KR200407667Y1

KR200407667Y1 - 활의 원리를 이용한 비-케이블(Ｂ-Ｃａｂｌｅ)장스팬

Info

Publication number: KR200407667Y1
Application number: KR2020050032521U
Authority: KR
Inventors: 오석환; 김재구; 현숙영
Original assignee: 오석환; 김재구; 현숙영
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2006-02-01

Abstract

본 고안은 교량 및 건축물의 지점부상에 거치된 장스팬인 상현재의 양측단부 하부에 설치된 한쌍의 정착브라켓에 케이블을 연장설치 및 정착한 후에 상기 상현재의 하부와 케이블 사이에 압축부재를 설치한 다음 상기 케이블에 작용되는 인장력을 압축부재에 의하여 상현재에 상향의 압축력이 전달되도록 하여 상현재에 작용하는 사하중 및 활하중에 저항할 수 있는 압축력이 상현재에 도입되도록 한 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬의 시공방법이다.

Description

활의 원리를 이용한 비-케이블(Ｂ-Ｃａｂｌｅ)장스팬{B-cable long span using principle of a bow}

도 1은 본 고안의 비-케이블(B-Cable)장스팬을 전체적으로 보여주는 도면.

도 2는 도 1의 “단면A”를 상세히 보여주는 도면.

도 3은 본 고안의 압축부재에 길이조정장치를 설치한 것을 보여주는 도면.

도 4는 도 1의 “단면 B”를 상세히 보여주는 도면.

도 5는 도 1의 “단면 B”의 또 다른 실시예를 상세히 보여주는 도면.

도 6은 본 고안의 비-케이블(B-Cable)장스팬에 작용하는 모멘트를 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

P : 인장력 P' : 압축력

10 : 비-케이블(B-Cable)장스팬 11 : 상현재

12 : 단부 13 : 케이블

14 : 지점부(기둥) 15 : 테프론 시트

16 : 슬리브 17 : 강결연결부

18 : 정착브라켓 19 : 브레이스

20 : 압축부재

30 : 길이조정장치

40 : 단부보강부

50 : 케이블연장부

본 고안은 교량 및 건축구조물에 설치되는 장스팬의 구조에 대한 것으로서, 일예로 교량에 있어서 지점부 상에 거치된 교량 상부구조물로서 장스팬인 상현재의 양측단부 하부에 설치된 한쌍의 정착브라켓에 케이블을 연장설치한 후에 상기 정착브라켓에 정착하고, 상기 상현재의 하부와 케이블 사이에 압축부재를 설치한 다음 상기 케이블에 작용되는 인장력을 압축부재에 의하여 상현재에 압축력이 전달되도록 하여 상현재에 작용하는 사하중 및 활하중에 저항할 수 있는 압축력이 도입되도록 한 비-케이블(B-Cable)장스팬의 시공방법이다.

본 고안은 활의 원리를 이용한 것으로서 활의 지지본체의 양측부에 활시위를 상호 연결하고, 상기 활시위에 화살을 장착한 다음 활시위를 당기면 활시위에 작용된 인장력이 상기 화살에 전달되면서 활의 본체인 지지부에 압축력이 도입되도록 한 원리를 이용한 것이다.

다시말해 본 고안의 장스팬인 상현재가 활의 본체인 지지본체의 역할을 하고, 본 고안의 케이블이 활시위의 역할을 하고, 본 고안의 압축부재가 화살의 역할을 각각 하도록 한 것으로서, 본 고안의 상현재의 양측단부에 정착된 케이블에 인장력을 도입하면 케이블에 도입된 인장력에 의하여 압축부재에는 압축력이 도입되도록 하여 압축부재에 도입된 압축력이 상기 상현재에 전달되어 상현재에 압축력이 도입되므로서, 교량에 작용하는 사하중 및 활하중에 저항할 수 있는 내하력이 케이블에 도입된 인장력에 의하여 상현재에 지속적으로 압축력이 도입되도록 하는 것이 본 고안의 원리인 것이다.

상기와 같은 원리에 의하여 상현재의 형고를 최대한 낮게 할 수 있어 교량, 및 건축구조물의 경우 상현재의 하부공간에 제약이 있는 부분에도 적용할 수 있으며, 전체적으로 상현재의 형고가 낮으면서 외관이 미려하여 외관이 간단하면서 날렵하게 설치되어 도심지의 교량, 육교, 공원내에의 교량, 및 건축구조물에 적용할 수 있도록 한 적용성이 무궁무진한 장스팬시공방법인 것이다.

