KR200406660Y1 - 교좌 지지구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교대 및 교각의 상단부에 설치되는 교좌 지지구에 관한 것으로, 교각에 배근된 철근들의 간섭을 최소화하면서도 교량 상판으로부터 전가되는 하중 및 수평력에 대한 버팀강성을 충분히 확보하여 구조적 안정성을 도모할 수 있도록 한 것이다.

이러한 본 고안은 교각 상부의 코핑부에 삽입되는 앵커바와, 교각 상부와 교량 상판의 사이에 설치되는 교좌의 하부 플레이트에 체결되는 체결볼트와, 앵커바와 체결볼트를 서로 연결하는 커플러를 포함하여 구성되고, 상기 커플러는 교각의 코핑부에 삽입되는 몸체, 몸체에 하부를 향해 개구 형성되며 상기 앵커바가 체결되는 앵커연결부 및 몸체에 상부를 향해 개구 형성되며 상기 체결볼트가 체결되는 볼트연결부로 이루어진다.

교각, 교좌, 앵커바, 커플러

Description

교좌 지지구{BRIDGE-BEARING SUPPORTER}

도 1은 종래 기술에 의한 교좌 지지구의 설치 상태를 보인 정면 절개도.

도 2는 도 1의 I-I'에 따른 단면도.

도 3는 본 고안에 의한 교좌 지지구의 설치 상태도.

도 4는 본 고안에 의한 교좌 지지구의 분해 사시도.

도 5는 본 고안에 의한 교좌 지지구의 설치 상태를 보인 정면 절개도.

도 6은 본 고안에 의한 교좌 지지구의 시공방법을 설명하기 위한 공정도.

도 7은 본 고안에 의한 교좌 지지구의 다른 시공방법을 설명하기 위한 참조도.

도 8은 본 고안의 변형실시예를 설명하기 위한 교좌 지지구의 설치상태도.

도 9 내지 도 11은 또 다른 변형실시예를 설명하기 위한 교좌 지지구의 분해 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 교좌 11 : 상부 플레이트

12 : 하부 플레이트 110 : 앵커바

120 : 체결볼트 130 : 커플러

131 : 앵커연결부 132 : 볼트연결부

본 고안은 교좌 지지구에 관한 것으로, 특히 교각에 배근된 철근들의 간섭을 최소화하면서도 교량 상판으로부터 전가되는 하중 및 수평력에 대한 버팀강성을 충분히 확보하는 한편, 교좌의 수평을 용이하게 맞추는데 적당한 교좌 지지구에 관한 것이다.

일반적으로, 강이나 하천뿐만 아니라 바다를 가로질러 양안을 연결하는 교량은 교각 위에 상판을 올려놓는 구조를 가지며, 교각 없이 설치하는 사장교(현수교)일지라도 중앙 또는 양안에 상판을 지지하는 구조물(교대 및 기둥 모두 포함)은 거의 필수적으로 설치된다.

교량은 사람, 차량, 중기 등이 통행하므로 시시각각 변화되는 동하중이 미치게 되고 온도 변화에 따라 신축 및 수축이 발생된다. 이와 같은 교량의 신축 및 수축은 일반적으로 교좌(bridge bearing)를 설치하여 흡수하고 있다. 교좌는 교량 상판 구조물과 교각 또는 교대 콘크리트 구조물 사이에 설치되어, 구조물 상부로부터 전달되는 모든 하중을 교각 또는 교대 콘크리트 구조물에 전달하는 역할을 한다.

이에, 도 1은 종래 기술에 의한 교좌 지지구의 설치 상태를 보인 정면 절개도이다.

도시된 바와 같이, 종래 교좌(10)는 교량 상판(2)에 부속되는 구조물이 놓이는 상부 플레이트(11)와, 교각 상단(3)의 코핑부(1) 상에 설치되는 하부 플레이트 (12)를 포함하여 구성된다. 이같은 구성의 교좌(10) 설치구조를 살펴보면 다음과 같다.

무수축 모르타르에 의해 구축되는 교각의 코핑부(1) 내부에는 다수의 앵커바(14)가 삽입된 후 고정되고, 이후 체결볼트(16)가 하부플레이트(12)에 구비된 플랜지(12A)에 관통되면서 앵커바(14)의 두부에 체결되어 상기 교좌(10)가 설치된다. 여기서, 상기 앵커바(14)는 전체적으로 직경이 동일한 봉형 또는 각형으로 형성된다.

