KR102299937B1 - 후판보강부를 구비한 보강거더 및 이를 이용한 교량 - Google Patents

후판보강부를 구비한 보강거더 및 이를 이용한 교량 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전체적으로 원형 또는 다각형 단면을 갖는 강관 구조로서, 상대적으로 두께가 얇은 강판의 절곡에 의해 형성된 박판부(101)와, 상기 박판부(101)의 두께에 비해 두꺼운 강판의 절곡에 의해 형성된 후판부(102)를 포함하고, 상기 박판부(101)와 후판부(102)는 상호 용접결합한 후판보강부(100);를 구비한 것을 특징으로 하는 보강거더(A)를 제시함으로써, 미관이 우수하고, 강관의 지름 및 두께를 전체적으로 증가시키지 않으면서도, 우수한 구조적 안정성을 얻도록 한다.

Description

후판보강부를 구비한 보강거더 및 이를 이용한 교량{REINFORCED GIRDER AND BRIDGE USING THE SAME}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 후판보강부를 구비한 보강거더에 관한 것이다.
기존의 철근콘크리트 교량은 장경간이 필요한 경우에도 형하공간 때문에 경간장에 한계가 있다는 점, 기초공사비가 과다하다는 점, 라멘교의 경우 형고증가에 따라 도로종단선형에 불리하다는 점 등의 문제로 인하여 공사비 및 미관 측면에서 매우 불리하였다.
강관거더 또는 합성거더 교량은 위와 같은 철근콘크리트 교량의 단점을 보완한 것으로서, 형고가 낮고, 하천통수단면, 하부공간확보 등에 유리하여 여러 종류의 공법이 개발되고 있다.
기존 강재 제품 중 강관을 거더로 사용한 교량의 경우, 미관은 우수하나, I형 또는 H형 단면의 거더에 비해 단면강성이 작아서(단면2차모멘트가 65%정도임), 원하는 강도를 얻기 위해서는 강관의 지름 및 두께가 전체적으로 증가되어야 하므로 경제성에 불리하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 미관이 우수하고, 강관의 지름 및 두께를 전체적으로 증가시키지 않으면서도, 우수한 구조적 안정성을 얻도록 하는 보강거더 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 전체적으로 원형 또는 다각형 단면을 갖는 강관 구조로서, 상대적으로 두께가 얇은 강판의 절곡에 의해 형성된 박판부(101)와, 상기 박판부(101)의 두께에 비해 두꺼운 강판의 절곡에 의해 형성된 후판부(102)를 포함하고, 상기 박판부(101)와 후판부(102)는 상호 용접결합한 후판보강부(100);를 구비한 것을 특징으로 하는 보강거더(A)를 제시한다.
상기 후판보강부(100)는 원형 단면구조이고, 상기 박판부(101)와 후판부(102)는 호형 단면구조인 것이 바람직하다.
상기 후판보강부(100)는 사각형 단면구조이고, 상기 박판부(101)와 후판부(102)는 "ㄷ"자형 단면구조인 것이 바람직하다.
상기 후판보강부(100)는 교량의 정모멘트 구간에 배치되는 하부 후판보강부(110);를 포함하고, 상기 하부 후판보강부(110)는 상기 박판부(101)가 상부에 배치되고, 상기 후판부(102)가 하부에 배치된 것이 바람직하다.
상기 후판보강부(100)는 교량의 부모멘트 구간에 배치되는 상부 후판보강부(120);를 포함하고, 상기 상부 후판보강부(120)는 상기 박판부(101)가 하부에 배치되고, 상기 후판부(102)가 상부에 배치된 것이 바람직하다.
상기 하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)가 번갈아 배치된 것이 바람직하다.
원형 또는 다각형 단면을 갖는 강관구조로서, 상기 후판보강부(100)와 동일한 구조로 형성된 일반 강관부(30);를 더 구비하고, 상기 일반 강관부(30)는 상기 하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)의 사이에 배치된 것이 바람직하다.
