KR200369707Y1 - 하중 분산형 트러스빔 - Google Patents

Abstract

하중분산형 트러스빔이 개시된다. 개시된 본 고안에 따른 트러스빔은 수직방향으로 연장형성되며 단면의 형상이 T자를 이루도록 형성된 상부부재; 상기 상부부재에 대응하여 연장형성되며 단면의 형상이 역 T자를 이루도록 형성된 하부부재; 및 상기 상부부재와 상기 하부부재를 지그재그 형상으로 연결하는 연결부재;를 포함하며, 상기 연결부재를 통하여 상기 상부부재에 작용하는 하중이 분산된다. 이에 의하면 빔의 자체하중을 줄이며, 이와 아울러 수직방향의 하중을 분산할 수 있다.

Description

하중 분산형 트러스빔{truss beam with dispersing load }

본 고안은 하중 분산형 트러스빔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빔의 상부부재와 하부부재 사이에 연결부재가 지그재그로 연결되어 빔 자체의 하중을 줄일수 있으며, 이와 아울러 빔에 작용하는 하중을 분산할 수 있는 구조가 개선된 트러스빔에 관한 것이다.

일반적으로 빔 구조물은 구조물의 기둥, 보나 토목용 가설 구조물로 널리 사용되고 있으며, 이러한 빔 구조물 중에서도 H 또는 I 형태의 빔 구조물이 공학적 특성상 가장 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 빔 구조물이 사용된 교량을 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면 빔 구조물은 교량등의 바닥판의 하부에 설치된다. 그러나 이러한 도면은 본 고안에 따른 빔 구조물과의 차이점을 부각하고자, 단지 일례로서 종래기술로 언급한 것일 뿐 본 고안은 종래기술로 언급한 교량에 사용되는 빔 구조물에 한정되지는 않는다.

먼저 빔 구조물(115)의 상부에는 교량등의 바닥판(118)이 상부에 지지되어배열되는 구조를 갖는다. 그리고 I 자형 또는 H 자형의 빔 구조물(115)은 교각과 같은 하부지지부재(110)의 상부에 배열되어 바닥판(118)을 지지한다.

이와 같은 종래의 빔 구조물은 도 2 에 도시된 바와 같이, 상부부재(111), 하부부재(112)를 포함하고, 웨브(113)가 상기 상부 및 하부부재(111)(112) 사이에 설치된다. 이때 상기 웨브(113)와 상기 상부 및 하부부재(111)(112)는 용접으로 결합된다.

도 3은 도 1에서 도시된 빔 구조물(115)을 화살표 A 방향에서 바라본 측면도이다. 이때 도면에 도시된 바와 같이, 상기 빔 구조물(115)의 상부에는 상부부재(111) 위에 설치된 교량의 바닥판(118)과 같은 구조물에 의해 아래 방향으로 상부하중 f 를 받게 된다.

또한, 상기 하부부재(112)의 수직방향을 따라서 양 끝부분에는 상기 교각과 같은 하부지지부재(110)에서 상기 빔 구조물(115)을 지지 함으로써 발생하는 힘에 의해서 하부지지힘 F 를 받게 된다.

이에 따라 상기 상부부재(111)에는 압축응력이 더 강하게 작용하게 되고, 하부부재(112)에는 인장응력이 강하게 작용한다.

그리고 이러한 종래의 빔 구조물(115)은 특히 상부부재(111) 및 하부부재(112)와 웨브(113)가 일체로 형성된 구조를 이루고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 구조를 가지는 빔 구조물(115)은 다음과 같은 단점있다.

첫째, 종래의 빔 구조물(115)은 상부부재(111), 하부부재(112) 및 웨브(113)가 일체로 형성된 구조로 전체의 자체하중이 필연적으로 증가하게 된다. 그리고 이러한 자체하중으로 인해서 발생하는 상부부재(111)의 압축응력과 하부부재(112)의 인장응력에 대해서 상기 상부부재(111) 및 하부부재(112)를 연결하는 웨브(113)에 관통부가 없는 경우와 비교하여 상대적으로 더 큰 스트레스를 빔 구조물에 유발시킨다.

