KR102641650B1 - 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 - Google Patents

경량모듈식 교량 및 그 시공방법 Download PDF

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KR102641650B1 KR1020230161658A KR20230161658A KR102641650B1 KR 102641650 B1 KR102641650 B1 KR 102641650B1 KR 1020230161658 A KR1020230161658 A KR 1020230161658A KR 20230161658 A KR20230161658 A KR 20230161658A KR 102641650 B1 KR102641650 B1 KR 102641650B1
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Abstract

산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에 있어서, 부재를 모듈화시켜, 운반하여 용접작업 없이 조립 시공할 수 있도록 하되, 부재의 경량화를 통해 시공성과 경제성을 증진시킨 경량모듈식 교량 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 상기 경량모듈식 교량은 모듈식으로서, 무용접방식으로 조립 설치할 수 있도록 하면서, 단순 휨 부재로만 작용하지 않고, 종방향거더의 중립축 상부에 발생하는 인장응력에 저항하도록 하면서도, 종방향거더의 중립축 하부는 압축응력에 저항하는 하중 저항 구조를 채택하여 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에 적합하도록 제작 및 시공된다.

Description

경량모듈식 교량 및 그 시공방법{MODULAR BRIDGE AND CONSTRUCTION METHOD THEREFOR}
본 발명은 경량모듈식 교량에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에 있어서, 부재를 모듈화시켜, 운반하여 용접작업 없이 조립 시공할 수 있도록 하되, 부재의 경량화를 통해 시공성과 경제성을 증진시킨 경량모듈식 교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.
도 1a는 종래 모듈식 강관거더를 이용한 교량 예시도이다.
상기 모듈식 강관거더는 2개의 원형 강관거더(11)를 횡방향으로 이격시키고,
2개의 원형 강관거더(11) 상면에는 3개의 횡방향 지지대(12)를 설치하되, 횡방향 지지대(12)는 원형클램프 지지대(14)가 일체화되도록 하고,
상기 원형클램프 지지대(14)를 관통하도록 원형 강관거더(11)를 설치하되, 원형 강관거더(11)와 반원형클램프를 관통하는 강봉을 설치하여 원형 강관거더(11)와 반원형클램프를 일체화시키고 있음을 알 수 있다.
이때 상기 원형클램프 지지대(14)는 원형 강관거더(11)를 감싸도록 형성되는 반원형클램프와, 테두리강재를 포함하도록 하고, 양 테두리강재의 상부는 수직면으로 접하도록 하여 횡방향 지지대(12)에 체결 고정되고록 하고,
양 테두리강재의 하부는 별도의 보강고정부(15)를 이용하여 원형 강관거더(11)의 하부를 감싸도록 하여 원형 강관거더(11)에 체결 고정되도록 하고 있음을 알 수 있다.
이에 원형클램프 지지대(14)가 모듈식으로 구분되도록 하여 체결식으로 설치하고는 있지만, 횡방향 지지대(12)와 별도로 연결해야 하는 구조이고, 이에 횡방향 지지대(12)와 원형클램프 지지대(14)는 일종의 가로보 부재로서,
하중 작용 시, 전체적으로 휨 부재로 작용하게 되고, 원형클램프 지지대(14)의 단면이 커지기 때문에 경량화시키기에는 한계가 있고,
이에 압축쪽에 위치한 원형 강관거더(11)의 단면도 감소시킬 수 없기 때문에 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에는 적합하지 않은 구조를 가지고 있음을 알 수 있다.
도 1b는 종래 다른 강관거더를 이용한 교량 예시도이다.
즉, 기둥구조물(20)의 코핑부(21) 상면에 종방향으로 연장되는 원형 강관거더(11)와 상기 원형 강관거더(11)가 관통되도록 형성되며 원형클램프 지지대(24)가 모듈식이 아니라 상부플랜지와 복부가 일체로 교량받침(23)을 이용하여 설치되고 있음을 알 수 있다.
이에 원형클램프 지지대(24) 제작에는 용이할 수 있으나, 1개의 중량이 커지는 경우 역시 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에는 적합하지 않으며,
역시 하중 작용 시, 원형클램프 지지대(24)는 전달하중에 의하여 전체적으로 휨 부재로 작용하게 되고,
압축쪽에 위치한 원형 강관거더(21)의 단면도 감소시킬 수 없기 때문에 원형클램프 지지대(24)의 단면이 커질 수 밖에 없어 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에는 적합하지 않은 구조를 가지고 있음을 알 수 있다.
도 1c는 종래 다른 모듈식 강관거더를 이용한 교량 예시도이다.
즉, 원형클램프 지지대(34)를 2개로 모듈식으로 제작하여 원형 강관거더(31)의 상단에 별도로 설치한 상부고정판(33)에 양 원형클램프 지지대(34)가 연결되도록 한 것이다.
이에 모듈식으로 제작하기 때문에 경량화가 가능하고, 조립 설치에 있어 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에는 적합할 수 있지만,
상기 원형클램프 지지대(34)는 원형 강관거더(31)의 외주면에 직접 접하도록 하는 정도로만 세팅되어 있어,
역시 하중 작용 시, 원형클램프 지지대(24)는 전달하중에 의하여 전체적으로 휨 부재로 작용하기 때문에 원형 강관거더(31)의 단면크기는 오히려 더 커질 수 밖에 없기 때문에 원형 강관거더(31)의 제작 및 설치에 있어서는 오히려 부담이 가중될 수 밖에 없음을 알 수 있다.
