KR102255381B1 - 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부모멘트가 발생하는 거더 지점부에서 거더 하부 플랜지부와 콘크리트 간을 보다 확실하게 보강하여 콘크리트 합성구간의 균열과 파손 및 누수를 방지하며, 이에 따라 강합성 거더의 품질을 보다 신뢰성 있게 확보할 수 있도록 하는 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 개구제형 강합성교의 거더 지점부를 보강하기 위한 보강 구조로서, 강합성교를 구성하는 하부 플랜지에 설치되는 복수의 스터드 바디 부재; 상기 스터드 바디 부재의 상단부에 결합되도록 형성되는 스터드 헤드 부재; 및 상기 스터드 헤드 부재에 결합되도록 형성되는 보강 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성교의 보강 구조가 제공된다.

Description

강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량{REINFOCEMENT STRUCTURE OF FOR COMPOSITE STEEL BRIDGE, AND COMPOSITE STEEL BRIDGE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부모멘트가 발생하는 거더 지점부에서 거더 하부 플랜지부와 콘크리트 간을 보다 확실하게 보강하여 콘크리트 합성구간의 균열과 파손 및 누수를 방지하며, 이에 따라 강합성 거더의 품질을 보다 신뢰성 있게 확보할 수 있도록 하는 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량에 관한 것이다.

일반적으로 강, 계곡, 바다 등에 설치되어 사람, 차량 등이 이동할 수 있는 통로를 제공하기 위한 방안으로 교량이 설치되어 있고, 이러한 교량은 지반 위에 세워지는 교대 및 교각 위에 거더가 거치되고, 거더 위에 슬래브 및 포장층이 덮혀지게 설치되어 있다.

이러한 교량 중 일반적으로 강합성교는 바닥판 슬래브와 이를 지지하는 강재거더로 구성되며, 바닥판 슬래브가 타설되기 전인 합성 전 상태에서는 미리 타설된 교각위에 크레인(crane)등을 이용하여 강재거더를 거치하며, 강재거더를 지지대로 하여 거푸집을 형성하고 바닥판 슬래브를 타설하며 강재거더 상면에 용접 부착된 전단연결재(stud)가 바닥판 슬래브 속에 매입됨으로써 이질재료인 콘크리트와 강재거더가 일체로 거동하는 합성 후 상태로 변형된다.

이러한 강합성교의 건설에 있어서 많이 적용되고 있는 강상형교(Steel box girder bridge)는 폐합단면(상면이 폐합단면)을 가진 박스형의 거더를 사용함으로써 횡단특성상 비틀림에 매우 강한 구조로써 공용 중 안전성을 안정적으로 제공하나, 응력발생분포를 고려할 경우 전단지연(Shear leg)효과로 측면(web)과 접한 면(플랜지)의 일부 구간만 유효단면으로 작용하여 재료적인 면에서 비경제적인 문제가 있다.

또한, 일반적으로 바닥판 슬래브에 의해 형성되는 캔틸래버부를 지지하기 위해 박스형의 거더를 2개를 사용하는 2 셀(cell) 구조가 사용됨에 의해 2 셀 구조에 따른 좌굴(buckling)을 억제하기 위한 보강재가 배치되어야 하며, 이는 용접 량의 증가와 유지관리 효율성 저감요인으로 작용하고, 도장면적이 증가하여 궁극적으로 공사비 증가요인으로 작용한다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 폐단면 형상을 탈피하여 박스형의 거더에서 상면을 개구(open)시키고 측면(web)에 경사구배를 형성하여 기울인 형태의 개구제형 거더를 포함하는 개구제형교를 도입되어 있다.

이러한 개구제형교는 가설단계 즉, 합성 전 상태에서는 상면의 개구로 인해 폐합의 효과를 볼 수 없으나, 바닥판 슬래브가 타설되어 경화된 후에는 바닥판 슬래브가 개구된 상면을 폐합함으로써 강상형교와 동일한 하중전달 메카니즘(mechanism)으로 외부하중에 저항하는 구조로 변경된다.

