KR200415318Y1 - 조립식 콘크리트 충진 거더 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소정 길이의 중공관 내에 콘크리트를 충진하여 거더 유닛을 제작하고, 이러한 거더 유닛을 2개 이상 조립하여 거더를 제작함으로써 경제적인 시공방법을 통하여 철도교량의 주형이나 아치 구조물과 같이 휨하중을 지지하는 구조물 또는 휨하중과 축하중을 동시에 지지하는 구조물을 시공할 수 있는 새로운 구조의 조립식 콘크리트 충진 거더에 관한 것이다.

본 고안에서는 중앙에 중공이 형성되어 있고 양측 단부에는 연결플랜지(12)가 구비되어 있는 소정 길이의 중공관(10)과, 상기 중공관(10)의 내부에 충진되는 콘크리트(11)를 포함하여 사전 제작되는 복수개의 거더 유닛(100)이 서로 연결 조립되어 만들어지는데, 상기 거더 유닛(100)은, 단부에 형성된 상기 연결플랜지(12)가 이웃하는 거더 유닛(100)의 연결플랜지(12)와 서로 마주한 상태에서 상기 연결플랜지(12)가 서로 일체로 결합됨으로써 이웃하는 거더 유닛(100)과 일체로 조립 결합되며, 상기 거더 유닛(100)의 연결플랜지(12)는, 이웃하는 거더 유닛(100)을 연결할 때 서로 마주한 연결플랜지(12)에 의해 주입구(14)가 만들어지도록 주입구 형성부(13)를 가지고 있으며, 이웃하는 거더 유닛(100)의 상기 연결플랜지(12)가 서로 마주하도록, 이웃하는 거더 유닛(100)이 서로 연속되게 설치된 상태에서 상기 주입구(14)를 통하여 채움재가 주입되어, 서로 마주하고 있는 거더 유닛(100)의 중공관(10) 내부의 콘크리트(11) 사이에 존재하는 미소 공간이 채워진 상태로, 복수개의 거더 유닛(100)이 일체로 연결 조립됨으로써 만들어지는 것을 특징으로 하는 조립식 콘크리트 충진 거더가 제공된다.

거더, 중공관, 조립식, 충진, 휨부재, 축력 부재

Description

조립식 콘크리트 충진 거더{Fabricated Girder filed with Concrete}

도 1은 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더를 교량의 주형으로 사용한 예를 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 2a는 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더를 이루는 거더 유닛의 형성을 위한 중공관의 사시도이다.

도 2b는 도 2a에 도시된 중공관의 내부에 콘크리트가 충진되어 있는 거더 유닛의 사시도이다.

도 2c는 도 2b에 도시된 거더 유닛에서 콘크리트 내에 긴장재 설치를 위한 쉬스관이 배치된 실시예의 사시도이다.

도 3a는 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더를 제작하기 위하여 두 개의 거더 유닛을 연결한 상태를 구체적으로 보여주는 사시도이다.

도 3b는 중공관 내부에 긴장재를 배치한 실시예에서의 거더 유닛의 연결상태를 보여주는 사시도이다.

도 4는 도 3a의 원A 부분의 상세도이다.

도 5는 휨하중과 축하중을 동시에 받는 구조물의 일예로서 곡선 형태로 제작된 거더 유닛을 연결 조립하여 제작한 본 고안에 따른 아치형 조립식 콘크리트 충 진 거더의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

1 조립식 콘크리트 충진 거더 10 중공관

11 콘크리트 12 연결플랜지

본 고안은 조립식 콘크리트 충진 거더에 관한 것으로, 구체적으로는 소정 길이의 중공관 내에 콘크리트를 충진하여 거더 유닛을 제작하고, 이러한 거더 유닛을 2개 이상 조립하여 거더를 제작함으로써 경제적인 시공방법을 통하여 철도교량의 주형이나 아치 구조물과 같이 휨하중을 지지하는 구조물 또는 휨하중과 축하중을 동시에 지지하는 구조물을 시공할 수 있는 새로운 구조의 조립식 콘크리트 충진 거더에 관한 것이다.

교량의 주형 등에 사용되는 종래의 거더는 주로 콘크리트나 강재로 제작되었다. 그러나 콘크리트 거더나 강재 거더에 대해서 여러 가지의 단점이 보고되고 있는 바, 최근에는 위와 같은 단순한 종래의 콘크리트 거더나 강재 거더를 대체할 수 있는 새로운 형태의 거더에 대한 모색이 활발하게 진행되고 있다.

