KR20190067575A - 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량 - Google Patents

Abstract

일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량이 개시된다.
본 발명은 일정한 길이 이상 연장·구비되는 거더와 거더 중 어느 일부를 감싸며 형성되는 하우징 및 하우징에 삽입되어 거더를 지탱하는 교각을 포함하고, 거더 중 어느 일부는, 대칭되는 적어도 둘 이상의 수평면 및 수평면을 관통하여 일직선상에 형성되는 적어도 하나 이상의 홀을 포함하고, 적어도 하나 이상의 앵커부재가 홀에 삽입되어 거더의 수평면을 관통하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명에 의하면, 교대가 매우 작고 교량이 전체적으로 슬림하여 미관이 우수한 강교량을 설치할 수 있다.

Description

일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량{Steel bridge with integrating construction}

본 발명은 강교량에 관한 것으로써 보다 상세하게는 교량 상부구조와 교각을 강결시킨 일체형 구조를 형성하여 수평 및 횡방향 안정성이 높은 연결구조를 갖는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량에 관한 것이다.

교량(Bridge)는 하천·운하 또는 바다의 좁은 해협 등을 가로질러 놓은 토목구조물이다. 이러한 다리는 교통 소통이 주목적이지만 경제성, 내진 성능, 미관 등을 고려한 다양한 종류의 교량이 시공되고 있는 실정이다.

대표적으로 교량은 건설 방식, 종류, 형태에 따라 단순교, 트러스트교, 라멘교, 아치교, 현수교, 사장교로 크게 구분된다.

단순교는 하중에 따른 처짐이 심하고 많은 교각을 설치해야 되기 때문에 비경제적이며, 트러스트교는 교각과 교각 사이인 경간(Span)이 커지면서 공사에 많은 시간이 소요되며, 아치교는 설치 시 지반의 강도가 높아야 한다는 설치 공간상의 제약이 존재하며, 현수교와 사장교는 바람이나 내진 등에 취약하다는 단점이 있는 실정이다.

라멘교는 교량의 상부구조와 하부구조를 강철로 연결함으로써 전체구조의 강성을 높임과 동시에 지간 내에 발생하는 휨모멘트의 크기를 줄이고 이를 교각에 부담하게 하는 교량이다.

도1은 종래 라멘교량을 도시한 것으로써 도1을 참고하면 라면교량(10)은 슬래브(11), 기둥(12) 및 기초(13)로 구성되며 기둥(12)과 슬래브(11)가 강결체로 연결된 단일재료인 철근 콘크리트로 연결된 구조로 이루어지게 된다.

보다 구체적으로 라멘교량(10)은 거더교의 변형으로 볼 수 있으며, 거더와 교각을 일체로 하여 강결한 것으로, 상부구조와 하부구조의 구분이 없다는 점이 특징이다. 그 때문에 주거더(Main girder)의 굽힌 모멘트(Bending moment)가 경감되어 교각의 안정성을 증가시켜 내진구조로 우수하며, 지압판 없이 시공이 가능하다.

최근에는 RC에 의한 라멘구조가 건설비·보수비·소음 등에 이점이 있어 세계적으로 확대 적용되고 있는 추세이다.

그러나 라멘교량(10)은 교량 자체에 작용하는 하중에 저항하기 위하여 슬래브 등의 구성부재 단면을 증가시킬 수밖에 없기 때문에 고정하중의 증가와 교량의 형하공간(교량본체의 최화단에서 수면 또는 노면까지의 유천높이)이 축소되는 문제점이 있다.

상술한 문제점에 착안하여 본 발명은 교각 단면을 줄여서 교량이 전체적으로 날렵하고 슬림하여 미관이 우수하도록 하는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량을 제공하는 것에 일 목적이 있다.

또한 본 발명은 교량의 부속시설을 최소화 하여 유지 관리비를 저감할 수 있는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량을 제공하는 것에 다른 목적이 있다.

