KR100427848B1

KR100427848B1 - 이중완충구조를 갖는 교좌장치

Info

Publication number: KR100427848B1
Application number: KR10-2001-0066630A
Authority: KR
Inventors: 조영철
Original assignee: 인본건설주식회사; 주식회사 한국국토안전연구원; 조영철
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2004-04-29
Also published as: KR20030034850A

Abstract

본 발명은 이중의 완충구조를 채용하여 교량상판의 열변위를 보상하는 동시에 지진등과 같은 급격한 횡방향의 충격력을 완화하여 교량에 충격이 가지 않도록 안정화하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 이중완충구조를 갖는 교좌장치는 긴 변위를 허용하는 충격전달기를 장착하여 길이방향의 열변형이나 진동을 흡수함으로써 길이가 긴 대교의 큰 신축량에도 교량을 보호할 수 있다. 특히, 이중의 완충구조를 채용함으로써 지진등과 같은 급격한 횡방향의 충격력은 완충부재를 통해 신속하게 대처할 수 있다. 또한, 완충부재를 외부에서 볼트와 너트로 체결하여 고정함으로써 완충부재의 파손이나 성능저하시 용이하게 교체할 수 있는 잇점이 있다.

Description

이중완충구조를 갖는 교좌장치{A Structural Bearing with a Double Shock Absorbing Device}

본 발명은 교량구조물에서 교각상에 상판을 안정되게 지지하는 교좌장치에관한 것으로, 보다 상세하게는 이중의 완충구조를 채용하여 교량상판의 열변위를 보상하는 동시에 지진등과 같은 급격한 횡방향의 충격력을 완화하여 교량에 충격이 가지 않도록 안정화하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교좌장치란 교량의 슬라브 구조체인 상판이 이를 지지하는 교각상에 적절히 얹혀져서 지지되도록 하기 위해 설치되는 장치로, 교량의 규격이나 지지하중에 따라 여러가지 형태와 기능을 갖는다.

종래 교좌장치의 하나로 탄성고무와 납을 이용한 것이 있는 데, 이는 지진의 방향에 관계없이 전체 횡방향에 대해 면진기능이 있으나 충격흡수량에 한계가 있어 작은 구조물에만 사용되고, 지속적인 지진에는 충격흡수력이 더욱 떨어지며 납과의 접촉면에 있는 고무가 녹는 현상이 발생될 뿐만 아니라 교체작업이 매우 어렵다는 문제점도 안고 있다.

그 외에 탄성고무와 특수고무를 이용한 것이 있는 데, 이는 내구성이 좋고 전체 횡방향에 대해 면진기능이 있으나, 이 역시 면진력이 떨어지고 유지보수가 어렵다는 문제점을 안고 있다.

또, 교각과 상판 사이에 별도로 설치하여 교각에 미치는 지진에 의한 횡력을 흡수할 수 있도록 점성댐퍼를 설치하기도 하지만, 점성댐퍼가 설치된 방향으로 작용하는 횡력만을 흡수할 수 있고, 받침과 별도로 설치되어야 하기 때문에 비경제적이며 시공성이 떨어진다는 문제점이 있다.

기타 교좌장치와 관련된 것으로, 특허공개번호 제2000-58244호 "충격전이용교좌장치" 에 게재된 것이 있으나, 그 구조가 복잡하고 한 방향의 횡력만 흡수할 수 있도록 되어 있어 다른 방향으로 횡력이 작용하는 경우에는 전혀 그 기능을 못한다는 문제점이 있다.

이상 기존의 교좌장치들은 교량이 길어 열변위가 크게 발생할 경우 그를 충분히 흡수하지 못할 뿐만 아니라, 지진과 같은 급격한 충격을 신속하게 완화하는 데 역부족인 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 이중의 완충구조를 채용하여 교량상판의 열변위를 보상하는 동시에 지진등과 같은 급격한 횡방향의 충격력을 완화하여 교량에 충격이 가지 않도록 안정화하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치의 일실시예를 나타낸 분리사시도이고,

도 2a 및 도 2b는 도 1의 결합된 상태의 종단면도 및 그 A-A선 단면도이고,

도 3은 도 1에 도시된 충격전달기의 내부구조를 보여주는 단면도이고,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치의 다른 실시예를 나타낸 결합단면도 및 그 B-B선 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치의 또다른 실시예를 나타낸 결합단면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치의 또다른 실시예를 나타낸 결합단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 하부판 102 : 안내홈

