KR102273565B1 - Sw거더를 구비한 가설구조물 및 그 가설구조물의 시공방법 - Google Patents

Sw거더를 구비한 가설구조물 및 그 가설구조물의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크레인 등과 같은 작업장치의 하중이 편중된 상태로 작업하는 가설교량, 우회도로 등의 가설구조물에서 사용되는 거더의 강재 등의 사용량 및 비용을 절감할 수 있도록 한 가설구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 교량의 시공이나 보수, 보강하기 위한 가설구조물에서 이동하는 크레인은 하중이 교량방향으로 편중된 상태로 작업하므로, 최대휨모멘트(M)가 가설구조물의 교량방향의 일측에서 발생함에 따라 하중이 집중된 교량방향의 일측에 SW거더를 설치하여 가설구조물을 보강하게 된다.
이때 가설구조물은 하부에 하중을 지지하기 위하여 일정간격으로 거더를 설치하는데 하중이 집중된 일측의 최외측 메인거더와 인접 메인거더 사이에 SW거더를 설치하되, 최외측 메인거더와 SW거더의 거리(L1), 인접 메인거더와 SW거더의 거리(L2)가 균등하지 않은 SW거더를 구비하고, 상기 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)는 SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치하는 SW거더를 구비한 가설구조물 및 그 가설구조물의 시공방법에 관한 기술분야이다.