대한민국 특허 제10-1390669호(발명의 명칭: 거더교용 모듈 및 이를 이용한 거더교, 공개일자: 2014년05월02일) 대한민국 특허 제10-2359527호(발명의 명칭: 신축이음장치를 이용한 레일구조물 및 그 시공방법, 공개일자: 2022년02월09일) 대한민국 특허 제10-2409280호(발명의 명칭: 조립식 원형 강관거더 및 그 시공방법, 공개일자: 2022년06월14일)
이에 본 발명은 경량이면서도, 모듈식으로서, 무용접방식으로 조립 설치할 수 있도록 하면서, 단순 휨 부재로만 작용하지 않고, 종방향거더의 중립축 상부에 발생하는 인장응력에 저항하도록 하면서도, 종방향거더의 중립축 하부는 압축응력에 저항하는 하중 저항 구조를 채택하여 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에 적합한 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 경량모듈식 교량은, 종방향거더의 상면에 횡방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 상부 가로보연결부재; 종방향거더의 하면에 종방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 하부 가로보연결부재; 및 상기 상부 가로보연결부재에 양 상부플랜지의 내측단부가 체결구에 의하여 서로 연결되고, 상기 하부 가로보연결부재에 테이퍼링복부의 하단 단부면이 서로 체결구에 의하여 서로 연결되는 양 모듈형가로보;를 포함하여, 상기 양 모듈형가로보는 단순 휨 부재로만 작용하지 않고, 종방향거더의 중립축 상부에 발생하는 인장응력에 저항하도록 하면서도, 종방향거더의 중립축 하부는 압축응력에 저항할 수 있도록 하며,
상기 양 모듈형가로보는 양 상부플랜지의 내측단부와 양 테이퍼링복부의 하단 단부면 사이에 일체로 연결된 원형 리브 형태로 형성되어, 내부에 종방향거더가 관통하도록 하면서 종방향거더 외주면에 밀착되도록 하여, 양 모듈형가로보의 수직처짐과 작용하중에 의한 응력에 저항할 수 있도록 하며, 상단과 하단은 양 상부플랜지와 양 테이퍼링복부의 내측단부와 하단 단부면에 일체화되는 양 클램핑부를 포함하고, 상기 양 테이퍼링복부는, T형 단면 부재인 양 상부플랜지와 일체로 형성되도록 하되, 종방향거더외주면과 밀착되도록 배치되는 양 클램핑부와 함께 중공부(S)가 형성되도록, 양 상부플랜지의 단부에 상단이 일체화되고, 종방향거더의 저면에 형성된 하부 가로보연결부재로 하방으로 경사져 모아진 하단이 서로 연결되도록 형성되는 수직판재로 형성시키게 된다.
상기 과제를 달성하기 위한 경량모듈식 교량 시공방법은, (a) 기둥구조물 상단에 Y형 코핑부재를 설치하고, 설치된 Y형 코핑부재(182)에 종방향거더가 지지되도록 설치하는 단계; 및 (b) 상기 종방향거더의 상면에 횡방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 상부 가로보연결부재와 종방향거더의 하면에 종방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 하부 가로보연결부재를 이용하여 양 모듈형가로보를 횡방향으로 서로 대칭되도록 연결시켜, 종방향거더에 가로보 형태로 형성시키는 단계;를 포함하여 경량모듈식 교량을 시공하되, 상기 (b) 단계의 상부 가로보연결부재에 양 상부플랜지의 내측단부가 체결구에 의하여 서로 연결되고, 상기 하부 가로보연결부재에 테이퍼링복부의 하단 단부면이 서로 체결구에 의하여 서로 연결되도록 하는 무용접 방식으로 시공되도록 며,
상기 (b)단계의 양 모듈형가로보는 양 상부플랜지의 내측단부와 양 테이퍼링복부의 하단 단부면 사이에 일체로 연결된 원형 리브 형태로 형성되어, 내부에 종방향거더가 관통하도록 하면서 종방향거더 외주면에 밀착되도록 하여, 양 모듈형가로보의 수직처짐과 작용하중에 의한 응력에 저항할 수 있도록 하며, 상단과 하단은 양 상부플랜지와 양 테이퍼링복부의 내측단부와 하단 단부면에 일체화되는 양 클램핑부를 포함하고, 상기 양 테이퍼링복부는, T형 단면 부재인 양 상부플랜지와 일체로 형성되도록 하되, 종방향거더외주면과 밀착되도록 배치되는 양 클램핑부와 함께 중공부(S)가 형성되도록, 양 상부플랜지의 단부에 상단이 일체화되고, 종방향거더의 저면에 형성된 하부 가로보연결부재로 하방으로 경사져 모아진 하단이 서로 연결되도록 형성되는 수직판재로 형성시키게 된다.