104 : 미끄럼판 110,110a : 로드지지판부

200 : 상부판 210 : 안내틀체

212 : 미끄럼판 214 : 장착공

220 : 안내판 230 : 볼트

232 : 너트 300 : 이동몸체

310 : 하부이동판 312 : 안내돌기

314 : 접촉판 316 : 하부안착부

320 : 상부이동판 322 : 지지공

324 : 접촉판 326 : 미끄럼판

328 : 상부안착부 330,330a : 완충디스크

332 : 금속링 340 : 고정핀

400,400a : 충격전달기 410 : 실린더

420 : 피스톤로드 430 : 실리콘퍼티

440 : 피스톤 442 : 오리피스

500~500c : 완충부재 502 : 중공

510 : 장착대 512 : 너트

520,520a : 접촉판

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치는 교량의 교각상에 설치되어 상판의 하중을 지지하고 상기 교각과 상판 상호간에 작용하는 힘을 완충하는 교좌장치에 있어서, 상기 교각상에 고정되는 하부판; 상기 하부판상에 이동가능케 고정되는 이동몸체; 상기 이동몸체와 상기 하부판을 연결하며, 상기 교각과 상판 상호간에 교량길이방향쪽으로 작용하는 충격을 완충하여 주는 적어도 하나이상의 충격전달기; 상기 이동몸체상에 이동가능케 장착되며, 저부에 사각형의 안내틀체를 구비하는 상부판; 및 상기 상부판의 안내틀체와 상기 이동몸체의 측부 사이에 설치되어 상기 교각과 상판 상호간에 작용하는 모든 방향의 충격을 흡수하는 완충부재를 포함하고, 상기 충격전달기는 상기 이동몸체의 측면에 취부되고 내부에 실리콘퍼티가 충전되는 실린더와, 상기 실린더내부에서 돌출한 단부가 상기 하부판에 고정되는 피스톤로드 및, 상기 실린더내부에 위치한 상기 피스톤로드의 소정부위에 고정되어 상기 실린더의 내부공간을 두개의 공간으로 구획하며 구획된 두 공간간을 실리콘퍼티가 유동할 수 있게 오리피스가 천공되어 있는 피스톤을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치의 일실시예를 나타낸 분리사시도이다. 그리고, 도 2a는 도 1의 결합된 상태에서의 종단면도이며, 도 2b는 도 2a의 A-A선 단면도이다.

도 1 및 도 2a에 도시한 바와 같이, 본 장치는 교각상에 부착되는 하부판(100)과, 이 하부판(100)상에 위치되어 교각길이방향 및 폭방향으로 유동할 수 있게 되어 있으며 그 상부에 교량의 상판이 고정되는 상부판(200) 및, 이 상부판(200)과 하부판(100) 사이에 개재되어 하부판(100)과 상부판(200)이 일정변위로 유동할 수 있게 하는 이동몸체(300)를 구비하고 있다. 더욱이, 이동몸체(300)와 하부판(100) 사이에는 교량의 길이방향으로 충격전달기(400)가 장치되어 교량길이방향의 상시변위를 허용하는 한편 지진시에는 강체역할을 한다. 또한, 충격전달기(400)로부터 일정간격 이격한 이동몸체(300)의 상부에는 완충부재(500)가 사방으로 설치되어 교량상판의 길이방향으로의 요동 및 폭방향으로 요동을 함께 완화시키게 된다. 대략적으로, 이상과 같은 구성을 갖는 본 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

하부판(100)의 상부에는 직선의 안내홈(102)이 형성되어 있다. 이 안내홈(102)에는 하부판(100)상에 탑재되는 이동몸체(300)의 안내돌기(312)가 삽입되어 그를 따라 이동하면서 이동몸체(300)의 이동을 안정적으로 안내하게 된다. 물론, 안내홈(102)은 이동몸체(300)의 저면부에 그리고 안내돌기(312)는 그와 대응되는 하부판(100)의 상면부에 형성할 수도 있다. 이와 같이 접촉되는 하부판(100)의 상면부와 이동몸체(300)의 저면부에는 각각 스테인리스스틸의 미끄럼판(104)과 그와의 마찰계수가 작은 불소수지의 접촉판(314)이 부착되어 있다. 이 미끄럼판(104)은 스테인리스스틸판을 잘 연마하여 마찰저항을 최소화시킴으로써 진동시 접촉판(314)이 잘 미끄러지게 한다. 그로 인하여, 이동몸체(300)의 이동시 하부판(100)과의 마찰저항을 줄일 수 있다.