Description

SW거더를 구비한 가설구조물 및 그 가설구조물의 시공방법{Temporary bridge having a software girder and method of constructing the temporary bridge}
본 발명은 크레인 등과 같은 작업장치(이하 '크레인'이라 한다)의 하중이 편중된 상태로 작업하는 가설교량, 우회도로 등의 가설구조물에서 사용되는 거더의 강재 등의 사용량 및 비용을 절감할 수 있도록 한 가설구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 교량의 시공이나 보수, 보강하기 위한 가설구조물에서 이동하는 크레인은 하중이 교량방향으로 편중된 상태로 작업하므로, 최대휨모멘트(M)가 가설구조물의 교량방향의 일측에서 발생함에 따라 하중이 집중된 교량방향의 일측에 SW거더를 설치하여 가설구조물을 보강하게 된다.
이때 가설구조물은 하부에 하중을 지지하기 위하여 일정간격으로 거더를 설치하는데 하중이 집중된 일측의 최외측 메인거더와 인접 메인거더 사이에 SW거더를 설치하되, 최외측 메인거더와 SW거더의 거리(L1), 인접 메인거더와 SW거더의 거리(L2)가 균등하지 않은 SW거더를 구비하고, 상기 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)는 SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치하는 SW거더를 구비한 가설구조물 및 그 가설구조물의 시공방법에 관한 기술분야이다.
일반적으로 가설교량(Temporary Bridge)등 가설구조물은 공사용 교량, 우회로, 응급복구 및 긴급 군용교량 등의 목적으로 설치되는 구조물이고 그 특성상 신속한 시공성과 안전성이 요구된다.
현재 가설구조물은 지간장 10m ~ 30m 이상까지 다양하게 사용되고 있으며, 주로 강재거더를 주형보로, 복공판을 바닥판으로 사용하는 거더교 형식이 많이 사용되고 있다.
종래 가설구조물인 가설교량의 상부구조는 하중을 지지하는 I형 거더와 크레인 하중과 같은 활하중을 상기 I형 거더에 전달하는 복공판으로 이루어지고, 상기 I형 거더는 공장에서 제작되는 압연형강 제품을 사용하거나 현장에서 제작하여 사용하고 있는 실정이고, 최근에는 거더에 프리스트레스 도입이나 앵글 등을 사용하여 거더의 강성을 증가시켜 장지간의 가설구조물에도 사용할 수 있는 기술을 개발하고 있다.
종래기술의 대한민국 등록실용신안공보 제20-0360711호는 가설벤트 상부에 고정된 H빔 주거더, H빔 주거더 하부의 끝단부와 인접한 곳에 고정되어 하부 T자형보강거더를 현수하기 위한 고정구, T자형 구조로 상기 H빔 하부에 현수되는 하부 T자형 보강거더, 상기 고정구와 T자형 보강거더 사이에 인장력을 감당하는 복수의 스크류 봉으로 이루어지는 가설교량 구조이고, 스크류 봉에 인장력을 부여하여 가설교량 주거더에 단면계수 및 단면2차모멘트를 증대시키는 것이다.
종래기술의 대한민국 등록특허 제10-09322105호는 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 갖는 평행한 한 쌍의 스틸플레이트, 상기 평행한 한 쌍의 스틸플레이트상에 상부플랜지의 상면일부를 외부 노출시키도록 상부플랜지의 상면에 ㄷ자형 형강이 상기 상부플랜지의 상부면에 결합되는 측판과, 서로 마주하는 한쌍의 측판 상단사이를 일체로 연결하는 평판을 구비하고, 상기 한쌍의 스틸플레이트측으로 경사지게 연장되어 상기 하부플랜지에 하단이 결합되는 한쌍의 제1보강패널로 구비되고, 상기 한 쌍의 재1보강패널의 상단은 상기 평판 하부의 중앙영역에 한 지점 또는 두 지점에서 결합되는 보강부를 포함하는 가설구조물이고, 복공판의 설치갯수를 줄이고 구조물의 상판하중을 경감시키는 것이다.
종래기술의 대한민국 등록특허 제10-1914002호는 크레인을 데크플레이트에 탑재시켜 추가 설치되는 메인거더의 인양준비를 하는 단계, 메인거더에 장력을 도입하는 단계, 거더처짐방지용 들림각이 유지되도록 하는 단계, 메인거더의 상면에 데크플레이트를 설치하는 단계, 메인거더에 도입된 장력을 제거하는 단계, 하부연결판과 상부연결판으로 거더 접합부측 거더 하부플랜지를 연결시키는 단계를 반복하는 가설교량 시공방법이고, 거더의 접합부에서 고장력볼트의 장력 도입에 따른 선단의 처짐을 제어하여 항타된 강관말뚝과 거더 사이에 플로우빔을 신속히 조립시켜 공기를 단축하는 것이다.
상기 종래기술은 크레인 작업 등 하중이 집중되는 거더에 프리스트레스 도입, 보강패널 설치, 플로우빔 조립 등으로 보강하여 집중된 하중을 지지하거나 분산시켜 가설구조물을 유지하는 것으로서, 집중된 하중을 지지하거나 분산시키기 위한 보강수단을 구비하기 위한 비용과 시간이 추가되어야 하고 보강수단의 설치로 인해 가설구조물의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록실용신안 제20-0360711호 대한민국 등록특허 제10-0932105호 대한민국 등록특허 제10-1914002호
본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 하중을 지지하기 위하여 하부에 일정간격마다 메인거더가 설치된 가설구조물에 있어서, 크레인의 하중이 일측으로만 편중되는 가설구조물을 보강하기 위하여 하중이 집중된 일측의 최외측 메인거더와 인접 메인거더 사이에 SW거더를 설치하되, 최외측 메인거더와 SW거더의 거리(L1), 인접 메인거더와 SW거더의 거리(L2)가 균등하지 않은 간격으로 설치하고, 각 메인거더의 상부마다 또는 최외측 메인거더와 SW거더의 상부, SW거더와 인접 메인거더 및 나머지 메인거더의 상부에 양측단이 안착되는 복공판을 설치하고, 상기 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)가 SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치하는 것으로서, 가설구조물의 구조가 간단하면서 하부에 설치되는 메인거더와 보강수단인 SW거더의 크기를 경감시키고, 최대휨모멘트의 위치를 특정할 수 있도록 하는 SW거더를 구비한 가설구조물 및 그 가설구조물의 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 교량(10)의 어느 일측방향에 설치되어 편중된 크레인의 하중을 지지하는 가설구조물(30)에 있어서, 가설구조물(30)의 길이방향으로 일정 간격마다 설치되는 메인거더(100); 상기 편중된 크레인(20)의 하중을 지지하는 일측방향의 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 균등하지 않는 간격으로 설치되는 SW거더(300); 및 상기 메인거더(100)의 상부마다 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 SW거더를 구비한 가설구조물을 제시한다.
