KR20200005090A

KR20200005090A - 면진모듈 및 이를 적용한 가설교량

Info

Publication number: KR20200005090A
Application number: KR1020180078326A
Authority: KR
Inventors: 박현덕
Original assignee: 주식회사 코시노인터네셔널
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-01-15
Also published as: KR102125231B1

Abstract

본 발명은 슬라이딩이 이루어지는 구조물의 면접합 부분에 쉽게 설치되어져 수평지진력의 감쇠를 얻을 수 있고, 가설교량에 적용시 지진이 소멸되면 탄성력에 의해 자동 복귀가 이루어지도록 한 면진모듈 및 이를 적용한 가설교량을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 면진모듈은, 상호 슬라이딩 이동가능하게 면접되어 있는 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓과; 상기 상,하부 슬라이딩 브라켓에 결합되어 어느 한 쪽에 수평지진력이 가해질 때 탄성으로 저항하면서 변위이동이 발생되고 그 수평력이 소멸되면 탄성력으로 복귀시키는 롤링복귀장치를 포함하되; 상기 롤링복귀장치는 상,하부 슬라이딩 브라켓의 슬라이딩 마찰면에 수직되게 관통하여 설치된 락 볼트와; 상기 락 볼트에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 상부에 배치된 상부 지압구와; 상기 락 볼트에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 하부에 배치되어 상부 지압구와 마주하고 있는 하부 지압구와; 상기 락 볼트에 삽입되어 일단이 상부 지압구 또는 하부 지압구에 접하여 강제적으로 압축되어 있는 압축스프링과; 상기 락 볼트에 나사 결합되어 압축스프링을 강제적으로 압축시키는 압축조절 너트;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

면진모듈 및 이를 적용한 가설교량{Vibration isolation module and temporary bridge using of the same}

본 발명은 면진모듈 및 이를 적용한 가설교량에 관한 것으로, 특히 슬라이딩이 이루어지는 구조물의 면접합 부분에 쉽게 설치되어져 수평지진력의 감쇠를 얻을 수 있고, 가설교량에 적용시 지진이 소멸되면 탄성력에 의해 자동 복귀가 이루어지도록 한 면진모듈 및 이를 적용한 가설교량에 관한 것이다.

일반적으로 지진으로부터 건물 또는 구조물을 안전하게 하기 위해 내진, 면진, 제진 등의 설계가 이루어진다. 내진은 구조물의 강성을 증가시켜 지진력에 저항하는 방법이고, 면진은 건물과 지반사이에 전단변형 장치를 설치하여 지반과 건물을 분리(base isolation) 시키는 방법이고, 제진은 구조물의 내부나 외부에서 구조물의 진동에 대응한 제어력을 가하여 구조물의 진동을 저감시키거나 구조물의 강성이나 감쇠등을 변화시켜 구조물을 제어하는 것을 의미한다. 따라서 구조물의 구조나 특징을 고려하여 지진에 대처하는 설계가 이루어져야 한다.

예를 들어 가설교량의 경우, 철거되기 전까지 그 설치 상태를 안전하게 유지하고 있어야 한다. 만일 지진으로 인해 가설교량이 복원되지 못하는 경우 변형 및 파손이 발생되어 불안전한 시설물이 된다. 이로 인해 가설교량을 지진의 피해를 받지 않으면서 원상태로 복원되는 기술적 방안이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1528555호로서, '면진장치'가 제안되어 있다. 이는 적어도 하나의 제1 가이드 홈이마련되는 제1 테이블과, 상기 제1 테이블과 일정 간격 이격되도록 배치되며 상기 제1 가이드 홈과 마주하는 적어도 하나의 제2 가이드 홈이 마련되는 제2 테이블 및, 상기 제1, 2 테이블 및 제1, 2 가이드 홈을 지지하도록 상기 제1, 2 테이블 사이에 개재되어, 상기 제1 테이블의 진동을 2중으로 점진적으로 흡수하여 상기 제2 테이블을 안정적인 상태로 유지시킬 수 있는 적어도 하나의 2중 면진유닛을 포함하여, 전산장비나 통신장비 또는 정밀계측장비 등의 하중으로 인한 마찰력에 의해서 전달되는 미세 진동까지도 흡수하여 면진 효과를 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 제1 테이블과 제2 테이블을 기구적으로 연결시키는 수단이 없어 큰 지지하중에서 구조물이 전도될 염려가 크다.

