KR100658535B1 - Expansion and contraction joint - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 핑거형 신축이음장치에 대한 구조를 보여주는 정단면도. 1 is a front sectional view showing a structure for a conventional finger joint expansion device.
도 1a는 도 1의 핑거형 신축이음장치의 구조를 보여주는 평면도.Figure 1a is a plan view showing the structure of the finger type expansion joint of Figure 1;
도 2는 종래의 H-beam을 절단하여 만든 핑거형 신축이음장치에 대한 구조를 보여주는 정단면도.Figure 2 is a front sectional view showing a structure for a finger-type expansion joint made by cutting the conventional H-beam.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 신축이음장치의 구조를 보여주는 정단면도.Figure 3 is a front sectional view showing the structure of the expansion joint according to the first embodiment of the present invention.
도 3a는 도 3의 제1실시예에 따른 신축이음장치 부분만을 발췌하여 확대 도시한 단면도.Figure 3a is an enlarged cross-sectional view showing only the expansion joint portion according to the first embodiment of FIG.
도 3b는 도 3의 제1실시예에 따른 신축이음장치의 상판과 하판을 쐐기식으로 결합한 상세단면도.Figure 3b is a detailed cross-sectional view of the upper plate and the lower plate of the expansion joint according to the first embodiment of FIG.
도 4a는 도 1의 기존 신축이음장치에 있어서의 작용하중에 대해 앙카볼트에 체결된 너트부에 걸리는 응력(인장력, 전단력, 저항 모멘트)를 보여주는 단면도.Figure 4a is a cross-sectional view showing the stress (tensile force, shear force, resistance moment) applied to the nut portion fastened to the anchor bolt against the working load in the conventional expansion joint of Figure 1;
도 4b는 도 3의 신축이음장치에 있어서 작용하중에 대해 하판 키부재에 작용하는 응력(인장력, 전단력, 저항모멘트)를 보여주는 단면도.Figure 4b is a cross-sectional view showing the stress (tensile force, shear force, moment of resistance) acting on the lower plate key member against the working load in the expansion joint of Figure 3;
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1실시예에 따른 신축이음장치에 있어서, 상판의 계단형 구조 단부와 하판의 키부의 다양한 실시예를 보여주는 도면.5A to 5D are views illustrating various embodiments of the stepped structure end of the upper plate and the key portion of the lower plate in the expansion joint according to the first embodiment of the present invention.
도 6a 및 도 6b는 종래의 신축이음장치에 있어서 종방향 거동은 가능하나, 횡방향 거동은 불가능한 상태를 보여주는 평면도.6A and 6B are plan views showing a state in which longitudinal movement is possible but transverse movement is impossible in a conventional expansion joint apparatus.
도 7은 본 발명에 있어서 온도에 따른 종방향 거동을 허용하고 횡방향의 거동이 가능한 상태를 보여주는 평면도.7 is a plan view showing a state that allows the longitudinal behavior according to the temperature and the transverse behavior in the present invention.
도 8a 내지 도 8c는 도 7에 따른 신축이음장치에 있어서 횡방향 거동이 가능한 상태를 보여주는 다양한 실시예를 보여주는 평면도.8a to 8c are plan views showing various embodiments showing a state in which the transverse movement is possible in the expansion joint according to FIG.
도 9a는 종래의 신축이음장치에 있어서, 우수 유입지점을 보여주는 정단면도.Figure 9a is a front sectional view showing an excellent inflow point in the conventional expansion joint.
도 9b는 본 발명의 신축이음장치에 있어서, 우수 유입차단 및 후타 콘크리트와의 결속력을 주기 위한 돌출부 상태를 보여주는 정단면도.Figure 9b is a front sectional view showing a state of the protrusion for giving a binding force to rain inlet and futa concrete in the expansion joint device of the present invention.
도 10a는 본 발명의 제2실시예에 따른 신축이음장치의 구조를 보여주는 정단면도. Figure 10a is a front sectional view showing the structure of the expansion joint according to the second embodiment of the present invention.
도 10b는 본 발명의 제2실시예에 따른 신축이음장치에 있어서, 하판의 구조를 보여주는 단면도Figure 10b is a cross-sectional view showing the structure of the lower plate in the expansion joint according to a second embodiment of the present invention
도 10c는 본 발명의 제2실시예에 따른 신축이음장치에 있어서, 고무판부재의 착탈식 매커니즘을 보여주는 도면.Figure 10c is a view showing a removable mechanism of the rubber plate member in the expansion joint according to the second embodiment of the present invention.
도 10d는 본 발명의 제2실시예에 따른 신축이음장치에 있어서, 고무판부재 로울러형 바퀴 및 가이드 레일 부재의 결합 상태를 상세하게 보여주는 도면.Figure 10d is a view showing in detail the coupling state of the rubber plate member roller-type wheel and the guide rail member in the expansion joint according to the second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101a,101b,310a,310b,1010a,1010b...상판 101f,601f,310f,310s...핑거 101a, 101b, 310a, 310b, 1010a, 1010b ...
102,202...앙카 103,203,303,1003...보강철근 102,202 ... Anchors 103,203,303,1003 ... Rebar
104,204,350,1050...고무판부재 105,205,360,1060...후타 콘크리트 104,204,350,1050 ... rubber plate member 105,205,360,1060 ... Futa concrete
106,206,306,1006...슬래브 철근 107,342,346...너트106,206,306,1006 ... Slab rebar 107,342,346 ... Nut
201...신축이음장치 본체 320a,320b,1020a,1020b...하판201 ... Expansion
320h,1020h...수평면부 310k,320k,1020k...키부320h, 1020h ...
