KR20230062984A - 프리캐스트 타입 모듈러 거더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교량을 이루는 거더의 일측 단부를 이루는 제1 단부 모듈; 상기 제1 단부와 동일한 형태의 것으로서 상기 거더의 타측 단부를 이루는 제2 단부 모듈; 상기 제1 단부 모듈과 상기 제2 단부 모듈 사이에 배치되는 복수의 일반 모듈; 및 상기 제1 단부 모듈, 상기 일반 모듈 및 상기 제2 단부 모듈을 관통하여 연결하는 강선을 포함하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더를 제공한다.

Description

프리캐스트 타입 모듈러 거더{PRECAST TYPE MODULAR GIRDER}
본 발명은 교량에 적용 가능한 거더에 관한 것으로서, 구체적으로는 다양한 크기의 거더를 형성할 수 있도록 프리캐스트 모듈러 형태를 가지는 거더에 관한 것이다.
교량은 지간, 즉 교대와 교대 사이의 거리, 중간에 교각이 있는 경우에는 교대와 교각 사이의 거리 또는 교각과 교각 사이의 거리로 적용 형식이 구분될 수 있다. 본 발명이 적용되는 중소 지간의 교량은 지간이 10m 내지 35m정도로서, 구조가 단순하고, 현장 작업이 용이하여 현장 공사 기간이 감소하며, 구조물의 유지 관리가 최소화될 것이 요구된다. 또한, 하천 통과시 홍수에 대비하여 교량 하면의 통수 면적을 확보하기 위해 거더의 높이, 즉 형고가 낮은 형식 선호된다.
종래에 많이 적용되는 교량의 형식은 콘크리트 거더와 콘크리트 바닥판의 합성 교량 또는 강 거더와 콘크리트 바닥판의 합성 교량이다.
그런데, 콘크리트 거더 형식의 경우 현장 제작하여 사용하는 때에는 타설과 강선 작업으로 많은 공기가 소요되고 공장 제작된 콘크리트 거더를 사용하는 때에는 거치시에 거더의 큰 자중으로 여러 작업 인원과 대형 장비가 필요하다. 강 거더 형식의 경우에는 주로 압연 형강을 사용하는데 현장에서 거더와 거더를 횡으로 연결하는 가로보의 볼트 조립 연결을 실시해야 하며 현장 도장을 실시하므로 작업이 많고 시간이 많이 소요된다.
또한, 거더 위에 콘크리트 바닥판을 형성하기 위해 거푸집 지지대를 설치하고, 거푸집을 설치하며, 철근 배근을 한 후, 콘크리트를 타설하는 작업이 필요하다. 바닥판의 콘크리트가 목표 강도가 될 때까지 양생해야 하며, 그 후 거푸집과 거푸집 지지대를 철거하고 교량 난간과 포장을 실시하여 마무리하므로 공사 기간이 많이 소요된다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-1704291호 공고일자 2017년02월07일
본 발명은 다양한 크기의 거더를 형성할 수 있도록 프리캐스트 모듈러 형태를 가지는 거더의 제공을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더는, 교량을 이루는 거더의 일측 단부를 이루는 제1 단부 모듈; 상기 제1 단부와 동일한 형태의 것으로서 상기 거더의 타측 단부를 이루는 제2 단부 모듈; 상기 제1 단부 모듈과 상기 제2 단부 모듈 사이에 배치되는 복수의 일반 모듈; 및 상기 제1 단부 모듈, 상기 일반 모듈 및 상기 제2 단부 모듈을 관통하여 연결하는 강선을 포함한다.
이때, 상기 일반 모듈은, 상단 플랜지 및 하단 플렌지를 구비하는 I자 단면을 가지는 형태일 수 있다.