또한, 본 발명의 상기 복공판(200)은 상기 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부, SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 및 나머지 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 간격(L1) 및 SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 간격(L2)의 합이 각 메인거더(100)와 메인거더(100)의 간격(L)보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 가설교각에 메인거더(100)를 일정간격으로 설치하는 제1단계(S10);와 편중된 크레인(20)의 하중을 지지하는 일측방향의 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치하도록 SW거더(300)를 설치하는 제2단계(S20); 및 상기 메인거더(100)의 상부마다 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 SW거더를 구비한 가설구조물의 시공방법을 제시한다.
또한, 본 발명의 상기 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30)는 상기 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부, SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 상부 및 나머지 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되는 복공판(200)의 설치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1단계(S10) 이전에 메인거더(100)와 SW거더(300)의 강재 종류를 결정하는 강재결정단계(S11);와 상기 강재결정단계(S11)에서 결정된 강재 종류에 따른 허용응력(fa)과 인접 메인거더(100)의 최대휨모멘트(M)를 이용하여 인접 메인거더(100)와 SW거더(300)의 단면계수(Z)를 계산하는 부재단면계수계산단계(S12); 및 상기 강재결정단계(S11)에서 결정된 강재 종류와 상기 부재단면계수계산단계(S12)에서 계산된 단면계수(Z)를 이용하여 결정된 강재 종류에 따른 적용가능한 부재의 규격을 결정함으로써, 메인거더(100)와 SW거더(300)의 최종 부재를 결정하는 부재결정단계(S13);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 SW거더를 구비한 가설구조물 및 그 가설구조물의 시공방법은 크레인 하중이 일측으로 편중된 지지바퀴를 SW거더와 인접 메인거더에 위치시켜 상기 인접 메인거더인 Gr2.에 최소화된 최대휨모멘트가 발생하도록 하여 메인거더 등의 강재량의 소요를 최소화하고, 최외측 메인거더와 SW거더의 간격(L1)과 SW거더와 인접 메인거더의 간격(L2)의 균등하지 않게 배치하고, 상기 L1과 L2에 내, 외측복공판을 설치하여 작업자가 상기 크레인의 지지바퀴를 L2에 용이하게 위치할 수 있고, L1와 L2의 합을 나머지 각 메인거더와 메인거더 사이의 간격(L)보다 작게 함으로써 사용되는 복공판의 강재량을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 가설구조물을 이용하여 교량을 건설 또는 보수하는 것을 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 크레인 하중에 의해 가설구조물이 편중된 모습을 나타낸 측면도.
도 3은 도 2의 "A"부분 확대도.
도 4는 종래의 가설구조물에 메인거더를 균일하게 배치한 모습을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 5는 종래의 가설구조물에 크레인의 하중이 편중된 지지바퀴의 하부에 위치하도록 하나의 거더를 추가하여 배치한 모습을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 6은 종래의 가설구조물에 하나의 거더를 추가하여 배치하되, 크레인의 하중이 편중된 지지바퀴가 추가로 배치된 거더의 외측에 위치한 모습을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예1에 의한 가설구조물을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 8은 도 7에 의한 실시예1에 의한 가설구조물의 최대휨모멘트 감소효과를 나타낸 개략도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예2에 의한 가설구조물을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가설구조물의 시공방법을 나타낸 블럭도.
본 발명은 크레인(20)의 하중이 편중된 상태로 작업이 실시되는 가설구조물(30)에서 거더의 강재량 및 시공비용을 절감할 수 있는 가설구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로서,
보다 상세하게 설명하면, 교량(10)의 측면에 설치되어 크레인(20)의 하중이 교량방향의 일측 지지바퀴(22)로 편중된 상태로 작업이 실시되는 가설구조물(30)에서, 가설구조물(30)의 길이방향으로 일정 간격마다 설치된 메인거더(10) 중 상기 크레인(20)에 의해 최대휨모멘트가 발생하는 최외측 복공판(200)의 하부에 설치된 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 SW거더(300)를 설치하여 상기 최외측 복공판(200)의 하부 내측방향에 설치된 인접 메인거더(100)에 최대휨모멘트가 발생되도록 함으로써, 압연형강으로 제조되는 거더 부재 중 사용이 결정된 강재 종류의 허용응력(fa)과 인접 메인거더(100)의 최대휨모멘트를 이용하여 단면계수(Z)를 계산함으로써, 상기 단면계수(Z) 이상을 가지는 규격을 결정할 수 있고, 이에 따라 종래에 비해 강재량이 절감된 거더 부재를 선택할 수 있어 시공비용을 절감할 수 있고, 또한 상기 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300) 사이, SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 사이에 복공판(200)을 설치함으로써, 크레인(20)에 의해 최대휨모멘트가 발생하는 위치를 쉽게 확인할 수 있어 크레인(20)의 궤도바퀴 즉, 일측 지지바퀴(22)의 중심을 상기 SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 사이에 위치시키기 용이한 SW거더를 구비한 가설 구조물 및 그 가설구조물의 시공방법에 관한 기술이다.