이동몸체(300)는 이와 같이 저면부에 직선의 안내돌기(312)가 형성된 하부이동판(310)과, 이 하부이동판(310)의 상부에 고정되는 상부이동판(320)으로 이루어져 있으며, 그 사이에 상하요동에 따른 완충역할을 하는 완충디스크(330)가 개재되어 있다. 이 완충디스크(330)는 폴리우레탄(Polyurethane)으로 제조되며, 상부이동판(320)과 하부이동판(310)을 결합하는 고정핀(340)에 의해 상부이동판(320)과 하부이동판(310) 사이에 개재된 상태에서 결합되게 된다. 특히, 완충디스크(330)는 평균압축응력 5.0Ksi를 수용하며 회전을 허용하도록 설계된 고강도 폴리우레탄판으로, 적당한 압축변형을 수용할 수 있도록 외부에 오목한 홈이 있으며 내부에는 적당한 회전여유가 있다. 통상 완충디스크(330)의 허용회전량은 0.02Rad이며, 필요시 그 허용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 완충디스크(330)를 회전가능케 지지하고 있는 고정핀(340)은 회전을 수용할 수 있도록 설계된 고강도 핀으로, 전단(Shear), 벤딩(Bending), 지압(Bearing)에 대하여 견딜 수 있도록 설계된다. 이와 같이, 고정핀(340)에 의해 완충디스크(330)를 개재하고 상부이동판(320)과 하부이동판(310)이 결합되어 있으므로 교량의 진동시 상/하부이동판(310,320)이 상호 회전방향으로의 변위를 수용하여 완충하게 된다.

하부이동판(310)의 양측면에는 충격전달기들(400,400a)의 실린더(410)가 고정되어 있으며, 이 실린더(410)의 피스톤로드(420)는 그 양단이 대응되는 하부판(100)의 양측으로부터 수직하게 돌출형성된 로드지지판부(110,110a)들에 고정된다. 따라서, 하부이동판(310)이 이동하면 그 양측에 고정된 충격전달기(400,400a)에 의해 그 변위가 허용되게 된다. 이 충격전달기(400,400a)의 일예가 도 3에 도시되어 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 도 3를 참조하여 하기로 한다.

하부이동판(100)상에 고정된 상부이동판(200)에는 사방으로 완충부재들(500,500a,500b,500c)이 설치되어 있다. 이 완충부재(500,500a,500b,500c)는 폴리우레탄으로 제조되는 원통형의 스프링(Mass Energy Regulator Spring)으로, 고무에 비하여 16배이상 큰 압축계수를 가지며 수십만회의 고속충격에도 견딜 수 있도록 설계되고 일반적으로 2개에서 8개 정도가 장착되는 데, 본 실시예에서는 4개가 사방으로 장착되어 있다. 이 완충부재(500,500a,500b,500c)는 후술할 안내틀체(210)와 상부이동판(200) 사이에서 지속적인 복원력을 제공하여 교량의 상,하부구조물 사이에서 지나친 변위가 발생되지 않도록 하는 한편 지진후 상부구조물의 원위치 복원이 이루어지도록 한다. 특히, 완충부재(500,500a,500b,500c)는 상시변위가 작용할 때는 그 총길이에서 30%정도까지 수축변위를 허용할 수 있게 하고, 지진시에는 60%정도까지 변위를 허용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 완충부재로는 MER스프링 대신에 다른 탄성체를 사용할 수도 있다.