본 발명에 의하면, 경량이면서도, 모듈식으로 체결식으로 조립 설치할 수 있도록 하면서, 단순 휨 부재로만 작용하지 않고, 중립축 상부는 인장응력에 저항하도록 하고, 중립축 하부는 압축응력에 저항하는 상부 및 하부 가로보 연결부재를 양 모듈형 가로보의 연결에 사용함으로서 효과적인 하중 저항 구조를 채택하여 산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에 적합한 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상부 및 하부연결재와 더불어 종방향거더를 감싸는 거더클램핑부재를 양 모듈형 가로보에 채택하여 보다 효과적인 하중 지지가 가능하여 종방향 거더의 단면을 최적화시킬 수 있어 보다 경제적인 제작 및 시공이 가능한 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 난간을 모듈형 가로보의 양 측단에 무기초 형태로서 직접 고정 설치할 수 있도록 하여, 종래 난간 기초를 별도로 설치해야 하는 단점을 극복할 수 있는 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 서로 이격된 또한, 모듈형 가로보 상면에 용접없이 장선재를 역시 무용접 방식으로 체결 고정시키고, 장선재 상면에 경량바닥판을 설치할 수 있도록 하고 역시 종방향거더도 역시 무용접방식으로 플랜지연결부를 이용하여 보다 신속하면서도 간단한 구조의 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 기둥구조물의 상하연결과 기둥구조물 상단과 종방향거더를 Y형 코핑부를 적용하여 보다 안정적인 교량바닥판 지지 및 순경간장 증가가 가능하며 무용접 방식으로 역시 기둥구조물과 종방향거더를 일체화하여 효율적인 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 제공이 가능하게 된다.
도 1a는 종래 모듈식 강관거더를 이용한 교량 예시도,
도 1b는 종래 다른 강관거더를 이용한 교량 예시도,
도 1c는 종래 다른 모듈식 강관거더를 이용한 교량 예시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 경량모듈식 교량의 사시도 및 상부구조 단면예시도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 경량모듈식 교량의 조립예시도,
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 경량모듈식 교량 시공방법 예시도를 도시한 것이다.
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.
[본 발명의 경량모듈식 교량(100)]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 경량모듈식 교량(100)의 사시도 및 상부구조 단면예시도, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 경량모듈식 교량(100)의 조립예시도를 도시한 것이다.
통상 스카이트리탑으로 지칭되는 고공 산책로 교량등은 산악 등지에서 나무 위를 걸으며 자연환경을 높은 곳에서 전망하는 산책로로써 모듈화된 부재로 현장조립이 가능하며, 지간장을 넓혀 자연훼손을 최소화한 교량을 지칭하게 된다.
즉, 사람 높이 위주로서 촘촘한 간격의 하부가 지탱하는 지지구조로 전망로를 시공할 경우 강성이 부족하여 주변경관 전체를 조망하기 위한 고공 전망이 어렵고, 산책로 주변의 자연훼손이 훼손 될 수 있기 때문에 고공 전망용으로서 스카이트리탑을 시공하게 된다.
하지만 종래 스카이트리탑은 나무가 많은 자연환경에서는 용접 불티로 현장의 화재 위험이 있고, 용접을 한다면 불연포로 된 화재보호시설이 필요하게 되고,
또한 고공용접에 의한 설치작업은 시공성이 떨어져서 지상에서 부재를 현장용접하여 대블럭화 한 구조물을 대형장비로 가설해야 하는 경우 협소한 산악지형에서는 장비 진입 및 운용이 불가능하다는 문제점이 발생하게 된다.
즉, 경량화 되지 않은 부재를 사용할 경우 자중 증가로 인한 가설장비가 대형화되고 진입로와 작업부지 조성으로 자연훼손이 심하다는 문제점이 있게 된다.
이에 본 발명의 상기 경량모듈식 교량(100)은 소형 모듈화된 경량 장지간 고공 산책로용 교량으로서, 부재가 소규모의 모듈부재이고, 화재방지를 위해 현장용접이 없는 체결구를 이용하여 시공되도록 하여 소형장비 및 인력으로 시공 가능하도록 제작되는 스카이트리탑용 교량에 적합한 것이라 할 수 있다.
이에 상기 경량모듈식 교량(100)은 도 2a 및 도 2b와 같이, 양 모듈형가로보(110,120), 상부 가로보연결부재(130), 하부 가로보연결부재(140), 종방향거더(150), 난간(160), 바닥판(170), 기둥구조물(180)을 포함하도록 형성시키게 된다.
상기 양 모듈형가로보(110,120)는 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종방향거더(150)에 형성된 상부 가로보연결부재(130)와 하부 가로보연결부재(140)를 이용하여 횡방향으로 서로 대칭되도록 연결시켜 종방향거더(150)에 횡 가로보 형태로 형성시킨 것이다.
이와 같이 종방향거더(150)에 형성시킨 양 모듈형가로보(110,120) 상면에 난간(160), 바닥판(170)이 설치되고, 상기 종방향거더(150)는 기둥구조물(180)을 이용하여 지상에서 상방으로 고공 전망이 가능하도록 하게 된다.
이때 양 모듈형가로보(110,120)는 경량이면서도, 모듈식으로서, 무용접방식으로 조립 설치할 수 있도록 하고, 단순 휨 부재로만 작용하지 않고, 종방향거더의 중립축 상부에 발생하는 인장응력에 저항하도록 하면서도, 종방향거더의 중립축 하부는 압축응력에 저항하는 하중 저항 구조를 채택하여,
산책로등으로 사용되는 고공설치형 교량에 적합한 경량모듈식 교량 및 그 시공방법 제공이 가능하도록 하게 된다.