상기와 같은 본 발명을 달성하기 위한 구성은 교량(10)의 측면에 설치되어 크레인(20)의 하중이 교량방향의 일측 지지바퀴(22)로 편중된 상태로 작업이 실시되는 가설구조물(30)에 있어서, 가설구조물(30)의 길이방향으로 일정한 간격마다 설치되는 복수 개의 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 복수 개의 복공판(200) 및 상기 복공판(200) 중 상기 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)를 지지하는 최외측 복공판(200)의 하부 양측의 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치되도록 설치되는 SW거더(300)를 포함하여 구성되고, 상기 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)는 SW거더(300)와 인접한 내측방향에 위치한 인접 메인거더(100)의 사이에 위치되어 지지되는 것을 특징으로 하는 SW거더를 구비한 가설구조물을 제시한다.
또한, 본 발명의 상기 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)를 지지하는 최외측의 복공판(200)은 외측방향에 위치한 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 외측복공판(210), SW거더(300)와 내측방향에 위치한 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 내측복공판(220)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 간격(L1) 및 SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 간격(L2)의 합이 나머지 각 메인거더(100)와 메인거더(100)의 간격(L)보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 기초기반에 하부가 고정설치되는 복수 개의 가설교각이나 가설교대에 가설구조물을 시공하는 방업에 있어서, 가설교각에 가설구조물의 길이방향으로 메인거더(100)를 일정간격으로 설치하는 제1단계(S10)와 편중된 크레인(20)의 하중을 지지하는 일측방향의 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치하도록 SW거더(300)를 설치하는 제2단계(S20) 및 상기 메인거더(100)의 상부마다 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 SW거더를 구비한 가설구조물의 시공방법을 제시한다.
또한, 본 발명의 상기 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30)는 상기 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부, SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 상부 및 나머지 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착시켜 설치되는 제3-2단계(S32);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1단계(S10) 이전에, 메인거더(100)와 SW거더(300)의 강재 종류를 결정하는 강재결정단계(S11)와 상기 강재결정단계(S11)에서 결정된 강재 종류에 따른 허용응력(fa)과 인접 메인거더(100)의 회대휨모멘트를 이용하여 인접 메인거더(100)와 SW거더(300)의 단면계수(Z)를 계산하는 부재단면계수계산단계(S12) 및 상기 강재결정단계(S11)에서 결정된 강재 종류와 상기 부재단면계수계산단계(S12)에서 계산된 단면계수(Z)를 이용하여 결정된 강재 종류에 따른 적용가능한 부재의 규격을 결정함으로써, 메인거더(100)와 SW거더(300)의 최종 부재를 결정하는 부재결정단계(S13)를 포함하고, 상기 부재결정단계(S13)에서 최종 결정된 부재를 채택하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 9를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 종래의 가설구조물(30')은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 간격으로 복수 개의 메인거더(100')가 설치되고, 상기 복수 개의 각 메인거더(100')의 상부에 양측단이 안착되는 복수 개의 복공판(200')이 설치된다.
이때, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 신설 또는 보수, 보강 등이 필요한 교량(10)의 일측방향에 가설구조물(30)이 설치되고, 상기 가설구조물(30)에는 크레인(20)이 위치되어 편향작업을 하면, 상기 크레인(20)의 하중이 일측 지지바퀴(22)로 편중되어 발생되므로 크레인(20)에 의한 최대휨모멘트가 교량방향의 가설구조물(30)의 일측에 발생된다.
이에 따라, 종래의 가설구조물(30')은 도 5에 도시된 바와 같이, 크레인(20)의 하중이 일측 지지바퀴(22)에 의해 편중되므로, 상기 크레인(20)에 의해 발생하는 최대휨모멘트를 지지하는 최외측의 복공판(200')을 보강하기 위해 최외측 메인거더(100')와 상기 최외측 메인거더(100')에 인접한 내측방향의 인접 메인거더(100')의 사이 즉, 최외측 복공판(200')의 하부 양측에 설치된 최외측 메인거더(100')와 인접 메인거더(100')의 중앙에 상기 일측 지지바퀴(22)의 하중을 지지하도록 보강 메인거더(100')를 설치하고 있다.
한편, 도 4 내지 도 9는 도시된 메인거더(100')(100)와 SW거더(300)의 위치를 설명하기 위해 Gr.n으로 표시하도록 한다.
이하의 표 1은 가설교량 전체 길이 80m, 폭 14m, SM490 강재를 사용하는 경우, 도 4에 도시된 종래의 가설구조물(30')과 도 5에 도시된 보강 메인거더(Gr.12)가 최외측 메인거더(Gr.1)와 인접 메인거더(Gr.2) 사이의 중앙에 설치된 종래의 가설구조물(30')의 최대휨모멘트 작용위치에 대한 전산실험 결과이다.



