KR102668358B1

KR102668358B1 - 장경간 교량용 조립식 강교각 및 그 시공 방법

Info

Publication number: KR102668358B1
Application number: KR1020230135530A
Authority: KR
Inventors: 양인욱; 김충언
Original assignee: (주)삼현비앤이
Priority date: 2023-10-12
Filing date: 2023-10-12
Publication date: 2024-05-23

Abstract

본 발명은 조립식 교각에 관한 것으로, 기둥과; 기둥의 상단에 연결 고정되고 강재로 형성된 연결 부재와; 교축 방향으로 서로 이격되게 배치되고 교축 직각 방향으로 연장된 되게 배치하는 I자 단면의 제1거더와 제2거더를 포함하는 코핑부를 형성함으로써, 기둥 상측에서의 작업 공간을 확보하고 하중을 보다 효율적으로 지지할 수 있으며, 작용 하중을 기둥의 중심으로 유도하여 높은 내하 능력을 얻으며, 현장에서의 설치 시간이 단축되는 교량용 조립식 강교각 및 그 시공 방법을 제공한다.

Description

장경간 교량용 조립식 강교각 및 그 시공 방법 {PREFABRICATED STEEL PIER STRUCTURE FOR LONG SPAN BRIDGE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 교량용 조립식 강교각 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 현장에서의 시공 기간을 단축하면서 작은 단면의 기둥으로 보다 높은 하중을 안정되게 지지하여 장경간 교량에 적용이 가능한 조립식 강교각 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

교각은 교량의 상부구조를 지지하는 구조물로, 일반적으로 지반과 직접적으로 접촉하는 기초와 기초위에 연직방향으로 세워지는 기둥과 교량 상부구조의 하중을 기둥에 전달하는 코핑부로 구성되며, 상부구조의 하중을 지반으로 전달하여 교량의 안전과 강도를 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

교각은 교량 상부구조의 폭원 구성에 따라 기둥이 하나인 일주식 교각과 기둥이 2개 이상인 다주식 교각으로 구성되며, 일반적으로 강철이나 철근콘크리트로 제작된다.

조립식 강교각은 조립식으로 제작되어 현장에서 짧은 시간 내에 조립 시공됨으로써, 교량의 시공 기간을 단축하고 유지 보수를 보다 용이하게 할 수 있도록 한다. 일반적으로 강교각은 교량의 바닥판이나 지지 거더 등의 상부 구조를 지지하는 교량 하부 구조로 사용되며, 장경간 교량에서는 교각이 부담하는 하중이 보다 커지므로 하중을 지지하는 능력을 높이는 방안이 모색되고 있다.

강교각에 사용되는 강재는 콘크리트에 비하여 강성이 크므로, 부재 두께를 보다 얇게 형성할 수 있는 장점이 있지만, 압축 부재로 사용되면 판좌굴이 발생되는 문제가 야기된다. 이에 따라, 강재의 내부에 콘크리트를 충전하여 콘크리트와의 합성 단면으로 강재의 좌굴을 방지한다.

이와 같은 취지로 대한민국 등록특허공보 제10-2429105호에 나타나 있는 종래의 조립식 강교각은, 코핑부의 외부를 강판으로 형성하고, 그 내부에 콘크리트를 충전하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 교량 상부구조의 지지 거더로부터 전달되는 하중을 기둥으로 전달하기 위한 압축저항 경사부재를 코핑부의 콘크리트에 매립 설치하는 공정이 까다롭고, 이로 인하여 현장에서의 시공 기간이 길어지는 문제가 야기된다.