이를 위해 양 모듈형가로보(110,120)는 도 3a를 참조하면, 양 상부플랜지(111,121), 양 테이퍼링복부(112,122), 양 클램핑부(113,123)를 각각 포함하도록 형성시키게 되며,
이때 양 상부플랜지(111,121)는 T형 단면 부재로 형성시켜 난간(160)이 양 단부 상면에 설치되는 부위로 이용하게 되고, 양 외측단부 상면에는 난간(160), 양 외측단부 사이의 중앙부 상면에는 바닥판(170)이 설치되어 하중을 양 테이퍼링복부(112,122)를 통해 양 클램핑부(113,123)를 이용하여 종방향거더(150)에 전달시키는 역할을 하게 돈다.
이에 상기 양 상부플랜지(111,121)는 도 3a를 참조하면, T형 단면 부재로서 상면은 수평면으로 형성시켜 난간용 연결플레이트(161)가 일체로 조립 설치되도록 하면서, 횡방향으로 내측단부를 서로 연결시켜 T형 단면으로 연속 형성될 수 있도록 하게 된다.
즉, 종방향거더(150)에 고정 형성시킨 상부 가로보연결부재(130)에 양 상부플랜지(111,121)의 내측단부가 겹치도록 하여 내측단부면이 서로 접하도록 한 상태에서 볼트, 너트를 포함하는 체결구에 의하여 양 모듈형가로보(110,120)의 내측단부가 서로 체결 고정되도록 하되 T형 단면으로 연속 형성될 수 있도록 하게 된다.
이를 위해 상기 양 모듈형가로보(110,120)의 내측단부에는 미리 체결홀을 형성시키고, 상부 가로보연결부재(130)의 체결홀과 연통시킨 상태에서 볼트, 너트를 포함하는 체결구를 이용하여 서로 체결시키게 된다.
다음으로 상기 양 테이퍼링복부(112,122)는 도 3a를 참조하면, T형 단면 부재인 양 상부플랜지(111,121)와 일체로 형성되도록 하되, 종방향거더(150) 외주면과 밀착되도록 배치되는 양 클램핑부(113,123)와 함께 중공부(S)가 형성되도록,
양 상부플랜지(111,121)의 단부에 상단이 일체화되고, 종방향거더(150)의 저면에 형성된 하부 가로보연결부재(140)로 하방으로 경사져 모아진 하단이 서로 연결되도록 형성되는 수직판재이다.
즉, 종방향거더(150)에 고정 형성시킨 하부 가로보연결부재(140)에 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면이 서로 접하도록 한 상태에서 볼트, 너트를 포함하는 체결구에 의하여 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단이 서로 체결 고정되도록 하게 된다.
이를 위해 상기 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단에는 미리 체결홀을 형성시킨 양 수직판 형태의 하단 단부면을 형성시키고, 하부 가로보연결부재(140)의 체결홀과 연통시킨 상태에서 볼트, 너트를 포함하는 체결구를 이용하여 서로 체결시키게 된다.
다음으로 상기 양 클램핑부(113,123)는 도 3a를 참조하면, 양 상부플랜지(111,121)의 내측단부와 양 테이퍼링복부(112,122)를 하단 단부면 사이에 일체로 연결된 예컨대 원형리브 형태로 형성되어, 내부에 종방향거더(150)가 관통하도록 하면서 종방향거더 외주면에 밀착되도록 하여, 양 모듈형가로보(110,120)의 수직처짐에 효과적으로 저항하도록 하면서, 작용하중에 의한 응력에 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.
또한 상기 양 클램핑부(113,123)와 양 테이퍼링복부(112,122) 사이로는 중공부(S)가 형성되도록 하여 경량모듈식 교량(100)의 중량 감소가 가능하도록 하게 된다.
이로서 양 모듈형가로보(110,120)의 T형 단면의 양 상부플랜지(111,121), 중공부(S)가 형성되는 수직판재인 양 테이퍼링복부(112,122), 원형리브형태의 양 클램핑부(113,123)는 판재를 그대로 이용하기 때문에 중량증가 요인이 없으면서도,
종방향거더(150)의 외주면에 접하도록 양 클램핑부(113,123)를 형성시키되, 양 클램핑부(113,123)의 상단과 하단은 양 상부플랜지(111,121)와 양 테이퍼링복부(112,122)의 내측단부와 하단 단부면에 일체화되어 하중전달에 효과적으로 작용하여 경량모듈식 교량(100)의 중량 감소에 의한 하중 저하 효과가 감소되지 않도록 하는 구조를 채택하고 있음을 알 수 있다.
다음으로 상부 가로보연결부재(130)는 2a 및 도 2b를 참조하면, 양 모듈형가로보(110,120)의 양 상부플랜지(111,121)를 종방향거더(150)의 상면에서 서로 연결시켜주는 역할을 하는 것으로서, 종방향거더(150)의 상면에 횡방향으로 연장되는 수직판재로 형성되며 체결홀이 형성되도록 한 것이다.