도 4( 비교예 1)


도 5( 비교예 2)
(지지바퀴가 보강 메인거더에 위치)

+ Moment

+ 2746 kN-m at Gr.1

+ 1900 kN-m at Gr.12

- Moment

- 2294 kN-m at Gr.1

- 1050 kN-m at Gr.12

비고

정모멘트 31%, 부모멘트 54% 감소효과 발생
표 1에서 나타난 바와 같이, 종래의 가설구조물(30')에서 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)가 최외측 메인거더(100')의 위치 Gr.1과 상기 인접 메인거더(100')의 위치 Gr.2의 중앙에 위치하면, 최대휨모멘트가 보강 메인거더가 설치되지 않는 비교예 1은 최외측 메인거더 Gr.1에, 보강 메인거더가 설치된 비교예 2는 보강 메인거더 Gr.2에 발생하게 되고 정모멘트와 부모멘트가 감소한 것을 확인할 수 있다.
상기와 연관하여, 보강 메인거더(100')가 설치되는 경우, 크레인(20)의 하중이 편중되는 일측 지지바퀴(22)의 위치에 따라 최대휨모멘트의 발생 위치와 크기가 다르게 발생될 수 있다. 이를 전산실험을 통하여 비교하여 보면 도 6 및 이하의 표 2와 같다.
도 6은 종래의 가설구조물(30')에서 최대휨모메트가 Gr.1에 발생하도록 상기 일측 지지바퀴(22)를 최외측 메인거더와 보강 메인거더 사이에 위치하도록 하였고, 최대휨모멘트 작용위치에 대한 전산실험 결과를 표 2에 나타내었다.




