KR100673792B1 - 내진 신축이음장치 - Google Patents

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KR100673792B1
KR100673792B1 KR1020060019540A KR20060019540A KR100673792B1 KR 100673792 B1 KR100673792 B1 KR 100673792B1 KR 1020060019540 A KR1020060019540 A KR 1020060019540A KR 20060019540 A KR20060019540 A KR 20060019540A KR 100673792 B1 KR100673792 B1 KR 100673792B1
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finger joint
radial bearing
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박건록
주 오
이영철
민정기
임홍준
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유니슨 주식회사
(주)평화엔지니어링
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    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01D19/06Arrangement, construction or bridging of expansion joints
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members

Abstract

본 발명은 내진 신축이음장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핑거조인트가 교량의 상면에서 측방향으로 회전되면서 탄성적으로 원위치로 복귀되는 내진 신축이음장치에 관한 것으로서, 교량의 절개부에 서로 대향되게 이격되어 고정되는 베이스패널과, 후단이 상기 베이스패널에 결합되고, 선단이 서로 대칭되게 구비되어 서로 맞물리게 배열된 다수의 핑거조인트와, 상기 핑거조인트가 상기 교량 상에서 외력에 의해 측방으로 회전되고 탄성적으로 원상복귀되도록 상기 핑거조인트에 고정되고 중앙부가 상,하로 관통된 외부몸체와, 상기 외부몸체의 내부에 이격되어 구비되고 상기 교량에 고정되는 고정수단이 형성된 내부몸체와, 상기 외부몸체와 내부몸체의 사이에서 상기 외부몸체와 내부몸체가 서로 반대방향으로 회전되면서 탄성적으로 복원되도록 하는 탄성복원부로 구성된 레디얼베어링을 포함하는 내진 신축이음장치에 있어서, 상기 탄성복원부는; 상기 외부몸체와 내부몸체의 사이에 이격되어 구비되는 다수의 지지체와, 고무 또는 수지 등의 탄성 변형력을 갖는 재질로 형성되어 상기 지지체의 사이 공간에 구비되는 탄성체로 구성된다.
이에 따라, 탄성복원부를 다수의 지지체 및 탄성체로 구성하여 탄성복원부의 지지 강도가 증대되면서도 원활하게 회전 및 탄성복원되도록 함으로서, 상부에서 레디얼베어링에 가해지는 하중에 의해 발생되는 레디얼베어링의 손상을 효과적으로 방지하면서도, 원활한 충격 및 진동과 변형 흡수 기능을 가질 수 있게 된다.
핑거형 신축이음장치, 레디얼베어링

Description

내진 신축이음장치{earthquake proof expansion joint}
도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 평면도.
도 2는 본 발명이 적용된 교량의 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 레디얼베어링을 보인 것으로서,
도 3a는 레디얼베어링의 사시도.
도 3b는 레디얼베어링의 종단면도.
도 4는 본 발명의 작동상태를 보인 평면도.
도 5는 종래 핑거형 신축이음장치의 일 예를 보인 평면도.
도 6은 종래 핑거형 신축이음장치의 일 예를 보인 종단면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 교량 11 : 슬래브
20 : 베이스패널
30 : 핑거조인트
31 : 장착공 32 : 보호캡
33 : 지지편 34 : 대응편
35 : 경사편
40 : 레디얼베어링
41 : 외부몸체 411 : 플랜지
42 : 내부몸체 421 : 관통공
422 : 키홈 43 : 탄성복원부
431 : 탄성체 432 : 지지체
본 발명은 내진 신축이음장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측방 회전방향의 변형과 충격 및 진동이 흡수되도록 한 내진 신축이음장치에 관한 것이다.
일반적으로 신축이음장치는 교량의 온도변화, 콘크리트의 건조수축, 통행 차량의 하중에 의해 발생하는 교량의 변위를 적절하게 수용하여 상부 구조의 변형에 의한 2차 응력을 최소화하고, 차량의 주행을 원활하게 하는 데 이용된다.
이러한 신축이음장치는 그 형태에 따라 핑거형, 레일형 등으로 구분되며, 이들 중 핑거형 신축이음장치는 도 5내지 도 6에서 도시된 것과 같이 교량(100)의 일측을 절개하고, 절개된 교량(100)의 상면에 서로 대칭되게 돌부(201) 및 요홈(202)이 형성된 핑거조인트(200)를 결합하여 돌부와 요홈이 서로 맞물리도록 배치하며, 핑거조인트(200)가 교량(100)의 슬래브(101)에 직접 앵커볼트(203)에 의해 고정되도록 한다.