한편, 거더의 설계 및 시공은 교각 및 교대를 지점으로 거더에 작용하는 외력을 해석하는 과정을 통해 이루어지고, 이때 외력에 의하여 단면에 작용하는 단면력은 휨모멘트, 전단력, 비틀림 등이 있고, 휨모멘트를 주로 하여 단면을 설계하게 된다.

교량은 길이 방향으로 정모멘트 영역 및 부모멘트 영역이 교차하는 가운데 교각 및 교각 인접부에 부모멘트가 작용하고, 부모멘트 영역은 최대 모멘트부 및 모멘트 감소부로 이루어져 있다. 즉, 최대 모멘트가 작용하는 교각 및 교각 인접부는 외력에 의한 휨모멘트, 전단력, 비틀림 모멘트에 대응하도록 보강이 필요하고, 교대 및 교대 인접부의 경우에는 외력에 의한 전단력 및 비틀림에 대응하도록 보강이 필요하다.

그러나 개구제형 강합성 거더는 기존 폐합 박스 강교보다 강재량을 절감할 수 있는 경제적인 강합성 교량 구조물로서 거더(스틸박스 거더)의 부모멘트 구간의 하부 플랜지에 고강도 콘크리트를 타설하는 이중합성 보강구조이지만. 거더 지점부의 콘크리트 합성구간에서 균열이 발생할 우려가 크고, 거더 하부 플랜지와 지점부 콘크리트 합성 접합된 부분에서 콘크리트 파손 및 누수가 발생하여 개구제형 강합성 거더의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2006-0019307(2006.03.03. 공개) 대한민국 등록특허공보 10-1103300(2012.01.11. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1672355(2016.11.03. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1672355(2016.11.03. 공고)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 강합성교의 부모멘트 구간에서 하부 플랜지와 지점부 고강도 콘크리트가 일체 거동할수 있도록 하부 플랜지에 설치되는 스터드 부재에 인장력을 받는 앵커 구조를 갖도록 하며, 스터드 부재의 헤드부에 추가적인 보강 부재를 구성함으로써 앵커 구조부에 대한 콘크리트 파괴면의 투영면적을 증가시켜 거더 하부 플랜지와 지점부 고강도 콘크리트를 보강하는데 있다.

