KR20010001423A - 충격하중분산식 내진교량받침대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격하중분산식 내진교량받침대에 관한 것으로, 종래에는 큰 부피에 따른 무거운 하중을 갖는 충격전달장치를 교각 및 교대 각각에 별도 설치해야 할 뿐만 아니라 이를 지지고정하기 위한 제1,2브라켓들을 별도 구비하여 설치해야 하므로 설치가 어렵고 비용이 증대되는 단점과, 교좌장치와 별도로 설치되기 때문에 교량의 변위에 따라 신축적인 대응이 어려워 하부구조물에 고정된 채 상부구조물의 변위에 의해 교축방향이나 교축직각방향과 평행상태가 유지되지 못해 고정단으로의 선택적인 전환이 용이치 못하다는 단점이 있었다.

본 발명은 교각의 상단면에 고정되고 상부브라켓과 결합되는 지지부재를 수용하는 수용조를 갖는 하부브라켓의 양단측 상면에 적어도 한쌍의 "┘"형상으로 된 지지구를 서로 대향되게 거리를 두고 형성하며, 상기 지지구 사이에 충격전달장치를 개재시켜 그 횡축이 고정볼트에 의해 상기 지지구의 대향되는 각각의 면에 볼트고정하고, 상기 충격전달장치의 외주연에 그 길이방향을 따라 다수의 볼트공을 형성한 후 상부브라켓을 고정볼트로 상기 충격전달장치의 외주연에 볼트고정하여 일체화시킴으로써 설치가 용이하고 제조비용이 절감될 뿐만 아니라 교량의 상부구조물에 의한 변형에 신축적으로 대응할 수 있어 항상 교축방향 및 교축직각방향에 대해 평행을 유지하게 되어 순간적으로 발생하는 거대한 수평하중(지진 또는 철도차량의 급정거 등)에 충실히 대응할 수 있도록 한 발명임.

Description

충격하중분산식 내진교량받침대{ANTI-SEISMIC BRIDGE BEARING EQUIPPED WITH DUAL SHOCK TRANSMISSION UNIT}

본 발명은 충격하중분산식 내진교량받침대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교좌장치에 충격전달장치를 일체화시켜 교량의 신축팽창에 관계없이 상부구조물의 변위에 대해서도 교축방향이나 교축직각방향과 항상 평행상태가 유지되도록 하여 지진과 같은 과다한 수평력의 작용시에 충분한 저항력을 구유할 수 있도록 한 충격하중분산식 내진교량받침대에 관한 것이다.

일반적으로 가설되고 있는 교량은 통상 양측 교대 사이에 소정거리를 두고 배열 설치되는 교각과, 이들 각 교각 및 교대의 상단에 걸쳐 연속적으로 설치되는 빔과, 교량의 상판을 이루는 슬라브 및 그 슬라브의 상면에 포장되는 아스콘과 같은 포장재 등의 구조물로 구성되고, 이러한 교량구조물들은 각 빔의 경간단부와 교량상판의 접속부 사이에 각종 변형요인에 의한 구조물의 신축응력에 비례하여 팽창 또는 신축이 가능한 신축이음장치 및 교량의 상부하중을 하부구조로 안전하게 전달하며 상부구조로부터의 변형 및 이동을 흡수하는 장치로서 고정단, 일방향가동단 및 양방향가동단의 3가지 형식으로 대별되는 교좌장치(BRIDGE BEARING)가 구비된다.

그리하여, 교량자체의 연직하중이나 혹은 외부로부터 전달된 힘을 적절히 분산흡수토록 함으로써 교량을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

그러나, 이와 같은 구조는 단경간 교량과 같이 상부구조의 중량이 작은 단순교의 경우에는 큰 무리가 없으나, 중,장경간 교량과 같이 상부구조의 중량이 큰 교량, 특히 연속교에서는 지진과 같이 과다한 수평력이 순간적으로 작용할 경우에는 기존과 같은 고정단 및 일방향고정단 교좌장치에 의해 저항하기에는 매우 어려우며 심할경우에는 교량의 파손을 초래하는 단점을 가진다.