본 발명의 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1295845호로서, '교량용 면진장치'가 제안되어 있다. 이는 완충대의 간단한 설치위치 변경에 의하여 베어링블록의 단면적을 충분히 확보하여 강성을 안정적으로 유지하고, 완충대의 설치 및 시공이 간편해지는 한편, 수평이동의 이동변위에 대한 허용량 이상의 조건에서 탄성압축 및 탄성복원이 이루어져 탄성체의 사용수명을 연장할 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 설치 구조가 복잡하여 가설교량에 적용하기가 어렵다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1528555호 한국 등록특허 등록번호 제10-1295845호

본 발명은 슬라이딩이 이루어지는 구조물의 면접합 부분에 쉽게 설치되어져 수평지진력의 감쇠를 얻을 수 있고, 가설교량에 적용시 지진이 소멸되면 탄성력에 의해 자동 복귀가 이루어지도록 한 면진모듈 및 이를 적용한 가설교량을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 면진모듈은, 상호 슬라이딩 이동가능하게 면접되어 있는 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓과; 상기 상,하부 슬라이딩 브라켓에 결합되어 어느 한 쪽에 수평지진력이 가해질 때 탄성으로 저항하면서 변위이동이 발생되고 그 수평력이 소멸되면 탄성력으로 복귀시키는 롤링복귀장치를 포함하되; 상기 롤링복귀장치는 상,하부 슬라이딩 브라켓의 슬라이딩 마찰면에 수직되게 관통하여 설치된 락 볼트와; 상기 락 볼트에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 상부에 배치된 상부 지압구와; 상기 락 볼트에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 하부에 배치되어 상부 지압구와 마주하고 있는 하부 지압구와; 상기 락 볼트에 삽입되어 일단이 상부 지압구 또는 하부 지압구에 접하여 강제적으로 압축되어 있는 압축스프링과; 상기 락 볼트에 나사 결합되어 압축스프링을 강제적으로 압축시키는 압축조절 너트;를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 지압구와 하부 지압구는 상호 동일한 반경에 의해 형성된 반구면, 반구면에서 절단되어 형성된 원형 절단면, 원형 절단면의 중앙에서 수직으로 관통되어 락 볼트가 삽입되는 락 볼트 삽입공을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓은, 락 볼트의 직경보다 크게 관통된 락 볼트 관통공, 락 볼트 관통공에서 반구면과 동일한 반경 갖고 확장되어 형성된 슬라이딩 반구홈을 갖는 슬라이딩 플랜지와; 볼트 체결공을 갖고 슬라이딩 플레이트와 마주하는 연결플레이트와; 슬라이딩 플레이트와 연결플레이트를 연결하는 복부;를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 슬라이딩 플레이트의 마찰면에는 마찰저감을 위해 테프론코팅이 더 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 면진모듈을 적용한 가설교량은, 교축 방향으로 놓여져 폭 방향으로 설치되는 다수개의 상연 빔, 이웃한 상연 빔을 연결하는 가로보, 상연 빔의 상면에 배치되는 복공판을 포함하는 상부 가설벤트와; 지면에 입설되어 상기 상부 가설벤트를 양단에서 각기 2열로 지지하는 하부 가설벤트와; 상기 상부 가설벤트와 하부 가설벤트의 사이에 2열로 지지된 부분마다 면진모듈이 폭 방향으로 일정 간격마다 설치되어, 지진 도래시 수평지진력으로 상부 가설벤트의 수평 변위이동이 발생되고 지진 완료시 면진모듈에서 발생되는 탄성 복원력으로 상부 가설벤트가 원위치로 복귀되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 가설벤트에는 상부 슬라이딩 브라켓의 설치 위치마다 상연 빔의 하면으로 H형 강재로 제작된 면진모듈 설치용 크로스 빔이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 면진모듈 및 이를 적용한 가설교량에 따르면, 슬라이딩이 이루어지는 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓의 면접합 부분에 롤링복귀장치가 설치되어져 간단한 모듈 형태를 이루게 되는 장점을 갖게 된다. 따라서 가설교량의 상부 가설벤트와 하부 가설벤트의 연결부분에 면진모듈을 체결수단을 통해 쉽게 설치할 수 있다. 또한, 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓이 롤링복귀장치에 연결되어 수평 변위운동을 허용하고 전도를 허용하지 않으며, 지진도래시 수평지진력의 감쇠를 얻을 수 있고, 지진이 소멸되면 압축스프링의 복원력으로 상,하부 지압구가 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓을 원위치로 복귀시킴으로써 가설교량의 안전한 복원을 꾀할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 면진모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 면진모듈에 적용된 롤링복귀장치의 분해사시도.
도 3은 도 2에 나타난 상부 지압구의 단면도.
도 4a는 도 1에 도시된 면진모듈의 조립단면도.
도 4b는 도 1에 도시된 면진모듈의 조립단면도로서 수평지진력에 따른 변위이동을 나타내고 있는 작동상태도.
도 5a는 도 1의 면진모듈이 적용된 가설교량의 구성도.
도 5b는 도 5a의 'A'부 확대도.
도 5c는 도 5a의 평면도.
도 6a는 도 5a에 도시된 가설교량이 지진도래시 변위 이동을 나타내는 상태도.
도 6b는 도 6a의 'B'부 확대도로서 면진 부분에서 면진모듈의 동작상태도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1 내지 도 4와 같이 본 발명에 따른 면진모듈(10)은 상대적인 수평 변위 이동 후 탄성력으로 복원되도록 한 것이다. 즉, 면진모듈(10)은 분할되어 있는 어느 한 부분에서 수평지진력(F)을 받을 경우 탄성력으로 저항하면서 수평 변위(△S)를 발생시키고, 그 수평지진력(F)이 소멸될 경우 저항에서 발휘된 탄성력으로 다시 원위치로 복원되도록 한 것이다.

