KR100662033B1 - 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치 - Google Patents

힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치는, 교량이나 고가 도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부 사이에 X,Y,Z축의 3축방향으로의 거동이 가능하도록 설치되며, 온도변화에 따라 신축작용하는 한편 지진발생시 진동에 따라 X,Y,Z축 방향으로 거동하는 신축이음부 본체; 신축이음부 본체의 온도변화에 따른 신축작용 및 지진발생에 따른 X,Y,Z축 방향의 거동을 수용하는 신축/완충부재; 신축이음부 본체의 힌지축부를 하부 및 측부에서 지지하도록 일측 상판슬래브 단부에 설치되는 힌지축부 지지부재; 신축이음부 본체의 신축부 및 상기 신축/완충부재를 하부에서 지지하도록 타측 상판슬래브 단부에 설치되는 신축부 지지부재; 힌지축부 지지부재 및 신축부 지지부재를 양측의 상판부 슬래브 콘크리트에 고정시키는 앙카 볼트; 신축이음부 본체 하부의 양단부 사이의 공간에 착탈 가능하게 설치되며, 우수 및 이물질을 수거하기 위한 고무방수재를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 신축 이음장치가 설치되어 있는 단부의 슬래브 및 거더, 교대의 흉벽에 지진으로 인한 거동발생시 구조물과 연결되어 있는 신축이음장치로 인해 구조물에 손상을 주는 것을 방지하고, 지진이 발생되어도 차량 통행에 크게 지장을 주지 않으며, 상판슬래브 복원시 추가로 신축이음장치를 설치함없이 재사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치{Earthquake-resistant plated expansion and contraction joint using a hinge}
도 1은 종래의 교량용 신축 이음장치의 구조를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 평상시의 정상 상태에서의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 도 2의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 지진발생에 의한 X축 방향으로의 신축 거동 상태를 보여주는 도면.
도 3a는 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치를 설치함에 있어서, 신축이음부 본체의 힌지축부가 차량의 진입방향쪽으로 향하도록 설치되어야 함을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치에 있어서의 신축/완충부재의 구조를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치에 있어서의 고무방수재 및 그 고정장치들의 조립상태에서의 정면도.
도 6은 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치에 있어서의 고무방수재 및 그 고정장치들의 결합관계를 보여주는 분해사시도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장 치에 있어서의 고무방수재의 다양한 거치예를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치에 있어서의 고무방수재 및 가이드레일을 경사지게 설치하는 경우를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치에 있어서의 고무방수재를 경사지게 설계 및 제작하여 수평으로 설치된 가이드레일에 설치하는 경우를 보여주는 도면.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 제2, 제3, 제4 실시예들을 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치가 지진발생에 따른 Y축방향(수직방향)으로의 상,하 단차 거동을 수용하는 메커니즘을 보여주는 도면.
도 11은 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 고무방수재에 퇴적된 오물의 제거를 위해 신축이음부 본체와 신축/완충부재를 분리한 상태를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101a,101b...상부 덮개판 102...앙카 볼트
103...보강 철근 104...고무방수재
105...후타 콘크리트 106...슬래브 철근
210...신축이음부 본체 210s...힌지축부
210p...평판 플레이트부 220...신축/완충부재
220h...중공(中空) 220w...솟음방지용 주름
220t...돌기부 230...힌지축부 지지부재
240...신축부 지지부재 250...앙카 볼트
260...고무방수재 300...고정쇠뭉치
450...고무방수재 본체 452,458...가이드롤러
452g...가이드롤러 고정부재 453...연결고리
454,457...가이드레일 455...연결부재
456...와이어 457h...가이드홈
600,610...스틸본체 또는 콘크리트
본 발명은 교량이나, 고가도로 등의 신축 이음매 부분에 채용되는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 신축이음장치 본체의 구조를 지진이 발생할 시 X,Y,Z축의 3축방향으로 모두 이동이 가능한 구조로 개선함으로써 신축 이음장치가 설치되어 있는 단부의 슬래브 및 거더, 그리고 교대의 흉벽에 지진으로 인한 거동발생시 구조물과 연결되어 있는 신축이음장치로 인해 구조물에 손상을 주는 것을 방지하고, 지진이 발생되어도 차량 통행에 크게 문제가 되지 않으며, 우수 및 이물질 수거용 고무방수재를 신축 이음장치 본체와 독립적으로 교체 가능한 구조로 개선함으로써 차량 통제에 따른 교통 체증의 문제와 손상된 고무방수재의 신속한 교체 작업이 이루어지지 못함에 따른 하부 구조물로의 2차 손상의 문제를 해소할 수 있는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치에 관한 것이다.