즉, 상부 가로보연결부재(130)에 의하여 연결된 양 모듈형가로보(110,120)의 양 상부플랜지(111,121)는 작용하중에 의하여 휨 모멘트에 의한 수직처짐이 발생하게 되는데, 이에 양 상부플랜지(111,121)의 내측단부들은 인장응력에 의하여 벌어지게 된다.
이를 제어하기 위하여 종방향거더(150)의 상면에 미리 일체로 형성시킨 상부 가로보연결부재(130)를 이용하여,
서로 접하도록 설치되는 양 모듈형가로보(110,120)의 양 상부플랜지(111,121)가 서로 벌어지지 않도록 하면서,
양 클램핑부(113,123)를 통해 인장응력이 종방향거더(150)으로 전달되도록 하게 된다.
이러한 상부 가로보연결부재(130)는 횡방향으로 연장되는 수직판재이므로 종방향거더(150)의 상면과 들뜨지 않도록 상방 절곡된 절곡판으로 형성시키고, 체결홀을 미리 형성시킨을 이용하는 것이 바람직하다.
다음으로 하부 가로보연결부재(140)는 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면을 종방향거더(150)의 하면(저면)에서 서로 연결시켜주는 역할을 하는 것으로서, 종방향거더(150)의 하면에 종방향으로 연장되는 수직판재로 형성되며 체결홀이 형성되도록 한 것이다.
즉, 하부 가로보연결부재(140)에 의하여 연결된 양 모듈형가로보(110,120)의 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면은 작용하중에 의하여 휨 모멘트에 의하여 수직처짐이 발생하면서 압축응력에 의하여 압착된다.
이를 제어하기 위하여 종방향거더(150)의 하면에 미리 일체로 형성시킨 하부 가로보연결부재(140)를 이용하여,
서로 접하도록 설치되는 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면이 서로 비틀어지지 않도록 하면서,
양 클램핑부(113,123)를 통해 압축응력이 종방향거더(150)으로 전달되도록 하게 된다.
이러한 하부 가로보연결부재(140)는 종방향으로 연장되는 수직판재이므로 종방향거더(150)의 상면과 들뜨지 않도록 하방 절곡된 절곡판으로 형성시키고, 체결홀을 미리 형성시킨을 이용하는 것이 바람직하다.
다음으로 종방향거더(150)는 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 양 모듈형가로보(110,120)의 양 클램핑부(113,123)에 밀착되어 설치되어 양 모듈형가로보(110,120)으로부터의 전달하중을 지지하면서 저면을 지지하는 기둥구조물(180)을 통해 최종 지반에 하중을 전달하는 것으로서 종방향으로 연결설치되는 거더역할을 하게 된다.
이를 위해 종방향거더(150) 상면에 상부 가로보연결부재(130)를 일체로 형성시키고, 하부 가로보연결부재(140)를 종방향거더(150) 하면에 일체로 형성시키고,
상기 상부 가로보연결부재(130)와 하부 가로보연결부재(140)를 이용하여 양 모듈형가로보(110,120)를 횡방향으로 연결시키되,
서로 횡방향으로 연결된 양 모듈형가로보(110,120)는 종방향거더(150)에 종방향으로 다수가 이격 설치되게 된다.
도 3c를 참조하면 1개의 원형단면의 강관으로서, 종방향거더(150)의 단부면에는 연결플랜지(151)가 일체로 형성되도록 하고, 인접한 종방향거더(150)의 연결플랜지(151)가 서로 접하도록 한 상태에서 서로 접하는 연결플랜지(151)들의 연통된 체결홀에 볼트와 너트와 같은 체결구로 서로 연결시킬 수 있음을 알 수 있다.
다음으로 난간(160)은 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 경량모듈식 교량(100)이 스카이트리탑으로 지칭되는 고공 산책로 교량으로 이용되기 때문에 이를 통행하는 사람등의 안전을 확보하기 위한 것이다.
이러한 난간(160)은 통상 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 상면에 별도의 난간기초를 별도 설치하고, 난간기초 사면에 난간(160)을 조립 설치하는 것이 통상적이다.
하지만 난간기초를 별도 설치하는 것은 공종이 증가하는 이유가 되고, 시공성 및 경제성이 저하되기 때문에 본 발명은 난간(160)을 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 상면에 직접 볼트와 너트와 같은 체결구로 조립 설치하게 된다.
이를 위해 도 3b를 참조하면, 난간기초를 별도 설치하지 않을 수 있도록,
양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 상면에 난간용 연결플레이트(161)가 일체로 조립 설치되도록 하고, 상기 난간용 연결플레이트(161)를 난간(160)의 지주 하단으로 삼아, 난간(160)을 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 상면에 직접 종방향으로 설치하게 된다.
즉, 1개의 난간을 구성하는 양 단부 지주 하단을 난간용 연결플레이트(161)로 형성시키고,
상기 난간용 연결플레이트(161)를 종방향으로 이격된 양 모듈형가로보(110,120)의 양 상부플랜지(111,121) 외측단부 상면과 볼트와 너트와 같은 체결구를 이용하여 경제적이면서도 신속하게 난간 설치가 가능하도록 하게 된다.
이에 도 3b에 의하면, 양 모듈형가로보(110,120)의 종방향 간격(L1)과 난간의 종방향간격(L2)은 서로 동일하도록 형성되도록 하고 있음을 알 수 있다.