320p...돌기 1020v...수직면부
331,1031...볼트 340,1040...앙카볼트331,1031 ... Bolt 340,1040 ... Anchor bolt
344...와셔 344 Washers
380...고강도 철판부재 또는 FRP판, 고강도 콘크리트 부재 380 ... high strength steel sheet or FRP plate, high strength concrete member
390...슬래브 콘크리트 1052...로울러형 바퀴 390
1052g...바퀴 고정부재 1054...가이드 레일부재 1052g ...
1055...연결커플링 1070...보강판 부재1055
본 발명은 교량이나 고가도로 등의 신축이음 부분에 채용되는 신축이음장치에 관한 것으로서, 특히 상부덮개판과 하판의 결속을 안정하게 고정시키고, 종래의 핑거형 상부덮개판의 종방향으로만 거동하는 핑거부의 구조를 종ㆍ횡 방향으로 거 동할 수 있는 구조로 바꿈으로써 지진이나 풍력 등의 외력에도 충분히 대응할 수 있는 신축이음장치에 관한 것이다.The present invention relates to an expansion joint device employed in expansion joints such as bridges and overpasses, and in particular, a finger that stably fixes the binding between the upper cover plate and the lower plate, and moves only in the longitudinal direction of the conventional finger-type upper cover plate. The present invention relates to expansion joints capable of sufficiently coping with external forces such as earthquakes and wind power by changing the structure of the negative to vertical and horizontal directions.
일반적으로 다수의 교각을 갖는 폭이 넓은 교량에는 온도 변화에 따른 교량의 팽창 및 수축에 대응하기 위하여 교량의 상판을 교량의 길이방향으로 여러 개의 부분으로 나누고 각 분할된 상판부 사이에는 신축이음장치를 설치하고 있다. 그러나, 폭이 큰 교량은 온도에 따라 횡방향 거동을 하고 있으며, 핑거(101f)(도 1 내지 도 1a 참조)가 서로 간섭을 하고 있어 핑거(101f)가 횡방향 거동시 후타 콘크리트의 간섭에 따른 하중이 작용하여 균열 발생원인을 제공하기도 한다.In general, a wide bridge with a large number of bridges divides the top plate of the bridge into several parts in the longitudinal direction of the bridge to cope with the expansion and contraction of the bridge according to temperature changes, and installs expansion joints between the divided top plates. Doing. However, the wide bridges have a lateral behavior according to the temperature, and the
도 1 내지 도 2는 종래의 교량용 신축이음장치를 나타낸 것으로서, 도 1은 정단면도이고, 도 1a는 도 1에 대한 평면도이며, 도 2는 H-beam을 절단하여 만든 종래의 다른 핑거형 신축이음장치의 구조를 보여주는 정단면도이다. 1 to 2 show a conventional expansion joint device for bridges, FIG. 1 is a front sectional view, FIG. 1A is a plan view of FIG. 1, and FIG. 2 is another conventional finger-type expansion and contraction made by cutting an H-beam. This is a sectional front view showing the structure of the joint device.
도 1을 참조하면, 종래의 교량용 신축이음장치는 분할된 교량상판부의 대면하는 단부에 상호 맞물림 결합하도록 각각 설치되어 온도변화에 따라 신축 작용하는 핑거형(finger type) 상판(101a)(101b)과, 그 상판(101a)(101b)을 후타 콘크리트(105)에 결속하여 고정시키는 앙카(102)와, 앙카(102)와 후타 콘크리트(105)의 결속력 증대 및 후타 콘크리트(105)의 강도 보강을 위한 철근(103)과, 상기 양측 후타 콘크리트(105)에 그 단부가 각각 고정되도록 설치된 이물질 및 우수 수거용 고무판 부재(104)로 구성되어 있다. 도 1에서 참조번호 106은 교량의 상판부 내부의 슬래브 철근을, 107은 너트를 각각 나타낸다.Referring to FIG. 1, conventional bridge expansion apparatuses are respectively installed to interlock and engage with facing ends of a divided bridge top plate, and are arranged in a finger-type
이상과 같은 구성의 종래 교량용 신축이음장치는 상기 상판(101a)(101b)의 각 핑거(101f)가 이루는 켄틸레버 구조의 자체 특성상 도 4a에 도시된 바와 같이, 작용하중ㆍ휨모멘트에 대해 앙카(102) 또는 너트(107)에 작용응력인 인장력, 전단력, 휨모멘트가 집중하여 작용하게 되며, 이로 인해 너트(107)의 풀림 및 앙카(102)의 절단 등과 같은 사태가 발생하고 있다. 그리고 이러한 결과는 신축이음장치의 상판(101a)(101b)을 탈락시켜 주행차량에 심각한 교통사고를 유발시킬 수 있다. 또한 상판(101a)(101b)의 암ㆍ수 핑거(101f)부위는 켄틸레버 구조로 되어있어 핑거(101f)부의 처짐 및 절단으로 인한 통과차량의 안전에 영향을 미칠 뿐만 아니라 교량의 내구성에 피해를 줄 수 있다. As shown in FIG. 4A, the conventional expansion joint apparatus for bridges having the above-described structure is anchored to the working load and the bending moment due to its own characteristics of the cantilever structure formed by the
또한, 상기 종래의 신축이음장치는 도 6a 및 도 6b와 같이, 제작비 등의 절감차원에서 철판을 핑거(101f)(601f) 모양으로 단일 절단을 하면 대칭구조로 한 쌍이 만들어지며, 절단비용 등을 절약할 수 있어 단일 절단을 실시하고 있는 바, 이는 차량의 진행방향으로의 신축 거동만을 허용하게 되며, 도 6a의 핑거(101f) 또는 도 6b의 핑거(601f)와 같이 최대 수축시 횡방향 거동에 대한 여유가 없으며, 이에 따른 추후 종ㆍ횡방향의 거동이 모두 필요한 지진, 풍력 그리고 온도에 따른 횡방향 등의 예상치 못한 외력이 작용할시 횡방향 거동불능에 따른 신축이음장치의 기능 상실 및 신축이음장치를 고정하고 있는 후타 콘크리트(105)와 같은 구조물의 파손을 유발하게 된다. 실제로 온도에 따른 횡방향 거동변위가 심한 굴곡이 있는 큰 폭의 연결램프(ramp)의 경우 횡방향 변위를 모두 수용하지 못하여 대면하고 있는 핑거(101f)(601f)부가 서로 간섭되는 현상이 나타나고, 이로인한 신축기능의 상실 및 2차 손상인 후타 콘크리트의 파손이 빈번히 발생되고 있는 실정이다.In addition, in the conventional expansion joint device as shown in Figure 6a and 6b, in order to reduce the production cost, such as a single cutting of the iron plate in the shape of the