일반적으로, 다수의 교각을 가지는 비교적 길이가 긴 교량에는 온도 변화에 따른 교량의 팽창 및 수축에 대응하기 위하여 교량의 상판을 교량의 길이 방향으로 여러 개의 부분으로 나누고, 각 분할된 상판 슬래브 사이에는 신축 이음장치를 설치하게 된다.
도 1은 종래의 교량용 신축이음장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 교량용 신축이음장치는 분할된 교량 상판부의 대면하는 단부에 상호 맞물림 결합되도록 각각 설치되어, 온도 변화에 따라 신축 작용하는 상부 덮개판(101a)(101b)과, 그 상부 덮개판(101a)(101b)을 후타 콘크리트(105)에 결속하여 고정시키는 앙카 볼트(102)와, 앙카 볼트(102)와 후타 콘크리트(105)의 결속력 증대 및 후타 콘크리트(105)의 강도 보강을 위한 보강 철근(103)과, 상기 양측 후타 콘크리트(105)에 그 단부가 각각 고정되도록 설치된 우수 및 이물질 수거용 고무방수재(104)로 구성되어 있다. 참조번호 106은 교량의 상판부 내부의 슬래브 철근을 나타낸다.
그런데, 이상과 같은 구성의 종래 교량용 신축이음장치는 지진이 발생할 시 차량진행방향으로는 신축량만큼 거동이 가능하나, 차량진행방향에 대해 직각인 좌, 우 수평방향으로는 전혀 거동할 수 없으며, 또한 상하방향으로 거동하였을 때도 거동을 허용하지 않아, 지진발생 시 신축 이음장치가 설치되어 있는 단부의 슬래브 및 거더, 그리고 교대의 흉벽에 지진으로 인한 거동발생시 구조물과 연결되어 있는 신축이음장치로 인해 구조물에 손상을 주어 상판 탈락현상이 발생할 수도 있다.
또한, 상기 상부 덮개판(101a)(101b)의 설치전에 상기 고무방수재(104)를 슬래브 콘크리트에 앙카 결합한 후, 상부 덮개판(101a)(101b)을 설치하고 앙카 볼트(102)에 너트를 체결함으로써 신축이음장치의 설치를 완료하게 되는 바, 따라서 고무방수재(104)의 손상 시 교통 통제후 상부 덮개판(101a)(101b)을 열지 않고서는 손상된 고무방수재(104)를 교체하기 매우 어렵다. 그리고 이로 인해 누수발생에 따른 하부 구조물의 추가 손상을 유발하게 된다.
본 발명은 이상과 같은 종래 신축이음장치에서의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로서, 신축이음장치 본체의 구조를 지진이 발생할 시 X,Y,Z축의 3축방향으로 모두 이동이 가능한 구조로 개선함으로써 신축 이음장치가 설치되어 있는 단부의 슬래브 및 거더, 그리고 교대의 흉벽에 지진으로 인한 거동발생시 구조물과 연결되어 있는 신축이음장치로 인해 구조물에 손상을 주는 것을 방지하고, 지진이 발생되어도 차량 통행에 크게 지장을 주지 않으며, 상판슬래브 복원시 추가로 신축이음장치를 설치함없이 그대로 사용할 수 있는 장점을 갖는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 우수 및 이물질 수거용 고무방수재를 신축 이음장치 본체와 독립적으로 교체 가능한 구조로 개선함으로써 차량 통제에 따른 교통 체증의 문제와 손상된 고무방수재의 신속한 교체 작업이 이루어지지 못함에 따른 하부 구조물로의 2차 손상의 문제를 해소할 수 있는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치는,
교량이나 고가 도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부 사이에 X,Y,Z축의 3축방향으로의 거동이 가능하도록 그 일단이 상기 상판부의 일측에 힌지 고정되며, 온도변화에 따라 신축작용하는 한편 지진발생시 진동에 따라 X,Y,Z축의 3축방향으로 거동하는 신축이음부 본체;
상기 신축이음부 본체의 일측 단부에 연결되어 신축이음부 본체의 온도변화에 따른 신축작용 및 지진발생에 따른 X,Y,Z축 방향의 거동을 수용하는 신축/완충부재;
상기 신축이음부 본체의 힌지축부를 하부 및 측부에서 지지하도록 일측 상판슬래브 단부에 설치되는 힌지축부 지지부재;
상기 신축이음부 본체의 신축부 및 상기 신축/완충부재를 하부에서 지지하도록 타측 상판슬래브 단부에 설치되는 신축부 지지부재;
상기 힌지축부 지지부재 및 신축부 지지부재를 양측의 상판부 슬래브 콘크리트에 고정시키는 앙카 볼트; 및
상기 신축이음부 본체 하부의 양측 상판부의 대면하는 양단부 사이의 공간에 착탈 가능하게 설치되며, 우수 및 이물질을 수거하기 위한 고무방수재를 포함하여 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치를 나타낸 것으로서, 도 2는 평상시의 정상 상태를 보여주는 도면이고, 도 3은 지진발생에 의한 X축 방향으로의 거동 상태를 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치는 신축이음부 본체(210), 신축/완충부재(220), 힌지축부 지지부재(230), 신축부 지지부재(240), 앙카 볼트(250), 고무방수재(260)를 포함하여 구성된다.