다음으로 바닥판(170)은 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 경량모듈식 교량(100)의 양 모듈형가로보(110,120)의 양 외측단부 사이의 중앙부에 형성되는 양 상부플랜지(111,121)에 사람등이 직접 통행하는 슬래브이다.
이러한 바닥판(170)은 도 3b를 참조하면, 양 모듈형가로보(110,120) 상면에 용접없이 장선재(171)를 역시 무용접 방식으로 체결 고정시키고, 상기 장선재(171) 상면에 바닥판부재(172)를 설치하여 간단하게 완성시키게 된다.
이때 상기 바닥판(170)의 장선재(171)는 양 모듈형가로보(110,120)의 종방향 간격(L1)에 해당하는 길이로 제작된 사각관부재를 이용하면 되고, 양 모듈형가로보(110,120)의 양 외측단부 사이의 중앙부에 형성되는 양 상부플랜지(111,121) 상면에 채널부재(173)를 먼저 일체화시킨 상태에서, 상기 채널부재(173)에 장선재(171)를 볼트와 너트와 같은 체결구를 이용하여 고정 설치하는 방식을 채택하여 신속하면서도 고공에서 무용접 방식으로 설치되도록 하게 된다.
상기 바닥판부재(172)도 양 모듈형가로보(110,120)의 종방향 간격(L1)에 해당하는 길이로 제작된 판재를 이용하면 된다.
다음으로 기둥구조물(180)은 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종방향으로 연장 설치된 종방향거더(150)를 지반(G)에서 지지하도록 설치되는 수직부재로서, 원형강관을 이용하면 된다.
이러한 기둥구조물(180)의 하단은 도 3c를 참조하면, 지반(G)에 안정적으로 일정깊이 관입되도록 하고,
상방으로 연장되도록 하되, 역시 무용접방식으로 연결플랜지(181)를 이용하여 보다 신속하면서도 간단한 구조로 연결 설치할 수 있도록 하게 된다.
또한 상기 기둥구조물(180)의 상단은 미도시한 캡부재를 더 설치하고, 캡부재와 종방향거더(150) 사이에는 예컨대 Y형 코핑부재(182)를 이용하여 연결시키게 된다.
이러한 Y형 코핑부재(182)는 기둥구조물(180)의 저면에 2개의 지지부를 형성시키기 때문에 보다 안정적인 종방향거더와 바닥닥 지지 및 순경간장 증가가 가능하며 무용접 방식으로 설치되어 신속한 시공이 가능하게 된다.
[본 발명의 경량모듈식 교량(100) 시공방법]
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 경량모듈식 교량(100) 시공방법 예시도를 도시한 것이다.
상기 경량모듈식 교량(100) 시공방법은 기둥구조물(180)에 종방향거더(150)를 조립 설치하고, 상기 종방향거더(150)에 미리 형성된 상부 가로보연결부재(130)와 하부 가로보연결부재(140)를 이용하여 양 모듈형가로보(110,120)를 조립 설치하고, 바닥판(170)과 난간(160)을 설치하되 현장에서는 무용접방식으로 시공하여 신속하면서도 안전하게 교량 시공이 가능하도록 하게 된다.
이에 도 4a와 같이, 지반(G)에 종방향으로 서로 이격되도록 하여 기둥구조물(180)을 먼저 시공하게 된다.
이러한 기둥구조물(180)은 일정한 높이로 설치되도록 다수의 기둥구조물(180)을 무용접방식으로 연결플랜지(181)를 이용하여 다수를 연결시켜 설치할 수 있음도 알 수 있고, 기둥구조물(180) 상단에 Y형 코핑부재(182)를 설치하게 된다.
이때 상기 Y형 코핑부재(182)는 기둥구조물(180) 상단에 각각 설치하게 되며, Y형 코핑부재(182)에 의하여 종방향거더(150)가 안착되어 지지되도록 설치하게 된다.
이러한 Y형 코핑부재(182)는 기둥구조물(180) 상단에 설치된 캡부재와 일체화시킨 강재를 이용하면 된다.
다음으로 도 4b와 같이, Y형 코핑부재(182) 사이사이에 종방향거더(150)를 설치하되, 이러한 종방향거더(150)는 상부 가로보연결부재(130)와 하부 가로보연결부재(140)를 이용하여 양 모듈형가로보(110,120)를 횡방향으로 서로 대칭되도록 연결시켜 종방향거더(150)에 가로보 형태로 미리 형성시킨 것을 이용하게 된다.
상기 종방향거더(150)도 연결플랜지(151)를 이용하여 필요한 연장길이로 설치하게 된다. 즉, 인접한 종방향거더(150)의 연결플랜지(151)가 서로 접하도록 한 상태에서 서로 접하는 연결플랜지(151)들의 연통된 체결홀에 볼트와 너트와 같은 체결구로 서로 연결시켜 설치하게 된다.
이때 상기 양 모듈형가로보(110,120)는 종방향거더(150)에 형성된 상부 가로보연결부재(130)와 하부 가로보연결부재(140)를 이용하여 횡방향으로 서로 대칭되도록 연결시켜 종방향거더(150)에 횡방향으로 가로보 형태로 형성시킨 것으로서, 단순 휨 부재로만 작용하지 않고, 종방향거더의 중립축 상부에 발생하는 인장응력에 저항하도록 하면서도, 종방향거더의 중립축 하부는 압축응력에 저항하는 하중 저항 구조를 채택한 것이다.
