KR20100114966A - 강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법 - Google Patents

강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법 Download PDF

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KR20100114966A
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황민오
성택룡
윤태양
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Abstract

본 발명은 강합성 교량의 가설을 위한 하이브리드 거더에 아치형의 보강리브부재 및 보강리브부재들 간을 연결하는 수평보강부재를 장착하여 하중을 효과적으로 지지하고 원가절감이 가능하도록 하는 강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 하중이 전달되는 슬래브의 길이 방향을 따라 장착되는 제1 연결부와, 제1 연결부의 하부에 장착되어 하중을 지지하는 제2 연결부와, 제1 연결부와 제2 연결부 간을 연결하도록 장착되는 제3 연결부와, 제3 연결부의 길이 방향을 따라 곡면을 갖도록 장착되어 하중을 분산 지지하는 보강리브부재를 제공한다.
Figure P1020090033428
강합성 교량, 하이브리드 거더, 아치 리브, 브레이싱

Description

강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법{COMPOSITE BRIDGE AND HYBRID GIRDER FOR CONSTRUCTION COMPOSITE BRIDGE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강합성 교량의 가설을 위한 하이브리드 거더에 아치형의 보강리브부재들 및 보강리브부재들 간을 연결하는 수평보강부재를 장착하여 하중을 효과적으로 지지하고 원가 절감이 가능하도록 하는 강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 아치 교량은 장대한 경간에 대규모의 구조로 활용되고 있다.
강 거더는 상하부 플랜지 및 이를 연결해 주는 복부판으로 구성된다. 이러한 복부판은 전단력 및 압축력을 함께 받는다.
이에 따라, 복부판의 전단력 및 압축력의 적절한 분산 지지를 위해 수직브레이싱 및 중간 다이아프램을 두어 뒤틀림 변형과 응력을 제어한다.
그러나 경간이 길어질수록 전단력 및 압축력을 지지하는 강 거더 교량 구조 는 강빔 등의 소재가 과다하게 소요되어, 강재량을 줄이면서 교량의 처짐을 효과적으로 제어하기 어려운 문제점이 있다.
강빔 등의 소요 강재량을 절감하면서, 교량의 처짐을 효과적으로 제어하기 위한 강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 거더는, 하중이 전달되는 슬래브의 길이 방향을 따라 장착되는 제1 연결부와, 제1 연결부의 하부에 장착되어 하중을 지지하는 제2 연결부와, 제1 연결부와 제2 연결부 간을 연결하도록 장착되는 제3 연결부와, 제3 연결부의 길이 방향을 따라 곡면을 갖도록 장착되어 하중을 분산 지지하는 보강리브부재를 포함한다.
보강리브부재는 제1 연결부와 제2 연결부를 사이에 두고 마주하는 한 쌍으로 장착될 수 있다. 보강리브부재들 간을 연결하도록 장착되는 수평보강부재를 포함할 수 있다. 수평보강부재는 보강리브부재의 길이 방향을 따라 복수개로 장착될 수 있다.
수평보강부재는 일단과 타단이 보강리브부재들에 각각 연결되며, RC(reinforced concrete structure)구조를 갖을 수 있다.
보강리브부재는, 제3 연결부의 측면으로 돌출되며 내부에 충진 공간을 갖는 중공리브와, 중공리브의 내부에 충진되는 보강재를 포함할 수 있다. 보강재는 콘크리트부재로 구성될 수 있다. 보강재는 섬유보강재로 구성될 수 있다.
제1 연결부는, 제3 연결부의 단부에 플랜지 형상으로 장착되어 슬래브와 연결될 수 있다. 보강리브부재가 제3 연결부의 상측에 근접한 부분이 정모멘트부를 갖고, 보강리브부재가 제3 연결부의 하측에 위치한 부분이 부모멘트부를 갖으며, 보강리브부재는 정모멘트부에 보강 프레임으로 장착될 수 있다.
보강 프레임은, 제1 연결부와 제3 연결부의 연결된 사이에 충진 공간을 형성하도록 길이 방향의 일위치가 절곡되어 장착될 수 있다. 보강프레임은 제3 연결부의 일측에 형성되고, 제1 연결부는 제3 연결부에 연결된 위치를 중심으로 제3 연결부의 타측 방향으로 연장된 길이가 제3 연결부의 일측 방향으로 연장된 길이보다 짧게 형성될 수 있다.
