KR100638576B1 - 다층마찰면을 갖는 교좌장치 - Google Patents

다층마찰면을 갖는 교좌장치 Download PDF

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Abstract

교량의 교각과 상부구조물 사이에 설치되어 상부구조물의 하중을 지지하여줌과 동시에 교각과 상부구조물 상호간의 수평방향의 상대적인 이동을 허용하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치가 개시된다. 상기 다층마찰면을 갖는 교좌장치는 일측은 하판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고, 타측은 상판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고, 하판과 상판 사이에 3이상의 수평마찰면을 갖는 다층마찰기구를 포함하는 구성을 가진다. 상기 다층마찰면을 가지는 교좌장치는 지진에 의해 상판 등에 수평으로 작용하는 충격력을 각 교각으로 분산하여줌으로써 각각의 교각에 미치는 충격력을 줄여줄 수 있도록 해줄 뿐만 아니라, 교량의 여건에 따라 마찰계수가 다른 교좌장치를 설치할 수 있도록 해주어 교량설계의 융통성을 높여주고, 교량설계의 최적화에 도움을 준다.
교좌장치, 교량, 다층, 마찰면, 브리지, 베어링

Description

다층마찰면을 갖는 교좌장치{Bridge bearing with multistory frictional faces}
도 1은 교좌장치의 배치상태를 설명하기 위한 평면도이고,
도 2는 종래 교좌장치가 설치된 경우의 수평력이 교각에 미치는 충격을 설명하기 위한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치의 일 예를 나타낸 단면도,
도 4는 스테인리스 스틸판과 피티에프이판 간의 속도변화에 따른 미끄럼 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프이고,
도 5는 스테인리스 스틸판과 피티에프이판 간의 압력변화(중량변화)에 따른 미끄럼 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프,
도 6은 도 3 교좌장치의 변형 예를 나타낸 단면도,
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치의 다른 실시 예를 각각 나타낸 단면도,
도 9와 도 10은 도 8 교좌장치의 변형 예를 각각 나타낸 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치의 또 다른 예를 나타낸 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치가 적용되는 경우의 교량 예시도,
도 13은 가이드면의 확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 상부구조물 20 : 교각
100∼106 : 다층마찰면을 갖는 교좌장치
110 : 하판 120 : 상판
130, 130a : 완충지지구 150 : 다층마찰기구
151∼153 : 수평마찰면 160 : 제 1마찰기구
162, 164 : 제 1부재 166 : 제 1연결부재
170 : 제 1접촉판 172 : 제 1미끄럼판
180 : 제 2마찰기구 182 : 제 2연결부재
184, 186 : 제 2부재 188 : 제 2미끄럼판
194 : 제 2접촉판 210 : 가이드블록
240 : 수직부재 250 : 탄성체
본 발명은 교좌장치에 관한 것으로, 특히 교량의 교각과 상부구조물 사이에 설치되어 상부구조물의 하중을 지지하여줌과 동시에 교각과 상부구조물 상호간의 수평방향의 상대적인 이동을 허용하는 교좌장치에 관한 것이다.
일반적으로 교량은 소정 간격으로 지상에 설치되는 다수의 교각들과, 이 교각들의 상부에 설치되는 상부구조물로 이루어져 있다. 이러한 교량의 교각과 그 상부의 상부구조물 사이에 교좌장치가 설치되는 데, 여기에는 고정단의 교좌장치, 상부구조물의 신축에 따라 일방향으로만 교각과의 상대적인 이동을 허용하도록 된 일방향 가동단의 교좌장치, 양방향으로 교각과의 상대적인 이동을 허용하도록 된 양방향 가동단의 교좌장치와 같은 3가지 형식의 교좌장치가 사용된다.
