KR20120103532A - 구조물 접합장치 및 이를 포함하는 조립식 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물 접합장치 및 이를 포함하는 조립식 구조물을 제공한다.
상기 구조물 접합장치는 일측 구조물에 접합되고 타측 구조물에 밀착되는 장치몸체와, 상기 장치몸체 및 상기 타측 구조물에 서로 일치되게 형성된 제1개구 및 제2개구에 관통 체결되는 조립핀과, 상기 구조물들의 세그먼트를 구성하는 상,하측 플랜지 중 적어도 상측 플랜지 사이에 조립되면서 압축 저항력을 높이도록 제공되는 카트리지수단과, 상기 구조물의 상,하측 플랜지 중 적어도 상측 플랜지 선단의 단부면에 면접촉되게 접합되는 지압블록과, 상기 지압블록의 상측면 또는 하측면에 접합되는 덧붙임 플레이트를 더 포함하고, 상기 카트리지 수단은, 상기 지압블록 및 상기 덧붙임 플레이트에 동시에 끼움 조립됨으로써 상기 일측 구조물과 상기 타측 구조물의 플랜지 사이에 조립되게 구성될 수 있다.

Description

구조물 접합장치 및 이를 포함하는 조립식 구조물{STRUCTURE CONNECTING DEVICE AND ASSEMBLY TYPE STRUCTURE HAVING THE SAME}

본 발명은 조립식 거더, 보, 프레임 등의 구조물을 접합하는 장치와 이를 포함하는 조립식 구조물에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 구조물 세그먼트들의 연결시공을 용이하게 하여 시공 시간의 단축을 가능하게 하면서, 특히 구조물 접합강도를 강화하는 한편, 압축 저항력을 극대화하는 구조물 접합장치 및 이를 포함하는 조립식 구조물에 관한 것이다.

토목 및 건축용 구조물의 일예로서, 강재 거더 또는, 철골 프레임은, 운반 상의 제약 및 설치 편의를 위해 통상 세그먼트 형태로 제작되는데, 이렇게 제작된 세그먼트들은 공사 현장에서 용접 또는 볼트에 의해 연결되는 것이 일반적이다.

그러나, 구조물 접합 시공을 위한 용접 접합은, 용접 상태에 따라 결함이 발생될 우려가 높고, 결합부의 구조 변경이나 개선이 사실상 불가능한 것은 물론, 용접시 거더 세그먼트의 수축 변형에 의해 시공 정밀도를 일정하게 유지하는 것도 어려울 뿐만 아니라, 용접 신뢰성을 확보하기 위하여는 고가의 비파괴 검사를 상당히 반복 수행해야 하는 등의 문제가 있었다.

한편, 용접 대신에, 볼트에 의한 조립식 거더 또는 철골 프레임 세그먼트들의 연결조립은 용접 연결에 비해 기능공의 숙련도 및 작업조건 등의 영향을 적게 받기는 하지만, 현장에서 다수의 볼트를 체결하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있고, 체결 구조나 순서 등에 의해 영향을 받아 이미 도입된 볼트의 축력이 크게 변동되는 문제가 있었다.

한편, 다른 구조물의 일예로 교량 구조물에서, 2개의 주거더를 교축 직각방향으로 서로 연결함으로써 전체 구조 시스템의 강성을 증대시키고, 시공중 안정성을 확보함은 물론 공용중 발생하는 교축 직각방향의 하중의 영향에 대응하기 위해 설치되는 구조물이 가로보이다(도 8 참조).

그런데, 이와 같은 가로보도 통상 교축방향을 따라 일정 간격으로 배치되되 주거더 거치 후 용접이나 볼트 체결을 통하여 주거더에 설치되는 것이다.

따라서, 앞에서 조립식 거더나 프레임의 세그먼트 접합과 마찬가지로, 용접이나 볼트 체결의 경우 시공시간이 많이 소요되고, 볼트 체결으이 경우 체결 구조나 및 체결 순서 등에 의해 이미 도입된 볼트의 축력이 크게 변동하는 등의 문제점이 있는 것이다.

한편, 이와 같은 거더나 프레임 또는 가로보 등을 용접이나 볼트 체결을 통하여 접합 조립하는 용접이나 볼트 체결에 따른 문제를 해소하기 위한 기술이 대한민국 등록특허 제10-0722400호에서 개시되고 있다.