또한, 상기 상부 가로보연결부재(130)는 양 모듈형가로보(110,120)의 양 상부플랜지(111,121)를 종방향거더(150)의 상면에서 서로 연결시켜주는 역할을 하는 것으로서, 종방향거더(150)의 상면에 횡방향으로 연장되는 수직판재로 형성되며 체결홀이 형성되도록 한 것이고,
또한, 상기 하부 가로보연결부재(140)는 양 모듈형가로보(110,120)의 양 테이퍼링복부(112,122) 하단 단부면을 종방향거더(150)의 하면(저면)에서 서로 연결시켜주는 역할을 하는 것으로서, 종방향거더(150)의 하면에 종방향으로 연장되는 수직판재로 형성되며 체결홀이 형성되도록 한 것임은 살펴본 바와 같다.
다음으로 도 4c 및 도 4d와 같이, 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부에 난간(160)을 더 설치하고, 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 사이의 중앙부에 바닥판(170)을 설치함으로서 본 발명에 의한 경량모듈식 교량(100)을 완성시키게 된다.
이때 양 모듈형가로보(110,120)에는 상부 가로보연결부재(130)와 하부 가로보연결부재(140)를 미리 형성시키고, 도 3b와 같이, 장선재(171) 설치용 채널부재(173)도 미리 형성시킨 상태에서,
기둥구조물(180)에 의하여 지지되어 설치된 종방향거더(150)에 상기 양 모듈형가로보(110,120)를 조립 설치하고, 난간(160)과 바닥판(170)을 추가 조립 설치하는 방식을 이용하기 때문에 신속하면서도 안전한 시공이 가능하게 된다.
이때 도 4c와 같이, Y형 코핑부재(182)를 기둥구조물(180) 상단에 각각 설치하고, Y형 코핑부재(182)에 의하여 종방향거더(150)가 안착되어 지지되도록 해도 되고,
도 4d와 같이, Y형 코핑부재(182) 없이 기둥구조물(180) 상단에 종방향거더(150)가 안착되어 지지되도록 해도 상관은 없다.
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: 경량모듈식 교량 110,120: 양 모듈형가로보
111,121: 양 상부플랜지 112,122: 양 테이퍼링복부
113,123: 양 클램핑부 130: 상부 가로보연결부재
140: 하부 가로보연결부재 150: 종방향거더
151: 연결플랜지 160: 난간
161: 난간용 연결플레이트 170: 바닥판
171: 장선재 172: 바닥판부재
173: 채널부재 180: 기둥구조물
181: 연결플랜지 182: Y형 코핑부재

Claims (10)

  1. 종방향거더(150)의 상면에 횡방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 상부 가로보연결부재(130); 종방향거더(150)의 하면에 종방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 하부 가로보연결부재(140); 및 상기 상부 가로보연결부재(130)에 양 상부플랜지(111,121)의 내측단부가 체결구에 의하여 서로 연결되고, 상기 하부 가로보연결부재(140)에 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면이 서로 체결구에 의하여 서로 연결되는 양 모듈형가로보(110,120);를 포함하여, 상기 양 모듈형가로보(110,120)는 단순 휨 부재로만 작용하지 않고, 종방향거더의 중립축 상부에 발생하는 인장응력에 저항하도록 하면서도, 종방향거더의 중립축 하부는 압축응력에 저항할 수 있도록 하며,
    상기 양 모듈형가로보(110,120)는 양 상부플랜지(111,121)의 내측단부와 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면 사이에 일체로 연결된 원형 리브 형태로 형성되어, 내부에 종방향거더(150)가 관통하도록 하면서 종방향거더 외주면에 밀착되도록 하여, 양 모듈형가로보(110,120)의 수직처짐과 작용하중에 의한 응력에 저항할 수 있도록 하며, 상단과 하단은 양 상부플랜지(111,121)와 양 테이퍼링복부(112,122)의 내측단부와 하단 단부면에 일체화되는 양 클램핑부(113,123)를 포함하고,
    상기 양 테이퍼링복부(112,122)는, T형 단면 부재인 양 상부플랜지(111,121)와 일체로 형성되도록 하되, 종방향거더(150) 외주면과 밀착되도록 배치되는 양 클램핑부(113,123)와 함께 중공부(S)가 형성되도록, 양 상부플랜지(111,121)의 단부에 상단이 일체화되고, 종방향거더(150)의 저면에 형성된 하부 가로보연결부재(140)로 하방으로 경사져 모아진 하단이 서로 연결되도록 형성되는 수직판재인 경량모듈식 교량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양 상부플랜지(111,121)는 T형 단면 부재로서 상면은 수평면으로 형성시켜 난간용 연결플레이트(161)가 일체로 조립 설치되도록 하고, 상기 난간용 연결플레이트(161)를 난간(160)의 지주 하단으로 삼아, 난간(160)이 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 상면에 직접 종방향으로 설치되도록 하는 경량모듈식 교량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양 모듈형가로보(110,120)의 양 외측단부 사이의 중앙부에 형성되는 양 상부플랜지(111,121) 상면에 일체화된 채널부재(173); 상기 채널부재(173)에 체결된 장선재(171); 및 상기 장선재(171) 상면에 설치된 바닥판부재(172);를 포함하는 바닥판(170)이 더 설치되는 경량모듈식 교량.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 종방향거더(150)는, 종방향으로 연장 설치되는 원형단면의 강관을 포함하며, 단부면에는 연결플랜지(151)가 일체로 형성되도록 하고, 인접한 종방향거더(150)의 연결플랜지(151)가 서로 접하도록 한 상태에서 서로 접하는 연결플랜지(151)들을 체결구로 서로 연결시켜 설치되도록 하고, 상기 종방향거더(150)를 지반(G)에서 지지하도록 설치되는 수직부재로서, 원형강관을 포함하는 기둥구조물(180)을 설치하되, 상기 기둥구조물(180)은 연결플랜지(181)를 이용하여 연결 설치하되, 기둥구조물(180)의 상단과 종방향거더(150) 하면 사이에는 Y형 코핑부재(182)를 이용하여 연결되도록 할 수 있는 경량모듈식 교량.