이러한 기능을 갖는 완충부재(500,500a,500b,500c)는 도 2b에서 보는 바와 같이 그 외측단부의 내측에 체결된 장착대(510)가 완충부재(500,500a,500b,500c)의 중공(502)을 관통하면서 상부이동판(320)에 사방으로 천공된 지지공(322)들에 삽입되어 지지되게 된다. 이때, 상부판(200)의 저면부에는 완충부재(500,500a,500b,500c)의 외측단에 밀착되는 내면을 갖는 박스형의 안내틀체(210)가 고정되어 있다. 이 안내틀체(210)는 완충부재(500,500a,500b,500c)가 상부이동판(320)에서 외부로 이탈하지 않도록 규제하여 진동시 완충부재의 저항강성을 유지도록 하는 동시에 이물질이 완충부재쪽으로 침투하는 것을 막아주어 마찰면들과 완충부재의 부식을 방지함에 의하여 내구성을 유지도록 하는 것으로, 완충부재(500,500a,500b,500c)와 밀착되는 부위에 스테인리스스틸재질의 미끄럼판(212)이 부착되어 있으며, 그와 밀착되는 완충부재(500,500a,500b,500c)의 단부측면에는 스테인리스스틸과의 마찰계수가 작아 요동시 마찰을 감소시킬 수 있는 불소수지의 접촉판(520)이 마련되어 있다. 그러므로, 교량의 요동시 상부판(200)의 안내틀체(210)에 고정된 미끄럼판(212)과 완충부재(500,500a,500b,500c)에 고정된 접촉판(520)이 밀착되면서 완충부재(500,500a,500b,500c)는 압축되게 되는 데, 이때 장착대(510)는 지지공(322)을 통해 상부이동판(320)의 내부로 그 변위만큼 진입되게 된다. 상부이동판(320)의 상면부와 그와 접촉되는 상부판(200)의 저면부에도 마찰을 감소시키기 위하여 각각 불소수지의 접촉판(324)과 스테인리스스틸의 미끄럼판(220)이 부착되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 접촉되어 상호운동하는 부위들에는 스테인리스스틸의 미끄럼판과 불소수지의 접촉판이 부착되어 접촉하고 있는 데, 접촉판으로는 폴리테트라 폴로루 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene;PTFE)코팅을 이용하는 것이 바람직하다. 이 PTFE는 유백색이며 유연한 수지의 일종이다. 특히, 접촉부위중에서 상부이동판(320)과 그에 안착된 상부판(200)은 수직하중을 받기 때문에 수평방향으로의 미끄럼이 클 필요가 없고, 그에 따라 상부이동판(320)의 상면부에 부착된 접촉판(324)은 그와 접촉하는 스테인리스스틸의 미끄럼판(220)과의 마찰계수를 크게 설계하는 것이 바람직한 데, 대략 0.15~0.08이 적당하다. 이를 위해, 상부이동판(320)에 부착된 접촉판(324)으로는 탄소가 많이 함유된 특수 PTFE가 사용된다. 또한, 하부이동판(310)은 하부판(100)에서 수평방향으로 변위가 많이 발생하므로, 하부판(100)의 미끄럼판(104)과 접촉하고 있는 하부이동판(310)의 접촉판(314)은 마찰계수가 대략 0.03정도로 작게 하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 1에 도시된 충격전달기의 내부구조를 보여주는 단면도로, 충격전달기(400)는 도시한 바와 같이 전술한 하부이동판에 고정되며 내부에 실린콘퍼티(Silicon Putty)(430)가 충전된 실린더(410)와, 이 실린더(410)를 관통하여 양측으로 돌출하여서 그 단부가 전술한 하부판에 고정되는 피스톤로드(420)를 구비하고 있다. 또한, 실린더(410) 내부에 위치한 피스톤로드(420)의 대략 중심부상에 고정되어, 실린더(410)내부를 두 공간으로 구획하며 두 공간에 충전된 실리콘퍼티(430)를 다른 공간으로 이동할 수 있게 하는 오리피스(Orifice;442)가 형성된 피스톤(440)을 구비하고 있다. 위의 실리콘퍼티(430)는 반유체상태의 겔(Gel)타입으로서, 충격완화를 위해 충격전달장치내에 충전되는 물질이다. 이 실리콘퍼티(430)는 저속에서는 교량상판의 이동에 전혀 방해를 주지 않고 고속의 외력에 대하여 강체로서 작용하여 교각에 전달되는 힘을 분산시키는 역할을 수행한다. 이러한 구조에 의해서, 피스톤로드(420)의 축선방향으로의 충격이 발생하면 로드(420)가 이동하면서 오리피스(442)를 통하여 실린더(410)의 이동방향쪽 공간에 충전된 실리콘퍼티(430)가 다른쪽의 공간으로 유동하면서 피스톤(440)에 저항을 발생시켜 충격이 완화되게 된다. 반대로, 실린더(410)가 이동하여도 피스톤로드(420)가 이동하는 것과 동일한 효과를 발휘하게 된다. 이러한 충격전달기(400)의 완충력은 오리피스(442)의 수나 직경을 가감하여 조정할 수 있다. 물론, 본 실시예에서와 같이 피스톤(440)에 오리피스(442)를 형성하지 않고 피스톤(440)과 실린더(410)의 내벽사이에 틈을 형성하여 실리콘퍼티(430)의 유동을 가능하게 할 수도 있다. 이 충격전달기(400)는 전술한 완충부재보다 탄성강도가 약하여 충격발생시 완충부재보다 먼저 작동하여 충격을 흡수하게 되고, 완충부재는 2차적으로 충격을 흡수하게 된다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하면서 본 장치의 동작에 대해 상세히 설명하고자 한다.