둘째, 종래의 빔 구조물(115)은 자체하중에 의해 발생할 수 있는 모멘트에 대하여 수직방향의 하중을 분산시킬수 없으므로 그에 따라 빔 구조물(115)의 수직방향 길이가 제한된다. 이것은 교량 등의 건축시 빔 구조물의 설치거리가 짧아지게 되는 문제점을 유발한다. 이것은 추가적으로 교량가설 비용이 증가하게 되고 또한 공사기간이 늘어나게 되는 경제적인 문제점을 유발할 수 있다.

셋째, 빔 구조물(115) 자체의 측면에서 고려할 때, 종래의 빔 구조물은 상부부재(111) 및 하부부재(112), 웨브(113)가 일체로 솔리드 형태로 용접되므로 빔 구조물(111) 자체의 하중이 증가하며 웨브(113)에 관통부가 있는 경우와 비교하여 상대적으로 불필요한 빔 구조물의 낭비를 유발하며, 빔 구조물 자체의 단가를 상승시키며, 이로 인해서 빔 구조물(115)의 가격상승으로 인해서 불필요한 생산비용이 증가하게 되는 문제점도 발생하게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 빔을 구성하는 상부부재와 하부부재 사이에 연결부재를 연결하여 빔의 자체하중을 줄이며, 이와아울러 수직방향의 하중을 분산할 수 있는 구조가 개선된 트러스빔을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 빔 구조물이 사용된 교량을 도시한 사시도,

도 2는 도 1에서 도시된 빔 구조물의 단면도,

도 3은 도 1에서 도시된 빔 구조물을 측면도,

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 트러스빔의 사시도,

도 5은 도 4에 도시된 트러스빔의 측면도,

도 6은 도 4에 도시된 트러스빔의 단면도,

도 7a 내지 도 7e 는 도 6에 도시된 트러스빔의 연결부재에 관한 단면도,

도 8은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 트러스빔의 사시도,

도 9는 본 고안에 또 다른 실시예로서 프리스트레스 부재가 설치된 트러스빔의 사시도,

도 10은 본 고안의 또 다른 실시예로서 슬롯홈형 연결부재가 설치된 트러스빔의 사시도,

도 11은 도 10에 도시된 슬롯홈형 연결부재의 확대사시도,

도 12는 도 4, 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 트러스빔에 작용하는 힘을 도시한 개념도이다.

* 도면의 주요부분의 간단한 설명 *

10: 상부부재 11; 트러스빔

12: 연결부재 14: 하부부재

15; 중공부 18: 측면관통부

24; 단면관통부

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 트러스빔은, 수직방향으로 연장형성되며 단면의 형상이 T자를 이루도록 형성된 상부부재; 상기 상부부재에 대응하여 연장형성되며 단면의 형상이 역 T자를 이루도록 형성된 하부부재; 및 상기 상부부재와 상기 하부부재를 지그재그 형상으로 연결하는 연결부재;를 포함하며, 상기 연결부재를 통하여 상기 상부부재에 작용하는 하중이 분산된다.

그리고 상기 연결부재는 쌍으로 상기 상부부재 및 상기 하부부재와 결합되는 것이 좋다.

이때, 상기 연결부재의 단면은 내부에 연결부재의 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것이 바람직하다. 그리고 상기 연결부재의 단면형상은 사각형인 것이 좋다.

또한, 상기 연결부재의 단면은 절곡형으로 형성될 수 있으며, 상기 연결부재의 단면은 원형으로 형성될 수 도 있다.

그리고 상기 연결부재의 내부에는 연결부재의 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결부재는 얼갈림 형태로 상기 상부부재 및 상기 하부부재와 결합될 수 있다.

이때, 상기 연결부재의 단면은 내부에 연결부재 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것이 바람직하다.

그리고 상기 연결부재의 단면형상은 사각형인 것이 좋다.

그리고 상기 연결부재의 단면은 절곡형으로 형성될 수 있으며, 상기 연결부재의 단면은 원형으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 연결부재의 내부에는 연결부재의 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것이 바람직하다.

그리고 상기 상부부재 및 하부부재에는 프리스트레스 부재가 설치될 수 있다.