도 5( 비교예 2)
(지지바퀴가 보강 메인거더에 위치)

도 6(비교예 3)
(지지바퀴가 최외측 메인거더와 보강 메인거더 사이에 위치)

+ Moment

+ 1900 kN-m at Gr.12

+ 1852 kN-m at Gr.1

- Moment

- 1050 kN-m at Gr.12

- 1532 kN-m at Gr.1

비고

최대휨모멘트가 Gr.12에서 Gr.1로 이동
표 2에서 나타난 바와 같이 지지바퀴(22)가 최외측 메인거더와 보강 메인거더 사이에 위치할 때 최대휨모멘트가 보강 메인거더 Gr.12에서 최외측 메인거더 Gr.1로 이동하여 발생하게 되고, 정모멘트는 감소 폭이 미미하고 부모멘트는 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
아울러, 본 발명의 가설구조물(30)은 상기와 같은 사항을 이용하여 도 7에 도시된 실시예 1처럼 크레인(20)에 의해 발생되는 최대휨모멘트의 위치가 Gr.2에 발생되도록 하고, 이에 따라 본 발명의 가설구조물(30)의 최대휨모멘트 위치에 대한 전산실험 결과와 도 5에 도시된 비교예 2의 전산실험 결과를 비교하여 이를 표 3에 나타내었다.

도 4(비교예 1)
(지지바퀴가 최외측 메인거더와 인접 메인거더 사이에 위치)

도 5(비교예 2)
(지지바퀴가 보강 메인거더에 위치)

도 6(비교예 3)
(지지바퀴가 최외측 메인거더와 보강 메인거더 사이에 위치)

도 7(실시예 1)
(지지바퀴가 SW 메인거더와 인접 메인거더 사이에 위치)