교량의 열팽창등에 의한 변위가 발생하면 교량의 길이방향으로의 길이변화가 있게 되는 데, 그러면 충격전달기(400)의 실린더(410)에서 피스톤로드(420)가 수축/팽창하면서 실린더(410)가 고정된 하부이동판(310)과 피스톤로드(420)가 고정된 하부판(100)이 서로 이동하게 된다. 그에 따라서, 충격전달기(400)내의 피스톤(440)이 이동하게 되는 데, 이때 피스톤(440)은 실리콘퍼티(430)에 의해 저항을 받으면서 변위를 허용하게 된다. 피스톤(440)의 이동에 따라 오리피스(442)를 통해 실린더(410)내에 충전된 실리콘퍼티(430)가 다른쪽 구획공간으로 이동하면서 피스톤(440)에 가해지는 저항을 서서히 감소시켜 변위를 허용하며 완충성능을 발휘하게 된다. 이때, 하부이동판(310)은 하부판(100)의 안내홈(102)내에서 그 안내돌기(312)가 이동하면서 직선방향으로의 이동이 안내되게 된다. 이동시 하부판(100)과 하부이동판(310)의 접촉부위에 각각 형성된 마찰계수가 작은 스테인리스스틸의 미끄럼판(104)과 불소수지의 접촉판(314)이 접촉되면서 마찰저항이 감소되며 부드럽게 미끄럼 운동하게 된다. 또한, 교량의 수직방향으로의 변위는 완충디스크(330)가 수축 또는 팽창하면서 완충하게 되고, 비틀림도 이곳에서 흡수하게 된다.

한편, 지진과 같은 급격한 충격이 본 장치에 전달되면 충격전달기(400)는 강체로 작용하여 순간적으로 정지되고, 그러한 충격은 완충부재(500,500a,500b,500c)로 전달된다. 그에 따라서, 상부판(200)이 상부이동판(320)에서 이동하면서 완충부재(500,500a,500b,500c)가 순간적으로 수축팽창하여 순간적인 충격을 흡수하게 된다. 완충부재(500,500a,500b,500c)는 사방으로 배치되어 있으므로, 직선상의 양측에 배치된 한쌍의 완충부재가 그 탄성방향의 충격을 흡수하고, 그와 대략 수직한 방향의 진동은 그와 직교하게 일직선상에 배치된 다른쪽 한쌍의 완충부재가 흡수하게 된다. 이때, 완충부재(500,500a,500b,500c)의 좌우방향으로의 요동은 그 단부에 부착된 접촉판(520)이 그와 접촉하고 있는 안내틀체(210)의 미끄럼판(212)상에서 미끄럼이동하면서 완화시키게 된다. 물론, 이때의 수직방향으로의 변위는 위에서 설명한 바와 같이 상부이동판(310)과 하부이동판(320) 사이에 개재된 완충디스크(330)가 수축팽창하면서 흡수하게 된다.

