KR200360711Y1 - 가설 교량 주거더의 단면계수 및 단면 2차 모멘트를증대시키는 에이취 형강과 티 형강을 조합한 시공법에따른 가설 교량의 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가설교량 및 철구조물에 거더로 사용되는 H형강의 단면계수와 단면 2차 모멘트를 증대시키기 위하여 단면이 H자인 H형강과 단면이 T자인 T형강을 조합하는 방법 및 그 구조에 관한 것이다.

본 고안에 따른 가설교량의 H형강과 T형강의 조합된 시공법에 따른 가설 교량의 구조는, 양쪽에 배치된 가설 벤트 또는 아바트멘트, 상기 가설 벤트의 상부에 고정된 H형 거더, H형거더의 하부에 오(ㅗ)자 모양으로 배치된 T형 거더, 상기 H형 거더 하부의 양 끝단부의 인접한 곳에 위치하여, 하부 T형 거더를 H형 거더에 장착하기 위한 고정구를 포함하여, 가설 교량 주거더의 단면 계수 및 단면2차 모멘트를 증대시키는 것을 특징으로 한다. 하부 T 자형 보강 거더는, 형강의 단면이 T자이며 설치시는 오(ㅗ)자 모양으로 상부H형 거더와 인접하게 배치하고 길이 방향으로 곳곳에는 보강판을 설치하며 양 끝단에는 다수의 스크류 봉이 삽입되도록 스크류직경보다 약간 큰 지름의 구멍을 갖는다. 상기 고정구와 하부 T형강을 연결시키는 스크류 봉은 고정구의 구멍과 T형강의 구멍 사이에 들어가 장착되며 T형강을 지지함과 동시에 프리스트레싱 또는 하중 재하시의 인장력을 감당한다.

Description

가설 교량 주거더의 단면계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 에이취 형강과 티 형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조{STRUCTURE OF TEMPORARY BRIDGE ACCORDING TO CONSTRUCTION METHOD COMBINED H-BEAM WITH T-BEAM FOR INCREASING SECTION COEFFICIENT AND SECTION SECONDARY MOMENT OF MAIN GIRDER}

본 고안은 가설교량 및 철구조물에 거더로 사용되는 H형강의 단면특성 즉, 단면계수와 단면 2차 모멘트를 증대시키기 위하여 단면이 H자인 H형강과 단면이 T자인 T형강을 조합하는 방법 및 그 구조에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하면, 교각과 교각사이의 거리가 길어져야 할 필요가 있는 장지간(Long Span)의 교량이나 강 구조물에서 H형강 단독으로 사용시에는 단면계수 및 단면 2차 모멘트의 미달로 사용할 수 없는 문제가 발생한다. 부족한 단면특성을 키우기 위해서 H형강을 특별한 크기로 소량 제작하는 것은 원가 상승의 요인이 된다. 이에 공장에서 대량생산되는 표준화 된 H형강에 T 형강의 구조를 조합함으로써, 주거더의 단면 특성을 증대시키기 위한 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조에 관한 것이다.

종래의 가설교량의 시공법으로서는 주식회사 스틸코리아에 의해 2001년 9월 29일자로 공개된 한국 공개특허공보 특2001-88998호에 강현부재를 이용한 프리스트레스 콤팩트 거더의 시공법이 개시되어 있다.

이러한 프리스트레스 콤팩트 거더의 시공법은 H 빔의 거더 하부에 철근형상의 강현부재(Round Bar)를 부가 사용하여 외부하중에 의한 휨의 변형 방향에 대항할 수 있도록 압축응력 및 인장 응력을 외부하중의 반대 방향으로 사전에 작용시켜 그 내하력을 높일 수 있다는데 착안, H 빔의 거더와 이 H 빔의 거더의 길이방향에 있는 정착구에 고정 연결되어 그 양단측에서 상호 안쪽으로 잡아당겨지도록 긴장된 적어도 하나의 강현부재와, 이 적어도 하나의 강현부재를 그 긴장된 상태에서 활모양으로 지탱하는 지지수단(편향부;Deviator)을 포함하여, 상부에서 가해지는 외력에 대한 내하력을 높이기 위한 압축응력 및 인장응력이 미리 작용되어 있는 프리스트레스를 도입한 강재보를 구성하였다.

