KR200385967Y1 - 가설 교량의 주 거더 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 임시로 설치되는 가설교량에서 가설교량 및 장기간의 철 구조물에 주 거더에 관한 것으로, 주 거더로 사용하는 I형강에 대략 V자 형태로 여러 가닥의 강선을 장착하되,I형강의 중간부분과 가장자리에는 다수개의 수직강판을 일체로 형성하고, 상기 수직강판에는 수평방향으로 파이프를 장착하며, 파이프에는 강선을 삽입시켜 I형강의 단부에서 강선에 인장력을 가한 상태에서 고정시키고, 특히 상기 강선은 I형강의 양측 단부에 고정하되 복수개 이상의 강선은 중앙이 아래쪽방향으로 볼록한 형태로 장착하며, 하나 이상의 강선은 중앙이 위쪽 방향으로 볼록한 형태로 장착한 것인바, 상기 강선들은 I형강의 외측으로 벗어나지 않는 형태를 유지하도록 한 것으로 단면 모멘트를 증가시켜 주 거더의 중앙 부분이 처짐을 방지하고, 대형차량의 통과 직후에 가설교량 및 철 구조물의 출렁거림을 방지하도록 하며, 거더(girder)의 외측으로 돌출물이 전혀 형성되지 않도록 함으로서 적층하거나 운송 등의 취급이 용이한 가설교량의 주 거더 구조를 제공하려는 것이다.

Description

가설 교량의 주 거더 구조 {main girder Structure of a temporary bridge}

본 고안은 임시로 설치되는 가설교량에서 가설교량 및 장기간의 철 구조물에 주 거더에 관한 것이다.

보다 상세하게는 주 거더로 사용하는 I형강에 대략 V자 형태로 여러 가닥의 강선을 장착하되,I형강의 중간부분과 가장자리에는 다수개의 수직강판을 일체로 형성하고, 상기 수직강판에는 수평방향으로 파이프를 장착하며, 파이프에는 강선을 삽입시켜 I형강의 단부에서 강선에 인장력을 가한 상태에서 고정시키고, 특히 상기 강선은 I형강의 양측 단부에 고정하되 복수개 이상의 강선은 중앙이 아래쪽방향으로 볼록한 형태로 장착하며, 하나 이상의 강선은 중앙이 위쪽 방향으로 볼록한 형태로 장착한 것인바, 상기 강선들은 I형강의 외측으로 벗어나지 않는 형태를 유지하도록 한 것으로 단면 모멘트를 증가시켜 주 거더의 중앙 부분이 처짐을 방지하고, 대형차량의 통과 직후에 가설교량 및 철 구조물의 출렁거림을 방지하도록 하며, 거더(girder)의 외측으로 돌출물이 전혀 형성되지 않도록 함으로서 적층하거나 운송 등의 취급이 용이한 가설교량 및 철 구조물의 주 거더 구조를 제공하려는 것이다.

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

이러한 프리스트레스 콤팩트 거더의 시공법은 H형강의 거더하부에 철근형상의 강현부재(Round Bar)를 부가 사용하여 외부하중에 의한 휨의 변형 방향에 대항할 수 있도록 압축응력 및 인장응력을 외부하중의 반대방향으로 사전에 작용시켜 그 내하력을 높이 f수 잇다는데 착안, H형강의 거더와 이 H형강의 거더의 길이방향에 있는 정착구에 고정 연결되어 그 양단측에서 상호 안쪽으로 잡아당겨지도록 긴장된 적어도 하나의 강형부재와, 이 적어도 하나의 강형부재를 그 긴장된 상태에서 활모양으로 지탱하는 지지수둔(편향부;Deviator)을 포함하여 상부에서 가해지는 외력에 대한 내하력을 높이기 위한 압축응력 및 인장응력이 미리 작용되어 있는 프리스트레스를 도입한 강재보를 구성하였다.

상기 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면, H형강의 하부에 일정 거리에 떨어져 2개의 강현부재가 설치되고, 여기서 H형강에 외부하중이 가해지는 경우 H형강은 중앙부분이 아랫방향으로 휘게 되고, 이러한 H형강의 휘어짐에 따라 H빔에 접속되어 있는 지지수단을 아래로 밀게 되고, 그러므로 강현부재는 긴장되며, 강현부재의 인장응력에 의해 복원력을 제공하는 것이다.

