KR100283681B1

KR100283681B1 - 면진성능이향상된교좌장치

Info

Publication number: KR100283681B1
Application number: KR1019970072562A
Authority: KR
Inventors: 김기중
Original assignee: 김기중; 주식회사케이.알
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR19990053001A

Abstract

본 발명은 교량의 상판을 지지하는 교각의 상부에 설치되어 상판의 하중과 변형을 받아주는 교좌장치의 개량에 관한 것으로, 특히 지진에 대한 대응능력을 개선한 면진성능이 향상된 교좌장치에 관한 발명이다.

본 발명은 종래의 발명에 있어서, 가이드부(54), 상면 중앙에 강입된 베어링수단(55), 볼트요홈(56), 고무재의 씰(58)들을 가지고 장방형 플레이트로된 판베어링(5)이 상기 상부플레이트(1)와 상기 패드(3) 사이에 개재되고; 상기 상부플레이트(1)에는 ″L″자형의 스토퍼(13)와 평활판(17)이 추가되고; 상기 패드(3)는 철심(33)이 삽입되고, 그 상하면에 상하철심(31, 32)은 안쪽에 탭홀(34)이 천공되어 이루어지고; 하부플레이트(2)에도 볼트요홈(26)들이 천공되고; 상기 볼트요홈(56, 26)들과 탭홀(34, 34)들간을 체결볼트(57, 27)들로 나합시켜 이루어진 것이다.

따라서, 본 발명은 통상의 변위에서는 통상의 교좌장치로 기능하면서 지진 등에 의한 큰 변위에도 적절히 기능할뿐만 아니라 그 소요경비도 저렴하며, 이의 적용에 따라 교좌장치의 설치편의 및 보수·유지가 손쉽도록 하여 교좌장치의 내구성을 향상시킬 수 있어서 유용하고 효과적인 발명이다.

Description

면진성능이 향상된 교좌장치{Bridge bearing device improved capacity to an earthquake}

강이나 하천뿐만 아니라 바다를 가로질러 양안을 연결하는 교량은 일반적으로 교각위에 상판을 올려주는 구조를 가지며, 교각을 없이 설치하는 사장교(현수교)일지라도 중앙 또는 양안에 상판을 지지하는 구조물(교대 또는 기둥 모두 포함)이 설치되므로 기본적으로는 상판과 교각의 구조를 벗어나지 않는데, 교량위에는 사람이나 차량 또는 대하중의 중기나 트레일러등이 통행하므로 시시각각 변화되는 동(動) 하중이 미치게 되며, 특히 교량이 크면 클수록 상판이 길어지므로 계절의 변화나 일교차에 따른 열변형으로 연신·수축량이 커지며, 이는 상판과 교각의 접촉부위가 변화될 수 있어야 교량으로서 충분히 하중 지탱능력을 갖추게 되어 충분한 소요수명을 누릴 수 있게 되므로, 일반적으로는 교각의 상부에 교좌장치를 설치하여 상판의 변위에 대응하면서 상판을 지지할 수 있도록 하고 있다.

이러한 교좌장치에는 포트 베어링(Pot Bearing)타입과 스틸 플레이트로 보강된 탄성고무받침으로 이루어지는 패드 슈(Pad shoe; 교량용 탄성받침)타입의 교좌장치가 있는데, 본 발명은 현재 가장 널리 쓰이고 진동에 강한 패드슈 타입의 교좌장치에 적용되는 것으로, 종래의 교좌장치는 도 6에 도시된 바와같이, 교량의 상판에 앵커볼트(12)를 개재하여 적의 장착되는 상부플레이트(1)와 교각에 앵커볼트(22)를 개재하여 적의 안착되는 하부플레이트(2) 및 상기 상하부플레이트(1, 2)의 사이에 개재되어 압축력과 변형력을 지지하는 패드(3)로 구성되며, 이때 상하부플레이트(1, 2)에는 필요에 따라 소정형상의 스토퍼(13, 23)들이 부착(도 6에서는 일방향 가동단을 예시함)되어 가동단 또는 고정단 교좌장치로 사용되게 된다.