이때, 상기 일반 모듈은, T자형 단면을 가지는 형태로서 상기 상단 플랜지 부분을 이루는 제1 플랜지 모듈; 상기 제1 플랜지 모듈과 동일한 형태의 것으로서 상기 제1 플랜지 모듈과 대칭되는 형태로 배치되어 상기 하단 플랜지 부분을 이루는 제2 플랜지 모듈; 및 웨브에 해당하는 것으로서 제1 플랜지 모듈과 상기 제2 플랜지 모듈 사이에 배치되는 웨브 모듈을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 플랜지 모듈 및 제2 플랜지 모듈은, 각각 상기 강선이 통과하는 관통공을 구비하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1 단부 모듈은, 상기 일반 모듈과 접하는 내측 단부는 일반 모듈의 단면과 동일한 I자 단면의 형태를 가지고, 거더의 끝부분에 해당하는 외측 단부는 직사각형 단면을 가지고, 상기 제1 단부 모듈의 1/2 지점 횡단면은, 상기 외측 단부에서 상기 내측 단부를 향하는 이등변 삼각형 형태를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 단부 모듈은, 상기 제1 플랜지 모듈과 동일한 높이로 형성되는 상단 단부 모듈; 상기 상단 단부 모듈과 동일한 형태의 것으로서 상기 제2 플랜지 모듈과 접하도록 상기 상단 단부 모듈과 대칭되는 형태로 배치되는 하단 단부 모듈; 및 이등변 삼각형 형태를 가지는 것으로서 상기 웨브 모듈과 동일한 높이를 가지는 중간 모듈을 포함하고, 상기 상단 단부 모듈 및 상기 하단 단부 모듈은, 각각 상기 제1 플랜지 모듈 및 상기 제2 플랜지 모듈에 구비되는 관통공과 평행하도록 연결되는 관통공을 구비하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제1 단부 모듈의 상기 일반 모듈과 접하는 내측 단부 및 상기 일반 모듈의 단부에는 각각 상기 T자형 단면 상에 요철(凹凸)형태의 전단키를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더에 의하면,
첫째, 거더를 미리 제작된 프리캐스트 모듈을 조합하여 형성하므로 대량 제조에 따른 제조 비용 감소 및 정밀도 향상의 장점을 얻을 수 있다.
둘째, 일반 모듈의 결합 수에 따라 재설계 없이 거더의 길이를 조절할 수 있다.
셋째, 중간 모듈 및 웨브 모듈의 삽입을 통해 거더의 높이를 조절할 수 있다.
넷째, 제1 단부 모듈 및 제2 단부 모듈은 외측 단부가 직사각형태를 가지며 횡단면이 삼각형 형태를 가지므로 외측 단부에 구비되는 정착구를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더의 조립 상태를 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 일반 모듈의 사시도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 일반 모듈의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 단부 모듈의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더의 조립 상태를 설명한다.
도 6은 도 5의 실시 형태의 부분 투시도이다.
도 7은 제1 단부 모듈을 설명한다.
도 8은 본 발명의 모듈러 거더가 적용된 교량의 사시도이다.
도 9는 30미터 길이의 모듈러 거더의 조립 예이다.
도 10은 40미터 길이의 모듈러 거더의 조립 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더의 조립 상태를 설명한다. 도 1을 참조하면 일 실시형태에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더(1000)는 제1 단부 모듈(100), 제2 단부 모듈(300), 일반 모듈(200) 및 강선(W)을 포함한다.
본 발명에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더(1000)는 프리캐스트 형태로 형성되는 다수의 모듈 결합에 의해 이루어지는 것으로서, 제1 단부 모듈(100)은 교량을 이루는 거더의 일측 단부를 이룬다.
제2 단부 모듈(300)은 제1 단부 모듈(100)과 동일한 형태의 것으로서 프리캐스트 타입 모듈러 거더(1000)의 타측 단부를 이룬다. 제2 단부 모듈(300)은 제1 단부 모듈(100)과 동일한 것이므로 특별히 구분해야할 이유가 없다면 이하 설명에서는 별도의 구분 없이 식별부호 100으로 설명하기로 한다.
일반 모듈(200)은 제1 단부 모듈(100)과 제2 단부 모듈(300) 사이에 배치된다. 일반 모듈(200)은 시공하고자 하는 교량의 길이 및 교각의 간격에 따라 1m 내지 5m 길이로 형성될 수 있다. 일반 모듈(200)을 제1 단부 모듈(100)과 제2 단부 모듈(300) 사이에 다수 배치하여 교각의 간격에 맞도록 프리캐스트 타입 모듈러 거더(1000)의 길이를 조절 할 수 있다.
