KR102283578B1 - 강관거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 견고하면서도 휨 보강력이 향상되는 것은 물론, 강관체 내부에 삽입하는 파형관의 부피를 줄여 보관 및 이송이 가능한 강관거더에 관한 발명이다.
본 발명은 타원형 단면을 가지며 내부가 빈 중공형 강관으로 길이방향으로 길게 연장되어 구성되며, 타원형의 단면의 긴 길이측이 수직선 상에 위치하고 짧은 길이측이 수평선 상에 위치하는 강관체; 외주부에는 원주방향으로 복수의 산과 복수의 골이 번갈아 연속적으로 형성되어 길이방향으로 길게 연장 형성되며, 상기 강관체 내벽면에 기밀하게 밀착 삽입 설치되는 파형관; 상기 파형관의 골에 힌지를 축으로 회전하며 골의 바닥면에 대해 직각 상태에서 어느 일측방향으로만 회전 가능하도록 설치되며, 전단판체의 끝단에 간격유지대가 절곡 연결되어 형성되는 하부 스터드 전단체; 및 상기 강관체의 내벽면과 상기 파형관의 골 사이에 충전되는 콘크리트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 강관체의 휨 보강력을 대폭 향상시키는 효과를 가지며, 강관거더를 설치장소로 이송하거나 별도의 장소에 보관시에는 파형관의 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

강관거더{STEEL PIPE GIRDER}

본 발명은 강관 거더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 견고하면서도 휨 보강력이 향상되는 것은 물론, 강관체 내부에 삽입하는 파형관의 부피를 줄여 보관 및 이송이 가능한 강관거더에 관한 발명이다.

일반적으로 거더는 교량의 상부에 작용하는 고정하중, 적재하중, 활하중 등을 교각 또는 교대로 전달하는 역할을 하는 중요한 교량의 요소로서, 형식에 따라 여러 종류가 있으나 크게 강재 거더와 콘크리트 충전강관 거더 등으로 나누어진다.

특히, 연속보 또는 라멘 구조로 이루어지는 교량 및 보도육교 등의 구조물에는 교량의 상판 하중을 지지하는 원통형 단면으로 이루어지는 강관거더가 널리 사용되고 있으며, 이러한 강관거더 중에는 그 내부에 콘크리트를 충전하여 강관과 충전재 간의 상호 구속효과를 통해 부재의 변형성능과 강성 및 내력을 향상시키고 소음 및 진동을 억제하는 충전 강관거더 기술이 알려져 있다.

또한, 경관을 중시하는 보도교 등에는 원형 강관거더를 주로 이용하고 있다. 이러한 원형 강관거더는 원형 단면구조의 강관 구조로 구성됨에 따라 보다 미려한 외관미를 부여할 수 있고, 또한 강관거더의 내부에 콘크리트가 충전됨에 따라 구조물에 요구되는 강성을 유지할 수 있도록 구성된다.

그러나, 종래의 원형 강관거더는 단면이 원형구조로 이루어짐에 따라 휨에 대한 저항성 내지 강성이 취약한 단점이 있었다. 또한, 내부에 전체적으로 채워지는 콘크리트로 인해 교량의 자중을 증가시키게 되고 시공비용이 증가하는 문제점이 있었다.

따라서 본 출원인은 이를 개선하여 특허 등록번호 제10-1027751호로 등록한 강관거더에서는 강관체의 내부에 산과 골이 연속 반복 형성되는 파형관을 삽입하여 콘크리트를 충전함으로써 휩 보강력을 대폭 향상시켰다.