보강리브부재는 적어도 2개 이상의 복수개로 장착될 수 있다.
보강리브부재가 제3 연결부의 상측에 근접한 부분이 정모멘트부를 갖고, 보강리브부재가 제3 연결부의 하측에 위치한 부분이 부모멘트부를 갖으며, 보강리브부재는 부모멘트부의 위치에서 단부가 연장되어 결합되는 연장 결합부가 형성될 수 있다.
연장 결합부는, 보강 리브부재로부터 연장되며 내부에 충진 공간을 갖는 연장 프레임과, 연장 프레임의 충진 공간에 충진되며 콘크리트 재질의 보강물을 포함할 수 있다.
정모멘트부에는, 제1 연결부와 제2 연결부 사이를 지지하는 보강트러스부재가 장착될 수 있다.
보강트러스부재는, 제1 연결부와 제2 연결부의 사이를 지지하는 복수개의 포 스트부와, 포스트부들의 사이를 대각선으로 지지하는 트러스부를 포함할 수 있다.
제1 연결부와 제2 연결부 및 제3 연결부는 강빔으로 구성될 수 있다. 제1 연결부와 상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부는 슬래브 방향으로 개구되며, 내부에 공간을 갖도록 형성될 수 있다.
제3 연결부는 직선 형상이고, 제1 연결부는 제3 연결부의 일단에 길이 방향의 중앙부분이 연결되어 돌출되고, 제2 연결부는 제3 연결부의 타단에 길이 방향의 중앙부분이 연결되어 돌출될 수 있다.
보강리브부재는, 제3 연결부의 길이 방향을 따라 적어도 2 개 이상의 아치형의 만곡된 형상으로 장착될 수 있다.
보강리브부재들 간에는 콘크리트 소재의 다이아프램이 고정 지지되고, 보강리브부재의 단부는 다이아프램에서 이격된 위치에서 제2 연결부에 연결되며, 보강리브부재와 다이아프램 간에는 하중을 지지하는 커넥터부재가 장착될 수 있다.
커넥터부재는 다이아프램에 직접 연결될 수 있다. 커넥터부재는 다이아프램의 상측에 새들(saddle)을 통해 연결될 수 있다.
커넥터부재는 강봉 또는 PC 강연선으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법은, (a) 직선 형상의 제3 연결부의 일단에 제1 연결부의 길이 방향의 일 위치가 연결되며, 제3 연결부의 타단에 제2 연결부의 길이 방향의 일 위치가 연결되도록 하여 교량의 길이 방향으로 따라 연장되게 형성하는 단계와, b) 단계(b)의 제3 연결부의 측면을 따라 곡면을 갖도록 보강리브부재를 장착하는 단계와, (c) 보강리브 부재의 내부에 보강재를 충진하는 단계와, (d) 단계(c) 단계를 진행한 하이브리드 거더를 교량의 교각에 거치하는 단계와, (e) (d) 단계의 하이브리드 거더 단부의 지점부를 고정하는 단계와, (f) 하이브리드 거더의 상측에 슬래브를 장착하여 교량을 완성하는 단계를 포함한다.
단계(b)의 제3 연결부는 교량의 길이 방향으로 연장되며, 마주하는 한 쌍으로 장착되어 보강리브부재가 제3 연결부들의 측면에 각각 장착되며, 보강리브부재들 간에는 수평보강부재가 장착될 수 있다.
첫째, 거더의 측면으로 아치 형상의 보강리브부재를 장착하여 하중을 효과적으로 분산 지지하도록 함으로써, 거더의 사용 강재량을 줄일 수 있게 되어 원가 절감이 가능하게 된다.