다시 말해서, 본 발명은 부모멘트가 발생하는 강합성교의 거더 지점부에서 거더 하부 플랜지부와 콘크리트 간의 보강력을 현저히 향상시켜 콘크리트 합성구간의 균열과 파손 및 누수를 방지하며, 이에 따라 강합성 거더의 품질을 더욱 신뢰성 있게 확보할 수 있도록 하는 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 강합성교의 보강 구조로서, 강합성교를 구성하는 하부 플랜지에 설치되는 복수의 스터드 바디 부재; 상기 스터드 바디 부재의 상단부에 결합되도록 형성되는 스터드 헤드 부재; 및 상기 스터드 헤드 부재에 결합되도록 형성되는 보강 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성교의 보강 구조가 제공된다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 스터드 바디 부재는 머리부와 상기 머리부보다 작은 작경을 갖는 바(bar) 형태로 형성되고, 상기 보강 플레이트는 하나 이상의 장착 구멍이 형성되며, 상기 스터드 헤드 부재는, 끼움결합 고정홈이 하면으로부터 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부, 및 상기 원추대 형상부의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 보강 플레이트의 장착 구멍에 결합 고정되는 링 형상의 장착홈으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 스터드 바디 부재는 머리부와 상기 머리부보다 작은 작경을 갖는 바(bar) 형태로 형성되고, 상기 보강 플레이트는 하나 이상의 장착 구멍이 형성되며, 상기 스터드 헤드 부재는, 끼움결합 고정홈이 하면으로부터 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부와, 상기 원추대 형상부의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 보강 플레이트의 장착 구멍에 결합 고정되는 링 형상의 장착홈, 및 상기 장착홈을 포함한 원추대 형상부의 길이 전체를 걸쳐 길이방향으로 절단되어 형성되는 절단부로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 스터드 바디 부재의 머리부와 상기 스터드 헤드 부재 사이에 개재되어 구비되는 매개 결속 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 매개 결속 부재는, 고정홈이 하면으로부터 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부와, 상기 원추대 형상부의 상단에 일체로 형성되어 상기 스터드 헤드 부재의 끼움결합 고정홈의 상단부에 장착되는 기둥형 고정부와, 상기 원추대 형상부의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 스터드 헤드 부재의 장착홈의 내측에서 그 장착홈에 정합 장착되는 정합 장착홈, 및 상기 원추대 형상부의 상단에서부터 상기 정합 장착홈의 하단까지 절개 형성되는 절단부로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 강합성교의 보강 구조로서, 머리부와 상기 머리부보다 작은 작경을 갖는 바(bar) 형태로 형성되며, 강합성교를 구성하는 하부 플랜지에 설치되는 복수의 스터드 바디 부재; 상기 스터드 바디 부재의 머리부가 노출되는 노출 구멍이 형성되는 보강 플레이트; 및 상기 스터드 바디 부재의 머리부의 하면이 지지되며, 하단부가 상기 보강 플레이트의 노출 구멍에 결합 고정되는 각관형 연결 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성교의 보강 구조가 제공된다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 각관형 연결 부재는, 단면 역 U자형의 각관 바디부, 및 상기 각관 바디부의 양측 하단에 각각 형성되며, 외측을 향하여 개구 형성되어 상기 보강 플레이트의 노출 구멍 측의 플레이트부가 끼움 결합되는 단면 "ㄷ"자형의 노출구멍 결합부로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 각관 바디부의 양 측벽은 상단에서 하단으로 갈수록 라운드지게 확장되는 형상으로 형성되며, 상기 노출구멍 결합부의 높이는 상기 보강 플레이트의 두께에 상응하게 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기한 일 관점 또는 다른 관점에 따른 개구제형 강합성교의 거더 지점부 보강 구조를 포함하는 개구제형 강합성교량이 제공된다.

본 발명에 따른 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 지점부 고강도 콘크리트 합성구간의 균열과 파손 및 누수를 방지할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 스터드 부재의 헤드부 측에서 추가적인 보강 부재를 통하여 지점부 하부 플랜지와 고강도 콘크리트 간의 결합력을 확장시켜 그 연결부에서의 균열을 확실하게 방지할 수 있음과 아울러, 스터드 부재의 인장력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 단경간 스틸박스 거더의 경우, 지점부에서 전단력이 크게 발생하기 때문에 상부플랜지와 바닥판이 합성되는 구간에 스터드 간격이 작게 설치되므로, 지점부 위치에 거더 지점부 보강 구조를 구성함으로써 상부플랜지와 바닥판 콘크리트를 보강할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 발명은 단경간 교량의 경우, 시점과 종점 지점부의 거더 상부 플랜지와 바닥판 합성구간에 거더 지점부 보강 구조를 구성함으로써 시점과 종점 지점부의 거더 상부 플랜지와 바닥판 콘크리트가 강합성구성체로 거동하도록 보강할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조의 전체 구성을 상부 측에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 하부 측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 바디 스터드 부재와 헤드 스터드 부재가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 헤드 스터드 부재의 실시 형태들을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 헤드 스터드 부재와 매개 결속 부재를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조의 각 구성부의 조립 과정의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조가 시공된 거더 지점부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 상부 측에서 바라본 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 하부 측에서 바라본 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 각관형 연결 부재에 스터드 바디 부재의 머리부가 장착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 각관형 연결 부재를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에" 또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조에 대하여 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조의 전체 구성을 상부 측에서 바라본 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 하부 측에서 바라본 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 바디 스터드 부재와 헤드 스터드 부재가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 헤드 스터드 부재의 실시 형태들을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 헤드 스터드 부재와 매개 결속 부재를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조의 각 구성부의 조립 과정의 일 실시 예를 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조가 시공된 거더 지점부를 나타내는 도면이다. 발명의 이해를 돕기 위하여 도 7에서 일부 거더 지점부 보강 구조는 스터드 바디 부재만이 있는 경우를 함께 나타내고 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조는, 개구제형 강합성교의 거더 지점부를 보강하기 위한 보강 구조로서, 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 크게 스터드 바디 부재(100); 스터드 헤드 부재(200); 및 보강 플레이트(300);를 포함한다.

