KR102361586B1 - T형 거더 및 이를 이용한 라멘교 - Google Patents

Abstract

T형 거더가 개시된다. 본 발명에 따른 T형 거더는, I형 또는 H형으로 마련되는 거더본체, 거더본체의 단부에 일자형으로 결합되되 거더본체의 길이방향과 수직한 횡방향으로 결합하며 거더본체의 폭보다 2배 이상 길도록 마련되는 횡방향 결합부 및 횡방향 결합부의 미리 설정된 위치에 마련된 강봉을 포함하며, 횡방향 결합부는 양 단부로 갈수록 그 폭이 점차 좁아지도록 마련된다.

Description

T형 거더 및 이를 이용한 라멘교{T TYPE GIRDER AND RAHMEN BRIDGE USING THE SAME}

본 발명은 T형 거더 및 이를 이용한 라멘교에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리플렉스 거더본체의 단부에 T형 단부를 적용하여 하중 및 모멘트 분배 효율을 높일 수 있는, T형 거더 및 이를 이용한 라멘교에 관한 것이다.

라멘교는 그 특성상 상하부 구조가 일체화된 교량으로 상부구조의 높이를 감소시킬 수 있고 받침장치가 없어 형하고를 낮출 수 있어 중소하천에 많이 적용되어 왔다.

구조용 빔(Beam)으로 사용되는 빔은 통상 I형 또는 H형 단면으로 강판을 가공, 용접하여 제작하는 것이 일반적이다. 근래에 교량의 시공에 있어 이러한 빔을 교량용 거더로 사용하고 있으나, 이러한 구조용 빔은 휨강성이 작아 적용할 수 있는 지간장에 한계가 있고 중앙부에서 발생한 처짐으로 주행성이 떨어지는 단점이 있다.

이를 해결하고자 하부플랜지를 확대 하거나 수평보강판을 부착하여 하부플랜지 전체 두께를 키움으로써 단면강성을 보강하는 방법 등이 종래기술에서 이용되었으나 단면강성의 보강에는 한계가 있었고, 수평보강판을 부착하는 경우에는 용접 등의 방법에 의해 하부플랜지에 수평 보강판을 덧붙이게 되는데 부착면적이 넓어 용접 작업이 용이하지 않고 용접불량의 여지가 있었다.

종래의 라멘교의 상부 및 하부구조의 연결구조는 단순히 철근이 보강되는 방법에서 철골 부재 및 우각부에 긴장력이 도입되는 등 여러 부재와 재료가 조합되어 시공되고 있다.

종래 힌지받침을 이용한 라멘교의 경우, 거더를 교량하부구조에 거치할 때 자중에 의하여 휨 모멘트가 발생하게 되며, 이러한 거더의 단부를 교량에 그대로 고정설치하게 되면, 교량하부구조에 과도한 휨 모멘트가 전달되므로 교량하부구조의 단면크기가 커질 수 밖에 없게 된다.

이에 도 1a와 같이 과도한 휨 부모멘트가 교량하부구조에 전달되지 않도록 거더 거치시 힌지 받침에 의해 회전이 가능하도록 하여 과도한 휨 부멘트가 전달되지 않도록 한다. 그러나 이 방법은 거더의 위치가 작업 중 변경되거나 높이 조절이 불가능하여 현장에서의 시공성이 저하되어 급속시공을 요하는 재난 복구에 적용될 수 없다는 문제점이 있었다.

또 다른 종래기술로 도 1b와 같이 지점블록을 이용한 라멘교가 제안되었으나, 힌지축은 1축으로만 회동하는 구조로서 그 기능은 위의 힌지 받침과 동일하여 급속/정밀 시공을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한 도 1a 및 도 1b와 같은 종래 라멘교는 2차모멘트 확보를 위해 폭이 좁고 그 높이가 높도록 마련되어 전도되기 쉬운 구조여서 이에 대한 대책이 필요한 실정이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 프리플렉스 거더 단부에 T형 단부를 적용하여 하중 및 모멘트 분배효율을 높이고 사각하천에 적용이 용이할 뿐 아니라 전도방지 효과도 뛰어난, T형 거더 및 이를 이용한 라멘교에 관한 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 T형 거더는, I형 또는 H형으로 마련되는 거더본체; 상기 거더본체의 단부에 일자형으로 결합되되 상기 거더본체의 길이방향과 수직한 횡방향으로 결합하며, 상기 거더본체의 폭보다 2배 이상 길도록 마련되는 횡방향 결합부; 및 상기 횡방향 결합부의 미리 설정된 위치에 마련된 강봉;을 포함하며, 상기 횡방향 결합부는 양 단부로 갈수록 그 폭이 점차 좁아지도록 마련된다.