둘째, 교량의 길이 방향으로 장착되는 보강리브부재들 간을 수평보강부재로 연결하도록 함으로써, 뒤틀림 거동을 효과적으로 제어하여 안정적인 교량 가설이 이루어지도록 한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 교량 및 이를 가설하기 위한 하이브리드 거더 및 그 가설 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량의 요부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 하이브리드 거더의 보강리브부재의 장착을 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 본 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 거더(100)는, 하중이 전달되는 슬래브(11)의 길이 방향을 따라 장착되는 제1 연결부(10)와, 제1 연결부(10)의 하부에 장착되어 하중을 지지하는 제2 연결부(20)와, 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 간을 연결하도록 장착되는 제3 연결부(30) 및 제3 연결부(30)의 길이 방향을 따라 곡면을 갖도록 장착되어 하중을 분산 지지하는 보강리브부재(40)를 포함한다.
제1 연결부(10)는 교량의 상측을 구성하는 슬래브(11)에 연결되는 부분을 말한다. 제1 연결부(10)는 교량의 길이 방향에 대응하여 연장된다. 제1 연결부(10)는 차량 등의 이동 대상이 이동되는 슬래브에 연결된다. 제1 연결부(10)와 슬래브(11)의 연결은 전단 연결장치(미도시) 등으로 연결될 수 있다. 이러한 제1 연결부(10)는 슬래브(11)와의 용이한 결합을 위한 플랜지 형상 또는 플레이트 형상으로 연장될 수 있다. 즉, 후술하는 제3 연결부(30)의 단부가 제1 연결부(10)의 길이 방향의 중앙 위치에 결합된 상태로, 'T' 형상으로 결합될 수 있다. 제1 연결부(10)는 하중의 지지를 위해 강빔으로 구성됨이 가능하다. 제1 연결부(10)의 하측에는 제2 연결부(20)가 위치한다.
제2 연결부(20)는 교량의 길이 방향에 따라 제1 연결부(10)의 길이에 대응하 여 가설된다. 본 실시예에서 제2 연결부(20)의 폭방향의 길이는 제1 연결부(10)의 폭 방향의 길이보다 큰 길이로 형성될 수 있다. 이러한 제2 연결부(20)는 교량의 교각에 지지되는 부분을 말한다. 제2 연결부(20)는 일측이 교각에 연결되고 타측에는 제3 연결부(30)에 연결된다. 제2 연결부(20)는 제1 연결부(10)와 동일하게 강빔으로 구성될 수 있다. 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20)의 사이에는 제3 연결부(30)가 연결된다.
제3 연결부(30)는 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20)의 사이에 하중을 지지하도록 연결된다. 본 실시예에서 하나의 제2 연결부(20)에 한 쌍의 제3 연결부(30)가 장착된다. 즉, 한 쌍의 제3 연결부(30)의 각각의 일단은 제2 연결부(20)에 연결되고, 제3 연결부(30)의 각각의 타단에는 제1 연결부(10)가 직교하게 연결된다. 이에 따라, 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 및 제3 연결부(30)는 제1 연결부(10) 방향이 개구된 상태로 내부에 공간을 갖는 박스 형상을 이룰 수 있다. 본 실시예에서 제3 연결부(30)는 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 간을 경사지게 연결할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 및 제3 연결부(30)를 연결한 단면은 상측이 개구된 역사다리꼴 형상을 갖는다. 제3 연결부(30)는 제1 연결부(10) 및 제2 연결부(20)와 동일한 강빔의 소재로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 및 제3 연결부(30)는 상측이 개구된 역사다리꼴의 박스 형상을 예시하였지만,'I' 형상을 갖도록 연결도 가능함은 물론이다.
제3 연결부(30)의 내부에는 하중을 분산 지지하는 보강리브부재(40)가 장착된다.