본 고안은 이러한 배경에서 개발된 것으로서, 종래의 콘크리트 거더나 강재 거더가 가지는 여러 가지 단점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 고안은 번거로운 현장 작업을 최소화할 수 있으며, 종래의 콘크리트 거더나 강재 거더보다 더 큰 강성을 가지고 있어 종래의 경우보다 거더의 크기를 줄여 교량 등의 형고를 줄일 수 있고, 진동하중에 대해서도 큰 강성을 보이며 축력에 대해서도 큰 강성을 보이는 새로운 구조의 거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는, 중앙에 중공이 형성되어 있고 양측 단부에는 연결플랜지가 구비되어 있는 소정 길이의 중공관과, 상기 중공관의 내부에 충진되는 콘크리트를 포함하여 사전 제작되는 복수개의 거더 유닛이 서로 연결 조립되어 만들어지는 조립식 콘크리트 충진 거더가 제공되는데, 본 고안에서 상기 거더 유닛은, 단부에 형성된 상기 연결플랜지가 이웃하는 거더 유닛의 연결플랜지와 서로 마주한 상태에서 상기 연결플랜지가 서로 일체로 결합됨으로써 이웃하는 거더 유닛과 일체로 조립 결합되며, 상기 거더 유닛의 연결플랜지는, 이웃하는 거더 유닛을 연결할 때 서로 마주한 연결플랜지에 의해 주입구가 만들어지도록 주입구 형성부를 가지고 있으며, 이웃하는 거더 유닛의 상기 연결플랜지가 서 로 마주하도록, 이웃하는 거더 유닛이 서로 연속되게 설치된 상태에서 상기 주입구를 통하여 채움재가 주입되어, 서로 마주하고 있는 거더 유닛의 중공관 내부의 콘크리트 사이에 존재하는 미소 공간이 채워진 상태로, 복수개의 거더 유닛이 일체로 연결 조립되어 조립식 콘크리트 충진 거더를 이루게 된다.

본 고안에서는 상기한 거더의 일실시예로서, 상기 거더 유닛은 소정의 곡률로 휘어져 있어, 복수개의 거더 유닛이 연결 조립되었을 때 아치형을 이루게 되는 것을 특징으로 하는 조립식 콘크리트 충진 거더가 제공된다.

상기한 본 고안에서, 상기 중공관에 충진된 콘크리트 내에는 긴장재 설치를 위한 쉬스관이 배치하고, 복수개의 거더 유닛이 연결된 상태에서 상기 쉬스관에 긴장재가 배치되어 긴장 정착됨으로써 긴장력이 부여되도록 할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 상세한 구성 및 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 교량의 주형으로 사용한 예를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 후술하는 것처럼, 본 고안에 따른 조립식 콘크리트 충진 거더(1)는 소정 길이로 공장에서 사전 제작된 다수 개의 거더 유닛(100)을 현장에서 연결 조립함으로써 제작된다. 도 1에서 부재번호 20은 상기 조립식 콘크리트 충진 거더(1)로 이루어진 주형 위에 설치되는 바닥판(20)을 나타낸다.

다음에서는 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 이루게 되는 거더 유닛(100)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 도 2a에는 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 이루는 거더 유닛(100)의 형성을 위한 중공관(10)의 사시도가 도시되어 있으며, 도 2b에는 상기 중공관(10)의 내부에 콘크리트(11)가 충진되어 있는 거더 유닛(100)의 사시도가 도시되어 있다. 도 2c에는 상기 콘크리트(11) 내에 긴장재 설치를 위한 쉬스관(15)이 배치된 실시예의 사시도가 도시되어 있다.

도 2a 내지 도 2c에 도시된 것처럼, 거더 유닛(100)은 중앙에 중공이 형성되어 있는 중공관(10)의 중공 내부에 콘크리트(11)가 충진되어 있는 구조를 가진다. 이웃하는 거더 유닛(100)과 연결 조립되어 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 형성할 수 있도록 상기 중공관(10)의 양측 단부에는 연결플랜지(12)가 구비되어 있다. 후술하는 것처럼 휨하중에 대한 대비로서 긴장력의 도입이 필요한 경우에는, 상기 콘크리트(11)가 충진되기 전에 상기 중공관(10)의 중공 내부에는 쉬스관(15)을 배치하고, 거더 유닛(100)을 연결한 후 긴장재를 삽입하여 긴장력을 부여할 수도 있다. 도 2a 내지 도 2c에 표시된 부재번호 13에 대해서는 후술한다.