또한 본 발명의 일체화 강결부 구조는 상부구조와 하부구조를 결합하는 시공과정이 매우 용이하여 공기를 단축하고 현장에서의 실행 비용을 저감하여 경제성을 제공하는 것에 다른 목적이 있다.

한편 본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 ‘통상의 기술자’)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량은 일정한 길이 이상 연장·구비되는 거더와 상기 거더 중 어느 일부를 감싸며 형성되는 하우징 및 상기 하우징에 삽입되어 상기 거더를 지탱하는 교각을 포함하고, 상기 거더 중 어느 일부는, 대칭되는 적어도 둘 이상의 수평면 및 상기 수평면을 관통하여 일직선상에 형성되는 적어도 하나 이상의 홀을 포함하고, 적어도 하나 이상의 앵커부재가 상기 홀에 삽입되어 상기 거더의 수평면을 관통하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수평면은, 상부평면 및 상기 상부평면에 수평한 방향으로 구비되는 하부평면을 포함하며, 상기 상부평면의 면적은 상기 하부평면의 면적보다 작아 상기 홀 중 일부는 상기 상부평면과 하부평면을 관통하여 일직선상에 형성되고, 상기 홀 중 나머지 일부는 상기 하부평면만을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교각은 상부에 상기 앵커부재가 삽입될 수 있는 적어도 하나 이상의 홀을 포함하고, 상기 앵커부재는 상기 거더의 수평면 중 어느 하나에서부터 상기 교각의 상부 일정 깊이까지 연장·삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 앵커부재는 원 형상으로 일정한 중심점을 기준으로 일정 거리가 이격된 위치에 삽입되며, 상기 상부평면은 상기 앵커부재에 의해 형성되는 원을 가로지르는 직선 중 최장선의 양단이 위치하는 곳에 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 강교량을 제작하는 방법에 있어서, 상기 수평면에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하는 펀칭단계와 상기 홀에 상기 앵커부재를 삽입하는 제1삽입단계와 상기 수평면이 형성되는 거더 중 어느 일부를 감싸는 하우징단계 및 상기 하우징에 교각을 삽입하는 제2삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 상부구조와 하부구조를 일체화 하고 교축방향 및 교축직각방향으로 강성을 매우 쉽게 상향하기 위해 필요한 만큼 교각 간의 강결도 용이하게 하여 수평하중을 효율적으로 부담하게 하여 교각의 단면이 작고 교량이 전체적으로 슬림하게 되므로 미관이 우수한 교량을 설치할 수 있다.

또한 교량의 부속시설인 받침, 신축이음 등이 사용되지 않아 유지·보수적인 측면에서 이점이 있다.

본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도1은 종래의 라멘교량을 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명에 일 실시예에 따른 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.
도3은 도2의 거더와 앵커부재가 결합된 구조를 나타낸 도면이다.
도4는 도3의 측면을 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량의 측면 투시도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체화 강결부 구조를 갖는 주교량의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.
도7은 본 발명의 도2의 강교량을 시공하는 순서를 도시하는 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한 아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대한 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하 도면에 따라서 논리적으로 기술한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량의 전체적인 구성을 나타낸 도면이며, 도3은 도2의 거더와 앵커부재가 결합된 구조를 나타낸 도면이며, 도4는 도3의 측면을 나타낸 도면이다.

도2 내지 도4을 참고하면, 본 실시예의 강교량(100)은 거더(110)와 하우징(130), 교각(150)을 포함하며, 거더(110) 중 일부는 수평면(111,113), 홀(1120)을 포함하고 앵커부재(112a,112b)가 홀(1120)에 삽입되어 거더(110)의 수평면(111,113)을 관통하는 구조이다.

상술한 각각의 구성요소 내지 각 구성요소 간의 결합관계를 이하 살펴본다.

