KR102655716B1 - 간격 조절가능한 앵커형 전단키 - Google Patents

간격 조절가능한 앵커형 전단키 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교량의 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 개재되는 간격 조절가능한 앵커형 전단키에 관한 것으로, 상부 구조물의 하부 모서리에서 고정결합되는 브래킷부와; 하부 구조물의 상면에서 수직방향으로 길이연장되어 브래킷부의 관통공을 관통하고, 자유단 외주면 둘레에 숫나사산을 형성하는 앵커부; 브래킷부의 관통공 내에서 앵커부의 길이방향을 따라 승강가능하도록 볼팅 체결되는 승강부; 및 앵커부의 숫나사산에 볼팅 체결되고, 관통공 아래로 노출된 승강부 하단에 면접촉되어 승강부의 풀림을 방지하는 풀림방지 너트;를 포함하고, 여기서 브래킷부의 관통공 내주면과 승강부 외주면 사이의 수평 이격 거리는 승강부의 회전 조작에 의해 관통공 내에서 앵커부의 길이방향을 따라 승강부의 승강 이동을 통해 가변될 수 있다.

Description

간격 조절가능한 앵커형 전단키 {Anchor type shear key capable of controlling distance}
본 발명은 간격 조절가능한 앵커형 전단키에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 승강부의 승강(昇降)을 통해 수평방향 이동 범위를 제어할 수 있도록 구성된 앵커형 전단키에 관한 것이다.
일반적으로, 교량 등의 구조물에서는 구조물의 안정성을 확보하는 한편 구조물의 내구 수명을 증가시키기 위해 교좌장치를 채용하고 있다.
예컨대, 교량용 교좌장치는 교량의 상부 구조물과 이의 하중을 지지하는 교각의 접점에 개재되어, 상부 구조물에서 작용하는 수직 하중과, 기온 변화, 풍력, 지진 등의 충격에 의한 이동 변위를 수용할 수 있을 뿐만 아니라 하부 구조물을 기초로 하여 상부 구조물을 지지할 수 있어 구조물의 안전을 도모하는 기능을 제공할 수 있다.
국내에 내진 설계가 도입된 이후에, 신설 교량의 내진 설계가 의무화되었을 뿐만 아니라 기존 교량에도 내진 성능의 확보를 이한 보수/보강을 실시하고 있다. 기존 교량의 부족한 내진 성능을 보완하기 위해서, 교량은 도 1에 도시되었듯이 상부 구조물(10)과 하부 구조물(20) 사이에 앞서 기술된 교좌장치(B) 등과 함께 전단키(S;Shear Key)를 적용하고 있다. 이러한 전단키(S)는 온도 변화에 따른 신축력, 지진 등에 의한 급격한 변위 발생시 상부 구조물과 교각의 상대적 변위량을 마찰력에 의해 흡수하여 교량 상판의 낙교 등의 위험성을 방지할 수 있다.
전단키는 통상적으로 하방으로 돌출된 전단 블록을 갖춘 상부 플레이트와, 전단 블록을 수용할 수 있도록 상면에 가이드 블록을 갖춘 하부 플레이트로 구성되며, 상부 플레이트를 교량 상판에 고정하고 하부 플레이트를 상부 플레이트와 대면하도록 교각 상부에 올려 놓고 하부 플레이트 둘레에 거푸집을 설치한 후 무수축 몰탈을 타설하여 경화되는 콘크리트 매트에 안착고정한다. 당해 분야의 숙련자들에게 알려져 있듯이, 전단키는 전단 블록과 가이드 블록 사이에 소정의 이격 거리를 두고 시공된다. 교량은 지진시 상부 구조물의 질량에 비례하여 관성력으로 인해 교각에 상당한 수평력이 작용하게 되는데, 이격 거리 만큼 구조물에 충격 하중이 발생하게 된다.