상기 구성으로 이루어진 종래발명은 교좌장치중 특히 패드슈 타입을 예로서 제시하는 것인데, 상판과 교각에 각각 일체로 장설되는 상하부플레이트(1, 2)들은 상판의 변위에따라 서로 상대적인 운동을 하면서, 중앙에 개재되는 패드(3)에 의하여 상기 변형력과 상판의 하중을 적의 지지하여 교각측으로 전달하므로 정상적인 상황하에서 예견되는 하중 및 변형력에 적절히 적응할 수 있게 되며, 게다가 교좌장치가 안착되는 교각의 위치에 따라 탄성받침은 고정단 및 종방향 자유단(도 6)으로 적의 사용될 수 있다.

다만, 상술한 종래발명은 지진등과 같은 돌발사태에서 발생될 수 있는 큰 변형력에 적절히 적응될 수 없다는 문제점이 있으나, 이들의 경우에 대비하고자 본인의 특허발명인 특허출원 제95-36084호의 ″교량용 교좌장치″에서는 패드를 강화고무로 하고 윤활작용을 향상시키는 추가구성을 가지도록 하여 큰 변형을 교좌장치가 충분히 흡수할 수 있도록 하였으며, 특히 지진에 대비할 수 있는 구조를 가지는 본인의 발명 및 고안인 특허출원 제97-1591호의 ″면진교좌장치″ 및 실용신안출원 제97-737호의 ″내진용 교좌장치″등에 있어서는 특수한 목적을 달성하기 위한 특정화된 용도로 사용되도록 개발한 것이나, 본 발명에서와 같이 일상적인 용도와 면진용이라는 2가지 기능을 동시에 가지는 교좌장치는 없었으며, 특히 본 발명에서와 같이 설치의 편의 및 보수·유지의 적절함을 위한 어떠한 배려도 되어 있지 않다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 첫번째 과제는 통상의 교좌장치로서 요구되는 일상적인 작은 변위에 대해서는 공지의 교좌장치와 동일하게 기능하여 교각과 상판간의 변형응력을 해소하면서 지진등과 같은 대변위가 발생되어도 이를 적절히 해소시킬수 있도록 하고자 개발된 것이며,

두번째 과제는 토목공사에서 통상적으로 허용되는 큰 오차범위를 가지고 설치되는 교량구조물 일지라도 교좌장치를 바르고 정확하게 설치할 수 있도록 하고자 개발된 것이며,

세번째 과제는 교좌장치의 설치후에 교각이나 상판이 변형되어 교좌장치가 정착의 위치에서 벗어나도 이를 쉽게 판단하고 정확히 보수할 수 있도록 하고자 개발된 것이며,

게다가 주요부의 보호에 만전을 기할 수 있는 구조를 제공하여 교좌장치의 내구성을 향상시키고자 완성된 발명인데, 이를 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성상태 전개도,

도 2는 본 발명의 요부의 발췌상태 평면도,

도 3은 본 발명의 단면도,

도 4는 본 발명의 다른 구성상태 전개도,

도 5는 본 발명의 또다른 구성상태 전개도,

도 6은 종래 발명의 구성상태 전개도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 상부플레이트

12. 앵커볼트 13. 스토퍼

16. 물받이 홈 17. 평활판

2. 하부플레이트

22. 앵커볼트 23. 스토퍼

26. 볼트요홈 27. 체결볼트

3. 패드

31. 상철심 32. 하철심 33. 철심 34. 탭홀 35. 플러그

4. 평형장치

41. 원형수준기 42. 하우징 43. 안착홈

5. 판베어링

54. 가이드부 55. 베어링수단 56. 볼트요홈

57. 체결볼트 58. 씰

6. 측정장치

61. 자 62. 지침

도 1은 본 발명의 구성상태도로서 교좌장치의 대표라 할 수 있는 패드슈 타입의 교좌장치로서 그 내부구성도 알 수 있도록 상하부 플레이트를 펼친상태로 도시한 전개도이고,

도 2는 도 1의 요부인 판베어링(5)의 발췌평면도이고, 도 3의 (a)는 본 발명의 조립상태에서 도 2의 C-C선 방향으로 절단한 전체 조립상태 단면도이다.