따라서, 최근에는 이러한 단점을 극복하고자 교좌장치와 별도로 평상시에는 교좌장치와 함께 유동성을 가지다가 지진과 같이 순간적으로 강한 수평력이 작용하게 되면 동시에 고정단으로 전환작동될 수 있도록 한 충격전달장치(이하 "STU(SHOCK TRANSMISSION UNIT)"라 함)를 설치하고 있다.

이러한 일 예는 도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 3에 잘 도시되어 있는 바, 교좌장치(10)의 경우에는 교각(P)과 교량(B)이 접하는 면인 교각(P)의 상단면 및 교량(B) 상부공의 하단면에 각각 연결고정되어 설치되며, STU(20)의 경우에는 이러한 교좌장치(10)들 사이에 설치됨이 통례이다.

따라서, 상기 교좌장치(10)는 교량(B)에 전해지는 수평 및 수직하중을 적절히 분산시켜 상부하중을 하부구조로 안전하게 전달하며 상부구조로부터의 변형 및 이동을 흡수하는 기능을 수행하는 바, 크게 고정단, 일방향가동단 및 양방향가동단으로 대별된다.

고정단은 상기 교량(B) 상부공과 교각(P)에 완전히 고정되어 구심점 역할을 수행하는 것으로 교량(B)에 의한 수직하중과 수평하중을 동시에 받게 된다.

일방향가동단은 도 2a와 같이, 대략 사각형상으로 형성되고 그 하면에 이를 대략 이등분하는 형상의 키홈(12)을 갖고 교량(B) 상부공의 하단면에 고정되는 상부브라켓(11)과, 상기 상부브라켓(11)과 결합되도록 교각(P)에 고정되며 그 상면에 수용홈(14)이 형성되고 상기 수용홈(14)의 상측으로 먼지의 유입을 막아주는 차단링(15)과 상기 키홈(12)에 대응결합되는 키(17)를 갖는 원반형의 지지부재(16)가 순차 조립된다.

따라서, 상기 일방향가동단은 교량(B)의 길이방향인 교축방향(종방향)으로 설치되거나 교축의 직각방향(횡방향)으로 설치되어 수평하중을 적절히 흡수 분산시키는 바, 종방향으로 설치되었을 경우에는 교축의 직각방향으로 작용하는 수평하중을 받게 되고 횡방향으로 설치되었을 경우에는 교축방향으로 작용하는 수평하중을 받게 된다.

양방향가동단은 도 2b와 같이, 각각 교량(B) 상부공과 교각(P)에 고정된 후 서로 결합되는 상부브라켓(11') 및 하부브라켓(13')의 지지부재(16')에 키 및 키홈이 형성되지 않은 상태로 유지되기 때문에 유동에 제한을 받지 않게 되며, 또한 교량(B) 상부공에 의한 수직하중만을 받게 된다.

한편, STU(20)는 교량(B) 상부공에 고정된 제1브라켓(21)과, 교각(P)에 고정된 제2브라켓(22) 사이에 설치되어 평상시에는 교좌장치(10)와 함께 점진적인 유동운동을 하다가 순간적으로 과다한 수평하중이 작용하게 되면 고정단으로 전환됨으로써 가해진 수평하중을 모든 교각(P)에 일정하게 분배하여 고정단 교각이 혼자서 받을 엄청난 수평력에 의한 전도를 방지하게 된다.

그러나, 이와 같은 충격전달장치인 STU는 큰 부피에 따른 무거운 하중에도 불구하고 교각 및 교량 각각에 별도 설치되어야 할 뿐만 아니라 이를 지지고정하기 위한 제1,2브라켓들을 별도 구비하여 설치해야 하므로 설치가 어렵고 비용이 증대되는 단점을 가진다.