예컨대, 지진 등의 영향으로 교량에 수평 변위가 발생하는 경우, 전단 블록과 가이드 블록 간의 이격 거리가 교좌장치(B, 다시 말하자면 교좌받침)의 한계 변위보다 크면, 교량에 작용하는 수평력이 교좌장치에 집중되어 교좌장치의 파손 위험성이 높아지고 큰 허용 전단력을 기대할 수 없다. 이와 반대로, 전단 블록과 가이드 블록 간의 이격 거리가 매우 근접하면, 교좌장치에 위한 수평력에 저항하기에 앞서 전단 블록과 가이드 블록의 접촉으로 하중이 집중되어 전단키의 파괴로 이어지는 문제점을 갖는다.
이에, 교좌장치의 수평방향 변위 거동에 맞춰 전단키의 수평방향 이동 범위를 설정하여 효과적인 수평력 제어를 확보할 수 있는 방안이 요구되고 있지만 현재까지 만족할 만한 결과를 달성하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 브래킷부의 관통공과 승강부의 몸체 간의 간격(유격)을 승강부의 볼팅 회전에 따른 승강 이동으로 조절하여 교량의 수평방향 변위를 구속할 수 있는 앵커형 전단키를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 교량의 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 개재되어 전단력에 저항하는 앵커형 전단키에 관한 것으로, 상부 구조물의 하부 모서리에서 교축방향을 따라 고정결합되는 브래킷부와; 하부 구조물의 상면에서 수직방향으로 길이연장되어 브래킷부의 관통공을 관통하고, 자유단 외주면 둘레에 숫나사산을 형성하는 앵커부; 브래킷부의 관통공 내에서 앵커부의 길이방향을 따라 승강가능하도록 볼팅 체결되는 승강부; 및 앵커부의 숫나사산에 볼팅 체결되고, 관통공 아래로 노출된 승강부 하단에 면접촉되어 승강부의 풀림을 방지하는 풀림방지 너트;를 포함하는데,
브래킷부는 상부 구조물의 하부 모서리를 덮어 씌울 수 있도록 절곡 형성된 프레임 바와; 프레임 바의 일측에서 하부 구조물의 상면과 소정의 간격을 두고 평행하게 교축직각방향을 향해 외측으로 연장되고, 내부 영역에 두께방향으로 상광하협 구조의 하향 테이퍼진 원뿔대 형상으로 형성된 관통공을 구비한 가이드 플레이트; 및 프레임 바와 가이드 플레이트 사이에 배치된 보강 수직판;을 포함하고,
승강부는 관통공 내에서 승강 이동가능하도록 관통공의 내주면과 대응되는 원뿔대 형상으로 형성되고, 관통공의 하부측 내경보다 작은 크기의 하단측 직경을 갖는 몸체와; 몸체의 상단 중심에서 단차지게 축선방향으로 길이연장된 너트 머리; 및 몸체와 너트 머리를 관통하고, 앵커부의 숫나사산에 볼팅 체결가능하도록 중공 내주면에 암나사산을 형성하는 결합공;을 포함하고,
여기서, 브래킷부의 관통공 내주면과 승강부의 몸체 외주면 사이의 수평 이격 거리는 승강부의 회전 조작에 의해 관통공 내에서 앵커부의 길이방향을 따라 승강부의 승강 이동을 통해 가변될 수 있다.
본 발명은 프레임 바를 상부 구조물의 하부 측면과 저면에 접하도록 측면 지지 플레이트와 저면 지지 플레이트로 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명은 관통공을 교축방향으로 연장된 장홀로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 브래킷부는 관통공 내에 다수의 앵커부와 다수의 승강부를 배치할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 다수의 앵커부는 관통공의 연장방향 혹은 교량의 교축방향으로 소정의 간격을 두고 하부 구조물 상에 고정 설치될 수 있다.
선택가능하기로, 본 발명은 앵커부의 고정단 외주면 둘레에 부반력 방지판을 구비할 수 있다.
