KR20200106398A - 내진 신축이음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량에 설치되는 신축이음장치에 지진 등의 충격에도 피해가 최소화되도록 한 것으로서, 상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 교량의 단부에 설치되는 베이스플레이트(2)와 핑거플레이트(3)가 볼트(5)로 결합되는 공지의 신축이음장치(1)에 있어서, 핑거플레이트(3)와 볼트(5) 사이에 개재되어, 볼트(5)가 관통되는 장공형상의 볼트유동공(41)이 형성되며, 볼트유동공(41)의 내측에 완충돌기(42)를 형성하여 볼트(5)에 완충돌기(42)가 걸림되어 외부 충격이 발생할 때 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소시키는 완충수단(4)이 포함된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명에 의해 지진과 같이 교량에 큰 힘이 가해져 급격한 변화가 발생하더라도, 신축이음장치에 가해지는 외력을 최소화하여 신축이음장치의 파손을 최소화하게 되며, 따라서 신축이음장치의 내구성이 증대되어, 수명이 길어지고 유지비용이 감소되며, 신축이음장치의 재설치 또는 보수공사로 인한 시간과 설치비용의 손실을 줄일 수 있으며, 불필요한 작업시간을 줄여, 교량의 차량통제로 인한 불편을 방지할 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 발명이다.

Description

내진 신축이음장치{Earthquake-proof expansion joint}

본 발명은 내진 신축이음장치로서, 이를 보다 상세히 설명하면 교량에 설치되는 신축이음장치에 지진 등의 충격에도 피해가 최소화되도록 한 것이다.

계절의 변화와 주야의 변화에 의한 온도 차이에 의한 팽창과 수축 또는 주행하는 차량의 하중과 진동에 의해 교량이 변형 내지 파손되는 것을 방지하기 위해, 분리되게 시공된 교량의 단부에 설치되어 교량과 교량을 이어주는 것이 신축이음장치다.

신축이음장치는 교량에서 규칙적이며 예상이 가능하고 완만한 변화에 대응하도록 구성된 것으로, 지진과 같이 예측이 어렵고 지각에 큰 힘이 가해져 급격한 변화를 초래하는 경우에, 신축이음장치에서 서로 교차되어 마주보고 있는 구성품끼리 서로 충돌하는 상황이 발생할 수 있다.

특히 마주보고 서로 교호되도록 돌출된 핑거 플레이트의 경우 지진 등에 의해 충돌되는 경우 파손에 더 취약해지게 된다.

별도의 완충수단이 없는 상태로 핑거플레이트가 서로 충돌하게 되면, 핑거플레이트의 일부 또는 핑거플레이트를 고정시켜둔 볼트 또는 볼트가 고정된 베이스플레이트가 파손될 가능성이 매우 높아지게 된다.

핑거플레이트를 포함하는 신축이음장치의 일부가 파손되면 이후 재설치 내지 복구 작업을 하여야하므로 시간도 많이 소요되고, 경제적으로 손실이 크게 되며, 차량의 통행을 방해하여 불편을 초래하게 된다.

따라서 예상치 못한 큰 충격이 신축이음장치에 가해지더라도 파손 등의 피해를 최소화하는 기술이 필요한 것이다.

이를 해결하기 위한 기술 중 대한민국 등록특허 제1287489호(2013년 07월 18일자 공고)에 게재된 바와 같이 상판과 상판 사이에 설치되는 신축 이음장치의 경우 교량 상판의 신축에 따른 유간 변화시 신축 유간을 확보 할 수 있도록 교량 상판의 유간에 소정간격을 두고 서로 맞물리는 형태를 갖는 한 쌍의 핑거판과, 이 핑거판을 지지 고정하게 되는 것으로 베이스판, 앵커 구조물, 후타재를 포함하는 지지부를 가져서 된 신축 이음장치에 있어, 상기 핑거판이 상기 지지부를 이루는 베이스판에 대하여 유격 조절수단을 통해 교량 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치됨을 특징으로 하는 기술이 공지되어 있으나, 상기 기술은 신축이음장치의 협착 또는 유간이 발생하는 경우에 재설치하지 않고도 설치상태를 유지하는 것이 목적으로 지진 등에 의한 순간적인 강한 충격을 완충시켜 파손을 방지하는 구성은 없는 문제가 있었다.