이에 따라, 교량의 길이 방향으로 변형이 발생될 경우에는 소정의 간격만큼 이격되어 배치된 돌부 및 요홈을 따라 핑거조인트가 직선방향으로 이동하면서 교량 의 변형을 흡수하여 교량의 전체적인 파손이 방지되도록 할 뿐만 아니라, 핑거조인트가 교량의 절개부를 가로막아 교량을 통행하는 차량이 절개부에 빠져 파손되거나 승차감이 저하되는 것을 방지하도록 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 핑거형 신축이음장치는 교량의 길이 방향으로 발생되는 변형만을 수용함에 따라 교량을 통과하는 차량의 하중에 의한 진동 및 지진 등의 천재지변이 발생하여 교량의 횡방향 또는 교량의 상면에서 평면상으로 회전되는 방향의 진동이 발생될 경우에는 핑거조인트가 서로 부딪혀 파손되거나, 교량이 파손되는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 신축이음장치가 일체형으로 형성됨에 따라 교체시에는 공사가 매우 힘들고, 유지 관리가 매우 힘든 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 핑거조인트가 교량의 상면에서 측방향으로 회전되면서 탄성적으로 원위치로 복귀되면서 간단한 구성으로 레디얼베어링의 회전 및 탄성 복원이 원활하게 이루어짐과 동시에 탄성복원부의 지지 강도가 증대되면서도 원활하게 회전 및 탄성복원되도록 함에 있다.
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또한, 본 발명의 목적은 각각 다른 직경을 갖는 다수의 탄성체가 동일 회전중심상으로 회전될 때, 큰 직경의 탄성체가 더욱 큰 변형율을 갖도록 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 교량의 절개부에 서로 대향되게 이격되어 고정되는 베이스패널과, 후단이 상기 베이스패널에 결합되고, 선단이 서로 대칭되게 구비되어 서로 맞물리게 배열된 다수의 핑거조인트와, 상기 핑거조인트가 상기 교량 상에서 외력에 의해 측방으로 회전되고 탄성적으로 원상복귀되도록 상기 핑거조인트에 고정되고 중앙부가 상,하로 관통된 외부몸체와, 상기 외부몸체의 내부에 이격되어 구비되고 상기 교량에 고정되는 고정수단이 형성된 내부몸체와, 상기 외부몸체와 내부몸체의 사이에서 상기 외부몸체와 내부몸체가 서로 반대방향으로 회전되면서 탄성적으로 복원되도록 하는 탄성복원부로 구성된 레디얼베어링을 포함하는 내진 신축이음장치에 있어서, 상기 탄성복원부는; 상기 외부몸체와 내부몸체의 사이에 이격되어 구비되는 다수의 지지체와, 고무 또는 수지 등의 탄성 변형력을 갖는 재질로 형성되어 상기 지지체의 사이 공간에 구비되는 탄성체로 구성된 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 탄성체는, 상기 외부몸체에서 내부몸체 측으로 점차 경도가 증가되는 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 평면도이고, 도 2는 본 발명이 적용된 교량(10)의 종단면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 교량(10)의 절개부에 이격되어 고정된 베이스패널(20)의 상면에 후단이 베이스패널(20)에 고정되고 선단이 서로 대칭되게 구비되어 서로 맞물리게 배열된 다수의 핑거조인트(30)를 구비하고, 상기 핑거조인트(30)가 상기 교량(10) 상에서 외력에 의해 측방으로 회전되고 탄성적으로 원상복귀되도록 하는 레디얼베어링(40)을 구비하여 신축이음장치가 교량의 횡방향 및 평면상의 회전방향으로 발생되는 변형 및 진동과 충격을 원활히 흡수하도록 구성된다.
상기 베이스패널(20)은 신축이음장치가 교량(10)에 고정되도록 하는 것으로서, 금속재의 판재로 형성되고, 평행하게 형성된 교량(10)의 절개부에 각각 대칭되게 이격되어 고정됨으로써, 교량(10)에 변형이 발생될 때 이격부에서 변형을 흡수하도록 한다.