본 발명은 풀림방지 너트의 외경을 관통공의 하부측 내경보다 큰 크기로 형성할 수 있다.
바람직하기로, 본 발명은 앵커부를 관통공과 대응되는 하부 구조물의 상면에 위치시킬 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 교량의 상부 구조물에 위치고정된 브래킷부의 관통공 내에서 승강부의 높낮이에 따라 관통공과 승강부 간의 간격 조절을 통해 교량의 수평방향 변위를 제한할 수 있다.
본 발명은 승강부의 회전 조작에 의해 관통공과 승강부 사이의 수평 이격 거리를 정밀하게 조절할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 시공 현장에서 교좌장치의 수평 이동 변위와 동일하게 앵커형 전단키의 수평 이격 거리를 설정하여 효과적인 내진 성능을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존 교량 설비에 어렵지 않게 시공할 수 있을 뿐만 아니라 유지보수 및 점검 업무를 간편하게 실시할 수 있다. 이외에도, 본 발명은 다양한 타입의 교량에도 적용가능하다.
도 1은 전단키와 교좌장치를 설치한 교량을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키를 개략적으로 도시한 부분 절개도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키의 분해 사시도이다.
도 4a는 도 4에 도시된 간격 조절가능한 앵커형 전단키를 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 5a는 도 2에 도시된 간격 조절가능한 앵커형 전단키를 개략적으로 도시한 종단면도로서, 브래킷부의 관통공 내에서 승강부의 하강 동작 상태를 나태낸 도면이다.
도 5b는 도 2에 도시된 간격 조절가능한 앵커형 전단키를 개략적으로 도시한 종단면도로서, 브래킷부의 관통공 내에서 승강부의 상승 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키를 교량에 적용한 사용 상태도로서, 앵커형 전단키의 다양한 배열 위치를 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키를 개략적으로 도시한 부분 절개도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키의 분해 사시도이다.
도10은 도 7에 도시된 간격 조절가능한 앵커형 전단키를 개략적으로 도시한 종단면도로서, 브래킷부의 관통공 내에서 승강부의 승강 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키의 다른 일례를 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 첨부 도면에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키(100;Shear Key)는 도 6에 도시되었듯이 교량의 상부 구조물(10)과 하부 구조물(20) 사이에 개재되는데, 승강(昇降) 방식으로 앵커형 전단키의 수평방향 이동 변위를 용이하게 조절할 수 있도록 구성된다.
다시 말하자면, 본 발명은 볼팅 체결방식에 의한 정·역회전 조작을 통해 상하방향으로 승강 이동하면서 앵커형 전단키의 수평방향 이동 변위를 조절할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키(100;이하 앵커형 전단키)는 교량의 상부 구조물(10;도 6 참조)의 하부에 설치되는 브래킷부(110)와, 브래킷부(110)에 형성된 관통공(112a)을 관통하도록 교량의 하부 구조물(20;도 6 참조)에 고정되는 앵커부(120), 및 앵커부(120)의 길이방향을 따라 승강가능하게 결합 배치된 승강부(130)를 포함한다.
바람직하기로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 앵커형 전단키(100)는 교량의 교축직각방향으로 수평변위를 제어할 수 있도록 교량 상판과 교각 사이에 배치될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 앵커형 전단키(100)는 교량의 교축방향으로 수평변위를 제어할 수도 있다. 여기서, 교축방향은 교량의 길이방향 혹은 차량의 진행방향을 의미할 수 있으며, 교축직각방향은 유수방향을 의미할 수도 있다.
참고로, 상부 구조물은 교량의 상판일 수 있으며, 선택적으로 레일, 컴퓨터 서버, 통신장치, 실험장치, 의료장치 등의 장비나 기기일 수 있다. 이와 대응되게, 하부 구조물은 교량의 교각(혹은 교대)일 수 있으며, 선택적으로 침목, 지면, 건축물, 생산 라인일 수도 있다.