본 고안의 목적은 공장제작된 빔인 상현재를 지점부에 설치한 다음 케이블을 하부에 고정설치한 다음 케이블에 인장력을 도입하여 압축부재에 의하여 압축력이 상현재에 도입되도록 하여 교량 및 건축구조물을 설치시 시공성이 아주 뛰어나면서, 교량 및 건축구조물의 내구성이 높으면서, 저렴한 시공비로 설치가 가능하고, 교량 및 건축구조물이 노후되는 경우 간단히 보수보강을 실시할 수 있는 미관이 수려한 비케이블(B-Cable)장스팬을 설치하는 시공방법을 제공하는데 있다.

종래에는 지점부에 빔을 설치하여 교량을 시공하여 왔으나 반복되는 하중 에 의하여 보의 처짐이 심각하게 진행되어 교량의 안전에도 영향을 주게되어 이를 보수보강하기 위한 빈번한 보수로 인한 유지관리비용이 과다하게 소요되는등의 문제점이 있었으며, 제한된 통수단면 및 교량하부공간에는 빔의 일정한 형고로 인하여 교량을 설치 할 수 없는 문제점이 상존하여 왔다.

본 고안은 교량 및 건축구조물의 상부구조물인 빔을 상현재로 하여 양측에 설치된 지점부상에 설치한 다음 상기 상현재의 양단하부에 케이블을 정착설치하고, 케이블에 인장력을 도입하여 압축부재에 의하여 상향의 압축력이 상현재에 도입되도록 하여 교량 및 건축구조물을 설치하는 시공성이 아주 뛰어나면서, 교량 및 건축구조물의 내구성이 높으면서, 저렴한 시공비로 설치가 가능하고, 교량 및 건축구조물이 노후되는 경우 간단히 보수보강을 실시할 수 있는 미관이 수려한 비케이블(B-Cable)장스팬시공방법의 제공에 있다.

본 고안은 교량 및 건축구조물의 지점부상에 장스팬인 상현재(11)의 양측단부 하부에 설치된 한쌍의 정착브라켓(18)에 케이블(13)을 연장설치한 후에, 상기 정착브라켓(18)에 정착하고, 상기 상현재(11)의 하부와 케이블(13) 사이에 압축부재(20)를 설치한 다음 상기 케이블(13)에 작용되는 인장력(P)을 압축부재(20)에 의하여 상현재(11)에 상향의 압축력(P')이 전달되도록 하여 상현재(11)에 작용하는 사하중 및 활하중에 저항할 수 있는 압축력이 케이블의 인장에 의하여 지속적으로 도입되도록 한 비-케이블(B-Cable)장스팬(10)의 시공방법에 특징이 있다.

또한, 상기와 같이 상현재 하부에 설치된 케이블을 이용하여 교량 및 건축구조물이 노후되어 교량 및 건축구조물의 내하력을 보강하거나 또는 교량 및 건축구조물의 하중 지지력을 한단계 상향시키기 위하여 상기 상현재의 양측단부 하부에 이미 설치된 케이블에 인장력을 재차 도입하도록 하면 간단히 교량 및 건축구조물의 내하력을 증강시켜 소기의 목적을 달성할 수 있도록 하는 것이다.

이하, 본 고안의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 비-케이블(B-Cable)장스팬을 전체적으로 보여주는 도면으로서,

본 고안의 장스팬을 구조적으로 설명하기 위하여 교량의 교량상부구조물인 교량빔인 장스팬을 예로 들어 설명하고 있는 것이며, 이외에도 건축구조물의 보인 장스팬에 대하여도 상기 교량에 적용한 것과 동일한 구조로 적용시킬 수 있음을 밝혀둔다.

기둥 또는 보에 의하여 설치된 양측의 지점부(14)위에 장스팬으로서 상부빔인 상현재(11)를 거치하고, 상기 상현재의 양측단부 하부에 설치된 한쌍의 정착브라켓(18)에 케이블(13)을 연장설치한 후에 상기 정착브라켓(18)에 정착하고, 상기 상현재(11)의 하부와 케이블(13) 사이에 압축부재(20)를 설치한 다음 상기 케이블(13)에 작용되는 인장력(P)을 압축부재(20)에 의하여 상현재(11)에 압축력(P')이 전달되도록 하여 상현재(11)에 작용하는 사하중 및 활하중에 저항할 수 있도록 압축력이 케이블인장에 의하여 지속적으로 압축부재를 통하여 상현재에 도입되도록 한 비-케이블(B-Cable)장스팬(10)이다.

