KR20160071137A - 스틸박스거더 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 상부 구조물로 사용되는 거더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박스 형태로 제작되는 스틸박스거더를 상호간 연결하기 위한 스틸박스거더 연결구조에 관한 것이다. 본 발명 스틸박스거더 연결구조는, 박스 형태의 스틸박스거더; 일부분만 스틸박스거더의 내측면에 접촉되면서 고정되고, 나머지 부분은 스틸박스거더의 개방단 외부로 돌출되는 내측 플레이트; 일부분만 스틸박스거더의 외측면에 접촉되면서 고정되고 나머지 부분은 스틸박스거더의 개방단 외부로 돌출되어, 내측 플레이트와의 사이에 다른 스틸박스거더의 개방단을 삽입할 수 있는 간극이 형성되는 외측 플레이트; 내측 플레이트에 형성된 너트 고정홀에 고정된 상태에서 스틸박스거더 내로 삽입되는 고정너트; 및 스틸박스거더의 외부에서 외측 플레이트 및 스틸박스거더의 일면을 차례로 관통한 후 상기 고정너트에 나사 결합되는 고정볼트;를 포함하여, 스틸박스거더 들을 서로 연결하도록 이루어진다.

Description

스틸박스거더 연결구조{STEEL BOX GIRDER JOINT STRUCTURE}

본 발명은 교량의 상부 구조물로 사용되는 거더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박스 형태로 제작되는 스틸박스거더를 상호간 연결하기 위한 스틸박스거더 연결구조에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 교대 및 교각 등의 하부구조물과 그 위에 올라가는 거더 등의 상부 구조물로 이루어진다. 거더를 이용한 스틸박스거더교는 철판으로 제작된 박스형태의 거더교로 지간장 50~60m가 경제적이다.

스틸박스거더교는 강합성상형교(슬래브와 거더의 합성구조 + 상자형 거더) 라고도 부르는데 강교중 가장 많이 사용하는 교량형식이기도 하다. 스틸박스거더교는 곡선교나 확폭부에 적용하기가 좋아 고속도로 IC상의 곡선교는 거의 대부분 스틸박스 거더교로 설계되고 있다.

스틸박스거더교는 보통 공장에서 제작된 박스를 현장에서 볼트나 용접 이음으로 조립하여 크레인으로 가설하여 공기가 빠르고 콘크리트 교량보다 가설하기가 좋다는 장점이 있다. 스틸박스거더는 직사각형 상자형 말고 사다리꼴로 제작되기도 한다.

스틸박스거더를 볼트를 이용해 상호 조립하는 경우, 종래에는 일부 작업자가 스틸박스거더 내로 들어가고 일부 작업자는 스틸박스거더 외부에 위치한 상태에서 상호 협력에 의해 볼트와 너트를 체결하여 조립하는 방식으로 작업이 이루어졌다.

이러한 형태의 종래 작업방식은 작업자가 스틸박스거더 내로 들어가 작업이 이루어지기 때문에 안전사고의 염려가 있을 뿐만 아니라 작업에 많은 시간이 소요되고 인건비가 상승하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0160824호(1998.12.15.공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0948358호(2010.03.22.공고)

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 작업자가 스틸박스거더 내로 들어가지 않고 외부에서의 작업만으로도 스틸박스거더 상호 간의 조립작업을 원활하게 수행할 수 있는 스틸박스거더 연결구조를 제공하는데 있다.

본 발명 스틸박스거더 연결구조는, 박스 형태의 스틸박스거더; 일부분만 스틸박스거더의 내측면에 접촉되면서 고정되고, 나머지 부분은 스틸박스거더의 개방단 외부로 돌출되는 내측 플레이트; 일부분만 스틸박스거더의 외측면에 접촉되면서 고정되고 나머지 부분은 스틸박스거더의 개방단 외부로 돌출되어, 내측 플레이트와의 사이에 다른 스틸박스거더의 개방단을 삽입할 수 있는 간극을 형성하는 외측 플레이트; 내측 플레이트에 형성된 너트 고정홀에 고정된 상태에서 스틸박스거더 내로 삽입되는 고정너트; 및 스틸박스거더의 외부에서 외측 플레이트 및 스틸박스거더의 일면을 차례로 관통한 후 상기 고정너트에 나사 결합되는 고정볼트;를 포함하여, 스틸박스거더 들을 서로 연결하도록 이루어진다.

고정너트는, 내측 플레이트의 너트 고정홀에 억지 끼움되며, 중심에 고정볼트의 나사부가 나사 결합하면서 관통하는 결합홀을 갖는 끼움부; 및 끼움부의 일단으로부터 연장되고 끼움부의 단면적보다 큰 단면적을 갖고 체결하고자 하는 내측 플레이트 일면에 걸리며, 중심에 고정볼트의 나사부가 나사 결합하면서 관통되는 결합홀을 갖는 걸림부:를 포함한다.