거더(110)는 일정한 길이 이상 연장되어 구비되며, 거더(110) 중 일부는 대칭되는 적어도 둘 이상의 수평면(111,113) 및 수평면(111,113)을 관통하여 일직선상에 형성되는 적어도 하나 이상의 홀(1120)을 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 수평면은 상부평면(111) 및 상부평면(111)에 수평한 방향으로 구비되는 하부평면(113)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는 상부평면(111)의 면적은 하부평면(113)의 면적보다 작아 홀(1120) 중 일부는 상부평면(111)과 하부평면(113)을 관통하여 일직선상에 형성되고, 홀(1120) 중 나머지 일부는 하부평면(113)을 관통하여 형성된다.

하우징(130)은 거더(110) 중 어느 일부를 감싸며 형성되며, 콘크리트 재질 등으로 이루어져 거더(110)와 교각(150)의 체결을 견고히 할 수 있을 것이다.

보다 바람직하게는 거더(110) 중 서로 면적이 상이한 상부평면(111)과 하부평면(113)이 구비되는 구간을 감싸는 형태로 구비될 수 있을 것이다.

교각(150)은 하우징(130)의 하부에 삽입되어 거더(110)를 지탱할 수 있을 것이다.

보다 구체적으로는 하우징(130)에 의해 거더(110)와 교각(150)이 강결되는 구조이며, 거더(110)와 교각(150)은 서로 다른 형태로 구비될 수 있다. 즉 교각(150)은 교량이 설치되는 지형적 특성을 고려하여 다양한 형상으로 구비될 수 있으며, 거더(110) 역시 교량의 하중지지를 위한 다양한 형상으로 구비되어 상기 하우징(130)에 의해 거더(110)와 교각(150)이 서로 강결될 수 있을 것이다.

앵커부재(112a,112b)는 홀(1120)에 삽입되어 거더(110)와 교각(150)을 하우징(130) 내부에서 보다 견고하게 강결하는 구조로 구비될 수 있을 것이다.

보다 구체적으로는 앵커부재(112a,112b)는 상부평면(111)과 하부평면(113)을 관통하여 일직선상에 형성되는 홀(1120)에 삽입되는 앵커부재(112a)와 하부평면(113)만을 관통하여 형성되는 홀(1120)에 삽입되는 앵커부재(112b)를 포함할 수 있을 것이다.

즉 앵커부재(112a,112b)는 홀(1120)의 위치에 따라 상부평면(111)과 하부평면(113)을 연결하는 앵커부재(112a)와 상부평면(111)에 비해 상대적으로 면적이 넓은 하부평면(113)과 하우징(130) 내부의 콘크리트 등의 재질이 형성하는 면적과 연결하는 구조를 형성할 수 있을 것이다.

한편 앵커부재(112a,112b)는 원 형상으로 일정한 중심점을 기준으로 일정 거리가 이격된 위치에 삽입되며, 상부평면(111)은 앵커부재(112a,112b)에 의해 형성되는 원을 가로지르는 직선 중 최장선의 양단이 위치하는 곳에 홀이 형성될 수 있을 것이다.

보다 구체적으로는 거더(110)와 교각(150)의 효율적인 강결을 위하여 앵커부재(112a,112b)는 일정한 중심점을 기준으로 일정거리 이격된 타원 등의 다양한 원 형태로 거더의 수평면(111,113)에 삽입될 수 있으며 하부평면(113)의 면적이 상부평면(111)보다 상대적으로 넓으므로, 상부평면(111)과 하부평면(113)을 관통하는 홀은 앵커부재(112a,112b)에 의해 형성되는 원 형상을 가로지르는 직선 중 최장선의 양단이 위치하는 곳에 형성될 수 있을 것이다.

즉 타원의 경우 장축(타원을 가로지르는 직선 중 최장선)의 양단에 해당하는 위치에 홀이 형성될 수 있으며 상기 홀은 상부평면(111)과 하부평면(113)을 관통하는 홀이 될 수 있다.