상기 교좌(10)는 교량 상판(2)의 수직하중 및 수평하중을 동시에 교각으로 전달하여 주는 역할을 한다. 그러므로 교좌(10)가 수직하중 및 수평하중을 원활히 전달하기 위해서는 그 교좌(10)를 지지 및 고정하고 있는 상기 앵커바(14)와 체결볼트(16)가 교각의 코핑부(1)에 어떻게 설치되느냐가 매우 중요하다.

일반적으로 앵커바(14)와 체결볼트(16)는 교량 상판(2)의 수평이동에 따른 수평반력 및 지진시의 수평전단력과 인발력에 저항할 수 있어야 한다. 그러므로 작용수평력에 의해 전단력을 검토하여 먼저 체결볼트(16)의 직경을 결정하고 상기 체결볼트(16)를 체결하면서 수평전단력을 수용할 수 있도록 앵커바(14)의 소요직경을 결정하게 된다.

종래 앵커바(14)를 사용하여 시공하는 방법은 대체적으로 3가지로 분류된다. 첫째는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 교각을 시공할 때 시스관(15,sheath pipe)을 매설하여 미리 앵커공을 형성한 후에, 상기 시스관(15)을 제거한 상태에서 상기 앵커공에 앵커바(14)를 삽입하고 무수축 모르타르를 충전하여 고정하는 방법이다. 둘 째는 앵커공을 천공기로 뚫는 등의 블록아웃(block-out)을 실시한 후, 앵커바(14)를 삽입하고 무수축 모르타르를 충전하여 고정하는 방법이다. 셋째는 교각 철근을 배근할 때 앵커바(14)도 동시에 설치한 후 무수축 모르타르를 일체로 타설함으로써 교각과 앵커바(14)를 일체로 시공하는 방법이다.

그러나, 종래 기술에 의한 교좌 지지구에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 앵커바(14)는 직경이 전체적으로 동일한 봉형 또는 각형으로 만들어진 관계로 지진시 수평전단력과 인발력에 대비하여 전체적으로 직경을 늘려야 하고(체결볼트(16)의 경우도 동일), 시방규정에 따라 그 굵기 증가에 맞게 길이 역시 상당수준 늘려야만 하였다. 이에 따라 도 2에서와 같이 앵커바(14)와 철근(1A)간의 간섭을 극복하기 위하여 철근(1A)의 간격을 넓히거나 철근(1A)을 도중에 절단해야만 하였다. 특히 가해지는 수평력이 커질수록 이를 대비하여 앵커바(14)와 체결볼트(16)의 직경도 더욱 커지면서 앵커바(14)와 철근(1A)간의 간섭은 더욱 심해지게 되어 철근(1A) 간격이나 철근(1A)간 단절구간이 더욱 넓어져야만 하였다. 이로 인해 코핑부(1)의 구조가 불안정해지면서 교량 상판(2)으로부터 전가되는 하중을 견디지 못하고 코핑부(1)가 파손되어 결국에는 교량이 붕괴되는 크나큰 위험성을 갖게 된다.

또한, 상기 앵커바(14)는 전술된 것처럼 체결볼트(16)에 의해 체결될 수 있어야 하고, 수평력에 견딜 수 있는 적정 크기의 것으로 구비되어야 했기 때문에 설치환경에 따라 다른 크기를 갖는 앵커바(14)를 매번 제작하여야만 하였다. 그러므 로 제품의 생산성이 떨어지고 제조원가가 비싸지는 문제점이 야기되었다.