도 3c는 도 3a의 절취선 B-B'를 따라 절취하여 도시한 프리스트레스 콤팩트 거더의 시공법의 단면도이다. 도 3a에 있어서, H 빔의 하부에 일정 거리 떨어져 2개의 강현 부재가 설치되어 있음을 알 수 있다. 여기서, H 빔에 외부 하중이 가해지는 경우, H 빔은 아래 방향으로 휘게 되고, 이러한 H 빔의 휘어짐에 의해 H 빔에 접속되어 있는 지지수단을 아래로 밀게되고, 그러므로, 강현부재가 긴장되며, 강현부재의 인장 응력에 의해 복원력을 제공한다.

도 3a에 도시한 프리스트레스 콤팩트 거더 가설교량에 대한 변형예로서 도 4a에 도시한 바와 같은 연속식 장지간 가설교량이 최일용에 의해 2002년 3월 15일 출원된 한국 실용신안등록 제20-0281077호에 개시되어 있다. 도 4a에 도시한 "연속식 장지간 가설교량"은 가설교량의 교각의 상부를 포함한 전체 교량빔에 프리스트레싱 구조를 설치하고 교량빔의 I형강의 양측면에 고정지지부가 고정되고 상기 I형강의 하측부에 관통부를 형성하여 긴장되는 긴장 강선이 관통부를 통하여 고정지지부에 고정되는 구조를 가지므로, 교각의 상부의 교량빔에도 연속적으로 스트레싱을 가함으로서 교각의 교량빔의 항복하중과 극한 하중을 증가시키는 것이 가능하게 한다.

상술한 종래의 가설 교량의 시공법에 있어서는 두 기술 모두 강현부재를 사용한다는 점에서 동일하나, 강현부재의 부착 방법에 있어서, 그 시공법 상의 차이가 있다.

상술한 바와 같은 종래의 기술 즉, 강현부재를 사용한 가설 교량의 시공법은 강현부재가 우리나라에서는 생산되지 않는 관계로, 수입에 의존하지 않을 수 없기 때문에 설치비용이 과도하게 비싸진다는 단점이 있다.

또한, 상술한 종래의 기술에 있어서, 가설 교량에서 필수적으로 사용된 강현부재는 단지 일회 사용 후 재사용이 불가능하다는 단점이 있으며 기사용부재와 미사용 부재를 구분하기 어려워 안전사고로 이어질 수도 있다.

또한, 가설 교량 설치시, 강현부재의 특성상, 강현부재의 설치에 상당한 기술을 필요하므로 가설 교량 비용 및 설치비용이 증가됨을 알 수 있다.

본 고안은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 H형강과 T형강을 조합하여 비용이 비싼 강현부재를 사용하는 대신에 H 빔인 주거더에 일반적인 T자형 강재를 보강 및 현수시킴으로써 가설교량 주거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키기 위한 것이다.

본 발명에 따른 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조의 다른 목적은 H 빔인 주거더에 일반적인 T자형 비임을 프리스트레스하여 보강 및 현수함으로써 외력에 대한 내하력을 향상시킬 수 있는 가설교량을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조의 또 다른 목적은 일반적인 H 빔인 주거더에, 가격이 비싼 강현부재 대신에, 제작이 용이하고 저렴한 T자형 비임을 프리스트레스 현수하여 보강 및 부착함으로써 가설교량의 제조 비용 등을 저감시키기 위한 것이다.