본 고안의 비-케이블(B-Cable)장스팬(10)은 상현재(11)의 양측단부에 정착된 케이블(13)에 인장력(P)을 도입하면 케이블(13)에 도입된 인장력(P)에 의하여 압축부재(20)를 통하여 상향의 압축력(P')이 상현재에 도입되도록 하여 교량에 작용하는 사하중 및 활하중에 저항할 수 있는 압축력인 내하력이 상현재(11)에 케이블의 인장력에 의하여 압축부재를 통하여 지속적으로 도입되도록 하는 것이 본 고안의 원리인 것이다.

본 고안의 상현재(11)는 콘크리트, 철골, 목재등 다양한 재질을 이용하여 제작한 빔이며, 케이블(13)의 재질도 PC 강연선, 와이어로프, 섬유케이블, PWS등 다양한 재질을 사용한다.

지점부(14)의 지지조건 또한 양단핀, 일단은 핀 타단은 롤러, 양단고정등 다양한 지점부의 모든 조건에도 모두 적용할 수 있다.

도 2는 도 1의 “단면A”를 상세히 보여주는 도면으로서, 상현재(11)의 하부에 케이블(13)과의 사이에 설치되는 압축부재(20)의 설치방법에 관한 것이다.

상현재(11)의 하부에는 압축부재(20)의 일단과 강결연결부를 이루어 강결되고, 압축부재(20)의 타단 즉, 케이블(13)과 접하는 부분에는 내부가 관통된 파이프의 슬리브(16)를 용접부착되도록 한 다음 슬리브(16)의 관통부내에 상기 케이블(13)이 관통되도록 설치한 것이다.

상기 슬리브(16)내에 관통설치된 케이블(13)에 인장력(P)이 작용될때 인장력이 원활히 도입되도록 하면서 도입된 인장력에 의하여 상향의 압축력(P')이 압축부재(20)에 도입되도록 하기 위함이다.

위와 같이 원활히 케이블(13)에 인장력(P)을 도입하도록 하기 위하여 슬리브(16)내에 윤활유를 도포하거나 또는 테프론 시트(15)를 설치하고 그 사이에 케이블(13)이 삽입되도록 하여 케이블(13)에 인장력(P)을 도입하기 위하여 당길때 상기 윤활유 및 테프론 시트에 의하여 케이블에 마찰계수를 줄이도록 하여 케이블에 도입되는 인장력의 손실을 방지하면서 케이블의 전구간에 걸쳐 동일한 긴장력이 도입되도록 하기 위함이다.

또 다른방법으로서, 상현재(11)와 압축부재(20)가 힌지로 연결되고, 압축부재(20)와 케이블(13)이 클램프(미도시)에 의하여 고정설치되도록 할 수도 있다.

상기와 같은 방법도 일단은 고정되지만 타단은 힌지로 가동할 수 있어 도입된 인장력을 압축부재에 원활히 전달되도록 하면서 인장력이 전체 케이블에 고루 도입되도록 하기 위함인 것이다.

또한, 상현재와 케이블과의 사이에 설치되는 압축부재의 설치 위치는 상현재의 중앙부 또는 중앙부 이외의 부분에 설치할 수 있으며, 압축부재의 설치갯수도 상현재와 케이블과의 사이에 한 개, 또는 복수개 이상을 설치하되 중앙부, 또는 중앙부이외의 부분에 설치하도록 한다.

상기 압축부재의 형태도 직선형태 이외에 브이(V)자형태등 다양한 형태로 설치할 수 도 있다.

도 3은 본 고안의 압축부재에 길이조정장치를 설치한 것을 보여주는 도면으로서, 인장력(P)이 케이블(13)에 도입되면, 케이블(13)과 접하여 설치된 압축부재(20)에는 케이블의 인장에 의하여 상향의 압축력(P')이 도입되게 되는데 이때 압축부재(20)의 길이가 길게되면 케이블의 인장력이 크게되어 상향의 압축력(P')도 크게도입되게되고, 압축부재(20)의 길이가 상대적으로 작으면, 상향의 압축력(P')의 크기 또한 상대적으로 작게 도입되게되는 것이다.

