KR101250473B1 - 입체 언더텐션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 언더텐션 시스템 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 본 발명은 일정한 간격을 두고, 병렬로 배치되는 복수개의 상현재(10)와; 상기 상현재(10) 사이를 상호 연결하도록 접합 설치되는 연결재(20)와; 상기 인장재(30)에 수직으로 고정 설치되는 압축부재(40); 그리고 양단이 상기 상현재(10)의 양단부에 고정되고, 중간부가 상기 압축부재(40)의 하단에 연결되는 인장재(30)를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면 인장재에 도입된 인장력에 의해 횡좌굴하중 및 비틀림 우력의 발생이 방지되는 장점이 있다.

Description

입체 언더텐션 시스템 {three-dimensional structure under tension system}

본 발명은 입체 언더텐션 시스템 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 횡좌굴 및 비틀림을 방지하기 위하여, 도입 인장력이 인장재에 균등하게 분배되도록 하고, 구조적으로 안정된 입체 언더텐션 시스템 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

종래의 언더텐션 장스팬 시스템은 도 1a에 도시된 바와 같이, 상현재(1) 하부에 케이블(2)을 고정 설치하고, 상기 케이블(2)에 인장력을 도입하여 압축부재(3)에 의하여 압축력이 상현재(1)에 도입되도록 하여 교량 및 건축구조물을 설치하는 것으로, 시공성이 아주 뛰어나고, 내구성이 높으며, 저렴한 시공비로 설치가 가능하고, 교량 및 건축물이 노후된 경우에는 간단히 보수 및 보강을 할 수 있으며, 미관이 수려하고 효율성이 뛰어난 구조물이다.

도 2A에는 종래 기술(대한민국 특허 공개 10-1999-0068800호)에 의한 언더 텐션 시스템이 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 종래의 언더 텐션 시스템은 H 빔의 양 단부에서 각각의 케이블(2)을 긴장하여 상기 케이블(2)에 인장력을 도입한다.

그러나 이와 같은 종래기술의 경우, 마찰 및 손실에 의해 고정단과 정착단에 동일한 인장력이 도입되도록 하는 것이 불가능하고, 양측 케이블들(2, 2')에 동일한 인장력을 동시에 발생시키는 것이 불가능하다.

따라서, 이러한 불균일한 인장력으로 인하여, 상현재(1)에는 횡좌굴하중 및 비틀림하중이 발생된다.

한편, 도 2B에 도시된 바와 같이, 다수개의 상현재를 포함하여 구성되는 구조물의 경우(일반적인 교량등의 구조물이 해당함), 각 케이블을 개별적으로 인장하는 경우, 불균일한 인장력에 의해 상현재(1) 상부의 구조물(일반적으로 콘크리트 거더 등)에 비틀림 우력이 발생된다.

따라서, 종래기술에 의한 언턴텐션 공법의 경우, 이와 같이 예상치 못한 횡좌굴하중 및 비틀림 우력이 발생되는 것을 방지하기 위해서는, 각 케이블의 인장이 동시에 수행하도록 하여야 하므로, 시공이 불편해지는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에 의한 언더텐션 시스템은 구조적으로 횡좌굴 및 비틀림에 대하여 취약한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제1999-0068800호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 인장재에 도입된 인장력에 의해 횡좌굴하중 및 비틀림 우력의 발생이 방지되도록 하는 입체 언더텐션 시스템 및 이의 시공방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 발생된 횡 좌굴 하중 및 비틀림 우력에 대하여 안정적으로 저항 할 수 있는 입체 언더텐션 시스템 및 이의 시공방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 일정한 간격을 두고, 병렬로 배치되는 복수개의 상현재(10)와; 상기 상현재(10) 사이를 상호 연결하도록 접합 설치되는 연결재(20)와; 상기 인장재(30)에 수직으로 고정 설치되는 압축부재(40); 그리고 양단이 상기 상현재(10)의 양단부에 고정되고, 중간부가 상기 압축부재(40)의 하단에 연결되는 인장재(30)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 압축부재(40)는, 길이가 조절되도록 구성되는 길이조절유닛(46)과; 상기 인장재(30)가 결합되는 케이블 지지대(47)를 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 길이조절유닛(46)은, 정방향나사산 및 역방향나사산이 각각 형성된 한 쌍의 지지몸체(41)와; 상기 지지몸체(41) 사이에 결합되어 회전에 의해 결합길이가 조절되는 조절볼트(43)를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 압축부재(40)는, 두 지점이 상기 연결재(20)에 결합되는 V자형, 반원형 또는 U자형 중의 어느 한 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 압축부재(40)는, 상기 인장재(30)가 결합되는 케이블 지지대(47)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 상기 케이블지지대(47)는, 인장재(30)가 삽입되는 케이블 삽입공(48)이 형성되고; 상기 케이블 삽입공(48)은, 상기 인장재(30)가 X자, 11자 또는 )(자 형상으로 배치되도록 관통 형성될 수도 있다.