보강리브부재(40)는 제3 연결부(30)의 내부에 장착되며, 제3 연결부(30)의 길이 방향으로 따라 장착된다. 보강리브부재(40)는 제3 연결부(30)의 내부에 마주하는 한 쌍으로 장착될 수 있다. 이러한 보강리브부재(40)는 제3 연결부(30)의 하중을 분산 지지한다. 이를 위해, 보강리브부재(40)는 제3 연결부(30)의 측면으로 돌출되며 내부에 충진 공간을 갖는 중공리브(41)와, 중공리브(41)의 내부에 충진되는 보강재(43)를 포함할 수 있다. 중공리브(41)는 보강리브부재(40)의 장착 길이에 대응하는 길이로 제3 연결부(30)의 측면에 돌출되게 장착된다. 중공리브(41)의 제3 연결부(30) 방향은 개구된 상태로 장착될 수 있다. 이에 따라 충진 공간은 제3 연결부(30)와 중공리브(41)의 내부 공간으로 형성될 수 있다. 보강재(43)는 충진 공간에 충진되어 슬래브(11)로부터 전달되는 하중을 분산 지지하게 된다. 본 실시예에서 보강재(43)는 콘크리트 소재로 충진될 수 있다. 콘크리트 소재의 보강재의 충진시에 중공리브(41)에 관통홀(미도시)을 형성하여, 콘크리트 소재의 보강재의 투입이 이루어질 수 있다. 이러한 보강재(43)는 콘크리스 소재로 한정되지 않고 섬유보강재(미도시) 충진됨도 가능하다. 섬유보강재는 탄소섬유를 예시한다.
보강리브부재(40)는 제3 연결부(30)를 따라 만곡된 형상으로 장착될 수 있다. 보다 상세하게는 보강리브부재(40)는 교량에 가해지는 정모멘트부 및 부모멘트부의 사이에 장착되어 하중을 분산 지지한다. 이에 따라 보강리브부재(40)는 교량의 중앙 경간부의 정모멘트부와 중간 지점부의 부모멘트부의 사이를 만곡된 형상으로 지지하게 된다. 보다 상세하게는 보강리브부재(40)는 아치(arch) 형상을 갖는 만곡된 형상으로 장착될 수 있다. 보강리브부재(40)의 장착을 통해 교량에 가해지 는 전단 및 좌굴 압력을 효과적으로 지지하게 된다. 또한 보강리브부재(40)의 아치 형상으로 형성됨에 따라 교량의 처짐을 제어하고 주하중을 효과적으로 분배할 수 있다.
보강리브부재(40)는 일측의 부모멘트 지점의 고정을 위한 연장 결합부(45)가 형성된다. 연장 결합부(45)는 보강 리브부재(40)로부터 연장되며 내부에 충진 공간을 갖는 연장 프레임(45a)과, 연장 프레임(45a)의 충진 공간에 충진되며 콘크리트 재질의 보강물을 포함한다. 연장 프레임(45a)은 보강리브부재(40)와 일체로 연결되며, 보강리브부재(40)와의 연결 위치에서 일측으로 절곡된다. 보강물은 연장 프레임(45a)을 통해 구획된 공간에 충진되어 보강리브부재(40)의 견고한 고정이 이루어지도록 한다. 이러한 보강리브부재(40)의 장착을 통하여 압축 및 전단 좌굴 등의 압력을 분산 지지할 수 있도록 함으로써, 강빔의 소재로 마련되는 제3 연결부(30)의 두께를 상대적으로 얇게 적용할 수 있어 원가절감이 가능하게 된다.
한편, 보강리브부재(40)들 간에는 수평보강부재(50)가 장착될 수 있다.
수평보강부재(50)는 보강리브부재(40)들 간을 연결하도록 장착된다. 수평보강부재(50)의 장착을 통해 뒤틀림 거동을 지지할 수 있도록 한다. 이를 위해 수평보강부재(50)는 일단과 타단이 각각 보강리브부재(40)들에 각각 연결되며, 견고한 연결을 위해 RC(reinforced concrete structure) 구조를 갖을 수 있다. 수평보강부재(50)는 보강리브부재(40)의 뒤틀림 거동을 효과적으로 제어하기 위해 보강리브부재(40)의 길이 방향을 따라 적어도 2개 이상의 복수개로 장착될 수 있다. 수평보강재()는 보강리브부재(40)들 간을 연결하도록 봉형상으로 연결될 수 있다. 그러나 수평보강재()는 이에 한정되지 않고 모서리를 갖는 다각형의 형상으로도 가능하다. 본 실시예에서는 수평보강부재(50)가 보강리브부재(40)들 간을 직교하는 방향으로 연결됨을 예시하였지만, 보강리브부재(40)들 사이에 경사 방향으로 연결됨도 가능하다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 거더의 제작을 이하에서 개략적으로 설명한다.