내측 플레이트와 외측 플레이트 사이에 다른 스틸박스거더의 개방단이 삽입되는 과정을 확인하기 위해 스틸박스거더의 상면과 저면에는 내측 플레이트 및 외측 플레이트가 복수 쌍 구비되어 간격을 두고 설치된다.

본 발명 스틸박스거더 연결구조에 따르면, 스틸박스거더의 내측으로 삽입되는 내측 플레이트에 삽입전 고정너트를 미리 고정해 둠으로써, 작업자가 스틸박스거더 내로 들어가지 않고 외부에서만의 작업을 통해 볼트 체결작업이 원할하게 이루어질 수 있다.

또한, 스틸박스거더 간의 연결부 내외측을 내측 플레이트와 외측 플레이트로 보강해주기 때문에 연결부의 연결상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명 스틸박스거더 연결구조를 통해 복수 개의 스틸박스거더가 연결된 모습을 나타낸 사시도.
도 2는 스틸박스거더 상호간 연결된 모습을 나타낸 단면도.
도 3은 스틸박스거더의 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 고정너트의 사시도.
도 5는 고정너트의 단면도.
도 6은 스틸박스거더의 일 개방단에 내측 플레이트를 삽입하는 모습을 나타낸 단면도.
도 7은 고정볼트 및 고정너트를 이용해 스틸박스거더에 내측 플레이트 및 외측 플레이트를 일체로 고정하는 모습을 나타낸 사시도.
도 8은 내측 플레이트와 외측 플레이트 사이로 다른 스틸박스거더 개방단을 삽입하는 모습을 나타낸 사시도.
도 9는 다른 스틸박스거더의 개방단을 내측 플레이트와 외측 플레이트 사이에 고정하는 모습을 나타낸 단면도.

이하에서는 본 발명 스틸박스거더 연결구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 스틸박스거더 연결구조를 통해 복수 개의 스틸박스거더가 연결된 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 스틸박스거더 상호간 연결된 모습을 나타낸 단면도이며, 도 3은 스틸박스거더의 사시도이다.

본 발명에 따른 스틸박스거더 연결구조는, 스틸박스거더(10), 내측 플레이트(20), 외측 플레이트(30), 고정너트(40) 및 고정볼트(50)를 포함한다.

스틸박스거더(10)는 상면(11)이 저면(12)에 비해 넓은 사다리꼴 형상의 단면을 가지며, 상면(11)과 저면(12)의 양쪽에는 양 측면(13)보다 외측으로 수평하게 돌출되는 날개부(14)가 각각 형성된다. 이러한 스틸박스거더(10)는 길이방향으로 개방되며, 양 단부에는 고정볼트(50)가 관통되는 복수 개의 볼트 관통홀(15)이 이격 형성된다.

내측 플레이트(20)는 판 형태로 형성되며 고정너트(40)가 삽입 고정되는 복수 개의 너트 고정홀(21)이 이격 형성된다. 이러한 내측 플레이트(20)는 스틸박스거더(10)들 상호간을 조립하기 전 일부분만 스틸박스거더(10)의 내부로 삽입되어 내측면에 접촉되면서 고정되고, 나머지 부분은 스틸박스거더(10)의 개방단 외부로 돌출된다.

외측 플레이트(30)는 판 형태로 형성되며 고정볼트(50)가 관통되는 복수 개의 볼트 관통홀(31)이 이격 형성된다. 이러한 외측 플레이트(30)는 스틸박스거더(10)들 상호간을 조립하기 전 일부분만 스틸박스거더(10)의 외측면에 접촉되면서 고정되고, 나머지 부분은 내측 플레이트(20)와 마찬가지로 스틸박스거더(10)의 개방단 외부로 돌출된다.

내측 플레이트(20)와 외측 플레이트(30)는 도면에서와 같이 동일한 크기로 형성되나, 이에 한정되지 않고 다른 크기로 형성될 수도 있다.

고정너트(40)는 내측 플레이트(20)를 스틸박스거더(10)의 내측에 삽입하기 전 내측 플레이트(20)의 너트 고정홀(21)에 회전이 방지되게 고정된다. 따라서, 내측 플레이트(20)와 외측 플레이트(30)를 스틸박스거더(10)의 내외측면에 각각 접촉시킨 상태에서 스틸박스거더(10)의 외부에서 고정볼트(50)를 조이는 작업만으로도 내측 플레이트(20) 및 외측 플레이트(30)가 스틸박스거더(10)의 면에 일체로 체결될 수 있다.