KR 20-1287489 B1 (2013.07.12.)

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 본 발명은 신축이음장치를 개선하여 지진 등에 의해 신축이음장치에 가해지는 충격을 완충시켜 신축이음장치의 파손을 최소화하고 내구성을 높이도록 한 내진 신축이음장치를 제공코자 함을 발명의 목적으로 한다.

이와 함께 별도로 기술하지는 않았으나 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위를 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 과제에 포함되는 것이다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 내진 신축이음장치를 구성함에 있어서, 교량의 단부에 설치되는 베이스플레이트(2)와 핑거플레이트(3)가 볼트(5)로 결합되는 공지의 신축이음장치(1)에 있어서, 핑거플레이트(3)와 볼트(5) 사이에 개재되어, 볼트(5)가 관통되는 장공형상의 볼트유동공(41)이 형성되며, 볼트유동공(41)의 내측에 완충돌기(42)를 형성하여 볼트(5)에 완충돌기(42)가 걸림되어 외부 충격이 발생할 때 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소시키는 완충수단(4)이 포함된 것을 특징으로 하며, 완충돌기(42)는 볼트(5)가 개재되어 걸림 되도록 볼트유동공(41) 내측에서 서로 마주보게 형성될 수도 있으며, 핑거플레이트(3)에 가해지는 힘의 방향에 따라 볼트유동공(41)이 회전하도록, 원형으로 형성된 완충수단(4)이 안치되는 핑거플레이트(3)에 형성된 원형의 고정면(33)이 더 포함될 수도 있으며,

완충돌기(42)의 상부에는 볼트(5)의 헤드부(51)에 걸림되어 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소시키기 위한 상면돌기(43)가 상향 돌출 구성될 수도 있으며, 완충수단(4)의 상면이 볼트유동공(41)이 형성되는 길이방향으로 만곡지게 형성하여, 볼트(5)의 헤드부(51)가 가압되어 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소시키는 완충면(44)이 더 포함될 수도 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 지진과 같이 교량에 큰 힘이 가해져 급격한 변화가 발생하더라도, 신축이음장치에 가해지는 외력을 최소화하여 신축이음장치의 파손을 최소화하게 된다.

따라서 신축이음장치의 내구성이 증대되어, 수명이 길어지고 유지비용이 감소된다.

신축이음장치의 재설치 또는 보수공사로 인한 시간과 설치비용의 손실을 줄일 수 있으며, 불필요한 작업시간을 줄여, 교량의 차량통제로 인한 불편을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일례가 적용된 신축이음장치의 측단면도
도 2는 본 발명의 요부를 분리하여 표현한 입체도
도 3은 본 발명의 일례가 적용된 평면도
도 4a 내지 4b는 본 발명의 작용을 보인 평면도
도 5a 내지 5i는 완충수단의 다양한 실시예를 보인 예시도
도 4는 완충패드의 실시예를 보인 측단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 입체도

본 발명은 내진 신축이음장치를 제공코자 하는 것으로서, 이를 하기에서 도면들과 함께 보다 구체적으로 설명토록 하며, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 사용되는 용어들 역시 실시 예를 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐 해당 용어에 국한되어 해석해서는 아니 되는 것이다.

상기한 본 발명의 내진 신축이음장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 교량이 상호 연결되는 단부에 적용되는 것으로, 베이스플레이트(2)와 상기 베이스플레이트(2) 상부에 결합되는 핑거플레이트(3)가 볼트(5)로 결합되는 신축이음장치(1)의 공지된 기술에 있어서, 핑거플레이트(3)와 볼트(5) 사이에 완충수단(4)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

핑거플레이트(3)에 형성된 볼트관통공(31)에 완충수단(4)이 베이스플레이트(2)와 이격되어 안치되도록 핑거플레이트(3)에 안치면(32)이 구비된다.

완충수단(4)이 안치면(32)에 안치되었을 때, 완충수단(4)이 불필요하게 유동하지 않도록 완충수단(4)의 둘레에 접하는 고정면(33)이 상기 안치면(32)의 상부에 직교되게 형성된다.

완충수단(4)은 가운데에 장타원의 볼트유동공(41)이 형성되어, 볼트(5)의 위치가 볼트유동공(41) 범위 내에서 유동적으로 이동할 있도록 하되, 볼트(5)가 볼트유동공(41)의 일측에서 볼트(5)를 억제하여 타측으로 쉽게 넘어가지 않도록 하기 위한 억제수단으로 상기 볼트유동공(41)의 내측면에 하나 이상의 완충돌기(42)가 내향 돌출되도록 한다.