본 발명은 교량의 상판에 앵커볼트(12)를 개재하여 적의 장착되는 상부플레이트(1)와 교각에 앵커볼트(22)를 개재하여 적의 안착되는 하부플레이트(2) 및 상기 상하부플레이트(1, 2)의 사이에 개재되어 압축력과 변형력을 지지하는 패드(3)로 구성되는 교좌장치에 있어서, 양변에 일정길이 요입되는 가이드부(54), 상면 중앙에 강입된 베어링수단(55), 4모서리 안쪽에 대경부와 소경부가 동심으로 천공되는 볼트요홈(56), 상면의 상기 베어링수단(55) 외측에 강입된 고무재의 씰(58)들을 가지고 장방형 플레이트로된 판베어링(5)이 상기 상부플레이트(1)와 상기 패드(3) 사이에 개재되고; 상기 상부플레이트(1) 양변 중앙에는 ″L″자형의 스토퍼(13)와, 그 하면 중앙에는 스텐레스 스틸재로 연삭된 평활판(17)이 추가되고; 상기 패드(3)는 중앙 수개소에 박판상의 철심(33)이 삽입되고, 상기 패드(3) 상하면에 위치하는 상하철심(31, 32)은 상기 철심(33)보다 두꺼우며 각 모서리 안쪽에 탭홀(34)이 천공되어 이루어지고; 상기 하부플레이트(2)에도 상기 판베어링(5)의 볼트요홈(56)과 동일한 볼트요홈(26)들이 천공되고; 상기 볼트요홈(56, 26)들과 탭홀(34, 34)들간을 체결볼트(57, 27)들로 나합시켜 이루어진 것임을 특징으로 한다.

상기한 구성에 있어서, 상기 베어링수단(55)이 오일레스베어링 또는 피티에프이(PTFE; Poly Tetra flouro Ethylene; 불소수지) 판베어링인 것임을 특징으로 하면 바람직하다.

도 3의 (b)는 본 발명의 조립상태에서 도 2의 C-C선 방향으로 절단한 다른 조립단면도이다.

상기한 구성에 있어서, 상기 패드(3)가 그 중심부에 납 또는 연철로된 플러그(35)를 관입하여 주변고무와 일체로 이루어진 것임을 특징으로 하면 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 구성상태를 내부가 보이도록 도시한 전개도이다.

상기한 구성에 있어서, 중앙에 원형의 안착홈(43)이 요입되어 상기 하부플레이트(2)의 일측 중앙에 부착된 하우징(42)과, 상기 안착홈(43)에 강제삽입되는 원형수준기(41)로 이루어지는 평형장치(4)를 추가 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하면 보다 바람직하다.

도 5는 본 발명의 또 다른 구성상태를 도시한 전개도이다.

상기한 구성에 있어서, 상기 하부플레이트(2)의 일측 중앙에 상측으로 첨부가 향하도록 소정길이로 부착되는 지침(62)과, 상기 지침(62)의 첨부가 그 중앙에 위치되도록 상기 상부플레이트(1)의 일측면에 부착되는 자(61)로 이루어지는 측정장치(6)가 추가구성된 것을 특징으로 하면 보다 바람직하다.

상기한 구성에 있어서, 상부플레이트(1)의 내면 가장자리에 소정깊이로 요입되는 물받이홈(16)을 형성시킨 것(도 5 참조)을 특징으로 하면 보다 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 종래의 교좌장치와 동일한 기능을 가질 뿐만 아니라 추가된 구성으로 인하여 다음의 기능들을 함께 가지게 되는데, 이를 상술한다.

