KR200181562Y1

KR200181562Y1 - 하천제방 굴착지역에 시공되는 상광하협형 교대

Info

Publication number: KR200181562Y1
Application number: KR2019990023343U
Authority: KR
Inventors: 최종완
Original assignee: 주식회사인터세크
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2000-05-15

Abstract

하천에 제방이 있는 굴착지역에 교량을 가설하고자 할 때, 제방을 굴착하여 단순 수직형 교대를 설치하는 대신 도 4 의(a)(b)(c)(d)에 표시된 바와 같은 형식의 상광하협형 교대를 설치함으로서 공사시 홍수에 대한 안전과 교량 전체의 공사비를 절감할 수 있는 하천제방 굴착지역에 시공되는 상광하협형 교대에 관한 것으로, 도 4 에서 표시하는 바와 같이 제방이 굴착되는 지역의 교좌(3)위에 교대를 상광하협형으로 시공하되 중공부(2)를 형성시키고 제방의 토압을 지지하는 제방지지부분(4)과 형태보강부분(5) 및 상단 연결부(6)를 일체형으로 구성되어 진다.

Description

하천제방 굴착지역에 시공되는 상광하협형 교대{A pier with wide upper part and narrow lower part in bridge}

본 고안은 하천제방을 굴착해야하는 지역에 시공되는 상광하협형 교대에 관한 것이다.

교량이 하천이나 기타 시설물을 건널 때 접속부를 성토하여 교량의 시점으로도 1 과 같이 교대가 필요하게 된다.

그리고 이미 제방이 축조되어 있을 때에 교대를 축조하려면 기 축조되어 있는 제방을 굴착하여 도 2 와 같이 교대를 축조하지 않으면 안된다.

그러나 교대는 도 3 과 같이 교대 뒤의 토압을 받게되고 세로로부터 사하중과 활하중 등에 의한 주하중을 받게되어 그의 크기가 강바닥에 세워지는 교각에 비하여 크게 된다.

이러한 이유로 하천에 제방이 축조되어 있을 때 재래식 교대를 설치하면,

첫째로, 제방을 크게 굴착함으로서 공사비가 과대하게 되며, 우기를 피하여 공사를 해야 한다.

둘째로, 교대는 사하중과 활하중에 의하여 수직하중을 받음과 아울러 교대배면에 토압에 의한 수평력을 받게 되어 있다. 이 수평토압에 의하여 교대 자체의 치수가 커지게 된다. 이 문제보다 더 큰 문제는 토압에 의한 수평력 때문에 기초에 큰 모멘트가 발생함으로 기초의 공사비가 과다하게 된다. 기초에 큰 모멘트가 작용하면 기초반력에 큰 편차가 생기게 되며 특히 말뚝기초일 때에는 말뚝두부에 발생하는 모멘트 때문에 기초의 공사비가 증가하여 불경제적인 기초가 된다.

본 고안은 상기한 바와 같은 하천제방 굴착지역에 설치되는 교대의 제결점을 제거하기 위한 것으로서 제방이 있는 하천에 교량을 가설하고자 할 때, 제방을 굴착하여 단순 수직형 교대를 설치하는 대신 상광하협형의 교대를 설치함으로서 공사시의 홍수에 대한 안전과 교량 전체의 공사비를 절감할 수 있는 교각형식을 창출한 것으로서 그 논리는 제방이 이미 구축되어 있거나 하천 양안의 지형이 경사되어 있는 곳에 시공하면 교대 축조 단순화와 구조역학의 합리화가 이루어지는 것이다.

도 1 은 일반교량의 교대

도 2 는 하천제방이 있을 때의 교대

도 3 은 교대가 받는 외력(外力)

도 4 는 본 고안에 의한 교대의 여러가지 실시형태

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 교대 (2) : 중공부

(3) : 교좌 (4) : 제방지지부분

(5) : 형태보강부분 (6) : 상단 연결부

(7) : 보

이하 본 고안의 상광하협형 교대에 대한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 4 에서 표시하는 바와 같이 단순 수직형 교대를 대신하여 제방이 굴착되는 지역의 교좌(3)위에 교대(1)를 상광하협형으로 시공하되 중공부(2)를 형성시키고 있다.

그 실시예는 도 4 의(a)(b)(c)(d)의 음영으로 표시된 형식의 부분이며 제방지지부분(4)과 형태보강부분(5) 및 상단 연결부(6)로 형성된다.

그리고 도 4 에 표시된 각도 α 와 β 는 교량의 형식과 지형조건에 따라 변경시킨다. 각도 β 는 제방의 경사도에 따라 결정되나 각 α 는 사하중과 활하중의 합성에 의하여 기초에 생겨나는 모멘트가 최소로 되도록 여러 번의 시산에 의하여 결정되어야 한다.

(a)는 형태보강부분(5)이 수직으로 되어 있으며 연속되는 보(7)의 단부가 단순지지로 되어있다.

(b)는 형태보강부분(5)이 수직으로 되어 있으며 연속되는 보(7)의 단부가 연속되어 있다

(c)는 형태보강부분(5)이 교좌(3)에 대하여 둔각으로 경사되어 있으며 연속되는 보(7)의 단부가 단순지지로 되어 있다.

