KR101130968B1 - 라멘화된 교량용 거더 고정구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라멘화된 교량용 거더 고정구에 관한 것으로서, 교각의 상부에 형성되는 교량받침에 의하여 단순 지지하도록 설치되는 거더를 라멘화시켜 보다 장지간의 교량시공이 가능하도록 하는 라멘교의 인장 및 압축응력의 분포가 일부분에 집중되지 않고 고르게 분포되도록 하기 위하여 개발된 것으로;
수 개의 나사홀이 형성되는 고정판의 나사홀에 상응하여 조립된 상태에서 상기 고정판과 함께 교각에 매립 고정되고, 일부는 상부로 돌출되는 수 개의 고정볼트와;
수직으로 입설되는 H빔의 형상을 가지되 저면이 막혀있으며 상기 고정볼트의 돌출된 끝단이 삽입되어 고정너트에 의하여 고정되도록 수 개의 제1 결합홀이 형성되는 수직빔과;
수평으로 연장되는 H빔 형상을 가지고 양측 끝단에 인접한 저면에 상기 수직빔의 상면이 결합되는 거더와;
상기 거더의 양측 중앙에는 수평으로 돌출 연장되는 적어도 두 개 이상이 수직으로 일정 간격 형성되는 가이드 브라켓과, 상기 가이드 브라켓의 양측 끝단을 마감하되 관통된 하나 이상의 제2 결합홀이 형성되는 강연선 고정브라켓과, 양측 끝단의 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 제2 결합홀을 관통한 후 강연선 고정너트에 의하여 고정되는 하나 이상의 강연선으로 구성되는 제1 응력분산수단으로 구성됨을 특징으로 하는 라멘화된 교량용 거더 고정구조에 관한 것이다.

Description

라멘화된 교량용 거더 고정구조{The fixing structre using girder for Rahmen bridge}

본 발명은 라멘화된 교량용 거더 고정구에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 교각의 상부에 형성되는 교량받침에 의하여 단순 지지하도록 설치되는 거더를 라멘화시켜 보다 장지간의 교량시공이 가능하도록 하는 라멘교의 인장 및 압축응력의 분포가 일부분에 집중되지 않고 고르게 분포되도록 하기 위하여 개발된 라멘화된 교량용 거더 고정구조에 관한 것이다.

교량은 상부구조의 형식에 따라 거더교(Girder Bridge), 아치교(Arch Bridge), 트러스교(Truss Bridge), 라멘교(Rahmen Bridge), 사장교(Cable Stayed Bridge), 현수교(Suspension Bridge)로 구분된다.

그 중에서 라멘교는 교량의 상부구조와 하부구조를 강철로 연결함으로써 전체구조의 강성을 높임과 동시에 지간 내에 발생하는 휨모멘트의 크기를 줄이는 대신 이를 교대나 교각이 부담하게 하는 교량이다.

이러한 형태의 교량은 50m 지간까지 신축이음(Expansion Joint)이나 지압판이 없이 가설이 가능하고, 유지 관리면에서 같은 지간의 단순교에 비해 유리하며 주형의 두께가 상대적으로 작게 설계될 수 있어 교량의 미관이 수려한 특성을 가진다.

우리나라의 경우 고속도로 횡단교량에서 많이 볼 수 있으며, 매우 다양한 형태의 설계가 가능하며, 보의 두께를 작게 하여 가늘게 보이도록 하는 것이 보통이므로 교각의 두께가 상대적으로 두꺼운 외관을 가진다.

도 8은 일반 라멘교의 휨 모우멘트 선도로서, 지간 즉 인접한 교각의 사이에 장착되는 보의 중앙부분은 자체 하중과 통행하는 사람이나 차량 등에 의한 하중으로 인하여 아래 방향으로 처지는 부모우멘트가 작용하게 되며, 교각에서는 반대로 상부로 휘어지는 정모우멘트가 발생하게 된다.

하지만 상기 모우멘트 선도에서 알 수 있듯이 단순 반복되는 분포는 작용하는 인장 및 압축 응력이 일 지점에만 집중되어 영향을 주는 것으로 이에 따라 교량의 내구성에 악영향을 미치게 되는 것이다.