특히, 최근에는 숙련된 현장 작업자의 확보가 점점 어려워지고, 중대재해처벌법의 시행으로 현장 안전사고를 방지하기 위하여 현장 시공의 비중을 줄이고자 하는 필요성이 점점 높아지고 있다. 이에 따라, 교량용 교각 구조물에도 다양한 프리패브 기술이 적용되고 있지만 아직까지도 미흡하므로, 현장에서의 시공 기간을 단축하면서 구조적으로도 안정적이고 높은 하중을 저항할 수 있는 조립식 강교각의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2429105호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 현장에서의 시공 기간을 단축하면서 구조적으로도 안정적이고 높은 하중을 저항할 수 있는 조립식 강교각 및 그 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은, 높은 강성을 갖는 강재로 공장에서 기둥, 코핑부 등을 제작하여 현장에서 이들을 조립하는 것에 의하여 짧은 기간에 시공이 가능하고, 각 부재를 조립하는 공간이 마련되어 작업자의 작업 공정이 원활히 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 교축 직각 방향을 따라 교량 상부 구조로부터 전달되는 하중 편차가 있더라도, 기둥부에는 안정하게 하중을 전달하여 높은 지지 능력을 발휘하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 좌굴이 쉽게 발생되는 강판으로 교량의 코핑부를 형성하더라도, 코핑부와 기둥부의 사이에서 발생될 수 있는 좌굴을 억제하여 구조적 안전성을 확보하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 기둥과; 교축 방향으로 연장되고 서로 이격된 제1종방향 상판 및 제2종방향 상판과, 상기 제1종방향 상판 및 상기 제2종방향 상판을 교축 직각 방향으로 연결하는 제1횡방향 상판 및 제2횡방향 상판을 포함하는 사각 링 형상의 상판을 포함하고, 상기 상판으로부터 하방으로 이격된 하판이 폐곡선 형태의 웨브로 연결되도록 형성되어, 상기 하판이 상기 기둥의 상단에 연결 고정되고 강재로 형성된 연결 부재와; 상기 제1횡방향 상판의 상측에 연결 고정되는 제1하부 플랜지와, 상기 제1하부 플랜지로부터 상방으로 연장된 제1복부와, 상기 제1복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 제1상부 플랜지를 포함하고 강재로 형성된 제1거더와; 상기 제2횡방향 상판의 상측에 연결 고정되는 제2하부 플랜지와, 상기 제2하부 플랜지로부터 상방으로 연장된 제2복부와, 상기 제2복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 제2상부 플랜지를 포함하고 강재로 형성된 제2거더를; 포함하고, 상기 제1거더와 상기 제2거더는 코핑부를 형성하고, 상기 제1상부플랜지와 상기 제2상부플랜지는 하나의 몸체로 형성되어 코핑부 상판을 형성하는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 교량용 조립식 강교각의 시공 방법으로서, 지상에서 상기 기둥과 상기 연결 부재를 결합하는 연결 부재 결합 단계와; 상기 기둥을 기초에 세워 설치하는 기둥 설치단계와; 상기 제1거더와 상기 제2거더로 구성된 코핑부를 상기 기둥의 상단에 설치된 상기 연결 부재와 결합 설치하는 코핑부 설치단계와; 상기 코핑부의 상면에 교좌 거치부를 설치하는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 강교각의 시공 방법을 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '교축 방향' 및 '종방향'이라는 용어는 교량용 거더의 연장 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '교축 직각 방향' 및 '횡방향'이라는 용어는 교량용 거더의 연장 방향에 수직한 방향 중에 중력 방향에 수직한 방향을 지칭하는 것으로 정의하며, 평면 사각이 있는 교량의 경우 직교와 같이 포괄적으로 지칭하는 것으로 정의한다. 즉, 코핑부가 평면 사각을 따라 형성될 경우 사각의 영향을 고려한 평면 사각을 기준으로 교축 방향, 종방향 및 교축 직각 방향, 횡방향을 따르는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '바깥 방향', '외측' 및 이와 유사한 용어는 기둥의 중심부로부터 반경 바깥 방향을 지칭하며, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '안쪽 방향', '내측' 및 이와 유사한 용어는 기둥의 중심부를 방사상으로 향하는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '제1거더', '제2거더', '제3거더' 및 이와 유사한 용어는 교각의 코핑부를 형성하는 거더를 지칭하는 것으로 정의하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '교량용 거더'는 교량의 상부구조로서 바닥판을 지지하는 거더를 지칭하는 것으로 정의한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 2열 이상의 I자형 거더를 교축 직각 방향으로 배치하고 각 I자형 거더의 상부 플랜지를 하나의 몸체로 수평면으로 형성하는 것에 의하여, 바닥판 및 거더로 이루어진 교량 상부 구조로부터의 하중을 견고하게 지지하는 코핑부를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 2열 이상의 I자형 거더를 교축 직각 방향으로 배치하되, 하부 플랜지를 기둥으로부터 멀어질수록 점진적으로 상방 경사지게 형성함으로써, 고가의 강재 사용량을 절감하면서 구조적으로 안전한 코핑부를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, I자형 거더로 형성된 코핑부와 기둥의 사이에, 사각 링 형태의 상판과 사각 형태의 하판과 복부로 연결되어 기둥의 상면을 덮는 형태로 연결 부재를 개재시키는 것에 의하여, 교량 상부 구조로부터 코핑부에 전달된 하중이 연결 부재를 통해 기둥으로 전달되는 하중 전달 경로를 형성함으로써, 코핑부의 하중을 기둥부로 원활히 전달하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 연결 부재에는 2열 이상의 I자형 거더가 거치되는 횡방향 상판을 종방향으로 연결하는 종방향 상판이 구비되고, 종방향 상판과 횡방향 상판의 중앙부로부터 십자(十字) 형태의 하중전달 플레이트 및 중앙 복부를 구비하고, 하중전달 플레이트의 십자(十字) 중심이 기둥의 중심과 일치하게 배치되어, 종방향으로 이격된 횡방향 상판에서 하방으로 가압하는 힘을 기둥의 중심부로 유도하는 하중 전달 경로를 형성하여, 기둥에 의한 하중 지지 효과를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 기둥과 연결 부재가 일체형으로 공장에서 제작되어 현장으로 운반되고, I자형 거더로 구성된 코핑부가 공장에서 제작되어 현장으로 운반되어, 기둥과 연결 부재의 결합체를 지면에 세운 상태에서 기둥에 콘크리트를 충전하고, 코핑부를 연결 부재와 일체 결합하는 것에 의하여 강교각의 시공을 마쳐 시공 기간을 종래에 비하여 크게 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 좌굴이 쉽게 발생되는 강판으로 교량의 코핑부를 형성하더라도, 교축 방향을 따라 배열된 2열 이상의 I자형 거더가 다수의 위치에서 종연결 보강재로 연결되어 코핑부에서의 좌굴을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 좌굴이 쉽게 발생되는 강판으로 연결 부재를 형성하더라도, 상판과 하판과 이들을 연결하는 웨브로 이루어질 뿐만 아니라, 상판과 하판 사이에 다수의 제1좌굴 방지재가 구비되고, 하판과 기둥의 면의 사이에도 제2좌굴 방지재가 구비되어, 기둥의 단면에 비하여 보다 크게 형성되는 연결 부재에 좌굴이 발생되는 것을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은, 연결 부재의 상판과 하판의 사이에 기둥과 동일한 횡단면의 압축 보강재가 형성되어, 코핑부로부터 전달받은 하중을 기둥에 전달시 발생하는 연결 부재 하판의 좌굴을 방지하여 높은 하중을 견딜 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 현장에서의 시공 기간을 단축하면서 구조적으로도 안정적이고 높은 하중을 저항하여 보다 경간이 긴 교량에 적용 가능한 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1는 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 강교각의 구성을 도시한 사시도,
도2는 도1의 조립식 강교각을 하측에서 경사지게 바라본 구성을 도시한 사시도,
도3은 도1의 조립식 강교각으로부터 코핑부 상판을 제거한 구성을 상측에서 바라본 확대 사시도,
도4는 도1의 조립식 강교각으로부터 코핑부 상판과 제2거더를 제거한 구성을 도시한 사시도,
도5는 도1의 연결 부재의 상판을 제거한 구성을 도시한 도면,
도6은 도1의 연결 부재를 도시한 사시도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결 부재의 구성을 도시한 도면,
도8a는 도2의 절단선 X1-X1에 따른 횡단면도,
도8b는 도8a의 하측 부분의 확대도,
도9는 본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 강교각의 구성을 도시한 사시도,
도10은 도9의 조립식 강교각으로부터 코핑부 상판을 제거한 구성을 상측에서 바라본 확대 사시도,
도11은 도1의 교량용 거더가 거치되는 받침부의 구성을 도시한 사시도,
도12는 도11의 받침 콘크리트를 타설하기 이전의 구성을 도시한 도면,
도13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도1의 받침부의 구성을 도시한 사시도,
도14a 내지 도14c는 도1의 조립식 강교각을 시공 순서에 따라 도시한 도면,
도15는 강교각에 작용하는 하중이 연결 부재를 통해 기둥으로 전달되는 하중 전달 경로를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 강교각(100)은, 기초(55)에 세워진 상태로 설치되는 기둥(110)과, 기둥의 상단에 결합된 연결 부재(120)와, 교축 방향으로 이격되고 교축 직각 방향을 따라 연장 형성되고 연결 부재(120)의 상측에 고정 설치되는 2열 이상의 I자형 거더(130A, 130B)로 이루어진 코핑부(130)와, 코핑부(130)의 상면(131s)에 교량용 거더(미도시)를 거치하는 교좌 받침부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 기둥(110)은, 철근 콘크리트 구조나 강 구조의 기초(55)에 세워진 상태로 설치되며, 내부에 중공부가 형성된 강관(111)으로 형성된다. 도면에 예시된 바와 같이, 강관(111)의 횡단면은 원형 형태로 형성될 수 있으며, 도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 강관(111)의 횡단면은 타원형이나 다각형으로 형성될 수 있다. 이하에서는, 편의상 도면에 예시된 바와 같이, 원형 단면의 강관(111)으로 기둥(110)이 형성되는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.

강관(111)의 중공부에는 콘크리트가 충전되어, 압축력에 의한 좌굴 발생을 억제하고, 강관과 콘크리트의 합성 단면으로 보다 큰 하중을 지지할 수 있게 된다. 이에 따라, 종래의 철근 콘크리트 기둥에 비하여 기둥의 직경을 보다 작게 형성하는 것이 가능해지며, 강관이 콘크리트의 영구 거푸집 역할을 하므로, 별도의 거푸집없이 급속 시공이 가능해지는 이점을 얻을 수 있다.

상기 연결 부재(120)는, 상판(121)과, 하판(122)과, 이들을 연결하는 웨브(120w)로 이루어지는 강재로 형성되어, 강판이 상하 2겹으로 배치되는 구성을 포함하여 공장에서 제작된다.

여기서, 상판(121)은, 도6에 도시된 바와 같이, 교축 직각 방향으로 연장된 제1횡방향 상판(121T1)과, 제1횡방향 상판(121T1)으로부터 종방향으로 이격되고 교축 직각 방향으로 연장된 제2횡방향 상판(121T2)과, 제1횡방향 상판(121T1)과 제2횡방향 상판(121T2)의 양끝단을 교축 방향으로 연결하는 제1종방향 상판(121L1) 및 제2종방향 상판(121L2)을 포함하여 사각 링 형태로 형성된다. 도4에 도시된 바와 같이, 제1횡방향 상판(121T1)의 상면에는 제1거더(130A)가 얹혀져 고정 볼트(88)로 연결 고정되고, 제2횡방향 상판(121T2)에는 제2거더(130B)가 얹혀져 고정 볼트(88)로 연결 고정된다.