또한, 도 9a와 같이 종래의 신축이음장치에 있어서는 신축이음장치 본체 설치 후에 타설되는 후타 콘크리트(105)와 신축이음장치 본체간의 접합면이 밀실하게 부착되지 않아, 차량통과 시 신축이음장치 본체의 진동 등으로 인해 후타 콘크리트(105)와의 접합면에 공극이 발생하게 되고, 이 부위로 우수 등이 유입되어 하부구조물로 누수가 발생된다.In addition, in the conventional expansion joint as shown in Fig. 9a, the joint surface between the
한편 도 2를 참조하면, 이는 종래의 다른 교량용 신축이음장치를 나타낸 것으로서, 분할된 상판부(슬래브)의 대면하는 틈새에 삽입 설치되어, 온도 변화에 따라 신축 작용하는 신축이음장치 본체(201)와, 그 신축이음장치 본체(201)를 후타 콘크리트(205)에 고정시키는 앙카(202)와, 그 앙카(202)와 후타 콘크리트(205)의 결속력 증대 및 후타 콘크리트(205)의 강도 보강을 위한 보강철근(203)과, 상기 신축이음장치 본체(201)와 일체형으로 신축이음장치 본체(201)와 함께 후타 콘크리트(205)에 설치된 이물질 수거용 고무판 부재(204)로 구성되어 있다. 참조번호 206은 교량의 상판부 내부의 슬래브 철근을 나타낸다. On the other hand, referring to Figure 2, which shows another conventional expansion joint device for the bridge, is inserted into the gap facing the divided upper plate portion (slab), and the expansion joint body
이상과 같은 구성의 종래의 다른 교량용 신축이음장치에 있어서, 후타 콘크리트(205)에 발생하는 균열의 가장 큰 원인 중의 하나는 슬래브 철근(206)과 신축 이음장치가 견고하게 연결되지 않은 것이었다. 즉, 앙카(202)와 보강철근(203)의 고정을 위한 용접 상태가 불균일하고, 결속선이 충분하지 못하여 차량의 통과시 진동 및 충격으로 신축 이음장치 본체가 요동하게 되며, 이로 인해 후타 콘크리트(205)의 균열 및 파손이 발생되는 것이다.In another conventional bridge joint expansion device having the above configuration, one of the biggest causes of cracking in the
또한, 이상과 같은 종래의 다른 교량용 신축이음장치에 있어서는 횡방향 거 동을 허용하지 않는 그 구조적 특성상 지진이나 풍력, 온도에 따른 신축 등의 외력에 충분히 대응할 수 없는 문제점이 있다.In addition, the conventional conventional expansion joint device for bridges has a problem in that it cannot sufficiently cope with external forces such as earthquake, wind power, and temperature expansion due to its structural characteristics that do not allow lateral behavior.
본 발명은 이상과 같은 종래 신축이음장치에 있어서의 제문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 신축이음장치의 상판과 하판의 결합 매커니즘 및 상판을 하판과 함께 하나의 일체식 구조로 안정되게 고정시키고, 핑거형 상판의 핑거부의 구조를 종ㆍ횡 방향으로 모두 거동할 수 있는 구조로 개선함으로써 지진이나 풍력, 온도에 따른 신축 등의 외력에도 충분히 대응할 수 있는 신축이음장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems in the conventional expansion joint device as described above, the upper and lower coupling mechanism and the upper plate of the expansion joint is securely fixed in one integral structure together with the lower plate, the finger It is an object of the present invention to provide an expansion joint device capable of sufficiently coping with external forces such as earthquakes, wind power, and expansion by temperature by improving the structure of the finger portion of the shape plate in both longitudinal and transverse directions.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예에 따른 신축이음장치는, In order to achieve the above object, the expansion joint according to the first embodiment of the present invention,
교량이나 고가도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부에 상호 맞물림 결합하도록 각각 설치되며, 온도변화 및 지진이나 풍력 등의 외력에 대하여 종ㆍ횡 방향 거동이 가능한 구조로서 상판과 하판으로 분리되는 형태이고, 상판과 하판을 연결시켜주는 볼트에 켄틸레버 구조로 되어 있어 하중의 분산을 위하여 상판과 하판의 결합을 쐐기식으로 연결이 가능하도록 상기 하판의 키부와의 결합부위가 계단형 구조로 설계 제작된 핑거형 상판;It is installed so as to be interlocked with each other at both ends facing the upper part of the divided upper plate, such as a bridge or overpass, and is a structure capable of longitudinal and lateral movement against external force such as temperature change and earthquake or wind power. The bolt that connects the upper plate and the lower plate has a cantilever structure, so that the coupling part of the lower plate with the key part of the lower plate is wedge-shaped so that the coupling of the upper plate and the lower plate can be connected wedge type for load distribution. Mold tops;
상기 상판의 하부에 설치되어 상판을 지지 및 고정하며, 그 일측면에는 상판의 핑거부 후방 플레이트 단부의 계단형 구조와 밀착 고정시키기 위한 홈이 형성되 고, 그 타측면에는 후타 콘크리트와 접촉하는 부위에 우수유입 및 하중의 분산을 위한 돌기가 형성되어 있는 키부와, 그 키부에 수직으로 연장 형성되어 상판을 접촉 지지하는 수평면부로 구성되어 있는 하판; It is installed in the lower part of the upper plate to support and fix the upper plate, a groove is formed on one side of the upper plate to close contact with the stepped structure of the end of the finger plate of the upper plate, the other side is in contact with the futa concrete A lower plate composed of a key portion having projections formed thereon for rainwater inflow and load distribution, and a horizontal surface portion extending perpendicularly to the key portion to support and support the upper plate;