먼저, 하중이 가해지는 슬래브(11)와 연결되는 제1 연결부(10)와, 교각에 의해 지지되는 제2 연결부(20)의 사이에 제3 연결부(30)를 연결한다. 이에 따라, 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 및 제3 연결부(30)는 상측이 개구되며, 개구된 내측으로 공간을 갖는 역사다리꼴 형상의 박스 형상으로 이루어진다. 여기서 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 및 제3 연결부(30)는 가설하고자 하는 교량의 길이에 대응하게 형성된다.
다음, 제3 연결부(30)의 길이 방향을 따라 측면에 보강리브부재(40)를 장착한다. 보강리브부재(40)는 제3 연결부(30)의 길이 방향으로 따라 아치(arch) 형상으로 장착될 수 있다. 여기서 제3 연결부(30)는 한 쌍으로 연결되고, 따라서 보강리브부재(40)는 마주 하는 한 쌍으로 장착될 수 있다.
그리고, 보강리브부재(40)들 간을 복수개의 수평보강부재(50)로 연결한다. 수평보강부재(50)의 장착을 통해 뒤틀림 거동의 발생을 방지하도록 하여 안정적인 하이브리드 거더의 구성이 이루어지도록 한다.
다음, 교각의 상측에 하이브리드 거더를 거치하고 양단의 지점부를 연결한 다. 지점부의 연결은 콘트리트의 타설 및 그라우팅 마감으로 작업이 이루어진다.
이어서, 상측에 슬래브(11) 바닥판의 콘크리트를 타설한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 거더에 보강트러스부재의 장착을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3과 동일 참조번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 거더(200)는, 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20)의 사이에는 보강트러스부재(110)가 장착된다.
보강트러스부재(110)는, 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20)의 사이를 지지하는 복수개의 포스트부(111)와, 포스트부(111)들의 사이를 대각선으로 지지하는 트러스부(113)를 포함한다.
포스트부(111)는 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20)의 사이를 수직 방향으로 직교하도록 장착될 수 있다. 포스트부(111)는 적어도 2개 이상의 복수개로 장착하여 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 사이를 안정적으로 지지하도록 한다. 트러스부(113)는 포스트부(111)들 사이를 경사지게 연결하도록 장착될 수 있다.
전술한, 보강트러스부재(110)의 장착을 통해 하이브리드 거더의 경간의 길어질 경우, 하이브리드 거더의 중앙부의 정모멘트부에 장착하여 아치형상의 보강리브부재(40)의 구조적 기능에 필요한 적정 라이즈비를 형성하도록 할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 거더의 제1 연결부와 제3 연결부에 보강 프레임의 장착을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 4와 동일 참조번호 는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 거더는, 제1 연결부(210)와 제3 연결부(230)의 연결된 사이에 충진 공간을 형성하도록 보강 프레임(250)이 장착된다.
보강 프레임(250)은 일측은 제1 연결부(210)에 연결되고, 타측은 제3 연결부(230)에 연결된다. 이러한 보강 프레임(250)의 길이 방향의 일위치는 절곡되어, 제1 연결부(210) 및 제3 연결부(230)의 사이에 충진 공간이 형성되도록 한다. 충진 공간에는 콘트리트 소재의 보강재(43)가 충진된다. 이러한 구성을 통해, 보강리브부재(40)는 정모멘트부에서 보강 프레임(250)을 통해 연결됨으로써, 구조적으로 보다 견고하고 안정적인 고정이 이루어진다. 보강 프레임(250)에는 전단연결장치(211)가 장착되어 결합력의 향상을 이룰 수 있다.