고정볼트(50)는 스틸박스거더(10)의 외부에서 외측 플레이트(30), 스틸박스거더(10)의 면을 차례로 관통한 후 고정너트(40)와 체결됨으로써, 스틸박스거더(10)에 내,외측 플레이트(20)(30)를 각각 견고히 체결해준다.

내측 플레이트(20)와 외측 플레이트(30)를 스틸박스거더(10)의 일 개방단에 고정한 상태에서 각 플레이트(20)(30)의 일부분은 스틸박스거더(10)의 개방단 외부로 돌출되는 형태이며, 스틸박스거더(10)의 개방단 외부로 돌출되는 두 플레이트(20)(30) 사이로 다른 스틸박스거더(10)의 다른 개방단을 삽입한 후, 고정볼트(50)를 이용해 다른 스틸박스거더(10)를 두 플레이트(20)(30) 사이에 견고히 체결할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 고정너트의 사시도이고, 도 5는 고정너트의 단면도이다.

고정너트(40)는 내측 플레이트(20)의 너트 고정홀(21)에 회전이 방지되게 억지 끼움되는 끼움부(41)와, 끼움부(41)로부터 연장되어 끼움부(41)가 너트 고정홀(21)에 끼워질 때 내측 플레이트(20)의 일면에 걸리는 걸림부(42)로 구성된다.

끼움부(41)의 중심에는 고정볼트(50)가 나사 결합하면서 관통하는 제1결합홀(41a)이 형성되며 외측면에는 너트 고정홀(21) 내에서의 억지 끼움을 위한 스플라인돌기(41b)가 형성된다. 스플라인돌기(41b)는 끼움부(41)의 길이방향으로 수직하게 형성된다. 따라서, 너트 고정홀(21)의 내경을 스플라인돌기(41b)를 포함한 끼움부(41)의 외경보다 작게 형성한 상태에서 끼움부(41)를 너트 고정홀(21)에 강하게 삽입하면 끼움부(41)가 억지 끼움되며, 고정볼트(50)를 제1결합홀(41a)에 나사 결합하는 과정에서 원주방향으로 힘이 작용하더라도 스플라인돌기(41b)로 인해 끼움부(41)의 회전이 방지된다.

걸림부(42)는 끼움부(41)의 일단으로부터 연장되고 끼움부(41)의 외경보다 큰 외경을 갖기 때문에 끼움부(41)를 너트 고정홀(21) 내에 삽입할 때 내측 플레이트(20)의 일면에 걸리게 된다. 걸림부(42)의 중심에는 고정볼트(50)가 나사 결합하면서 관통하는 제2결합홀(42a)이 끼움부(41)의 제1결합홀(41a)과 연결 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 고정너트(40)는 내측 플레이트(20)에 고정된 상태에서 내측 플레이트(20)와 함께 스틸박스거더(10) 내로 삽입된다.

고정너트(40)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 걸림부(42)는 원형 또는 육각형 등 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 끼움부(41)도 전체 또는 일부에만 스플라인돌기(41b)가 형성되는 형태로 실시될 수 있고 스플라인돌기(41b)가 없는 형태로 실시될 수도 있다. 스플라인돌기(41b)가 형성되지 않는 고정너트(40)의 경우 끼움부(41)가 내측 플레이트(20) 너트 고정홀(21)에 삽입된 상태에서 부재에 접촉된 면을 스터드 용접 등을 통해 접합 고정된다.

도 6은 스틸박스거더의 일 개방단에 내측 플레이트를 삽입하는 모습을 나타낸 단면도이고, 도 7은 고정볼트 및 고정너트를 이용해 스틸박스거더에 내측 플레이트 및 외측 플레이트를 일체로 고정하는 모습을 나타낸 사시도이며, 도 8은 내측 플레이트와 외측 플레이트 사이로 다른 스틸박스거더 개방단을 삽입하는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 9는 다른 스틸박스거더의 개방단을 내측 플레이트와 외측 플레이트 사이에 고정하는 모습을 나타낸 단면도이다.

스틸박스거더(10)들을 서로 연결하기 위해서는, 먼저 도 6에 도시된 바와 같이 내측 플레이트(20)에 형성된 너트 고정홀(21)에 고정너트(40)를 억지 끼움방식으로 고정한 상태에서, 내측 플레이트(20)의 일부분을 스틸박스거더(10)의 일 개방단 내측으로 삽입한다. 스틸박스거더(10) 내로 삽입되는 부분뿐만 아니라 스틸박스거더(10) 외부로 돌출되는 부분에도 고정너트(40)가 미리 고정된다.