상기 후판보강부(100)는, 상기 박판부(101)와 후판부(102)의 사이에 길이방향을 따라 설치되고, 상측 또는 하측으로 치우쳐 위치하도록, 양측 가장자리가 상기 박판부(101) 또는 상기 후판부(102)에 용접결합한 보강강판(202);을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 후판보강부(100)는 원형 단면구조이고, 상기 보강강판(202)은 상기 후판보강부(100)의 중심을 향하여 돌출되도록 만곡진 구조인 것이 바람직하다.
상기 후판보강부(100)는 사각형 단면구조이고, 상기 보강강판(202)은 편평한 구조인 것이 바람직하다.
상기 후판보강부(100)는 사각형 단면구조이고, 상기 보강강판(202)은 "ㄷ"자형 절곡구조이고, 상기 보강강판(202)의 양단은 상기 후판부(102)의 내면 중앙에 용접결합한 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 보강거더(A)를 이용한 교량으로서, 복수의 교각(10); 상기 복수의 교각(10)의 상부에 설치된 상기 보강거더(A); 상기 보강거더(A)의 상부에 설치된 상판(20);을 포함하고, 정모멘트 구간에 상기 하부 후판보강부(110)가 배치되고, 부모멘트 구간에 상기 상부 후판보강부(120)가 배치된 것을 특징으로 하는 교량을 제시한다.
본 발명은 미관이 우수하고, 강관의 지름 및 두께를 전체적으로 증가시키지 않으면서도, 우수한 구조적 안정성을 얻도록 하는 보강거더 및 그 시공방법을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 후판보강부의 제1 실시예의 단면도.
도 2는 후판보강부의 제2 실시예의 단면도.
도 3은 보강거더의 제1 실시예의 단면도.
도 4는 보강거더의 제2 실시예의 단면도.
도 5는 교량의 제1 실시예의 측면도.
도 6은 교량의 제2 실시예의 측면도.
도 7은 보강거더의 제3 실시예의 사시도.
도 8은 보강거더의 제3 실시예의 투시도.
도 9는 보강거더의 제3 실시예의 분해사시도.
도 10은 후판보강부의 제3 실시예의 단면도.
도 11은 교량의 제3 실시예의 단면도.
도 12는 교량의 제3 실시예의 사시도.
도 13은 후판보강부의 제4 실시예의 단면도.
도 14는 교량의 제4 실시예의 단면도.
도 15는 교량의 제4 실시예의 사시도.
도 16은 교량의 제5 실시예의 사시도.
도 17은 후판보강부의 제5 실시예의 단면도.
도 18은 후판보강부의 제6 실시예의 단면도.
도 19 내지 25는 후판보강부의 제1 실시예의 단면도.
도 26 내지 31은 후판보강부의 제2 실시예의 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 보강거더(A)는 후판(厚板)보강부(100)를 구비하는데, 이 후판보강부(100)는 전체적으로 원형 또는 다각형(삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등) 단면을 갖는 강관 구조로서, 상대적으로 두께가 얇은 강판의 절곡에 의해 형성된 박판(薄板)부(101)와, 박판부(101)의 두께에 비해 두꺼운 강판의 절곡에 의해 형성된 후판부(102)를 포함하여 구성되고, 박판부(101)와 후판부(102)는 상호 용접결합한 구조를 취한다.
즉, 두께가 서로 다른 강판의 절곡에 의해 박판부(101)와 후판부(102)를 제조하고, 이들을 상호 용접결합하여 전체적으로 원형 또는 다각형 단면을 갖는 강관 구조의 후판보강부(100)를 제조할 수 있다.
박판부(101)와 후판부(102)의 두께가 서로 다름에 의해 발생하는 단차구조는 후판보강부(100)의 내부에 형성되도록 하여, 외부에서는 단차구조가 보이지 않도록 하는 것이 미관 측면에서 바람직하다.