한편, 교좌(13)가 수평을 유지하지 못하면 교량 상판으로부터의 전달되는 하중을 균일하게 분산하지 못하고 일부분에만 집중됨에 따라 교량의 붕괴위험이 높아진다. 따라서 종래에는 교좌(10)의 수평을 맞추기 위해서 교좌(10)를 세팅하기 전에 세밀한 계획을 세워야 했고, 계획에 따라 레벨볼트(leveling bolt) 등을 사용하여 다소 복잡한 수평화작업을 진행하였다. 하지만 이같은 종래기술로는 앵커바(14)가 고정된 이후에는 교각 코핑부(1)의 상면 상태에 맞게 교좌(10)의 수평을 맞추기가 어려웠고 수평화작업으로 인해 전체 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 작은 직경의 앵커바를 사용하면서도 교량 상판으로부터 전가되는 하중 및 수평력에 대한 버팀강성을 충분히 확보할 수 있도록 한 교좌 지지구를 제공하는데 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 교각 코핑부의 상면 상태에 맞게 교좌의 수평을 보다 용이하게 조절할 수 있도록 한 교좌 지지구를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 기술적 사상에 의한 교좌 지지구는, 교각 상부의 코핑부에 삽입되는 앵커바와, 상기 교각 상부와 교량 상판의 사이에 설치되는 교좌의 하부 플레이트에 체결되는 체결볼트와, 상기 앵커바와 체결볼트를 서로 연결하는 커플러를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 커플러는 상기 교각의 코핑부에 삽입되는 몸체, 상기 몸체에 하부를 향해 개구 형성되며 상기 앵커바가 체결되는 앵커연결부 및 상기 몸체에 상부를 향해 개구 형성되며 상기 체결볼트가 체결되는 볼트연결부로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 앵커바와 커플러는 상호 체결 부위에 서로 부합하는 나선이 형성되어 나선 체결되는 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.

또한, 상기 앵커바는 외주면에 원주방향을 따라 요입되어 형성된 환형 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 앵커바는 외주면에 다수의 요입홈을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 앵커바는 외주면에 원주방향을 따라 돌출되어 형성된 환형 돌기를 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 고안은, 교각의 코핑부에 삽입되는 앵커바 및 교량 상판과 교각의 코핑부 사이에 설치되는 교좌의 하부 플레이트를 관통하여 상기 앵커바에 체결되는 체결볼트를 포함하고, 상기 앵커바는 상기 체결볼트가 체결되는 대경부 및 상기 대경부의 하부에 상기 대경부보다 작은 직경으로 형성된 소경부로 이루어지는 것을 특징으로 구성될 수 있다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

[실시예]

도 3과 도 4에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 교좌 지지구는, 교각 상부에 무수축 모르타르에 의해 형성된 코핑부(1)에 삽입되는 앵커바(110), 코핑부(1)의 상부에 안착되는 교좌(10)의 하부 플레이트(12)에 형성된 플랜지(12A)에 체결되는 체결볼트(120) 및, 상기 앵커바(110)와 체결볼트(120)를 연결하는 커플러(130)를 포함하여 구성된다.

상기 앵커바(110)는 전체적으로 봉형 또는 각형으로 형성되고, 외부로 돌출되지 않도록 코핑부(1)에 설치된다. 상기 앵커바(110)는 상기 커플러(130)와의 체결을 위해 상부에 나선이 형성된다. 상기 앵커바(110)는 종래에 비하여 그 굵기 및 길이가 상당히 줄었으며 교각의 크기 등에 따라 서로 다른 크기의 것으로 제작할 필요없이 단지 한 종류만을 제작하여 사용할 수 있다. 이는 수평전단력이 집중적으로 가해지는 부위의 경우 상기 커플러(130)가 설치되어 담당하기 때문에 단지 커플러(130)의 크기만을 달리하면 되기 때문이다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 체결볼트(120)는 통상적으로 사용되는 체결용 볼트로서 지진력과 수평력에 의한 전단력을 견디고 교좌(10)를 교각 코핑부(1)에 고정하는 역할을 한다.

상기 커플러(130)는 앵커바(110)와 체결볼트(120)를 연결하여 교좌(10)를 교 각 코핑부(1)에 설치하기 위한 매개체 역할을 한다. 이를 위해 상기 커플러(130)는 원통형, 사각박스형 등 다양한 외관을 가질 수 있고, 하부에는 앵커바(110)가 체결되는 앵커연결부(131)가 하부를 향해 개구 형성되고 상부에는 체결볼트(120)가 나사 체결되는 볼트연결부(132)가 상부를 향해 개구 형성된 구조를 갖는다.

이같은 구조를 갖는 상기 커플러(130)는 전단력이 가장 크게 작용하는 부위(코핑부(1)의 상단과 교좌(10)의 연결부)에 설치되기 때문에 가해지는 수평력으로 인한 전단력에 대하여 충분한 버팀강성을 갖도록 그 직경을 달리할 수 있다. 즉, 교각의 설계시 작용수평력에 의해 전단력을 검토하여 커플러(130)의 직경을 결정한 후 이에 따라 커플러(130)를 제작하면 된다. 이에 따라 직경이 동일한 하나의 앵커바(110)만을 사용하는 것이 가능해진다. 뿐만 아니라 다양한 크기를 갖는 기존의 앵커바들을 그대로 사용할 수도 있다. 이때는 단지 앵커연결부(131)의 내경을 변경하기만 하면 된다.