이때, 상기 프리스트레스 부재의 양 끝단에는 상기 프리스트레스 부재를 상기 상부부재 및 하부부재에 고정하는 고정브라켓이 설치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결부재에는 슬롯홈이 형성되어 상기 상부부재 및 하부부재의 T자 형상의 끝단이 상기 슬롯홈에 삽입될 수 있으며, 상기 슬롯홈과 상기 상부부재 및 상기 하부부재의 T자 형상의 끝단은 용접결합된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 고안의 실시예에 따른 트러스빔을 자세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 트러스빔의 사시도, 도 5은 도 4에 도시된 트러스빔의 측면도, 도 6은 도 4에 도시된 트러스빔의 단면도, 도 7a 내지 도 7e 는 도 6에 도시된 트러스빔의 연결부재의 단면도, 도 8은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 트러스빔의 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 트러스빔은 크게 상부부재(10),하부부재(14), 상기 상부부재(10) 및 상기 하부부재(14)에 지그재그 형상으로 결합된 연결부재(12)를 포함한다.

상기 상부부재(10)의 상부면에는 교량의 바닥판(미도시)이 접촉되며 수직방향으로 연장되고, 단면의 형상이 T 자형으로 형성된다.

상기 하부부재(14)는 상기 상부부재(10)에 대응하여 연장형성되며, 상기 상부부재(10)와 마찬가지로 단면의 형상이 역 T 자형으로 형성된다.

상기 연결부재(12)는 상기 상부부재(10) 및 상기 하부부재(14) 사이에 결합되며, 상기 연결부재(12) 사이에는 복수의 측면 관통부(18)가 형성된다. 이러한 측면관통부(18)로 인해서 상기 트러스빔(11)의 자체 하중이 줄어든다(도 5 참조).

그리고 상기 연결부재(12)는 상기 상부부재(10) 및 하부부재(14)의 T 자형 단면의 돌출부(25)의 양측면에 결합되며, 상기 상부부재(10) 및 하부부재(14) 사이를 지그재그 형태로 연결하여 상기 상부부재(10) 및 하부부재(14)를 지지할 수 있다면 이 외에도 상부부재(10) 및 하부부재(14)의 다른 부분과도 결합될 수 있다(도 6 참조).

또한, 전체적으로 상기 연결부재(12)와 상부부재(10) 및 하부부재(14) 사이에는 용접으로 결합될 수 있으며, 필요에 따라서는 볼트와 너트와 같은 체결수단(22)을 이용하여 결합될 수도 있다.

그리고 상기 트러스빔의 단면을 볼 때, 전체적으로 트러스빔의 내부에도 단면관통부(24)가 형성된 형상이 되어 트러스빔(11)의 전체하중이 줄어들게 된다.

상기 연결부재(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 쌍으로 상기 상부부재(10) 및하부부재(14)에 결합될 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 엇갈림 형태로 상기 상부부재(10) 및 하부부재(14)에 결합될 수도 있다.

연결부재(12)가 쌍으로 결합하느냐, 엇갈림 형태로 일측이 결합하면 타측이 그 결합부의 반대편으로 트러스형상으로 연속적으로 결합하느냐는 트러스빔(11)에 작용하는 하중과 그 트러스빔(11)이 견딜 수 있는 응력에 따라서 달라진다. 하지만 전체적으로 관통부(18)(24)가 형성된 트러스 형상으로 자체하중을 줄이면서도 수직방향으로 하중을 분산시킬 수 있다면 필요한 연결부재의 결합형태는 다양하게 구성할 수 있다.

상기 연결부재(12)의 단면은 다각형 형상으로 형성된다. 바람직하게는 상기 연결부재(12)의 단면은 사각형 형상으로 형성되며(도 7a 참조), 상기 사각형 단면의 내부에는 연결부재(12)의 자체하중을 줄이도록 중공부(15)가 형성된다(도 7c 참조).

또한 상기 연결부재(12)의 단면은 원형 형상으로 형성될 수도 있다(도 7d 참조). 이때, 상기 연결부재(12)의 단면에는 자체하중을 줄이도록 중공부(15)가 형성될 수 있다(도 7e 참조).

그리고 상기 연결부재(12)의 단면은 절곡형으로 형성될 수 도 있다(도 7b 참조).

도 7c 및 도 7e의 경우 상기 연결부재(12)가 상부부재(10) 및 하부부재(14)와 결합시, 그 결합부위에 해당하는 연결부재(12)의 내부의 중공부(15)에 충진물을 넣어서 필요한 강도를 보강한다. 이때, 연결부재(12)와 상기 상부 및 하부부재(10)(14)는 용접결합이 될 수 있으며, 필요에 따라서는 볼트와 너트의 결합수단을 이용하여 결합될 수도 있다.