상기 신축이음부 본체(210)는 교량이나 고가 도로 등의 분할된 상판슬래브(205a)(205b)의 대면하는 양단부 사이에 X,Y,Z축의 3축방향으로의 거동이 가능하도록 그 일단이 상기 상판부의 일측 상판슬래브(205a)에 힌지 고정되며, 온도변화에 따라 신축작용하는 한편 지진발생시 진동에 따라 X,Y,Z축의 3축방향으로 거동한다. 이 신축이음부 본체(210)는 힌지축에 의해 고정되는 원기둥형의 힌지축부(210s)와, 그 힌지축부(210s)에 일체로 형성되는 평판형의 플레이트부(210p)로 구성된다. 또한, 플레이트부(210p)의 측면에는 서로 이웃하는 단위 신축이음부 본체(210)끼리 연결함으로써 신축이음부가 전체적으로 일체로 거동할 수 있도록 하기 위한 연결부재의 삽입 및 볼트의 체결을 위한 단차 홈부(210h)가 형성되고, 그 홈부(210h)에 연결부재로서 홈부(210h)와 유격을 갖는 고무편부재 또는 철편부재(270)를 삽입하고 볼트로 체결함으로써 이웃하는 여러 개의 단위 신축이음부 본체(210)가 서로 연결된다. 이와 같은 신축이음부 본체(210)는 강철 재질로 제작된다.
한편, 이상과 같은 구조의 신축이음부 본체(210)를 설치함에 있어서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 신축이음부 본체(210)의 힌지축부(210s)가 차량의 진입방향쪽으로 향하도록 설치하는 것을 원칙으로 한다. 이는 지진발생시 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p)가 힌지축부(210s)를 축으로 하여 위로 솟아 오르거나 아래로 내려가게 되는데, 이때 플레이트부(210p) 단부가 차량 진입방향쪽으로 솟아 있으면 그것이 하나의 걸림턱이 되어 진입하는 차량의 바퀴나 차량 하면부에 걸려 차량의 진입을 어렵게 하거나, 심할 경우 교통사고를 유발할 수도 있기 때문이다.
상기 신축/완충부재(220)는 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p)의 단부에 연결되어 신축이음부 본체(210)의 온도변화에 따른 신축작용 및 지진발생에 따른 X,Y,Z축 방향의 거동을 수용한다. 이와 같은 신축/완충부재(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, 신축작용이나 지진발생에 의한 플레이트부(210p)의 거동을 수용하기 위한 다수의 중공(中空)(220h)을 가지는 연속 주름형의 구조체로 구성된다. 여기서, 특히 이 주름형 구조체의 하면부 중공(中空)(220h)들 사이의 공간에는 지진발생 등에 의해 플레이트부(210p)가 거동할 때 이 신축/완충부재(220)의 상부로의 솟음을 방지하기 위한 솟음방지 주름(220w)이 형성된다. 이러한 신축/완충부재(220)는 강화 고무재질로 제작된다. 또한, 이상과 같은 신축/완충부재(220)를 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 단부 및 신축부 지지부재(240)(후술됨) 에 각각 고정함에 있어서, 고정쇠뭉치(300)(도 11 참조)를 이용하여 고정시킨다.