그리고 상기 압축부재(40)가 둘 이상 구비되고; 상기 압축부재(40) 사이에는 횡좌굴방지부재(50)가 접합 형성될 수도 있다.

또한, 상기 상현재(10) 단부에는, 상기 상현재(10)에 집중되는 응력이 분산되도록 다수개의 인장재(20)가 구비될 수도 있다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 입체 언더텐션 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 입체 언더텐션 시스템에서 인장재의 장력 도입으로 인한 상현재 및 압축부재의 황좌굴을 최소화할 수 있다.

둘째, 본 발명은 건축물의 지붕구조로 사용시 풍하중 등에 의한 부압(상향력)을 방지하기 위한 브레이스 등의 설치가 자유롭다.

즉, 입체 트러스에서는 평면상 거더와 동일면 상으로 브레이스를 설치할 수 있다.

셋째, 본 발명은 입체형태의 언더텐션 구조로 하나의 유닛으로 모듈화하여 시공하므로 안전성과 시공성이 우수하다.

넷째, 본 발명은 압축부재의 인장을 통하여 네 방향의 인장재의 동시 인장 및 동일 장력도입이 가능하다.

다섯째, 본 발명은 단일 압축부재 횡방향으로 인장재를 설치하여 상현재 및 압축부재의 횡좌굴을 방지할 수 있다.

여섯째, 본 발명은 압축부재의 횡좌굴에 가장 유리한 시스템으로 횡좌굴 방지를 위한 상현재 및 압축부재에 별도의 단부 보강이 필요 없으며, 완전한 하나의 시스템으로 안정성 및 시공성이 우수하다.

일곱째, 본 발명은 인장재 배치 및 압축부재의 형상을 다양한 평면, 입면 형태로 구성할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 언더텐션 장스팬 시스템을 도시한 개념도.
도 1b는 언더텐션 장스팬 시스템의 스트럿의 횡좌굴 상태를 도시한 예시도.
도 2a는 종래의 언더텐션 장스팬 시스템을 도시한 사시도.
도 2b는 종래의 입체 언더텐션 시스템을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제1실시예를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 압축부재를 확대 도시한 확대도.
도 5는 본 발명에 따른 압축부재의 케이블 지지대 저면을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제2실시예를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제3실시예를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제4실시예를 도시한 사시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 입체 언더텐션 시스템을 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제1실시예를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 압축부재를 확대 도시한 확대도이며, 도 5는 본 발명에 따른 압축부재의 케이블 지지대 저면을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제2실시예를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제3실시예를 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 유닛의 제4실시예를 도시한 사시도이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템은 일정한 간격을 두고, 소정의 형태로 배치되는 상현재(10)와; 상기 상현재(10) 간을 상호 연결하도록 접합 설치되는 연결재(20)와; 상기 상현재(10)의 양단부에 고정 설치되는 인장재(30); 그리고 상기 상현재(10)와 인장재(30) 간에 수직으로 설치되는 압축부재(40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기한 입체 언더텐션 시스템은 다수개의 상현재(10)가 병렬로 배치되고, 상기 상현재(10) 사이에는 상기 상현재(10)를 연결하는 연결재(20)가 구비된다.

상기 연결재(20)는 후술할 압축부재를 설치하기 위한 구성인 동시에 상기 상현재(10)에 발생되는 횡좌굴 응력에 저항하기 위한 고정단을 제공하여 횡좌굴에 의한 항복강도를 크게 하는 역할을 한다.

한편, 상기 연결재(20)에는 수직방향으로 연장된 압축부재(40)가 구비되고, 상기 압축부재(40)의 단부에는 인장재(30)가 『X』자 또는 『11』자, 『)(』자 형상으로 배치된다.

상기 압축부재(40)의 구성을 살피면, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 압축부재(40)는 상기 압축부재(40)의 길이를 조절하기 위한 길이조절유닛(46)과 인장재(30)를 지지하기 위한 케이블 지지대(47)를 포함하여 구성된다.

상기 길이조절유닛(46)은 조절볼트(43)와 상기 조절볼트(43) 상하부에 각각 결합되는 한 쌍의 지지몸체(41)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 상부의 지지몸체와 하부의 지지몸체에는 각각 반대 방향의 나사산(45A, 45B)이 형성되어, 상기 조절볼트(43)의 회전에 의해 상기 길이조절유닛(46)의 길이가 턴버클의 원리에 의해 조절된다.

물론, 상기 조절볼트(43)와 지지몸체(41)의 볼트 너트의 역할 및 정나사산(45A) 및 역나사산(45B)의 위치는 서로 바뀌어도 무방하다.