그러나, 충전되는 콘크리트가 강관체와 파형관의 사이에서 견고하게 결합되지 못하는 경우가 발생하며, 파형관의 보관 및 이송 시 폭이 넓어 물류비용이 증가하는 문제점이 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-1184654호 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허 제10-1027751호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 휨 보강력을 대폭 향상시킬 수 있는 강관 거더를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 강관체 내부에 결합되는 파형관을 보관 및 이송시에는 부피를 최소화 할 수 있도록 하는데 다른 과제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 타원형 단면을 가지며 내부가 빈 중공형 강관으로 길이방향으로 길게 연장되어 구성되며, 타원형의 단면의 긴 길이측이 수직선 상에 위치하고 짧은 길이측이 수평선 상에 위치하는 강관체; 외주부에는 원주방향으로 복수의 산과 복수의 골이 번갈아 연속적으로 형성되어 길이방향으로 길게 연장 형성되며, 상기 강관체 내벽면에 기밀하게 밀착 삽입 설치되는 파형관; 상기 파형관의 골에 힌지를 축으로 회전하며 골의 바닥면에 대해 직각 상태에서 어느 일측방향으로만 회전 가능하도록 설치되며, 전단판체의 끝단에 간격유지대가 절곡 연결되어 형성되는 하부 스터드 전단체; 및 상기 강관체의 내벽면과 상기 파형관의 골 사이에 충전되는 콘크리트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강관체에는 파형관의 골과 접하도록 복수의 체결공이 관통 형성되고, 상기 체결공에는 상부 스터드 볼트가 끼움 결합되며, 상기 상부 스터드 볼트는, 머리부와 상기 머리부의 하부에서 'ㅅ'자 형태로 벌어지며 결합되는 탄성체의 걸림대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파형관의 산과 산 및 골과 골은 서로 절첩 가능하도록 힌지에 의해 결합되며, 상기 파형관의 내부에는 길이방향으로 작동몸체가 삽입되고, 상기 작동몸체에 형성되는 관통공에는 중앙축이 끼움 결합되며, 상기 작동몸체에는 지지살대의 일측 끝단이 힌지 결합되고, 파형관의 골에는 지지살대의 타측 끝단이 힌지 결합되며, 상기 파형관의 길이방향 양측 끝단에는 차단대가 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙축의 끝단에는 상기 작동몸체가 중앙축으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 제1스토퍼가 더 돌출 형성되고, 상기 제1스토퍼와 소정의 간격으로 이격되는 중앙축에는 상기 작동몸체가 작동하여 지지살대가 수직 상태를 이루도록 작동몸체의 작동구간을 제어하는 제2스토퍼가 더 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 타원형 단면을 가지는 강관체의 내부에 파형관을 삽입 설치하여 강관체의 휨 보강력을 대폭 향상시키는 효과를 가진다.

또한, 강관거더를 설치장소로 이송하거나 별도의 장소에 보관시에는 파형관의 부피를 줄일 수 있으며, 강관체 내부에 설치시에는 간편하게 펼쳐서 설치가 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더의 분해 예시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더의 파형관의 확대 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더의 강관체 내부에 파형관이 삽입된 상태의 측면 예시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더의 파형관에 하부 스터드 전단체가 설치된 상태의 측면 예시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더의 파형관에 상부 스터드 볼트와 하부 스터드 전단체가 설치된 상태를 도시한 길이방향 단면 예시도
도 6은 도 5의 강관체와 파형관의 사이에 콘크리트를 타설하여 하부 스터드 전단체가 수직 상태로 회전된 상태를 도시한 길이방향 단면 예시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더의 강관체 내부에 폭이 좁아진 상태의 파형관이 삽입된 상태를 도시한 측면 예시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더의 강관체 내부에 삽입된 파형관이 작동몸체의 작동에 의해 폭이 넓어져 강관체의 내부에 밀착된 상태를 도시한 측면 예시도
도 9는 도 7의 상태를 측단면으로 도시한 일부 절결 예시도
도 10은 도 8의 상태를 측단면으로 도시한 일부 절결 예시도

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

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

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 강관거더(100)는 강관체(110)와, 강관체(110)의 내측에 삽입되는 파형관(120)을 포함할 수 있다.

강관체(110)는 내부가 빈 중공형 강관으로 구성되고, 단면이 타원형 형태를 가진다. 특히, 단면의 긴 길이측(d1)이 수직선 상에 위치하도록 하고 짧은 길이측(d2)이 수평선 상에 위치하도록 구비된다.

그리고 파형관(120)은 강관체(110)의 내부에 삽입되어 강관체(110)의 휨 보강력을 향상시키는 것으로서, 외주부가 원주방향으로 복수의 산(121)과 골(122)이 번갈아가며 연속 반복되며, 길이방향으로 길게 연장 형성된다. 또한, 파형관(120)의 산(121)은 강관체(110)의 내벽면에 기밀하게 밀착 삽입되도록 형성되는 것이 바람직하다.

파형관(120)의 골(122)에는 하부 스터드 전단체(130)가 파형관(120)의 길이방향으로 회전되도록 힌지 결합될 수 있다. 이는 파형관(120)의 골(122)에 하부 스터드 전단체(130)가 골(122)의 바닥면에 대해 수직 상태로 고정 설치되면, 파형관(120)을 수직 상태로 세울 경우에 하부 스터드 전단체(130)가 골(122)의 바닥면에 대해 수평 상태로 위치하여 안전상 염려가 되는 것은 물론, 이송 또는 보관시 적층되는 다른 파형관(120)에 의해 파손의 염려도 있다.

따라서, 이러한 문제를 개선하기 위해 하부 스터드 전단체(130)는 파형관(120)의 골(122)에 삽입되도록 판 형태로 되는 전단판체(131)가 골(122)에 힌지 결합되고, 전단판체(131)의 끝단에는 간격유지대(132)가 절곡 연결될 수 있다. 특히, 하부 스터드 전단체(130)는 파형관(120)의 골(122)의 바닥면에 대해 어느 일측 길이방향으로는 직각 이상으로는 회전이 되지 않고, 타측방향으로만 회전이 가능하도록 구성된다.

