KR20020062882A - 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교 - Google Patents

프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교 Download PDF

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KR20020062882A KR1020020036532A KR20020036532A KR20020062882A KR 20020062882 A KR20020062882 A KR 20020062882A KR 1020020036532 A KR1020020036532 A KR 1020020036532A KR 20020036532 A KR20020036532 A KR 20020036532A KR 20020062882 A KR20020062882 A KR 20020062882A
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Abstract

본 발명은 강이나 하천, 차도 또는 철도의 노면을 횡단하는 보행자 또는 자전거 이용자(이하「 횡단자 」라고 칭함)를 단독으로 차도 또는 철도로부터 입체적으로 분리함으로써 횡단자의 안전을 확보하기 위한 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교에 관한 것이다.
본 발명의 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교는 강재거더가 얹혀지는 교각부와 양측 교각부 사이를 연결하는 강재거더로 형성되고, 아치형태로 형성된 강재튜브를 강재거더의 H형보 상면에 고정하기 위한 4개의 앵커브릿지가 교각부 양측에 형성되고, 강재거더의 양측 교각부에 앵커브릿지가 구성되고, 아치형태로 형성된 프리캐스트 강재튜브는 횡단로 좌,우측을 따라 78°기울어져 앵커브릿지에 형성되고, 강재거더와 아치형태로 형성된 프리캐스트 강재튜브는 여러 가닥의 케이블바로 상호 결합되며, 케이블바는 인장력만을 허용하도록 케이블바의 중앙부에 턴버클을 형성하고 있다.
본 발명에 의해, 보행자의 주통로인 강재거더에 작용하는 사하중과 활하중의 설계하중을 최소화시켜 중앙으로부터 발생되는 최대 휨응력 및 전단력에 저항할 수 있으며, 아치형태로 형성된 강재튜브내에 고강도무수축혼화제를 투입시켜 강재튜브의 자중은 증가시키고, 강재거더내에 구성되는 부재 수량을 줄여 원자재 절감으로 인한 사전 제작성과 시공성을 향상시키고 안전도에 영향을 주지 않으면서도 상부거더의 경량화로 제작단가를 낮출 수 있는 데 그 특징이 있다.
또한, 판형교에 아치형태로 형성된 강재튜브를 케이블바로 결합시킨 육교로서, 미적으로 우아하며 주변환경과의 조화미를 부각시켜 기존 육교의 미관에 대한 문제점을 크게 개선시켜 육교의 구조적인 문제뿐만 아니라, 실용적인 부분을 극대화 시키는데 특징이 있다.

Description

프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교{COMPOSITE PEDESTRIAN BRIDGE CONSTRUCTED FROM SEMIPRECASTED HYBRID STRUCTURE}
본 발명은 강이나 하천, 차도, 철도 또는 전철의 노면을 횡단하는 보행자 또는 자전거 이용자(이하「 횡단자 」라고 칭함)를 단독으로 차도 또는 철도로부터 입체적으로 분리함으로써 횡단자의 안전을 확보하기 위한 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교에 관한 것이다.
횡단자를 자동차류 교통으로부터 완전히 분리해 보행자의 안전이 보장되는 육교를 제공하고, 횡단자의 안전성, 경제성, 미관을 고려한 설계·시공상의 문제점과 개선점을 도출하고 있다.
일반적으로 강이나 하천, 일반도로 및 신호기가 없는 교차점에 있어서는 교통혼잡시간 1시간당 횡단자가 100人이상일때 횡단육교가 설치되는데, 현재 각 현장마다 단경간의 보도육교는 단순보 형식(도2)으로 그리고 중경간 이상의 보도육교는 라멘교 형식(도1)으로 시공하는 것이 경제적인 것으로 알려져 있지만, 강재거더(10) 설계시 거더의 중앙에 발생되는 최대 휨 응력과 전단력에 의하여 단면의 크기가 결정되므로, 중지간 이상의 구조물에 적용하는 경우에는 일반적으로 비경제적이고 미관이 투박하여 이를 이용하는 이용자에 대한 편의 제공등에 부적합한 면이 있었다.
관련 기술로는, 한국특허출원 10-1998-0077287(강재단일형 라멘식 보도육교 구조형식의 시공법), 한국 실용신안 출원 20-1997-0001806(라멘식 강상자형 보도육교 구조형식의 시공법), 한국 실용신안 출원 20-2000-0034830(단순보 형식의 교량 및 육교의 강재거더구조), 한국특허출원 10-1998-0043606(비부착 긴장재를 갖는 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 이용한 교량바닥판 시스템), 한국특허출원 10-1999-0052843(아치형교각) 등이 공지되어 있다.