상기 프리스트레스 콤팩트 거더 가설교량에 대한 다른 예로서는 연속식 장지간 가설교량이 2002년 3월 15일 출원된 한국 실용신안등록 제20-281077호에 개시되어 있다. '연속식 장지간 가설교량'은 가설교량의 교각의 상부를 포함한 전체 교량빔에 프리 스트레싱 구조를 설치하고 교량 빔의 I형강의 양측면에 고정지지부가 고정되고 상기 I형강의 하측부에 관통부를 형성하여 긴장되는 긴장강선이 관통부를 통하여 고정지지부에 고정되는 구조를 가지므로 교각의 상부의 교량빔에도 연속적으로 스트레싱을 가함으로서 교각의 교량빔의 항복하중과 극한 하중을 증가시키는 것이 가능하게 하는 것이다.

상기 종래의 가설교량 구조는 강현부재가 H형강의 하단부에 볼록하게 돌출되는 형태를 띠는 것으로 취급이 용이하지 못한 단점이 있다.

취급이 용이하지 못한 이유로는 H형강과 H형강에 부수적으로 추가되는 구조물은 H형강의 제조공장에서 일체로 제조 생산하여 가설교량이 설치되는 곳으로 운송하게 되는데, 돌출 형성한 강현부재 때문에 적층이 용이하지 못하고, 부피가 비대해지는 문제점이 있다.

또한 긴장된 강선는 과중차량의 빈번한 통행 때마다 스트레스를 받으면서 강현부재와 마찰이 발생하게 되는데 이러한 마찰에 그대로 노출되어 있어 강선이 전혀 보호되지 못하는 문제점이 있는 지적되었다.

다른 한편으로는 상술한 종래의 두 가지 가설교량 기술은 모두 강현부재를 사용한다는 점에서는 동일하나 강현부재의 부착구조에 있어서 차이가 있는 것으로 후자의 가설교량 기술은 H형강(I형강)의 하측 수평변에 강선이 통과하는 구멍을 산소용접기 등을 이용하여 뚫어 형성하는 것으로, 이 구멍이 응력이 집중되어 구조물의 안정성이 저하되는 치명적인 문제점이 지적되었다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해소할 수 있도록 더욱 개선된 가설 교량 및 철 구조물의 주 거더 구조를 제공하려는 것이다.

본 고안은 주 거더로 사용하는 I형강에 대략 V자 형태로 여러 가닥의 강선을 장착하되, I형강의 중간부분과 가장자리에는 다수개의 수직강판을 일체로 형성하고, 상기 수직강판에는 수평방향으로 파이프를 장착하며, 파이프에는 강선을 삽입시켜 H형강의 단부에서 강선에 인장력을 가하여 긴장한 상태로 고정시키고, 특히 상기 강선은 H형강의 양측 단부에 고정하되 복수개 이상의 강선은 중앙이 아래쪽방향으로 볼록한 형태로 장착하며, 하나 이상의 강선은 중앙이 위쪽 방향으로 볼록한 형태로 장착한 것인바, 상기 강선들은 H형강의 외측으로 벗어나지 않는 형태를 유지하도록 한 것으로 단면 모멘트를 증가시켜 주 거더의 중앙 부분이 처짐을 방지하고, 대형차량의 통과 직후에 가설교량의 출렁거림을 방지하도록 하며, 거더(girder)의 외측으로 돌출물이 전혀 형성되지 않도록 함으로서 적층하거나 운송 등의 취급이 용이한 가설교량의 주 거더 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명확하게 이해 할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 1은 본 고안에 따른 가설 교량의 설치 예를 보인 예시도이고, 도 2 및 도 3은 본 고안에 따른 주 거더를 보인 정면도 및 평면도이며, 도 4는 본 고안에 따른 주 거더에서 주요 요부인 가장자리 구조를 발췌하여 보인 사시도이고, 도 5 및 도 6은 도 2의 'A'부 상세도 및 'B'부 상세도이다.