종래의 일방향 가동단 교좌장치, 양방향 가동단 교좌장치에서의 마찰면의 상시 미끄럼 마찰계수는 약 0.02 정도의 값을 가지고, 지진 시 속도가 빨라지는 경우 약 0.05∼0.12 정도의 값을 가진다. 이러한 종래의 교좌장치를 이용하는 경우 지진 시 일방향 가동단 또는 양방향 가동단 교좌장치가 설치된 교각에서의 수평력에 저항하는 힘은 미미하기 때문에 지진 등에 의한 수평력 작용 시에 가동단들이 고정단과 같은 역할을 하도록 하기 위해 별도의 장치를 설치한다.
이와 관련하여 도 1∼ 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 교좌장치의 배치상태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 종래 교좌장치가 설치된 경우의 수평력이 교각에 미치는 충격을 설명하기 위한 측면도이다.
도 1에는 교량의 상부구조물(10)과 이 상부구조물(10)을 지지하는 일정 간격으로 설치된 교각(20, 20a)들이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 기준 교각(20a)에는 고정단(31)과 교량의 폭 방향으로만 움직임을 허용하는 제 1일방향 가동단(32)이 설치되고, 기준교각(20a)에 이웃한 각 교각(20)에는 교량의 길이방향으로 이동을 허용하는 제 2일방향 가동단(33)과 양방향 가동단(34)이 각각 설치된다. 여기에서, 일방향 가동단과 양방향 가동단에 설치된 교좌장치의 마찰면의 미끄럼 마찰계수를 “0”으로 가정하면, 도 1과 같은 상태에서 지진 등에 의해 교량의 길이방향으로 예를 들어 500ton의 수평력이 작용하면, 도 2에 나타낸 바와 같이 500ton의 수평력이 모두 기준교각(20a)에만 미치게되어, 기준교각(20a)이 파손될 우려가 크다.
그리고, 각 교각이 100ton의 수직하중을 받고 있고 그 조건에서의 지진 시의 교좌장치(32, 33)의 미끄럼마찰계수가 0.1 이라면 가동단의 각 교각(20)이 분담할 수 있는 수평력은 10ton 정도로 미미하기 때문에 수평력 분산효과가 떨어진다.
위와 같은 문제를 해소하기 위해서는 교좌장치와 별도로 교각과 상부구조물 사이에 순간적으로 강한 수평력이 작용하게 되면 가동단이 순간적으로 고정단으로 전환 작동될 수 있도록 한 충격전달장치(SHOCK TRANSMISSION UNIT)와 같은 것을 별도로 더 설치하여야 한다.
그리고, 협곡과 같은 곳에 설치되는 교량 중에는 교각의 높이가 다른 것이 많이 있는 데, 교각의 높이가 달라지면 그 교각들이 받을 수 있는 수평력에도 차이가 생긴다. 이에 따라 교좌장치가 설치되는 교각의 높이에 따라 교좌장치 마찰면의 미끄럼 마찰계수를 달리할 필요가 있으나, 종래의 교좌장치로는 교좌장치 마찰면의 미끄럼 마찰계수를 조정하기 어렵다.
본 발명의 목적은 지진력 등에 의해 교각과 상부구조물 상호간에 수평 충격 력이 작용하는 경우 가동단 교각의 수평 분담력을 증가시킬 수 있도록 해주는 교좌장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 교각의 상황에 따라 마찰면의 미끄럼 마찰계수가 다른 교좌장치를 설치할 수 있도록 미끄럼 마찰계수의 크기를 다양하게 조정할 수 있는 교좌장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 교좌장치는 교량의 교각 상에 설치되는 하판과 교량의 상부구조물 저면에 설치되는 상판 및 상기 하판과 상판 사이에 설치되어 상기 상부구조물의 하중을 완충되게 지지하는 완충지지구를 구비하는 교좌장치에 있어서, 일측은 상기 하판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고, 타측은 상기 상판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고, 상기 하판과 상판 사이에 3이상의 수평마찰면을 갖는 다층마찰기구를 포함하는 구성을 가진다.