이러한 후판보강부(100)는 박판부(101)에 비해 후판부(102)가 더 큰 강도를 가지므로, 교량의 정모멘트 구간에 설치되는 거더의 하부나, 부모멘트 구간에 설치되는 거더의 상부와 같이, 타 부위에 비해 큰 응력이 발생하는 위치에 위 후판부(102)를 배치하도록 하는 경우, 후판부(102)의 큰 강도에 의해 효율적으로 외력에 저항할 수 있다는 점, 박판부(101)로 인하여 자재를 절약할 수 있다는 점 등의 장점이 있다.
후판보강부(100)가 원형 단면구조인 경우, 박판부(101)와 후판부(102)는 호형 단면구조로 형성된다.(도 1)
후판보강부(100)가 사각형 단면구조인 경우, 박판부(101)와 후판부(102)는 각각 "ㄷ"자형 단면구조로 형성된다.(도 3)
후판보강부(100)는 교량의 정모멘트 구간에 배치되는 하부 후판보강부(110)와, 교량의 부모멘트 구간에 배치되는 상부 후판보강부(120)를 포함하여 구성된다.(도 3 내지 6)
교량에 설치된 거더의 정모멘트 구간(교각(10)과 교각(10)의 사이구간)에는 하부에 최대모멘트가 발생하므로, 하부 후판보강부(110)는 박판부(101)가 상부에 배치되고, 후판부(102)가 하부에 배치되어 최대모멘트에 저항한다.
교량에 설치된 거더의 부모멘트 구간(교각(10)의 상부구간)에는 상부에 최대모멘트가 발생하므로, 상부 후판보강부(120)는 박판부(101)가 하부에 배치되고, 후판부(102)가 상부에 배치되어 최대모멘트에 저항한다.
본 발명에 의한 보강거더(A)는 이와 같이 하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)를 포함하여 구성되는데, 복수의 교각(10)에 의해 지지되는 거더는 정모멘트 구간과 부모멘트 구간이 반복되므로, 기본적으로 하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)가 번갈아 배치된 구조를 취하는 것이 바람직하다.(도 5)
경우에 따라, 위 구조가 과보강 구조가 되는 경우에는, 원형 또는 다각형 단면을 갖는 강관구조로서, 후판보강부(100)와 동일한 구조로 형성된 일반 강관부(30)를 이용하여, 이러한 일반 강관부(30)가 하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)의 사이에 배치되도록 하는 것이 효율적이다.(도 6)
하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)는 상하대칭구조이므로, 동일한 구조의 후판보강부(100)를 다수 제조한 후, 설치되는 교량의 하중여건(정모멘트 구간 또는 부모멘트 구간)에 맞추어 보강거더(A)를 제작할 수 있으므로, 제조의 편의성이 우수하다는 장점이 추가된다.
이하, 보강강판(202)이 추가된 실시예에 대하여 설명한다.
후판보강부(100)는, 박판부(101)와 후판부(102)의 사이에 길이방향을 따라 설치되고, 상측 또는 하측으로 치우쳐 위치하도록, 양측 가장자리가 박판부(101) 또는 후판부(102)에 용접결합한 보강강판(202)을 더 포함하는 구조를 취할 수 있다.(도 7 내지 9)
이는 후판보강부(100)의 내부에 설치되어 최대모멘트에 대한 저항력(강도)을 더욱 증대한다는 점, 후판보강부(100)는 기왕에 박판부(101)와 후판부(102)의 용접결합에 의해 형성되는 것이어서 그 사이에 보강강판(202)을 추가로 결합하면 되므로 제조의 부담이 작다는 점 등의 장점이 있다.