여기서, 이 고정쇠뭉치(300)는 상기 신축/완충부재(220)를 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 단부 및 신축부 지지부재(240)의 키부위에 각각 연결 및 고정하는 것으로, 그 몸체에는 상기 신축/완충부재(220)의 양단부에 각각 형성되어 있는 돌기부(220t)와의 요철식 맞물림 결합을 위한 요홈부와 볼트 체결을 위한 관통공이 형성되어 있는 고정쇠(301)와, 그 고정쇠(301)를 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 및 신축부 지지부재(240)의 키부위에 각각 체결 및 고정하는 볼트(302)와, 볼트(302)를 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 및 신축부 지지부재(240)의 키부위에 각각 고정시켜주는 것으로, 그 몸체에는 암나사가 형성되어 있는 부싱(303)으로 구성된다. 여기서, 바람직하게는 이 부싱(303)은 녹이 발생되지 않는 스텐레스 재질로 제작되거나, 녹발생 방지를 위한 금속물질로 도금처리된다.
이러한 고정쇠뭉치(300)의 고정쇠(301)를 신축/완충부재(220)의 양 단부에 각각 형성되어 있는 돌기부(220t)(도 4 참조)에 끼운 상태에서 볼트(302)를 체결한 후, 플레이트부(210p) 단부 및 신축부 지지부재(240)의 키부위에 설치되는 부싱(303)에 체결하여 조여줌으로써 신축/완충부재(220)가 플레이트부(210p) 단부 및 신축부 지지부재(240)의 키부위에 각각 견고하게 고정된다. 여기서, 이상과 같은 고정쇠뭉치(300)와 관련하여 상기 신축/완충부재(220)의 교체방법에 대하여 설명해 보기로 한다.
상기 신축/완충부재(220)는 시간의 경과에 따라 열화가 진행되면, 차량의 승 차감을 떨어뜨린다. 이 경우 신축/완충부재(220)의 교체방법은 다음과 같다.
먼저, 고정쇠뭉치(300)의 조여 있는 볼트(302)를 풀어 신축/완충부재(220) 의 양쪽 단부로부터 고정쇠(301)를 각각 분리한다. 그런 후, 손상된 신축/완충부재(220)를 제거하고 새로운 신축/완충부재(220)를 안치시킨다. 그런 다음 그 새로운 신축/완충부재(220)의 양쪽 단부의 돌기부분(220t)에 고정쇠(301)의 요홈부가 요철식 맞물림 결합이 되도록 고정쇠(301)를 신축/완충부재(220)의 양쪽 단부에 각각 결합하고, 볼트(302)를 다시 체결한다. 그런 후, 우수로 인한 볼트의 녹발생을 억제시키기 위해 볼트(302) 부위를 씰링하여 방수처리한다.
한편, 상기 힌지축부 지지부재(230)는 신축이음부 본체(210)의 힌지축부(210s)를 하부 및 측부에서 에워싸듯이 지지하도록 일측 상판슬래브(205a) 단부에 설치된다. 이러한 힌지축부 지지부재(230)는 상기 힌지축부(210s)가 그 내부에서 상하로 자유롭게 힌지식 원운동을 할 수 있도록 힌지축부(210s)의 원기둥형 외주면에 상응하는 원통형 내주면을 갖는 구조로 구성된다. 이와 같은 힌지축부 지지부재(230)는 강철 재질로 제작된다.
상기 신축부 지지부재(240)는 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p)(신축부) 및 상기 신축/완충부재(220)를 하부에서 지지하도록 타측 상판슬래브(205b) 단부에 설치된다. 이와 같은 신축부 지지부재(240)는 평판 구조체로 구성되며, 강철 재질로 제작된다.
상기 앙카 볼트(250)는 상기 힌지축부 지지부재(230) 및 신축부 지지부재(240)를 양측의 상판부(205a)(205b) 슬래브 콘크리트에 고정시킨다. 즉, 앙카 볼트 (250)의 일측 단부는 상기 힌지축부 지지부재(230) 및 신축부 지지부재(240)에 각각 용접에 의해 고정되고, 타측 단부에는 너트 및 와셔가 체결된 상태에서 후타 콘크리트를 타설함으로써 힌지축부 지지부재(230) 및 신축부 지지부재(240)를 양측의 상판부(205a)(205b) 슬래브 콘크리트에 고정시키는 것이다.