+ Moment

+ 2746 kN-m at Gr.1

+ 1900 kN-m at Gr.12

+ 1852 kN-m at Gr.1

+ 1223 kN-m at Gr.2

- Moment

- 2294 kN-m at Gr.1

- 1050 kN-m at Gr.12

- 1532 kN-m at Gr.1

- 982 kN-m at Gr.2

비고

비교예 2는 비교예 1보다 정모멘트 31%, 부모멘트 54% 감소효과 발생
비교예 3는 비교예 1보다 정모멘트 33%, 부모멘트 33% 감소효과 발생
실시예 1은 비교예1보다 정모멘트 55% 부모멘트 57% 감소효과 발생
표 3에 나타낸 바와 같이, 도 7에 도시된 실시예 1의 본 발명의 가설구조물(30)과 도 5, 6에 도시된 비교예 2, 3의 가설구조물(30)과 대비하여 볼 때, 크레인(20)의 하중이 편중된 지지바퀴(22)가 SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치할 경우, 최대휨모멘트의 감소효과가 SW거더의 위치 GR.2 에서 최대로 발생하였다. 즉 상기 크레인의 지지바퀴(22)가 SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치할 경우 최대휨모멘트인 정모멘트가 + 1223 kN-m으로 SW거더의 위치 Gr.2 에서 55%의 감소효과가 발생한 것으로서, 비교예 2인 상기 지지바퀴(22)가 보강 메인거더(100')에 위치할 경우의 최대휨모멘트(+ 1900 kN-m)의 감소효과 31%와, 비교예 3인 상기 지지바퀴(22)가 최외측 메인거더와 보강 메인거더(100') 사이에 위치할 경우의 최대휨모멘트(+ 1852 kN-m)의 감소효과 33%에 비해 월등하게 극대화 되었다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 가설구조물(30)의 길이방향으로 배치된 복수 개의 메인거더(100)와 SW거더(300)는 연속보 형태의 하중을 받는 구조계로 볼 수 있고, 최대휨모멘트가 발생하는 Gr.2의 인접 메인거더(100)는 좌, 우에 형성된 메인거더들의 탄성스프링 지점역할을 함으로써 비교예 1 내지 비교예 3에서 발생하는 구조계와 달리 다른 메인거더들과 연계되어 가장 작은 최대휨모멘트가 발생하게 되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 가설구조물(30)은 상기와 같은 구조역학적인 이유를 바탕으로 크레인(20)의 편중된 하중을 Gr.12의 SW거더(300)와 Gr.2의 인접 메인거더(100)의 사이에서 작용시켜 가장 작은 최대휨모멘트가 Gr.2의 인접 메인거더(100)에 발생하도록 함으로써 메인거더 등에 소요되는 강재량을 절감시켜 시공비용을 낮추는 효과를 실현케 하고자 한다.
본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 복공판(200)은 양측단이 한 쌍의 메인거더(100)의 상부에 안착되어 크레인(20)의 하중을 지지하는 것으로서, 즉, 본 발명의 복공판(200)은 어느 하나의 메인거더(100)의 상부와 인접하는 어느 하나의 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 것이다.
또한, 본 발명의 복공판(200)은 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 외측복공판(210), SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 내측복공판(220)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 내측복공판(220)은 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)의 궤도 중심이 Gr.12의 SW거더(300)와 Gr.2의 메인거더(100) 사이에 위치할 수 있도록 한다.
아울러, 상기 외측복공판(210)과 내측복공판(220)은 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)의 궤도 중심이 Gr.12의 SW거더(300)와 Gr.2의 인접 메인거더(100) 사이에 쉽게 위치할 수 있도록 폭을 비균일하게 형성되는 것으로서, 크레인(20)의 작업자가 최대휨모멘트가 작용하는 특정위치를 쉽게 파악할 수 있도록 하는 효과를 발현케 한다.
좀더 상세하게 설명하면, 본 발명의 SW거더(300)는 도 9에 도시된 실시예 2와 같이, 상기 최외측 메인거더(100) Gr.1과 SW거더(300) Gr12.의 간격(L1) 및 인접 메인거더(100) Gr.2와 SW거더(300) Gr12.의 간격(L2)의 합이 메인거더 Gr.2와 메인거더 Gr.3의 간격(L)보다 작게 형성하고, 상기 L1과 L2에 대응되게 설치된 외측복공판(210) 및 내측복공판(220)을 합한 크기가 Gr.2와 Gr.3에 설치된 복공판(200)보다 작게 형성함으로써 상기 내, 외측복공판에 소요되는 강재량 등을 절감할 수 있음은 물론 크레인의 작업자가 최대휨모멘트가 작용하는 인접 메인거더(100)의 위치를 파악할 수 있어 교량의 신설, 보수보강 등을 용이하게 할 수 있다.
상기와 연관하여, 본 발명의 가설구조물(30)의 시공방법은 가설교각에 메인거더(100)를 일정간격으로 설치하는 제1단계(S10)와 편중된 크레인(20)의 하중을 지지하는 일측방향의 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치하도록 SW거더(300)를 설치하는 제2단계(S20) 및 상기 메인거더(100)의 상부마다 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30)에는 상기 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부, SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 상부 및 나머지 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되는 복공판(200)의 설치를 포함한다.
즉, 상기 제1, 2단계(S10)(S20)에서 메인거더(100)와 SW거더(300)를 설치한 이후 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 메인거더(100)의 상부에 복공판(200)을 안착시켜 설치하는 제3단계(S30)를 통하여 가설구조물(30)을 시공하게 되는데, 보다 상세하게 설명하면, 인접하는 한 쌍의 메인거더(100)의 상부에 복공판(200)의 양측단을 안착시켜 설치한다.
이때, 본 발명의 제3단계(S30)는 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부에 최외측복공판(210)을 안착시켜 설치하는 제3-1단계(S31), SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 상부에 내측복공판(220)을 안착시켜 설치하는 제3-2단계(S32)를 포함한다.
또다른 실시예 3에서 메인거더의 강재를 결정하기 위하여 현대제철에서 발행한 제품안내 Products Guide를 기준으로 하였다.
먼저, 강재의 종류는 SS490으로 허용응력(fa)이 190 MPa이고, 상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1을 대비해보면,
최대휨모멘트가 비교예 1은 + 2749 kN-m, 비교예 2는 + 1900 kN-m, 비교예 3은 + 1852 kN-m, 실시예 1은 + 1223 kN-m 이고,
이를 허용응력(fa)과 정모멘트(M)를 식 f = M / Z(f:허용응력, M:최대휨모멘트, Z:단면계수)을 이용하여 단면계수(Z)를 계산하면,
비교예 1은 Z = 2749 kN-m × 1000 × 100 / (190 × 100) = 14,468 ㎤,
비교예 2는 Z = 1900 kN-m × 1000 × 100 / (190 × 100) = 10,000 ㎤
비교예 3은 Z = 1852 kN-m × 1000 × 100 / (190 × 100) = 9,747 ㎤
실시예 1은 Z = 1223 kN-m × 1000 × 100 / (190 × 100) = 6,436 ㎤
임을 확인할 수 있다.
상기 비교예 1 내지 3과 실시예 1을 이하의 제원표에서 확인하여 보면,
Figure 112019014588921-pat00001
비교예 1에서 적용되는 메인거더의 규격은 I형강 918×303(단면계수 13,400㎤, 단면적 387.4㎠)을 초과하는 것이고,
비교예 2, 3의 메인거더의 규격은 I형강 900×300(단면계수 10,500㎤, 단면적 305.8㎠)을 적용할 수 있고,
실시예 1의 메인거더의 규격은 I형강 700×300(단면계수 6,460㎤, 단면적 235.5㎠)을 적용할 수 있는 것을 확인할 수 있는 것이다(상기 1000, 100은 단위를 맞추기 위한 상수).
즉, 본 발명의 실시예 1에서 적용되는 I형강의 단면적은 235.5㎠이고, 비교예 2, 3에서 적용되는 I형강의 단면적은 305.8㎠이므로, 본 발명은 비교예 2, 3에 비해 단위미터당 강재량을 23% 절감할 수 있으므로 시공비용의 최소화를 극대화할 수 있는 것이다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10 : 교량
20 : 크레인
22 : 지지바퀴
30 : 가설구조물
100 : 메인거더
200 : 복공판
210 : 외측복공판
220 : 내측복공판
300 : SW거더