본 발명의 청구범위 제 1항에 게시된 발명은 상부플레이트(1)와 패드(3) 사이에 개재되는 판베어링(5)이 상면중앙에 베어링수단(55)이 심어져 있고 이는 상부플레이트(1)의 하면에 추가된 평활판(17)과 면접촉하면서 부드럽게 슬라이드되어 교각에 대한 상판의 소량 변위에 손쉽게 적응될 수 있으며, 이때 판베어링(5)의 양변에 요입되어 형성되는 가이드부(54)에는 상부플레이트(1)에 형성되는 ″L″자형의 스토퍼(13)가 삽입되어 슬라이드되므로 일방향 가동단으로 기능하게 하며, 또한 판베어링(5)은 볼트요홈(56)으로 삽입되는 체결볼트(57)에 의해 패드(3) 상철심(31)의 탭홀(34)에 나착되므로 판베어링(5)과 패드(3)는 일체로 움직이게 되며, 이때 볼트요홈(56)은 장직경과 단직경의 동심원으로 되어 체결볼트(57)의 머리가 장직경부에 수납되므로 판베어링(5)의 면에서 돌출되지 않게 된다. 게다가, 하부플레이트(2)에도 볼트요홈(26)들이 천공되어 패드(3)의 탭홀(34)에 체결볼트(27)로 나착되므로, 결국 판베어링(5)-패드(3)-하부플레이트(2)는 긴밀히 결합되어 있으며, 다만 판베어링(5)-상부플레이트(1)간에는 베어링수단(55) 및 평활판(17)이 게재되어 면접촉되나 이들간에도 스토퍼(13)와 가이드부(54)의 구성에 의해 면접촉이 계속되면서 일방향으로만 슬라이드하게 된다. 따라서, 소량의 변위는 상기 슬라이드가 흡수하게 되며, 지진등과 같은 대변위가 발생될때에는 상술한 베어링수단(55)과 평활판(17)간의 슬라이드만으로는 모두 흡수할 수 없고, 흡수되지 않은 변위량에 의해 상부플레이트(1)가 밀리다가 그 스토퍼(13)가 판베어링(5)의 가이드부(54) 일측에 걸리면 판베어링(5)이 상부플레이트(1)를 따라서 밀리게 되며, 이 힘은 체결볼트(57)에 의해 패드(3)의 상철심(31)에 그대로 전달되게 되나, 패드(3)의 하철심(32)은 체결볼트(27)에 의하여 하부플레이트(2)에 고정되므로, 결국 고무재질의 패드(3)가 전단변형되면서 이들을 흡수하게 된다. 이러한 변위는 그 역방향의 작용, 즉 교각의 변위에 대한 상판에의 작용에 있어서도 본 구조의 발명에서는 동일하게 작용하여 적절히 흡수할 수 있게된다. 이때, 패드(3)에는 박판상의 철심(33)이 삽입되어 패드(3)의 변형응력을 상승시키면서 복원능력을 향상시키게 된다. 또한, 베어링수단(55)의 외측에는 고무재질의 씰(58)이 판스프링(5)측에 강입되어 있어서 베어링수단(55)으로의 물이나 오물등의 침투를 적절히 방지할 수 있으며, 이경우 씰(58)의 상면은 상부플레이트(1)의 내면과 접촉상태이므로 베어링수단(55)의 윤활작용(슬라이드)에 전혀 영향을 미치지 않는다.

본 발명의 청구범위 제 2항에 게시한 발명은, 특히 상기 판베어링(5)의 상면 중앙에 강입되는 베어링수단(55)을 오일레스베어링이나 피티에프이(PTFE)로된 판베어링으로 한정하였는데, 본 발명의 베어링수단(55)으로는 교좌장치에 사용되는 모든 베어링이 사용될수 있으나, 특히 오일레스베어링 또는 피터에프이 판베어링을 사용하면 소량의 변위를 정숙하고 손쉽게 흡수할 수 있으므로 이들을 특히 한정한 것이다.