상기 고무방수재(260)는 상기 신축이음부 본체(210) 하부의 양측 상판부(205a)(205b)의 대면하는 양단부 사이의 공간에 착탈 가능하게 설치되며, 우수 및 이물질을 수거하기 위한 것이다.
도 5 및 도 6은 이상과 같은 고무방수재의 구조를 보다 상세하게 보여주는 것으로서, 도 5는 조립상태에서의 정면도이고, 도 6은 분해상태에서의 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 고무방수재(260)는 우수 및 오물 수거를 위한 고무방수재 본체(450)와, 고무방수재 본체(450)의 착탈식 설치를 위한 가이드롤러(452)와, 가이드롤러(452)의 고정 및 구름(rolling) 이동을 위한 가이드레일(454)로 크게 구성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 고무방수재 본체(450)의 양쪽 상단부에는 가이드롤러 고정부재(452g)에 의해 고정된 다수의 가이드롤러(452)가 고무방수재 본체(450) 단부의 가장자리를 따라 나란히 설치되고, 그와 같이 설치된 상태에서 가이드롤러(452)가 가이드레일(454)의 내부 홈에 삽입, 설치됨으로써 궁극적으로 고무방수재 본체(450)가 가이드레일(454)을 매개로 하여 상기 양측 상판부(205a)(205b)의 대면하는 양단부 사이의 공간에 착탈 가능하게 설치되는 것이다. 도 6에서 참조번호 453은 가이드롤러 고정부재(452g)를 서로 연결하는 연결고리, 455는 가이드레 일(454)을 서로 연결하는 연결부재, 456은 가이드롤러(452)가 설치된 상태의 고무방수재 본체(450)를 가이드레일(454)에 설치할 때 사용되는 와이어를 각각 나타낸다.
여기서, 이상과 같은 고무방수재 본체(450) 및 가이드레일(454)의 제작 및 설치 등과 관련하여 조금 더 설명을 부연해 보기로 한다.
먼저 고무방수재 본체(450)를 제작함에 있어서, 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드롤러(452)가 부착된 가이드롤러 고정부재(452g)를 고무방수재 본체(450)의 상단에 끼움식으로 결합시킨 후, 고무고정핀(나사)을 이용하여 고무방수재 본체(450)와 가이드롤러 고정부재(452g)를 압착 결합시킨다. 그리고, 가이드롤러 고정부재(452g)는 절곡이 가능한 수지재질의 연결고리(453)로 서로 연결시켜 준다. 또한, 가이드롤러 고정부재(452g)는 현장의 여건에 따라 길이 조정이 가능하게 제작하여 운반 및 설치시 어느 정도 구부림의 효과를 얻을 수 있도록 한다.
가이드레일(454)을 제작함에 있어서는, 후술하는 도 6a 및 도 6b에서와 같이 외부노출형일 경우 부식에 강한 재질, 예를 들면 스텐레스 스틸, 알루미늄, 수지계 재질을 사용하며, 상부로부터의 우수 등의 유입이 안되도록 밀폐형을 유지할 수 있어야 한다. 이와 같은 가이드레일(454)은 공장 압출성형을 원칙으로 하되, 그 길이가 운반이나 설치에 어려움이 없는 길이로 제작한다. 또한 가이드레일(454)은 슬래브 콘크리트면에 앙카에 의한 부착이 가능해야 하며, 공간이 협소하여 부착이 어려울 때는 하판의 수직면부에 용접 고정한다. 이때, 노출형일 경우 암수간 가이드레일이 신축이음장치의 최대수축시에도 서로 간섭되지 않도록 높이 차이를 두도록 한 다. 가이드레일(454)과 가이드레일(454) 간의 연결부는 우수나 이물질이 가이드레일 내부로 유입되는 것을 방지하고 가이드롤러(452)의 원활한 회전을 위해 별도의 연결부재(455)를 사용하여 마감 고정한다.
도 6a 내지 도 6c는 상기 고무방수재의 다양한 거치예를 보여주는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 이는 밀폐형(기본형)으로서, 밀폐형의 가이드레일(454)과 두 개의 바퀴를 갖는 가이드롤러(452)가 사용된다. 이때 가이드레일(454)은 스틸본체나 콘크리트(600) 벽면에 고정된다.