또한, 보강 프레임(250)의 장착을 통해 제1 연결부(210)와 제3 연결부(230)의 결합 부분을 보강할 수 있게 되어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(10)가 교량의 폭방향으로 연장된 길이를 보다 짧게 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하이브리드 거더에 복수의 보강리브부재의 장착을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5와 동일 참조번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서는 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 하이브리드 거더의 보강리브부재(340)는, 재3 연결부(30)를 따라 아치형상의 만곡된 형상으로 장착되고, 적어도 2개 이상의 복수개로 장착된다. 여기서, 복수개의 보강리브부재(340)들 중에서 하측의 위치한 하측 보강리브부재(341)는 제1 실시예의 보강리브부재(40)의 위치와 동일한 위치이다. 그리고 본 제4 실시예의 상측 보강리브부재(343)는 하측 보강리브부재(341)의 길이 방향을 따라 상측에 장착되어 하중을 지지하게 된다. 이러한 구성으로 본 제4 실시예의 보강리브부재(340)는 하중의 분산 지지 작용을 보다 효과적으로 실시가능하다. 본 제4 실시예에서 보강리브부재(340)를 2개로 구성됨을 예시하였지만, 2개 이상으로 적용도 가능함은 물론이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 하이브리드 거더를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 6과 동일 참조번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서는 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 하이브리드 거더()는, 보강리브부재(440)는 제3 연결부(30)의 길이 방향을 따라 적어도 2개 이상의 아치형의 만곡된 형상으로 장착된다. 이러한 본 제5 실시예의 보강리브부재(440)는 장경간의 교량의 경우에 적용됨을 예시한다.
보강리브부재(440)들의 사이에는 다이아프램(460)이 고정된다. 이러한 다이아프램(460)과 보강리브부재(440)의 일단과는 일정 거리 이격된 상태를 이룬다. 보다 상세하게는 보강리브부재(440)의 단부는 본 제1 실시예의 연장 결합부를 적용하지 않고 다이아프램(460)에 이격된 위치에서 고정된다. 즉, 본 제5 실시예의 보강리브부재(440)의 고정은 다이아프램(460)에서 이격된 위치에서 콘크리트부를 연장 하여 다이아프램(460)과 보강리브부재(440)를 연결함으로써 제2 연결부(20)에 고정되록 한다. 이러한 보강리브부재(440)의 고정은 커넥터부재(470)를 통해 더욱 안정적으로 고정된다.
커넥터부재(470)는 보강리브부재(440)와 다이아프램(460) 간을 연결하도록 장착된다. 본 제5 실시예에서 커넥터부재(470)는 일단은 다이아프램(460)에 연결되고 타단은 보강리브부재(440)에 고정되어 하중을 지지한다. 본 실시예에서 커넥터부재(470)는 강봉을 예시한다. 그러나 커넥터부재(470)는 강봉에 한정되지 않고 PC 강연성 등으로 적용도 가능함은 물론이다. 커넥터부재(470)는 복수개로 장착되어 하중을 분산 지지함이 가능하다. 이러한 커넥터부재(470)는 교량의 하방향 힘을 효과적으로 지지하도록 적정한 프리 텐션이 가해진다. 또한, 수평력은 제2 연결부(10) 상측의 콘크리트부에 의해 지지되어 평형 조건이 이루어지게 된다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 하이브리드 거더를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 7 동일 참조번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서는 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 커넥터부재(470)는 다이아프램(460)의 상측에 새들(560)을 통해 연결됨이 가능하다. 새들(460)을 통해 커넥터부재(470)의 연결됨에 의해 보다 안정적인 커넥터부재(470) 연결이 가능하게 된다. 여기서 다이아프램(460)의 높이 조절이 가능함에 따라 새들(460)은 제3 연결부(30)의 상측 또는 제3 연결부(30)의 내측에 위치하여 커넥터부재(470)를 지지함도 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 1 내지 도 8과 동일 참조번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서는 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 9를 참조하여 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법을 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 및 제3 연결부(30)를 제1 연결부(10) 방향으로 개구된 박스 형상으로 연결한다.(S10) 이러한 제1 연결부(10)와 제2 연결부(20) 및 제3 연결부(30)는 강빔의 소재로 형성됨으로써, 용접 등으로 견고한 결합이 이루어질 수 있다.
다음, 제3 연결부(30)의 측면을 따라 보강리브부재(40)를 장착한다.(S20) 보강리브부재(40)는 아치 형상의 만곡된 형상으로 장착될 수 있다. 이러한 보강리브부재(40)는 중공리브(41) 및 중공리브(41)에 충진되는 보강재(43)를 포함한다.
이어서, 보강리브부재(40)의 내부에 콘크리트 소재의 보강재(43)를 충진한다.(S30)
다음, 보강리브부재(40)들 간을 연결하도록 수평보강부재(50)를 장착한다.(S40) 한편, 보강리브부재(40)는 보강트러스부재(110)가 장착되어 하중의 분산 지지가 가능하도록 한다.