즉, 상기 등록특허에서는 강재 거더의 세그먼트 연결구조가 개시되고 있는데, 그 구성적 특징은 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 강재거더 세그먼트의 연결 단부측 상부 플랜지 및 복부에 연결되게 설치되는 지압블록 및 상기 각 연결 단부측 하부 플랜지에 탈착 가능하게 설치되어 상기 각 연결 단부를 힌지 결합시키기 위한 힌지 어셈블리를 포함하는 것이다.

그러나, 이와 같은 상기 등록특허에서 개시된 힌지 어셈블리를 이용하는 접합 구조는, 별도의 힌지 어셈블리를 기반으로 시공되는 것으로서, 구조물 접합 구조가 매우 복잡한 문제가 있었다.

더하여, 상기 등록특허의 경우 거더 하부에만 힌지 어셈블리를 매개로 연결되기 때문에, 거더 상부에서 하부의 힌지 어셈블리를 향한 압축력에 대한 저항이 제공되나, 반대반향 거더 하부에서 상부로 압축력이 가해지는 경우 이에 대한 저항력을 제공하기 어려운 문제가 있었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 상,하 방향의 압축력에 대항하는 저항력을 이중 핀 구조로서 구현하고, 특히 조립식 거더, 가로보 또는 프레임의 단위 세그먼트들의 연결 접합을 용이하게 하여, 시공시간의 단축을 가능하게 하고, 용접만으로의 접합시 용접 접하부에서의 파괴 등에 따른 문제를 제거하는 것을 가능하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제를 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 구조물 세그먼트들의 연결시공을 용이하게 하여 시공 시간의 단축을 가능하게 하면서, 기존 용접 접하부에서의 파괴등의 문제를 근본적으로 해결 가능하게 하고, 특히 카트리지 수단을 이용하여 구조물 접합강도를 강화하는 한편, 지압블록의 압축 저항력도 높인 구조물 접합장치 및 이를 포함하는 조립식 구조물을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 일측 구조물에 접합되고 타측 구조물에 밀착되는 장치몸체;와, 상기 장치몸체 및 상기 타측 구조물에 서로 일치되게 형성된 제1개구 및 제2개구에 관통 체결되는 조립핀;과, 상기 구조물들의 세그먼트를 구성하는 상,하측 플랜지 중 적어도 상측 플랜지 사이에 조립되면서 압축 저항력을 높이도록 제공되는 카트리지수단;과, 상기 구조물의 상,하측 플랜지 중 적어도 상측 플랜지 선단의 단부면에 면접촉되게 접합되는 지압블록; 및, 상기 지압블록의 상측면 또는 하측면에 접합되는 덧붙임 플레이트;를 더 포함하고, 상기 카트리지 수단은, 상기 지압블록 및 상기 덧붙임 플레이트에 동시에 끼움 조립됨으로써 상기 일측 구조물과 상기 타측 구조물의 플랜지 사이에 조립되는 구조물 접합장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 구조물들은 거더, 조립 프레임 또는, 조립 가로보의 단위 세그먼트들로 구성되고, 상기 장치몸체는 일측단이 상기 일측 구조물의 세그먼트 웨브에 용접 접합되고, 연장된 몸체부분은 상기 타측 구조물에 밀착되며, 상기 개구들은 장치몸체와 타측 구조물의 웨브의 상,하측에 일체로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 지압블록과 상기 덧붙임 플레이트는, 선단에 일체로 형성된 레일부;를 구비하고, 상기 카트리지수단은, 상기 레일부에 조립체결되는 체결단이 양측에 형성된 카트리지;를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 구조물이 만곡 구조물인 경우 상,하측 카트리지수단은 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.

한편, 다른 측면으로서 본 발명은, 상기 구조물 접합장치를 통해 서로 연결 접합되는 상기 일측 구조물과 상기 타측 구조물을 포함하여 구성된 구조물 접합장치를 포함하는 조립식 구조물을 제공한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 의한 구조물 접합장치 및 이를 포함하는 조립식 구조물에 의하면, 조립식 거더, 프레임, 기타 보 등의 건축, 토목 또는 교량 구조물 세그먼트들의 연결 시공을 용이하게 하여 시공 시간의 단축시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 카트리지 수단을 이용하여 구조물 접합강도를 강화하는 한편, 지압블록의 압축 저항력을 극대화하도록 하여, 궁극적으로 구조물 조립은 용이하게 하면서, 조립 강도는 증대시키는 우수한 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물 접합장치 및 이를 포함하는 구조물을 도시한 분해 사시도
도 2는 도 1의 조립 상태도
도 3은 도 2의 'A-A'선 단면도
도 4는 도 2의 본 발명 구조물 접합장치의 다른 실시예를 도시한 조립 상태도
도 5는 도 4의 본 발명 장치와 구조물을 도시한 분해사시도
도 6은 도 4의 다른 변형예를 도시한 조립 상태도
도 7은 도 4의 또 다른 변형예를 도시한 조립 상태도
도 8 및 도 9는 본 발명의 구조물 접합장치를 사용하는 다른 구조물로서 조립식 가로보와 조립식 프레임을 도시한 구성도