도 1 및 도 4에서와 같이 면진모듈(10)은 상대적인 수평변위 운동이 일어나도록 상호 슬라이딩 이동가능하게 면접되어 있는 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)과, 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)에 결합되어 어느 한 쪽에 수평지진력(F 또는 F')이 가해질 때 탄성으로 저항하면서 변위이동이 발생되고 그 수평지진력이 소멸되면 탄성력으로 복귀시키는 롤링복귀장치(18)를 포함하여 구성된다.

한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)은 동일한 구조를 갖는 것으로 어느 하나에 대하여 설명하면, 롤링복귀장치(18)측 락 볼트(181)의 직경보다 크게 관통된 락 볼트 관통공(161a), 락 볼트 관통공(161a)에서 일정한 구면 반경(R)을 갖고 확장되어 형성된 슬라이딩 반구홈(161b)을 갖는 슬라이딩 플랜지(161)와, 볼트 체결공(162a)을 갖고 슬라이딩 플레이트(161)와 마주하는 연결플레이트(162)와, 슬라이딩 플레이트(161)와 연결플레이트(162)를 연결하는 복부(163)를 갖는다. 여기서 도 4a와 같이 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)간의 슬라이딩이 더욱 원할하게 이루어지도록 슬라이딩 플레이트(161)의 마찰면에는 마찰저감을 위해 테프론코팅(165)이 더 이루어질 수 있다.

따라서, 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)은 슬라이딩 플랜지(161와 161)가 서로 맞닿는 슬라이딩면을 기준으로 대칭적으로 배치되어 롤링복귀장치(18)에 의해 결합된다.

도 2 내지 도 4와 같이 롤링복귀장치(18)는 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)의 슬라이딩 마찰면에 수직되게 관통하여 설치된 락 볼트(181)와, 상기 락 볼트(181)에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 상부에 배치된 상부 지압구(182)와, 상기 락 볼트(181)에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 하부에 배치되어 상부 지압구(182)와 마주하고 있는 하부 지압구(183)와, 상기 락 볼트(181)에 삽입되어 일단이 상부 지압구(182) 또는 하부 지압구(183)에 접하여 강제적으로 압축되어 있는 압축스프링(184)과, 상기 락 볼트(181)에 나사 결합되어 압축스프링(184)을 강제적으로 압축시키는 압축조절 너트(185)를 포함한다.