도 1a는 본 고안에 따른 가설 교량 주거더의 단면계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 의해 시공된 가설교량의 구조도,

도 1b는 가설교량의 주거더의 단면 계수를 증대시키는 하부 보강재를 도시한 사시도,

도 1c는 도 1a의 절취선 A-A'를 따라 절취하여 도시한 단면도,

도 2a, 도 2b는 도 1c의 변형 실시 예들을 도시한 단면도,

도2c, 도2d는 본 고안의 다른 변형 실시예들을 도시한 도면,

도 3a는 종래의 강현부재를 이용한 프리스트레스 콤팩트 거더의 시공법에 의해 건설된 가설교량의 구조도,

도 3b는 도 3a의 강현부재를 유지하기 위한 중앙 편향부를 상세히 도시한 사시도,

도 3c는 도 3a의 절취선 B-B'를 따라 절취하여 도시한 단면도,

도 4a는 종래의 다른 형태의 강현부재를 이용한 프리스트레스 거더 시공법에의해 건설된 다른 형태의 가설교량의 구조도,

도 4b는 도 3a에 도시한 프레스트레스를 제공하기 위한 하부 구조물의 상세도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : H 빔 주거더 20 : 하부 T자형 보강 거더

25 : 하부 T자형 보강 거더 프리스트레스 고정구

27 : 스크류 봉 28 : 너트 및 와셔

29 : 볼트 및 너트 30 : 가설벤트 또는 아바트먼트

40 : 플랜지 41 : 크로스 보강판

100 : H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 장지간 가설 교량

상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 가설 교량의 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조는, 양쪽에 배치된 가설 벤트 또는 아바트먼트, 상기 가설 벤트의 상부에 고정된 H 빔 거더, 상기 H 빔 하부의 끝단부의 인접한 곳에 고정되어, 하부 T 자형 보강 거더를 현수하기 위한 고정구, 및 T 자형 구조로 상기 H 빔 하부에 프리스트레스로 현수되는 하부 T자형 보강 거더를 포함하여,

H 빔에 T 자형 빔을 보강하여 현수시킨 것을 특징으로 하는 가설 교량 주거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 하부 T 자형 보강 거더에는, 양 끝단부와 고정구 사이에는 1개 이상의 스크류 봉에 의해 인장력이 가해져야 한다.

바람직하게는 가설 교량 주 거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 시공법에 따른 가설 교량의 구조는, T 자형 보강 거더가, 일반적으로 널리 사용되는 H 빔 또는 상부 플랜지의 폭이 하부 플랜지 보다 좁은 H 빔 거더로 대체될 수 있다.

(실시예)

이하, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 1a는 본 고안에 따른 가설 교량 주거더의 단면계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 의해 시공된 가설교량의 구조도이고, 도 1b는 가설교량의 주거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키기 위하여 H빔 하부에 부가되는 T형 강재를 도시한 사시도이며, 도 1c는 도 1a의 절취선 A-A'를 따라 절취하여 도시한 단면도이다.

본 고안에 따른 가설 교량(100)은 상술한 종래 기술에서와 같이 장지간 가설교량에 사용되는 것임을 사전에 인지할 필요가 있다. 따라서, 상기 가설 벤트(Bent) 또는 아바트먼트(Abutment, 30)는 상술한 종래의 기술에서와 같이 장지간 가설 교량을 지지하는 것임을 알 수 있다.

또한, 본 고안에서도 상술한 종래 기술에서와 같이, 일반적으로 장지간 가설 교량의 상부에 작용하는 고정 하중과 활하중에 의해 빔이 수직하중에 의해 하방으로 힘을 받게 되고, 수직 하중에 대한 내력을 보유하도록 설계된 것임을 먼저 이해하여야 할 것이다.

도 1a에 있어서, 가설 교량(100)은 2개의 아바트먼트 또는 연속되는 가설 벤트(30)의 양 끝단에 일반적인 H 빔으로 이루어진 주거더(10)가 배치된다. 상기 H 빔 주거더(10)의 하부에 하부 T 자형 보강 거더(20)를 접근시켜 가설 교량을 보강한 것으로서 도 1c에서 단면을 볼때, 일반적인 H 빔에 T 빔을 부가한 것에서 본 고안에 따른 가설 교량을 H-T 시공법에 의한 장지간 가설 교량으로 지칭한다.