상기 중공관(10)으로는 강관을 예로 들 수 있는데, 중공관(10)의 재질은 이에 한정되는 것은 아니며 섬유보강 복합소재(Fiber Reinforced Plastic) 등과 같은 또다른 건설재료로 만들어진 관을 사용할 수도 있다.

위와 같은 거더 유닛(100)은 공장에서 사전 제작되는 것이 바람직하다. 즉, 양단에 연결플랜지(12)를 가진 중공관(10)을 제작하고, 상기 중공관(10)의 중공 내부에 콘크리트(11)를 충진하여 거더 유닛(100)을 제작하는 전 과정이 공장에서 이 루질 수 있는 것이다. 이와 같이 거더 유닛(1)을 공장에서 제작하게 되면 품질 관리가 용이하고 제작이 대규모로 신속하게 이루어질 수 있으며 현장에서 제작해야 하는 번거로움을 피할 수 있게 된다.

위와 같이 공장에서 제작된 거더 유닛(100)은 현장으로 이송되어 서로 연결 조립된다. 도 3a에는 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 제작하기 위하여 두 개의 거더 유닛(100)을 연결한 상태를 구체적으로 보여주는 사시도가 도시되어 있고, 도 3b에는 중공관(10) 내부에 긴장재(16)를 배치한 실시예에서의 거더 유닛(100)의 연결상태를 보여주는 사시도가 도시되어 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 것처럼 이웃하는 거더 유닛(100)을 현장에서 서로 연속되게 배치한 후 연결플랜지(12)를 서로 용접하거나 볼트 연결함으로써 양측의 거더 유닛(100)을 일체로 연결하여 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 형성하게 된다. 이 때 양측 거더 유닛(100)의 연결 단부에 미소 공간이 발생할 수 있다. 즉, 양측 거더 유닛(100)을 서로 연결하였을 때, 중공관(10) 내부의 콘크리트(11) 사이에 미소한 간격에 의한 공간이 형성될 수 있는 것이다. 본 고안에서는 무수축 몰탈 등의 채움재를 이용하여 이러한 연결 단부의 미소 공간을 채움으로써 이웃하는 거더 유닛(100) 사이의 견고한 연속성을 유지하게 된다. 도 4에는 도 3a의 원A 부분의 상세도가 도시되어 있는데, 연결 단부의 미소 공간에 채움재를 주입하기 위하여 서로 마주하여 연결되는 연결플랜지(12)에 의해 주입구(14)가 만들어지도록 거더 유닛(100) 각각의 연결플랜지(12)에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 것처럼 주입구 형성부(13)가 형성되어 있다. 따라서 도 3a에 도시된 것처럼, 양측의 조립식 콘크리트 충진 거더(1)의 연결 플랜지(12)를 서로 접합하여 연결하면 각각의 주입구 형성부(13)에 의하여 주입구(14)가 형성된다. 상기 주입구(14)를 통하여 무수축 몰탈 등과 같은 채움재를 주입함으로써 연결 단부의 미소 공간을 채워 양측 조립식 콘크리트 충진 거더(1)의 견고한 연속성을 유지하게 된다. 채움재가 용이하게 주입될 수 있도록 상기 미소 공간내의 공기를 배출하기 위하여 추가적인 주입구(14)를 만들 수도 있다.

도 3b의 경우에도 연결플랜지(12)에서의 연결 구성이 위와 같으므로 반복 설명은 생략한다. 다만, 도 3b의 경우에는 위와 같은 방법으로 다수개의 거더 유닛(100)을 연속하여 연결한 후에는, 중공관(10) 내에 미리 배치해둔 쉬스관(15)에 긴장재(16)를 삽입한 후 긴장재(16)를 긴장함으로써 거더(1)에 긴장력을 부여하게 된다. 도 3b에서는 상기 긴장재(16)가 중공관(10)의 중앙에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 상기 긴장재(16)는 구조물의 특성에 맞추어 거더에 인장응력이 발생하는 위치에 적절히 배치될 수 있다.

위와 같은 본 고안에 따른 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 이용하면 교량의 주형 등을 포함하여 휨하중을 받는 어떠한 구조물이라도 용이하게 제작할 수 있게 된다.