또한, 하부 스터드 전단체(130)의 끝단에는 간격유지대(131)가 소정의 길이로 절곡 형성될 수 있다. 이는 하부 스터드 전단체(130)가 회전하여도 전단판체(131)가 골(122)의 바닥면에 접하지 않고 간격유지대(131)의 길이만큼 이격되어 위치하게 된다.

아울러, 강관체(110)에는 복수의 체결공(111)이 관통 형성되는데, 이는 파형관(120)의 골(122) 위에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 체결공(111)에는 하부 스터드 전단체(130)와 접하지 않는 위치에 상부 스터드 볼트(140)이 끼움 결합되며, 상부 스터드 볼트(140)는 체결공(111)에 걸리는 크기의 머리부(141)와, 머리부(141)의 하부에 'ㅅ'자 형태로 벌어지는 형태로 결합되는 걸림대(142)를 포함하며, 걸림대(142)는 탄성력을 가진다.

또한, 본 발명에서는 파형관(120)의 부피를 줄이기 위해 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 파형관(120)의 산(121)과 산(121)이 접하는 부분 및 골(122)과 골(122)이 접하는 부분이 서로 절첩 가능하도록 각각 힌지에 의해 결합될 수 있다.

그리고 파형관(120)의 중앙부에는 길이방향으로 관통공(151)이 관통 형성된 작동몸체(150)가 삽입 구비되고, 작동몸체(150)의 관통공(151)에는 중앙축(160)이 파형관(120)의 길이방향과 나란하도록 끼움 결합된다. 작동몸체(150)는 중앙축(160)의 양측 끝단에 각각 구비될 수도 있다. 작동몸체(150)에는 외주연을 따라 소정의 간격마다 지지살대(152)의 일측 끝단이 힌지 결합되고, 각각의 지지살대(152)의 타측 끝단은 파형관(120)의 각각의 골(122)과 힌지 결합되는 것이 바람직하다. 이때, 강관체(110)가 타원형을 이루므로 지지살대(152)의 크기도 강관체(110)의 단면이 긴 길이측(d1) 부분의 지지살대(152) 보다 짧은 길이측(d2) 부분으로 갈수록 지지살대(152)의 길이가 점차 짧아지도록 형성됨은 당연할 것이다.

또한, 파형관(120)의 양측 끝단은 강관체(110)의 내부에 삽입된 파형관(120)이 인출되지 않도록 차단대(112)를 결합한다.

또한, 중앙축(160)의 양측 끝단에는 각각 제1스토퍼(161)가 돌출 형성되고, 제1스토퍼(161)와 소정의 간격으로 이격된 위치의 중앙축(160)에는 제2스토퍼(162)가 더 돌출 형성될 수 있다. 제1스토퍼(161)와 제2스토퍼(162)는 중앙축(160)에 결합 및 분리가 용이한 형태로 되는 것이 바람직하며, 작동몸체(150)의 작동하는 범위를 제어하게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 강관거더(100)의 설치 및 작동관계를 설명한다.

강관체(110)의 내부에 파형관(120)을 삽입하여 결합하게 되면 파형관(120)의 산(121)이 강관체(110)의 내벽면에 밀착 결합된다. 그리고, 강관체(110)의 체결공(111)에는 상부 스터드 볼트(140)를 끼움 결합한다. 상부 스터드 볼트(140)는 파형관(120)의 골(122) 측에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 'ㅅ'자 형태로 벌어져 있는 상부 스터드 볼트(140)의 걸림대(142)를 가압하여 밀착시킨 상태로 강관체(110)의 체결공(111)에 삽입한다. 상부 스터드 볼트(140)는 파형관(120)의 골(122)에 접하게 되고, 걸림대(142)를 가압하고 있던 힘을 제거하면, 걸림대(142)가 다시 벌어지며 체결공(111)에 빠지지 않게 되고, 머리부(141)는 체결공(111)의 상부를 차단하게 된다.

그리고 강관체(110)의 일측에서 파형관(120)의 골(122) 사이에 콘크리트를 충전하게 되면, 파형관(120)의 골(122)에 눕혀져 있던 하부 스터드 전단체(130)의 전단판체(131)가 회전하면서 수직 상태로 세워져 콘크리트 사이에서 굳어지게 된다. 또한, 강관체(110)의 체결공(111)에 채워진 상부 스터드 볼트(140)도 파형관(120)의 골(122)에서 콘크리트와 견고히 굳어져 강관체(110)의 휨 보강력을 향상시키게 된다.