종래 횡단육교의 예는 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 강재거더(10)나 강상자형보(10)가 교각(20)상부에 얹혀지며 횡단자가 왕래하는 방향으로 설치된다. 교각의 상면에는 철골구조로 형성된 강재거더나 강상자형 구조가 설치되는데, 이러한 강재 구조는 철골구조를 기본 구조로 하거나, 철골구조로 된 거더 상부에 아스콘(11)이나 철판(11)을 이용하여 횡단로(12)를 형성한다. 따라서, 횡단자는 교각에 의해 지지된 강재거더에 형성된 횡단로를 따라 이동한다.
그러나, 이러한 종래의 횡단육교는 단순보 형식으로 시공되는 육교의 강상자형 강재거더구조에 있어서 사용성과 경제성에 문제점이 있다. 일반적으로 거더의 단면 크기는 거더 중앙에서 발생되는 최대 휨모멘트나 전단모멘트의 크기로부터 결정되고 있으며, 이때 휨 모멘트는 거더 지간 중앙으로부터 각 지점을 향하여 포물선 형태로 점점 작아지게 된다. 따라서, 단면크기 역시 그와 비례하여 작아질 수있음에도 불구하고, 거더의 제작 및 시공상의 편의 등의 이유로 단면의 크기는 지간 중앙에서 발생되는 최대 정 모멘트를의 반력을 감당하기 위해 강재거더(10)의 단면형태가 커져야 되는 문제점이 발생되고, 상기의 문제점을 보완하기 위해서 강재거더의 두께를 필요 이상의 두께로 설계 적용함으로서, 모멘트가 작은 다른 구간에 대해서도 일반적으로 이와 비슷한 크기의 단면을 갖도록 제작·설치되고 있다.
결과적으로, 원자재 및 시공 인건비 상승으로 인한 공급자와 사용자의 경제적 부담을 해소할 수 없는 문제점이 있었다.
특히, 근래에는 교량의 형식을 결정하는 요소 중 주변환경과의 조화미를 고려하여 설계된다는 점을 감안할때, 종래 형식의 육교 강재거더구조는 이를 이용하는 이용자에게 안락감과 색다른 흥취를 양양시킬 수 있는 미학적인면을 충족시킬 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해, 아치형태로 형성된 강재튜브를 교각에 의해 지지되는 강재거더의 H형보 좌,우측을 따라 78°경사시켜 설치, 강재거더 중앙부로부터 발생되는 최대 굽힘 · 전단 모멘트를 프리캐스트 아치형강재튜브와 강재거더의 역학적 상쇄작용으로 저항모멘트를 발생시킨다.
또한, 아치형강재튜브내에 고강도무수축혼화제를 투입하여 아치형강재튜브의 자중을 증가시켜 강재거더내에 설치되는 부재의 수량을 줄여 강재거더의 설계하중 부담을 최소화 한다.
또한, 프리캐스트 아치형강재튜브에 1세트의 케이블바를 연결시켜 강재거더에 발생되는 사하중 및 활화중에 의한 처짐량을 보정한다.
또한, 격벽, 보강재, 케이블바 등의 구성부품들이 규격화되어 있어 제작 및 시공이 용이하며, 아치형태를 형성하는 강재튜브형식의 육교를 채택함으로 횡단육교와 주변환경과의 조화미를 부여한, 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 라멘형 육교의 정면 및 단면을 나타낸 도.
도 2는 종래 단순보형식 육교의 정면 및 단면을 나타낸 도.
도 3은 본 발명의 프리캐스트합성구조(SEMIPRECASTED HYBRID STRUCTURE)를 갖춘 육교를 교각에 설치한 상태의 정면 및 단면도.
도 4는 본 발명의 프리캐스트합성구조를 갖춘 육교의 아치형강재튜브내에 고강도무수축혼화제를 투입한 상태의 단면도.
도 5는 본 발명의 프리캐스트합성구조를 갖춘 육교의 앵커브릿지 정면도.