일반적으로 가설교량(1)은 건설현장에서 임시로 설치하고 건설이 끝나면 철거되는 교량으로서 설치가 용이하면서도 견고하여야하는 까다로운 조건이 있으며, 가설교량(1)은 도 1에 도시한 바와 같이 가설된 교각(2)과 다른 교각(3)의 상측에 주 거더(4)를 얹히고, 그 주 거더(4)의 상측에 상판(5)을 얹혀 구성하는 것이다.

상기 상판(5)은 블록형태로 구성하여 여러 개의 블록을 반복하여 연달아 얹혀 구성하는 것이다.

본 고안에 따른 상기 주 거더(4)는 첨부도면 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도시한 바와 같이 본 고안에 따른 주 거더(4)는 여러 개의 I형강(10)을 나란하게 배열하여 일측의 I형강(10)과 인접한 다른 I형상(10)사이에 스페이서 강재를 고정형성하고, I형강(10)에 여러 가닥의 강선(20)(21)(22)을 긴장된 상태로 고정장착한 것이다.

상기 강선(20)(21)(22)들은 I형강(10)의 수직변(30)과 수평변 내에서 고정 장착되는 것으로 외측방향으로 돌출되지 않도록 구성한 것이 주된 특징이고,I형강(10)의 전면과 후면은 대칭되는 형태로 구성하는 것으로 강선(20)(21)(22)의 고정형태를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

I형강(10)의 중앙부분에는 여러 개의 수직강판(11)(12)(13)(14)을 소정의 간격으로 이격시켜 I형강(10)의 외측으로 벗어나지 않는 범위 내에서 고정형성하고, 외측의 수직강판(11)과 수직강판(12)사이에 수평강판(15)을 고정형성하며, 다른 쪽 외측의 수직강판(13)과 수직강판(14)사이에 수평강판(16)을 고정형성하고, 상기 수직강판(11)(12)(13)(14)에는 수평방향으로 관통되는 형태로 복수개 이상의 파이프(17)(18)(19)를 고정한 것이다.

상기 수직강판(11)(12)(13)(14)에 파이프(17)(18)(19)를 형성하는 것은 I형강(10)의 수평중심을 기준으로 아래쪽에 더 많은 개수의 파이프(17)(18)를 고정 형성한 것이고, 특히 상기 아래쪽에 형성하는 파이프(17)(18)는 양단부가 위쪽을 향하도록 만곡된 형태를 구부려 형성한 것이며, 위쪽에 형성한 파이프(19)는 양단부가 아래쪽을 향하도록 만곡된 형태로 구부려 형성한 것이다.

I형강(10)의 양쪽 단부에는 도 4에 도시한 바와 같이 여러 개의 수직강판(31)(32)(33)을 수직방향으로 이격시켜 형성하고, 각 수직강판(31)(32)(33)사이에는 수평강판(34)(35)을 형성하며, 상기 수직강판(31)(32)(33)에는 수평방향으로 관통되는 형태로 복수개 이상의 파이프(40)(41)(42)를 고정한 것이다.

상기 수직강판(31)(32)(33)에 파이프(40)(41)(42)를 형성하는 것은 I형강(10)의 수평중심을 기준으로 위쪽에 더 많은 개수의 파이프(40)(41)를 고정 형성한 것이고, 특히 상기 위쪽에 형성하는 파이프(40)(41)는 I형강(10)의 중앙을 향하는 방향이 아래쪽을 향하도록 경사지게 형성하고, 아래쪽에 형성한 파이프(42)는 I형강(10)의 중앙을 향하는 방향이 위쪽을 향하도록 경사지게 형성한 것이다.

상기 최외측 수직강판(31)에는 강선을 고정시키기 위하여 자리홈(43)을 형성하고, 자리 홈에는(43)에는 억류관(44)을 삽입시키고, 억류관(44)에는 쐬기 관(45)을 삽입시키는 구성이다.

상기 자리홈(43)은 수직강판(31)의 외측면에 용접등의 수단으로 일체로 형성한 것이다.

또한 자리홈(43)의 홈 형상은 구체적으로 도시하지 않았으나 다각형 형상으로 형성하고, 억류관(44)의 외형 형상은 자리홈(43)의 형상에 대응하는 형상으로 형성하여 임의로 회전하지 못하도록 한 것이다.