도 6b를 참조하면, 이는 고리형으로서, 고리형의 가이드레일(457)과 한 개의 바퀴를 갖는 가이드롤러(458)가 사용된다. 이때 가이드레일(457)은 상기 밀폐형(기본형)과 마찬가지로 스틸본체나 콘크리트(600) 벽면에 고정된다.
도 6c를 참조하면, 이는 매입형으로서, 상기 도 6b의 고리형의 가이드레일(457)에 해당하는 가이드홈(457h)이 스틸본체(610) 내부에 형성되고, 따라서 가이드롤러(458)가 스틸본체(610) 내부로 매입되는 점이 상기 도 6a 및 도 6b의 외부노출형들과 특징적으로 다르다.
이상과 같은 가이드레일과 가이드롤러의 각 결합 메커니즘은 그 기능이나 효과에 있어서는 거의 동일하다. 다만 적용 대상의 교량이나 기타 콘크리트 구조물의 사정과 공사현장의 여건에 따라 적절한 형태를 선택하여 사용하면 된다.
또한, 상기 가이드레일(454)을 설치함에 있어서, 바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같이, 가이드레일(454)을 수평면에 대하여 소정 각도 경사지게 설치함으로써 고무방수재 본체(450)를 경사지게 설치한다. 이는 상부로부터 고무방수재 본체 (450)로 유입된 이물질 및 우수를 원활하게 배출하기 위한 것이다. 이와 같은 목적을 위해, 경우에 따라서는 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드레일(454)은 수평으로 설치하고, 상기 고무방수재 본체(450) 자체를 설계 당시부터 경사지도록 설계 및 제작하여 가이드레일(454)에 설치함으로써 상기 도 7에서 가이드레일(454)을 경사지게 설치(즉, 고무방수재 전체를 경사지게 설치)함으로써 얻어지는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 제2, 제3, 제4 실시예들을 보여주는 도면이다.
도 9a를 참조하면, 이는 본 발명의 제2 실시예에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 구조를 보여주는 것으로서, 그 구성면에서 상기 제1 실시예(도 2 참조)와 큰 차이는 없다. 다만, 신축이음부 본체(210)의 단부에 연결되어 신축이음부 본체(210)의 온도변화에 따른 신축작용 및 지진발생에 따른 X,Y,Z축 방향의 거동을 수용하는 신축/완충부재(220)와 그것을 지지하는 신축부 지지부재(240')의 설치 및 구조면에서 제1실시예와 약간 다르다. 즉, 이 제2실시예의 경우, 신축부 지지부재(240')의 구조가 상기 제1실시예에서처럼 전체가 다 평판 플레이트 구조를 갖는 것이 아니라, 도시된 바와 같이, 일부영역은 평판 플레이트 구조로 형성되고, 일부 영역은 신축/완충부재(220)가 그 자체의 압축이나 이완없이 그 형태를 그대로 유지하면서 신축이음부 본체(210)의 거동에 따라 자유롭게 출입할 수 있는 원통형의 내주면을 갖는 구조로 형성되는 점에서 상기 제1실시예와 특징적으로 다르다.
도 9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 구조를 보여주는 것으로서, 그 구성면에서 신축/완충부재(220')가 중공을 갖는 주름형이 아닌 통고무판 구조로 되어 있다는 점외엔 상기 도 9a의 제2 실시예와 동일하다.
도 9c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 양단 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 구조를 보여주는 것으로서, 그 구성면에서 신축이음부 본체(210)가 힌지식 유동 구조로 되어 있는 점에서는 상기 제1, 제2, 제3 실시예와 동일하나, 신축이음부 본체(210)의 단부에 신축/완충부재(220)(220')를 연결하는 구조 대신에, 도시된 바와 같이, 양측 상판슬래브(205a)(205b) 모두에 신축이음부 본체(210')(210")가 설치된다는 점에서 위의 제1, 제2, 제3 실시예와 다소 차이가 있다. 여기서, 특히 신축이음부 본체(210')(210")를 설치함에 있어서, 두 개의 신축이음부 본체(210')(210")가 일정 영역 서로 겹치도록 설치되는 바, 일측 신축이음부 본체(210')는 타측 신축이음부 본체(210")의 지지부재(240")의 몸체 일정 부분에 형성되어 있는 경사면을 따라 거동하도록 설치되고, 타측 신축이음부 본체(210")는 그 일측 신축이음부 본체(210')의 상면을 따라 거동하도록 설치된다. 이와 같은 제4 실시예의 경우는 신축이음부의 온도변화에 따른 신축작용에 의한 거동이나 지진 발생에 의한 거동시 최대한의 수평도를 유지할 수 있는 구조라고 할 수 있다. 도 9c에서 참조번호 270은 신축이음부 본체(210')(210")의 경사면부 거동을 용이하게 하기 위한 구름판을 나타낸다.