상기 횡방향 결합부는, 상기 거더본체와 결합하며 하부에 힌지부가 마련된 결합블럭; 상기 횡방향 결합부의 양 단부에 마련된 단부블럭; 및 상기 결합블럭과 상기 단부블럭을 연결하되 단부블럭으로 갈수록 그 폭이 점차 좁아지도록 마련된 연결블럭;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 횡방향 결합부는 격벽으로 마련되어 격벽 사이는 비어 있도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 강봉은 상기 결합블럭이나 상기 단부블럭에 분산되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 횡방향 결합부는 교대나 교각의 길이방향과 평행하게 마련되되, 상기 횡방향 결합부와 상기 거더본체는 수직하지 않게 결합하는 것을 특징으로 한다.

상기 횡방향 결합부에 마련된 힌지부는 상기 횡방향 결합부의 길이방향과 평행하게 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 라멘교는 상기 T형 거더로 마련된다.

본 발명에 따른 T형 거더는 T형 거더가 적용되어 거더의 효율적인 모멘트 분배로 인해 처짐 및 휨 응력이 감소되며, 우각부의 강성이 증가됨은 물론 시공이 단순하다. 또한 본 발명에 따른 T형 거더는 사각(Skew)하천 적용에 유리하다.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 라멘교를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더의 일부를 나타내는 사시도,
도 3은 도 2의 단부를 하부에서 본 개략도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더 및 종래 거더의 단부 배치를 나타내는 비교 개념도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더의 단부 배치를 나타내는 사시도,
도 6은 종래기술에 따른 거더의 단부 배치를 나타내는 사시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더, 기존 단부 강봉배치 거더, 기존 힌지 받침 거더의 처짐 결과를 비교한 개략도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더, 기존 단부 강봉배치 거더, 기존 힌지 받침 거더의 휨 응력 결과를 비교한 개략도,
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더의 단부 응력 분포를 나타내는 개략도,
도 9b는 기존 단부 강봉 배치 거더의 단부 응력 분포를 나타내는 개략도,
도 9c는 기존 힌지 받침 거더의 단부 응력 분포를 나타내는 개략도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더의 일부를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 단부를 하부에서 본 개략도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더 및 종래 거더의 단부 배치를 나타내는 비교 개념도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더의 단부 배치를 나타내는 사시도이고, 도 6은 종래기술에 따른 거더의 단부 배치를 나타내는 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더, 기존 단부 강봉배치 거더, 기존 힌지 받침 거더의 처짐 결과를 비교한 개략도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더, 기존 단부 강봉배치 거더, 기존 힌지 받침 거더의 휨 응력 결과를 비교한 개략도이며, 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더의 단부 응력 분포를 나타내는 개략도이고, 도 9b는 기존 단부 강봉 배치 거더의 단부 응력 분포를 나타내는 개략도이며, 도 9c는 기존 힌지 받침 거더의 단부 응력 분포를 나타내는 개략도이다.

도 2 내지 도 9c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더(100)는 I형 또는 H형으로 마련되는 거더본체(110), 횡방향 결합부(120), 강봉(130)을 포함한다.

거더본체(110)는 일반적인 라멘교의 거더본체에 해당하는 것으로, 상부 플랜지, 하부 플랜지, 복부로 구성된 것이다.

횡방향 결합부(120)는 거더본체(110)의 단부에 일자형으로 결합되되 거더본체(110)의 길이방향과 수직한 횡방향으로 결합하며, 거더본체(110)의 폭보다 2배 이상 길도록 마련되는 것이다. 여기서, 거더본체(110)의 폭은 거더본체(110)의 길이방향(도 9a의 X방향)에 수직한 거더본체(110)의 횡방향 폭을 의미하는 것으로 보다 구체적으로 상부 플랜지나 하부 플랜지의 횡방향 폭을 의미한다.

횡방향 결합부(120)는 거더본체(110)와 직접 결합하며 하부에 힌지부가 마련된 결합블럭(121), 횡방향 결합부(120)의 양 단부에 마련된 단부블럭(125), 결합블럭(121)과 단부블럭(125)을 연결하되 단부블럭(125)으로 갈수록 그 폭이 점차 좁아지도록 마련된 연결블럭(123)을 포함한다. 여기서, 횡방향 결합부(120)의 폭은 거더본체(110)의 폭과 수직한 도 9a의 X방향 폭을 의미하며, 보다 상세하게는 결합블럭(121)의 제1 플랜지부(121a), 연결블럭(123)의 제2 플랜지부(123a), 단부블럭(125)의 제3 플랜지부(125a)의 X방향 폭을 의미한다.