이러한 연결부재(12)의 구성은 도 8, 도 9 에 도시된 트러스빔에도 동일하게 적용된다.

이하, 도 9 내지 도 10을 참조하여 본 고안의 또 다른 실시예를 설명한다.

도 9는 본 고안에 또 다른 실시예로서 프리스트레스 부재가 설치된 트러스빔의 사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 상부부재(10) 와 하부부재(14)에는 트러스빔(11)에 작용하는 응력을 강화하는 프리스트레스 부재(26)가 설치된다. 그리고 상기 프리스트레스 부재(26)의 양 끝단에는 상기 프리스트레스 부재(26)를 상기 상부부재(10) 및 하부부재(14)에 고정하는 고정브라켓(32)이 설치된다.

그리고 상기 고정브라켓(32)은 너트로 고정되어 상기 상부부재(10) 및 하부부재(14)에 고정된다.

이때, 상기 프리스트레스 부재(26)는 상부부재(10)에만 설치되거나 하부부재(14)에만 설치될 수도 있으며, 필요한 경우 상부부재(10) 및 하부부재(14) 모두에 설치될 수도 있다.

이외 다른 트러스빔의 구성은 도 4에 도시된 트러스빔의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

도 10은 본 고안의 또 다른 실시예로서 슬롯홈형 연결부재가 설치된 트러스빔의 사시도, 도 11은 도 10에 도시된 슬롯홈형 연결부재의 확대사시도이다.

도면을 참조하면, 트러스빔(11)의 상기 연결부재(13)에는 슬롯홈(13b)이 상기 연결부재(13)의 본체(13a)에 형성되어 상기 상부부재(10) 및 하부부재(14)의 T자 형상의 끝단인 돌출부(25)가 상기 슬롯홈(13b)에 삽입된다. 이때, 상기 연결부재(13)의 슬롯홈(13b)에는 상부부재(10) 및 하부부재(14)의 T 자형 상의 돌출부(25)와 억지끼워맞춤되어 고정되며, 억지끼워 맞춤후 상기 슬롯홈(13b)과 상기 상부부재 (10)및 상기 하부부재(14)의 돌출부(25)의 결합부는 용접결합된다.

이하, 도 12를 참조하여 본 고안에 따른 트러스빔의 작용을 설명한다. 도 12는 도 4, 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 트러스빔에 작용하는 힘을 도시한 개념도이다.

도면을 참조하면, 상기 상부부재(10)에는 교량의 바닥면(미도시)과 접촉됨으로 인하여 상부하중 f 가 작용한다. 이러한 상부하중 f 는 대체적으로 균일하게 상부부재(10)에 작용하게 된다. 그리고 하부부재(14)에는 교각(미도시)과 접촉부에서 상기 트러스빔(11)의 상부를 향하여 지지힘 F 가 작용한다.

이에 따라 상기 상부부재(10)에는 압축응력이 더 강하게 작용하게 되고, 하부부재(14)에는 인장응력이 강하게 작용한다.

이러한 응력이 작용하에서는 트러스빔(11)의 자체하중이 중요한 설계변수로 작용하게 되며, 트러스빔(11)의 자체하중을 줄이면서도 상부하중 f를 분산할 필요가 발생한다.

따라서 본 고안에 의한 트러스빔(11)은 연결부재(12) 자체의 형상으로 인해서 내부에 측면관통부(18)와 단면관통부(24)가 형성되므로 트러스빔(11) 자체의 하중을 줄일 수 있게 된다.

그리고 이러한 트러스빔(11)의 자체하중을 줄이면서도, 연결부재(12)를 통하여 수직방향으로 상부부재(10)와 하부부재(14) 사이를 연결하므로 전체적으로 상부에 작용하는 상부하중 f 가 연결부재(12)를 통하여 분산된다.

따라서 트러스빔(11)에서 상부하중 f 와 지지힘 F를 통하여 발생하게 되는 휨 모멘트에 대해서도 상부하중이 분산되므로 트러스빔(11)에 발생되는 모멘트에 대해서도 효과적으로 대처할 수 있다.