이어서, 전술한 단계를 거친 하이브리드 거더를 교각에 거치한다.(S50)
그리고, 하이브리드 거더의 양단의 지점부를 콘크리트 타설에 의해 견고하게 고정한다.(S60)
이어서, 하이브리드 거더의 상측에 슬래브(11)를 타설하여 강합성 교량의 가설이 이루어지도록 한다.(S70)
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량의 요부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 거더의 보강리브부재의 장착을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 본 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 거더에 보강트러스부재의 장착을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 거더의 제1 연결부와 제3 연결부에 보강 프레임의 장착을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하이브리드 거더에 복수의 보강리브부재의 장착을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 하이브리드 거더를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 하이브리드 거더를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법의 가설 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...제1 연결부 11...슬래브
20...제2 연결부 30...제3 연결부
40...보강리브부재 41...중공리브
43...보강재 50...수평보강부재

Claims (27)

  1. 하중이 전달되는 슬래브의 길이 방향을 따라 장착되는 제1 연결부;
    상기 제1 연결부의 하부에 장착되어 하중을 지지하는 제2 연결부;
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 간을 연결하도록 장착되는 제3 연결부; 및
    상기 제3 연결부의 길이 방향을 따라 곡면을 갖도록 장착되어 상기 하중을 분산 지지하는 보강리브부재;
    를 포함하는 하이브리드 거더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강리브부재는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부를 사이에 두고 마주하는 한 쌍으로 장착되며,
    상기 보강리브부재들 간을 연결하도록 장착되는 수평보강부재;
    를 포함하는 하이브리드 거더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수평보강부재는 상기 보강리브부재의 길이 방향을 따라 복수개로 장착되는 하이브리드 거더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평보강부재는 일단과 타단이 상기 보강리브부재들에 각각 연결되며, RC(reinforced concrete structure)구조를 갖는 하이브리드 거더.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보강리브부재는,
    상기 제3 연결부의 측면으로 돌출되며 내부에 충진 공간을 갖는 중공리브;
    상기 중공리브의 내부에 충진되는 보강재;를 포함하는 하이브리드 거더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강재는 콘크리트부재 또는 섬유보강재 중에 어느 하나로 구성되는 하이브리드 거더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결부는,
    상기 제3 연결부의 단부에 플랜지 형상으로 장착되어 상기 슬래브와 연결되는 하이브리드 거더.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보강리브부재가 상기 제3 연결부의 상측에 근접한 부분이 정모멘트부를 갖고, 상기 보강리브부재가 상기 제3 연결부의 하측에 위치한 부분이 부모멘트부를 갖으며,
    상기 보강리브부재는 상기 정모멘트부에 보강 프레임으로 장착되며,
    상기 보강 프레임은,
    상기 제1 연결부와 상기 제3 연결부의 연결된 사이에 충진 공간을 형성하도록 길이 방향의 일위치가 절곡되어 장착되는 하이브리드 거더.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보강프레임은 상기 제3 연결부의 일측에 형성되고,
    상기 제1 연결부는 상기 제3 연결부에 연결된 위치를 중심으로 상기 제3 연결부의 타측 방향으로 연장된 길이가 상기 제3 연결부의 일측 방향으로 연장된 길이보다 짧게 형성되는 하이브리드 거더.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보강리브부재는 적어도 2개 이상의 복수개로 장착되는 하이브리드 거더.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 보강리브부재가 상기 제3 연결부의 상측에 근접한 부분이 정모멘트부를 갖고, 상기 보강리브부재가 상기 제3 연결부의 하측에 위치한 부분이 부모멘트부를 갖으며,
    상기 보강리브부재는 상기 부모멘트부의 위치에서 단부가 연장되어 결합되는 연장 결합부가 형성되는 하이브리드 거더.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연장 결합부는,
    상기 보강 리브부재로부터 연장되며 내부에 충진 공간을 갖는 연장 프레임; 및