본 발명의 청구범위 제 3항에 게시된 발명은 하부 플레이트(2)의 일측면 중앙에 평형장치(4)가 부착되는데, 상기 평형장치(4)는 장방형 플레이트 중앙에 안착홈(43)이 요입되고 이에 원형수준기(41)가 강입된 것으로, 장방형의 플레이트인 하우징(42)은 원형수준기(41)의 외피 역할을 하여 외부의 충격등에서 원형 수준기(41)를 보호하게 되며, 상기 원형수준기(41)는 반구형의 플라스틱제 원형수준기(41)로서 전후·좌우방향의 평형을 동시에 잡을 수 있어서 하부플레이트(2)가 정확히 수평이 될 수 있도록 한다. 게다가, 상기 평형장치(4)는 하부플레이트(2)에 부착되어서 설치되므로 교좌장치의 설치후에도 수시로 그 평형을 체크할 수 있어서 보수·유지가 손쉽게 된다. 또한, 평형장치(4)를 특히 하부플레이트(2)측에 부착하도록 한것은 하부플레이트(2)가 교각에 고정되고, 상부플레이트(1)는 상판에 고정되어 상판의 변위에 연동하기 때문이며, 필요에 따라서는 상하부플레이트(1, 2) 모두에 상술한 구조의 평형장치(4)를 각각 부착시키므로서 상기 작용이외에 상판의 변위량 파악까지 겸하여 할 수 있으나, 이러한 구성은 본 발명의 일변형예로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나는 것은 아니다.

본 발명의 청구범위 제 4항에 게시된 발명은 하부플레이트(2)의 일측 중앙에 지침(62)을 끼우고 상부플레이트(1)에는 자(61)를 부착하여 상하부플레이트(1, 2)간에 변위가 얼마나 발생했는가를 손쉽게 목측으로 알 수 있도록 하여 설치후의 보수·유지가 보다 손쉽도록 하였는데, 이때 사용되는 자(61)는 내구성이 있는 금속재로된 평판에 눈금이 각인된 것으로 도 5에 도시된 바와같이 -(좌측방향), +(우측방향) 방향에 따라 눈금의 형상을 달리하면 사용상의 편의를 기할 수 있다. 게다가, 본 발명의 측정장치(6)인 자(61)와 지침(62)을 각각 하부 및 상부플레이트(2, 1)에 부착하도록 하였으나 그 위치를 역전시켜도 기능상의 차이가 전혀 없으며, 이때 자(61)와 평형장치(4)간의 간섭이 되지 않도록 위치를 조절하여야 한다.

청구범위 제 5항에 게시된 발명은, 상부플레이트(1)의 내면 가장자리에 물받이홈(16)을 요입시켰는데, 이는 교량의 바닦에서 상판(A)을 통해 침수된 물이 교좌장치의 내부인 패드(3)나 판베어링(5) 등에 침투되지 않도록 하기 위함인데, 물론 베어링수단(55)의 외주를 고무재의 씰(58)이 밀봉하므로 물의 침투를 차단할 수 있으나 2중의 안전장치를 하여 정밀부품의 보호를 철저히 하고자 하는 것으로, 침수된 물은 요입된 물받이홈(16)에 의하여 유로가 형성되고 이들이 모이면 자중에 의하여 하강하므로서 내부의 침투를 방지할 수 있게된다.

청구범위 제 6항 내지 제 7항에 게시된 발명은 특히 패드(3)의 중심에 납 또는 연철로 관입된 프러그(35)를 일체로 형성시켰으므로, 패드(3)의 전단변형응력을 향상시키고 전단변형후 복원능력을 향상시키게 된다. 즉, 패드(3)의 일측에서 외력이 작용되어 밀리게 되면, 이는 패드(3)의 주소재인 고무에 전단변형을 발생시키게 되는데, 비록 다수매의 철심(31, 32, 33)들이 이러한 전단변형에 대하여 강한 응력을 발생시키게 되나, 이는 철심(31, 32, 33)들과 고무와의 계면에서 박리현상을 일으키기도 하며, 이로인해 변형후에 복원되는 능력이 떨어지게 되나, 납 또는 연철을 중앙에 프러그(35)로 관입시키면 대부분의 전단응력을 프러그(35)에서 받아주게 되어 고무등에는 적은 응력만 작용하게 되고, 이는 패드(3)의 내구성 및 응력향상으로 작용하게 된다.