그리고 상기 길이조절유닛(46) 하단에는 케이블 지지대(47)가 구비된다.

상기 케이블 지지대(47)는 도 5에 도시된 바와 같이, 하단면에 한 쌍의 케이블 삽입공(48)이 완곡형으로 형성되어 상기 인장재(30)가 삽입되도록 한다. 이와 같은 구성에 의해 상기 인장재(30)는 『)(』형태로 설치된다. 이때, 상기 인장재(30)는 통상의 경우와 같이 케이블이 적용된 것을 예로 들어 도시 및 설명하였다.

또한, 상기 케이블 삽입공(48)은 상기 인장재(30)의 배치 형태에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 인장재(30)의 배치에 따라 양쪽 케이블 삽입공(48)이 엇갈리도록 『X』자로 형성될 수도 있고, 평행하게 『11』자 형태로 형성될 수도 있다.

이와 같이 설치되는 압축부재(40)는 상기 조절볼트(43)의 특정 방향의 회전에 의해 상기 압축부재(40)의 길이가 늘어나게 되고, 상기 인장재(30)에는 인장력이 도입된다.

이때 도입되는 인장력은 두 개의 압축부재(30)의 중앙부에 동시에 동일한 크기로 재하되므로, 양쪽 인장재(30)의 양 단부에 각각 균일한 인장력이 도입된다. 따라서 본 발명에 의한 언더텐션 시스템은 인장력 도입에 의한 편심하중이 발생되지 않는다.

한편, 상기 압축부재(40)는 도 6에 도시한 바와 같이, V자형태의 원형봉으로 형성될 수도 있다. 이때 상기 인장재(30)의 인장력은 통상의 방법과 같이 인장재(30) 단부에서 도입하는 방법이 적용될 수 있다.

물론, 상기 인장재(30)는 반원형, U자형과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.

한편, 도 7에는 상현재(10)가 4개 설치된 언더 텐션 시스템에 본 발명이 적용된 것을 도시하고 있다.

이에 도시한 바와 같이, 상현재(10)가 4개 배치된 경우에는, 도 3에 도시한 본 발명의 실시예를 반복 적용하여 구성할 수 있다.

즉, 각각 두 개의 상현재(10)를 각각 연결재(20)로 연결하고, 상기 연결재(20) 각각에 압축부재(40)를 설치하여, 상기 압축부재(40)에 인장재(30)를 설치하여, 상기 압축부재(40)에 의해 인장력을 도입한다.

이때, 양측 상기 압축부재(40)는 횡좌굴방지부재(50)에 의해 연결될 수 있다.

상기 횡좌굴방지부재(50)는 언더텐션 시스템 중앙부 단면을 박스형태로 형성하여 상기 언더텐션 시스템 전체에 대한 비틀림에 저항 강도를 키움과 동시에 압축부재(40)의 좌굴을 방지하고, 상기 연결재(20)와 더불어 상기 상현재(10)의 횡좌굴을 방지하는 역할을 수행한다.

한편, 도 8에는 한편, 상현재(10)가 4개 설치된 언더 텐션 시스템에서, 상기 압축부재(40)가 V자 형으로 형성된 실시예가 도시되어 있다.

이때, 상기 압축부재(40) 사이에 횡좌굴방지부재(50)가 구비된 것은 전술한 바와 같고, 상기 연결재(20)가 상기 상현재(10) 전체에 대하여 설치되어 상기 언더텐션 시스템 중앙부 단면이 완전한 박스형 거더 형태로 형성된 실시예가 도시되어 있다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템의 시공에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 시공방법은 지점부에 설치된 다수개의 상현재(10) 사이에 연결재(20)를 연결 설치하고, 상기 연결재(20) 하부에 압축부재(40)를 설치한다.

그리고 횡좌굴방지부재(50)가 구비되는 실시예의 경우, 상기 압축부재(40)의 하부에 횡좌굴방지부재(50)를 설치하며, 상기 상현재(10) 단부와 압축부재(40)에 맞춰 소정의 형태로 인장재(30)를 설치한다.

이후, 상기 압축부재(40)의 길이를 조절하여 상기 인장재(30)에 인장력을 도입하여 상기 압축부재(40)에 의하여 상현재(10)에 상향의 압축력이 전달되도록 하여 상현재(10)에 작용하는 하중에 저항하도록 시공한다.

이때, 상기 인장재(30)에 도입되는 인장력은 지점 중앙으로부터 도입되므로 상기 인장재(30)의 모든 방향으로 동일한 크기의 인장력이 균등하게 도입되어, 편심하중이 발생되지 않는다.