이처럼 본 고안은 전단력이 가장 집중적으로 작용하는 부위를 주로 담당하는 커플러(130)를 구비하기 때문에 큰 장점을 갖게 되는데 이는 종래에 비해 보다 작은 직경의 앵커바(110)를 사용할 수 있다는 점이다. 결과적으로 본 고안은 코핑부(1) 구축을 위한 배근시 앵커바(110)의 간섭을 최소화할 수 있게 된다. 이로써 철근(1A)을 보다 자유롭게 배근할 수 있게 되며, 배근되는 철근(1A)의 간격이 넓어지거나 절단되는 것으로 인해 코핑부(1)의 구조가 불안정해지면서 교량이 붕괴되는 위험을 제거할 수 있다.

여기서, 상기 커플러(130)는 앵커연결부(131)와 볼트연결부(132)가 막히거나 (도 3 참조), 연통될 수 있다(도 5 참조).

본 실시예에 의한 교좌 지지구에 의하면, 앵커바(110)에 대한 커플러(130)의 높낮이를 조절함으로써 교좌(10)의 수평을 조절할 수 있다. 이는 상기 앵커바(110)가 고정된 상태에서도 교좌(10)의 수평을 조절할 수 있음을 의미한다.

이하, 도 6을 중심으로 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 교좌 지지구의 시공방법을 설명한다. 도 6은 본 고안에 의한 교좌 지지구 시공방법을 설명하기 위한 공정도이다.

먼저, 교각의 코핑부(1)에 앵커바(110)의 설치위치를 결정한 후, 시스관(111)을 설치한다(S10).

이후, 코핑부(1) 일부를 깨뜨려(block-out) 상기 시스관(111)을 제거하고 그 자리에 커플러(130)가 체결된 상태의 앵커바(110)를 삽입한 수 무수축 모르타르를 타설하여 고정한다(S20, S30). 이때, 다수 설치된 커플러(130)의 수평위치를 측정하여 수평이 맞지 않을 경우 상기 커플러(130)를 승강시켜 높낮이를 조절한다. 이로써 차후 설치되는 교좌(10)의 수평한 설치가 가능해진다.

이후, 교좌(10)의 하부 플레이트(12)를 코핑부(1) 상에 안착시키고(S40), 체결볼트(120)를 하부 플레이트(12)의 플랜지(12A)를 관통시켜 커플러(130)에 체결한다(S50). 이로써, 본 고안의 교좌 지지구에 의해 교좌(10)를 지지 고정하는 작업이 완료된다.

한편, 본 고안은 도 7에 도시된 것처럼, 상기 앵커바(110)를 시스관(111)으로 마련한 자리에 에 삽입하여 설치할 때, 먼저 교좌(10)의 하부 플레이트(12), 커 플러(130) 및 앵커(110)를 하나로 조립한 조립체로 만들어 작업을 진행할 수도 있다.

즉, 교각의 코핑부(1)에 앵커바(110)의 설치위치를 결정한 후, 앵커바(110)의 설치를 위한 시스관(111)을 고정한다. 다음으로 교각의 코핑부(1)를 타설 시공한다. 이후, 교좌(10)의 하부 플레이트(12), 커플러(130) 및 앵커(110)가 조립된 상태로 바로 상기 조립체의 앵커바(110)를 코핑부(1)의 시스관(111)에 의해 마련한 자리에 삽입한다. 그리고 그 자리에 무수축 모르타르를 타설한다. 또는 코핑부(1)의 타설 후 시스관(111)을 제거하지 않고 코핑부(1)에 앵커공을 형성하고, 상기 조립체의 앵커바(110)를 앵커공에 정확히 삽입하여 상기 시스관(111) 내부에 무수축 모르타르를 충진할 수도 있다.

계속해서 본 고안의 변형실시예를 설명한다.