상기 다층마찰기구는 상기 하판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고 적어도 3이상의 제 1수평마찰면을 가지는 제 1마찰기구 및 상기 상판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고 상기 3이상의 제 1수평마찰면과 접촉되는 3이상의 제 2수평마찰면을 갖는 제 2마찰기구를 구비하여서 구성된다.
상기 하판 상에 상기 완충지지구가 상기 하판과 일체로 이동될 수 있게 설치되고, 상기 완충지지구와 상기 상판 사이에 상기 다층마찰기구가 설치된 것이 바람직하다.
상기 완충지지구는 상기 다층마찰기구와 하판 사이에 설치되는 폴리우레탄 디스크이고, 상기 하판과 상기 다층마찰기구는 상기 폴리우레탄 디스크를 관통하는 핀을 통해 일체로 연결된 것이 좋다.
상기 하판의 상면 또는 상기 다층마찰기구 저면에는 홈이 형성되고, 상기 다층마찰기구의 저면 또는 상기 하판의 상면에는 상기 홈에 삽입되는 돌기가 형성되고, 상기 완충지지구는 상기 홈에 삽입되어 상기 돌기를 지지하며 상단 가장자리를 따라 금속링이 설치되고, 고무 등의 탄성체로 이루어져 교좌장치는 폿베어링 형태를 취하고 있을 수 있다. 여기에서의 탄성체로는 천연고무, 인조고무, 폴리우레탄, 실리콘 고무 등이다.
상기 수평마찰면에는 스테인리스 스틸로 된 미끄럼판과 피티에프이로 된 접촉판이 마주보고 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 다층마찰기구는 적어도 2이상의 제 1부재가 간격을 두고 평행하게 마주보고 배치된 상태에서, 일단이 제 1연결부재에 의해 서로 연결되어 구성되는 제 1마찰기구와, 적어도 2이상의 제 2부재가 간격을 두고 평행하게 마주보고 배치된 상태에서 일단이 제 2연결부재에 의해 서로 연결되어 구성되고, 제 2부재 중 하나는 상기 두 제 1부재들 사이에 삽입되는 제 2마찰기구를 구비하여 구성되고, 상기 제 1연결부재와 제 2연결부재가 통과하는 상기 제 1부재와 제 2부재에는 상기 제 1연결부재와 제 2연결부재가 일방향으로 이동되는 것을 허용하도록 장공이 형성되어 있는 구성으로 구성될 수 있다.
상기 마찰기구가 상기 상판과 하판을 제 1방향으로만 이동되는 것을 허용하도록 상기 마찰기구를 가이드하는 가이드블록이 상기 상판 또는 하판의 양측에서 상방 또는 하방을 향해 연장되게 형성될 수 있다.
상기 가이드블록과 수직한 변의 양측에 상기 상판 또는 하판에서 연장되는 수직부재들이 각각 설치되고, 상기 수직부재들과 상기 다층마찰기구 중 상기 하판과 일체로 이동되도록 연결된 부분 또는 상기 상판과 일체로 연결된 부분 사이에는 상기 상부구조물이 수평이동 후 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 복원력을 제공하는 탄성체가 설치되어 있는 것이 좋다.
상기 상판 또는 하판의 4변에는 상기 다층마찰기구와 간격을 두고 수직부재들이 각각 설치되고, 상기 수직부재들과 상기 다층마찰기구 중 상기 하판과 일체로 이동되도록 연결된 부분 또는 상기 상판과 일체로 연결된 부분 사이에는 상기 상부구조물이 수평이동 후 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 복원력을 제공하는 탄성체가 설치되어 있는 것이 좋다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치(100)는 교각(20)에 고정적으로 설치되는 하판(110)을 구비한다. 이 하판(110)은 교각(20)에 심어진 기초너트(112)와 볼트(114) 등을 통해 고정된다. 하지만, 다른 다양한 고정방식이 이용될 수 있음은 물론이다.