또한, 상기 횡좌굴방지부재(50)를 연속하여 연결한 후, 상기 횡좌굴방지부재(50)를 상부슬래브, 기둥부의 수평강성이 확보된 지점에 정착하여, 구조물의 안정성을 크게 할 수도 있다.

상기한 바와 같은 시공으로 이루어진 본 발명에 따른 입체 언더텐션 시스템 및 이의 시공방법은 인장재(30)의 장력 도입으로 인한 압축부재(40)의 황좌굴을 최소화할 수 있고, 건축물의 지붕구조로 사용시 풍하중 등에 의한 부압(상향력)을 방지하기 위한 브레이스 등의 설치가 자유로우며, 하나의 유닛으로 모듈화하여 시공하므로 안전성과 시공성이 우수하며, 압축부재(40)의 인장을 통하여 네 방향의 인장재(30)의 동시 인장 및 동일 장력도입이 가능하며, 단일 압축부재(40) 횡방향으로 인장재(30)를 설치하여 압축부재(40)의 횡좌굴을 방지할 수 있으며, 압축부재(40)의 횡좌굴에 가장 유리한 시스템으로 횡좌굴방지용 횡케이블이나 별도의 타이부재 등이 필요하지 않고 완전한 하나의 시스템으로 안정성 및 시공성이 우수하며, 인장재(30) 배치 및 압축부재(40) 형상을 다양하게 형성하여 다양한 평면, 입면을 구성할 수 있는 작용 효과가 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들어, 상기 상현재 및 연결재로 H빔이 사용된 실시예를 도시하여 설명하였으나, 필요에 따라 상기 상현재 및 연결재로 원형, 사각 또는 다각형의 중공관 등 다양한 형태의 강관이 사용될 수 있다.

또한, 본 명세서에서는 다수의 상현재가 병렬로 구비되는 실시예를 도시하여 설명하였으나, 상기 상현재들 대신에 장방형의 하나의 박스형 거더의 상현재가 적용되는 것도 가능하다.

본 발명은 입체 언더텐션 시스템 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 인장재에 도입된 인장력에 의해 횡좌굴하중 및 비틀림 우력의 발생이 방지되는 장점이 있다.

10: 상현재 20: 연결재
30: 인장재 40: 압축부재
50: 횡좌굴방지부재 A: 입체 언더텐션 시스템

Claims (8)

1. 일정한 간격을 두고, 병렬로 배치되는 복수개의 상현재(10)와;
   상기 상현재(10) 사이를 상호 연결하도록, 상기 복수개의 상현재(10) 중앙부를 연결하여 설치되는 연결재(20)와;
   상기 연결재(20)의 중심축선과 상기 복수개 상현재(10)들 조합체의 종방향 중심축선이 교차하는 지점의 상기 연결재(20) 또는 상기 상현재(10)로부터 수직방향으로 고정 설치되는 압축부재(40); 그리고
   양단이 상기 상현재(10)의 양단부에 고정되고, 중간부가 상기 압축부재(40)의 하단에 연결되는 복수개의 인장재(30)를 포함하여 구성되고:
   상기 압축부재(40)는,
   길이가 조절되도록 구성되는 길이조절유닛(46)과, 상기 인장재(30)가 결합되는 케이블 지지대(47)를 포함하여 구성되고;
   상기 케이블지지대(47)는 복수개의 인장재(30)들이 삽입되는 케이블 삽입공(48)이 형성되어 상기 복수개의 인장재(30)들은 상기 하나의 압축부재(40)의 길이변화에 의해 동시에 인장력이 도입됨을 특징으로 하는 입체 언더텐션 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 길이조절유닛(46)은,
   정방향나사산 및 역방향나사산이 각각 형성된 한 쌍의 지지몸체(41)와;
   상기 지지몸체(41) 사이에 결합되어 회전에 의해 결합길이가 조절되는 조절볼트(43)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 입체 언더텐션 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축부재(40)는,
   두 지점이 상기 연결재(20)에 결합되는 V자형, 반원형 또는 U자형 중의 어느 한 형태로 형성됨을 특징으로 하는 입체 언더텐션 시스템.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이블지지대(47)는,
   인장재(30)가 삽입되는 케이블 삽입공(48)이 형성되고;
   상기 케이블 삽입공(48)은,
   상기 인장재(30)가 X자, 11자 또는 )(자 형상으로 배치되도록 관통되어 형성됨을 특징으로 하는 입체 언더텐션 시스템.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축부재(40)가 둘 이상 구비되고;
   상기 압축부재(40) 사이에는 횡좌굴방지부재(50)가 접합 형성됨을 특징으로 하는 입체 언더텐션 시스템.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 상현재(10) 단부에는,
   상기 상현재(10)에 집중되는 응력이 분산되도록 다수개의 인장재(30)가 구비됨을 특징으로 하는 입체 언더텐션 시스템.
   

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