또한, 상기 교좌장치와 별도로 설치되기 때문에 교량의 변위에 따라 신축적인 대응이 어려워 하부구조물에 고정된 채 상부구조물의 변위에 의해 교축방향이나 교축직각방향과 평행상태가 유지되지 못해 고정단으로의 선택적인 전환이 용이치 못하다는 단점도 가진다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 교좌장치에 STU를 일체화함으로써 교량의 신축팽창과 상관없이 STU가 교량의 교축방향 및 교축직각방향과 항상 평행하게 설치되도록 하여 수평분산력을 배가시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은 교좌장치의 설치만으로도 동시에 STU가 용이하게 설치될 수 있도록 하여 설치의 간편성 및 비용절감을 꾀할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 이러한 목적은 교각의 상단면에 고정되고 상부브라켓과 결합되는 지지부재를 수용하는 수용조를 갖는 하부브라켓의 양단측 상면에 적어도 한쌍의 "┘"형상으로 된 지지구를 서로 대향되게 거리를 두고 형성하며, 상기 지지구 사이에 STU를 개재시켜 그 횡축이 고정볼트에 의해 상기 지지구의 대향되는 각각의 면에 볼트고정하고, 상기 STU의 외주연에 그 길이방향을 따라 다수의 볼트공을 형성한 후 상부브라켓을 고정볼트로 상기 STU의 외주연에 볼트고정하여 일체화시킴에 의해 달성된다.

도 1은 종래 기술에 따라 교량상부공과 교각 또는 교대 사이에 설치된 교좌장치 및 충격전달장치를 보인 일부 사시도,

도 2a는 종래 교좌장치중 일방향가동단을 예시한 분리사시도,

도 2b는 종래 교좌장치중 양방향가동단을 예시한 분리사시도,

도 3은 종래 교좌장치 및 충격전달장치의 설치상태를 도시한 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 충격하중분산식 내진교량받침대의 일예를 도시한 사시도,

도 5는 도 4의 A-A선 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 충격하중분산식 내진교량받침대의 설치상태를 상측에서 도시한 개요도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 상부브라켓, 54,78 : 고정볼트,

56,74 : 볼트공, 70 : 하부브라켓,

72 : 충격전달장치(STU), 75 : 횡축,

76a,76b : 지지구, 77 : 분할판,

80 : 수용조, 84 : 지지부재,

B : 교량, L : 충진재,

P : 교각.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 예시적인 방법으로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따라 STU가 교좌장치에 일체화된 충격하중분산식 내진교량받침대의 일예를 도시한 사시도로써 일방향가동단을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 교량의 하단면에 고정되는 대략 사각형상의 판상체인 상부브라켓(50)이 구비된다.

상기 상부브라켓(50)은 그 하면 중앙부에 종방향을 따라 상부브라켓(50)을 대략 이등분하는 키홈(52)이 형성된다.

그리고, 상기 상부브라켓(50)의 양측면에는 이를 관통하여 고정볼트(54)가 체결될 수 있는 다수, 바람직하게는 3개의 볼트공(56)이 천공형성된다.

상기 고정볼트(54)는 후술할 STU(72)를 상기 상부브라켓(50)의 양측 하단면에 고정하기 위한 것이다.

한편, 상기 상부브라켓(50)과 대응되는 크기로 교각에 고정되는 대략 사각형상의 하부브라켓(70)이 구비된다.

상기 하부브라켓(70)의 상면 중앙에는 원통형의 수용조(80)가 형성되며, 상기 수용조(80)의 상측으로는 기존과 같이 차단링(82) 및 지지부재(84)가 순차 조립된다.

상기 차단링(82)은 교량 상부공과 교각 사이에 설치된 수용조(80) 내부로 먼지와 같은 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 가스켓과 같은 역할을 하는 부재이다.

상기 지지부재(84)는 원반형상으로 형성되며, 그 상면에는 상기 상부브라켓(50)의 키홈(52)과 대응결합될 수 있는 키(86)를 갖는다.