또한, 상기 베이스패널(20)의 하부측으로는 신축이음장치를 구성하는 통상의 구성물들이 삽입되도록 함으로써, 베이스패널(20)의 측방향으로 직선상으로 발생되는 변형을 원활히 흡수하도록 한다.
상기 핑거조인트(30)는 상기 절개부를 차단하여 신축이음장치를 통과하는 차량이 절개부에 빠져 파손되는 것을 방지하고, 승차감이 증대될 뿐만 아니라, 신축이음장치가 측방으로 어긋나지 않도록 결합하는 것으로서, 후단이 상기 베이스패널(20)의 상면에 힌지결합되고, 선단이 각각 서로 대칭되게 측방으로 이격되어 구비되되, 각각의 핑거조인트(30)의 사이 공간에 반대측 베이스패널(20)에 고정된 핑거 조인트(30)가 삽입되어 맞물리게 배열되도록 한다.
상기 레디얼베어링(40)은 상기 핑거조인트(30)가 베이스패널(20)에 고정되면서 교량(10) 상에서 외력에 의해 측방으로 회전되고 탄성적으로 원상복귀 되도록 하는 것으로서, 일측이 핑거조인트(30)에 고정되고 타측이 교량(10)의 슬래브(11)에 직접 고정되도록 함으로써, 핑거조인트(30)가 레디얼베어링(40)에 의해 베이스패널(20) 및 교량(10)에 견고히 고정되면서 측방으로 회전되고 탄성적으로 원상복귀되어 교량(10)에 평면상의 회전방향으로 가해지는 변형 및 진동과 충격을 흡수할 수 있게 되어 교량(10)의 파손을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 핑거조인트(30)의 후단으로는 레디얼베어링(40)이 삽입되어 고정되도록 상,하로 관통된 장착공(31)을 형성하여 레디얼베어링(40)이 장착공(31)에 간편하게 삽입되어 장착공(31)의 내측면에 고정되도록 함으로써, 레디얼베어링(40)과 핑거조인트(30)의 결합이 간편하면서도 견고하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하고, 장착공(31)의 상면에는 보호캡(32)을 구비하여 레디얼베어링(40)이 교량의 외측으로 노출되는 것을 방지함으로써, 토사 등의 이물질에 의해 레디얼베어링(40)이 손상되거나 회전력 및 탄성복원력이 저하되는 것이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 레디얼베어링(40)을 보인 것으로서, 도 3a는 레디얼베어링(40)의 사시도이고, 도 3b는 레디얼베어링(40)의 종단면도로서, 상술한 레디얼베어링(40)은 도시된 것과 같이 중앙부가 상,하로 관통된 외부몸체(41)와, 상기 외부몸체(41)의 내부에 이격되어 구비되고, 상기 교량(10)에 고정되는 고정수단이 형성된 내부몸체(42)와, 상기 외부몸체(41)와 내부몸체(42)의 사이에서 외부몸체(41)와 내부몸체(42)가 서로 반대방향으로 회전되면서 탄성적으로 복원되도록 하는 탄성복원부(43)로 구성된다.
상기 외부몸체(41)는 레디얼베어링(40)이 핑거조인트(30)에 고정되도록 하는 것으로서, 상부에서 가해지는 하중을 지지하도록 원통형의 금속재로 형성되고, 외측면에는 외부몸체(41)가 핑거조인트(30)에 체결되도록 체결공이 형성된 플랜지(411)를 형성함으로써, 외부몸체(41)가 핑거조인트(30)와 견고히 결합되도록 한다.
상기 내부몸체(42)는 레디얼베어링(40)이 교량(10)의 슬래브(11)에 고정되도록 하는 것으로서, 상기 외부몸체(41) 보다 작은 직경으로 형성되어 외부몸체(41)의 내부에 이격되어 구비되고, 중앙부에는 고정수단을 형성하여 고정수단에 의해 내부몸체(42)가 교량(10)의 슬래브(11)에 직접 고정되도록 한다.