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 구조물 접합장치 및 이를 포함하는 조립식 구조물의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

다만, 이하에 본 발명에 따른 구조물 접합장치의 관련 구성요소는 10단위의 도면부호로 설명하고, 본 발명 접합장치(1)를 통하여 조립되는 단위 구조물의 세그먼트(이하, '구조물'이라 약하여 설명한다)는 110,120의 도면부호로 설명하고, 단위 구조물들이 조립되어 완성되는 조립식 구조물의 일예로 제시된 조립식 거더, 조립식 가로보 및 조립식 프레임은 각각 100,200,300 단위의 도면부호로 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3에서는 본 발명의 접합장치(1)를 포함하는 조립식 구조물의 일예로 조립식 거더(100)의 구조물(110)(120)들의 접합상태를 도시하고 있다.

즉, 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 접합장치(1)는, 일측 구조물(110)에 일측단부가 일체로 용접(WE)으로 긴밀하게 접합되고, 타측 구조물(120)에는 밀착되는 플레이트 형태의 장치몸체(10)와, 상기 장치몸체(10) 및 타측 구조물(120)에 서로 일치되어 관통 형성된 제1,2 개구(20)(30)에 관통 체결되는 조립핀(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 구조물들(110)(120)들은, 앞에서 설명한 바와 같이, 도 1 내지 도 3의 조립식 거더(100), 도 8의 조립식 프레임(200) 및, 도 9의 조립 가로보(300)의 단위 세그먼트들이다.

한편, 이와 같은 단위 구조물(110)(120)들은, 상,하측 플랜지(F)와 그 사이에 웨브(W)가 일체로 접합 구성되는 일종의 'H'빔 형태일 수 있다.

이때, 도 1 내지 도 3과 같이, 본 발명의 구조물 접합장치(1)의 장치몸체(10)는 일측단이 일측 구조물(110)의 세그먼트 웨브(W)에 일체로 용접(WE)을 통하여 접합되는 접합 플레이트로 제공되는데, 상기 일측 구조물(110)에 용접되지 않는 연장된 몸체부분은 타측 구조물(120)의 웨브(W)에 밀착되어 있다.

따라서, 상기 제1,2 개구(20)(30)들은 장치몸체와 타측 구조물의 웨브(W)의 상,하측에 일체로 관통 형성되고, 상기 조립핀(40)이 억지 끼움형태로 조립되어 진다.

따라서, 도 2와 같이, 본 발명의 접합장치(1)로 서로 연결된 제1,2 구조물(110)(120)은 기존 힌지 어셈블리를 이용하는 것과는 다르게, 구조물 연결 접합시공이 매우 용이한데, 예를 들어 접합 플레이트인 장치몸체의 일측단부를 일측 구조물의 웨브(W)에 용접하고, 조립핀(40)을 개구(20)(30)들에 끼우는 것만으로 구조물들의 연결 접합이 완료되는 것이다.

이때, 도면에서 상세하게 도시하지 않았지만, 조립핀(40)은 개구들에 억지 끼움으로 끼워지도록 하여, 조립후 이탈되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

결국, 본 발명의 구조물 접합장치(1)는, 구조물들의 연결 접합을 매우 용이하게 하고, 이는 시공 시간을 줄이도록 하며, 특히 접합플레이트의 장치몸체만을 일측 구조물에 제안된 면적만 용접하기 때문에, 용접 변형이 발생되지 않는다.

더욱이, 구조물들은 접합철물과 볼트 체결하는 것에 비하여 본 발명의 경우 그 접합시공시간이 매우 단축되는 것이다.

한편, 도 1과 같이, 본 발명의 연결 조립되는 구조물(110)(120)들의 서로 접하는 부분에는 압축력이 가해지는 지압블록(판)(130)들이 용접 접합될 수 있고, 이들 지압블록들은 서로 접하기만 할뿐, 용접되지 않는다.

특히, 본 발명의 접합장치는, 장치몸체와 웨브 상,하측에 형성된 개구에 조립핀이 체결되기 때문에, 도 3과 같이, 상측 또는 하측에서 비틀림 힘(원형 화살표) 이 가해져도, 상측 또는 하측의 조립핀이 이에 저항하기 때문에, 구조물의 휨 변형을 적게 할 것이다.