또한 억류관(44)의 내경은 외측이 넓어지는 형상의 테이퍼 관으로 형성하고, 쐬기 관(45)은 억류관(44)의 테이퍼 형상과 대응하는 테이퍼형상으로 형성한 것이고, 특히 쐬기 관(45)은 마찰력을 극대화하기 위하여 구체적으로 도시하지 않았으나 미세한 돌기를 내외측에 형성하여 줄 수 있는 것이고, 탄성력을 극대화하고 수축을 극대화하기 위해 일측이 트인 형태로 형성하여 줄 수 있다.

이하 작용을 첨부도면 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한다.

강선(20)(21)(22)은 I형강(10)의 전면과 배면에 동일한 형태로 고정 장착하는 것으로, I형강(10)의 일측 단부에 형성한 파이프(40)(41)(42)를 통해 강선(20)(21)(22)을 끼우고, 이어서 I형강(10)의 중앙부분에 형성한 파이프(17)(18)(19)에 끼우되, I형강(10)의 수평중심을 기준으로 상측에 위치한 파이프(40)(41)에 끼워진 강선(20)(21)은 중앙부분에서 형강(10)의 수평중심을 기준으로 하측에 위치한 파이프(17)(18)에 끼우며, 파이프(42)에 끼워진 강선(22)은 파이프(19)에 끼운 것이다.

즉 양단부에서 끼워질 때에 위쪽에서 시작한 강선(20)(21)은 중앙부분이 아래로 볼록한 형태로 끼워지는 것이고, 아래쪽에서 시작한 강선(22)은 중앙부분이 위로 볼록한 형태로 끼워지는 것이다.

상기와 같이 강선(20)(21)(22)을 I형강(10)에 삽입시킨 후에는 강선(20)(21)(22)에 인장력을 가하여 고정하게 된다.

이때 인장력을 가하는 것은 유입을 이용한 인장 장비는 사용하여 안정적으로 강선(20)(21)(22)에 긴장을 가한 상태로 고정하는 것이고, 강선(20)(21)(22)에 소정의 인장력을 가한 상태에서 인장력을 해제하면 쐬기 관(45)과 억류 관(44)사이에서 테이퍼형상으로 인하여 상호 억류력이 발생해 강선(20)(21)(22)에 인장력을 유지한 상태로 고정하는 것이다.

상기 주 거더(4)를 이용하여 가설교량(1)이 설치되었을 때에 가설교량(1)의 중앙부분이 처짐 현상이 발생하는데 아래쪽으로 볼록한 형태로 고정한 강선(20)(21)에 인장력에 의해 중앙부분이 들춰지는 쪽으로 모멘트가 작용하여 가설교량(1)의 중앙부분의 처짐을 방지하는 것이다.

또한 과중한 차량 예컨대 수십 톤의 차량이 통과하는 도중에는 하중이 가해지는 상황에서는 I형상(10)이 눌리다가 공사차량이 통과된 직후에 하중은 순간적으로 제거되어 중앙부분이 상측방향으로 솟아올라 출렁거리게 되는데, 이렇게 중앙부분이 솟구치는 것을 상측방향으로 볼록하게 장착한 강선(22)에 의해 출렁거림을 방지하는 것이다.

상기 파이프(17)(18)(19)(40)(41)(42)들은 마찰계수가 작도록 가공한 것으로 강선(20)(21)(22)과의 마찰이 최소화한 것이다.

본 고안은 기재된 구체적인 예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

본 고안에 따른 가설교량의 주 거더 구조에 따르면 I형상(10)은 제조공장에서 완성시켜 가설교량(1)의 시공현장으로 운반하여 가설(架設)하는 것으로, 제조완료 후, 운반하는 과정, 시공현장에서 쌓아 놓게 되는데, I형강(10)의 외측으로 돌출되는 돌출부가 전혀 없어 적층이 가능한 것으로 취급이 매우 용이한 것이다.

또한 과중한 하중이 가해지고 해제되는 과정에서 강선에는 미세한 움직임이 발생하게 되는데, 이러한 미동에 대하여도 강선은 파이프에 의해 보호되는 것으로 파손의 우려가 최소화되는 것이다.

또한 하중이 순간적으로 해제되었을 때에 반발력이 발생하여 중앙부분이 솟구치는 출렁임을 방지할 수 있는 것으로 보다 안정적인 상태를 유지할 수 있는 것이다.