한편 본 고안에 따른 조립식 콘크리트 충진 거더(1)는 휨하중을 받는 구조물 이외에도 휨하중과 축하중을 동시에 받는 구조물에도 적용될 수 있는데, 도 5에는 휨하중과 축하중을 동시에 받는 구조물의 일예로서 곡선 형태로 제작된 거더 유닛(100)을 연결 조립하여 제작한 아치형 조립식 콘크리트 충진 거더(1)의 개략도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 아치형 조립식 콘크리트 충진 거더(1)는 축하중과 휨하중을 동시에 지지하는 구조물의 일예에 불과한 것이며, 이러한 구조물 이외에도 다양한 형태의 구조물에 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 적용할 수 있게 된다. 도 5에 도시된 실시예에는 긴장재(16)가 도시되어 있지 않지만, 필요한 경우에는 도 3b에 도시된 경우처럼, 아치형 조립식 콘크리트 충진 거더(1)에 대해서도 콘크리트(11) 내부에 쉬스관(15)을 설치하고 긴장재(16)를 배치하여 긴장, 정착함으로써 거더에 긴장력을 도입할 수도 있다.

한편 첨부도면에는 중공관(10)이 원형인 실시예가 도시되어 있으나, 본 고안에서 중공관(10)의 단면 형상은 원형에 한정되지 아니하며, 타원형, 다각형 등과 같이 다양한 형태로 변형할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에서는 소정 길이의 중공관(10) 내부에 콘크리트를 충진하여 거더 유닛(100)을 공장에서 제작한 후, 이를 현장으로 이송하여 간편한 방법으로 견고하게 조립함으로써 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 시공하게 된다.

따라서 본 고안에 의하면, 거더 유닛 자체를 공장에서 사전 제작하고 현장에서는 단지 조립 작업만을 수행할 수 있게 되므로, 번거로운 현장 작업을 최소화할 수 있어 공기를 현저하게 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 고안의 조립식 콘크리트 충진 거더(1)는 외부의 중공관(10)과 그 내부의 콘크리트(11) 간의 합성 작용이 발휘되므로, 종래의 콘크리트 거더나 강재 거 더보다 더 큰 강성을 가지고 있어 거더의 단면을 축소할 수 있어 재료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 경우보다 거더의 크기를 줄여 교량 등의 형고를 줄일 수 있고, 진동하중에 대해서도 큰 강성을 보이며 축력에 대해서도 큰 강성을 보일 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 고안에서는 거더 유닛(100)이 공장에서 완성되므로 거더 유닛(100)을 제작할 때 콘크리트가 중공관(10) 내부에 완전하게 채워지도록 하여 우수한 품질로 거더 유닛(100)을 제작할 수 있고, 이와 같이 우수한 품질의 거더 유닛(100)을 견고한 구조로 조립하여 조립식 콘크리트 충진 거더(1)를 제작할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 중앙에 중공이 형성되어 있고 양측 단부에는 연결플랜지(12)가 구비되어 있는 소정 길이의 중공관(10)과, 상기 중공관(10)의 내부에 충진되는 콘크리트(11)를 포함하여 사전 제작되는 복수개의 거더 유닛(100)이 서로 연결 조립되어 만들어지는데,

   상기 거더 유닛(100)은, 단부에 형성된 상기 연결플랜지(12)가 이웃하는 거더 유닛(100)의 연결플랜지(12)와 서로 마주한 상태에서 상기 연결플랜지(12)가 서로 일체로 결합됨으로써 이웃하는 거더 유닛(100)과 일체로 조립 결합되며,

   상기 거더 유닛(100)의 연결플랜지(12)는, 이웃하는 거더 유닛(100)을 연결할 때 서로 마주한 연결플랜지(12)에 의해 주입구(14)가 만들어지도록 주입구 형성부(13)를 가지고 있으며,

   이웃하는 거더 유닛(100)의 상기 연결플랜지(12)가 서로 마주하도록, 이웃하는 거더 유닛(100)이 서로 연속되게 설치된 상태에서 상기 주입구(14)를 통하여 채움재가 주입되어, 서로 마주하고 있는 거더 유닛(100)의 중공관(10) 내부의 콘크리트(11) 사이에 존재하는 미소 공간이 채워진 상태로, 복수개의 거더 유닛(100)이 일체로 연결 조립됨으로써 만들어지는 것을 특징으로 하는 조립식 콘크리트 충진 거더.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 거더 유닛(100)은 소정의 곡률로 휘어져 있어, 복수개의 거더 유닛(100)이 연결 조립되었을 때 아치형을 이루게 되는 것을 특징으로 하는 조립식 콘크리트 충진 거더.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 중공관(10)에 충진된 콘크리트(11) 내에는, 긴장재 설치를 위한 쉬스관(15)이 구비되어 있고,

   복수개의 거더 유닛(100)이 연결된 상태에서 상기 쉬스관(15)에 긴장재(16)가 배치되어 긴장 정착됨으로써 연결된 거더 유닛(100)에 긴장력이 부여되는 것을 특징으로 하는 조립식 콘크리트 충진 거더.

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