예를 들어, 종래기술에서 언급한 등록특허에서의 힌지 어셈블리를 매개로 연결 접합되는 구조물 접합구조에서는, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 힌지 어셈블리의 하측에 압축력이 발생하도록 작용하는 휨변형에 대항하는 저항력이 작은(거의 0에 가깝다) 문제가 있는 것이다.

다음, 도 4 내지 도 7에서는 본 발명의 구조물 접합장치(1)의 다른 변형예들을 도시하고 있다.

즉, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 변형예의 구조물 접합장치(1)는, 구조물들의 상,하측 플랜지(F) 중 적어도 하나 바람직하게는 그 상,하측 모두사이에 연결 조립되면서 압축 저항력을 높이도록 제공되는 카트리지수단(50)을 더 포함하는 것이다.

예컨대, 이와 같은 본 발명의 카트리지수단(50)은, 구조물 플랜지(F)들에 서로 마주하여 플랜지들에 각각 일체로 형성된 (역삼각형 형태의) 레일부(52) 및, 상기 레일부에 체결되는 체결단(54)이 양측에 형성된 카트리지(56)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 바람직하게는 이와 같은 본 발명의 카트리지수단(50)은, 앞에서 설명한 구조물이 서로 접하는 플랜지 선단부분에 제공되는 지압블록(130)에 제공될 수 있다.

따라서, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 구조물의 선단 지압블록(130)에는 그 폭방향으로 역삼각 형태의 레일부(52)들이 일체로 가공되고, 여기에 카트리지(56)의 양측단에 일체로 형성된 역삼각형태의 체결단(54)이 (억지 끼움으로) 조립되는 것이다.

결국, 본 발명의 접합장치(1)는, 장치몸체(10)가 구조물 웨브사이에 조립되고, 그 상,하측의 플랜지(F)들은 카트리지수단(50)으로 추가로 연결 조립하기 때문에, 도 4 및 도 5의 본 발명의 구조물(110)(120)들은 매우 견고하게 연결 조립되는 것이다.

따라서, 도 4 및 도 5의 조립식 거더(100)의 구조물 강도가 견고하게 되고, 구조물 단위 세그먼트들의 연결 조립시공도 매우 용이하게 하는 것이다.

특히, 본 발명의 카트리지수단(50)을 이용하여 도 1 내지 도 3과는 다르게 플랜지들을 연결 조립하는 경우, 구조물간 접하는 부분인 플랜지 지압블록의 압축 저항력이 크게 향상되고, 특히 상측 또는 하측의 압축력 인가시 휨변형도 발생되지 않게 하는 것이다.

다음, 도 6에서는 본 발명의 카트리지수단(50)을 사용하는 경우, 구조물의 플랜지(F)의 두께가 작은 경우에는, 지압블록(130)의 하부에 덧붙임 플레이트(132)를 용접하고, 여기에 레일부(52)(52')를 형성시키어 일정 두께의 카트리지(56)의 체결단(54)을 끼움 조립하면 된다.

한편, 본 발명의 카트리지수단(50)은 반드시 지압블록에 형성시킬 필요는 없고, 세그먼트 플랜지(F)에 연결 조립하는 것도 가능하다.

그러나, 본 발명 레일부(52)들의 사전 가공과, 지압블록을 이용하여 구조물 압축력 저항 강도를 높인 다는 점에서, 카트리지수단의 레일부를 미리 가공하고, 웨브에 별도 접합되는 지압블록(130)사이에 본 발명의 카트리지수단(50)을 조립하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 도 7에서는 구조물(110)(120)들을 포함하는 조립식 거더(100)가 만곡 구조물로서, 곡률을 갖는 경우의 본 발명 카트리지수단을 도시하고 있다.

이때, 도 7에서 도시한 바와 같이, 바람직하게는, 상기 만곡형태로 서로 접합되는 구조물(110)(120)사이로, 상하측 플랜지 또는 지압블록 사이에 조립되는 상,하측 카트리지수단(50a)(50b)을 구조물 곡률에 맞추어 서로 다른 크기로 형성하면 된다.

그리고, 구조물(110)(120)의 웨브(W)사이에는 상부와 하부 폭이 다른 마름모 형태의 연결판(70)을 접합시키는 것이 필요하다.

물론, 도 7과 같이, 본 발명 접합장치(1)의 장치몸체(10)는 사전에 만곡 플레이트로 제작하고, 일측 구조물에 용접 접합하면 될 것이다.