구체적으로, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조는, 개구제형 강합성교의 거더 지점부를 보강하기 위한 보강 구조로서, 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 강합성교를 구성하는 하부 플랜지의 상면에 일단부(도면에서 하단부)가 고정되는 복수의 스터드 바디 부재(100); 상기 스터드 바디 부재(100)의 상단부 각각에 결합되도록 형성되는 스터드 헤드 부재(200); 및 둘 이상의 상기 스터드 헤드 부재(200)에 결합되도록 형성되는 보강 플레이트(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 스터드 바디 부재(100)는 바 형(bar shape)으로 형성되며, 몸체부와 몸체부보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 머리부를 포함하는 공지의 웰딩 스터드(welding stud)를 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

계속해서, 상기 스터드 헤드 부재(200)는 상기 스터드 바디 부재(100)의 상단부 각각에 결합되며, 아래에서 설명되는 보강 플레이트(300)에 결합되도록 구성된다.

상기 스터드 헤드 부재(200)는 스터드 바디 부재(100)의 상단부(즉, 스터드 바디 부재(100)의 머리부)가 끼움 고정되는 끼움결합 고정홈을 가지며, 하단 외면에 상기 보강 플레이트(300)의 장착 구멍에 장착되도록 구성된다.

구체적으로, 상기 스터드 헤드 부재(200)는 일 실시 형태로 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 하면이 개구된 끼움결합 고정홈이 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부(210), 및 상기 원추대 형상부(210)의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 보강 플레이트(300)에 형성된 장착 구멍(310)에 결합 고정되는 링형상의 장착홈(220)으로 이루어진다.

여기에서, 상기 장착홈(220)의 높이(H)는 상기 보강 플레이트(300)의 두께와 동일하게 형성되며, 이러한 장착홈(220)은 상기 보강 플레이트(300)의 장착 구멍(310)으로 삽입되면서 그 장착 구멍(310) 둘레의 플레이트부가 상기 장착홈(220)으로 삽입되어 장착되게 된다.

이러한 일 실시 형태로 형성되는 스터드 헤드 부재(200)는 신축성 있는 재질(예를 들면, 고무 재질)로 형성되어 그 장착홈(220)이 보강 플레이트(300)의 장착 구멍(310)으로 용이하게 장착되게 된다.

또한, 상기 스터드 헤드 부재(200)는 다른 실시 형태로, 도 4의 (B) 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기한 일 실시 형태의 스터드 헤드 부재(200)에서 길이방향으로 절단된 절단부(230)를 갖는 형상으로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 다른 실시 형태에 따른 스터드 헤드 부재(200)는, 도 4의 (B) 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 하면이 개구된 끼움결합 고정홈이 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부(210)와, 상기 원추대 형상부(210)의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 보강 플레이트(300)에 형성된 장착 구멍(310)에 결합 고정되는 링형상의 장착홈(220), 및 상기 장착홈(220)을 포함한 원추대 형상부(210)의 길이 전체를 걸쳐 길이방향으로 절단되는 절단부(230)로 이루어진다.

상기 절단부(230)는 상기 원추대 형상부(210)의 상면의 중심점에서 방사상 외측으로 절개되는 제1 절개 라인(231), 및 상기 제1 절단 라인(231)의 끝단에서 장착홈(220)의 하단까지 절개되는 제2 절개 라인(232)으로 이루어진다.

상기 다른 실시 예에 따른 스터드 헤드 부재(200)는 고무와 같은 신축성 있는 재질뿐만 아니라, 탄성 변형되고 원 상태로 복원되는 금속 재질로 형성될 수 있다.