핑거플레이트(3)의 일측에는 이격공간부(34)를 형성하여 핑거플레이트(3)가 바깥방향으로 밀릴때 핑거플레이트(3)가 신축이음장치(1)의 다른 구성부재와 부딪혀 파손되거나 변형되는 것을 방지토록 할 수도 있다.

상기 완충돌기(42)는 볼트(5)에서 나사산이 형성된 스레드부(53)에 접하도록 구성하여 가압할 수도 있으나, 완충돌기(42)가 스레드부(53)에 직접적으로 닿을 경우 수평으로 돌출된 스레드부(53)의 나사산이 수직방향으로 선접촉되는 되는 완충돌기(42)와 십자형으로 맞닿게 되어 결과적으로 점접촉 되게 되므로서 스레드부(53)의 나사산이 마모될 수도 있는 문제점을 보완하기 위해, 볼트(5)의 헤드부(51) 하부에 나사산이 없는 원통형의 그립부(52)가 형성된 볼트(5)를 사용하여 완충돌기(42)가 그립부(52)에 접하도록 구성하는 것이 바람직 할 것이다.

도 3은 본 발명의 내진 신축이음장치가 설치된 평면도를 도시한 것이다.

구조물이 지진에 대응하는 방식은 다양한데 본 발명의 경우 면진(免震)방식에 가까우며 완충수단(4)이 면진구조로서 지진의 운동 에너지를 흡수하여 핑거플레이트에 흔들림이 직접 전달되는 것을 억제하는 구조이다.

도 4a에 도시된 바와 같이 지진 등의 의해 평면상 신축이음장치의 측방에서 주기적이고 강력한 외력이 가해졌을 때, 힘의 방향에 따라 서로 대응되어 마주보고 있는 핑거플레이트(3)가 서로 벌어지게 되는 경우는 파손의 우려가 적으나, 반대로 핑거플레이트(3)가 서로 맞닿게 되어 부딪히는 경우가 문제가 된다.

만약 핑거플레이트(3)의 위치가 고정되어 있다면 지진의 흔들림이 핑거플레이트(3)에도 그대로 작용하게 되며, 따라서 핑거플레이트(3)가 다른 구성요소와 서로 부딪히게 됨과 더불어 부딪히고 나서도 지속적으로 미는 힘이 핑거플레이트(3)에 전달되면 핑거플레이트(3) 또는 베이스플레이트(2) 또는 핑거플레이트(3)와 베이스플레이트(2)를 연결하는 볼트(5) 중 하나 이상이 파손될 가능성이 매우 높아진다.

따라서 완충수단(4)을 구성하는 것으로 볼트유동공(41)의 범위만큼 핑거플레이트(3)가 유동하게 되어 외력이 분산되어 핑거플레이트(3)에 작용하는 힘이 줄어들게 되고, 특히 볼트유동공(41)에 형성된 완충돌기(42)에 볼트(5)의 그립부(52)가 걸리면서 외력을 한층 저감시키게 되므로 핑거플레이트(3)에 작용하는 충격이 감쇄되어, 핑거플레이트(3)가 최초 설치된 위치에서 각각 볼트유동공(41)의 범위만큼 소폭 밀릴 수는 있으나, 파손의 가능성은 대폭 줄게 된다.

도 4b에 도시된 바와 같이 외력이 평면상 상하측 방향에서 가해지는 경우, 완충수단(4)과 고정면(33)을 각각 원형으로 형성하여 완충수단(4)에 형성된 볼트유동공(41)이 외력에 대응 회전하여, 핑거플레이트(3)가 외력이 작용하는 방향과 동일한 방향으로 소폭 밀리게 되면서 충격을 일부 완화하며, 볼트유동공(41)에 형성된 완충돌기(42)에 볼트(5)가 걸리면서 외력을 크게 저감시키게 되는 것이다.

외력이 평면상 대각 방향에서 가해지는 경우 힘의 방향을 상하측과 측방으로 나눌 수 있고, 따라서 상기의 움직임이 복합적으로 작용하여 외력을 감소시킬 수 있을 것이다.