다른 한편으로 외부로 돌출되는 돌부가 없고 특히 강선이 외측으로 드러나지 않음으로 외관이 미려하고, 우천시에 교량의 하단에 나무토막, 나뭇가지 등 이물질이 걸리지 않아 범람의 우려가 적은 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 가설 교량의 설치 예를 보인 예시도.

도 2 및 도 3은 본 고안에 따른 주 거더를 보인 정면도 및 평면도.

도 4는 본 고안에 따른 주 거더에서 주요 요부인 가장자리 구조를 발췌하여 보인 사시도.

도 5는 도 2의 'A'부 상세도.

도 6은 도 2의 'B'부 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 가설교량 2, 3: 교각

4: 주 거더(main girder) 5: 상판

10: I형강 11, 12, 13, 14: 수직강판

15, 16: 수평강판 17, 18, 19: 파이프

20, 21, 22: 강선

30: 수직변 31, 32, 33: 수직강판

34, 35: 수평강판 40, 41, 42: 파이프

43: 자리 홈 44: 억류 관

45: 쐬기 관

Claims (3)

1. 가설교량의 주 거더인 I형강에 강선을 설치하고, 강선이 인장력을 가하여 가설교량의 주 거더에 모멘트를 가하도록 하는 가설교량 주거더의 구조에 있어서,

   I형강(10)의 중심부분에는 다수 개의 수직강판(11)(12)(13)(14)을 이격시켜 I형강(10)의 안쪽에 고정형성하고, 일측의 수직강판(11)(12)사이에 수평강판(15)을 고정형성하며, 타측의 수직강판(13)(14)사이에 수평강판(16)을 고정형성하고, 상기 수직강판(11)(12)(13)(14)에는 수평방향으로 다수개의 파이프(17)(18)(19)를 고정한 것과,

   I형강(10)의 양쪽 단부에는 다수 개의 수직강판(31)(32)(33)을 수직방향으로 이격시켜 형성하고, 각 수직강판(31)(32)(33)사이에는 수평강판(34)(35)을 형성하며, 상기 수직강판(31)(32)(33)에는 수평방향으로 다수개의 파이프(40)(41)(42)를 고정한 것과,

   상기 최 외측 수직강판(31)에는 강선을 고정시키기 위하여 자리홈(43)을 형성하고, 자리 홈에는(43)에는 억류관(44)을 삽입시키고, 억류관(44)에는 테이퍼형상으로 끼워지는 쐬기 관(45)을 삽입시키는 것과,

   상기 양쪽 파이프(40)(41)와 중앙의 파이프(17)(18)에 강선(20)(21)을 아래쪽이 볼록한 형태로 끼우고, 상기 양쪽 파이프(42)와 중앙의 파이프(19)에 강선(22)을 위쪽이 볼록한 형태로 끼워 인장력이 가해진 긴장상태로 고정하는 것을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 가설 교량의 주 거더 구조
2. 청구항 1에 있어서, 상기 수직강판(11)(12)(13)(14)에 파이프(17)(18)(19)를 형성하는 것은,

   I형강(10)의 수평중심을 기준으로 아래쪽에 더 많은 개수의 파이프(17)(18)를 고정 형성하고, 파이프(17)(18)는 양단부가 위쪽을 향하도록 만곡된 형태를 구부려 형성하며, 위쪽에 형성한 파이프(19)는 양단부가 아래쪽을 향하도록 만곡된 형태로 구부려 형성하여서 구성하는 것을 특징으로 하는 가설 교량의 주 거더 구조.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 수직강판(31)(32)(33)에 파이프(40)(41)(42)를 형성하는 것은,

   I형강(10)의 수평중심을 기준으로 위쪽에 더 많은 개수의 파이프(40)(41)를 고정 형성하고, 파이프(40)(41)는 I형강(10)의 중앙을 향하는 방향이 아래쪽을 향하도록 경사지게 형성하며, 아래쪽에 형성한 파이프(42)는 I형강(10)의 중앙을 향하는 방향이 위쪽을 향하도록 경사지게 형성한 것을 특징으로 하는 가설 교량의 주 거더 구조.