(d)는 형태보강부분(5)이 교좌(3)에 대하여 둔각으로 경사되어 있으며 연속되는 보(7)의 단부가 연속되어 있다.

상기 실시예 모두 시발세로보인 교대의 형태보강부분(5)이 상단 연결부(6)와 제방지지부분(4)과 일체로 되어 복합적 기능을 하고 있다.

그리고 도 4 에 표시된 각 α 와 β 는 교량의 형식과 지형조건에 따라 변화한다.

상기와 같이된 본 고안은 재래식 수직교대 대신 상광하협형 교대로 대치함으로서의 이점은 다음과 같다.

첫째는, 공사시공에 있어 제방을 굴착하면 홍수시에 제방붕괴 위험성이 있으므로 상광하협형 교대로 대치하면 상기한 홍수시의 위험이 적어진다.

둘째는, 상광하협형 교대는 재래식교대 설치시보다 제방굴착에 의한 공사비를 줄일 수 있다.(예 1 참조)

셋째는, 재래식교대는 사하중과 활하중 이외에 토압에 의한 수평력이 생기나 상광하협형 교대는 토압에 의한 수평력이 없다. 재래식 교대에서는 토압에 의한 수평력 때문에 기초에 큰 모멘트가 생기므로서 기초의 양단에 수직력의 편차가 발생하게 된다. 아울러 말뚝기초일 때에는 전술한 모멘트 때문에 말뚝두부에 큰 모멘트를 발생시킴으로서 지지말뚝의 개수가 늘어남으로 공사비를 증가시키게 되나 상광하협형 교대는 토압에 의한 수평력이 없어 지지말뚝 개수를 줄여 공사비를 절감할 수 있다.(예 2 참조)

A. 재래식 교대

① 터파기

872.5*3,286원 = 2,867,035원

② 되메우기

(872.5-213.75)*1,023원 = 673,901원

① + ② = 2,867,035원 + 673,901원 = 3,540,936원

B. 상광하협형 교대

① 터파기

285.0*3,286원 = 936,510원

② 되메우기

285.0*1,023원 = 291,555원

① + ② = 936,510원 + 291,555원 = 1,228,065원

A - B = 3,540,936원 - 1,228,065원 = 2,312,871원

∴ 2,312,871원 *2EA(교대) = 4,625,742원 절약

＜예 2＞

본 교대는 높이 6M의 재래식 (역T형)교대로서 기초는 강관말뚝을 2열로 배치한 형식이며 그 제원은 아래의 단면도와 같다. 본 단면의 구조해석결과를 집계하여 표 1, 2, 3 에 정리하였다.

위의 해석결과를 가지고 말뚝 본체에 작용하는 응력을 검토하면 다음과 같다.

여기서, V : 말뚝에 작용하는 수직력(표 1)

V = 41.627 TON/M * 1.7625 M

= 73.368 TON

= 73368 kg

A : 강관말뚝의 단면적

A = 155.195 ㎠

M : 말뚝본체에 작용하는 모멘트(표 2)

M = 7.764 TON·M = 77640O kg·cm

Y : 강관말뚝의 반경

Y = 25.2 cm (부식공제 2㎜ 포함)

I : 단면 2차 모멘트I = 47360.754 cm⁴

(수직력에 의한 항) (모멘트에 의한 항)=

=472.747 + 413.112

=885.859

시방서에서 제한하는 허용응력

위의 결과에서 볼 수 있듯이 모멘트에 의하여 응력이 크게 증가함을 알 수 있으며 연직반력이 기초에 큰 편차를 가지고 작용하게 될 경우에는 교대 앞쪽의 말뚝에 과다한 수직력과 모멘트가 발생함으로서 말뚝의 개수를 증가시키게 된다.

이러한 기초반력의 편차의 원인은 교대 배면의 토압에 의한 것이라 할 수 있으며 이 토압이 작용하지 않을 경우, 수직반력이 거의 등분포하게 발생하고 모멘트는 거의 발생하지 않는다.

그러므로 위의 응력을 검토하는 식에서 수직력에 의한 항이 감소하고 모멘트에 의한 항은 0이 되므로 말뚝본체에 작용하는 응력은 50%이상 줄일 수 있는 것이다.

이는 말뚝 개수를 줄여 공사비를 절감할 수 있다는 것이다.

Claims

전체 형태가 중공의 상광하협형이고

형태보강부분(5)이 수직으로 되어 있으며 제방지지부분(4)은 둔각으로 되어있고 연속되는 보의 단부가 단순지지로 되어 있으며 형태보강부분과 제방지지부분 및 상부 연결부가 일체로 된 것을 특징으로 하는 하천제방 굴착지역에 시공되는 상광하협형 교대.
제1항에 있어서,

보의 단부가 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 하천제방 굴착지역에 시공되는 상광하협형 교대.
제1항에 있어서,

형태보강부분(5)과 제방지지부분(4)이 둔각으로 경사되어 있는 것을 특징으로 하는 하천제방 굴착지역에 시공되는 상광하협형 교대.
제3항에 있어서,

보의 단부가 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 하천제방 굴착지역에 시공되는 상광하협형 교대