    상기 연장 프레임의 충진 공간에 충진되며 콘크리트 재질의 보강물;을 포함하는 하이브리드 거더.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 정모멘트부에는,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이를 지지하는 보강트러스부재가 장착되며,
    상기 보강트러스부재는,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부의 사이를 지지하는 복수개의 포스트부; 및
    상기 포스트부들의 사이를 대각선으로 지지하는 트러스부;를 포함하는 하이브리드 거더.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부는 강빔으로 구성되는 하이브리드 거더.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 및 상기 제3 연결부는 상기 슬래브 방향으로 개구되며, 내부에 공간을 갖도록 형성되는 하이브리드 거더.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제3 연결부는 직선 형상이고, 상기 제1 연결부는 상기 제3 연결부의 일단에 길이 방향의 중앙부분이 연결되어 돌출되고, 상기 제2 연결부는 상기 제3 연결부의 타단에 길이 방향의 중앙부분이 연결되어 돌출되는 하이브리드 거더.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보강리브부재는,
    상기 제3 연결부의 길이 방향을 따라 적어도 2 개 이상의 아치형의 만곡된 형상으로 장착되는 하이브리드 거더.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보강리브부재들 간에는 콘크리트 소재의 다이아프램이 고정 지지되고, 상기 보강리브부재의 단부는 상기 다이아프램에서 이격된 위치에서 상기 제2 연결부에 연결되며,
    상기 보강리브부재와 상기 다이아프램 간에는 하중을 지지하는 커넥터부재가 장착되는 하이브리드 거더.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 커넥터부재는 상기 다이아프램에 직접 연결되거나, 상기 다이아프램의 상측에 새들(saddle)을 통해 연결되는 하이브리드 거더.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 커넥터부재는 강봉 또는 PC 강연선 중에 어느 하나로 구성되는 하이브리드 거더.
  21. 제1항의 하이브리드 거더를 교각과 슬래브의 사이에 장착하여 하중을 지지하는 강합성 교량.
  22. (a) 직선 형상의 제3 연결부의 일단에 제1 연결부의 길이 방향의 일 위치가 연결되며, 상기 제3 연결부의 타단에 제2 연결부의 길이 방향의 일 위치가 연결되도록 하여 교량의 길이 방향으로 따라 연장되게 형성하는 단계;
    (b) 상기 단계(b)의 제3 연결부의 측면을 따라 곡면을 갖도록 보강리브부재를 장착하는 단계;
    (c) 상기 보강리브부재의 내부에 보강재를 충진하는 단계;
    (d) 상기 단계(c) 단계를 진행한 하이브리드 거더를 교량의 교각에 거치하는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계의 하이브리드 거더 단부의 지점부를 고정하는 단계; 및
    (f) 상기 하이브리드 거더의 상측에 슬래브를 장착하여 교량을 완성하는 단계;를 포함하는 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 단계(b)의 제3 연결부는 교량의 길이 방향으로 연장되며, 마주하는 한 쌍으로 장착되어 상기 보강리브부재가 상기 제3 연결부들의 측면에 각각 장착되며,
    상기 보강리브부재들 간에는 수평보강부재가 장착되는 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 수평보강부재는 상기 보강리브부재의 길이 방향을 따라 복수개로 장착되는 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 보강리브부재는,
    상기 제3 연결부의 측면으로 돌출되며 내부에 충진 공간을 갖는 중공리브;
    상기 중공리브의 내부에 충진되는 보강재;를 포함하는 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 보강재는 콘크리트인 하이브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 보강리브부재가 상기 제3 연결부의 상측에 근접한 부분이 정모멘트부를 갖고, 상기 보강리브부재가 상기 제3 연결부의 하측에 위치한 부분이 부모멘트부를 갖으며,
    상기 정모멘트부에는,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이를 지지하는 보강트러스부재가 장착되며,
    상기 보강트러스부재는,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부의 사이를 지지하는 복수개의 포스트부; 및
    상기 포스트부들의 사이를 대각선으로 지지하는 트러스부;를 포함하는 하이 브리드 거더를 이용한 강합성 교량 가설 방법.
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KR101883116B1 (ko) * 2017-11-23 2018-07-27 표옥근 복합 구조의 강재 교량
KR102104291B1 (ko) * 2019-07-31 2020-04-24 주식회사 리빌텍이엔씨 교량 상부구조물의 보수보강 시스템

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