또한 일점을 기준으로 동일한 반경을 같은 원의 경우 지름 중 어느 하나의 양단에 해당하는 위치에 홀이 형성될 수 있으며 상기 홀은 상부평면(111)과 하부평면(113)을 관통하는 홀이 될 수 있다.

상술한바와 같이 앵커부재에 의해 형성되는 원의 형태에 맞춰 거더의 상부평면과 하부평면이 원의 형태로 구비되어 거더와 앵커의 체결을 보다 견고히 할 수도 있을 것이다.

한편 교각(150)은 상부에 거더(110)의 수평면(111,113)에 형성된 홀(1120)과 대응되는 곳에 홀이 형성될 수 있다.

보다 구체적으로는 앵커부재(112a,112b)가 거더(110)의 수평면(111,113) 중 어느 하나에서부터 교각(150)의 상부 일정 깊이까지 연장·삽입되어 거더(110)와 교각(150)의 체결을 보다 견고하게 할 수 있을 것이다.

또한 앵커부재(112a,112b)가 하우징의 하부면을 관통하여 외부로 노출될 수 있으며 외부로 노출된 부분은 교각(150)의 내부로 삽입되는 것이 아닌, 교각(150)의 상부에 별도의 평평한 면을 가진 부분에 관통되어 하우징의 하부면에서 볼트·너트 결합에 의해 체결될 수 있을 것이다.

상술한 구성에 의할 경우, 교각(150)과 하우징의 연결이 용이하여 현장에 바로 하우징을 투입하여 기 설치된 교각(150)의 상부로 안착하고 하우징의 하부면에서 볼트·너트 결합에 의해 체결될 수 있을 것이다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량의 측면 투시도이다.

이하 도5를 참고하여 설명하되, 상술한 본 발명에 따른 일 실시예와 중복되는 부분은 생략한다.

본 실시예는 거더의 수평면(211,213)에 형성된 홀(2120)에 로드부재(212a,212b)가 삽입될 수 있으며, 로드부재(212a,212b)는 상술한 본 발명의 일 실시예의 앵커부재(112a,112b)와 대응되는 구성요소로써 수행하는 기능은 유사하나, 로드부재(212a,212b)를 삽입함으로써 거더와 교각(250)의 결합을 견고히 할 수 있을 것이다.

또한 상술한 일 실시예와 같이 교각(250)에 로드부재(212a,212b)가 삽입될 수 있는 홀이 형성되어 거더와 교각(250)의 결합을 보다 견고히 할 수 있을 것이다.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체화 강결부 구조를 갖는 주교량의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.

도6을 참고하면, 본 실시예의 주교량(300)은 거더(310), 하우징(330), 교각(350), 하중분산부재(351)를 포함할 수 있으며 적어도 하나 이상의 거더(310)와 교각(350)이 하우징(330)을 통해 결합되는 구조이다.

보다 구체적으로, 주교량(300)은 교량 전체에서 가장 많은 하중을 지지하는 곳으로써 수직하중 외에 수평하중, 휨모멘트(Bending moment), 회전변위에 대한 내성을 담당해야 함으로 적어도 둘 이상의 거더(310)가 서로 대칭되는 구조로 구비되어 각각 하우징(330)을 형성하고 하우징(330)에 교각(350)이 강결될 수 있을 것이다.

또한 각각의 교각(350)은 상술한 하중들의 효과적인 분배를 위한 하중분산부재(351)로 연결될 수 있을 것이며, 하중분산부재(351)는 도면의 형상에 의해 한정되는 것은 아니며 교각(350)간을 이어 전체 주교량(300)이 받는 하중을 분산시키기 위한 다양한 형상을 포함하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

도7은 본 발명의 도2의 강교량을 시공하는 순서를 도시하는 흐름도이다.

도7을 참고하면 본 발명에 따른 일 실시예의 강교량(100)을 제작하는 방법은 펀칭단계(S10), 제1삽입단계(S20), 하우징단계(S30), 제2삽입단계S40)를 포함할 수 있을 것이다.