상기와 같이 형성되는 다른 실시 예에 따른 스터드 헤드 부재(200)는 절단부(230)에서 축소 및 확장이 가능하여, 스터드 헤드 부재(200)를 약간 축소시킨 상태에서 상기 보강 플레이트(300)의 장착 구멍(310)으로 삽입시키고, 상기 장착홈(220)이 보강 플레이트(300)의 장착 구멍(310)에 동일 선상에 위치되게 되면 원 상태로 복원되어(즉, 확장되어) 그 장착 구멍(310) 둘레의 플레이트부가 상기 장착홈(220)으로 삽입됨으로써, 스터드 헤드 부재(200)와 보강 플레이트(300) 간의 결합을 보다 용이하게 행할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 강합성교의 보강 구조는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 스터드 바디 부재(100)의 상단부와 상기 스터드 헤드 부재(200) 사이에 개재되어 스터드 바디 부재(100)와 스터드 헤드 부재(200) 간의 결합력을 증대시키면서 결합시키도록 구비되는 매개 결속 부재(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 매개 결속 부재(400)는 상기한 스터드 헤드 부재(200)와 유사 또는 동일하게 장착홈 및 절개부가 형성되되, 상기 스터드 헤드 부재(200)의 끼움결합 고정홈의 형상에 상응하는 외형을 가지며, 중앙부의 길이방향에서 하측 개구되어 스터드 바디 부재(100)의 머리부가 결합고정되는 고정홈이 형성된다.

보다 구체적으로, 상기 매개 결속 부재(400)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 하면이 개구된 고정홈이 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부(410)와, 상기 원추대 형상부(410)의 상단에 일체로 형성되어 상기 스터드 헤드 부재(200)의 끼움결합 고정홈의 상단부에 장착되는 기둥형 고정부(420)와, 상기 원추대 형상부(410)의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 스터드 헤드 부재(200)의 장착홈(230)의 내측에서 그 장착홈(230)에 정합 장착되는 정합 장착홈(430), 및 상기 원추대 형상부(410)의 상단에서부터 상기 정합 장착홈(430)의 하단까지 절개 형성되는 절단부(440)로 이루어진다.

여기에서, 본 발명은 상기 스터드 헤드 부재(200)가 생략되고, 상기 매개 결속 부재(400)만이 단독으로 이용될 수 있다. 다시 말해서, 상기 매개 결속 부재(400)는 스터드 헤드 부재(200)의 또 다른 실시 형태로 되어 그 매개 결속 부재(400)가 스터드 헤드 부재로서 기능을 하게 된다.

다음으로, 상기 보강 플레이트(300)는 판 형상으로 형성되며, 상기 스터드 헤드 부재(200)가 장착 고정되는 장착 구멍(310)이 형성된다.

여기에서, 상기 장착 구멍(310)은 상기 보강 플레이트(300)에 결합되는 스터드 헤드 부재(200)의 갯수 이상 형성되게 된다.

한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조에 대하여 도 8 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 상부 측에서 바라본 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 하부 측에서 바라본 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 각관형 연결 부재에 스터드 바디 부재의 머리부가 장착된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조를 구성하는 각관형 연결 부재를 나타내는 사시도이다.

하기 제2 실시 예에 대한 설명에서, 상기한 제1 실시 예에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하거나 간략히 한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조는, 개구제형 강합성교의 거더 지점부를 보강하기 위한 보강 구조로서, 도 8 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 크게 스터드 바디 부재(100); 보강 플레이트(500); 및 각관형 연결 부재(600);를 포함한다.

구체적으로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 강합성교의 보강 구조는, 개구제형 강합성교의 거더 지점부를 보강하기 위한 보강 구조로서, 도 8 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 강합성교를 구성하는 하부 플랜지의 상면에 일단부(도면에서 하단부)가 고정되는 복수의 스터드 바디 부재(100); 상기 복수의 스터드 바디 부재(100) 각각의 머리부(101)가 노출되는 노출 구멍(510)이 형성되는 보강 플레이트(500); 및 상기 스터드 바디 부재(100)의 머리부(101)의 하면을 지지 고정하며, 하단부가 상기 보강 플레이트(500)의 노출 구멍(510)에 결합 고정되는 각관형 연결 부재(600);를 포함한다.