본 발명의 이하 상세한 설명에서는 교량의 상부 구조물과 이의 하중을 지지하는 하부 구조물 사이에 개재된 전단키(100)를 기초로 하여 기술하도록 한다.
브래킷부(110)는 교량의 상부 구조물 하부에 설치고정되는데, 앵커, 스터드 등으로 고정될 수 있다. 다시 말하자면, 브래킷부(110)는 상부 구조물(10)의 하부 모서리 영역에 고정 결합될 수 있다.
도시되었듯이, 브래킷부(110)는 절곡 구조를 갖는 프레임 바(111)와, 프레임 바(111)의 일측에서 외측방향으로 연장된 가이드 플레이트(112)를 포함한다. 가이드 플레이트(112)는 이의 내부 영역에 두께방향으로 관통공(112a)을 형성한다.
프레임 바(111)는 교량의 상부 구조물의 하부 모서리를 덮어 씌울 수 있도록 측면 지지 플레이트(참조부호 없음)와 저면 지지 플레이트(참조부호 없음)로 이루어진 L자 단면형상으로 절곡 형성될 수 있다. 이에 국한되지 않고, 프레임 바(111)는 상부 구조물의 하부 모서리 형상에 대응되게 측면 지지 플레이트와 저면 지지 플레이트의 사잇각을 예각(銳角) 또는 둔각(鈍角)으로 이루며 형성될 수 있다.
또한, 브래킷부(110)는 프레임 바(111)의 일측, 즉 측면 지지 플레이트에서 교축직각방향을 향해 외측으로 연장된 가이드 플레이트(112)를 포함한다. 가이드 플레이트(112)는 전술되었듯이 앵커부(120)의 관통 삽입을 허용하는 크기와 형상으로 형성된 관통공(112a)을 구비한다. 관통공(112a)은 가이드 플레이트(112)의 상하를 관통하고, 상측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 상광하협(上廣下俠) 구조의 하향 테이퍼진 원뿔대 형상으로 천공되어 있다.
가이드 플레이트(112)는 하부 구조물의 상면과 소정의 간격을 두고 평행하게 배치될 수 있다. 바람직하기로, 가이드 플레이트(112)는 지진 또는 풍하중 등의 외력으로 인한 상부 구조물의 수평 이동을 구속하기 위해 수평방향으로 배치될 수 있다. 더욱 바람직하기로, 가이드 플레이트(112)는 하부 구조물에서 수직방향으로 돌출 연장된 앵커부(120)의 길이방향과 직교되는 방향으로 배치될 수 있다.
선택가능하기로, 브래킷부(110)는 프레임 바(111)와 가이드 플레이트(112) 사이에 보강 수직판(113)을 추가로 배치할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 브래킷부(110)는 가이드 플레이트(112)의 폭방향(다시 말하자면, 교축방향) 양단에 보강 수직판(113)을 각각 배치할 수 있다. 브래킷부(110)는 보강 수직판(113)에 의해 프레임 바(111)와 가이드 플레이트(112) 간의 신뢰할 수 있는 결합 상태를 보장하고 구조 강도를 보강할 수 있을 뿐만 아니라 외부 환경으로부터 앵커부(120)의 자유단을 최대한 노출시키지 않을 수 있다.
앵커부(120)는 도 6에 도시되었듯이 하부 구조물(20)에 해당하는 교각 상부에 몰탈부(C, 또는 콘크리트 매트)에 기립 상태로 설치될 수 있다. 부언하자면, 앵커부(120)는 교량의 교각 상부에 형성된 베드 블록 둘레에 거푸집을 설치한 다음에 무수축 몰탈을 타설하여 경화되는 몰탈부(C)를 수단으로 하여 돌출되도록 고정 설치될 수 있다. 이와 달리, 몰탈부(C)는 거푸집을 대신하여 교각 상부의 베드 블록의 상면에 오목하게 형성된 홈에 앵커부를 기립 상태로 배치하고 베드 블록의 홈 내부에 무수축 몰탈을 타설 및 양생하여 형성될 수도 있다.