상기 고정수단은 상기 내부몸체(42)의 중앙부에 상하로 관통되어 형성되는 관통공(421)으로 형성하여 통상의 앵커볼트 등이 관통공(421)을 통과하면서 교량(10)의 슬래브(11)에 고정되어 핑거조인트(30)가 교량(10)에 고정되도록 하는 것이 바람직하고, 관통공(421)의 내측면에는 상,하 방향으로 형성되는 키홈(422)을 형성하고, 앵커볼트의 외측면에 키홈(422)에 삽입되는 돌부를 형성하여 측방으로 회전되는 내부몸체(42)가 앵커볼트와의 결합시에 측방으로 미끄러지는 것을 방지하면서 더욱 정확하고 원활하게 회전되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 키홈(422)은 앵커볼트와 내부몸체가 강한 결속력을 갖도록 상기 내부몸체의 내측면에 십자 형태로 함몰되어 형성되도록 하는 것이 바람직하나, 키 홈의 함몰되는 형상 및 개수는 원통형, 삼각형, 사각형 등 다양한 형상을 갖도록 하는 것도 무방하다.
상기 탄성복원부(43)는 상기 외부몸체(41) 및 내부몸체(42)를 일체로 연결하고, 외부몸체(41)와 내부몸체(42)가 서로 반대방향으로 회전되면서 탄성적으로 원위치로 복귀되도록 하는 것으로서, 도면에서 도시된 것과 같이 원통형으로 형성되어 외부몸체(41)와 내부몸체(42)의 사이 공간에 이격되어 구비되는 다수의 지지체(432)를 구비하고, 상기 지지체(432)의 사이 공간에 고무 또는 수지 등의 탄성 변형력을 갖는 재질로 형성된 탄성체(431)를 삽입하여 일체로 결합되도록 하여 지지체(432)에 의해 레디얼베어링(40)에 가해지는 수직방향의 하중을 더욱 안정적으로 지지하면서, 원활한 회전 및 탄성 복원 작동이 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 탄성복원부(43)는 고무 수지 등의 탄성변형력을 갖는 재질로 형성되어 상기 외부몸체(41)와 내부몸체(42)의 사이 공간에 구비되는 탄성체로 구성되도록 함으로써, 탄성체가 외부몸체(41)와 내부몸체(42)의 사이에 밀착되어 일체로 결합되도록 할 뿐만 아니라, 고무 또는 수지 등의 탄성 변형력을 갖는 재질 자체의 특성에 의해 외부몸체(41)와 내부몸체(42)가 서로 반대방향으로 회전될 뿐만 아니라, 탄성적으로 원위치로 복귀되도록 하는 것도 무방하다.
또한, 상술한 바와 같이 지지체(432)와 탄성체(431)가 번갈아가면서 다수개가 구비될 경우에는 상기 탄성체(431)의 경도가 외부몸체(41)에서 내부몸체(42) 측으로 점차 증가되는 특성을 가지도록 형성하여 동일한 각도로 회전할 때, 외측의 탄성체(431)가 더욱 긴 변형거리를 가질 때, 효과적인 변형 및 탄성 복원이 수행되 도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 작동상태를 보인 평면도로서, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 도시된 것과 같이 각각의 핑거조인트(30)가 각각 레디얼베어링(40)에 의해 교량(10)에 결합되도록 함으로써, 평면상으로 회전방향의 진동 및 충격이 가해질 때, 핑거조인트(30)가 측방으로 회전되면서 원활하게 진동과 충격을 흡수할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상술한 핑거조인트(30)는 도시된 것과 같이 후단으로 상기 레디얼베어링(40)과 결합되는 지지편(33)이 형성되고, 지지편(33)의 선단으로는 그 폭이 좁아지도록 일측이 경사지게 형성되면서 반대측 면과 평행을 이루는 대응편(34)이 형성되며, 상기 대응편(34)의 선단으로 일측이 경사지게 형성되어 반대측 면과 꼭지점을 이루는 경사편(35)으로 형성되고, 인접한 핑거조인트(30)와 대응편(34)이 서로 대칭되게 배열되며, 각각의 핑거조인트(30)가 서로 이격되어 설치되도록 한다.