  6. (a) 기둥구조물(180) 상단에 Y형 코핑부재(182)를 설치하고, 설치된 Y형 코핑부재(182)에 종방향거더(150)가 지지되도록 설치하는 단계; 및 (b) 상기 종방향거더(150)의 상면에 횡방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 상부 가로보연결부재와 종방향거더(150)의 하면에 종방향으로 연장되는 수직판재로 형성된 하부 가로보연결부재(140)를 이용하여 양 모듈형가로보(110,120)를 횡방향으로 서로 대칭되도록 연결시켜, 종방향거더(150)에 가로보 형태로 형성시키는 단계;를 포함하여 경량모듈식 교량(100)를 시공하되, 상기 (b) 단계의 상부 가로보연결부재(130)에 양 상부플랜지(111,121)의 내측단부가 체결구에 의하여 서로 연결되고, 상기 하부 가로보연결부재(140)에 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면이 서로 체결구에 의하여 서로 연결되도록 하며,
    상기 (b)단계의 양 모듈형가로보(110,120)는 양 상부플랜지(111,121)의 내측단부와 양 테이퍼링복부(112,122)의 하단 단부면 사이에 일체로 연결된 원형 리브 형태로 형성되어, 내부에 종방향거더(150)가 관통하도록 하면서 종방향거더 외주면에 밀착되도록 하여, 양 모듈형가로보(110,120)의 수직처짐과 작용하중에 의한 응력에 저항할 수 있도록 하며, 상단과 하단은 양 상부플랜지(111,121)와 양 테이퍼링복부(112,122)의 내측단부와 하단 단부면에 일체화되는 양 클램핑부(113,123)를 포함하고,
    상기 양 테이퍼링복부(112,122)는, T형 단면 부재인 양 상부플랜지(111,121)와 일체로 형성되도록 하되, 종방향거더(150) 외주면과 밀착되도록 배치되는 양 클램핑부(113,123)와 함께 중공부(S)가 형성되도록, 양 상부플랜지(111,121)의 단부에 상단이 일체화되고, 종방향거더(150)의 저면에 형성된 하부 가로보연결부재(140)로 하방으로 경사져 모아진 하단이 서로 연결되도록 형성되는 수직판재인 경량모듈식 교량 시공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부에 난간(160)을 더 설치하고, 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 사이의 중앙부에 바닥판(170)을 더 설치하는 경량모듈식 교량 시공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    양 모듈형가로보(110,120)에는 상부 가로보연결부재(130)와 하부 가로보연결부재(140)를 미리 형성시키고, 장선재(171) 설치용 채널부재(173)도 미리 형성시킨 상태에서, 기둥구조물(180)에 의하여 지지되어 설치된 종방향거더(150)에 상기 양 모듈형가로보(110,120)를 조립 설치하고, 난간(160)과 바닥판(170)이 조립되도록 하는 경량모듈식 교량 시공방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 양 상부플랜지(111,121)는 T형 단면 부재로서 상면은 수평면으로 형성시켜 난간용 연결플레이트(161)가 일체로 조립 설치되도록 하고, 상기 난간용 연결플레이트(161)를 난간(160)의 지주 하단으로 삼아, 난간(160)이 양 모듈형가로보(110,120)의 외측단부 상면에 직접 종방향으로 설치되도록 하여, 양 모듈형가로보(110,120)의 종방향 간격(L1)과 난간의 종방향간격(L2)은 서로 동일하게 형성되도록 하는 경량모듈식 교량 시공방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 경량모듈식 교량(100)은,
    모듈화된 경량 장지간 고공 산책로용 교량으로서, 화재방지를 위해 현장용접이 없는 체결구를 적용하여, 제작 및 시공되도록 하되, Y형 코핑부재(182)를 설치하고, 설치된 Y형 코핑부재(182) 상단에 기둥구조물(180) 상단에 종방향거더(150)가 지지되도록 설치하거나, Y형 코핑부재(182)를 설치하지 않고, 기둥구조물(180) 상단에 종방향거더(150)가 지지되도록 설치하는 경량모듈식 교량 시공방법.
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