더욱이, 앵커부(120)는 브래킷부(110)의 가이드 플레이트(112)와 대면하는 하부 구조물의 상부에 설치될 수 있는데, 브래킷부(110)의 관통공(112a) 내부로 관통 삽입가능하도록 관통공(112a)과 대응되는 위치에 해당하는 하부 구조물의 상부에 설치된다.
도시되었듯이, 앵커부(120)는 자유단 외주면에 숫나사산을 형성한 가늘고 긴 앵커 볼트로 형성될 수 있으며, 관통공(112a)에 관통 삽입되도록 소정의 길이로 연장될 수 있다. 또한, 본 발명은 상부 구조물(10)의 하부와 하부 구조물(20)의 상부 사이의 이격 거리를 고려한 몰탈부(C)의 시공 높이에 따라 앵커부(120)의 돌출 길이를 결정할 수 있다.
선택가능하기로, 앵커부(120)는 몰탈부(C)에 매립될 고정단 외주면 둘레에 부반력 방지판(121)을 구비할 수 있다. 부반력 방지판(121)은 앵커부(120)의 외경보다 큰 크기를 갖춰 상부 구조물에 부반력 작용시 상부 구조물의 부상을 최소화하여 부반력에 저항할 수 있다. 부반력 방지판(121)은 앵커부(120)와 단일 부품으로 일체화될 수 있으며, 앵커부(120)의 고정단에 볼팅 체결될 수도 있다. 이외에도, 부반력 방지판(121)은 몰탈부(C) 시공시 공급 타설되는 무수축 몰탈과 앵커부(120) 간의 접촉 면적을 증대시켜 앵커부(120)와 몰탈부(C)를 확실하게 합성시킬 수 있다.
본 발명은 앵커부(120)의 길이방향을 따라 승강가능하게 결합 배치된 승강부(130)를 포함하는데, 승강부(130)는 앵커부(120)의 숫나사산에 볼팅 체결가능하도록 중공 내주면에 암나사산을 형성한 결합공(131)을 구비한다.
더욱이, 승강부(130)는 도시되었듯이 가이드 플레이트(112)의 두께보다 길게 형성될 수 있다.
승강부(130)는 결합공(131)의 축선방향을 따라 몸체(132)와 너트 머리(133)를 일체로 형성하는바, 승강부(130)의 결합공(131)은 몸체(132)와 너트 머리(133)를 관통하도록 형성된다. 이에, 본 발명은 앵커부(120)에 승강부(130)를 볼팅 체결하여 승강부(130)의 회전(정회전 또는 역회전)방향에 따라 앵커부(120)의 길이방향으로 상승 또는 하강 이동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 몸체(132)는 브래킷부(110)의 관통공(112a)과 대응되는 형상, 다시 말하자면 원뿔대 형상(절두된 원추형상)으로 형성될 수 있다. 이로써, 본 발명은 브래킷부(110)의 관통공(112a) 내에서 앵커부(120)의 길이방향으로 승강부(130)의 원활한 승강 이동을 보장할 수 있다.
덧붙여서, 본 발명은 몸체(132)의 하단측 직경(OD1)을 관통공(112a)의 하부측 내경(ID) 보다 작은 크기를 갖도록 설정하는 한편 몸체(132)의 상단측 직경(OD2)을 관통공(112a)의 하부측 내경(ID)보다 큰 크기를 갖도록 설정할 수 있다. 본 발명은 도시되었듯이 관통공(112a)의 상부측 내경(참조부호 없음)과 몸체(132)의 상단측 직경(OD2)을 동일 크기로 설정할 수도 있다. 이는 승강부(130)의 과도한 하강을 제한하여 브래킷부(110)의 가이드 플레이트(112) 아래로 승강부(130)의 이탈을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 앵커부(120)의 자유단을 통해 승강부(130)의 분리/해체를 가능하게 돕는다. 이러한 구조적 특성으로 인해, 본 발명은 각 구성부재들 간의 조립성과 함께 관통공(112a)의 내주면과 몸체(132)의 외주면 사이에 이격 거리에 대한 조작성을 향상시킬 수 있다.