상기 상판과 하판을 관통하여 볼트 체결방식으로 상판을 하판에 고정시켜주는 볼트; A bolt for fixing the upper plate to the lower plate by a bolt fastening method through the upper plate and the lower plate;
상기 하판을 후타 콘크리트에 고정하며, 하판의 수평면부 하부에 현장 여건에 맞추어 높이조절이 가능한 구조로 수직 또는 경사지게 설치되는 앙카볼트; 및 An anchor bolt fixed to the futa concrete and installed vertically or inclined in a structure capable of height adjustment in accordance with site conditions under the horizontal surface portion of the lower plate; And
상기 하판의 양측 수평면부에 그 단부가 각각 설치되며, 상기 상판의 핑거부의 틈새로 유입된 우수 및 이물질의 수거를 위한 고무판부재를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다. Its end portions are respectively provided on both horizontal surface portions of the lower plate, characterized in that it comprises a rubber plate member for collecting rainwater and foreign matter introduced into the gap of the finger portion of the upper plate.
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또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 신축이음장치는, In addition, in order to achieve the above object, the expansion joint according to a second embodiment of the present invention,
교량이나 고가도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부에 상호 맞물림 결합하도록 각각 설치되며, 온도변화 및 지진이나 풍력 등의 외력에 대하여 종ㆍ횡 방향 거동이 가능한 구조로서 상판과 하판으로 분리되는 형태이고, 상판과 하판을 연결시켜주는 볼트에 켄틸레버 구조로 되어 있어 하중의 분산을 위하여 상판과 하판의 결합을 쐐기식으로 연결이 가능하도록 하판의 키부와의 결합부위가 계단형 구조로 설계 제작된 핑거형 상판; It is installed so as to be interlocked with each other at both ends facing the upper part of the divided upper plate, such as a bridge or overpass, and is a structure capable of longitudinal and lateral movement against external force such as temperature change and earthquake or wind power. The bolt type connects the upper plate and the lower plate with the cantilever structure, so that the coupling between the upper plate and the lower plate can be connected by wedge type to distribute the load. Tops;
상기 상판의 하부에 설치되어 상판을 지지 및 고정하며, 그 몸체의 일측면에는 상판의 핑거부 후방 플레이트 단부의 계단형 구조와 밀착 고정시키기 위한 홈이 형성되고, 몸체의 타측면에는 후타 콘크리트와 접촉하는 부위에 우수유입 및 하중의 분산을 위한 돌기가 형성되어 있는 키부와, 그 키부에 수직으로 연장 형성되어 상판을 접촉 지지하는 수평면부와, 그 수평면부에 수직으로 연장 형성된 수직면부로 구성되어 있는 하판; It is installed in the lower part of the upper plate to support and fix the upper plate, a groove is formed on one side of the body to closely contact with the stepped structure of the finger plate rear plate end of the upper plate, the other side of the body in contact with the futa concrete The lower part which consists of the key part which has the processus | protrusion in which the rainwater inflow and load distribution are formed, the horizontal surface part which extends perpendicularly to the said key part, and supports the upper plate, and the vertical surface part which extends perpendicularly to the horizontal surface part ;
상기 상판과 하판을 관통하여 볼트 체결방식으로 상판을 하판에 고정시켜주는 볼트; A bolt for fixing the upper plate to the lower plate by a bolt fastening method through the upper plate and the lower plate;
상기 하판을 후타 콘크리트에 고정하며, 하판의 수평면부 하부에 현장 여건에 맞추어 높이조절이 가능한 구조로 수직 또는 경사지게 설치되는 앙카볼트; 및 An anchor bolt fixed to the futa concrete and installed vertically or inclined in a structure capable of height adjustment in accordance with site conditions under the horizontal surface portion of the lower plate; And
상기 하판의 양측 수직면부에 그 단부가 각각 착탈 가능하게 설치되며, 상기 상판의 핑거부의 틈새로 유입된 우수 및 이물질의 수거를 위한 고무판부재를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.Both ends of the lower plate are vertically detachable at their ends, and are characterized in that they include a rubber plate member for collecting rainwater and foreign substances introduced into the gap of the finger portion of the upper plate.
여기서, 바람직하게는 상기 상판의 핑거부의 하면부와 상기 하판의 수직면부의 상단부에는 상기 상판의 핑거부의 휨이나 절단 등의 방지를 위해 핑거부의 강성을 보강하기 위한 보강판 부재가 더 설치된다. Here, a reinforcing plate member for reinforcing the rigidity of the finger portion is further provided on the lower surface portion of the finger portion of the upper plate and the upper end portion of the vertical surface portion of the lower plate to prevent bending or cutting of the finger portion of the upper plate.