(특허 문헌 1) 대한민국특허등록 10-0989586-0000 (2010년10월18일) (특허 문헌 2) 대한민국특허등록 10-0936629-0000 (2010년01월05일) (특허 문헌 3) 대한민국특허등록 10-0989313-0000 (2010년10월15일) (특허 문헌 4) 대한민국실용등록 20-0300023-0000 (2002년12월23일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 라멘교에 분포하는 인장과 압축 응력을 거더 전체에 고르게 분포되도록 분산시킬 수 있는 라멘화된 교량용 거더 고정구조를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수 개의 나사홀이 형성되는 고정판의 나사홀에 상응하여 조립된 상태에서 상기 고정판과 함께 교각에 매립 고정되고, 일부는 상부로 돌출되는 수 개의 고정볼트와;

수직으로 입설되는 H빔의 형상을 가지되 저면이 막혀있으며 상기 고정볼트의 돌출된 끝단이 삽입되어 고정너트에 의하여 고정되도록 수 개의 제1 결합홀이 형성되는 수직빔과;

수평으로 연장되는 H빔 형상을 가지고 양측 끝단에 인접한 저면에 상기 수직빔의 상면이 결합되는 거더와;

상기 거더의 양측 중앙에는 수평으로 돌출 연장되는 적어도 두 개 이상이 수직으로 일정 간격 형성되는 가이드 브라켓과, 상기 가이드 브라켓의 양측 끝단을 마감하되 관통된 하나 이상의 제2 결합홀이 형성되는 강연선 고정브라켓과, 양측 끝단의 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 제2 결합홀을 관통한 후 강연선 고정너트에 의하여 고정되는 하나 이상의 강연선으로 구성되는 제1 응력분산수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 양측에 위치한 수직빔의 상호 마주보는 내측면 상단에서 돌출되어 하부로 연장되는 상부 고정빔과, 하단에서 돌출되어 상부로 연장되는 하부 고정빔과, 상기 상부 고정빔과 하부 고정빔의 사이에 장착되는 스크류잭으로 구성되는 제2 응력분산수단과;

상기 수직빔의 제2 응력분산수단이 형성되는 타측면에 상기 수직빔의 상단에 상응하는 상면을 가지고 저면은 상기 수직빔의 하단보다 상부로 소폭 이격되는 강선 가이드빔과, 상기 강선 가이드빔의 저면과 상면에 관통 형성되는 수 개의 제1 관통홀과, 상기 상부의 제1 관통홀에 상응하여 상기 거더의 저면을 관통하는 제2 관통홀과, 상기 거더의 측면에 장착되어 상기 제2 관통홀의 수직 연장선상에 제3 관통홀을 구비하는 강선 고정브라켓과, 양 끝단 외주면에 나사산이 형성되어 상기 제1 내지 제3 관통홀을 관통하는 수 개의 강선과, 상기 강선의 양측단을 고정하는 수 개의 강선 고정너트로 구성되는 제3 응력분산수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 거더는 저면 중앙에 수직빔이 장착되어 3개의 교각에 고정되고, 제1 응력분산수단은 인접한 교각 사이 중앙에 각각 형성되며, 상기 제2 내지 제3 응력분산수단은 중앙을 제외한 양측 수직빔에 장착됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 라멘화된 교량의 거더에 인위적인 응력을 주어 집중되는 응력을 다른 곳으로 분산시키도록 하여 내구성과 안정성을 높여주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 분해사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 측면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 거더의 결합부를 나타낸 분해사시도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 거더의 결합부를 나타낸 측면도
도 7은 본 발명에 따라 시공된 라멘교의 휨 모우멘트 선도
도 8은 일반 라멘교의 휨 모우멘트 선도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 측면도로서, 수 개의 나사홀이 형성되는 고정판(11)의 나사홀에 상응하여 조립된 상태에서 상기 고정판(11)과 함께 교각(12)에 매립 고정되고, 일부는 상부로 돌출되는 수 개의 고정볼트(1)와;

수직으로 입설되는 H빔의 형상을 가지되 저면이 막혀있으며 상기 고정볼트(1)의 돌출된 끝단이 삽입되어 고정너트(13)에 의하여 고정되도록 수 개의 제1 결합홀(21)이 형성되는 수직빔(2)과;

수평으로 연장되는 H빔 형상을 가지고 양측 끝단에 인접한 저면에 상기 수직빔(2)의 상면이 결합되는 거더(3)와;

상기 거더(3)의 양측 중앙에는 수평으로 돌출 연장되는 적어도 두 개 이상이 수직으로 일정 간격 형성되는 가이드 브라켓(41)과, 상기 가이드 브라켓(41)의 양측 끝단을 마감하되 관통된 하나 이상의 제2 결합홀(42)이 형성되는 강연선 고정브라켓(43)과, 양측 끝단의 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 제2 결합홀(42)을 관통한 후 강연선 고정너트(44)에 의하여 고정되는 하나 이상의 강연선(45)으로 구성되는 제1 응력분산수단(4)으로 구성됨을 특징으로 하는 라멘화된 교량용 거더 고정구조를 나타내었다.