도 6은 본 발명의 프리캐스트합성구조를 갖춘 육교를 설치한 상태의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 강재거더, 강상자형 보 11, 150 : 아스콘, 철판
12, 151 : 횡단로 20, 140 : 교각
110 : 아치형강재튜브 111, 122 : 격벽
112 : 고강도무수축혼화제, 프리캐스트 113, 125, 141 : 바닥판
114, 115, 163, 164 : 관통공 120 : 강재거더
121 : H형보 123 : 종방향 보강재
124 : 현장이음부 130 : 앵커브릿지
131 : 삽입홈 132 : 원형 바닥판
133 : 앵커브릿지 바닥판 160 : 케이블 고정러그
161 : 육각볼트 162 : 너트
164 : 케이블바 165 : 턴버클
본 발명은 강이나 하천, 차도, 철도 또는 전철의 노면을 횡단하는 보행자를 안전하게 이동시키기 위한 횡단육교에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공장내에서 4개의 격벽(111)으로 형성된 아치형강재튜브(110)내에 고강도무수축혼화제(112)를 투입후 3∼4일정도 응결시켜 구성하고, 자중이 증가된 프리캐스트(112) 아치형강재튜브는 강재거더(120)의 중앙부에 집중적으로 작용하는 최대 굽휨 모멘트와 전단력의 발생과 사하중 및 활하중에 대한 하중부담을 최소화 시킬 수 있는 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교에 관한 것이다.
본 발명의 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교는, 아치형태로 형성된 4개의 앵커브릿지(130)가 얹혀지는 직사각형 형태의 강재거더부(120)와, 교각부(140)의 일단으로부터 종방향으로 연장되어 형성되고, 아치형강재튜브(110)를 강재거더(120)의 H형보(121) 상면에 고정하기 위한 앵커브릿지(130)와, 하면에는 강재거더에 고정하기 위한 앵커브릿지 바닥판부(133)와 상면에는 다수개의 볼트구멍(131)을 갖는 원형 바닥판(132)이 일체로 형성되고, 강재거더(120)의 H형보와 보를 횡방향으로 연결하는 격벽(122)과, H형보(121)는 일단으로부터 횡방향으로 일정길이 연장되어형성되고, 격벽(122)과 격벽을 연결하는 ㄱ형 종방향 보강재(123)와, 격벽의 상면 일단으로부터 종방향 4줄로 구성하고, 아치형강재튜브(110)내에 고강도무수축혼화제(112)를 충진하기 위한 관통공(114)은 강재튜브 낮은쪽에 직경 Ф80인 원형튜브로 형성되고, 낮은쪽에 위치한 관통공(114)에 고강도무수축혼화제를 투입하여 3∼4일동안 공장에서 응결시켜 형성하고, 높은쪽에 형성된 관통공(115)을 통하여 고강도무수축혼화제가 투입될시 강재튜브내에 있는 공기는 제거되고, 프리캐스트 아치형강재튜브(110)는 강재거더(120)의 양측 좌,우 종방향으로 경사시켜 형성하고, 케이블걸이 러그(160)는 아치형강재튜브 하면과 강재거더 상면에 일정간격으로 형성하고, 케이블바(164)는 아치형강재튜브와 강재거더보의 케이블걸이 러그에 각각 결합시키고, 아치형강재튜브와 강재거더를 연결하는 케이블의 장력을 조절하는 턴버클(165)과 강재거더의 상부에 결합되어 횡단자가 지나다닐수 있는 발판(150)으로 구성된다.
한편, 본 발명의 프리캐스트 합성구조 육교는, 강재거더의 상면 앵커브릿지(130)와 결합되는 아치형강재튜브(110)의 설치각도 및 고강도무수축혼화제(112)의 충진량은 횡단육교의 경간, 폭, 지형여건등을 고려한 허용응력설계법에 따라 각기 별도로 구성된다.
이하 본 발명의 프리캐스트 합성구조 육교를 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 프리캐스트합성구조를 갖춘 육교를 교각에 설치한 상태의 측면 및 단면도이고, 도 4는 본 발명의 프리캐스트합성구조를 갖춘 육교의 아치형강재튜브내에 고강도무수축혼화제를 충진한 상태의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 프리캐스트합성구조를 갖춘 육교의 앵커브릿지 정면도이며, 도 6은 본 발명의 프리캐스트합성구조를 갖춘 육교의 사시도이다.
프리캐스트합성구조를 갖춘 육교의 강재거더(120)는 단면이 H형(121)을 형성하고 직사각형 형상을 이루며, 직사각형 형상의 강재거더는 그 양단이 교각의 상면 중앙부에 볼트나 용접시공으로 고정된다.