펀칭단계(S10)는 거더(110)의 수평면(111,113)에 앵커부재(112a,112b)가 삽입될 수 있는 적어도 하나 이상의 홀(1120)을 형성하는 단계이다.

제1삽입단계(S20)는 펀칭단계(S10)에서 형성한 홀(1120)에 앵커부재(112a,112b)를 삽입하는 단계로써, 도5에서 설명한 본 발명의 다른 실시예를 적용하면 홀(1120)에 삽입되는 것은 로드부재(212a,212b)가 될 수 있을 것이다.

하우징단계(S30)는 제1삽입단계(S20)에 의해 형성된 거더(110)와 앵커부재(112a,112b)가 결합한 모듈에 콘크리트 등의 재질로 하우징(130)을 형성하는 단계이다.

제2삽입단계(S40)는 상기 하우징단계(S30)에 의해 형성된 하우징(130)의 하부에 교각(150)을 삽입하는 단계이다.

한편 각 단계는 순차적으로 일어나는 것이 바람직하나, 펀칭단계(S10)에서 홀(1120)을 형성함과 동시에 제1삽입단계(S20)의 앵커부재(112a,112b)가 삽입될 수도 있을 것이며, 반드시 상술한 순서에 구애받지 아니하고 각 단계를 포함하여 통상의 기술자에게 조합될 수 있는 다양한 단계의 조합을 포함하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

100 : 강교량
110,310 : 거더
111,211 : 상부평면
112,212 : 앵커부재
1120,2120 : 홀
113,213 : 하부평면
130,230,330 : 하우징
150,250,350 : 교각
300 : 주교량
351 : 하중분산부재
S10 : 펀칭단계
S20 : 제1삽입단계
S30 : 하우징단계
S40 : 제2삽입단계

Claims (5)

1. 일정한 길이 이상 연장·구비되는 거더;
   상기 거더 중 어느 일부를 감싸며 형성되는 하우징 및
   상기 하우징에 삽입되어 상기 거더를 지탱하는 교각을 포함하고,
   상기 거더 중 어느 일부는,
   대칭되는 적어도 둘 이상의 수평면 및
   상기 수평면을 관통하여 일직선상에 형성되는 적어도 하나 이상의 홀을 포함하고,
   적어도 하나 이상의 앵커부재가 상기 홀에 삽입되어 상기 거더의 수평면을 관통하는 것을 특징으로 하는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수평면은,
   상부평면 및
   상기 상부평면에 수평한 방향으로 구비되는 하부평면을 포함하며,
   상기 상부평면의 면적은 상기 하부평면의 면적보다 작아 상기 홀 중 일부는 상기 상부평면과 하부평면을 관통하여 일직선상에 형성되고,
   상기 홀 중 나머지 일부는 상기 하부평면으로만 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 교각은 상부에 상기 앵커부재가 삽입될 수 있는 적어도 하나 이상의 홀을 포함하고,
   상기 앵커부재는 상기 거더의 수평면 중 어느 하나에서부터 상기 교각의 상부 일정 깊이까지 연장·삽입되는 것을 특징으로 하는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량.
   
4. 제2항에 있어서
   상기 앵커부재는 원 형상으로 일정한 중심점을 기준으로 일정 거리가 이격된 위치에 삽입되며,
   상기 상부평면은 상기 앵커부재에 의해 형성되는 원을 가로지르는 직선 중 최장선의 양단이 위치하는 곳에 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 강교량을 제작하는 방법에 있어서,
   상기 수평면에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하는 펀칭단계;
   상기 홀에 상기 앵커부재를 삽입하는 제1삽입단계;
   상기 수평면이 형성되는 거더 중 어느 일부를 감싸는 하우징단계 및
   상기 하우징에 교각을 삽입하는 제2삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체화 강결부 구조를 포함하는 강교량.

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