도시된 바와 같이 교량의 상부구조물(10) 저면에는 솔플레이트(121, sole plate)를 통해 상판(120)이 고정적으로 설치되어 있다. 이 상판(120)은 용접이나 볼트, 너트를 이용한 고정방식 등 여건에 따라 다양한 고정방식으로 고정될 수 있다.
하판(110) 상에는 상부구조물(10)을 완충적으로 지지하여주기 위한 완충지지구(130)가 설치되어 있고, 그 위에 상판(120)과의 사이에 다층마찰기구(150)가 설치되어 있다. 완충지지구(130)로는 폴리우레탄으로 만든 것이 적당하며, 이는 이 분야에서 널리 사용되는 것이다.
다층마찰기구(150)의 하측부는 완충지지구(130)를 통과하는 핀(132)에 의해 하판(110)과 일체로 이동될 수 있도록 연결되어 있고, 상측부는 볼트 등의 제 2연결부재(182)를 통해 상판(120)과 일체로 이동될 수 있도록 연결되어 있다. 상판(120)과 상부구조물(10) 사이에 솔플레이트(121)가 개재될 수 있다. 이 다층마찰기구(150)는 본 발명의 특징을 이루는 부분으로, 상기 하판(110)과 상판(120) 사이에 3이상의 수평마찰면(151, 152, 153)을 갖는다.
도시된 바와 같이 다층마찰기구(150)는 하판(110)과 일체로 이동될 수 있도록 연결되는 제 1마찰기구(160)를 구비한다. 이 제 1마찰기구(160)는 2개의 제 1부재(162, 164)를 구비한다. 이 제 1부재(162, 164)는 간격을 두고 평행하게 마주보고 배치된 상태에서, 일단이 제 1연결부재(166)에 의해 서로 연결되어 있다. 제 1연결부재(166)로는 볼트를 이용하면 된다. 볼트 대신에 용접이나 기타의 접합방식이 이용될 수 있다.
두 제 1부재(162, 164)는 수평으로 평행하게 배치되는 부분을 구비하며, 두 제 1부재(162, 164)의 상부 표면에는 홈(168)이 형성되고, 홈(168)에는 피티에프이(Poly Tetra Fluoro Ethylene;PTFE)로 된 제 1접촉판(170)이 설치되어 있다. 물론, 이 제 1접촉판(170)으로는 피티에프이와 유사한 성질을 가지는 다른 재료로 만든 것이 이용될 수 있음은 물론이다. 피티에프이는 유백색이며 유연한 수지의 일종이다.
상부쪽 제 1부재(164)의 저면에는 제 1미끄럼판(172)이 부착되어 있다. 이 제 1미끄럼판(172)으로는 스테인리스 스틸로 된 것이 적당하다.
다층마찰기구(150)는 상판(120)과 일체로 이동될 수 있도록 연결되는 제 2마찰기구(180)를 구비한다. 이 제 2마찰기구(180)는 2개의 제 2부재(184, 186)를 구비한다. 물론, 여기에서 상판(120)이 제 2부재(184)의 역할도 한다. 이 두 제 2부재(184, 186)는 간격을 두고 평행하게 마주보고 배치된 상태에서, 제 1연결부재(166)와 반대편 일단에서 제 2연결부재(182)에 의해 서로 연결되어 있다. 제 2연결부재(182)로는 볼트를 이용하면 되고, 볼트 대신에 용접이나 기타의 접합방식이 이용될 수 있음은 물론이다. 제 2부재(184, 186) 중 아래쪽의 하나는 두 제 1부재(162, 164)들 사이에 삽입된다. 이러한 두 제 2부재(184, 186)의 하면에는 제 1접촉판(170)들과 각각 마찰면을 형성하는 제 2미끄럼판(188)이 부착되어 있다. 제 2미끄럼판(188)으로는 스테인리스 스틸이 적당하다.