상술한 바와같이 본 발명은 통상의 변위에서는 통상의 교좌장치로 기능하면서 지진 등에 의한 큰 변위에도 적절히 기능할뿐만 아니라 그 소요경비도 저렴하며, 이의 적용에 따라 교좌장치의 설치편의 및 보수·유지가 손쉽도록 하여 교좌장치의 내구성을 향상시킬 수 있어서 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims

교량의 상판(A)에 앵커볼트(12)를 개재하여 적의 장착되는 상부플레이트(1)와 교각(B)에 앵커볼트(22)를 개재하여 적의 안착되는 하부플레이트(2) 및 상기 상하부플레이트(1, 2)의 사이에 개재되어 압축력과 변형력을 지지하는 패드(3)로 구성되는 패드슈 타입의 교좌장치에 있어서,

양변에 일정길이 요입되는 가이드부(54), 상면 중앙에 강입된 베어링수단(55), 4모서리 안쪽에 대경부와 소경부가 동심으로 천공되는 볼트요홈(56), 상면의 상기 베어링수단(55) 외측에 강입된 고무재의 씰(58) 들을 가지고 장방형 플레이트로된 판베어링(5)이 상기 상부플레이트(1)와 상기 패드(3) 사이에 개재되고;

상기 상부플레이트(1) 양변 중앙에는 ″L″자형의 스토퍼(13)와, 그 하면 중앙에는 스텐레스 스틸재로 연삭된 평활판(17)이 추가되고;

상기 패드(3)는 중앙 수개소의 박판상의 철심(33)이 삽입되고, 상기 패드(3) 상하면에 위치하는 상하철심(31, 32)은 상기 철심(33)보다 두꺼우며 각 모서리 안쪽에 탭홀(34)이 천공되어 이루어지고;

상기 하부플레이트(2)에도 상기 판베어링(5)의 볼트요홈(56)과 동일한 볼트요홈(26)들이 천공되고;

상기 볼트요홈(56, 26)들과 탭홀(34, 34)들간을 체결볼트(57, 27)들로 나합시켜 이루어진 것임을 특징으로 하는 면진성능이 향상된 교좌장치.
제 1항에 있어서, 상기 베어링수단(55)이 오일레스베어링 또는 피티에프이 판베어링인 것임을 특징으로 하는 면진성능이 향상된 개량된 교좌장치.
제 1항에 있어서, 장방형으로 되어 중앙에 원형의 안착홈(43)이 요입된 하우징(42)과 상기 안착홈(43)에 원형수준기(41)가 강제삽입되어 이루어지는 평형장치(4)가 상기 하부플레이트(2)의 일측 중앙에 부착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 면진성능이 향상된 교좌장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 하부플레이트(2)의 일측중앙 상측으로 첨부가 향하도록 소정길이로 부착되는 지침(62)과, 상기 지침(62)의 첨부가 그 중앙에 위치되도록 상기 상부플레이트(1)의 일측면에 부착되는 자(61)로 이루어지는 측정장치(6)가 추가된 것을 특징으로 하는 면진성능이 향상된 교좌장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상부플레이트(1)의 내면 가장자리에 소정깊이로 요입되는 물받이홈(16)을 형성시킨 것을 특징으로 하는 개량된 교좌장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 패드(3)가 그 중심부에 납 또는 연철로된 플러그(35)를 관입하여 주변 고무와 일체로 이루어진 것임을 특징으로 하는 개량된 교좌장치.
제 6항에 있어서, 상기 하부플레이트(2)의 일측중앙 상측으로 첨부가 향하도록 소정길이로 부착되는 지침(62)과, 상기 지침(62)의 첨부가 그 중앙에 위치되도록 상기 상부플레이트(1)의 일측면에 부착되는 자(61)로 이루어지는 측정장치(6)가 추가된 것을 특징으로 하는 면진성능이 향상된 교좌장치.