그리고, 하판(122)은, 도5에 도시된 바와 같이, 상판(121)의 하측에 상판(121)과 대향하게 배치되고, 기둥(110)의 상단을 덮는 형태의 사각 형태의 강판으로 형성된다. 강관(111)의 중공부에 콘크리트를 충전하기 위한 콘크리트 충전공(122a)이 형성되어, 기둥(110)이 기초(55)에 세워진 상태로 설치된 상태에서, 콘크리트 충전공(122a)을 통해 기둥(110)의 중공부에 콘크리트를 현장에서 타설하여 충전시킨다. 하판(122)의 형상은 사각 형상으로 형성되는 구성에 한정되지 않으며, 본 발명은 사각 링 형태의 상판(121)과 웨브(120w)로 연결되는 다양한 형상의 하판으로 구성될 수 있다.

도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 상판(121)의 가장자리 변은 하판(122)의 가장자리 변과 대략 일치하여, 상판(121)과 하판(122)이 서로 마주보도록 배치된다. 그리고, 상판(121) 및 하판(122)의 가장자리 변은 기둥(110)의 외주면 보다 반경 바깥에 위치하여, 연결 부재(120)의 횡단면이 기둥(110)에 비하여 보다 더 크게 형성된다. 이와 같이, 기둥(110)에 비하여 보다 큰 단면의 연결 부재(120)를 기둥(110)과 코핑부(130)의 사이에 개재시키는 것에 의하여, 코핑부(130)를 보다 안정적으로 지지하면서 코핑부(130)로부터 전달되는 하중을 기둥(110)에 보다 원활하게 전달할 수 있게 된다.

웨브(120w)는 사각 링 형태를 형성하는 각 상판(121T1, 121T2, 121L1, 121L2)의 중앙부를 연결하는 형태로 상판(121)과 하판(122)을 연결하여 사각 링 형태의 폐곡선 형태로 연장된다. 이처럼 웨브(120W)가 폐곡선 형태로 형성됨에 따라, 코핑부(130)로부터 전달되는 하중에 대하여 효과적으로 지지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 웨브(120w)는 상판(121)의 저면 및 하판(122)의 상면 중 어느 하나 이상과 용접에 의해 일체 결합된다. 이에 따라, 연결 부재(120)는 상판(121)과 하판(122)이 웨브(120w)에 의해 연결된 상하 2겹의 강판을 포함하도록 형성된다.

이에 따라 연결 부재(120)는 상판(121)과 하판(122) 그리고 웨브(120w)가 일체로 구성되어 코핑부의 하중을 기둥부로 전달한다. 이 때 연결 부재는 코핑부의 하중에 의해 교축 방향 및 교축 직각 방향에 대하여 부재력(연직력, 전단력, 휨모멘트 등)이 발생하게 되나, 연결 부재가 폐곡선 웨브의 사각 링 형태로 구성되어 있기 때문에 교축 및 교축 직각 방향의 부재력에 대하여 구조적으로 안정적인 충분한 저항력을 발휘하게 된다.

상기 연결 부재(120, 120',...)와 기둥(110)은 공장에서 서로 결합된 상태로 제작되어 현장으로 운반되어 시공됨으로써, 기둥(110)을 기초(55)에 세워 설치하는 것에 의해 연결 부재(120)까지 설치를 마칠 수 있다. 이를 통해, 조립식 강교각(100)의 시공 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기둥의 상측에 미리 결합된 연결 부재(120)를 이용하여 I자 단면 형태의 제1거더(130A)와 제2거더(130B)로 구성된 코핑부 설치를 보다 용이하게 하는 이점을 얻을 수 있다.

한편, 연결 부재(120)의 웨브(120W)는 코핑부(130)로부터 전달되는 연직하중에 의해 좌굴이 발생될 가능성이 있다.

따라서, 도5에 도시된 바와 같이, 사각 링 형태로 연장되는 웨브(120w)의 다수 위치에 웨브(120w)의 연장 방향에 수평 방향으로 직각을 이루는 제1좌굴 방지재(123)가 일체로 결합된다. 다시 말하면, 상판(121)과 하판(122)이 웨브(120w)에 연결된 상태에서, 각각의 제1좌굴 방지재(123)는 상판(121)과 하판(122)과 웨브(120w)로 둘러싸인 세워진 자세로 일체 결합되어, 코핑부(130)로부터 전달되는 하중에 의해 웨브(120W)에 좌굴이 발생하는 것을 방지한다.

한편, 연결 부재(120)의 상,하판(121, 122)의 단면이 기둥(110)에 비하여 보다 크게 형성됨에 따라, 코핑부(130)로부터 전달되는 하중에 의하여 연결 부재(120) 하판(122)과 기둥(110) 경계면에서 좌굴이 발생될 가능성이 있다.

따라서, 도4에 도시된 바와 같이, 연결 부재(120)의 하판(122)과, 기둥(110)의 외주면에 세워진 자세로 일체 결합되고 기둥의 둘레를 따라 이격 배치된 다수의 제2좌굴 방지재(124)가 구비된다. 이를 통해, 도15에 도시된 바와 같이, 기둥(110)의 횡단면에 비하여 보다 큰 수평 면적을 갖는 연결 부재(120)의 가장자리 부분에서 도면부호 Rb로 표시된 방향으로의 휨에 의한 좌굴이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

무엇보다도, 도6에 도시된 바와 같이, 사각 링 형태의 상판(121)은, 제1종방향 상판(121L1)의 중앙부와 제2종방향 상판(121L2)의 중앙부를 연결하는 횡중앙 연결재(121RT)와, 제1횡방향 상판(121T1)의 중앙부와 제2횡방향 상판(121T2)의 중앙부를 연결하는 종중앙 연결재(121RL)로 이루어진 십자(十字) 형태의 하중전달 플레이트(121R)를 포함한다.

그리고, 도5에 도시된 바와 같이, 십자 형태의 하중전달 플레이트(121R)와 하판(122)의 사이에는, 하중전달 플레이트(121R)의 중앙부와 하판(122)의 상면을 연속하여 연결하는 십자(十字) 형태의 중앙 웨브(123R)가 구비된다. 이 때, 하중전달 플레이트(121R)의 십자 중심과 중앙 웨브(123R)의 십자 중심은 기둥(110)의 중공부 중심과 일치하도록 정렬된다. 이를 통해, 도15에 도시된 바와 같이, 횡방향 상판(121T1, 121T2)의 관통공(121y)을 매개로 고정된 제1거더(130A)와 제2거더(130B)로부터 전달되는 연직 방향의 하중(Ft1)의 편차가 발생되더라도, 연결 부재(120)의 하중전달 플레이트(121R)와 중앙 웨브(123R)를 통해 하중이 기둥(110)의 중심을 향하여 전달(Ft2)되어, 기둥(110)의 중심을 향하는 하방으로 최종적으로 힘(Fb)이 전달되게 유도된다.