아래쪽 제 2부재(186)의 상면에 홈(192)이 형성되고, 이 홈(192)에 제 1미끄럼판(172)과 마찰면을 형성하는 피티에프이로 된 제 2접촉판(194)이 설치되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같은 다층마찰면을 갖는 교좌장치(100)는 3층으로 된 마찰면을 가진다. 이에 따라 본 발명에 따른 교좌장치(100)는 종래 교좌장치에 비해 지진 시에 약 3배 정도의 마찰력을 가질 수 있게 되고, 이에 따라 일방향 가동단 또는 양방향 가동단의 교각도 상당부분 수평력에 저항하기 때문에 수평력이 고정단의 교각에 집중되지 않고 분산된다. 따라서, 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치(100)를 이용하는 경우, 고정단에 집중되는 수평력을 여러 개의 가동단으로 분산시키기 위해 별도의 장치를 설치할 필요가 없거나, 상대적으로 용량이 작은 별도의 장치를 사용할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같은 교좌장치(100)는 양방향 가동단 디스크 받침으로 사용될 수 있고, 폿받침형태로 쉽게 변형될 수 있다. 또, 도 3에서는 마찰면이 3층으로 된 것을 도시하였지만, 제 1부재(162, 164)와 제 2부재(184, 186)의 개수를 늘리는 경우 5층 이상의 마찰면을 갖도록 구성할 수 있다. 또, 도 3에서는 완충지지구(130)가 하판(110)쪽에 설치된 것을 나타내었지만, 상판(120)쪽에 설치된 것 역시 쉽게 구현할 수 있고, 교좌장치(100)를 뒤집어서 상판(120)을 교각(20)에 설치하고, 하판(110)을 상부구조물(10)의 저면에 설치하여도 된다. 미끄럼판(172, 188)과 접촉판(170, 194) 역시 서로 위치를 바꾸어 구성될 수 있음은 쉽게 이해될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치(100)의 설계에는 상부구조물(10)의 중량과 수평이동 속도가 중요하게 고려되어야 하는 데, 스테인리스 스틸로된 미끄럼판(172, 188)과 피티에프이로된 접촉판(170, 194)의 속도와 중량에 따른 미끄럼 마찰계수의 변화를 도 4와 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 스테인리스 스틸판과 피티에프이판 간의 속도변화에 따른 미끄럼 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5는 스테인리스 스틸판과 피티에프이판 간의 압력변화(중량변화)에 따른 미끄럼 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 미끄럼 마찰계수는 초기에는 속도가 증가함에 따라 급격하게 증가하다가 속도가 4∼6 in/sec 이상에서부터는 속도의 증가와 무관하게 일정한 크기를 유지한다는 것을 알 수 있고, 일정하게 유지되는 미끄럼 마찰계수의 크기는 압력이 높을수록 줄어든다는 것을 알 수 있다. 또, 도 5를 참조하면 속도가 일정할 때 압력이 증가하면 미끄럼마찰계수는 줄어든다는 것을 알 수 있다. 일반적으로 지진 시의 교량 상부구조물의 수평이동속도는 10 in/sec 보다 훨씬 크기 때문에 도 4와 도 5를 참조하면 지진 발생 시의 해당 교량에서의 미끄럼 마찰계수를 구할 수 있고, 마찰면의 면적, 교좌장치의 개수를 적정하게 조정할 수 있다.
도 6은 도 3 교좌장치의 변형 예를 나타낸 단면도이다.
도 6에 나타낸 교좌장치(101)는 제 1부재(162, 164)와 제 2부재(184, 186)가 접하는 면에 안내돌기(202)와 홈(204)을 각각 형성하여 1방향으로만 이동될 수 있도록 한 점에서 도 3의 교좌장치(100)와 차이가 있고, 나머지는 도 3에서 설명한 것과 같다.
도 6에 나타낸 바와 같은 다층마찰면을 갖는 교좌장치(101)는 일방향 가동단에 사용된다.
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치의 다른 실시 예를 각각 나타낸 단면도이다.