이하 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 신축이음장치를 나타낸 것으로서, 도 3은 전체적인 구조를 보여주는 정단면도이고, 도 3a는 신축이음장치의 주요부만을 발췌하여 확대도시한 도면이며, 도 3b는 상판과 하판의 쐐기식 결합 상태를 보여주는 부분 발췌 상세도이다.3 to 3b is a view showing the expansion joint according to the first embodiment of the present invention, Figure 3 is a front sectional view showing the overall structure, Figure 3a is an enlarged view showing only the main part of the expansion joint device, Figure 3b is a partial excerpt detail showing the wedge-bonded state of the upper and lower plates.
도 3 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 신축이음장치는 핑거형 상판(310a)(310b), 하판(320a)(320b), 볼트(331), 앙카볼트(340), 고무판부재(350)를 포함하여 구성된다.3 to 3B, the expansion joint according to the first embodiment of the present invention is a finger-type
상기 핑거형 상판(310a)(310b)은 교량이나 고가도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부에 상호 맞물림 결합하도록 각각 설치되며, 온도변화 및 지진이나 풍력 등의 외력에 대하여 종ㆍ횡 방향으로 거동이 가능한 구조로서 상판(310a) (310b)과 하판(320a)(320b)으로 분리되는 형태이고, 상판(310a)(310b)과 하판(320a)(320b)을 연결시켜주는 볼트(331)에 상판(310a)(310b)이 켄틸레버 구조로 되어 있어 모든 하중이 볼트(331)에 집중되고 있어 볼트 손상을 최소화하기 위하여 하중을 분산시키는 구조로 상판(310a)(310b)과 하판(320a)(320b)의 결합을 쐐기식으로 연결이 가능하도록 상기 하판(320a)(320b)의 키부(320k)와 상판(310a)(310b)의 결합부위(310k)가 계단형 구조로 설계 제작된다. 여기서, 또한 이와 같은 상판(310a)(310b)의 각 핑거들(310f)은 종방향 및 횡방향으로의 거동이 모두 가능하도록 핑거들(310f)의 길이방향 및 측면방향으로 각각 소정 간격(a mm) 만큼씩의 빈 공간을 가지도록 설계 및 제작된다(도 7 참조, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명된다).The finger-shaped
상기 하판(320a)(320b)은 상판(310a)(310b)의 하부에 설치되어 상판(310a) (310b)을 지지 및 고정하며, 그 일측면에는 상판(310a)(310b)의 핑거부(310f) 후방 플레이트 단부의 계단형 구조와 밀착 고정시키기 위한 홈이 형성되고, 그 타측면에는 후타 콘크리트(360)와 접촉하는 부위에 우수유입 및 하중의 분산을 위한 돌기(320p)가 형성되어 있는 키부(320k)와, 그 키부(320k)에 수직으로 연장 형성되어 상판(310a)(310b)을 접촉 지지하는 수평면부(320h)로 구성된다. The
상기 볼트(331)는 상판(310a)(310b)과 하판(320a)(320b)을 관통하여 볼트 체결방식으로 상판(310a)(310b)을 하판(320a)(320b)에 고정시켜 준다. The
상기 앙카볼트(340)는 하판(320a)(320b)을 후타 콘크리트(360)에 고정하며, 하판(320a)(320b)의 수평면부(320h) 하부에 현장 여건에 맞추어 높이조절이 가능한 구조로 수직 또는 경사지게 설치된다. 본 실시예에서는 이러한 앙카볼트(340)가 경사지게 설치된 예를 보여준다. 즉, 현장의 콘크리트 구조물 슬래브의 두께나 최상층 바닥면의 높이 등에 따라 신축이음장치의 전체 높이를 조절해야 할 필요성이 있을 때, 이 앙카볼트(340)는 봉 전체가 나사산으로 형성되어 있어 앙카의 고정부 역할을 하는 와셔(344)를 쉽게 원하는 위치로 변동시킬수 있어, 신축이음장치의 전체 높이를 손쉽게 조정할수 있게 되는 것이다. 이와 같이 앙카볼트(340)의 길이를 조정하는 한편, 후타 콘크리트(360)와의 결합을 공고히 하기 위한 것으로 앙카볼트(340)의 몸체를 따라 대각선 방향의 상ㆍ하부로 자유롭게 이동이 가능한 와셔(344)가 체결되고, 그 와셔(344)의 전,후방에는 와셔(344)의 위치를 고정하기 위한 너트(342)(346)가 각각 체결된다. 따라서 앙카의 길이 조정을 하고자 할 때, 앙카볼트 (340)의 하단부로부터 너트(342)-와셔(344)-너트(346) 순으로 체결하여 와셔(344)를 적절한 위치에 고정시킨 후 외측에 체결된 너트(346)의 하부에 남게 되는 앙카볼트(340)의 나머지 부분을 절단해 버림으로써 앙카볼트(340)의 길이를 간단히 조정할 수 있게 되는 것이다. The
상기 고무판부재(350)는 하판(320a)(320b)의 양측 수평면부(320h)에 그 단부가 각각 설치되며, 상기 상판(310a)(310b)의 핑거부(310f)의 틈새로 유입된 우수 및 이물질을 수거한다. The