결합블럭(121), 연결블럭(123), 및 단부블럭(125)은 일체로 형성될 수 있으나, 모듈러 형식으로 각각의 블럭들이 연결되도록 마련되는 것도 가능하다. 결합블럭(121)과 연결블럭(123)만으로 횡방향 결합부(120)가 형성될 수 있고, 결합블럭(121), 연결블럭(123), 단부블럭(125)이 모두 연결되도록 마련되는 것도 가능하다.

결합블럭(121)과 연결블럭(123)은 격벽(123c)를 통해 결합 및 구획되고, 연결블럭(123)과 단부블럭(125)은 격벽(125c)를 통해 결합 및 구획된다.

결합블럭(121)의 상부 및 하부에는 제1 플랜지부(121a)가 마련되며, 제1 플랜지부(121a)의 사이에는 제1 복부(121b)가 마련된다.

연결블럭(123)의 상부 및 하부에는 제2 플랜지부(123a)가 마련되며, 제2 플랜지부(123a)의 사이에는 제2 복부(123b)가 마련된다.

단부블럭(125)의 상부 및 하부에는 제3 플랜지부(125a)가 마련되며, 제3 플랜지부(125a)의 사이에는 제3 복부(125b)가 마련된다.

제2 플랜지부(123a)의 폭은 결합블럭(121)의 제1 플랜지부(121a)와 단부블럭(125)의 제3 플랜지부(125a)를 연결하기 위해 점점 그 폭이 좁아지도록 마련되며, 제2 플랜지부(123a)는 사다리꼴 형상으로 마련될 수 있다.

횡방향 결합부(120)는 격벽(123c, 125c)으로 마련되어 격벽격벽(123c, 125c) 사이는 도 2 및 도 3과 같이 비어 있도록 마련될 수 있으나, 채움재(예를 들어 콘크리트)에 의해 채워지도록 마련되는 것도 가능하다.

도 3과 같이 결합블럭(121)의 하부에는 힌지부(H)가 마련되며, 힌지부(H)의 위치는 도 1의 H'의 하부에 마련된다.

강봉(130)은 횡방향 결합부의 미리 설정된 위치에 분산 배치도도록 마련되어, 교대나 교각과 같은 교량 하부구조(미도시)에 고정정착되고 제1 내지 제3 플랜지부(121a, 123a, 125a) 중 적어도 어느 하나에 마련되도록 한 뒤, 강봉(130)을 긴장 후 제1 내지 제3 플랜지부(121a, 123a, 125a) 중 적어도 어느 하나에서 정착시키도록 마련된다. 바람직하게는 강봉은 결합블럭(121)이나 단부블럭(125)에 분산되어 2개 이상으로 배치되어 횡방향 결합부와 거더본체의 구조적 안전성을 배가시킬 수 있다.

강봉(130)의 긴장 및 정착에 T형 거더의 횡방향 결합부(120)에 발생된 부모멘트와 정모멘트를 감소하게 됨은 물론 횡방향 결합부(120)에 의한 강성 보강으로 응력집중에 의한 횡방향 결합부(120)의 손상이 발생하지 않게 된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더 및 종래 거더의 단부 배치를 나타내는 비교할 수 있다. 도 4의 (a)에서는 교대(10)에 거더(20)가 수직으로 배치되는 일반적인 구성이, 도 4의 (b)에서는 교대(30)와 거더(20)가 미리 설정된 각도록 마련된 구성이, 도 4의 (c)에서는 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더(100)의 횡방향 결합부(120)가 교대(30)의 길이방향과 평행하게 배치되고, 거더본체(110)는 횡방향 결합부(120)와 미리 설정된 각도로 수직하지 않도록 배치되는 구성이 마련되어 있다.

도 4의 (c)의 경우에도 횡방향 결합부(120)에 마련된 힌지부(H)는 횡방향 결합부(120)의 길이방향과 평행하게 마련된다.

도 4의 (b)의 구성은 도 6과 같이 배치되어 사각(Skew) 적용시 배근 및 설치가 용이하지 못하고 거더(20)의 설치를 위해 벽체의 두께가 증가될 수 밖에 없었다.