도 4a는 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치의 다른 실시예를 나타낸 결합단면도이고, 도 4b는 도 4a의 B-B선 단면도이다. 본 실시예는 도 1에 개시된 실시예에서 완충부재의 교체편의성을 위해 완충부재의 결합구조를 약간 변경한 것으로, 완충부재의 결합부분을 제외한 부분은 도 1과 동일하다. 따라서, 여기서는 도 1과 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하고 상이한 부분에 대해서만 중점적으로 설명하기로 한다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 교량상판이 고정되는 상부판(200)의 저면부에 박스형의 안내틀체(210)를 볼트(230)를 수직하게 장착시켜 하부에서 너트(232)로 체결하여 고정하고, 이 안내틀체(210)의 내측에 장착대(510)가 결합된완충부재(500)를 수평으로 밀착시켜 그에 수평으로 형성된 장착공(214)에 관통시켜 외부에서 너트(512)로 체결하여 고정하고 있다. 그에 따라서, 완충부재(500)의 내측단부는 이동몸체(300)의 상부이동판(320)의 대응측면부에 밀착되게 되는 데, 이때 그 밀착되는 부위에는 각각 접촉판(PTFE)(520a)과, 밀착되는 접촉판의 요동을 안내하는 미끄럼판(326)이 부착되어 있다. 이 접촉판(520a)의 재질로는 불소수지가 그리고 미끄럼판(326)으로는 불소수지와의 마찰계수가 작은 스테인리스스틸이 사용된다.

이와 같이 완충부재(500)는 도 1과는 반대로 상부판(200)의 안내틀체(210)에 고정되어 상부이동판(320)의 측면과 접촉되어 압축 또는 팽창되는 한편, 측방으로의 요동시 상부이동판(320)의 미끄럼판(326)을 따라 그 내단부의 접촉판(520a)이 접촉되면서 미끄럼이동하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 이중완충구조를 갖는 교좌장치의 또다른 실시예를 나타낸 결합단면도이다. 본 실시예는 도 4에 개시된 실시예에서 이동몸체의 상부이동판과 하부이동판의 구조를 변경한 것으로, 본 실시예에서는 도 4에서 변경된 부분만을 발췌하여 상세히 설명하기로 한다.

이동몸체(300)의 상부이동판(320)의 저면부에는 상부안착부(328)가 형성되어 있고, 이 상부안착부(328)에 대응되는 하부이동판(310)의 상면부에는 하부안착부(316)가 형성되어 있다. 본 실시예에서 하부안착부(316)는 도시한 바와 같이 돌출부를 이루고 있으며, 그에 안착되는 상부안착부(328)는 요입부를 이루어상호 요철결합되게 되는 데, 이때 그 사이에 완충디스크(330a)가 개재되게 된다. 이 완충디스크(330a)는 상하요동을 완충하는 도 1 내지 도 4에 개시된 완충디스크와 동일한 기능을 하는 것으로, 그 재질은 고무로 되어 있으며, 그 하방외주연에 금속링(332)을 설치하여 요입부인 상부안착부(328)에서 이탈되는 것을 방지하고 있다. 여기서, 상부안착부(328) 및 하부안착부(316)는 원통형으로 형상화하는 것이 바람직한 데, 그것은 교량의 상하요동시 좌우로의 비틀림이 발생할 수 있기 때문으로, 그 비틀림에 탄성의 완충디스크(330a)가 유효적절하게 비틀리면서 상부이동판(320)이 하부이동판(310)에서 어느정도 선회되면서 비틀림의 요동도 완화시킬 수 있기 때문이다. 물론, 상부안착부(328) 및 하부안착부(316)는 이외에도 팔각형, 육각형 등의 다각형 단면으로 형상화할 수도 있다. 본 실시예에서 상부안착부를 요입부로 그리고 하부안착부를 돌출부로 하여 상호 결합하고 있으나, 반대로 하여 상부안착부를 돌출부로 그리고 하부안착부를 요입부로 하여 결합하는 것도 가능하다.

한편, 본 실시예에서는 안내틀체(210)가 장착되는 상부판(200)에 너트공(234)을 형성하고, 안내틀체(200)의 하방에서 볼트(230a)를 삽입시켜 체결고정하고 있다.

본 실시예에서는 도 5에 개시된 장치에서 완충부재의 장착구조로 도 1에 개시된 구조를 채용하고 있으며, 이에 대해서는 도 1에서 상세히 설명하였으므로 여기서는 개략적으로 설명하기로 한다.