승강부(130)는 몸체(132)의 상단에서 단차지게 축선방향으로 길이연장된 너트 머리(133)를 구비한다. 너트 머리(133)는 원통형상으로 도해되어 있지만, 스패너(spanner), 렌치(wrench) 등과 같은 공구로 파지되어 승강부(130)의 회전 조작을 위한 외력을 전달받을 수 있게 다각 기둥형상으로 형성될 수 있다.
선택가능하기로, 본 발명은 승강부(130)의 풀림을 방지하기 위해 앵커부(120)에 풀림방지 너트(140)를 볼팅 체결할 수 있다. 풀림방지 너트(140)는 앵커부(120)의 숫나사산에 결합되어 승강 이동가능하게 체결되되, 관통공 아래로 노출된 승강부(130)의 몸체(132) 하단에 면접촉으로 밀착되어 승강부(130)의 나사 풀림을 방지할 수 있다.
더욱이, 풀림방지 너트(140)의 외경(OD4)는 관통공(112a)의 하부측 내경(ID) 보다 큰 크기로 형성되어, 관통공(112a) 내부로 풀림방지 너트(140)의 이동을 제한할 수 있다.
본 발명은 승강부(130)의 회전 정도에 따라 승강부(130)의 높낮이를 조절할 수 있는데, 앵커부(120)의 자유단 부근에 볼팅 체결된 승강부(130)의 조임 회전 또는 풀림 회전을 통해 승강부(130)의 높낮이를 조절하면서 브래킷부(110)의 관통공(112a) 내주면과 승강부(130)의 몸체(132) 외주면 사이의 간격, 다시 말하자면 수평 이격 거리(D;도 5b 참조)를 가변 조정할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 앵커형 전단키(100)는 도 5a에 도시되었듯이 관통공(112a)의 관통방향으로 관통 배치된 앵커부(120)의 길이방향을 따라 승강부(130)를 회전 하강시켜 관통공(112a)의 내주면과 몸체(132)의 외주면 사이의 수평 이격 거리를 축소시킬 수 있다.
승강부(130)는 상광하협 형상으로 테이퍼진 관통공(112a)의 내주면 상에서 관통공의 천공방향으로 이동가능하도록 원뿔대 형상의 몸체(132)를 구비하고 있기 때문에, 승강부(130)를 회전 하강하면서 몸체(132)의 외주면이 관통공(112a)의 내주면을 향해 점진적으로 근접하게 이동될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 승강부(130)를 회전 상승시키면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 앵커형 전단키(100)는 관통공(112a)의 내주면과 몸체(132)의 외주면 사이의 수평 이격 거리(D)를 확장시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 앵커형 전단키는 브래킷부(110)의 관통공(112a) 내부에서 승강부(130)의 높낮이를 가변시켜 관통공(112a)의 내주면과 몸체(132)의 외주면 사이의 수평 이격 거리(D)를 매개로 하여 전단키의 수평방향 변위를 제어할 수 있다.
당해분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있듯이, 전단키의 수평방향 이동 범위가 교량에 기 설치된 교좌장치(B;도 6 참조)의 한계 변위보다 클 경우에, 전단키는 지진과 같은 수평 하중에 의하여 발생하는 전단력에 효과적으로 저항할 수 없다. 이에, 전단키의 수평방향 이동 범위는 예컨대 교좌장치의 수평방향 변위 거동에 맞춰 설정되는 것이 바람직하다. 이에, 본 발명은 브래킷부(110)의 관통공(112a) 내에서 승강부(130)의 높낮이를 가변시켜 관통공(112a)의 내주면과 승강부(130)의 몸체(132)의 외주면 사이의 수평 이격 거리(D)를 매개로 하여 전단키의 수평방향 변위를 정확하고 쉽게 설정할 수 있는 수평변위 제어가능한 전단키이다.