그리고 자체하중으로 인해서 발생하는 상부부재(10)의 압축응력과 하부부재(14)의 인장응력에 대해서 상부하중 f 이 분산되므로 상대적으로 종래기술과 비교하여 더 적은 스트레스를 받게 된다.

또한 효과적으로 수직방향의 하중을 분산시킬 수 있으므로 그에 따라 트러스빔(11)의 수직방향 길이가 상대적을 더 길게 되어, 교량등의 건축시 빔조물의 설치거리가 상대적으로 더 길어지는 장점이 있다. 이것은 추가적인 교량가설 비용을 감소시킬수 있으며 공사기간을 줄일 수 있다.

그리고 트러스빔(11) 자체의 관점에서 보면, 상대적으로 불필요한 트러스빔의 재료 낭비가 없어져서 , 트러스빔 자체의 단가를 줄일 수 있으며, 이로 인해서 트러스빔 자체의 제조단가가 줄어들어서 가격경쟁력이 생기게 된다.

본 고안의 실시예에 따르면, 본고안에 의한 트러스빔은 연결부재 자체의 형상으로 인해서 내부에 측면관통부와 단면관통부가 형성되므로 트러스빔 자체의 하중을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고 이러한 트러스빔의 자체하중을 줄이면서도 상부부재와 하부부재 사이를 연결부재 구조물로 연결하여 트러스빔에 작용하는 상부하중을 효과적으로 분산할 수 있다. 따라서 트러스빔에서 일반적으로 문제되는 휨 모멘트에 대해서도 상부하중이 분산되므로 효과적으로 대처할 수 있다.

그리고 자체하중으로 인해서 발생하는 상부부재의 압축응력과 하부부재의 인장응력에 대해서 상부하중이 분산되므로 상대적으로 종래기술과 비교하여 더 적은 스트레스를 받게 된다.

또한 효과적으로 수직방향의 하중을 분산시킬수 있으므로 그에 따라 트러스빔의 수직방향 길이가 상대적을 더 길게 되어, 교량등의 건축시 빔구조물의 설치거리가 상대적으로 더 길어지는 장점이 있다. 이것은 추가적인 교량가설 비용을 감소시킬수 있으며 공사기간을 줄일 수 있다.

그리고 빔 자체의 관점에서 보면, 상대적으로 불필요한 빔의 재료 낭비가 없어져서 , 빔 자체의 단가를 줄일 수 있으며, 이로 인해서 빔 자체의 제조단가가 줄어들어서 가격경쟁력이 생기게 된다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (17)

1. 수직방향으로 연장형성되며 단면의 형상이 T자를 이루도록 형성된 상부부재;

   상기 상부부재에 대응하여 연장형성되며 단면의 형상이 역 T자를 이루도록 형성된 하부부재; 및

   상기 상부부재와 상기 하부부재를 지그재그 형상으로 연결하는 연결부재;를 포함하며,

   상기 연결부재를 통하여 상기 상부부재에 작용하는 하중이 분산되는 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연결부재는 쌍으로 상기 상부부재 및 상기 하부부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 연결부재의 단면은 내부에 연결부재 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 연결부재의 단면형상은 사각형인 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 연결부재의 단면은 절곡형으로 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 연결부재의 단면은 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
7. 제 7 항에 있어서,

   상기 연결부재의 내부에는 연결부재의 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 연결부재는 얼갈림 형태로 상기 상부부재 및 상기 하부부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 연결부재의 단면은 내부에 연결부재 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 연결부재의 단면형상은 사각형인 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 연결부재의 단면은 절곡형으로 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 연결부재의 단면은 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 연결부재의 내부에는 연결부재의 자체하중을 줄이도록 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 상부부재 및 하부부재에는 프리스트레스 부재가 설치된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 프리스트레스 부재의 양 끝단에는 상기 프리스트레스 부재를 상기 상부부재 및 하부부재에 고정하는 고정브라켓이 설치된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 연결부재에는 슬롯홈이 형성되어 상기 상부부재 및 하부부재의 T자 형상의 끝단이 상기 슬롯홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 슬롯홈과 상기 상부부재 및 상기 하부부재의 T자 형상의 끝단은 용접결합된 것을 특징으로 하는 하중분산형 트러스빔.