Claims (5)

  1. 교량(10)의 어느 일측방향에 설치되어 편중된 크레인(20)의 하중을 지지하는 가설구조물(30)에 있어서,
    가설구조물(30)의 길이방향으로 일정 간격마다 설치되는 메인거더(100);
    상기 편중된 크레인(20)의 하중을 지지하는 일측방향의 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 균등하지 않는 간격으로 설치되는 SW거더(300); 및
    상기 메인거더(100)의 상부마다 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 포함하고,
    상기 크레인(20)의 하중이 편중된 일측 지지바퀴(22)는 SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치되고,
    상기 복공판(200)은 상기 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부, SW거더(300)와 인접 메인거더(100) 및 나머지 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 포함하고,
    최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 간격(L1) 및 SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 간격(L2)의 합이 각 메인거더(100)와 메인거더(100)의 간격(L)보다 작은 것을 특징으로 하는 SW거더를 구비한 가설구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항의 SW거더를 구비한 가설구조물을 시공하는 방법에 있어서,
    가설교각에 메인거더(100)를 일정간격으로 설치하는 제1단계(S10);와
    편중된 크레인(20)의 하중을 지지하는 일측방향의 최외측 메인거더(100)와 인접 메인거더(100) 사이에 위치하도록 SW거더(300)를 설치하는 제2단계(S20); 및
    상기 메인거더(100)의 상부마다 양측단이 안착되어 설치되는 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 SW거더를 구비한 가설구조물의 시공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복공판(200)을 설치하는 제3단계(S30)는 상기 최외측 메인거더(100)와 SW거더(300)의 상부, SW거더(300)와 인접 메인거더(100)의 상부 및 나머지 메인거더(100)의 상부에 양측단이 안착되는 복공판(200)의 설치를 포함하는 것을 특징으로 하는 SW거더를 구비한 가설구조물의 시공방법.
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