도 5a에 도시된 바와 같이 완충수단(4)의 구비된 볼트유동공(41)의 내측에 하나의 완충돌기(42)만 최소한으로 형성토록 할 수 있다.

상기 완충돌기는 완만한 호형으로 돌출 형성할 수도 있으며, 각진 산형으로 돌출 형성할 수도 있다.

볼트(5)는 볼트유동공(41) 내측에서 유동하면서 완충돌기(42)에 걸림되어 핑거플레이트(3)에 작용하는 외력을 감소하게 된다.

도 5b에 도시된 바와 같이 볼트유동공(41)의 내측에 서로 마주보는 완충돌기(42)를 형성할 수도 있다.

완충돌기(42)의 가압력이 볼트(5)의 그립부(52)에 고르게 작용토록 할 수 있으며, 완충돌기(42)가 한쪽에만 있을 때에 비해 볼트(5)를 가압하는 억제력이 배로 증가할 수 있다.

도 5c에 도시된 바와 같이 완충돌기(42)에 의해 구분되는 볼트유동공(41)의 유동 공간을 더 긴 장공으로 형성하여, 완충돌기(42)에 볼트(5)가 가압되어 걸림 되기 이전에 핑거플레이트(3)의 설치위치를 조절하는데 유용한 이점이 있다.

도 5d에 도시된 바와 같이 마주보는 완충돌기(42)를 볼트유동공(41)의 길이방향으로 수회 반복되게 형성할 수 있으며, 이 경우 이웃하는 완충돌기(42)와 완충돌기(42)의 사이 간격을 볼트(5)가 내입될 만큼 이격되게 형성하면, 완충돌기(42)에 볼트(5)가 수차례 억제되므로 핑거플레이트(3)에 작용되는 외력을 대폭 감소시키는 효과가 있다.

도 5e에 도시된 바와 같이 마주보는 완충돌기(42)를 각진 산형으로 형성하되, 상기 완충돌기(42)를 볼트유동공(41)의 길이방향으로 수회 반복되게 형성할 수 있으며, 상기와 같이 완충돌기(42)를 형성할 경우 이웃하는 완충돌기(42)와 완충돌기(42)사이의 간격이 조밀하여 크기가 한정된 볼트유동공(41)의 내부에서 볼트(5)를 가압하는 억제 횟수를 최대화할 수 있다.

도 5f에 도시된 바와 같이 볼트유동공(41)의 내측에 형성된 완충돌기(42)의 상면에 상면돌기(43)를 상향 돌출되게 형성할 수 있으며, 이 경우 볼트(5)가 볼트유동공(41)의 공간을 이동시 볼트(5)의 그립부(52)가 완충돌기(42)에 가압됨과 동시에 볼트(5)의 헤드부(51)가 상면돌기(43)에 걸림되어 이중의 억제력이 발생토록 할 수 있다.

도 5g에 도시된 바와 같이 완충수단(4)을 볼트유동공(41)이 길게 형성되는 방향으로 완충수단(4)의 상면에 오목한 완충면(44)을 형성할 수 있다.

오목한 완충면(44)이 형성될 경우, 지진 발생시 볼트(5)가 볼트유동공(41)의 공간을 따라 이동시 완충면(44)이 볼트(5)의 헤드부(51)를 상향으로 밀어 올리므로, 핑거플레이트(3)의 급격한 움직임에 볼트(5)가 볼트유동공(41)의 단부에 부딪히면서 볼트(5)가 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 5h에 도시된 바와 같이 완충수단(4)을 볼트유동공(41)이 길게 형성되는 방향으로 완충수단(4)의 상면에 볼록한 완충면(44)을 형성할 수 있다.

볼록한 완충면(44)이 형성될 경우, 지진 발생시 볼트(5)가 볼트유동공(41)의 공간을 따라 이동시 완충면(44)이 볼트(5)의 헤드부(51)를 상향으로 밀어 올리므로, 볼트(5)의 그립부(52)가 완충돌기(42)에 가압됨과 동시에 볼트(5)의 헤드부(51)가 완충면(44)에 가압되어 이중의 억제력이 발생토록 할 수 있다.