후판보강부(100)가 원형 단면구조인 경우, 보강강판(202)은 후판보강부(100)의 중심을 향하여 돌출되도록 만곡진 구조를 취하는 것이 보강효과의 증대를 위하여 바람직하다.(도 10 내지 16)
하부에 최대모멘트가 발생하는 정모멘트 구간에 설치되는 하부 후판보강부(110)의 경우, 박판부(101)가 상부에 배치되고, 후판부(102)가 하부에 배치되며, 보강강판(202)은 하측으로 치우쳐 위치함과 아울러 후판보강부(100)의 중심인 상측을 향하여 돌출되도록 만곡진 구조를 취한다.(도 10 내지 12)
상부에 최대모멘트가 발생하는 부모멘트 구간에 설치되는 상부 후판보강부(120)의 경우, 후판부(102)가 상부에 배치되고, 박판부(101)가 하부에 배치되며, 보강강판(202)은 상측으로 치우쳐 위치함과 아울러 후판보강부(100)의 중심인 하측을 향하여 돌출되도록 만곡진 구조를 취한다.(도 13 내지 16)
후판보강부(100)가 사각형 단면구조인 경우, 보강강판(202)은 보강강판(202)은 편평한 구조를 취하면 된다.(도 17,18)
하부에 최대모멘트가 발생하는 정모멘트 구간에 설치되는 하부 후판보강부(110)의 경우, "ㄷ"자형 단면구조의 박판부(101)가 상부에 배치되고, "ㄷ"자형 단면구조의 후판부(102)가 하부에 배치되며, 보강강판(202)은 하측으로 치우쳐 위치한다.(도 17)
상부에 최대모멘트가 발생하는 부모멘트 구간에 설치되는 상부 후판보강부(120)의 경우, "ㄷ"자형 단면구조의 후판부(102)가 상부에 배치되고, "ㄷ"자형 단면구조의 박판부(101)가 하부에 배치되며, 보강강판(202)은 상측으로 치우쳐 위치한다.(도 18)
이하, 본 발명에 의한 원형 단면의 보강거더 중 하부 후판보강부(110)의 제조방법의 실시예에 관하여 설명한다.
얇은 강판의 절곡에 의해 박판부(101)를 형성한다.(도 19)
박판부(101)에 비해 두께가 두꺼운 강판의 절곡에 의해 후판부(102)를 형성하되, 그 양단을 테이퍼 가공한다.(도 20,21)
후판부(102)의 양단에 테이퍼부(102a)를 형성하는 이유는, 후판부(102)에 비해 두께가 얇은 박판부(101)와의 안정적인 용접결합을 위함이다.
얇은 강판 또는 두꺼운 강판의 절곡에 의해 보강강판(202)을 형성하고, 그 양단을 후판부(102)의 내면에 용접결합한다.(도 22,23)
절곡형성된 박판부(101)의 양단에 대하여, 보강강판(202)이 결합한 후판부(102)의 양단을 용접결합한다.(도 24,25)
보강강판(202)과 후판부(102) 사이의 공간이 협소하여 용접작업이 곤란한 경우, 본 실시예는 이에 불구하고 박판부(101)와 보강강판(202) 사이의 넓은 공간을 활용하여 용이하게 용접작업을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 의한 사각형 단면의 보강거더 중 하부 후판보강부(110)의 제조방법의 실시예에 관하여 설명한다.
얇은 강판을 "ㄷ"자형 단면구조로 절곡하여 박판부(101)를 형성한다.(도 26)
박판부(101)에 비해 두께가 두꺼운 강판을 "ㄷ"자형 단면구조로 절곡하여 후판부(102)를 형성하되, 그 양단을 테이퍼 가공한다.(도 27,28)
후판부(102)의 양단에 테이퍼부(102a)를 형성하는 이유는, 후판부(102)에 비해 두께가 얇은 박판부(101)와의 안정적인 용접결합을 위함이다.
