부품과 용접되어 폐합된 단면모양을 가지도록 형성되고,
   상기 교량상판을 쉽게 설치할 수 있도록 하기 위한 앵글 또는 "ㄷ"자 단면부재 또는 사각형 단면부재가 상기 돌출판부의 양 측면을 따라 설치되고,
   철판의 두께는 8 ~ 40㎜이고,
   상기 단위거더본체의 모서리부의 곡률반경은 철판의 두께의 1.5배 이상이고,
   상기 보강구조부는,
   ⅰ) 상기 거더본체의 내주면에 종방향으로 용접되어 부착되는 사이드 리브, 및
   상기 사이드 리브가 삽입될 수 있는 슬롯을 통해 상기 사이드 리브에 결합되고 상기 거더본체의 횡방향 내주면과 상기 슬롯에 삽입된 상기 사이드 리브에 용접되어 부착되는 다이어프램을 포함하는 구성을 하는 것과;
   ⅱ) 상기 거더본체의 횡방향 내주면을 따라 용접된 제1다이어프램,
   상기 제1다이어프램의 외측면에 부착되어 상기 제1다이어프램의 바깥쪽으로 돌출되는 사이드 리브, 및
   상기 사이드 리브가 삽입될 수 있는 슬롯을 구비하여 상기 제1다이어프램의 바깥쪽의 상기 거더본체의 내주면에 장착된 상태로 상기 거더본체의 내주면과 상기 슬롯에 삽입된 상기 사이드 리브에 용접되어 부착되는 제2다이어프램을 포함하는 구성을 하는 것; 중 어느 하나이고,
   상기 거더본체는 복수의 상기 단위거더본체가 상기 단위거더본체의 단부에 설치되는 보강 리브를 포함하는 상기 연결구조부를 통해 서로 연결되어 구성되고,
   상기 연결구조부는,
   이웃하는 상기 단위거더본체의 사이에 횡방향으로 배치되고 양 측면이 양측의 상기 단위거더본체의 단부와 용접되는 이음매판을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤딩철판 교량거더.
2. 삭제
3. 삭제
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11. 제1항에서, 상기 거더본체에 부착되는 상기 사이드 리브와 상기 제1다이어프램에 부착되는 상기 사이드 리브는 횡방향으로 간격을 두고 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 벤딩철판 교량거더.
12. 제1항에서, 2개의 상기 벤딩부품은 철판의 단부가 내부를 향하도록 벤딩된 내향꺾임부를 가지는 것을 특징으로 하는 벤딩철판 교량거더.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 제1항에서, 상기 이음매판은 하단에서 상방으로 갈수록 두께가 점점 커지도록 구성되고 양측의 상기 단위거더본체는 상기 이음매판을 중심으로 하여 양측으로 갈수록 점점 낮아지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 벤딩철판 교량거더.
17. 삭제
18. 교축방향으로 간격을 두고 설치되는 복수의 교각 또는 교대;
    복수의 상기 교각 또는 상기 교대의 각각마다에 횡방향으로 간격을 두고 설치되는 복수의 교량받침;
    교량받침 지지부를 통해 복수의 상기 교량받침 상에 간격을 두고 평행하게 지지되는 제1항, 제11항, 제12항 및 제16항 중 어느 한 항의 복수의 벤딩철판 교량거더; 및
    복수의 상기 벤딩철판 교량거더 상에 설치된 교량상판을 포함하는 것을 특징으로 하는 교량.

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