이에 따라, 지지편(33)에 의해 핑거조인트(30)가 레디얼베어링(40)와 결합되는 충분한 면적이 형성되어 견고한 결합이 가능해지게 되고, 지지편(33) 보다 좁은 폭을 갖는 대응편(34)에 의해 다수의 핑거조인트(30)의 배열 간격이 더욱 좁아지게 되어 교량(10)의 절개부를 더욱 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
또한, 핑거조인트(30)의 선단에는 경사편(35)을 형성하여 핑거조인트(30)가 측방으로 회전될 때 인접한 핑거조인트(30)에 미치는 영향이 최소화되어 더욱 원활한 진동 및 충격의 흡수가 가능해 질 뿐만 아니라, 핑거조인트(30) 끼리 부딪혀 신축이음장치가 파손되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
더불어, 상기 핑거조인트는 인접한 핑거조인트 와의 간섭을 최소화 하기 위하여 도시된 것과 같은 형상을 이루도록 하는 것이 바람직하나, 종래에 일반적으로 사용되는 직선형의 핑거조인트를 사용하는 것도 무방하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 교량용 신축이음장치에 베이스패널과 핑거조인트 및 레디얼 베어링을 포함하여 핑거조인트가 교량의 상면에서 측방향으로 회전되면서 탄성적으로 원위치되는 교량의 신축이음장치를 제공함으로서, 신축이음장치가 교량에 가해지는 회전방향 및 횡방향의 변위까지 수용할 수 있게 되어 차량의 통과 및 지진의 발생 등에 의한 교량 및 신축이음장치의 파손을 더욱 효율적으로 방지할 수 있는 효과를 가질 뿐만 아니라, 베이스패널과 핑거조인트가 분리되어 형성됨으로써, 핑거조인트의 교체시에 해당되는 부분만을 교체할 수 있게 되어 신축이음장치의 유지와 보수가 더욱 편리해지는 효과를 가지게 된다.
또한, 본 발명은 레디얼베어링이 외부몸체와 내부몸체의 사이에 탄성복원부가 삽입되도록 하여 신축이음장치에 사용되는 레디얼베어링이 핑거조인트가 교량에 견고히 고정되도록 하면서 원활하게 측방으로 회전 및 원상복귀되도록 함으로서, 반복되는 진동에 의한 레디얼베어링의 이탈을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 효과적으로 진동을 흡수할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 탄성복원부를 일체의 탄성체로 구성하여 레디얼베어링의 회전 및 탄성 복원이 원활하게 이루어지도록 함으로서, 레디얼베어링의 제작이 간편하면서도 회전변형 및 탄성복원이 원활하게 이루어져 교량의 변형을 쉽게 흡수할 수 있는 효과를 가지게 된다.
또한, 본 발명은 탄성복원부를 다수의 지지체 및 탄성체로 구성하여 탄성복원부의 지지 강도가 증대되면서도 원활하게 회전 및 탄성복원되도록 함으로서, 상부에서 레디얼베어링에 가해지는 하중에 의해 발생되는 레디얼베어링의 손상을 효과적으로 방지하면서도, 원활한 충격 및 진동과 변형 흡수 기능을 가질 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 탄성체의 경도를 각각 다르게 형성하여 각각 다른 직경을 갖는 다수의 탄성체가 동일 회전중심상으로 회전될 때, 큰 직경의 탄성체가 더욱 큰 변형율을 갖도록 함으로서, 레디얼베어링의 회전이 더욱 원활하게 이루어지는 효과를 가지게 된다.
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Claims (8)

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  3. 교량(10)의 절개부에 서로 대향되게 이격되어 고정되는 베이스패널(20)과, 후단이 상기 베이스패널(20)에 결합되고, 선단이 서로 대칭되게 구비되어 서로 맞물리게 배열된 다수의 핑거조인트(30)와, 상기 핑거조인트(30)가 상기 교량(10) 상에서 외력에 의해 측방으로 회전되고 탄성적으로 원상복귀되도록 상기 핑거조인트(30)에 고정되고 중앙부가 상,하로 관통된 외부몸체(41)와, 상기 외부몸체(41)의 내부에 이격되어 구비되고 상기 교량(10)에 고정되는 고정수단이 형성된 내부몸체(42)와, 상기 외부몸체(41)와 내부몸체(42)의 사이에서 상기 외부몸체(41)와 내부몸체(42)가 서로 반대방향으로 회전되면서 탄성적으로 복원되도록 하는 탄성복원부(43)로 구성된 레디얼베어링(40)을 포함하는 내진 신축이음장치에 있어서,
    상기 탄성복원부(43)는;
    상기 외부몸체(41)와 내부몸체(42)의 사이에 이격되어 구비되는 다수의 지지체(432)와, 고무 또는 수지 등의 탄성 변형력을 갖는 재질로 형성되어 상기 지지체(432)의 사이 공간에 구비되는 탄성체(431)로 구성된 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 탄성체(431)는, 상기 외부몸체(41)에서 내부몸체(42) 측으로 점차 경도가 증가되는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 내진 신축이음장치.
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