도 7과 도 8의 교좌장치(102, 103)는 상판(120)을 상부구조물(10) 저면에 부착하고, 상판(120)의 양측 가장자리 부근에 하방으로 연장되게 가이드블록(210)을 설치하여 제 1마찰기구(160)와 제 2마찰기구(180)가 제 1방향으로 상대적인 이동을 허용하도록 만든 것이다. 이에 더하여, 제 1부재(162, 164)의 일단과 제 2부재(184, 186)의 반대편 일단을 가이드블록(210)까지 각각 연장하여 가이드블록(210)의 안내를 받을 수 있도록 하고, 이 연장된 부분에는 제 1연결부재(166)와 제 2연결부재(182)가 통과되고 제 1방향으로 이동될 수 있도록 장공(222, 224)을 형성하고, 또 제 1연결부재(166)는 그 끝단을 상판(120)까지 연장하고 상판(120)에는 그 끝단이 삽입되어 제 1방향으로 가이드될 수 있도록 제 1방향으로 길게 홈(232)을 형성하고, 제 2연결부재(182)는 그 끝단을 하측의 제 1부재(162)까지 연장하고 제 1부재(162)에는 제 2연결부재(182) 끝단이 삽입되어 제 1방향으로 가이드될 수 있도록 제 1방향으로 긴 홈(226)을 형성한 것이다.
도 8의 교좌장치(103)는 이에 더하여 가이드블록(210)과 수직한 방향의 상판(120) 가장자리 양측변에 제 1부재(162, 164) 및 제 2부재(184, 186)와 이격한 위치에서 하방으로 수직하게 연장된 수직부재(240)가 설치되고, 이 수직부재(240)와 제 1부재(162, 164) 사이에 상부구조물(10)이 수평이동 후 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 복원력을 제공하는 탄성체(250)가 더 설치되어 있다. 여기에 사용되는 탄성체로는 폴리우레탄으로 제조되는 원통형의 머스프링(Mass Energy Regulator Spring)이 적당하다. 이 머스프링은 고무에 비하여 16배 이상 큰 압축계수를 가지며 수십만회의 고속충격에도 견딜 수 있도록 된 것으로, 일측에 4개씩 양측에 총 8개정도 설치하는 것이 바람직하다. 이 탄성체(250)는 상시변위가 작용할 때는 그 총길이에서 30%정도까지 수축변위를 허용할 수 있게 하고, 지진 시에는 60%정도까지 변위를 허용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 탄성체로 머스프링 대신에 다른 탄성체가 사용될 수 있음은 물론이다. 이러한 탄성체(250)의 설치방식은 특허 공개번호 2003-0034850호 공개특허공보를 참조하면 알 수 있다.
나머지 사항은 도 3을 통해서 설명한 바와 같다.
도 7과 도 8에 나타낸 바와 같은 다층마찰면을 갖는 교좌장치(102, 103)는 일방향 가동단에 사용된다.
도 9와 도 10은 도 8 교좌장치의 변형 예를 각각 나타낸 단면도이다.
도 8 교좌장치(103)와의 차이점을 중심으로 도 9와 도 10의 교좌장치(104, 105)에 대해서 설명하면 다음과 같다. 도 9 교좌장치(104)의 상판(120)은 솔플레이트(121)를 통해 상부구조물(10)에 고정되어 있다.
도시된 바와 같이 상판(120)에는 가이드블록 대신에 4측면 모두에 제 1마찰기구(160)와 이격하여 수직부재(240)들이 설치되어 있다. 각 수직부재들(240)과 제 1부재들(162, 164) 사이에 상부구조물(10)의 복원을 위한 탄성체(250)들이 각각 설치되어 있다. 이 탄성체(250)는 일측면에 4개씩 4측면에 총 16개정도 설치하는 것이 바람직하다.
나머지, 제 1부재(162, 164)들을 연결하는 방식과 제 2부재(184, 186)들을 연결하는 방식에서 도 8과 다소 차이가 있으나, 도면에서 알 수 있는 바와 같이 대동소이하고, 나머지는 도 3에서 설명한 것과 같다.