한편, 도 10은 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치가 지진발생에 따른 Y축방향(수직방향)으로의 상,하 단차 거동을 수용하는 메커니즘을 보여주는 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 지진발생에 의해 Y축방향(수직방향)으로의 단차거동이 발생될 경우, 신축이음부 본체(210)는 힌지거동하여 위로 솟거나 아래로 기울어지게 되고, 그 본체(210)의 단부에 연결되어 있는 신축/완충부재(220)는 중공을 갖는 주름형 구조 및 자체 재질(고무재질)이 특성에 의해 신축작용하여 그와 같은 본체(210)의 거동을 흡수 완화시키게 된다. 따라서, 지진 발생에 따른 거동을 수용하는 한편 차량의 통행에 큰 어려움이 없도록 한다.
도 11은 본 발명의 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치의 고무방수재에 퇴적된 오물의 제거를 위해 신축이음부 본체와 신축/완충부재를 분리한 상태를 보여주는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 고무방수재(260)에 퇴적된 오물을 제거하고자 할 경우, 신축이음부 본체(210)와 신축/완충부재(220)를 연결하고 있는 고정쇠뭉치(300)를 해체하여 신축이음부 본체(210)를 위로 들어올린 후, 그 벌어진 틈새(공간)를 통하여 고무방수재(260)에 퇴적된 오물을 제거함으로써 손쉽게 오물을 제거할 수 있게 된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치는 신축이음장치 본체의 구조를 지진이 발생할 시 X,Y,Z축의 3축방향으로 모두 이동이 가능한 구조로 개선함으로써 신축 이음장치가 설치되어 있는 단 부의 슬래브 및 거더, 그리고 교대의 흉벽에 지진으로 인한 거동발생시 구조물과 연결되어 있는 신축이음장치로 인해 구조물에 손상을 주는 것을 방지하고, 지진이 발생되어도 차량 통행에 크게 문제가 되지 않으며, 추후 상판이 이탈되었어도 원상 복귀시키면 신축이음장치는 추가로 설치하지 않고도 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 우수 및 이물질 수거용 고무방수재를 신축 이음장치 본체와 독립적으로 교체 가능한 구조로 개선함으로써 차량 통제에 따른 교통 체증의 문제와 손상된 고무방수재의 신속한 교체 작업이 이루어지지 못함에 따른 하부 구조물로의 2차 손상의 문제를 근본적으로 해소할 수 있는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 교량이나 고가 도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부 사이에 X,Y,Z축의 3축방향으로의 거동이 가능하도록 그 일단이 상기 상판부의 일측에 힌지 고정되며, 온도변화에 따라 신축작용하는 한편 지진발생시 진동에 따라 X,Y,Z축의 3축방향으로 거동하는 신축이음부 본체;
    상기 신축이음부 본체의 일측 단부에 연결되어 신축이음부 본체의 온도변화에 따른 신축작용 및 지진발생에 따른 X,Y,Z축 방향의 거동을 수용하는 신축/완충부재;
    상기 신축이음부 본체의 힌지축부를 하부 및 측부에서 지지하도록 일측 상판슬래브 단부에 설치되는 힌지축부 지지부재;
    상기 신축이음부 본체의 신축부 및 상기 신축/완충부재를 하부에서 지지하도록 타측 상판슬래브 단부에 설치되는 신축부 지지부재;
    상기 힌지축부 지지부재 및 신축부 지지부재를 양측의 상판부 슬래브 콘크리트에 고정시키는 앙카 볼트; 및
    상기 신축이음부 본체 하부의 양측 상판부의 대면하는 양단부 사이의 공간에 착탈 가능하게 설치되며, 우수 및 이물질을 수거하기 위한 고무방수재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신축이음부 본체는 힌지축에 의해 고정되는 원기둥형의 힌지축부(210s)와, 그 힌지축부(210s)에 일체로 형성되는 평판형의 플레이트부(210p)로 구성된 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플레이트부(210p)의 측면에는 서로 이웃하는 단위 신축이음부 본체(210)끼리 연결함으로써 신축이음부가 전체적으로 일체로 거동할 수 있도록 하기 위한 연결부재의 삽입 및 볼트의 체결을 위한 단차 홈부(210h)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신축/완충부재(220)는 신축작용이나 지진발생에 의한 플레이트부(210p)의 거동을 수용하기 위한 다수의 중공(中空)(220h)을 가지는 연속 주름형의 구조체로 구성된 