교각의 중앙부에 고정되는 강재거더의 바닥판(125)에는 교각에 설치된 바닥판(141)과 결합될 수 있는 바닥판이 형성된다.
아치형태로 형성된 강재튜브(110)는 4개의 격벽(111)을 형성하고, 낮은쪽에 고강도무수축혼화제(112)를 투입시킬 수 있는 관통공(114)이 형성되고, 높은쪽에는 공기유출 관통공(115)이 형성된다.
아치형태로 형성된 강재튜브는 공장에서 미리 고강도무수축혼화제가 투입되어 제작되기 때문에 "프리캐스트 아치형강재튜브"라 명명한다.
강재거더 양 교각부의 H형보(121)에는 4개의 앵커브릿지(130)가 형성되고, 그 상부에는 볼트구멍(131)이 원형으로 형성된 원형 바닥판(132)이 형성되고, 양측 앵커브릿지의 사이를 연결하는 프리캐스트 아치형강재튜브를 앵커브릿지 바닥판(132)에 안착한 후, 육각볼트를 볼트구멍(131)에 삽입하고 너트로 결합한다.
강재거더 복부판을 따라 케이블 고정러그(160)가 강재튜브의 경사방향으로 일정간격 형성하고, 또한 강재튜브에도 이에 대응하는 케이블 고정러그(160)가 형성된다.
케이블 고정러그에는 볼트 삽입공(163)이 형성되어 1세트의 케이블바(164)를 볼트삽입공에 형성시킨 후 육각볼트(161)를 볼트구멍에 삽입하고 너트(162)로 결합한다.
케이블 고정러그에 결합된 1세트의 케이블바는 턴버클(165)을 형성하고 있어 케이블의 장력을 조절한다.
강재거더(120)는 별도의 가공이 필요 없는 규격제품이고, 부재는 일반 스틸제품으로 구성되어 있으므로, 별도의 추가적인 자재비나 가공비가 필요없어 원가절감으로 인한 공급자와 사용자의 경제적부담을 최소화시킬 수 있다.
프리캐스트 아치형강재튜브(110)는 횡단로 양측 좌,우 외측방향으로 78°경사시켜 앵커브릿지(130)에 고정하고, 케이블 고정러그(160)의 삽입공에 케이블바 1세트(164)를 육각볼트(161)로 고정시켜, 강재거더 중앙부로부터 발생되는 최대 굽힘 모멘트 및 전단력의 발생을 아치형강재튜브로 치환시켜 강재거더의 단면형태를 최소화할 수 있어, 강재거더내에 설치되는 소부재의 수량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
또한, 프리캐스트 아치형강재튜브(110)는 강재튜브의 자중을 증가시켜 강재거더(120)에 발생되는 사하중 및 활화중에 대한 처짐량을 보정하고, 부재간에 발생되는 합성응력에 대응할 수 있다.
본 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교는 판형구조와 프리캐스트 아치형강재튜브형태(110)의 육교형식을 채택함으로써 구조적인 안전성뿐만 아니라, 미적으로 우아하여 주변환경과 조화미를 부각시킬 수 있는 실용성이 있다.
이하 본 발명의 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교를 교각에 설치하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
강재거더(120)를 설치장소 및 지조립 장소에 현장이음부(124)를 따라 일정간격으로 배열 · 조립하여 교각에 설치된 바닥판(141)에 얹혀 볼트 및 용접시공으로 교각(140)에 결합한다.
강재거더 교각부 양측 4개소에 아치형태를 이루는 앙카브릿지(130)를 경사각도와 일치되게 볼트 및 현장용접으로 결합한다.
프리캐스트(112) 아치형강재튜브(110)는 앵커브릿지의 상부 바닥판(132)에 형성된 원형 삽입홈에 육각볼트를 볼트구멍에 삽입하고 너트로 고정 결합한다.
강재거더와 아치형강재튜브의 중앙부를 따라 형성된 케이블 고정러그(160)에 1세트의 케이블바(165)를 볼트 삽입홈에 위치시킨 후, 육각볼트(161)를 볼트구멍에 삽입하고 너트(162)로 고정 결합한다.