다음, 도 1 내지 도 3에서는 본 발명의 접합장치(1)를 매개로 연결 접합되는 조립식 거더(100)를 도시하고 있고, 도 8 및 도 9에서는 이와 같은 본 발명의 접합장치를 이용하는 다른 구조물 즉, 조립식 가로보(200)와 조립식 프레임(300)을 도시하고 있다.

즉, 도 8과 같이, 조립식 가로보(200)에서, 도 1 내지 도 3에서 설명한 본 발명의 구조물 접합장치(1)를 매개로, 중앙의 일측 구조물(110)에 해당하는 가로보(110)와 그 양측으로 타측 구조물(120)에 해당하는 내민보들이 서로 간단하게 연결 접합될 수 있고, 상기 내민보의 타측 구조물(120)은 주거더(210)에 용접 접합될 수 있다.

이때, 본 발명의 접합장치(1)로 연결된 가로보(200)는, 상,하측 조립핀 연결부분에서 상측 또는 하측의 압축력에 각각 저항하게 된다.

다음, 도 9에서는 본 발명의 접합장치를 이용하는 조립식 프레임(300)을 도시하고 있다.

이경우에도 마찬가지로 일측 구조물(110)에 해당하는 하측의 기둥과 타측 구조물(120)에 해당하는 상부 기둥이 본 발명 접합장치(1)로 연결 접합되고, 기둥(310)의 상단을 가로질러 연결 접합되는 상부 가로보(320)도 중앙측 가로보의 일측 구조물(110)과, 상기 상부 기둥에 접합된 타측 구조물(120)에 해당하는 양측 내민보가 간단하게 연결 조립될 수 있는 것이다.

물론, 도 8 및 도 9에서는, 본 발명 접합장치(1)를 도 1 내지 도 3의 형태로 도시한 것일뿐, 앞에서 도 4 내지 도 7에서 설명한 본 발명 접합장치의 카트리지수단(50)을 적용한 것도 가능함은 물론이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

1 : 구조물 접합장치 10 : 장치몸체
20,30 : 개구 40 : 조립핀
50 : 카트리지수단 52,52' : 레일부
54 : 체결단 56 : 카트리지
100 : 거더 110,120 : 구조물
130 : 지압블록 132 : 덧붙임 플레이트
200 : 조립식 가로보 300 : 조립식 프레임

Claims (5)

1. 일측 구조물(110)에 접합되고 타측 구조물(120)에 밀착되는 장치몸체(10);
   상기 장치몸체(10) 및 상기 타측 구조물(120)에 서로 일치되게 형성된 제1개구(20) 및 제2개구(30)에 관통 체결되는 조립핀(40);
   상기 구조물들의 세그먼트를 구성하는 상,하측 플랜지(F) 중 적어도 상측 플랜지 사이에 조립되면서 압축 저항력을 높이도록 제공되는 카트리지수단(50);
   상기 구조물의 상,하측 플랜지 중 적어도 상측 플랜지 선단의 단부면에 면접촉되게 접합되는 지압블록(130); 및
   상기 지압블록(130)의 상측면 또는 하측면에 접합되는 덧붙임 플레이트(132);를 포함하되,
   상기 카트리지 수단(50)은, 상기 지압블록 및 상기 덧붙임 플레이트에 동시에 끼움 조립됨으로써 상기 일측 구조물(110)과 상기 타측 구조물(120)의 플랜지 사이에 조립되는 구조물 접합장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지압블록(130)과 상기 덧붙임 플레이트(132)는, 선단에 일체로 형성된 레일부(52)(52');를 구비하고,
   상기 카트리지수단(50)은, 상기 레일부(52)(52')에 조립체결되는 체결단(54)이 양측에 형성된 카트리지(56);를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 접합장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 구조물이 만곡 구조물인 경우 상,하측 카트리지수단(50a)(50b)은 서로 다른 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조물 접합장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 구조물들은 거더, 조립 프레임 또는, 조립 가로보의 단위 세그먼트들로 구성되고,
   상기 장치몸체(10)는 일측단이 일측 구조물(110)의 세그먼트 웨브(W)에 용접 접합되고, 연장된 몸체부분은 타측 구조물(120)에 밀착되며, 상기 개구들은 장치몸체와 타측 구조물의 웨브(W)의 상,하측에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조물 접합장치.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 구조물 접합장치(1)를 통해 서로 연결 접합되는 상기 일측 구조물(110)과 상기 타측 구조물(120)을 포함하여 구성된 구조물 접합장치를 포함하는 조립식 구조물.

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