여기서, 상기 상부 지압구(182)와 하부 지압구(183)는 슬라이딩 반구홈(161b)이 갖는 동일한 구면 반경(R)에 의해 형성된 반구면(182a), 반구면(182a)에서 절단되어 형성된 원형 절단면(182b), 원형 절단면(182b)의 중앙에서 수직으로 관통되어 락 볼트(181)가 삽입되는 락 볼트 삽입공(182c)을 갖는다.

따라서 도 4a와 같이 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)을 면착시켜 놓고, 상호 락 볼트 관통공(161a와 161a)을 동심축상에 일치시켜 놓고, 상부 지압구(182)와 하부 지압구(183)를 슬라이딩 반구홈(161b,161b)에 각기 위치시켜 놓고, 락 볼트(181)를 상부 지압구(182)와 하부 지압구(183)를 삽통시킨 후, 압축스프링(184)을 락 볼트(181)에 삽입시켜 놓고 압축조절 너트(185)를 락 볼트(181)에 체결하여 압축스프링(184)의 압축 반발력이 발휘되도록 함으로써 상부 지압구(182)와 하부 지압구(183)가 슬라이딩 반구홈(161b,161b)에 각기 강제적으로 밀착되어져 면진모듈(10)의 조립이 완료된다.

따라서 예로 도 4b와 같이 상부 슬라이딩 브라켓(16a)에 수평지진력(F,F')이 가해지면, 슬라이딩 반구홈(161b,161b)의 위치가 이동되어 락 볼트(181)는 기울어지고, 이와 동시에 상부 지압구(182)와 하부 지압구(183)가 각기 슬라이딩 반구홈(161b)에서 구면 운동을 하면서 상호 멀어진다. 또한 압축스프링(184)이 더욱 압축되면서 변위 이동에 저항하여 감쇠가 일어난다. 이때 수평지진력(F,F')은 지진 발생시 반복되므로 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)도 상대적인 슬라이딩 이동으로 진동하면서 면진이 수행된다.

한편, 제진 후 수평지진력(F,F')이 소멸되면, 압축스프링(184)의 압축 반발력으로 롤링복귀장치(18)는 도 4a와 같이 원위치로 복귀되고 변위 이동은 멈춤된다.

이와 같이 구성되고 동작되는 면지모듈(10)을 적용한 가설교량(100)에 대하여 설명한다.

도 5a 및 고 5c와 같이 가설교량(100)은 상부 가설벤트(12)와, 지면에 입설되어 상기 상부 가설벤트(12)를 양단에서 각기 2열로 지지하는 하부 가설벤트(14)와, 상기 상부 가설벤트(12)와 하부 가설벤트(14)의 사이에 2열로 지지된 부분마다 전술한 면진모듈(10)이 폭 방향으로 일정 간격마다 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 상부 가설벤트(12)는 교량의 길이 방향(교축방향)으로 놓여져 폭 방향으로 설치되는 다수개의 상연 빔(121), 이웃한 상연 빔(121과 121)을 연결하는 가로보(122), 상연 빔(121)의 상면에 배치되는 복공판(123)을 포함한다.

여기서, 바람직하게는 상부 가설벤트(12)에 상부 슬라이딩 브라켓(16a)의 설치 위치마다 상연 빔(121)의 하면으로 H형 강재로 제작된 면진모듈 설치용 크로스 빔(13)이 더 설치될 수 있다. 따라서 면진모듈(10)을 면진모듈 설치용 크로스 빔(13)을 따라 길이 방향으로 일정 간격마다 쉽게 설치할 수 있다.