하부 T 자형 보강 거더(20)의 형상에 대해서는 도 1b를 참조하여 상세히 후술한다.

도 1b에 있어서, H 빔 거더(10)의 양 측면 하단에는 대략 "??" 자형상의 고정구(25, 이하 단순히 "고정구"라 지칭한다)가 볼트/너트 등의 체결 기구(29)에 의해 고정된다. 물론, 상기 고정구(25)는 용접 등에 의해 H 빔 거더(10)에 고정되거나, 다른 체결 기구에 의해 고정될 수도 있다. 도1a의 확대 상세 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 고정구(25)는 하부 T 자형 보강 거더(20)에 인장력을 부가하기 위한 구조이며, 그 고정구(25)의 T형 보강 거더(20)에 중첩되는 하부 끝단 혀붙이 부분(24)은 T 형 보강 거더(20)의 아래부분과 겹치게 되어 T형 보강 거더(20)의 자중을 지탱하는 외팔보 역할을 한다.

고정구(25)의 단면에는 다수의 구멍(43)이 형성되어 있다. 이 구멍을 통해 스크류 봉(27)을 삽입하고, 이 스크류 봉(27)은 하부 T 자형 보강 거더(20)의 한 끝 단면에 형성된 구멍을 관통하고, 인장잭을 이용하여 상기 너트를 조임으로써, 보강 거더(20)를 H 빔거더(10)하부에 고정시킨다.

도 1a에 있어서는 스크류 봉(27)은 도면 표시상 대표적으로 1개의 스크류 봉만을 표시하였으나, 주거더 H빔(10)과 보강거더 T빔(20)은 서로 일체가 되어 교량의 폭에 따라 병렬(도면상 앞뒤로)로 반복되어 배열되고 또한 동시에 교량의 길이에 따라 직렬로(도면상 좌우로) 반복되게 배열시키게 된다. 그러므로 스크류봉의 개수는 병렬배열 수 와 직렬 배열수에 따라 달라지게 된다.

도 1b에 있어서, 하부 T자형 보강 거더(20)는 강성을 유지하기 위해 플랜지(40) 중간 중간에 보강판(41)을 부가할 수 있다. 보강판(41)의 수는 장지간 가설 교량의 길이에 따라 적절히 선택될 수 있고, 양 끝단부(45)는 하부 T 자형 보강 거더(20)를 H 빔 거더(10)에 스크류 봉으로 현수될 수 있도록 하기 위한 것이다.

상술한 바와 같이 H 빔 거더(10) 하부에 보강거더(20)를 현수시킴으로써, 전체적으로 도 1c에 도시한 바와 같은 단면이 한자로 "王" 자 형상의 장지간 가설교량이 형성된다.

본 발명에 따른 가설 교량은 상술한 바와 같은 종래의 H 빔과 철근형상의 강현부재를 결합한 구조의 가설교량보다, 비교적 비싸고, 설치 작업이 어려운 강현부재를 대체할 수 있음을 알 수 있다.

(변형예)

이하, 본 고안의 다른 실시예의 변형된 실시예들에 대해 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 간단히 설명한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 고안의 다른 실시예에 따른 가설 교량의 개략적인 구조도이다.

도 2a는 본 고안의 H 빔 주거더(10)와 T형 보강거더(20)의 조합상태 대신에 하부의 보강거더(20)를 일반적으로 널리 사용되고, H 빔 주거더(10)과 동일 또는 유사한 H형강으로 대체한 예를 1c처럼 단면만 도시한 것이다. 이 경우, 하부의 보강거더 H빔은 T빔과 비교하여 단면만 다를 뿐, 역학적이나 시공상으로 T빔과 유사하고 당업자에 의하여 쉽게 변형 가능한 범주에 속하므로 단순한 변형에 불과하다.