따라서, 상기 지지부재(84)는 상기 수용조(80) 내에서 약간의 유동성, 예컨대 틸팅, 회전과 같은 기능을 유지한 채 상기 상부브라켓(50)과 키결합되는 바, 이에 따라 상기 상부브라켓(50)은 상기 키(86) 방향을 따라 활주가능하게 된다.

한편, 상기 수용조(80)의 일측인 하부브라켓(70)의 일측변 상면에는 "┘" 형상의 지지구(76a)가 일체로 형성되는 바, 서로 거리를 두고 쌍을 이루며 대향되게 형성된다.

이러한 지지구(76a)는 적어도 한쌍을 구비함이 바람직하며, 수용조(80)의 양측에 두쌍의 지지구(76a,76b)를 형성함이 특히 바람직하다.

그리고, 상기 각 지지구(76a,76b)의 대향되는 면 사이에는 STU(72)가 설치된다.

상기 STU(72)는 그 횡축(75)의 양단면이 상기 각 지지구(76a,76b)의 대향되는 내면에 면접밀착된 후 각각의 고정볼트(78)에 의해 상기 지지구(76a,76b)와 축결합된다.

이로써, 상기 STU(72)는 하부브라켓(70)에 일체화되게 된다.

아울러, 상기 STU(72)의 외주연 일측에는 그 길이방향을 따라 다수, 바람직하게는 3개의 볼트공(74)이 형성된다.

상기 볼트공(74)에는 상부브라켓(50)에 형성된 볼트공(56)을 관통하여 체결된 고정볼트(54)가 결합된다.

따라서, 상기 STU(72)는 하부브라켓(50)에 일체화됨과 동시에 상부브라켓(50)에도 고정됨으로써 상,하부브라켓(50) 각각의 운동에 따라 연관작동되게 된다.

여기에서, 상술한 상부브라켓(50)의 키홈(52) 및 지지부재(84), 키(86)의 구성은 일방향가동단의 경우에만 존재하는 것으로, 양방향가동단의 경우에는 키(86) 및 키홈(52)이 생략된 것으로 간주한다면 도면의 도시없이도 충분히 이해할 수 있을 것이다.

도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.

도면을 통해 알 수 있듯이, 상부브라켓(50)과 하부브라켓(70)의 지지구(76a) 상단면 간에는 약간의 갭을 가지고 고정설치된다.

물론, STU(72)는 상부브라켓(50)의 하단면에 밀착된 상태에서 다수의 고정볼트(54)에 의해 고정됨과 동시에 하부브라켓(70)의 상단면과는 거리를 두고 떨어져 설치되며, 그 횡축(75)은 상기 지지구(76a)에 고정볼트(78)에 의해 축고정된다.

따라서, 상기 STU(72)는 교각상에 설치된 하부브라켓(70)에 고정된 채 상부브라켓(50)과 결합된 교좌장치(일방향가동단 혹은 양방향가동단)와 연동되면서 상기 상부브라켓(50)이 유동(수직/수평, 회전, 활주운동)가능하게 하여준다.

이를 위해, 상기 STU(72)의 내부는 중공되어 있고, 그 중공부 상에 반액체(SEMI-FLUID)로서 접합제의 일종인 실리콘퍼티(SILICON PUTTY)와 같은 충진재(L)가 충진된다.

또한, 상기 중공부를 횡방향으로 관통하여 설치된 횡축(75)의 중앙부위에는 상기 중공부를 분할할 수 있는 분할판(77)이 형성되되, 과다한 수평하중이 작용하지 않을 경우에는 상기 충진재(L)가 유동될 수 있는 갭을 갖도록 형성된다.

따라서, 점진적인 수평하중의 증가에는 무리없이 교좌장치와 함께 유동되다가 순간적으로 가해지는 엄청난 수평하중 작용시에는 충진재(L)의 완충력이 극대화되어 고정단으로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 충격하중분산식 내진교량받침대의 설치상태를 도시한 개략적인 평단면도이다.

도시와 같이, 교량(B) 상부공과 교각(P) 사이에는 상술한 바와 같은 STU가 일체로 장착된 교좌장치가 설치된다.