다시 말하면, 코핑부(130)에는, 교축 방향의 전단력과, 수평 방향에서 불규칙하게 작용하는 풍하중 등이 다양한 방향으로 복합적으로 작용하게 된다. 따라서, 코핑부(130)와 기둥부(110)의 사이에 개재되는 연결 부재(120)는 이러한 하중에 의해 부재력이 복잡적으로 작용하므로, 연결 부재(120)가 이를 효과적으로 저항하기 위해서는, 코핑부(130)로부터 전달되는 다양한 하중을 기둥(110)의 중심으로 정확히 유도하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명은, 상기와 같이, 코핑부(130)로부터 기둥(110)으로 하중이 전달되는 경로 상에 종방향 상판(121L)과 횡방향 상판(121T)을 십자 형태로 연결하는 십자형 하중 플레이트(121R) 및 십자형 중앙 웨브(123R)를 포함하는 연결 부재(120)가 개재되고, 이들 십자형 하중 플레이트(121R) 및 십자형 중앙 웨브(123R)의 십자(十字) 중심이 기둥(110)의 중심과 일치하도록 배치됨에 따라, 다양한 방향의 복합적인 하중을 기둥(110)의 중심으로 유도하여 전달함으로써, 코핑부(130)의 하중을 기둥(110)의 정해진 위치로 전달하여 하중을 안정적으로 지지함에 따라 정해진 크기의 기둥 단면으로 보다 큰 하중에 저항할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

부가적으로, 연결 부재(120)는 십자형 하중 플레이트(121R) 및 십자형 중앙 웨브(123R)를 더 구비함으로써 코핑부(130)로부터 전달된 하중에 의해 연결 부재에 발생한 부재력을 더욱 안정적으로 저항할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도면에 도시되지 않았지만, 하중전달 플레이트(121R)는 십자형태로 형성되는 대신에, 서로 이격된 횡방향 상판(121T1, 121T2)를 교축 방향으로 연결하되, 기둥(110)의 중심을 통과하는 일자(一字) 형태로 형성될 수도 있다. 이 때, 일자(一字) 형태의 하중전달 플레이트(121R)는 기둥(110)의 중심의 상측을 통과하도록 배치된다.

즉, 하중전달 플레이트(121R)는 횡중앙 연결재(120RT)가 구비되지 않고 종중앙 연결재(120RL)만으로 형성되어, 코핑부(130)의 거더(130A, 130B)와 연결되어 지지하는 횡방향 상판(121T1, 121T2)를 종방향으로 연결하여, 각 횡방향 상판(121T1, 121T2)의 하중 편차를 종중앙 연결재(120RL)에 의해 분산시키고, 전달되는 하중을 기둥(110)의 중심부로 유도하여 하중 전달 효율을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 횡방향 상판(121T1, 121T2)를 종방향으로 연결하는 종방향 상판(121L1, 121L2)는 일자 형태의 하중전달 플레이트(121R)를 기준으로 대칭으로 배치된다.

다만, 도면에 도시된 십자 형태의 하중전달 플레이트(121R)와 중앙 웨브(123R)를 구비하면, 일자 형태의 하중전달 플레이트와 중앙 웨브로 형성되는 구성에 비하여, 코핑부(130)의 교축 직각 방향으로의 하중 편차도 분산시켜 구조계의 안정성이 보다 더 향상되고, 십자 중심이 기둥(110)의 중심의 상측에 배치함으로써 기둥(110)의 중심으로 하중을 유도하여 지지하는 하중 지지 효율도 보다 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 하중 전달 플레이트(121R)는 종방향 상판(121L1, 121L2)과 횡방향 상판(121T1, 121T2)이 만나는 꼭지점 부근을 서로 X자 형태로 연결하는 형태로 형성되고, 중앙 웨브(123R)도 하중전달 플레이트(121R)와 하판(122)의 사이에서 X자 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 하중전달 플레이트(121R)와 중앙 웨브(123R)의 중심은 기둥의 중심의 상측에 위치하도록 정렬된다.

이를 통해, 부재들 간의 하중 전달을 효율적으로 하면서, 기둥 중심선에 하중을 전달하는 효율은 도6에 도시된 것에 비하여 작지만, 횡방향 상판(121T1, 121T2)의 하중 편차를 완화시키는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도7에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 연결 부재(120')에는, 기둥(110)의 횡단면에 대응하는 형상과 두께를 갖는 강재로 하판(122)에 연결 형성된 압축 보강재(127)가 형성될 수 있다. 필요에 따라, 압축 보강재(127)는 하판(122)과 상판(121)을 연결하여 하중 전달 효율을 보다 높일 수 있다. 그리고, 압축 보강재(127)는 상판(121)의 저면과 하판(122)의 상면에 밀착된 상태이거나 용접 등으로 일체 결합된 상태로 중심부가 기둥 중심과 정렬하는 위치에 설치된다.

여기서, 압축 보강재(127)의 형상과 두께는 기둥(110)의 강관(111)의 직경과 동일하거나 유사한 형상을 갖고, 강관(111)의 두께와 동일하거나 유사한 두께를 갖는다. 바람직하게는, 압축 보강재(127)의 형상과 두께는 기둥(110)을 형성하는 강관(111)의 형상과 두께와 동일하되, 그 높이는 상판(121)과 하판(122)의 사이에 개재될 수 있는 정도로 정해진다.

이를 통해, 코핑부(130)로부터 전달된 힘(Ft1)이 연결 부재(120')를 거쳐 기둥(110)으로 전달하는 데 있어서, 압축 보강재(127)에 의하여 연결 부재(120) 하판(122)의 좌굴을 억제하여 안정된 구조계를 구현할 수 있다.

상기 코핑부(130)는, 연결 부재(120)의 제1횡방향 상판(121T1)에 볼트(88)에 의해 시공 현장에서 결합된 I자형 단면의 제1거더(130A)와, 연결 부재(120)의 제2횡방향 상판(121T2)에 볼트(88)에 의해 결합된 I자형 단면의 제2거더(130B)를 포함하여 2열이상의 강재 거더(130A, 130B)로 형성된다.

즉, 코핑부(130)는, 강판으로 콘크리트를 수용하는 공간을 제작하여 기둥과 연결하는 종래 기술과 달리, 강재 사용량에 비하여 높은 하중 지지 능력을 갖는 I자형 거더를 교축 방향을 따라 이격되게 2열 이상으로 형성하여 형성된다.

여기서, 코핑부(130)의 일부를 형성하는 제1거더(130A)는, 제1하부플랜지(132)와, 제1상부플랜지(131)와, 이들을 상하로 연결하는 제1복부(133)를 포함하는 I자형 단면으로 연장 형성된다. 제1거더(130A)는 교축 직각 방향으로 길게 형성되며, 제1거더(130A)의 하부 플랜지가 연결 부재(120)의 제1횡방향 상판(121T1)의 상측에 고정 볼트(88)로 체결 고정된다. 이를 위하여, 제1횡방향 상판(121T1)에는 다수의 볼트공(121y)이 형성되고, 연결 부재(120)와 결합하는 위치의 제1거더(130A)의 하부 플랜지에도 다수의 볼트공이 형성되어, 다수의 고정 볼트(88)가 이들을 관통한 상태로 체결됨으로써, 제1거더(130A)는 연결 부재(120)에 고정 설치된다.

이와 유사하게, 코핑부(130)의 일부를 형성하는 제2거더(130B)는, 제2하부플랜지(132)와, 제2상부플랜지(131)와, 이들을 상하로 연결하는 제2복부(133)를 포함하는 I자형 단면으로 연장 형성된다. 제2거더(130B)는 교축 직각 방향으로 길게 형성되며, 제2거더(130B)의 하부 플랜지가 연결 부재(120)의 제2횡방향 상판(121T2)의 상측에 고정 볼트(88)로 체결 고정된다.

여기서, 제1거더(130A)의 제1상부플랜지(131)와 제2거더(130B)의 제2상부플랜지(131)는 각 거더(130A, 130B)의 복부(133)의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 편평하게 교축 직각 방향으로 연장되어, 이들 상부 플랜지의 상면이 교좌 받침부가 설치되는 코핑부 상판을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 제1상부 플랜지와 제2상부 플랜지는 상면이 편평한 하나의 몸체인 강판 부재로 형성되어, 이 부재를 제1거더(130A)와 제2거더(130B)가 상부 플랜지로서 서로 공유하는 형태로 구성된다.