강선(W)은 제1 단부 모듈(100), 일반 모듈(200) 및 제2 단부 모듈(300)을 관통하여 연결한다. 제1 단부 모듈(100)과 제2 단부 모듈(300)의 단부에서 강선(W)을 긴장하여 각 모듈의 연결 상태가 유지되도록 한다.
강선(W)은 제1 단부 모듈(100), 일반 모듈(200) 및 제2 단부 모듈(300)의 상단 플랜지 부분을 관통하여 고정하는 상단 강선(W-1), 및 제1 단부 모듈(100), 일반 모듈(200) 및 제2 단부 모듈(300)의 하단 플랜지 부분을 관통하여 고정하는 하단 강선(W-2)을 포함한다. 교량의 형태, 교각의 배치 간격 등에 따라 상단 강선(W-1)과 하단 강선(W-2)은 동일한 형태로 실시될 수도 있으며, 설계 따라 하단 강선(W-2)이 보강된 형태로 실시 될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 일반 모듈의 사시도이다. 일반 모듈(200)은 프리캐스트 형태로 다수가 사전 제작된다. 사전 대량 제작에 의해 모듈 제작 단가를 낮출 수 있으며 정밀도를 높일 수 있다.
도 2를 참조하면, 일반 모듈(200)은 I자 단면을 가지는 형태로서 상단 플랜지(210), 하단 플랜지(220) 및 웨브(230)를 구비한다.
제1 단부 모듈(100)은 한쪽 면은 일반 모듈(200)과 접하고 다른 쪽 단부는 거더(1000)의 단부를 이룬다. 제1 단부 모듈(100)은 일반 모듈(200)과 접하는 내측 단부는 일반 모듈(200)과 동일한 I자 형태의 단면을 가진다.
거더의 끝 부분에 해당하는 외측 단부는 직사각형 단면을 가진다. 웨브(230)의 길이에 맞추어 제1 단부 모듈(100)의 세로 길이도 동한 높이를 가진다.
외측 단부에 강선(W)을 긴장 고정하는 정착구(J)가 구비된다.
제1 단부 모듈(100)에서 높이를 기준으로 중앙 부분인 1/2 지점의 횡단면은 이등변 삼각형 형태를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 외측 단부에서 내측 단부를 향하는 이등변 삼각형 형태를 가진다.
도 3은 다른 실시예에 따른 일반 모듈의 사시도이다. 도 3에서 설명되는 바와 같이 일반 모듈(200)은 분절된 형태로 실시될 수 있다. 도 2의 실시 형태와의 구분을 위해 본 실시 형태는 식별부호 200'으로 설명하기로 한다.
일반 모듈(200')은 제1 플랜지 모듈(210'), 제2 플랜지 모듈(220') 및 웨브 모듈(230')을 포함한다.
제1 플랜지 모듈(210')은 T자형 단면을 가지는 형태로서 상단 플랜지(210) 부분만을 별도의 프리캐스트로 제작한 것이다.
제2 플랜지 모듈(220')은 제1 플랜지 모듈(210')과 동일한 형태의 것으로서, 제1 플랜지 모듈(210')과 대칭되는 형태로 배치되어 하단 플랜지(220) 부분을 이룬다.
웨브 모듈(230')은 웨브(220) 부분의 길이 연장을 위한 것으로서 제1 플랜지 모듈(210')과 제2 플랜지 모듈(220') 사이에 배치된다. 실시자에 따라 웨브 모듈(230')을 프리캐스트로 제작할 수도 있으며, 웨브 모듈(230')을 현장에서 콘크리트 타설하여 제1 플랜지 모듈(210')과 제2 플랜지 모듈(220')을 접합하는 방식으로 실시할 수도 있다.
구현하고자하는 일반 모듈(200')의 높이가 제1 플랜지 모듈(210')과 제2 플랜지 모듈(220')을 연결하는 것 만으로 가능한 경우 웨브 모듈(230')은 생략될 수 있다.
제1 플랜지 모듈(210')과 제2 플랜지 모듈(220')은 각각 플랜지 부분에 강선(W)의 통과를 위한 관통공(H)을 구비한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 단부 모듈의 사시도이다.