도 9의 교좌장치(104)와 도 10 교좌장치(105)의 차이점은 수직부재(240)와 제 1마찰기구(160) 사이에 설치되는 탄성체(250)를 제 1마찰기구(160)에 설치하느냐, 아니면 수직부재(240)에 설치하느냐에 있고, 나머지 사항은 대동소이하다. 그리고, 탄성체(250)의 끝단과 그에 대응되는 마찰면에는 피티에프이로 된 측면 접촉판과 스테인리스 스틸로 된 측면미끄럼판이 개재되는 것이 바람직하다.
도 9와 도 10에 나타낸 바와 같은 다층마찰면을 갖는 교좌장치(104, 105)는 양방향 가동단에 사용된다.
도 11은 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 11에 나타낸 교좌장치(106)는 폿베어링 형태로 구성한 것으로, 하판(110)에 홈(116)을 형성하고, 이 홈(116)에 가장자리를 따라 금속링(134)이 설치되고, 고무 등의 탄성체(천연고무, 인조고무, 폴리우레탄, 실리콘 고무 등)로 이루어져 있는 완충지지구(130a)를 장착하고, 제 1마찰기구(160)의 저면에 홈(116)에 삽입될 수 있는 돌출부(161)를 형성하여 구성한 것이다. 그리고, 상판(120)의 양측면으로 가이드블록(210)을 설치하여 상부구조물(10)이 일방향으로만 이동될 수 있도록 한 것이다. 나머지 사항은 도 7의 교좌장치(102)와 대동소이하다. 도 11에 나타낸 교좌장치는 일방향 가동단에 사용된다.
폿베어링 형태의 교좌장치는 비록 도 11에서 1가지형태의 것만 나타내었지 만, 디스크받침을 이용하는 앞 실시 예들에서와 같이 다양한 형태로 실시할 수 있음은 쉽게 알 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치가 적용되는 경우의 교량 예시도이다.
협곡 등에 설치되는 교각은 도 12에 나타낸 바와 같이 그 높이가 각기 다르다. 여기에서 중앙의 교각(20b)을 고정단으로 하는 경우, 고정단에 이웃하는 교각(20c)에는 지진 시의 미끄럼 마찰계수가 0.3인 교좌장치(100)를 설치하고, 양측 가장자리에 있는 교각(20d)에는 지진 시의 미끄럼 마찰계수가 0.5인 교좌장치(100)를 설치하여, 지진 시에 높이가 작은 교각이 더 많은 수평력을 받도록 조정할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치(100∼106)를 이용하는 경우, 고정단의 교각(20b)에 집중되던 수평충격력을 많은 수의 가동단의 교각(20c, 20d)으로 분산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 높이가 낮은 가동단 교각에는 높이가 높은 가동단 교각에서보다 상대적으로 높은 수평 충격력을 분담하도록 교량설계가 가능하다.
도 13은 가이드면의 확대도이다.
도 13에 나타낸 바와 같이 상판(120) 등에 설치되는 홈(232) 등의 측면과 제 1연결부재(166) 등의 측면에는 스레인리스 스틸판(256)과 피티에프이판(258)을 각각 부착하여 서로 접촉되더라도 잘 미끄러질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 양측 틈새의 간격은 0.5㎜ 이하로 하는 것이 좋다. 참고로, 양방향 가동단 교좌장치 의 이동거리를 제한하는 블록의 역할을 하는 경우 양측 틈새의 간격은 10㎜ 정도가 적당하다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치는 지진에 의해 상판 등에 수평으로 작용하는 충격력을 각 교각으로 분산하여줌으로써 각각의 교각에 미치는 충격력을 줄여줄 수 있도록 해준다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 다층마찰면을 갖는 교좌장치는 교량의 여건에 따라 마찰계수가 다른 교좌장치를 설치할 수 있도록 해주어 교량설계의 융통성을 높여주고, 교량설계의 최적화에 도움을 준다.