도 8은 본 고안의 변형실시예를 설명하기 위한 교좌 지지구의 설치상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 변형실시예에서는 변형 전의 장점을 살리면서도 별개의 커플러를 사용하지 않도록 전술된 앵커바(110)의 구조가 개선된 것을 특징으로 한다. 이를 위해 체결볼트(120)가 체결되는 대경부(112) 및, 상기 대경부(112)의 하부에 대경부(112)보다 작은 직경으로 형성되는 소경부(113)로 구성된다. 여기서, 상기 대경부(112)는 교각의 설계시 소요응력에 대응하여 충분한 버팀강성을 갖도록 그 크기가 결정된다. 상기 소경부(113)는 교각의 소요응력에 비교적 상 관없이 그 굵기를 얇게 할 수 있다. 따라서 상기 소경부(113)의 직경을 작게 하여 교각 코핑부(1)의 구축시 철근을 절단하거나 무리하게 철근 간격을 넓히지 않을 수 있다. 뿐만 아니라 상기 소경부(113)의 굵기에 따라 길이를 길지 않게 설치할 수 있다. 예컨데 시방규정에 따라서 길이가 직경의 10배 이상이 되어야 한다면 상기 소경부(113)의 경우는 직경을 작게 구성하는 것이 가능하기 때문에 그 길이를 상당히 줄일 수 있는 것이다.

도 9 내지 도 11은 본 고안의 또 다른 변형실시예를 설명하기 위한 참조도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안은 앵커바(410,420,430)의 외주면에 다양한 형태의 홈 또는/및 돌기(411,421,431)를 형성시키는 구성으로, 타설되는 모르타르와의 접촉면적을 더욱 넓히면서 인발력에 대한 저항력과 균열 방지 등의 효과를 수반하는 역학적인 이득을 취할 수 있도록 하였다.

도 9는 상기 앵커바(410)의 외주면에 원주방향을 따라 요입된 환형 홈(411)이 형성된 모습이고, 도 10은 앵커바(420)의 외주면에 다수의 요입홈(421)이 형성된 모습이다. 도 11의 경우 앵커바(430)의 외주면에 원주방향을 따라 돌출된 환형 돌기(431)가 형성된 모습이다.

이로써 본 고안의 교좌 지지구는 코핑부에 견고하게 자리잡으면서 교좌를 더욱 안정되게 지지할 수 있게 되는 것이다.

단, 상기 앵커바(410,420,430)는 전술된 변형실시예에서 제시된 형태의 홈 또는/및 돌기만을 구비하는 것으로 제한되지 않으며, 변형실시예에 제시되지 않은 보다 다양한 형태의 홈 또는/및 돌기들을 구비할 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 교좌 지지구에 의하면, 교량 상판의 하중이 집중되는 부위에 충분한 직경을 갖는 커플러를 설치하여 수평력에 대한 버팀강성을 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 직경이 작고 길이가 비교적 짧은 앵커바를 사용하여 앵커바와 철근간 간섭을 피할 수 있어서 철근간 간격을 넓히거나 철근을 도중 절단하지 않아도 되므로 코핑부의 구조적 안정을 도모할 수 있다.

또한, 본 고안은 앵커바가 고정된 상태에서도 커플러의 높낮이을 조절하여 교좌의 수평을 맞출 수 있으므로 복잡한 수평화작업 없이 교좌를 간단히 설치할 수 있다.

Claims (7)

1. 교각 상부의 코핑부에 삽입되는 앵커바와;

   상기 교각 상부와 교량 상판의 사이에 설치되는 교좌의 하부 플레이트에 체결되는 체결볼트와;

   상기 앵커바와 체결볼트를 서로 연결하는 커플러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 커플러는 상기 교각의 코핑부에 삽입되는 몸체, 상기 몸체에 하부를 향해 개구 형성되며 상기 앵커바가 체결되는 앵커연결부 및 상기 몸체에 상부를 향해 개구 형성되며 상기 체결볼트가 체결되는 볼트연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 앵커바와 커플러는 상호 체결 부위에 서로 부합되는 나선이 형성되어 나선 체결되는 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.
4. 교각의 코핑부에 삽입되는 앵커바 및 교량 상판과 교각의 코핑부 사이에 설치되는 교좌의 하부 플레이트를 관통하여 상기 앵커바에 체결되는 체결볼트를 포함 하고,

   상기 앵커바는 상기 체결볼트가 체결되는 대경부 및 상기 대경부의 하부에 상기 대경부보다 작은 직경으로 형성된 소경부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 앵커바는 외주면에 원주방향을 따라 요입되어 형성된 환형 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 앵커바는 외주면에 다수의 요입홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 앵커바는 외주면에 원주방향을 따라 돌출되어 형성된 환형 돌기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교좌 지지구.

Images