상기 보강 플레이트(500)의 노출 구멍(510)은 사각형(직사각형)의 형상으로 형성되는 것을 예시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기에서 설명할 각관형 연결 부재(600)의 하단부 측 결합 형상에 상응하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

계속해서, 상기 각관형 연결 부재(600)는 상기 스터드 바디 부재(100)의 머리부(101)의 하면을 지지 고정함과 동시에, 하단부가 상기 보강 플레이트(500)의 노출 구멍(510)에 결합 고정되도록 형성된다.

상기 각관형 연결 부재(600)는, 도 11에 잘 나타낸 바와 같이, 단면 역 U자형의 각관 바디부(610), 및 상기 각관 바디부(610)의 양측 하단에 각각 형성되며, 외측을 향하여 개구되는 단면 "ㄷ"자형의 노출구멍 결합부(620)로 이루어진다.

상기 각관 바디부(610)에서 양 측벽은 상단에서 하단으로 갈수록 라운드지게 확장되는 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 노출구멍 결합부(620)의 높이(개구부의 높이)는 보강 플레이트(500)의 두께에 상응하는 사이즈로 형성되어 상기 보강 플레이트(500)의 노출구멍(610) 둘레의 플레이트부가 상기 노출구멍 결합부(620)에 끼움결합되어 각관형 연결 부재(600)가 고정되게 된다.

또한, 상기와 같이 형성되는 각관형 연결 부재(600)에서 스터드 바디 부재(100)의 머리부(101)의 하면 일부는, 도 10에 잘 나타낸 바와 같이, 상기 노출구멍 결합부(620) 내측의 상면(621)에 지지 고정되게 된다.

이러한 각관형 연결 부재(600)는 복수의 스터드 바디 부재(100)들을 지지 고정하면서 보강 플레이트(500)에 결합 고정됨으로써, 거더 지점부에 타설되는 고강도 콘크리트와 하부 플랜지부 간의 결합력을 증대시킴과 동시에, 스터드 바디 부재(100)의 인장력을 증대시키게 된다.

한편, 본 발명에 따른 강합성교의 보강 구조는, 상기한 제1 실시 예 및 제2 실시 예가 개별적으로 적용될 수 있으며, 바람직하게는 제1 실시 예와 제2 실시 예가 병합되어 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 강합성교의 보강 구조 및 이를 포함하는 강합성교량에 의하면, 지점부 고강도 콘크리트 합성구간의 균열과 파손 및 누수를 방지할 수 있으며, 나아가 스터드 부재의 헤드부 측에서 추가적인 보강 부재를 통하여 지점부 하부 플랜지와 고강도 콘크리트 간의 결합력을 확장시켜 그 연결부에서의 균열을 확실하게 방지할 수 있음과 아울러, 스터드 부재의 인장력을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 단경간 스틸박스 거더의 경우, 지점부에서 전단력이 크게 발생하기 때문에 상부플랜지와 바닥판이 합성되는 구간에 스터드 간격이 작게 설치되므로, 지점부 위치에 거더 지점부 보강 구조를 구성함으로써 상부플랜지와 바닥판 콘크리트를 보강할 수 있으며, 단경간 교량의 경우, 시점과 종점 지점부의 거더 상부 플랜지와 바닥판 합성구간에 거더 지점부 보강 구조를 구성함으로써 시점과 종점 지점부의 거더 상부 플랜지와 바닥판 콘크리트가 강합성구성체로 거동하도록 보강할 수 있는 이점이 있다.