Claims (10)

  1. 교량의 교각 상에 설치되는 하판과 교량의 상부구조물 저면에 설치되는 상판 및 상기 하판과 상판 사이에 설치되어 상기 상부구조물의 하중을 완충되게 지지하는 완충지지구를 구비하는 교좌장치에 있어서,
    일측은 상기 하판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고, 타측은 상기 상판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고, 상기 하판과 상판 사이에 3이상의 수평마찰면을 갖는 다층마찰기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다층마찰기구는 상기 하판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고 적어도 3이상의 제 1수평마찰면을 가지는 제 1마찰기구; 및
    상기 상판과 일체로 이동될 수 있도록 연결되고 상기 3이상의 제 1수평마찰면과 접촉되는 3이상의 제 2수평마찰면을 갖는 제 2마찰기구를 구비하여서 구성된 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 하판 상에 상기 완충지지구가 상기 하판과 일체로 이동될 수 있게 설치되고, 상기 완충지지구와 상기 상판 사이에 상기 다층마찰기구가 설치된 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 완충지지구는 상기 다층마찰기구와 하판 사이에 설치되는 폴리우레탄 디스크이고, 상기 하판과 상기 다층마찰기구는 상기 폴리우레탄 디스크를 관통하는 핀을 통해 일체로 연결된 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 하판의 상면 또는 상기 다층마찰기구 저면에는 홈이 형성되고, 상기 다층마찰기구의 저면 또는 상기 하판의 상면에는 상기 홈에 삽입되는 돌기가 형성되고, 상기 완충지지구는 상기 홈에 삽입되어 상기 돌기를 지지하며 상단 가장자리를 따라 금속링이 설치되고, 고무 등의 탄성체(천연고무, 인조고무, 폴리우레탄, 실리콘 고무 등)로 이루어져 폿베어링 형태를 취하고 있는 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수평마찰면에는 스테인리스 스틸로 된 미끄럼판과 피티에프이로 된 접촉판이 마주보고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다층마찰기구는 적어도 2이상의 제 1부재가 간격을 두고 평행하게 마주보고 배치된 상태에서, 일단이 제 1연결부재에 의해 서로 연결되어 구성되는 제 1마찰기구와, 적어도 2이상의 제 2부재가 간격을 두고 평행하게 마주보고 배치된 상태에서 일단이 제 2연결부재에 의해 서로 연결되어 구성되고, 제 2부재 중 하나는 상기 두 제 1부재들 사이에 삽입되는 제 2마찰기구를 구비하여 구성되고, 상기 제 1연결부재와 제 2연결부재가 통과하는 상기 제 1부재와 제 2부재에는 상기 제 1연결부재와 제 2연결부재가 일방향으로 이동되는 것을 허용하도록 장공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰기구가 상기 상판과 하판을 제 1방향으로만 이동되는 것을 허용하도록 상기 마찰기구를 가이드하는 가이드블록이 상기 상판 또는 하판의 양측에서 상방 또는 하방을 향해 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 가이드블록과 수직한 변의 양측에 상기 상판 또는 하판에서 연장되는 수직부재들이 각각 설치되고, 상기 수직부재들과 상기 다층마찰기구 중 상기 하판과 일체로 이동되도록 연결된 부분 또는 상기 상판과 일체로 연결된 부분 사이에는 상기 상부구조물이 수평이동 후 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 복원력을 제공하는 탄성체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
  10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상판 또는 하판의 4변에는 상기 다층마찰기구와 간격을 두고 수직부재들이 각각 설치되고, 상기 수직부재 들과 상기 다층마찰기구 중 상기 하판과 일체로 이동되도록 연결된 부분 또는 상기 상판과 일체로 연결된 부분 사이에는 상기 상부구조물이 수평이동 후 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 복원력을 제공하는 탄성체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다층마찰면을 갖는 교좌장치.
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