그 밖에, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)는 서로 다른 형태로 형성될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)는 동일한 형상으로 형성된다. 이에 따라, 제1거더(130A)의 제1상부플랜지와 제2거더(130B)의 제2상부플랜지에 대해 각각 동일한 도면부호 '131'로 표시하고, 이하에서는 이들을 '상부 플랜지'라고 통칭한다. 또한, 제1거더(130A)의 제1하부플랜지와 제2거더(130B)의 제2하부플랜지에 대해 각각 동일한 도면부호 '132'로 표시하고, 이하에서는 이들을 '하부 플랜지'라고 통칭한다. 또한, 제1거더(130A)의 제1복부와 제2거더(130B)의 제2복부에 대해 각각 동일한 도면부호 '133'로 표시하고, 이하에서는 이들을 '복부'라고 통칭한다.

제1거더(130A) 및 제2거더(130B)는 교축 직각 방향으로 전구간 일정한 높이로 형성될 수 있지만, 고가의 강재량을 절감하기 위해 경사 방향으로 형성시키는 것이 유리하다.

이 경우, 제1거더(130A) 및 제2거더(130B)의 하부 플랜지(132)는 각각 제1횡방향 상판(121T1) 및 제2횡방향 상판(121T2)에 거치되는 중앙부의 일부 이상에서는 길이 방향을 따라 일직선 형태로 경사없이 연장 형성되고, 연결 부재(120)로부터 교축직각방향으로 벗어나는 영역에서는 연결 부재(120)로부터 멀어지는 가장자리 상측으로 갈수록 점진적으로 상방 경사지게 형성된다. 이 때, 연결 부재(120)를 기준으로 교축 직각 양측 방향으로의 상향 경사도는 중앙부를 중심으로 대칭으로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 제1거더(130A) 및 제2거더(130B)의 복부(133)는 연결 부재(120)와 결합되는 위치에서는 높게 형성되고, 연결 부재를 지나 교축 직각 양측 방향으로 갈수록 점진적으로 높이가 낮아지는 형태로 형성된다. 따라서, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)는 연결 부재(120)의 상측에는 보다 높은 저항 단면이 배치되고, 바깥 영역으로 갈수록 점진적으로 낮은 저항 단면이 배치되어, 교량 상부구조에 의해 코핑부에 작용하는 힘을 효율적으로 지지할 수 있다.

특히, 본 발명은, 코핑부를 교축 직각 방향으로 배열되는 I자형 거더(130A, 130B)를 연결 부재(120)의 상측에 설치하도록 구성됨에 따라, I자형 거더(130A, 130B) 간의 하부 플랜지와 복부 이격거리 만큼 사이 공간(130v)이 형성된다. 따라서, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)로 구성된 코핑부(130)를 설치하는 작업 중에, 작업자는 사이 공간(130v)을 통해 평판한 연결 부재(120)의 상판에 위치한 상태로 고정 볼트를 체결 결합할 수 있으므로, 코핑부(130)의 설치 공정을 보다 안전하고 원활하게 행할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

한편, 연결 부재(120)의 상측에 교축 방향으로 이격된 위치에 설치된 제1거더(130A)와 제2거더(130B) 간의 하중 편차가 발생되는 것을 코핑부에서 완화시키는 것이 필요하다.

이를 위하여, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 교축 직각 방향으로의 다수의 위치에서 제1거더(130A)와 제2거더(130B)를 연결하는 종연결 보강재(135)가 구비된다. 종연결 보강재(135)는 판 형태로 제1거더(130A)의 복부와 제2거더(130B)의 복부의 높이를 갖고 연결하는 다이어프램(1351)과, 복부 상측에서 작은 높이를 갖도록 형성되어 연결하는 둘레 보강재(1352) 중 어느 하나 이상이 설치될 수 있다. 도면에는, 종연결 보강재(135)로서 다이어프램(1351)과 둘레 보강재(1352)가 교대로 설치된 구성이 나타나 있다.

다이어프램(1351)은 제1거더(130A)의 복부와 제2거더(130B)의 복부의 높이만큼 높게 형성되어, 제1거더(130A) 및 제2거더(130B)의 복부 전체에 작용하는 전단력, 연직력 등의 하중을 교축 방향으로 이격된 다른 거더로 전달하는 역할을 한다. 다이어프램(1351)은 판 형태로만 형성될 수도 있지만, 하단부에 다이어프램 플랜지(1351b)가 제1거더(130A) 및 제2거더(130B)의 하부 플랜지를 연결하는 형태로 일체 형성된다. 따라서, 다이어프램(1351)은 다이어프램 플랜지(1351b)와 함께 'ㅗ'자 형태의 단면을 이루어, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 중력 방향을 중심으로 찌그러지는 뒤틀림 변형을 억제한다.

제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 교축 직각 방향으로의 중앙부에 배치되는 중앙 다이어프램(1351c)은, 연결 부재(120)의 하중전달 플레이트(121RL)의 상측에 배치되어, 연결 부재(120)의 하중전달 플레이트(121RL)에 볼트로 체결 결합된다. 이 때, 하중전달 플레이트(121RL)은 기둥(110)의 중심 상측에 배치되므로, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)에 작용하는 하중 편차의 일부를 중앙 다이어프램(1351c)을 통해 분산시키면서, 기둥에는 하중 편차가 조절된 하중의 형태로 전달될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 조립식 강교각(100)의 코핑부(130)의 설치 공정 중에는, 연결 부재(120)의 상판(121) 위의 거더(130A, 130B) 사이의 공간(130v)이 작업자의 작업 가능한 공간을 형성하게 된다. 따라서, 중앙 다이어프램(1351c)에는 작업자의 통로(135x)가 마련되어, 작업자가 연결 부재(120)의 상측에서 교축 직각 방향으로 중앙 다이어프램(1351c)을 가로질러 자유롭게 이동하면서 설치 공정을 할 수 있게 된다.

교축 직각 양측 방향으로의 가장 끝단에 배치되는 다이어프램은 제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 양끝단을 폐쇄시키는 밀폐 플레이트(134)의 역할을 한다. 밀폐 플레이트(134)에서의 다이어프램 플랜지는 내측을 향하는 방향으로만 형성되어, 'ㄴ'자 단면으로 형성된다.

한편, 종연결 보강재(135)의 일부 이상으로 형성되는 둘레 보강재(1352)는, 도3에 도시된 바와 같이, 제1거더(130A) 및 제2거더(130B)의 복부 상측을 'ㅗ'자 단면으로 연결한다. 그리고, 둘레 보강재(1352)는, 제1거더(130A) 및 제2거더(130B)와 복부와 만나는 각 위치로부터 복부(133)의 내벽을 따라 하방 연장되면서 복부(133)의 내벽(133s)에 결합된 수직 보강재(1352x)를 포함한다. 즉, 수직 보강재(1352x)의 상단은 'ㅗ'자의 하측 플레이트에 밀착된다. 이를 통해, 도8에 도시된 바와 같이, 둘레 보강재(1352)는 제1거더(130A) 및 제2거더(130B)의 복부와 상부 플랜지(131)로 둘러싸인 공간을 내측에서 감싸는 형태가 되어, 교각 코핑부(130)의 찌그러짐 변형을 억제하는 역할을 한다.