스틸박스거더(10) 내로 내측 플레이트(20)의 일부분을 삽입하고, 이어서 스틸박스거더(10)의 면들을 사이에 두고 내측 플레이트(20)와 반대쪽에서 외측 플레이트(30)를 스틸박스거더(10)의 외측면에 접촉시킨 후, 스틸박스거더(10)의 외부에서 고정볼트(50)를 조여준다. 이 때, 외측 플레이트(30)도 내측 플레이트(20)와 마찬가지로 일부분은 스틸박스거더(10)의 외측면에 접촉된 상태이고 나머지 부분은 스틸박스거더(10)의 일 개방단 외부로 돌출되는 형태이다. 고정볼트(50)를 조이면 고정볼트(50)가 외측 플레이트(30) 및 스틸박스거더(10)의 면을 관통한 후 고정너트(40)에 견고히 체결됨으로서, 도 7에 도시된 바와 같이 내,외측 플레이트(20)(30)의 일부분은 스틸박스거더(10)의 일 개방단에 견고히 체결된다.

날개부(14)의 경우에는 날개부(14)의 저면에 접촉되는 내측 플레이트(20)에 고정너트(40)가 고정되고, 날개부(14)의 상면에 접촉되는 외측 플레이트(30)를 통해 고정볼트(50)가 관통되어 고정너트(40)에 견고히 체결됨으로써, 내,외측 플레이트(20)(30)의 일부분은 스틸박스거더(10)의 날개부(14)에 견고히 체결된다.

스틸박스거더(10)의 일 개방단 외부로 돌출되는 내측 플레이트(20)와 외측 플레이트(30) 사이에는 간극이 형성되며, 이 간극에 도 8에 도시된 바와 같이 다른 스틸박스거더(10)의 다른 개방단을 삽입하고, 도 9에 도시된 바와 같이 다른 스틸박스거더(10)의 외부에서 고정볼트(50)를 조여줌으로써 스틸박스거더(10) 간의 연결이 모두 완료된다.

한편, 날개부(14)를 포함한 스틸박스거더(10)의 상면(11)과 저면(12)에는 내,외측 플레이트(20)(30)가 세 쌍씩 구비되며 각 쌍들은 서로 이격됨으로써, 내,외측 플레이트(20)(30) 사이로 삽입되는 다른 스틸박스거더(10)가 올바르게 삽입되고 있는지를 육안으로 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명 스틸박스거더 연결구조를 바람직한 실시예를 기초로 상세히 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자에 의해 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 본 발명 스틸박스거더 연결구조는 교량뿐만 아니라 건축물 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

10 : 스틸박스거더 11 : 상면
12 : 저면 13 : 측면
14 : 날개부 15 : 볼트 관통홀
20 : 내측 플레이트 21 : 너트 고정홀
30 : 외측 플레이트 31 : 볼트 관통홀
40 : 고정너트 41 : 끼움부
42 : 걸림부 50 : 고정볼트

Claims (3)

1. 박스 형태의 스틸박스거더;
   일부분만 상기 스틸박스거더의 내측면에 접촉되면서 고정되고, 나머지 부분은 스틸박스거더의 개방단 외부로 돌출되는 내측 플레이트;
   일부분만 상기 스틸박스거더의 외측면에 접촉되면서 고정되고 나머지 부분은 스틸박스거더의 개방단 외부로 돌출되어, 상기 내측 플레이트와의 사이에 다른 스틸박스거더의 개방단을 삽입할 수 있는 간극을 형성하는 외측 플레이트;
   상기 내측 플레이트에 형성된 너트 고정홀에 고정된 상태에서 상기 스틸박스거더 내로 삽입되는 고정너트; 및
   상기 스틸박스거더의 외부에서 외측 플레이트 및 스틸박스거더의 일면을 차례로 관통한 후 상기 고정너트에 나사 결합되는 고정볼트;를 포함하여,
   스틸박스거더 들을 서로 연결하도록 이루어진 스틸박스거더 연결구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정너트는,
   상기 내측 플레이트의 너트 고정홀에 억지 끼움되며, 중심에 상기 고정볼트의 나사부가 나사 결합하면서 관통하는 결합홀을 갖는 끼움부; 및
   상기 끼움부의 일단으로부터 연장되고 끼움부의 단면적보다 큰 단면적을 갖고 체결하고자 하는 내측 플레이트 일면에 걸리며, 중심에 고정볼트의 나사부가 나사 결합하면서 관통되는 결합홀을 갖는 걸림부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸박스거더 연결구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 내측 플레이트와 외측 플레이트 사이에 다른 스틸박스거더의 개방단이 삽입되는 과정을 확인하기 위해 상기 스틸박스거더의 상면과 저면에는 상기 내측 플레이트 및 외측 플레이트가 복수 쌍 구비되어 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 스틸박스거더 연결구조.

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