한편, 강관체(110)와 파형관(120)은 별도의 공장에서 각각 별도 보관되거나, 이송시에도 각각 별도의 수송수단에 의해 공사 현장으로 이송되기도 한다.

따라서, 본 발명에서는 파형관(120)을 보관 및 이송시에는 산(121)과 산(121) 및 골(122)과 골(122) 사이를 절첩하여 간격 및 폭이 좁아지도록 할 수 있다.

즉, 중앙축(160)에 끼워진 작동몸체(150)가 중앙축(160)의 끝단 제1스토퍼(161)에 걸린 상태로 위치하게 되면, 작동몸체(150)와 힌지 결합된 지지살대(152)가 당겨지면서 파형관(120)의 골(122) 부분도 중앙축(160) 측으로 당겨지면서 골(122)과 골(122) 사이가 절첩되고, 산(121)과 산(121)의 사이도 절첩이 된다. 따라서, 파형관(120) 전체의 직경이 작아지게 된다. 이는 기존보다 보다 많은 양의 파형관(120)의 보관 및 이송이 가능하게 하여 물류비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

따라서, 현장에서 강관거더(100)를 시공하고자 하는 경우, 강관체(110) 내부에 파형관(120)을 삽입하고 강관체(110) 양측 끝단을 차단대(112)에 의해 차단한다.

이후 작동몸체(150)를 밀게 되면 작동몸체(150)와 힌지 결합된 지지살대(152)가 밀리게 되고, 지지살대(152)의 밀림에 의해 파형관(120)이 상측으로 밀리면서 골(122)과 골(122) 사이 및 산(121)과 산(121) 사이가 벌어지게 되고, 파형관(130)의 전체적인 직경이 커져 산(121) 부분이 강관체(110)의 내벽면에 밀착된 상태가 된다. 그리고 작동몸체(150)는 제2스토퍼(162)에 걸려 더 이상 이동하지 않고 작동이 제어되게 된다.

그리고 강관체(110)의 내벽면과 파형관(120)의 골(122) 사이에 콘크리트를 충전함으로써 강관거더(100)의 휨 보강력을 보강할 수 있게 된다.

100 : 강관거더 110 : 강관체
120 : 파형관 121 : 산
122 : 골 130 : 하부 스터드 전단체
131 : 이격블록 132 : 스톱블록
140 : 상부 스터드 볼트 141 : 머리부
142 : 걸림대 150 : 작동몸체
151 : 관통공 152 : 지지살대
160 : 중앙축

Claims (4)

1. 타원형 단면을 가지며 내부가 빈 중공형 강관으로 길이방향으로 길게 연장되어 구성되며, 타원형의 단면의 긴 길이측이 수직선 상에 위치하고 짧은 길이측이 수평선 상에 위치하는 강관체;
   외주부에는 원주방향으로 복수의 산과 복수의 골이 번갈아 연속적으로 형성되어 길이방향으로 길게 연장 형성되며, 상기 강관체 내벽면에 기밀하게 밀착 삽입 설치되는 파형관;
   상기 파형관의 골에 힌지를 축으로 회전하며 골의 바닥면에 대해 직각 상태에서 어느 일측방향으로만 회전 가능하도록 설치되며, 전단판체의 끝단에 간격유지대가 절곡 연결되어 형성되는 하부 스터드 전단체; 및
   상기 강관체의 내벽면과 상기 파형관의 골 사이에 충전되는 콘크리트층을 포함하며;
   상기 파형관의 산과 산 및 골과 골은 서로 절첩 가능하도록 힌지에 의해 결합되며,
   상기 파형관의 내부에는 길이방향으로 작동몸체가 삽입되고,
   상기 작동몸체에 형성되는 관통공에는 중앙축이 끼움 결합되며,
   상기 작동몸체에는 지지살대의 일측 끝단이 힌지 결합되고, 파형관의 골에는 지지살대의 타측 끝단이 힌지 결합되며,
   상기 파형관의 길이방향 양측 끝단에는 차단대가 결합되는 것을 특징으로 하는 강관거더.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 강관체에는 파형관의 골과 접하도록 복수의 체결공이 관통 형성되고, 상기 체결공에는 상부 스터드 볼트가 끼움 결합되며,
   상기 상부 스터드 볼트는, 머리부와 상기 머리부의 하부에서 'ㅅ'자 형태로 벌어지며 결합되는 탄성체의 걸림대를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관거더.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 중앙축의 끝단에는 상기 작동몸체가 중앙축으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 제1스토퍼가 더 돌출 형성되고,
   상기 제1스토퍼와 소정의 간격으로 이격되는 중앙축에는 상기 작동몸체가 작동하여 지지살대가 수직 상태를 이루도록 작동몸체의 작동구간을 제어하는 제2스토퍼가 더 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 강관거더.
4. 삭제

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