한편, 도4에 도시된 바와 같이, 코핑부(130)를 형성하는 거더(130A, 130B)는 복부(133)가 높게 형성되므로, 복부의 휨 강성을 보강하는 복부 보강재(137)가 거더(130A, 130B)의 복부(133)의 내벽(133s)에 결합될 수 있다. 여기서, 복부 보강재(137)는 거더(130A, 130B)의 하부 플랜지(132)의 연장 형태로 형성되어 복부(133)의 내벽에 결합될 수 있다. 즉, 거더(130A, 130B)의 중앙부에서는 복부 보강재(137)는 수평 일직선 형태로 복부(133)의 내벽을 따라 교축 직각 방향으로 결합 형성되고, 연결 부재(120)의 교축 직각 양측 방향의 영역에서는 복부 보강재(137)는 밀폐 플레이트(134)를 향하는 끝단으로 갈수록 점진적으로 높이가 높아지는 상방 경사지는 형태로 복부(133)의 내벽을 따라 교축 직각 방향으로 결합 형성될 수 있다.

한편, 코핑부(130)를 형성하는 제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 교축 방향 사이에는 교축 직각 방향으로 뻗은 횡보강재(139)가 형성될 수 있다. 횡보강재(139)는 종연결 보강재(135)와 교차하면서 서로 연결되어, 도3에 도시된 바와 같이, 교축 직각 방향으로의 강성을 보강하여, 상부 플랜지(131)의 하측에서 격자 형태로 코핑부 상면(131s)을 지지하게 된다. 이를 통해, 교좌 받침부(140)가 설치된 코핑부 상면(131s)이 교량용 거더를 통해 전달되는 하중에 대하여 상부 플랜지(131)의 변형을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 횡보강재(139)는 제1거더(130A) 및 제2거더(130B) 사이의 상측을 통과하도록 배치되어, 연결 부재(120)의 상측의 작업 공간(130v)에 영향을 미치지 않는다.

한편, 도면에 예시된 실시예에서는, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 상부 플랜지는 하나의 몸체로 연결 형성되어 코핑부 상판(131)을 형성하는 데 반하여, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 하부 플랜지는 서로 연결되지 않은 구성이 예시되어 있는데, 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 다양한 미관을 위하여 제1거더(130A)와 제2거더(130B)의 하부플랜지의 전부 또는 일부가 하나의 몸체로 연결 형성되도록 구성될 수 있다.

상기 교좌 받침부(140)는, 도1에 도시된 바와 같이, 코핑부 상판(131)의 상면(131s)에 교량용 거더의 설치 개수와 간격에 따라 설치된다. 각각의 교좌 받침부(140)는, 도11에 도시된 바와 같이, 교량 상부구조의 교량용 거더를 거치하는 교좌 받침(141)과, 코핑부 상면(131s)에 일체로 합성되어 교좌 받침을 지지하는 받침 콘크리트(142)와, 받침 콘크리트 둘레의 일부 이상과 결합되어 수평 방향 하중을 지지하는 측면 보강 부재(143)와, 측면 보강 부재(143)를 지지하는 지지 부재(144)를 포함한다.

여기서, 교좌 받침(141)은 교량용 거더가 거치되며 금속 재질로 형성될 수 있다. 도12에 도시된 바와 같이, 받침 콘크리트(142)의 내부에는 코핑부 상판(131)의 상면(131s)에 다수의 전단 연결재(142a)가 일체로 결합된다. 그리고, 받침 콘크리트(142)의 내부에는 보강 철근(142b)이 배근된 상태에서, 거푸집을 설치하여 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 받침 콘크리트(142)를 성형한다.

이 때, 도11에 도시된 바와 같이, 받침 콘크리트(142)의 각변의 일부에 밀착되게 측면 보강 부재(143)가 결합 설치될 수도 있고, 도13에 도시된 바와 같이, 받침 콘크리트(142)의 각변 전부에 밀착되게 측면 보강 부재(143')가 결합 설치될 수도 있다. 측면 보강 부재가 받침 콘크리트(142)에 밀착되게 성형되므로, 받침 콘크리트(142)를 코핑부 상판(131)에 합성시키는 공정 중에 측면 보강 부재(143, 143')는 거푸집의 일부 또는 전부를 형성하는 용도로 활용될 수 있다. 그리고, 받침 콘크리트(142)가 성형된 이후에는, 교량용 거더의 하중을 지지하는 받침 콘크리트(142)에 작용하는 수평 전단력이 측면 보강 부재(143, 143')에 의해 지지될 수 있게 된다.

측면 보강 부재(143, 143')의 저항 능력을 높이기 위하여, 받침 콘크리트(142)의 측면에 수직한 방향으로 측면 보강 부재(143, 143')와 코핑부 상면(131s)에 결합된 지지 부재(144)가 구비될 수 있다.

이와 같이, 교좌 받침부(140)는, 전단 연결재(142a)에 의하여 받침 콘크리트(142)와 코핑부 상판(131)과의 결합성이 향상되고, 측면 보강 부재(143, 143')에 의하여 교좌 받침부(140)의 수평 전단 구속력을 증대시킬 수 있으며, 시공 중 측면 보강 부재(143, 143')가 영구 거푸집으로 활용되어 시공성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 강교각(200)을 설명한다.

다만, 본 발명의 제2실시예의 구성을 설명함에 있어서, 전술한 제1실시예의 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는, 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 강교각(200)은, 도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 연결 부재(120)의 횡방향 상판(121T1, 121T2; 121T)에 거치되어 연결되는 제1거더(230A) 및 제2거더(230B)의 사이에, 연결 부재(120)의 횡중앙 연결재(121RT)에 거치되어 연결되는 제3거더(230C)를 더 포함하여 코핑부(230)를 형성한다.

제1거더(230A) 및 제2거더(230B)는 전술한 제1실시예의 구성과 동일하며, 제3거더(230C)는, 제1거더(230A)와 제2거더(230B)의 교축 방향으로의 사이 공간의 중앙부에 위치한 횡중앙 연결재(121RT)에 고정 설치된다.

제3거더(230C)는, 제1거더(230A) 및 제2거더(230B)와 마찬가지로, 제3상부 플랜지와 제3하부 플랜지와 이들을 연결하는 제3복부로 이루어진 I자형 단면으로 연장 형성되며, 바람직하게는, 제3거더(230C)의 높이도 교축 직각 방향으로 제1거더(230A) 및 제2거더(230B)의 높이와 대응되게 형성된다.

그리고, 제3거더(230C)의 복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 수평면을 따라 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 상부 플랜지는 코핑부 상판(231)의 일부를 형성한다. 즉, 코핑부 상판(231)은 제1거더(230A)와 제2거더(230B)와 제3거더(230C)의 상부 플랜지가 하나의 몸체로 형성되는 것에 의해 형성된다.

따라서, 제3거더(230C)는 코핑부(230)의 일부를 형성하면서 교축 직각 방향으로 길게 형성되며, 제3거더(330C)의 중앙부에서 수평 방향으로 연장된 하부 플랜지가 연결 부재(120)의 횡중앙 연결재(121RT)의 상측에서 고정 볼트(88)로 체결 고정된다.

제3거더(230C)가 제1거더(230A) 및 제2거더(230B)의 교축 방향으로의 중앙부에 설치된 상태에서, 도10에 도시된 바와 같이, 제1거더(230A)와 제3거더(230C)의 교축 방향으로의 중앙 위치와, 제3거더(230C)와 제2거더(230B)의 교축 방향으로의 중앙 위치에 각각 횡보강재(239)가 설치된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1거더(230A)와 제3거더(230C)의 간격이 좁은 경우에는, 횡보강재가 생략될 수도 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 강교각의 시공 방법을 상술한다.

단계 1: 먼저, 중공부를 구비한 기둥(110)을 강관(111)으로 공장에서 제작한다. 그리고, 상판(121)과 하판(122)과 웨브(120w)를 포함하는 연결 부재(120)를 공장에서 제작한다. 기둥(110)과 연결 부재(120)는 현장으로 운반하기 이전에 공장에서 연결 설치됨에 따라, 기둥(110)과 연결 부재(120)의 결합 신뢰성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 현장에서의 시공 기간을 단축할 수 있다.