이때 상기 강연선(45)은 거더(3)의 중앙보다 아래에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제1 응력분산수단(4)은 상기 강연선(45)의 양측을 강연선 고정너트(44)에 의하여 강하게 조이게 되면 거더(3)는 상방향으로 구부러지려는 휨 모우멘트가 작용하게 되며, 이는 하중에 의하여 아래 방향으로 처지는 휨 모우멘트에 대항하여 응력을 분산시키는 역할을 하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 라멘교를 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 거더의 결합부를 나타낸 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 거더의 결합부를 나타낸 측면도이며, 도 7은 본 발명에 따라 시공된 라멘교의 휨 모우멘트 선도로서, 제1 응력분산수단(4)은 인접한 교각(12)의 사이에 거더(3)가 처지는 방향으로 작용하는 휨 모우멘트에 대항하기 위한 것이라면 교각(12)에서는 거더(3)가 상방향으로 들리는 휨 모우멘트가 작용하게 되며 이를 방지하기 위하여 본 발명은 제2 내지 제3 응력분산수단(5, 6)을 추가로 형성하였다.

상기 제2 응력분산수단(5)은 상기 양측에 위치한 수직빔(2)의 상호 마주보는 내측면 상단에서 돌출되어 하부로 연장되는 상부 고정빔(51)과, 하단에서 돌출되어 상부로 연장되는 하부 고정빔(52)과, 상기 상부 고정빔(51)과 하부 고정빔(52)의 사이에 장착되는 스크류잭(53)으로 구성된다.

또한 제3 응력분산수단(6)은 상기 수직빔(2)의 제2 응력분산수단(5)이 형성되는 타측면에 상기 수직빔(2)의 상단에 상응하는 상면을 가지고 저면은 상기 수직빔(2)의 하단보다 상부로 소폭 이격되는 강선 가이드빔(61)과, 상기 강선 가이드빔(61)의 저면과 상면에 관통 형성되는 수 개의 제1 관통홀(62)과, 상기 상부의 제1 관통홀(62)에 상응하여 상기 거더(3)의 저면을 관통하는 제2 관통홀(63)과, 상기 거더(3)의 측면에 장착되어 상기 제2 관통홀(63)의 수직 연장선상에 제3 관통홀(64)을 구비하는 강선 고정브라켓(65)과, 양 끝단 외주면에 나사산이 형성되어 상기 제1 내지 제3 관통홀(62, 63, 64)을 관통하는 수 개의 강선(66)과, 상기 강선(66)의 양측단을 고정하는 수 개의 강선 고정너트(67)로 구성되는 제3 응력분산수단(6)으로 구성된다.

제2 응력분산수단(6)은 스크류잭(53)이 상부 고정빔(51)과 하부 고정빔(52)의 사이가 벌어지도록 하는 힘이 작용하도록 하고, 제3 응력분산수단(6)은 조이는 힘이 작용하도록 하여 기본적으로 하중에 의하여 거더(3)를 반대 방향 즉 상방향으로 들리려는 휨 모우멘트와 반대방향의 힘이 작용하도록 하여 힘이 분산되도록 한 것이다.

이때 본 발명에서는 보다 구체적인 실시 예로 상기 거더(3)는 저면 중앙에 수직빔(2)이 장착되어 3개의 교각(12)에 고정되고, 제1 응력분산수단(4)은 인접한 교각(12) 사이 중앙에 각각 형성되며, 상기 제2 내지 제3 응력분산수단(5, 6)은 중앙을 제외한 양측 수직빔(2)에 장착되는 실시 예를 나타내었다.