얇은 강판 또는 두꺼운 강판을 "ㄷ"자형 단면구조로 절곡하여 보강강판(202)을 형성하고, 그 양단을 후판부(102)의 내면 중앙에 용접결합한다.(도 29)
"ㄷ"자형 단면구조로 절곡형성된 박판부(101)의 양단에 대하여, 보강강판(202)이 결합한 후판부(102)의 양단을 용접결합한다.(도 30,31)
본 실시예 또한 불구하고 박판부(101)와 보강강판(202) 사이의 넓은 공간을 활용하여 용이하게 용접작업을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
A : 보강거더 10 : 교각
20 : 상판 30 : 일반 강관부
100 : 후판보강부 101 : 박판부
102 : 후판부 110 : 하부 후판보강부
120 : 상부 후판보강부 202 : 보강강판

Claims (12)

  1. 전체적으로 원형 또는 다각형 단면을 갖는 강관 구조로서,
    상대적으로 두께가 얇은 강판의 절곡에 의해 형성된 박판부(101)와, 상기 박판부(101)의 두께에 비해 두꺼운 강판의 절곡에 의해 형성된 후판부(102)를 포함하고, 상기 박판부(101)와 후판부(102)는 상호 용접결합한 후판보강부(100);
    원형 또는 다각형 단면을 갖는 강관구조로서, 상기 후판보강부(100)와 동일한 구조로 형성된 일반 강관부(30);를 구비하고,
    상기 후판보강부(100)는,
    교량의 정모멘트 구간에 배치되는 하부 후판보강부(110);
    교량의 부모멘트 구간에 배치되는 상부 후판보강부(120);를 포함하고,
    상기 하부 후판보강부(110)는 상기 박판부(101)가 상부에 배치되고, 상기 후판부(102)가 하부에 배치되고,
    상기 상부 후판보강부(120)는 상기 박판부(101)가 하부에 배치되고, 상기 후판부(102)가 상부에 배치되고,
    상기 일반 강관부(30)는 상기 하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후판보강부(100)는 원형 단면구조이고,
    상기 박판부(101)와 후판부(102)는 호형 단면구조인 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후판보강부(100)는 사각형 단면구조이고,
    상기 박판부(101)와 후판부(102)는 "ㄷ"자형 단면구조인 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 후판보강부(110)와 상부 후판보강부(120)가 번갈아 배치된 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 후판보강부(100)는,
    상기 박판부(101)와 후판부(102)의 사이에 길이방향을 따라 설치되고, 상측 또는 하측으로 치우쳐 위치하도록, 양측 가장자리가 상기 박판부(101) 또는 상기 후판부(102)에 용접결합한 보강강판(202);을
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 후판보강부(100)는 원형 단면구조이고,
    상기 보강강판(202)은 상기 후판보강부(100)의 중심을 향하여 돌출되도록 만곡진 구조인 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  10. 제8항에 있어서,
    상기 후판보강부(100)는 사각형 단면구조이고,
    상기 보강강판(202)은 편평한 구조인 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  11. 제8항에 있어서,
    상기 후판보강부(100)는 사각형 단면구조이고,
    상기 보강강판(202)은 "ㄷ"자형 절곡구조이고,
    상기 보강강판(202)의 양단은 상기 후판부(102)의 내면 중앙에 용접결합한 것을 특징으로 하는 보강거더(A).
  12. 제1항 또는 제6항의 보강거더(A)를 이용한 교량으로서,
    복수의 교각(10);
    상기 복수의 교각(10)의 상부에 설치된 상기 보강거더(A);
    상기 보강거더(A)의 상부에 설치된 상판(20);을 포함하고,
    정모멘트 구간에 상기 하부 후판보강부(110)가 배치되고, 부모멘트 구간에 상기 상부 후판보강부(120)가 배치된 것을 특징으로 하는 교량.
KR1020210045967A 2021-04-08 2021-04-08 후판보강부를 구비한 보강거더 및 이를 이용한 교량 KR102299937B1 (ko)

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