도 4에서 설명되는 바와 같이 제1 단부 모듈(100) 또한 분절된 형태로 실시될 수 있다.
제1 단부 모듈(100)은 상단 단부 모듈(110), 하단 단부 모듈(120) 및 중간 모듈(130)을 포함한다.
상단 단부 모듈(110)은 제1 플랜지 모듈(210')과 동일한 높이로 형성된다.
하단 단부 모듈(120)은 상단 단부 모듈(110)과 동일한 형태의 것으로서 제2 플랜지 모듈(220')과 접하도록 상단 단부 모듈(110)과 대칭되는 형태로 배치된다.
상단 단부 모듈(110) 및 하단 단부 모듈(120)은 동일한 형태의 것으로 대량 제작에 의한 장점을 얻을 수 있다.
중간 모듈(130)은 웨브(220) 부분의 길이 연장에 맞추기 위한 것으로서 상단 단부 모듈(110)과 하단 단부 모듈(120) 사이에 배치된다. 실시자에 따라 중간 모둘(130)을 프리캐스트로 제작할 수도 있으며, 중간 모듈(130)을 현장에서 콘크리트 타설하여 상단 단부 모듈(110)과 하단 단부 모듈(120)을 접합하는 방식으로 실시할 수도 있다.
중간 모듈(130)은 이등변 삼각형 형태를 가지는 것으로서 웨브 모듈(230')과 동일한 높이를 가진다.
구현하고자하는 제1 단부 모듈(100)의 높이가 상단 단부 모듈(110)과 하단 단부 모듈(120)을 연결하는 것 만으로 가능한 경우 중간 모듈(130)은 생략될 수 있다.
상단 단부 모듈(110)과 하단 단부 모듈(120)은 각각 제1 플랜지 모듈(210')과 제2 플랜지 모듈(220')에 구비되는 관통공(H)과 평행하도록 연결되는 관통공(H')을 구비한다.
관통공(H)와 관통공(H')이 어긋남 없이 연결되도록 제1 단부 모듈(100)의 일반 모듈(200)과 접하는 내측 단부 및 일반 모듈(200)의 단부에는 각각 T자형 단면 상에 요철(凹凸)형태의 전단키(K, K')를 구비한다. 전단키(K, K')의 맞물림에 의해 관통공(H)와 관통공(H')이 어긋남 없이 연결되므로 지장 없이 강선(W)의 삽입이 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 타입 모듈러 거더의 조립 상태를 설명한다. 도 6은 도 5의 실시 형태의 부분 투시도이다. 도 7은 단부 모듈을 보다 구체적으로 설명한다.
도 5의 실시형태는 제1 단부 모듈(100) 및 제3 단부 모듈(300)을 상하 대칭 형태가 일체형으로 실시한 예이다. 도 1의 실시예외 구분을 위해 제1 단부 모듈(100'), 제3 단부 모듈(300')은 식별부호를 구분하였다.
제3 단부 모듈(300')은 제1 단부 모듈(100')과 대칭되게 배치될 뿐 동일한 형태이므로 제1 단부 모듈(100')에 대해서만 설명하기로 한다. 도 7의 (a)는 제1 단부 모듈(100')의 측면도로서, 상단 강선(W-1) 및 하단 강선(W-2)가 삽입된 것을 서명한다. (b)는 제1 단부 모듈(100')에서 정착구(J)가 구비된 단부이고, (c)는 일반 모듈(200)과 접하는 측면이다.
(d)는 상단 강선(W-1) 및 하단 강선(W-2)의 배치를 설명하기 위해 B-B' 방향 투시도이고, (e)는 A-A' 방향 투시도이다.
본 실시 형태의 프리캐스트 타입 모듈러 거더(1000')는 하단 강선(W-2)을 보강한 것으로서, 제1 단부 모듈(100') 및 제3 단부 모듈(300')은 보강된 하단 강선(W-2)에 대응되도록 하단부가 2열 형태의 정착구를 포함하는 형태를 가진다. 도시된 바에 따르면 4개의 하단 강선이 2 x 2 형태로 단부 모듈에 정착되는 형태를 가지나 이는 실시 가능한 형태 가운데 하나일 뿐으로서 모듈러 거더의 경간의 실시 규모에 따라 강선(W-2)의 수 및 정착구(J)의 배치 형태는 증감될 수 있다. 일반 모듈(200, 200')은 도 2 또는 도 3에 개시된 형태로 실시된다.