상기 실시 예에 의한 휨 모우멘트는 도 7에 나타낸 바와 같은 상태를 가지게 되며 이는 도 8의 종래기술에서 동일한 구조를 가진 교량에서의 휨 모우멘트 선도와 비교하면 최대 인장 및 압축응력이 종래보다 작은 수치로 나타나고, 정 모우멘트와 부 모우멘트의 분포도 종래와 다른 역방향인 구간이 있어 이는 응력을 효과적으로 분산시키는 결과임을 알 수 있다.

1 : 고정볼트
11 : 고정판 12 : 교각
13 : 고정너트
2 : 수직빔
21 : 제1 결합홀
3 : 거더
4 : 제1 응력분산수단
41 : 가이드 브라켓 42 : 제2 결합홀
43 : 강연선 고정브라켓 44 : 강연선 고정너트
45 : 강연선
5 : 제2 응력분산수단
51 : 상부 고정빔 52 : 하부 고정빔
53 : 스크류잭
6 : 제3 응력분산수단
61 : 강선 가이드빔 62 : 제1 관통홀
63 : 제2 관통홀 64 : 제3 관통홀
65 : 강선 고정브라켓 66 : 강선
67 : 강선 고정너트

Claims (3)

1. 수 개의 나사홀이 형성되는 고정판(11)의 나사홀에 상응하여 조립된 상태에서 상기 고정판(11)과 함께 교각(12)에 매립 고정되고, 일부는 상부로 돌출되는 수 개의 고정볼트(1)와;
   수직으로 입설되는 H빔의 형상을 가지되 저면이 막혀있으며 상기 고정볼트(1)의 돌출된 끝단이 삽입되어 고정너트(13)에 의하여 고정되도록 수 개의 제1 결합홀(21)이 형성되는 수직빔(2)과;
   수평으로 연장되는 H빔 형상을 가지고 양측 끝단에 인접한 저면에 상기 수직빔(2)의 상면이 결합되는 거더(3)와;
   상기 거더(3)의 양측 중앙에는 수평으로 돌출 연장되는 적어도 두 개 이상이 수직으로 일정 간격 형성되는 가이드 브라켓(41)과, 상기 가이드 브라켓(41)의 양측 끝단을 마감하되 관통된 하나 이상의 제2 결합홀(42)이 형성되는 강연선 고정브라켓(43)과, 양측 끝단의 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 제2 결합홀(42)을 관통한 후 강연선 고정너트(44)에 의하여 고정되는 하나 이상의 강연선(45)으로 구성되는 제1 응력분산수단(4)으로 구성됨을 특징으로 하는 라멘화된 교량용 거더 고정구조.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 양측에 위치한 수직빔(2)의 상호 마주보는 내측면 상단에서 돌출되어 하부로 연장되는 상부 고정빔(51)과, 하단에서 돌출되어 상부로 연장되는 하부 고정빔(52)과, 상기 상부 고정빔(51)과 하부 고정빔(52)의 사이에 장착되는 스크류잭(53)으로 구성되는 제2 응력분산수단(5)과;
   상기 수직빔(2)의 제2 응력분산수단(5)이 형성되는 타측면에 상기 수직빔(2)의 상단에 상응하는 상면을 가지고 저면은 상기 수직빔(2)의 하단보다 상부로 소폭 이격되는 강선 가이드빔(61)과, 상기 강선 가이드빔(61)의 저면과 상면에 관통 형성되는 수 개의 제1 관통홀(62)과, 상기 상부의 제1 관통홀(62)에 상응하여 상기 거더(3)의 저면을 관통하는 제2 관통홀(63)과, 상기 거더(3)의 측면에 장착되어 상기 제2 관통홀(63)의 수직 연장선상에 제3 관통홀(64)을 구비하는 강선 고정브라켓(65)과, 양 끝단 외주면에 나사산이 형성되어 상기 제1 내지 제3 관통홀(62, 63, 64)을 관통하는 수 개의 강선(66)과, 상기 강선(66)의 양측단을 고정하는 수 개의 강선 고정너트(67)로 구성되는 제3 응력분산수단(6)으로 구성됨을 특징으로 하는 라멘화된 교량용 거더 고정구조.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 거더(3)는 저면 중앙에 수직빔(2)이 장착되어 3개의 교각(12)에 고정되고, 제1 응력분산수단(4)은 인접한 교각(12) 사이 중앙에 각각 형성되며, 상기 제2 내지 제3 응력분산수단(5, 6)은 중앙을 제외한 양측 수직빔(2)에 장착됨을 특징으로 하는 라멘화된 교량용 거더 고정구조.

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