본 발명의 실시예에 따른 구성인 도 4의 (c)의 구성은 도 5와 같이 배치되어, T형 단부를 그대로 교대에 적용할 수 있고, 설치 및 시공이 용이하며 벽체 단면을 충분히 활용할 수 있으면서도 벽체의 두께를 증가시킬 필요가 없게 된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더는 단부에 T형 단부를 가지게 되어 전도방지 효과가 있어 전도방지 대책이 불필요할 뿐 아니라 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더, 기존 단부 강봉배치 거더, 기존 힌지 받침 거더의 처짐 결과를 비교할 수 있는데, 거더 단부의 형상 및 강봉 배치 여부를 제외한 다른 조건이 동일하다면, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더(도 7의 (a) 참조)의 최대처짐은 거더의 중앙부에서 1.83mm로 발생하고 기존 단부 강봉배치 거더(도 7의 (b) 참조)에서는 거더의 중앙부에서 최대 1.86mm로 발생하며, 기존 힌지 받침 거더의 경우 거더(도 7의 (c) 참조)의 중앙부에서 최대 10.74mm로 발생한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더, 기존 단부 강봉배치 거더, 기존 힌지 받침 거더의 휨 응력 결과를 비교할 수 있는데, 거더 단부의 형상 및 강봉 배치 여부를 제외한 다른 조건이 동일하다면, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더(도 8의 (a) 참조)와 기존 단부 강봉배치 거더(도 8의 (b) 참조)에서는 거더의 중앙부에서 동일한 휨응력이 발생하며, 기존 힌지 받침 거더의 경우 거더(도 7의 (c) 참조)의 중앙부에서 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더 대비 2배 이상의 휨응력이 발생한다.

도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더와 기존 단부 강봉 배치 거더, 기존 힌지 받침 거더의 단부 응력 분포를 확인할 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 T형 거더가 X방향 응력과 Z방향 응력이 가장 작게 나타남을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 T형 거더의 최대 처짐, 휨 응력이 제일 작은데, 그 이유는 본 발명에 따른 T형 거더는 T형 거더가 적용되어 거더의 효율적인 모멘트 분배로 인해 처짐 및 휨 응력이 감소되기 때문이다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: T형 거더
110: 거더본체
120: 횡방향 결합부
130: 강봉

Claims (7)

1. I형 또는 H형으로 마련되는 거더본체;
   상기 거더본체의 단부에 일자형으로 결합되되 상기 거더본체의 길이방향과 수직한 방향 또는 수직하지 않게 미리 설정된 각도로 결합하며, 상기 거더본체의 폭보다 2배 이상 길도록 마련되는 횡방향 결합부; 및
   상기 횡방향 결합부의 미리 설정된 위치에 마련된 강봉;을 포함하며,
   상기 횡방향 결합부는 양 단부로 갈수록 그 폭이 점차 좁아지도록 마련되고,
   상기 횡방향 결합부는, 상기 거더본체와 결합하며 하부에 힌지부가 마련된 결합블럭; 상기 횡방향 결합부의 양 단부에 마련된 단부블럭; 및 상기 결합블럭과 상기 단부블럭을 연결하되 단부블럭으로 갈수록 그 폭이 점차 좁아지도록 마련된 연결블럭;을 포함하고, 상기 횡방향 결합부는 격벽으로 마련되어 격벽 사이는 비어 있도록 마련되고, 상기 강봉은 상기 결합블럭이나 상기 단부블럭에 분산되어 2개 이상으로 배치되며,
   상기 결합블럭의 상부 및 하부에는 제1 플랜지부가 마련되며 상기 제1 플랜지부의 사이에는 제1 복부가 마련되고, 상기 연결블럭의 상부 및 하부에는 제2 플랜지부가 마련되며 상기 제2 플랜지부의 사이에는 제2 복부가 마련되며, 상기 단부블럭의 상부 및 하부에는 제3 플랜지부가 마련되며 상기 제3 플랜지부의 사이에는 제3 복부가 마련되되, 상기 제2 플랜지부는 사다리꼴 형상으로 마련되며,
   상기 거더본체의 길이방향과 교대나 교각의 길이방향이 수직하지 않게 미리 설정된 각도로 결합하는 경우, 상기 횡방향 결합부는 교대나 교각의 길이방향과 평행하게 마련되되, 상기 횡방향 결합부와 상기 거더본체는 수직하지 않게 미리 설정된 각도로 결합하고,
   상기 횡방향 결합부에 마련된 힌지부는 상기 횡방향 결합부의 길이방향과 평행하게 마련된 것을 특징으로 하는 T형 거더.
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