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주름형 구조체의 하면부 중공(中空)(220h)들 사이의 공간에는 지진발생 등에 의해 상기 플레이트부(210p)가 거동할 때 상기 신축/완충부재(220)의 상부로의 솟음을 방지하기 위한 솟음방지 주름(220w)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신축/완충부재(220)의 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 단부 및 신축부 지지부재(240)에의 고정은 고정쇠뭉치(300)에 의해 고정되며, 상기고정쇠뭉치(300)는 상기 신축/완충부재(220)를 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 단부 및 신축부 지지부재(240)의 키부위에 각각 연결 및 고정하는 것으로, 그 몸체에는 상기 신축/완충부재(220)의 양단부에 각각 형성되어 있는 돌기부(220t)와의 요철식 맞물림 결합을 위한 요홈부와 볼트 체결을 위한 관통공이 형성되어 있는 고정쇠(301)와, 상기 고정쇠(301)를 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 및 신축부 지지부재(240)에 각각 체결 및 고정하는 볼트(302)와, 상기 볼트(302)를 상기 신축이음부 본체(210)의 플레이트부(210p) 및 신축부 지지부재(240)의 키부위에 각각 고정시켜주는 것으로, 그 몸체에는 암나사가 형성되어 있는 부싱(303)으로 구성된 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부싱(303)은 녹이 발생되지 않는 스텐레스 재질로 제작되거나 녹발생을 방지하기 위한 금속물질로 도금처리된 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고무방수재(260)는 우수 및 오물 수거를 위한 고무방수재 본체(450)와, 상기 고무방수재 본체(450)의 착탈식 설치를 위한 가이드롤러(452)와, 상기 가이드롤러(452)의 고정 및 구름(rolling) 이동을 위한 가이드레일(454)로 구성된 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 신축부 지지부재(240')의 일부 영역은 평판 플레이트 구조로 형성되고, 일부 영역은 상기 신축/완충부재(220)가 그 자체의 압축이나 이완없이 그 형태를 그대로 유지하면서 상기 신축이음부 본체(210)의 거동에 따라 자유롭게 그 내부로 출입할 수 있는 원통형의 내주면을 갖는 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신축/완충부재(220')는 통고무판 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  11. 교량이나 고가 도로 등의 분할된 상판부의 대면하는 양단부 사이에 X,Y,Z축의 3축방향으로의 거동이 가능하도록 그 일단이 상기 분할된 상판부의 양측에 각각힌지 고정되며, 온도변화에 따라 신축작용하는 한편 지진발생시 진동에 따라 X,Y,Z 축의 3축방향으로 거동하는 신축이음부 본체(210')(210");
    상기 신축이음부 본체(210')의 힌지축부를 하부 및 측부에서 지지하도록 일측 상판부 단부에 설치되는 힌지축부 지지부재(230);
    상기 신축이음부 본체(210")의 신축부 및 힌지축부를 하부에서 지지하도록 타측 상판부 단부에 설치되는 신축부/힌지축부 지지부재(240");
    상기 힌지축부 지지부재(230) 및 신축부/힌지축부 지지부재(240")를 양측의 상판부 슬래브 콘크리트에 각각 고정시키는 앙카 볼트(250); 및
    상기 신축이음부 본체(210')(210") 하부의 양측 상판부의 대면하는 양단부 사이의 공간에 착탈 가능하게 설치되며, 우수 및 이물질을 수거하기 위한 고무방수재(260)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 양측 상판부에 신축이음부 본체(210')(210")가 각각 설치되되, 두 개의 신축이음부 본체(210')(210")가 일정 영역 서로 겹치도록 설치되며, 일측 신축이음부 본체(210')는 타측 신축이음부 본체(210")의 지지부재(240")의 몸체 일정 부분에 형성되어 있는 경사면을 따라 거동하도록 설치되고, 타측 신축이음부 본체(210")는 그 일측 신축이음부 본체(210')의 상면을 따라 거동하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 힌지를 이용한 판형구조의 내진형 신축이음장치.
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