단계 2: 단계 1과 별개로, 제1상부플랜지와 제2상부플랜지가 편평한 하나의 몸체인 강판 부재로 형성된 상판을 포함하여 제1거더(130A)와 제2거더(130B)로 구성된 코핑부(130)를 공장에서 제작한다. 코핑부(130)의 치수와 운반 조건에 따라, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)는 세그먼트의 분절된 형태로 제작되어 운반될 수도 있다.

각 거더(130A, 130B)는 하부 플랜지(132)와, 복부(133)와, 복부 보강재(137)가 결합된 상태로 제작된다. 도4에 도시된 바와 같이, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)에는 각각 종연결 보강재(135)가 그리고 상판(130) 하면에는 횡연결 보강재(139)가 전체 종방향 길이에 미리 결합된 상태로 제작된다.

제작된 코핑부(130)를 현장으로 운반한다.

단계 3: 도14a에 도시된 바와 같이, 단계 1에서 운반된 기둥(110)과 연결 부재(120)의 결합체를 기초(55)에 세워진 상태로 설치한다.

기둥(110)과 연결 부재(120)가 결합된 상태로 현장에서 설치함에 따라, 사각 형상으로 형성된 연결 부재(120)의 상측에서 코핑부(130)를 설치하는 공정이 훨씬 수월해지고, 기둥(110)에 비하여 넓은 단면을 갖는 상하 2겹의 연결 부재(120)를 매개로 교량 상부 구조에 작용하는 연직력과 전단력을 기둥으로 전달하므로 구조적 안정성을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 기초(55)는 도면에 도시된 바와 같이 이미 성형이 완료된 상태일 수도 있지만, 철근 콘크리트 구조에서 콘크리트가 타설되기 이전의 상태일 수도 있다.

단계 4: 단계 3이 행해지고 나서, 도14b에 도시된 바와 같이, 연결 부재(120)의 하판(122)에 형성된 콘크리트 충전공(122a)에 타설기(33)를 이용하여 굳지 않은 콘크리트(115a)를 강관(111)의 중공부에 충전한다.

단계 5: 단계 4가 행해지고 나서, 도14c에 도시된 바와 같이, 제1거더(130A)와 제2거더(130B)로 구성된 코핑부(130)를 인상하여 연결 부재(120)에 거치시킨 상태에서, 이들 거더(130A, 130B)의 중앙부의 편평한 하부 플랜지와 연결 부재(120)의 관통공(121y)을 고정 볼트(88)로 일체 결합시킴으로써 코핑부(130)의 시공을 마친다.

이 때, 기둥(110)에 미리 결합되어 있는 연결 부재(120)의 상면은 기둥(110)의 상면 자체에 비하여 면적이 넓고, I형 거더(130A, 130B)에 의해서 중앙부에 빈 공간(130v)이 형성되어 있어 볼트 결합을 위한 작업 공간으로 활용할 수 있으므로 기둥(110)의 상측에서의 위험한 공정을 종래에 비하여 훨씬 안전하게 행할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

코핑부가 세그먼트의 분절된 형태로 제작되어 현장으로 운반된 경우에는, 분절된 세그먼트를 지상에서 일체 결합하여 하나의 완전한 코핑부(130)로 형성한 다음 인상하여 연결 부재(120)에 거치 결합한다.

단계 6: 그리고 나서, 도11 내지 도13에 도시된 바와 같이, 코핑부 상판(131)에 미리 일체 형성되어 있는 전단 연결재(142a)와, 측면 보강 부재(143)로 둘러싸인 공간에 보강 철근(142b)을 배근하고, 측면 보강 부재(143)에 부가하여 거푸집을 필요에 따라 제작하여 설치한 후에, 콘크리트를 타설하여 받침 콘크리트(142)를 형성한다.

한편, 전단 연결재(142a)와 측면 보강 부재(143)는 공장에서 코핑부 제작시 미리 제작될 수 있으며, 받침 콘크리트(142)는 코핑부(130)를 연결 부재(120) 상에 인상 전 미리 지상에서 형성될 수도 있다. 또한 교좌 받침부(140)의 설치를 완료한 후 코핑부(130)를 인상하여 연결 부재(120)에 거치 결합할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 조립식 강교각(100, 200)은, 기둥(110)의 상단에 보다 넓은 면적을 갖는 연결 부재(120)를 적층 설치하고, 교축 방향으로 이격되게 2열 이상 배치되고 교축 직각 방향으로 연장된 되게 배치하는 I자 단면의 제1거더(130A)와 제2거더(130B)를 포함하는 코핑부를 연결 부재(120)에 적층 형성함으로써, 기둥 상측에서의 작업 공간을 확보하고 하중을 보다 효율적으로 지지할 수 있으며, 작용 하중을 기둥의 중심으로 유도하여 높은 내하 능력을 얻어 장경간 교량에도 적용 가능하고, 현장에서의 설치 시간이 단축되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100, 200: 조립식 강교각 110: 기둥
120: 연결 부재 120w: 웨브
121: 상판 121T: 횡방향 상판
121L: 종방향 상판 121R: 하중전달 플레이트
122: 하판 122a: 콘크리트 충전공
123: 제1좌굴 방지재 124: 제2좌굴 방지재
127: 압축 보강재 130, 230: 코핑부
130A, 230A: 제1거더 130B, 230B: 제2거더
230C: 제3거더
131: 상부 플랜지인 동시에 코핑부 상판
132: 하부 플랜지 133: 복부
134: 밀폐 플레이트 135: 종방향 연결재
1351: 다이어프램 1352: 둘레 보강재
137: 복부 보강재 139: 횡보강재
140: 교좌 받침부 141: 교좌 받침
142: 받침 콘크리트 142a: 전단 연결재
142b: 보강 철근 143: 측면 보강부재