완충부재(500)는 그 외측단부의 내측에 체결된 장착대(510)가 완충부재(500)의 중공(502)을 관통하면서 상부이동판(320)에 사방으로 천공된 지지공(322)에 삽입되어 지지되어 있으며, 상부판(200)의 저면부에는 완충부재(500)의 외측단에 밀착되는 내면을 갖는 박스형의 안내틀체(210)가 고정되어 있다. 안내틀체(210)의 완충부재(500)와 밀착되는 부위에는 스테인리스스틸재질의 미끄럼판(212)이 부착되어 있으며, 그와 밀착되는 완충부재(500)의 단부측면에는 스테인리스스틸과의 마찰계수가 작아 진동시 접촉마찰을 감소시킬 수 있는 불소수지의 접촉판(520)이 마련되어 있다.

따라서, 이러한 구조의 장치에서는 교량의 열팽창등에 의한 변위가 발생하게 되면, 하부판(100)에 고정된 충격전달기(400)의 실린더(410)에서 피스톤로드(420)가 수축/팽창하면서 충격전달기(400)내에 충전된 실리콘퍼티(미도시)의 저항 및 탄성에 의해 변위를 허용하게 된다.

한편, 지진과 같은 급격한 충격이 본 장치에 전달되면 충격전달기(400)는 강체로 작용하여 충격전달기(400)에서의 완충작용은 정지되고, 그러한 충격은 완충부재(500)로 전달된다. 그에 따라서, 상부판(200)과 상부이동판(320)이 각기 요동하여 상부판(200)과 상부이동판(320) 사이에 개재된 완충부재(500)가 수축팽창하면서 순간적인 충격을 흡수하게 된다.

여기에 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한받는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이중완충구조를 갖는 교좌장치는 상부구조물(상판)의 형태에 상관없이 소,중,장 지간의 교량에 모두 적용이 가능하여 범용성이 뛰어나며, 특히 긴 변위를 허용하는 충격전달기를 장착하여 길이방향의 열변형이나 진동을 흡수함으로써 길이가 긴 대교의 큰 신축량에도 충분한 충격흡수가 가능하여 우수한 완충성능을 발휘한다. 또한, 형태 및 구조가 간단하며 기존의 제품에 비해 제품높이가 낮아 재래식 교좌장치가 설치된 기존교량의 유지보수용으로도 적합하다. 더 나아가, 내진설계가 되어 있지 않은 기존교량의 구조체를 내진보강하지 않고서도 교좌장치만을 교체하여 기존교량의 내진안전성을 확보할 수 있게 하는 효과가 있다. 또한, 본 장치는 지압면적이 작으므로 큰 연단거리확보가 필요치 않아 설치가 용이하다. 특히, 본 교좌장치는 이중의 완충구조를 채용함으로써 교량상판의 열변위를 보상하는 동시에 지진등과 같은 급격한 횡방향의 충격력은 완충부재를 통해 신속하게 대처할 수 있는 장점이 있다. 특히, 충격전달기가 상시변위를 허용하고 지진시 강체역할을 하므로 완충부재가 작아도 된다. 또한, 완충부재의 교축 및 교축직각방향의 압축강성을 각각 달리할 수 있으므로 충격량에 따른 설계가 용이함은 물론, 완충부재를 외부에서 볼트와 너트로 체결하여 고정함으로써 완충부재의 파손이나 성능저하시 용이하게 교체할 수 있는 잇점도 있다.

Claims

교량의 교각상에 설치되어 상판의 하중을 지지하고 상기 교각과 상판 상호간에 작용하는 힘을 완충하는 교좌장치에 있어서,

상기 교각상에 고정되는 하부판;

상기 하부판상에 이동가능케 고정되는 이동몸체;

상기 이동몸체와 상기 하부판을 연결하며, 상기 교각과 상판 상호간에 교량길이방향쪽으로 작용하는 충격을 완충하여 주는 적어도 하나이상의 충격전달기;

상기 이동몸체상에 이동가능케 장착되며, 저부에 상기 이동몸체를 에워싸는 사각형의 안내틀체를 구비하는 상부판; 및

상기 상부판의 안내틀체와 상기 이동몸체의 측부 사이에 설치되어 상기 교각과 상판 상호간에 작용하는 모든 방향의 충격을 흡수하는 완충부재를 포함하고,