즉, 교량(B)의 구심점 역할을 하는 중앙부위에는 하나의 고정단(92)이 설치되어 수평 및 수직하중을 모두 받을 수 있도록 구비되며, 상기 고정단(92)과 평행한 교량(B)의 길이방향, 즉 교축방향으로는 다수의 일방향가동단(94a)이 설치된다.

따라서, 상기 일방향가동단(94a)은 교축직각방향으로 작용하는 수평하중을 적절히 분산흡수토록 되나, 교축방향으로 작용하는 수평하중에 대해서는 분산흡수기능이 전무하게 된다.

이에 따라, 고정단(92)과 직교하는 교각(P) 상에는 교축직각방향으로 유동가능한 다른 하나의 일방향가동단(94b)을 설치함과 동시에 그와 평행한 교축방향의 교각(P)상에는 다수의 양방향가동단(96)을 설치하여 교축방향 혹은 교축직각방향에서 작용하는 수평, 수직하중을 모두 분산흡수토록 하여준다.

동시에, 일방향가동단(94a,94b) 및 양방향가동단(96)에는 상술한 STU를 일체화시켜 설치함으로써 교축방향으로 작용하는 과다한 수평하중에 의해 교각(P)이 전도되는 것을 방지토록 하여준다.

다시 말하면, 지진과 같은 것에 의해 교축방향으로 과다한 수평하중이 순간적으로 발생하게 되면 각 일방향가동단(94a)에 일체화된 STU 각각이 고정단(92) 역할을 수행하게 되므로 순간의 연속선상에서 보았을 때 상기 교량(B)에는 교각(P) 수만큼의 고정단이 생기게 되므로 각 교각(P)에 전달되는 수평하중이 분산되게 되어 교각(P)의 전도를 방지할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 상기 STU는 항상 교좌장치(일방향가동단, 양방향가동단)에 일체화되어 있기 때문에 교량의 상부구조물의 변위에 의해서 약간의 유동이 생기더라도 항상 교축방향 혹은 교축의 직각방향과 평행한 상태를 유지하게 되어 순간적인 힘의 전달에 의한 고정단으로서의 역할을 충실히 수행하게 되며, 아울러 교량의 신축팽창에도 관계없이 항상 평행한 상태를 유지하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 교좌장치에 STU를 일체화함으로써 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 교좌장치와 STU를 각기 별개로 조립하지 않아도 되기 때문에 설치가 간편하고 용이하며 제조에 따른 비용이 절감되는 커다란 잇점을 준다.

둘째, 항상 교좌장치와 일체로 연동되기 때문에 교량의 상부구조물의 하중에 따른 변형이 없고 교축방향 및 교축직각방향에 대해 항상 평행을 유지하게 되어 순간적인 수평하중에 대한 고정단으로서의 역할을 극대화시키는 잇점을 준다.

Claims (1)

1. 교량(B)의 하단면에 고정되는 상부브라켓(50)의 서로 대향되는 양변측에 인접하여 상하로 관통된 다수의 볼트공(56)을 형성하고,

   교각(P)의 상단면에 고정되고 상기 상부브라켓(50)과 결합되는 지지부재(84)를 수용하는 수용조(80)를 갖는 하부브라켓(70)의 양단측 상면에 적어도 한쌍의 "┘"형상으로 된 지지구(76a)를 서로 대향되게 거리를 두고 형성하며,

   상기 지지구(76a) 사이에 STU(72)를 개재시켜 그 횡축(75)을 고정볼트(78)로 상기 지지구(76a)의 대향되는 각각의 면에 볼트고정하고,

   상기 STU(72)의 외주연에 그 길이방향을 따라 다수의 볼트공(74)을 상기 상부브라켓(50)에 형성된 볼트공(56)과 대응되게 형성한 후 고정볼트(54)를 통해 볼트고정하여서 된 것을 특징으로 하는 충격하중분산식 내진교량받침대.