덧붙여서, 본 발명은 관통공(112a)의 중심과 몸체(132)의 중심을 동축 선상으로 배열하고 있기 때문에 교축직각방향 뿐만 아니라 교축방향을 포함한 다방향에 대한 수평변위를 구속할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키(100)는 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 관통공(112a)의 형상을 제외하고는 상술한 제1 실시예와 유사하기 때문에, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해서 유사하거나 동일한 구성에 대한 설명은 여기서 배제할 것이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키(100;이하 앵커형 전단키)는 교량의 상부 구조물(10;도 6 참조)의 하부에 설치되는 브래킷부(110)와, 브래킷부(100)에 형성된 관통공(112a)을 관통하도록 교량의 하부 구조물(20;도 6 참조)에 고정되는 앵커부(120), 및 앵커부(120)의 길이방향을 따라 승강가능하게 결합 배치된 승강부(130)를 포함한다. 덧붙여서, 본 발명은 앵커부(100)에 볼팅 체결된 승강부(130)의 하단에 밀착되어 승강부(130)의 풀림을 방지하는 풀림방지 너트(140)를 포함할 수 있다.
전술되었듯이, 브래킷부(110)는 상부 구조물의 하부 모서리 영역에 설치고정되는 프레임 바(111)와, 프레임 바(111)의 일측에서 외측방향으로 연장되고 하부 구조물에 기립 상태로 설치된 앵커부(120)의 관통 삽입을 허용하는 관통공(112a)을 형성한 가이드 플레이트(112)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 앵커형 전단키(100)는 가이드 플레이트(112) 내부에 관통공(112a)을 구비하는데, 예컨대 교축방향으로 발생하는 신축에 의한 변위를 보다 효과적으로 흡수 및 상쇄시킬 수 있도록 관통공(112a)을 교축방향으로 길게 형성할 수 있다. 다시 말하자면, 관통홀(112a)은 교축방향으로 연장된 장홀 형상일 수 있다. 물론, 관통홀(112a)의 내주면은 승강부(130)의 높낮이에 의해 브래킷부(110) 및/또는 앵커부(120)의 수평 변위를 조절할 수 있도록 상광하협 형상으로 테이퍼(tapered)져 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키의 다른 일례를 개략적으로 도시한 사시도이다.
앞서 기술된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 앵커형 전단키(100)는 브래킷부(110)의 관통공(112a)을 장홀, 더욱 구체적으로 관축방향으로 연장된 장홀로 형성될 수 있다. 이에, 본 발명은 하나의 관통공(112a)에 다수의 앵커부(120)를 관통 배치하고, 각 앵커부(120)의 자유단에 승강부(130)를 개별되게 볼팅 체결할 수 있다. 이는 브래킷부(110)의 관통홀(11a) 내에 다수의 승강부(130)를 배치함으로써 교축직각방향의 전단력에 대한 저항력을 크게 증대시킬 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 앵커형 전단키(110)는 장홀의 관통공(112a) 내에 다수의 앵커부(120)를 관통 배치하기 위해서 관통홀(112a)의 연장방향으로 소정의 간격을 두고 다수의 앵커부를 하부 구조물 상에 고정 설치할 수 있다. 다수의 앵커부(120)는 상부 구조물을 교축방향으로 신축할 수 있도록 하부 구조물의 상부(상면)에서 교축방향으로 소정의 간격, 소정의 등간격으로 이격 배치되는 것이 바람직할 것이다.
이상 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 간격 조절가능한 앵커형 전단키는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 ----- 앵커형 전단키,
110 ----- 브래킷부,
112a ----- 관통공,
120 ----- 앵커부,
130 ----- 승강부,
131 ----- 결합공,
132 ----- 몸체,
132 ----- 너트 머리,
140 ----- 풀림방지 너트,
B ----- 교좌장치,
C ----- 몰탈 매트,
D ----- 수평 이격 거리,
S ----- 전단키.