도 5i와 같이 완충수단(4)의 볼트유동공(41)을 파형으로 휘어진 형태로 형성할 수 있으며, 이것은 장공의 볼트유동공(41)에 완충돌기(42)가 서로 엇갈리게 교호되도록 여러개가 돌출 형성하는 것과 유사한 것이다

볼트유동공(41)을 파형으로 형성할 경우 볼트유동공(41)이 직선이 아니게 되므로 볼트(5)가 볼트유동공(41) 내에서 유동하는 길이가 더 길어지게 되므로, 그 길이만큼 충격을 감쇄하게 되는 것이다.

볼트유동공(41)이 파형으로 구불어진 형태로, 핑거플레이트(3)가 일측에서 힘을 받으면 볼트(5)가 볼트유동공(41)을 내측에서 직선운동을 하는 도 중 파형에서 돌출된 부분인 완충돌출부(45)에 여러번 걸리게 되므로 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소시키게 된다.

도 6와 같이 핑거플레이트(3)와 콘크리트 사이에 완충패드(35)를 추가로 구성할 수도 있다.

완충패드(35)가 추가되는 경우, 핑거플레이트(3)끼리 서로 가압될 때 핑거플레이트(3)의 후방에서 각각 충격을 감쇄하여 완충수단(4)에 추가로 완충력을 제공하게 된다.

도 7와 같이 완충수단(4)과 고정면(33)에 각각 키홈(K1)을 형성하여, 키홈(K1)에 키 내지 추가 볼트 등의 키고정구(K2)를 체결하여 완충수단(4)이 의도치 않게 회전하는 것을 방지하여, 완충수단(4)에 의한 충격 감쇄시 핑거플레이트(3)의 이동방향을 제한할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

1:신축이음장치
2:베이스플레이트 21:볼트결합공
3:핑거플레이트 31:볼트관통공 32:안치면 33:고정면
34:이격공간부 35:완충패드
4:완충수단 41:볼트유동공 42:완충돌기 43:상면돌기
44:완충면 45:완충돌출부
5:볼트 51:헤드부 52:그립부 53:스레드부
K1:키홈 K2:키고정구

Claims (7)

1. 교량의 단부에 설치되는 베이스플레이트(2)와 핑거플레이트(3)가 볼트(5)로 결합되는 공지의 신축이음장치(1)에 있어서,
   핑거플레이트(3)와 볼트(5) 사이에 개재되어, 볼트(5)가 관통되는 장공형상의 볼트유동공(41)이 형성되며, 볼트유동공(41)의 내측에 완충돌기(42)를 형성하여 볼트(5)에 완충돌기(42)가 걸림되어 외부 충격이 발생할 때 핑거플레이트(3)의 파손 또는 변형을 방지하는 완충수단(4);
   이 포함된 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   완충돌기(42)는 볼트유동공(41) 내측에서 서로 마주보는 한쌍으로 형성되어 볼트(5)가 걸림 되는 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   핑거플레이트(3)에 가해지는 힘의 방향에 따라 볼트유동공(41)이 회전하도록, 원형으로 형성된 완충수단(4)이 안치되는 핑거플레이트(3)에 형성된 원형의 고정면(33);
   이 더 포함된 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   완충돌기(42)의 상부에는 볼트(5)의 헤드부(51)에 걸림되어 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소시키기 위한 상면돌기(43)가 상향 돌출 구성됨을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   완충수단(4)의 상면이 볼트유동공(41)이 형성되는 길이방향으로 만곡지게 형성하여, 볼트(5)의 헤드부(51)가 가압되어 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소시키는 완충면(44);
   이 더 포함된 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
   
6. 교량의 단부에 설치되는 베이스플레이트(2)와 핑거플레이트(3)가 볼트(5)로 결합되는 공지의 신축이음장치(1)에 있어서,
   핑거플레이트(3)에 안치되어, 핑거플레이트(3)가 충격을 흡수하여 유동할 수 있도록 볼트(5)가 관통되는 장공형상의 볼트유동공(41)이 파형으로 형성되어, 볼트(5)가 볼트유동공(41) 내측의 완충돌출부(45)에 걸림되어 외부 충격이 발생할 때 핑거플레이트(3)의 파손 또는 변형을 방지하는 완충수단(4);
   이 포함된 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서;
   외부 충격이 발생할 때 외부 충격이 발생할 때 핑거플레이트(3)의 운동에너지를 감소토록 핑거플레이트(3)의 후방에 길이방향으로 결합된 완충패드(35);
   가 포함된 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.

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