도 2b는 본 고안의 H 빔 주거더(10)와 T보강거더(20)의 결합상태 대신에 하부의 보강 거더(20)를 상부가 짧은 H-빔을 개량한 보강 거더로 대체한 예를 도시한 것이다. 이 경우, 상부가 짧은 H-빔 보강거더 빔은 T빔과 비교하여 단면만 다를 뿐, 역학적이나 시공상으로 T빔과 유사하고 당업자에 의하여 쉽게 변형 가능한 범주에 속하므로 단순한 변형에 불과하다.

도 2c는 본 고안의 T 자형 보강 거더(20)의 플랜지(40)전체 길이 중 양 끝단을 도면상 상부로 경사지게 변형한 것을 도시한 것이다. 도 1b에서는 플랜지(40)가 전체 길이에 걸쳐 수평으로 설치한 반면, 이 변형된 실시예에서는 플랜지(40)의 양쪽 끝단을 약간 위로 휘어지게 한 것이다.

도 2d는 본 고안의 T 자형 보강 거더(20)의 플랜지(40)의 양쪽 외측부를 두께가 약간 얇은 판이나 폭이 점점 작아지는 경우(도면 생략)로 구성한 것을 도시한 것이다. 도 1b와 비교하여 볼 때, 도 1b는 하부 T 빔(20)의 플랜지 두께와 폭이 일정하나 도 2d에서는 하부 T 빔의 양쪽 끝단부 두께가 중앙부 보다 약간 작게 구성하거나 플랜지 폭이 양끝단으로 갈 수록 점점 줄어들게 구성한 것이다.

상술한 변형예들은 본 고안의 상술한 실시예를 참조하여, 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 용이하게, 또 무한이 변형될 수 있는 것들 중 일부만을 제시한 것으로서, 기본적으로 본 고안의 범위내에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 고안의 실시예인 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조의 가설교량을 채택하는 경우, 비용이 비싼 철근형상의 강현부재를 사용하는 대신 일반적인 H 빔인 주거더에 T자형 비임을 프리스트레스하여 보강 및 현수시킴으로써 가설교량 주거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키게 된다.

본 고안의 실시예인 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조의 가설 교량을 채택하는 경우, 일반적인 H 빔인 주거더에 T자형 비임을 프리스트레스하여 보강 및 현수함으로써 외력에 대한 내하력을 향상시킬 수 있는 가설교량을 제공하게 된다.

본 고안의 실시예인 H형강과 T형강을 조합한 시공법에 따른 가설 교량의 구조의 가설 교량을 채택하는 경우, 일반적인 H 빔인 주거더에, 가격이 비싼 일회용 강현부재 대신에, 제작이 용이하고 재사용이 가능한 저렴한 T자형 비임을 프리스트레스 현수하여 보강 및 부착함으로써 가설교량의 제조 비용 등을 절감하게된다.

Claims (3)

1. 양쪽에 배치된 가설벤트 또는 아바트먼트,

   상기 가설 벤트 또는 아바트먼트의 상부에 고정된 H 빔 거더,

   상기 H 빔 하부의 끝단부의 인접한 곳에 고정되어, 하부 T 자형 보강 거더를 현수하기 위한 고정구,

   T 자형 구조로 상기 H 빔 하부에 현수되는 하부 T 자형 보강 거더, 및

   상기 고정구와 하부 T 자형 보강 거더 사이에서 인장력을 감당하는 복수의 스크류 봉으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가설 교량 주 거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 시공법에 따른 가설 교량의 구조.
2. 제 1 항에 있어서, T 자형 보강 거더가, 일반적으로 널리 사용되는 H 빔 거더로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 가설 교량 주 거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 시공법에 따른 가설 교량의 구조.
3. 제 1 항에 있어서, T 자형 보강 거더가, 상부 플랜지의 폭이 하부 플랜지 보다 좁은 H 빔 거더로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 가설 교량 주 거더의 단면 계수 및 단면 2차 모멘트를 증대시키는 시공법에 따른 가설 교량의 구조.