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여기서, 이상과 같은 본 발명의 신축이음장치와 종래의 신축이음장치에 대해 다시 한 번 살펴보기로 한다.Here, the expansion joint device and the conventional expansion joint device of the present invention as described above will be described once again.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 종래에는 상판(101a)(101b)(601a) (601b)의 각 핑거들(101f)(601f)은 제작비용의 절감차원에서 한 번의 절단작업에 의해 대칭구조로 만들어진다. 이와 같이, 절단비용을 절약할 수 있어 단일절단을 실시하고 있는 바, 이는 차량의 진행 방향으로만 신축이음 거동을 허용하게 되고, 횡방향의 거동 여유폭이 없다. 이에 따라 추후 종ㆍ횡 방향 거동이 모두 필요한 지진, 풍력, 그리고 온도에 따른 횡방향 등의 예상치 못한 외력이 작용할 때 횡방향 거동불능에 따른 신축이음장치의 기능상실 및 신축이음 장치를 고정하고 있는 후타 콘크리트(105)와 같은 구조물의 파손을 유발하게 된다.6A and 6B, conventionally, the
실제로 온도에 따른 휨방향 거동변위가 심한 굴곡이 있는 큰 폭의 연결램프(ramp)의 경우 횡방향 변위를 모두 수용하지 못하여 대면하고 있는 도 6a 내지 도 6b의 핑거(101f)(601f)부가 서로 간섭되는 현상이 나타나고, 이로 인한 신축기능의 상실 및 2차 손상인 후타 콘크리트(105)의 파손이 빈번히 발생되고 있다. 현재까지의 신축이음장치 개념은 횡방향 거동의 필요성을 느끼지 못했으나, 지진 및 풍력 등의 이유로 횡방향 거동이 가능한 신축이음장치가 필요하게 되었다. 이에 따라 본 발명에서는 종ㆍ횡 방향 거동을 허용하는 신축이음장치 구조체를 제안하게 된 것이다.In fact, in the case of a large connection ramp having a large bending direction displacement due to temperature, the
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상판(310a)(310b)의 각 핑거들(310f)은 종방향 및 횡방향으로의 거동이 가능하도록 핑거들(310f)의 길이 방향으로 소정 간격 만큼 공간을 가지도록 설계 및 제작됨은 물론, 종방향에 대해 그 측면방향으로 소정 간격('a' mm이상) 또는 교량형식에 따라, 지진 및 풍력 등을 감안하여 횡방향 허용변위 만큼 빈 공간을 가지도록 설계 및 제작되는 것이다. 도 7에서 종방향으로의 공간이 없는 것처럼 보이는데, 이는 상판(310a)(310b)의 각 핑거들(310f)이 종방향(차량진행방향)으로 최대로 수축된 상태를 도시하였기 때문이며, 실제로는 이 종방향으로도 핑거(101f)부의 종방향 길이 간격 만큼 신축량을 허용하도록 설계 및 제작된다. That is, as shown in FIG. 7, each of the
여기서, 또한 이와 같은 종ㆍ횡 방향 거동형태는 도 7에 도시된 핑거부의 형태에만 한정되는 것이 아니라 도 8a 내지 도 8c와 같이 여러 가지 형태의 핑거부에도 적용이 가능하다. 도 8b에서 310s는 톱니부를, 도 8c에서 310w는 물결부를 각각 나타낸다. Here, such a longitudinal and lateral behavior is not limited to the shape of the finger portion shown in FIG. 7 but can be applied to various types of finger portions as shown in FIGS. 8A to 8C. In Fig. 8B, 310s represents a toothed portion, and in Fig. 8C, 310w represents a wave portion.
또한, 도 4a에 도시된 바와 같이, 종래의 교량용 신축이음장치는 상기 상판(101b)의 각 핑거(101f)가 이루는 켄틸레버 구조의 자체 특성상 작용하중ㆍ휨모멘트에 대해 앙카(102) 또는 너트(107)부에 작용응력인 인장력, 전단력, 휨모멘트가 집중하여 작용하게 되며, 이로 인해 너트(107)의 풀림, 앙카(102)의 절단 등과 같은 사태가 발생되고 있다. 그리고 이러한 결과는 신축이음장치의 상판을 탈락시켜 주행차량에 심각한 교통사고를 유발시키고 있다. 이러한 앙카(102) 또는 너트(107)부에 집중하중이 작용하는 점을 감안하여 상판(310a)(310b)에 있어서 도 4a의 앙카(102)와 같이 집중하중을 받지 않고, 하중의 분산을 위하여 상판과 하판의 결합을 쐐기식 연결이 가능하도록 핑거부 상판(310a)(310b) 후방 플레이트에 도 3b에서와 같이, 계단형의 키부(310k)를 형성하고, 하판(320a)(320b)의 대응 부위에는 상판(310a)(310b)의 계단형의 키부(310k)를 밀착 고정시키기 위한 홈이 형성된 키부(320k)를 설치하게 되면, 기존의 앙카(102)가 받던 모든 집중하중은 도 4b에서 보여주듯이 하판(320a)(320b)의 홈이 파인 키부(320k)에서 응력인 인장력, 저항모멘트, 전단저항을 신축이음장치의 길이방향으로 길게 연결된 계단형 키부(310k)와 하 판의 홈이 파인 키(320k)에서 받게 되므로, 종래의 볼트(331) 또는 앙카(102)는 집중하중에 대하여 저항하는 개념이었으나, 본 발명에서의 볼트(331)는 상판(310a) (310b)과 하판(320a)(320b)을 체결하는 개념이 된다.In addition, as shown in FIG. 4A, the conventional expansion joint device for bridges may include the