Claims (8)

  1. 교량의 상부 구조물(10)과 하부 구조물(20) 사이에 개재되어 전단력에 저항하는 전단키에 있어서,
    상기 상부 구조물(10)의 하부 모서리에서 교축방향을 따라 고정결합되는 브래킷부(110)와;
    상기 하부 구조물(20)의 상부에서 수직방향으로 길이연장되어 상기 브래킷부(110)의 관통공(112a)을 관통하고, 자유단 외주면 둘레에 숫나사산을 형성하는 앵커부(120);
    상기 브래킷부(110)의 관통공(112a) 내에서 상기 앵커부(120)의 길이방향을 따라 승강가능하도록 볼팅 체결되는 승강부(130); 및
    상기 앵커부(120)의 숫나사산에 볼팅 체결되고, 상기 관통공(112a) 아래로 노출된 승강부(130) 하단에 면접촉되어 상기 승강부(130)의 풀림을 방지하는 풀림방지 너트(140);를 포함하는데,
    상기 브래킷부(110)는,
    상기 상부 구조물(10)의 하부 모서리를 덮어 씌울 수 있도록 절곡 형성된 프레임 바(111)와,
    상기 프레임 바(111)의 일측에서 상기 하부 구조물(20)의 상부와 소정의 간격을 두고 평행하게 교축직각방향을 향해 외측으로 연장되고, 내부 영역에 두께방향으로 상광하협(上廣下俠) 구조의 하향 테이퍼진 원뿔대 형상으로 형성된 관통공(112a)을 구비한 가이드 플레이트(112), 및
    상기 프레임 바(111)와 상기 가이드 플레이트(112) 사이에 배치된 보강 수직판(113)을 포함하고,
    상기 승강부(130)는,
    상기 관통공(112a) 내에서 승강 이동가능하도록 상기 관통공(112a)의 내주면과 대응되는 원뿔대 형상으로 형성되고, 상기 관통공(112a)의 하부측 내경(ID)보다 작은 크기의 하단측 직경(OD1)을 갖는 몸체(132)와,
    상기 몸체(132)의 상단 중심에서 단차지게 축선방향으로 길이연장된 너트 머리(133), 및
    상기 몸체(132)와 상기 너트 머리(133)를 관통하고, 상기 앵커부(120)의 숫나사산에 볼팅 체결가능하도록 중공 내주면에 암나사산을 형성하는 결합공(131)을 포함하고,
    상기 브래킷부(110)의 관통공(112a) 내주면과 상기 승강부(130)의 몸체(132) 외주면 사이의 수평 이격 거리(D)는 상기 승강부(130)의 회전 조작에 의해 상기 관통공(112a) 내에서 상기 앵커부(120)의 길이방향을 따라 상기 승강부(130)의 승강 이동을 통해 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임 바(111)는 상기 상부 구조물(10)의 하부 측면과 저면에 접하도록 측면 지지 플레이트와 저면 지지 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 관통공(112a)은 교축방향으로 연장된 장홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 브래킷부(110)는 상기 관통공(112a) 내에 다수의 앵커부(120)와 다수의 승강부(130)를 배치하는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 다수의 앵커부(120)는 상기 관통공(112a)의 연장방향 혹은 교량의 교축방향으로 소정의 간격을 두고 상기 하부 구조물(20) 상에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 앵커부(120)는 고정단 외주면 둘레에 부반력 방지판(121)을 구비하는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 풀림방지 너트(140)의 외경(OD4)은 상기 관통공(112a)의 하부측 내경(ID)보다 큰 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 앵커부(120)는 상기 관통공(112a)과 대응되는 상기 하부 구조물(20)의 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 간격 조절가능한 앵커형 전단키.
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