즉, 본 고안이 활의 원리를 이용하고 있다고 하는 것에 의하여 화살이 보다 원거리를 비행하게 하기 위하여 활시위를 보다 강하게 뒤로 잡아 당기면 보다 강한 장력이 활시위에 도입되어 결국 화살이 상기의 장력에 의하여 보다 강하게 비행할 수 있도록 하는 것과 동일한 원리인 것이다.

따라서, 교량 및 건축구조물에 작용하는 하중의 크기에 따라, 압축부재(20)의 길이를 조절하여 케이블의 인장력의 크기에 의하여 압축부재(20)에 도입되는 상향의 압축력(P')의 크기를 조절하기 위함이다.

상기 압축부재(20)의 길이를 조절하기 위하여 길이조정장치(30)를 압축부재(20)의 중앙부 또는 단부에 설치하도록 한다.

상기 길이조정장치(30)는 턴버클(미도시) 또는 스크류 잭(미도시)등 다양하게 길이를 조절할 수 있는 장치를 이용할 수도 있다.

도 4는 도 1의 “단면 B”를 상세히 보여주는 도면으로서, 기둥 또는 보에 의하여 설치된 지점부(14)와 상현재(11)의 단부의 일정한 위치에 브레이스(19)를 설치하여 단부(12)를 보강하도록 하는 것이다.

이렇게 상현재(11)의 단부(12)와 지점부(14)를 브레이스(19)로 보강하는 것은 상현재(11)의 하부에 부착설치된 정착브라켓(18)이 상현재(11)의 단부(12)에서 일정거리 내측에 부착설치되어 케이블(13)을 고정정착하도록 하는 경우에 설치하는 것으로서,

상현재(11)의 단부(12)에서 일정거리 내측에 설치된 정착브라켓(18)에 정착된 케이블(13)에 인장력(P')이 도입되어 고정정착할 때 상현재(11)의 단부(12)와 정착브라켓(18)이 설치된 부분의 사이의 상현재(11)에는 응력이 집중되어 파괴되는 것을 방지하기 위하여 상기와 같이 지점부(14)인 기둥 또는 보와 상현재(11)의 하부에 브레이스(19)를 설치하여 응력이 집중되는 것을 방지하도록 하는 것이다. 또 다른 방법으로서, 상기 정착브라켓을 상현재의 하부 중앙부에 설치하고, 케이블을 상기 중앙부에 설치된 정착브라켓에 정착설치한 다음, 상기 케이블에 인장력을 도입하여 상현재에 압축력이 도입되도록 할 수도 있다.

상기와 같이 브레이스(19)를 설치하는 방법이외에 상현재(11)의 단부(12)와 정착브라켓(18)이 설치된 사이의 상현재(11)에 단부보강부(40)를 설치하여 단부(12)의 강도를 보강하는 방법을 이용할 수도 있다.

상기와 같이 단부보강부(40)를 설치하여도 응력이 집중되어 상현재가 파괴는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 도 1의 “단면 B”의 또 다른 실시예를 상세히 보여주는 도면으로서, 케이블(13)을 상현재(11)의 단부(12) 부분에서 정착브라켓(18)에 의하여 정착하도록 하고, 상기 케이블(13)을 정착브라켓(18)에서 상현재(11)의 단부(12)까지 케이블(13)을 연장한 케이블연장부(50)에 의하여 상현재(11)의 단부(12)에 고정정착하도록 하는 것이다.

상기와 같이 케이블(13)을 연장한 케이블연장부(50)에 의하여 케이블을 상현재(11)의 단부(12)에 고정정착하는 경우 케이블(13)에 인장력(P)을 도입하여 정착할 때 단부(12)에 응력이 집중되는 것을 방지하여 단부가 파괴되는 것을 방지하면서, 케이블(13)을 인장할 때 인장력(P)을 도입하는 장치의 설치가 용이하여 인장력도입시공이 간편한 점이 장점인 것이다.

도 6은 본 고안의 비-케아블(B-Cable)장스팬에 작용하는 모멘트를 보여주는 도면으로서, 도 (a)는 일반적인 교량 및 건축구조물에 작용하는 하중에 의한 모멘트와 같은 원리로서 상현재(11)가 양측의 지점부(14)에 거치된 후에 하중을 작용시켜 상현재(11)에 발생되는 빗금친 부분의 모멘트크기를 보여주는 것이며,

도 (b)는 상현재(11)의 하부에 설치된 케이블(13)에 도입된 인장력(P)에 의하여 압축부재(20)에 전달되는 상향의 압축력(P')이 상현재(11)에 도입되어 발생된 것을 빗금친 것으로 모멘트크기를 보여주는 것이며,

도 (c)는 상기 도 (a)와 (b)에서 발생된 모멘트를 합성한 것으로서, 결국 본 고안인 비-케이블(B-Cable)장스팬(10)이 설치되어 사용중에 발생되는 빗금친 부분의 모멘트의 크기를 보여주는 것이다.