따라서 지진 도래시 수평지진력에 의해 도 6a 및 도 6b와 같이 상부 가설벤트(12)의 진자 운동(수평 변위이동)이 발생되어 파손 및 붕괴를 방지할 수 있다. 또한 지진 완료시 면진모듈(10)의 롤링복귀장치(18)측에서 발생되는 탄성 복원력으로 상부 가설벤트(12)가 도 5a 및 도 5b와 같이 원위치로 복귀하게 되어 안전한 구조물로 회복된다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

16a,16b: 상,하부 슬라이딩 브라켓
161: 슬라이딩 플랜지
162: 연결플레이트
163: 복부
18: 롤링복귀장치
181: 락 볼트
182: 상부 지압구
183: 하부 지압구
184: 압축스프링
185:압축조절 너트

Claims

상대적인 수평 변위 이동 후 탄성력으로 복원되도록 한 면진모듈(10)에 있어서,
상호 슬라이딩 이동가능하게 면접되어 있는 한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)과;
상기 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)에 결합되어 어느 한 쪽에 수평지진력(F 또는 F')이 가해질 때 탄성으로 저항하면서 변위이동이 발생되고 그 수평력이 소멸되면 탄성력으로 복귀시키는 롤링복귀장치(18)를 포함하되;
상기 롤링복귀장치(18)는 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)의 슬라이딩 마찰면에 수직되게 관통하여 설치된 락 볼트(181)와; 상기 락 볼트(181)에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 상부에 배치된 상부 지압구(182)와; 상기 락 볼트(181)에 삽입되어 슬라이딩 마찰면을 기준으로 하부에 배치되어 상부 지압구(182)와 마주하고 있는 하부 지압구(183)와; 상기 락 볼트(181)에 삽입되어 일단이 상부 지압구(182) 또는 하부 지압구(183)에 접하여 강제적으로 압축되어 있는 압축스프링(184)과; 상기 락 볼트(181)에 나사 결합되어 압축스프링(184)을 강제적으로 압축시키는 압축조절 너트(185);를 포함한 것을 특징으로 하는 면진모듈.
제 1항에 있어서,
상기 상부 지압구(182)와 하부 지압구(183)는 상호 동일한 반경(R)에 의해 형성된 반구면(182a), 반구면(182a)에서 절단되어 형성된 원형 절단면(182b), 원형 절단면(182b)의 중앙에서 수직으로 관통되어 락 볼트(181)가 삽입되는 락 볼트 삽입공(182c)을 갖는 것을 특징으로 하는 면진모듈.
제 2항에 있어서,
한 쌍의 상,하부 슬라이딩 브라켓(16a,16b)은,
락 볼트(181)의 직경보다 크게 관통된 락 볼트 관통공(161a), 락 볼트 관통공(161a)에서 반구면(182a)과 동일한 반경(R)을 갖고 확장되어 형성된 슬라이딩 반구홈(161b)을 갖는 슬라이딩 플랜지(161)와;
볼트 체결공(162a)을 갖고 슬라이딩 플레이트(161)와 마주하는 연결플레이트(162)와;
슬라이딩 플레이트(161)와 연결플레이트(162)를 연결하는 복부(163);를 갖는 것을 특징으로 하는 면진모듈.
제 3항에 있어서,
슬라이딩 플레이트(161)의 마찰면에는 마찰저감을 위해 테프론코팅(165)이 더 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 면진모듈.
교축 방향으로 놓여져 폭 방향으로 설치되는 다수개의 상연 빔(121), 이웃한 상연 빔(121과 121)을 연결하는 가로보(122), 상연 빔(121)의 상면에 배치되는 복공판(123)을 포함하는 상부 가설벤트(12)와;
지면에 입설되어 상기 상부 가설벤트(12)를 양단에서 각기 2열로 지지하는 하부 가설벤트(14)와;
상기 상부 가설벤트(12)와 하부 가설벤트(14)의 사이에 2열로 지지된 부분마다 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 면진모듈(10)이 폭 방향으로 일정 간격마다 설치되어, 지진 도래시 수평지진력으로 상부 가설벤트(12)의 수평 변위이동이 발생되고 지진 완료시 면진모듈(10)에서 발생되는 탄성 복원력으로 상부 가설벤트(12)가 원위치로 복귀되도록 한 것을 특징으로 하는 면진모듈을 적용한 가설교량.
제 5항에 있어서,
상기 상부 가설벤트(12)에는 상부 슬라이딩 브라켓(16a)의 설치 위치마다 상연 빔(121)의 하면으로 H형 강재로 제작된 면진모듈 설치용 크로스 빔(13)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 면진모듈을 적용한 가설교량.