Claims

기둥과;
교축 방향으로 연장되고 서로 이격된 제1종방향 상판 및 제2종방향 상판과, 상기 제1종방향 상판 및 상기 제2종방향 상판을 교축 직각 방향으로 연결하는 제1횡방향 상판 및 제2횡방향 상판을 포함하는 사각 링 형상의 상판을 포함하고, 상기 상판으로부터 하방으로 이격된 하판이 폐곡선 형태의 웨브로 연결되도록 형성되어, 상기 하판이 상기 기둥의 상단에 연결 고정되고 강재로 형성된 연결 부재와;
상기 제1횡방향 상판의 상측에 연결 고정되는 제1하부 플랜지와, 상기 제1하부 플랜지로부터 상방으로 연장된 제1복부와, 상기 제1복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 제1상부 플랜지를 포함하고 강재로 형성된 제1거더와;
상기 제2횡방향 상판의 상측에 연결 고정되는 제2하부 플랜지와, 상기 제2하부 플랜지로부터 상방으로 연장된 제2복부와, 상기 제2복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 제2상부 플랜지를 포함하고 강재로 형성된 제2거더를;
포함하고, 상기 제1거더와 상기 제2거더는 코핑부를 형성하고, 상기 제1상부플랜지와 상기 제2상부플랜지는 하나의 몸체로 형성되어 코핑부 상판을 형성하는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항에 있어서,
상기 제1거더의 제1복부와 상기 제2거더의 제2복부는 상기 연결 부재로부터 교축 직각 방향으로의 가장자리 양측으로 갈수록 점진적으로 상방 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항에 있어서,
상기 연결 부재와 상기 기둥은 일체형으로 공장에서 제작되어 현장으로 운반되어 시공되고, 상기 제1거더와 상기 제2거더는 상기 연결 부재에 각각 다수의 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항에 있어서, 상기 연결 부재는,
상기 하판은 상기 기둥의 상단을 덮는 형태의 사각 형상으로 형성되고, 상기 사각 링 형상의 상판과 일부가 마주보는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항에 있어서,
상기 웨브와 상기 상판과 상기 하판에 둘러싸여 세워진 자세로 일체 결합되고 상기 상판의 링 형태를 따라 이격 배치된 다수의 제1좌굴 방지재와;
상기 하판과 상기 기둥에 세워진 자세로 일체 결합되고 상기 기둥의 둘레를 따라 이격 배치된 다수의 제2좌굴 방지재를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 4항에 있어서,
상기 기둥은 강관으로 형성되고, 상기 하판에는 상기 기둥의 중공부와 연통하는 콘크리트 충전공이 형성되어, 상기 기둥이 현장에서 설치된 상태에서 상기 콘크리트 충전공을 통해 상기 기둥의 중공부에 콘크리트가 충전되는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 4항에 있어서,
상기 기둥의 횡단면에 대응하는 형상과 두께를 갖는 강재로 상기 하판에 연결 형성된 압축 보강재를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항에 있어서,
상기 제1거더와 상기 제2거더의 사이의 중앙부에 상기 연결 부재와 연결 고정되는 제3하부 플랜지와, 상기 제3하부 플랜지로부터 상방으로 연장된 제3복부와, 상기 제3복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 수평면을 따라 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 제3상부 플랜지를 포함하고 강재로 형성된 제3거더를;
더 포함하고, 상기 제1상부플랜지와 상기 제2상부플랜지와 상기 제3상부 플랜지는 하나의 몸체로 형성되어 상기 코핑부 상판을 형성하는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 8항에 있어서,
상기 제3거더의 제3복부는 상기 연결 부재로부터 교축 직각 방향으로의 가장자리 양측으로 갈수록 점진적으로 상방 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 부재는,
상기 제1횡방향 상판의 중앙부와 상기 제2횡방향 상판의 중앙부를 연결하는 종중앙 연결재에 의해 일자(一字) 형태로 형성된 하중전달 플레이트와;
상기 하판과 상기 하중전달 플레이트를 일자 형태로 연결하는 중앙 웨브를;
더 포함하고, 상기 하중전달 플레이트 및 상기 중앙 웨브는 상기 기둥의 중심의 상측을 통과하게 배치되는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 10항에 있어서,
상기 하중전달 플레이트는, 상기 제1종방향 상판의 중앙부와 상기 제2종방향 상판의 중앙부를 연결하는 횡중앙 연결재를 추가로 포함하여 십자(十字) 형태로 형성되고;
상기 중앙 웨브는 상기 횡중앙 연결재와 상기 하판을 연결하는 부분을 추가로 포함하여 십자(十字)로 형성되되;
상기 하중전달 플레이트 및 상기 중앙 웨브의 십자 중심은 상기 기둥의 중심의 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 부재는,
상기 제1종방향 상판과 상기 제1횡방향 상판과 상기 제2종방향 상판과 상기 제2횡방향 상판이 이루는 사각형의 꼭지점으로부터 연장된 X자형태의 하중전달 플레이트와;
상기 하판과 상기 하중전달 플레이트를 X자 형태로 연결하는 중앙 웨브를;
더 포함하고, 상기 하중전달 플레이트 및 상기 중앙 웨브의 상기 X자 중심은 상기 기둥의 중심의 상측을 통과하게 배치되는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 10항에 있어서,
상기 제1거더와 상기 제2거더를 교축 직각 방향으로의 다수의 위치에서 교축 방향으로 연결하는 다수의 종연결 보강재를;
더 포함하되, 상기 종연결 보강재의 일부 이상은, 플레이트 형상으로 형성된 다이어프램이고, 상기 다이어프램의 하단에는 상기 제1하부 플랜지와 상기 제2하부 플랜지를 연결하는 다이어프램 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코핑부 상판에는 받침 콘크리트를 포함하는 교좌 받침부가 형성되되, 상기 받침 콘크리트 둘레의 일부 이상과 결합되어 수평 방향 하중을 지지하는 측면 보강 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
제 14항에 있어서,
상기 측면 보강 부재는 상기 받침 콘크리트의 타설 거푸집의 일부 이상을 형성하고;
상기 받침 콘크리트에는 상기 코핑부 상판에 결합된 전단 연결재가 내설되어 있고,
상기 받침 콘크리트의 상측에 교좌 받침이 구비된 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각.
교량용 조립식 강교각의 시공 방법으로서,
중공부를 구비한 기둥을 강관으로 형성하는 기둥 형성 단계와;
교축 방향으로 연장되고 서로 이격된 제1종방향 상판 및 제2종방향 상판과, 상기 제1종방향 상판 및 상기 제2종방향 상판을 교축 직각 방향으로 연결하는 제1횡방향 상판 및 제2횡방향 상판을 포함하는 사각 링 형상의 상판을 포함하고, 상기 상판으로부터 하방으로 이격된 하판이 폐곡선 형태의 웨브로 연결되도록 형성되어, 상기 하판이 상기 기둥의 상단에 연결되는 강재로 형성된 연결 부재를 제작하는 연결부재 제작단계와;
지상에서 상기 기둥과 상기 연결 부재를 결합하는 연결부재 결합단계와;
상기 기둥을 기초에 세워 설치하는 기둥 설치단계와;
상기 기둥의 상단에 설치된 상기 연결 부재에 강재로 형성된 제1거더와 제2거더를 포함하는 코핑부를 형성하는 코핑부 설치단계와;
상기 코핑부의 상면에 교좌 거치부를 설치하는 단계를;
포함하되, 상기 제1거더는, 상기 제1횡방향 상판의 상측에 연결 고정되는 제1하부 플랜지와, 상기 제1하부 플랜지로부터 상방으로 연장된 제1복부와, 상기 제1복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 제1상부 플랜지를 포함하고;
상기 제2거더는, 상기 제2횡방향 상판의 상측에 연결 고정되는 제2하부 플랜지와, 상기 제2하부 플랜지로부터 상방으로 연장된 제2복부와, 상기 제2복부의 상측에 교축 직각 방향을 따라 연장되되 편평하게 교축 직각 방향으로 연장된 제2상부 플랜지를 포함하고;
상기 제1상부플랜지와 상기 제2상부플랜지는 하나의 몸체로 형성되어 코핑부 상판을 형성하는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각의 시공 방법.
제 16항에 있어서,
상기 제1거더의 제1복부와 상기 제2거더의 제2복부는 상기 연결 부재로부터 교축 직각 방향으로의 가장자리 양측으로 갈수록 점진적으로 상방 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각의 시공 방법.
제 16항에 있어서, 상기 연결 부재는,
상기 제1횡방향 상판의 중앙부와 상기 제2횡방향 상판의 중앙부를 연결하는 종중앙 연결재에 의해 일자(一字) 형태로 형성된 하중전달 플레이트와;
상기 하판과 상기 하중전달 플레이트를 일자 형태로 연결하는 중앙 웨브를;
더 포함하고, 상기 하중전달 플레이트 및 상기 중앙 웨브는 상기 기둥의 중심의 상측을 통과하게 배치되는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각의 시공 방법.
제 16항에 있어서,
상기 연결 부재의 상기 하판은 상기 기둥의 상단을 덮는 형태의 사각 형상으로 형성되고, 상기 사각 링 형상의 상판과 일부가 마주보는 형태로 형성되며,
상기 하판에는 콘크리트 충전공이 형성되어, 상기 기둥 설치 단계와 상기 코핑부 설치 단계의 사이에, 상기 콘크리트 충전공을 통해 상기 기둥의 중공부에 콘크리트를 충전하는 콘크리트 충전단계를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 조립식 강교각의 시공 방법.