따라서 도 (c)와 같이 상현재(11)에 발생되는 모멘트의 크기가 크게 감소하여 보다 효과적으로 상현재(11)의 층고를 낮게 설계할 수 있어 경량화가 가능하며 이로인하여 외관이 미려하여 도심의 교량 및 건축구조물에도 적용할 수 있는 경 제적이면서 수려한 외관을 갖는 구조물을 시공할 수 있는 것을 보여주는 것이다.

본 고안은 빔인 상현재를 지점부에 설치한 다음 케이블을 하부에 고정설치하고, 케이블에 인장력을 도입하여 압축부재에 의하여 압축력이 상현재에 도입되도록 하여 교량 및 건축구조물을 설치하는 시공성이 아주 뛰어나면서, 내구성이 높으면서, 저렴한 시공비로 설치가 가능하고, 교량 및 건축구조물이 노후되는 경우 간단히 보수보강을 실시할 수 있는 미관이 수려한 효율성이 뛰어나며 경제적인 비-케이블(B-Cable)장스팬시공방법인 것이다.

Claims

기둥 또는 보에 의하여 설치된 양측의 지점부위에 거치된 장스팬인 상현재와, 상기 상현재의 양측단부 하부에 설치된 한쌍의 정착브라켓에 케이블을 연결설치하여 정착하고, 상기 상현재의 하부와 케이블 사이에 설치된 압축부재와, 상기 케이블에 인장력을 도입함에 따라 상기 압축부재에 의하여 상현재에 상향의 압축력이 전달되어 상현재에 압축력인 내하력이 도입되도록 한 비-케이블(B-Cable)장스팬인 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항에 있어서,

상기 압축부재는 상현재의 하부에는 압축부재의 일단과 강결연결부를 이루어 강결되고, 압축부재의 타단인 부분에는 내부가 관통된 파이프의 슬리브가 용접부착된 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 2항에 있어서,

상기 슬리브내에 윤활유를 도포하거나 또는 테프론 시트를 설치하여 케이블 인장시 마찰력을 감소시키도록 한 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항에 있어서,

상기 압축부재는 상현재와 압축부재가 힌지로 연결되고, 압축부재와 케이블이 클램프에 의하여 고정설치되도록 한 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항, 제2항, 제4항중의 어느 한 항에 있어서,

상기 압축부재는 길이를 조절하기 위하여 길이조정장치를 압축부재의 중앙부 또는 단부에 설치하도록 한 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 5항에 있어서

상기 길이조정장치는 턴버클 또는 스크류 잭인 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항에 있어서,

상기 상현재의 하부에 설치된 정착브라켓의 설치위치는 상현재의 단부에서 일정거리 내측인 부분에 설치되어 케이블에 정착되는 경우 상현재의 단부측과 지점부인 기둥 또는 보와의 사이에 브레이스를 고정설치하여 단부를 보강하도록 한 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항에 있어서,

상기 정착브라켓이 상현재의 단부 내측의 일정한 위치에 부착설치되어 케이블이 정착되는 경우 상현재의 단부의 일정한 부분을 단부보강부를 설치하여 단부를 보강하도록 한 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항에 있어서,

상기 케이블은 상현재의 단부 부분에서 정착브라켓에 의하여 정착하도록 하고, 상기 케이블을 정착브라켓에서 상현재의 단부까지 케이블을 연장한 케이블연장부에 의하여 상현재의 단부에 고정정착하도록 하는 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항에 있어서,

상기 정착브라켓을 상현재의 하부 중앙부에 설치하고, 케이블을 상기 중앙부에 설치된 정착브라켓에 정착설치한 다음, 상기 케이블에 인장력을 도입하여 상현재에 압축력이 도입되도록 하는 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.
제 1항에 있어서,

상기 압축부재는 직선부재 또는 브이(V)자형 부재이며, 압축부재의 설치 위치는 상현재와 케이블과의 사이에 상현재의 중앙부 또는 중앙부 이외의 부분에 설치하며, 설치갯수도 한 개 또는 복수개 이상을 설치한 것에 특징이 있는 활의 원리를 이용한 비-케이블(B-Cable)장스팬.