종래의 신축이음장치에 있어서 누수원인이 여러 가지 있으며, 그중 하나가 도 9a와 같이 신축이음장치와 후타콘크리트(105)의 연결부의 밀착이 되지 않아 누수가 발생하고 있다. 본 발명에서는 이에 대한 보완으로 도 9b에서와 같이, 상기 하판(320a)(320b)의 키부(320k)의 후면에 하중의 분산 효과를 기대하며 접착강도를 높이기 위하여 돌기(320p)를 형성한다. 이 돌기(320p)를 설치함으로써 누수방지에 효과적으로 대응하고, 키부(320k)에서 받는 응력을 앙카볼트(340)에 분산하며, 부분적으로는 돌기(320p)를 통해 후타콘크리트(360)에 전달한다.There are various leak causes in the conventional expansion joints, and one of them is not in close contact with the connection portion between the expansion joint and the futa concrete 105 as shown in FIG. In the present invention to compensate for this, as shown in Figure 9b, the
또한, 이상과 같은 하판(320a)(320b)의 키부(320k)와 슬래브 콘크리트(390) 사이에 있는 후타콘크리트(360)에는 균열이 빈번히 발생한다. 신축이음장치 보수시 후타콘크리트(360) 타설 후 2∼3시간이면 차량이 통과하여 충분히 양생이 되지 않는 상태에서 차량이 통과하며, 후타콘크리트(360)에 균열이 발생하고, 우수가 유입되고 있다. 이러한 후타콘크리트(360)를 보호하기 위하여 하판의 키부(320k)와 슬래브 콘크리트(390)사이에 콘크리트 보호를 위한 고강도 철판부재 또는 FRP판이나 고강도 프리캐스트(pre-cast) 콘크리트 부재(380)가 설치된다. 이때 후타콘크리트(360)와 상기 후타콘크리트 보호용 고강도 철판부재 또는 FRP판, 고강도 프리캐스트(pre-cast) 콘크리트 부재(380)와의 부착력을 향상시키기 위하여 요철을 설치한다.In addition, cracks frequently occur in the
한편, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1실시예에 따른 신축이음장치에 있어서, 상판의 계단형 구조 단부와 하판의 키부의 다양한 실시예를 보여주는 도면이다.On the other hand, Figures 5a to 5d is a view showing the various embodiments of the step portion of the step structure of the upper plate and the key portion of the lower plate in the expansion joint according to the first embodiment of the present invention.
먼저, 상판(310a)(310b)에 있어서, 상기 하판(320a)(320b)과 요철식(또는 쐐기식)으로 결합되는 핑거부 후방 플레이트 단부(310k)의 형상은 도 5a 및 도 5b에서와 같이 하반부가 돌출된 형태로, 도 5c에서와 같이 중심부가 요(凹)형의 오목홈을 갖는 형태로, 또는 도 5d에서와 같이 요(凹)형의 오목홈과 커버가 결합된 형태 등과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다. First, in the
또한, 하판(320a)(320b)에 있어서는, 후타 콘크리트(360)나 그 후타 콘크리트 보호용 고강도 철판부재(또는 고강도 콘크리트부재)(380)와의 부착력을 향상시키는 한편 키부재에서 받은 하중을 분산시키기 위하여 상기 하판(320a)(320b)의 키부(320k)의 외측 형상은 도 5a 내지 도 5d에서와 같이 요(凹)형과 철(凸)형의 결합형태로 형성된다.In addition, in the
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제2실시예에 따른 신축이음장치를 나타낸 것으로서, 도 10a는 교량이나 고가 도로등의 신축이음부에 설치된 상태로서의 전체적인 구조를 보여주는 정단면도이고, 도 10b는 하판의 구조를 보여주는 단면도이며, 도 10c는 고무판부재를 착탈이 가능하도록 설치한 상태를 보여주는 단면도이고, 도 10d는 고무판부재, 로울러형 바퀴 및 가이드 레일 부재의 결합관계를 보여주는 도면이다.10A to 10D illustrate a expansion joint according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 10A is a front sectional view showing an overall structure as a state of being installed in expansion joints such as bridges or overpasses, and FIG. Figure 10c is a cross-sectional view showing the structure of Figure 10c is a cross-sectional view showing a state in which the rubber plate member detachably installed, Figure 10d is a view showing a coupling relationship of the rubber plate member, the roller wheel and the guide rail member.