강재거더(120)의 중앙부로부터 작용하는 집중하중은 케이블바(164)로 연결된 아치형강재튜브(110)에 적절한 인장력으로 대응하도록, 케이블바(164)에 형성된 턴버클(165)을 사용하여 적절한 케이블 장력을 유지시킨다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 교각에 의해 지지되는 강재거더 복부판 위치에 프리캐스트 아치형강재튜브를 횡단로 좌,우방향으로 78° 기울어져 강재거더 중앙부로부터 발생되는 최대 휨 모멘트 및 전단력의 발생을 최소화 시켜 강재거더의 단면형태가 균일분포하중을 형성하는 거더구조로서 부재의 설치수량을현저하게 감소, 강재거더의 설계하중을 최소화 한다.
또한, 아치형태로 형성된 강재튜브내에 고강도무수축혼화제를 투입하여 강재튜브의 자중을 증가시켜 강재거더내에 발생되는 사하중 및 활화중에 의한 처짐량을 보정하고, 부재간의 발생되는 합성응력에 저항할 수 있게 한다.
또한, 격벽, 보강재, 케이블 등은 별도의 가공이 필요없는 규격제품으로 구성하여 제작 및 시공이 용이하며, 별도의 자재비나 가공비가 필요없어 원가절감으로 인한 공급자와 사용자의 경제적부담을 최소화 한다.
또한, 판형구조와 프리캐스트 아치형강재튜브형태의 육교형식을 채택함으로 횡단자의 구조적인 안전성 뿐만아니라 미적으로 우아하여 주변환경과의 조화미를 극대화 시킨, 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교가 제공된다.

Claims (5)

  1. 강이나 하천, 차도, 철도 또는 전철의 노면을 횡단하는 보행자를 안전하게 이동시키기 위한 횡단육교에 있어서,
    아치형태로 형성된 4개의 앵커브릿지(130)가 얹혀지는 직사각형 형태의 강재거더부(120)와, 교각부(140)의 일단으로부터 종방향으로 연장되어 형성되고, 아치형강재튜브(110)를 강재거더(120)의 H형보(121) 상면에 고정하기 위한 앵커브릿지(130)와, 하면에는 강재거더에 고정하기 위한 앵커브릿지 바닥판부(133)와 상면에는 다수개의 볼트구멍(131)을 갖는 원형 바닥판(132)이 일체로 형성되고,
    강재거더(120)의 H형보와 보를 횡방향으로 연결하는 격벽(122)과, H형보(121)는 일단으로부터 횡방향으로 일정길이 연장되어 형성되고, 격벽(122)과 격벽을 연결하는 ㄱ형 종방향 보강재(123)와, 격벽의 상면 일단으로부터 종방향 4줄로 구성하고,
    아치형강재튜브(110)내에 고강도무수축혼화제(112)를 충진하기 위한 관통공(114)은 강재튜브 낮은쪽에 직경 Ф80인 원형튜브로 형성되고, 고강도무수축혼화제를 투입하여 3∼4일동안 공장에서 응결시키기 위한 공기유출 관통공(114)을 높은쪽에 형성하고,
    케이블걸이 러그(160)는 아치형강재튜브 하면과 강재거더 상면에 일정간격으로 형성하고, 케이블바(164)는 아치형강재튜브와 강재거더보의 케이블걸이 러그에 각각 결합시키고, 아치형강재튜브와 강재거더를 연결하는 케이블의 장력을 조절하는 턴버클(165)과 강재거더의 상부에 결합되어 횡단자가 지나다닐수 있는 발판(150)으로 구성된, 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교.
  2. 제 1 항에 있어서, 아치형태로 형성된 강재튜브(110)는 다수개의 격벽(111)으로 형성되고, 강재튜브내에는 고강도무수축콘크리트(112)가 충진되는 것을 특징으로 하는, 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 아치형태로 형성된 강재튜브는 공장에서 미리 제작되어 설치되므로, "프리캐스트 아치형강재튜브"로 명명되는 것을 특징으로 하는, 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제3 항에 있어서, 강재거더(120) 교각(140)부 양측 4개소에 아치형태로 형성된 앙카브릿지(130)에, 프리캐스트 아치형강재튜브(110) 2세트를 각각 횡단로(151)의 좌,우 종방향에서 외측으로 78°경사시켜 원형바닥판(132)에 안착되어 결합되는 것을 특징으로 하는, 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항에 있어서, 프리캐스트 아치형강재튜브(110)의 설치각도 및 고강도무수축혼화제(112)의 충진량은 횡단육교의 경간, 폭, 지형여건등을 고려한 허용응력설계법에 따라 각기 별도로 구성되는것을 특징으로 하는, 프리캐스트 합성구조를 갖춘 육교.
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