도 8은 본 발명의 모듈러 거더가 적용된 교량의 사시도이다. 도 9는 30미터 길이의 모듈러 거더의 조립 예이고, 도 10은 40미터 길이의 모듈러 거더의 조립 예이다.
양측 단부 모듈에 적절한 길이의 일반 모듈을 조합하여 30미터 / 30 미터 길이의 거더를 형성할 수 있다. 거더 길이 차이에 따른 설계 변경 없이 일반 모듈을 조합하여 다양한 길의 거더의 형성이 가능하다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000, 1000' : 프리캐스트 타입 모듈러 거더
100 : 제1 단부 모듈
200 : 일반 모듈
300 : 제2 단부 모듈
W : 강선

Claims (7)

  1. 교량을 이루는 거더의 일측 단부를 이루는 제1 단부 모듈;
    상기 제1 단부와 동일한 형태의 것으로서 상기 거더의 타측 단부를 이루는 제2 단부 모듈;
    상기 제1 단부 모듈과 상기 제2 단부 모듈 사이에 배치되는 복수의 일반 모듈; 및
    상기 제1 단부 모듈, 상기 일반 모듈 및 상기 제2 단부 모듈을 관통하여 연결하는 강선을 포함하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 일반 모듈은,
    상단 플랜지 및 하단 플렌지를 구비하는 I자 단면을 가지는 형태인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 일반 모듈은,
    T자형 단면을 가지는 형태로서 상기 상단 플랜지 부분을 이루는 제1 플랜지 모듈;
    상기 제1 플랜지 모듈과 동일한 형태의 것으로서 상기 제1 플랜지 모듈과 대칭되는 형태로 배치되어 상기 하단 플랜지 부분을 이루는 제2 플랜지 모듈; 및
    웨브에 해당하는 것으로서 제1 플랜지 모듈과 상기 제2 플랜지 모듈 사이에 배치되는 웨브 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 플랜지 모듈 및 제2 플랜지 모듈은,
    각각 상기 강선이 통과하는 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 단부 모듈은,
    상기 일반 모듈과 접하는 내측 단부는 일반 모듈의 단면과 동일한 I자 단면의 형태를 가지고,
    거더의 끝부분에 해당하는 외측 단부는 직사각형 단면을 가지고,
    상기 제1 단부 모듈의 1/2 지점 횡단면은,
    상기 외측 단부에서 상기 내측 단부를 향하는 이등변 삼각형 형태를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 단부 모듈은,
    상기 제1 플랜지 모듈과 동일한 높이로 형성되는 상단 단부 모듈;
    상기 상단 단부 모듈과 동일한 형태의 것으로서 상기 제2 플랜지 모듈과 접하도록 상기 상단 단부 모듈과 대칭되는 형태로 배치되는 하단 단부 모듈; 및
    이등변 삼각형 형태를 가지는 것으로서 상기 웨브 모듈과 동일한 높이를 가지는 중간 모듈을 포함하고,
    상기 상단 단부 모듈 및 상기 하단 단부 모듈은,
    각각 상기 제1 플랜지 모듈 및 상기 제2 플랜지 모듈에 구비되는 관통공과 평행하도록 연결되는 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 단부 모듈의 상기 일반 모듈과 접하는 내측 단부 및 상기 일반 모듈의 단부에는 각각 상기 T자형 단면 상에 요철(凹凸)형태의 전단키를 구비하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 타입 모듈러 거더.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200326712Y1 (ko) * 2003-05-29 2003-09-19 한동건설주식회사 교량용 5분절 세그멘탈 벌브티 거더
KR20110072993A (ko) * 2009-12-23 2011-06-29 재단법인 포항산업과학연구원 강합성 거더 및 그 제작 방법
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KR101704291B1 (ko) 2015-11-19 2017-02-07 한우물중공업 주식회사 교량용 조립식 프리캐스트 거더

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