도 10a를 참조하면, 이 제2실시예에 따른 신축이음장치는 상기 제1실시예와 마찬가지로 핑거형 상판(1010a)(1010b), 하판(1020a)(1020b), 볼트(1031), 앙카볼트(1040), 고무판부재(1050)를 기본적으로 구비한다.Referring to FIG. 10A, the expansion joint according to the second embodiment of the present invention is similar to the first embodiment of the finger type
상기 핑거형 상판(1010a)(1010b)은 교량이나 고가 도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부에 상호 맞물림 결합되도록 설치되며, 온도변화 및 지진이나 풍력등의 외력에 대하여 종방향 및 횡방향으로의 거동이 가능하도록 설계, 제작된다. 도 10a에서 참조번호 1003은 보강 철근, 1006을 슬래브 철근, 1090은 슬래브 콘크리트를 각각 나타낸다. The finger-shaped
상기 하판(1020a)(1020b)은 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 상판(1010a) (1010b)의 하부에 설치되어 상판(1010a)(1010b)을 지지하고 고정하며, 상판(1010a)(1010b)의 후방 플레이트 단부를 밀착 고정하는 키부(1020k)와, 그 키부키부(1020k)에 연장 형성되어 상판(1010a)(1010b)을 접촉 지지하는 수평면부(1020h)와, 그 수평면부(1020h)에 직각으로 연장 형성된 수직면부(1020v)로 구성된다. As shown in FIG. 10B, the
여기서, 바람직하게는 상기 상판(1010a)(1010b)의 핑거(1010f)부의 하면부와 상기 하판(1020a)(1020b)의 수직면부(1020v)의 상단부에 걸쳐 상기 상판(1010a) (1010b)의 핑거부의 휨이나 절단 등의 방지를 위해 핑거부의 강성을 보강하기 위한 보강판 부재(1070)가 더 설치된다. 이와 같은 보강판 부재(1070)로는 헌치(hunch)형 삼각 스티프너(stiffener) 플레이트가 사용될 수 있다. 이 헌치형 삼각 스티프너 플레이트(1070)는 상판(1010a)(1010b)의 핑거부의 하면부와 하판(1020a)(1020b)의 수직면부(1020v)에 각각 용접에 의해 설치된다. 도 10a와 같이, 핑거형 상판인 켄틸레버형의 특성상 상판(1010a)(1010b)이 차량에서 작용하는 윤하중에 저항하지 못하고 절단되는 경우가 발생되는데, 상판의 하중을 보강판 부재(1070)인 삼각 스티프너 플레이트에 전달하고, 삼각 스티프너 플레이트에 작용하는 하중은 하판(1020a)(1020b)의 수직면부(1020v)에 전달함으로써 상판(1010a)(1010b)이 절단되거나 처짐 현상을 방지하게 된다.Here, preferably, the fingers of the
상기 볼트(1031)는 상판(1010a)(1010b)과 하판(1020a)(1020b)을 관통하여 체결됨으로써 상판(1010a)(1010b)을 하판(1020a)(1020b)에 결합, 고정시킨다.The
상기 앙카볼트(1040)는 상기 하판(1020a)(1020b)을 후타 콘크리트(1060)에 고정하며, 하판(1020a)(1020b)의 수평면부 하부에 현장 여건에 맞추어 높이조절이 가능한 구조로 수직 또는 경사지게 설치된다. 본 실시예에서는 경사지게 설치된 경우를 보여준다.The
상기 고무판 부재(1050)는 상기 하판(1020a)(1020b)의 양측 수직면부(1020v)에 그 단부가 각각 착탈 가능하게 설치되며, 상기 상판(1010a)(1010b)의 핑거부의 틈새로 유입된 우수 및 이물질을 수거하기 위한 것이다. 여기서, 이와 같이 고무판 부재(1050)를 착탈 가능하도록 설치하기 위해 도 10c에 도시된 바와 같이, 고무판 부재(1050)의 양단부에는 단부의 가장자리를 따라 다수의 로울러형 바퀴(1052)가 설치되고, 하판(1020a)(1020b)의 양측 수직면부(1020v)에는 그 로울러형 바퀴(1052)의 고정 및 구름(rolling) 이동을 가능하게 하는 가이드 레일부재(1054)가 설치된다. The
도 10d는 이상과 같은 고무판 부재(1050), 로울러형 바퀴(1052) 및 가이드 레일부재(1054)의 결합 관계를 상세하게 보여주는 도면이다.10D is a view showing in detail the coupling relationship between the
도 10d에 도시된 바와 같이, 고무판 부재(1050)의 양쪽 상단부에는 바퀴 고정부재(1052g)에 의해 고정된 다수의 로울러형 바퀴(1052)가 고무판 부재(1050) 단부의 가장자리를 따라 나란히 설치되고, 그와 같이 설치된 상태에서 로울러형 바퀴(1052)가 가이드 레일부재(1054)를 매개로 하여 상기 하판(1020a)(1020b)의 양측 수직단부(1020v) 사이에 착탈 가능하게 설치되는 것이다. 도 10d에서 참조번호 1055는 가이드 레일부재(1054)를 서로 연결하는 연결커플링을 나타낸다.As shown in FIG. 10D, a plurality of roller-
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 신축이음장치는 신축 이음장치의 상판과 하판과의 결합 메커니즘에 있어서 자사의 선출원 실용신안등록 0184726∼29 및 특허등록 제0399277호에 개시되어 있는 볼트와 너트의 결합개념을 그대로 계승하되, 상부판을 하판에 고정하는 하판 키부의 형상을 쐐기식으로 개선함으로써 상판을 보다 안정되게 고정시킬 수 있다.As described above, the expansion joint according to the present invention is the coupling mechanism between the upper and lower plates of the expansion joint device of the bolts and nuts disclosed in its patent application Utility Model Registration 0184726-29 and Patent Registration No. 0399277 While inheriting the coupling concept as it is, the upper plate can be more stably fixed by improving the shape of the lower plate key portion fixing the upper plate to the lower plate.
또한, 핑거형 상판의 핑거부(돌기부)의 구조를 종ㆍ횡방향으로 모두 거동할 수 있는 구조로 설계 제작함으로써 지진이나 풍력 등의 외력에도 충분히 대응할 수 있는 장점이 있다. In addition, by designing and manufacturing the structure of the finger portion (projection portion) of the finger-shaped upper plate in the longitudinal and transverse direction, there is an advantage that can sufficiently cope with external forces such as earthquake and wind power.
뿐만 아니라, 본 발명의 제2실시예의 경우, 우수 및 이물질 수거용 고무판 부재를 신축 이음장치 본체와 독립적으로 교체 가능한 구조로 개선함으로써 차량 통제에 따른 교통 체증의 문제와 손상된 고무판부재의 신속한 교체 작업이 이루어지지 못함에 따른 하부 구조물로의 2차 손상의 문제를 근본적으로 해소할 수 있는 장점이 있다. In addition, in the case of the second embodiment of the present invention, by improving the structure of the rubber plate member for rainwater and foreign matter collection independently of the expansion joint body, the problem of traffic congestion and rapid replacement of the damaged rubber plate member is made There is an advantage that can fundamentally solve the problem of secondary damage to the lower structure due to the lack of support.
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