상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 스터드 바디 부재
101: 머리부
200: 스터드 헤드 부재
210: 원추대 형상부
220: 장착홈
230: 절단부
231: 제1 절단 라인
232: 제2 절단 라인
300, 500: 보강 플레이트
310: 장착 구멍
400: 결속 매개 부재
410: 원추대 형상부
420: 기둥형 고정부
430: 정합 장착홈
440: 절단부
510: 노출 구멍
600: 각관형 연결 부재
610: 각관 바디부
620: 노출구멍 결합부
621: 상면

Claims (9)

1. 개구제형 강합성교의 거더 지점부를 보강하기 위한 보강 구조로서,
   강합성교를 구성하는 하부 플랜지에 설치되는 복수의 스터드 바디 부재;
   상기 스터드 바디 부재의 상단부에 결합되도록 형성되는 스터드 헤드 부재; 및
   상기 스터드 헤드 부재에 결합되도록 형성되는 보강 플레이트;를 포함하고,
   상기 스터드 바디 부재는 머리부와 상기 머리부보다 작은 작경을 갖는 바(bar) 형태로 형성되고,
   상기 보강 플레이트는 하나 이상의 장착 구멍이 형성되며,
   상기 스터드 헤드 부재는, 끼움결합 고정홈이 하면으로부터 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부와, 상기 원추대 형상부의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 보강 플레이트의 장착 구멍에 결합 고정되는 링 형상의 장착홈, 및 상기 장착홈을 포함한 원추대 형상부의 길이 전체를 걸쳐 길이방향으로 절단되어 형성되는 절단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   강합성교의 보강 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스터드 바디 부재는 머리부와 상기 머리부보다 작은 작경을 갖는 바(bar) 형태로 형성되고,
   상기 보강 플레이트는 하나 이상의 장착 구멍이 형성되며,
   상기 스터드 헤드 부재는, 끼움결합 고정홈이 하면으로부터 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부, 및 상기 원추대 형상부의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 보강 플레이트의 장착 구멍에 결합 고정되는 링 형상의 장착홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   강합성교의 보강 구조.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 스터드 바디 부재의 머리부와 상기 스터드 헤드 부재 사이에 개재되어 구비되는 매개 결속 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   강합성교의 보강 구조.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 매개 결속 부재는, 고정홈이 하면으로부터 길이방향으로 형성되는 원추대 형상부와, 상기 원추대 형상부의 상단에 일체로 형성되어 상기 스터드 헤드 부재의 끼움결합 고정홈의 상단부에 장착되는 기둥형 고정부와, 상기 원추대 형상부의 하단부에 둘레방향으로 형성되어 상기 스터드 헤드 부재의 장착홈의 내측에서 그 장착홈에 정합 장착되는 정합 장착홈, 및 상기 원추대 형상부의 상단에서부터 상기 정합 장착홈의 하단까지 절개 형성되는 절단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   강합성교의 보강 구조.
   
6. 개구제형 강합성교의 거더 지점부를 보강하기 위한 보강 구조로서,
   머리부와 상기 머리부보다 작은 작경을 갖는 바(bar) 형태로 형성되며, 강합성교를 구성하는 하부 플랜지에 설치되는 복수의 스터드 바디 부재;
   상기 스터드 바디 부재의 머리부가 노출되는 노출 구멍이 형성되는 보강 플레이트; 및
   상기 스터드 바디 부재의 머리부의 하면이 지지되며, 하단부가 상기 보강 플레이트의 노출 구멍에 결합 고정되는 각관형 연결 부재;를 포함하며,
   상기 각관형 연결 부재는, 단면 역 U자형의 각관 바디부, 및 상기 각관 바디부의 양측 하단에 각각 형성되며, 외측을 향하여 개구 형성되어 상기 보강 플레이트의 노출 구멍 측의 플레이트부가 끼움 결합되는 단면 "ㄷ"자형의 노출구멍 결합부로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   강합성교의 보강 구조.
   
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 각관 바디부의 양 측벽은 상단에서 하단으로 갈수록 라운드지게 확장되는 형상으로 형성되며,
   상기 노출구멍 결합부의 높이는 상기 보강 플레이트의 두께에 상응하게 형성되는 것을 특징으로 하는
   강합성교의 보강 구조.
   
9. 청구항 제1항 또는 제6항에 따른 강합성교의 보강 구조를 포함하는 강합성교량.

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