상기 충격전달기는 상기 이동몸체의 측면에 취부되고 내부에 실리콘퍼티가 충전되는 실린더와, 상기 실린더내부에서 돌출한 단부가 상기 하부판에 고정되는 피스톤로드 및, 상기 실린더내부에 위치한 상기 피스톤로드의 소정부위에 고정되어 상기 실린더의 내부공간을 두개의 공간으로 구획하며 구획된 두 공간간을 실리콘퍼티가 유동할 수 있게 오리피스가 천공되어 있는 피스톤을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
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제 1항에 있어서, 상기 이동몸체는 상기 하부판에 탑재되며 상기 충격전달기의 실린더가 고정되는 하부이동판과, 상기 하부이동판 상부에 장착되고 측면에는 상기 완충부재가 배치되는 한편 상면부에는 상기 상부판이 탑재되는 상부이동판 및, 상기 상부이동판과 하부이동판 사이에 개재되어 교량의 상하진동을 흡수하는 완충디스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 3항에 있어서, 상기 완충부재는 축심상에 장착대가 구비되고 그 내단이 상기 상부이동판에 밀착지지된 상태에서 상기 장착대가 상기 상부이동판에 형성된 지지공내부로 일정부분 진입되어 그 축선방향으로 이동가능하게 고정되는 한편 외측단은 상기 안내틀체의 내면에 밀착규제되는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 3항에 있어서, 상기 완충부재는 축심상에 장착대가 구비되고 그 내단이 상기 안내틀체에 밀착지지된 상태에서 상기 장착대가 상기 안내틀체에 형성된 장착공을 관통하여 그 축선방향으로 이동가능하게 고정되는 한편 외측단은 상기 상부이동판의 외측면에 밀착규제되는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 1항에 있어서, 상기 이동몸체는 상기 하부판에 탑재되고 상기 충격전달기의 실린더가 고정되며 상부에 하부안착부를 구비하는 하부이동판과, 상기 하부이동판의 하부안착부상에 안착되는 상부안착부를 구비하고 측면에는 상기 완충부재가 배치되는 한편 상면부에는 상기 상부판이 탑재되는 상부이동판 및, 상기 상부이동판의 상부안착부와 하부이동판의 하부안착부 사이에 개재되어 교량의 상하진동을 흡수하는 완충디스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 3항 또는 제 6항에 있어서, 상기 상부이동판의 상면과 그와 대응되는 상기 상부판의 저면에는 각각 마찰계수가 작은 불소수지의 접촉판과 스테인리스스틸의 미끄럼판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 3항 또는 제 6항에 있어서, 상기 하부판의 상면부와 그와 대응되는 상기 하부이동판의 저면부에는 어느 일측에 상기 충격전달기의 길이방향과 평행한 직선의 안내홈이 그리고 그 대응부에는 상기 안내홈에 삽입되는 안내돌기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 8항에 있어서, 상기 안내홈과 상기 안내돌기와 인접한 상기 하부판과 상기 하부이동판의 대응면부에는 각각 마찰계수가 작은 스테인리스스틸의 미끄럼판과 불소수지의 접촉판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 6항에 있어서, 상기 상부안착부와 하부안착부는 어느 일측이 원통형상으로 돌출하며, 그와 대응되어 안착결합되는 타측은 원통형상을 수용하는 원통형의 요입된 홈인 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 10항에 있어서, 상기 완충부재는 축심상에 장착대가 구비되고 그 내단이 상기 상부이동판에 밀착지지된 상태에서 상기 장착대가 상기 상부이동판에 형성된 지지공내부로 일정부분 진입되어 고정되는 한편 외측단은 상기 안내틀체의 내면에 밀착규제되는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 10항에 있어서, 상기 완충부재는 축심상에 장착대가 구비되고 그 내단이 상기 안내틀체에 밀착지지된 상태에서 상기 장착대가 상기 안내틀체에 형성된 장착공을 관통하여 그 축선방향으로 이동가능하게 고정되는 한편 외측단은 상기 상부이동판의 외측면에 밀착규제되는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 4항 또는 제 11항에 있어서, 상기 완충부재의 외단부와 그와 밀착되는 상기 안내틀체의 내면에는 각각 마찰계수가 작은 불소수지의 접촉판과 스테인리스스틸의 미끄럼판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.
제 5항 또는 제 12항에 있어서, 상기 완충부재의 외단부와 그와 밀착되는 상기 상부이동판의 외면에는 각각 마찰계수가 작은 불소수지의 접촉판과 스테인리스스틸의 미끄럼판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이중완충구조를 갖는 교좌장치.