KR100741718B1

KR100741718B1 - 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키

Info

Publication number: KR100741718B1
Application number: KR1020070024992A
Authority: KR
Inventors: 최은철
Original assignee: 매크로드 주식회사
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-07-23

Abstract

본 발명은 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키에 관한 것이다.

본 발명은 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서, 상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 길이방향의 가이드부재(122)를 갖는 상부판(120); 저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 가이드부재(122)의 양쪽에 위치되어 결합되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(142)(144)을 갖는 하부판(140); 상기 가이드블럭(142)(144)과 상기 가이드부재(122)의 접촉면에 각기 제공되는 마찰플레이트(126)(146); 서로 대칭된 한 쌍의 상기 가이드블럭(142)(144)을 서로 결합시켜 상기 마찰플레이트(126)(146)들의 접촉 마찰력을 조절하는 압력조절볼트(160);를 포함하여 구성한다.

이상에서와 같이 본 발명은, 지진 등에 의한 하부구조물 및 상부 구조물의 상대 운동시 마찰력 조절을 통해 그 에너지를 크게 흡수시킨 상태에서 구조물 또는 교좌장치 등과 함께 변위력이 제어될 수 있도록 하는 효과가 있다.

교량, 전단키

Description

프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키{A prestressed rubbing control type a shear key}

도 1은 본 발명에 따른 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키의 제1실시예를 보인 사시도,

도 2는 도 1의 정단면도,

도 3은 도 1 또는 도 2의 측면도,

도 4는 도 1 또는 도 2의 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키의 제2실시예를 보인 사시도,

도 6은 도 5의 정단면도,

도 7은 도 5 또는 도 6의 측면도,

도 8은 도 5 또는 도 6의 평면도,

도 9는 본 발명에 따른 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키의 제3실시예를 보인 사시도,

도 10은 도 9의 정단면도,

도 11은 도 9 또는 도 10의 측면도,

도 12는 도 9 또는 도 10의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 전단키

120: 상부판 122: 가이드부재

126: 마찰플레이트

140: 하부판 142,144: 가이드블럭

146: 마찰플레이트

160: 압력조절볼트

본 발명은 구조물에 적용되는 전단키에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축 구조물 또는 교량에 교좌장치 등과 함께 적용되어 온도 변화에 따른 신축력 또는 지진 등과 같이 급격한 변위 발생시 마찰력을 감쇠시켜 교좌장치 등의 손상을 방지 또는 변위력을 선택적으로 제어할 수 있도록 하는 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키에 관한 것이다.

일반적으로 교량은, 지면에 세워져 설치되는 하부구조물인 교각들과 이 교각들의 상면에 설치되어 차량 등이 이동할 수 있도록 도로를 형성하는 상부구조물 및 상기 교각의 상면에서 상기 상부구조물을 지지하게 되는 교좌장치 등을 포함하여 구성된다.

상기 교좌장치는, 교량의 상부구조물과 하부구조물의 사이에서 상기 상부구조물에 작용하는 수평 또는 수직하중을 하부구조물에 전달하여 이를 분산시키는 역할을 하게 된다. 즉, 교좌장치는 상부 구조물이 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축하게 되는데 이와같은 경우 교량의 길이방향 또는 폭방향의 유동에 적절하게 대응하게 된다.

또한, 교량은 교좌장치와 더불어 지진 등과 같은 자연 재해에 의해 상부 구조물이 낙교되는 것을 방지하기 위해 다양한 형태의 낙교방지시설을 가진 내진 설계가 필요하다.

이러한 교량받침에서 내진 및 면진설계가 이루어지거나 이러한 설계가 반영되지 않은 교량은 지진시 상부구조물의 질량에 비례하는 관성력으로 인하여 고정단 교각에 큰 수평력이 작용하며, 교좌장치 등이 설치되어 있는 경우에도 불구하고 교좌장치 또는 교각이 파손되거나 또는 상부구조물이 낙교될 수 있는 중대한 문제를 내포하고 있다.

따라서, 내진 또는 면진 성능을 확보하지 않은 기존 교량에 대해서는 내진 및 면진 성능을 개선하기 위해 기존 교량의 교좌장치를 완전 교체하여 면진 및 내진성능을 확보하거나, 또는 교각의 단면확대를 통하여 내진성능을 증대시켜야만 하는 문제점이 있다.

또한, 지진 등의 비교적 큰 변위가 발생되는 경우 교량의 상부구조물과 하부구조물의 상대적 운동에 따라 순간적으로 변위가 발생되고 이에따라 교좌장치에 큰 손상이 가해져 교좌장치가 설치되어 있음에도 불구하고 대형의 사고가 발생되는 문제점을 내포하고 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 본 발명의 목적은 지진 등의 발생시 건축 구조물 또는 교량의 상부구조물과 이에 대응되는 하부구조물 상면 사이에 제공되는 교좌장치가 지진에 따른 변위력을 직접 받지 않고 변위력이 어느정도 감쇠된 상태에서 변위를 흡수할 수 있도록 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키를 제공하고자 하는데 있다.

즉, 건축 구조물 또는 교량 구조물에 지진 등의 변위 발생시 상하부구조물의 상대적 변위량을 마찰력을 통해 어느정도 흡수한 상태에서 구조물로 전달 또는 구조물을 지지하는 교좌장치 등으로 전달될 수 있도록 하는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키를 바람직한 실시예 및 이에따른 도면을 참조로 하여 상세히 설명하며, 본 발명을 설명함에 있어 종래 공지된 부분에 대해서는 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 이하의 실시예에서는 본 발명을 교량 구조물에 한정하여 설명하기로 한다.

<제1실시예>

본 발명은, 도 1 내지 도 4의 도시에 의하여 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키(100)에 관한 것이다.

본 발명은, 교량의 상부구조물에 결합되는 상부판(120)과, 교량의 하부구조물에 결합되는 하부판(140)과, 상기 상부판(120)의 저면에 제공되는 가이드부재(122)와, 상기 하부판(140)의 상면에 제공되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(142)(144)과, 상기 가이드부재(122)와 상기 가이드블럭(142)(144)의 접촉 대응면에 제공되는 마찰플레이트(126)(146)와, 좌우 한 쌍의 상기 가이드블럭(142)(144)을 조임시켜 상기 마찰플레이트(126)(146)의 접촉 마찰력을 조절하는 압력조절볼트(160)로 구성된다.

상기 상부판(120)은, 원형 또는 사각 패널 형상을 가지며, 그 상면이 교량 등의 상부구조물에 결합되고, 그 저면에는 상기 가이드부재(122)가 바람직하게는 교량 길이방향을 따라 하향 돌출되게 형성된다.

상기 하부판(140)은, 원형 또는 사각 패널 형상을 가지며, 그 저면에 교량등의 하부구조물 상면에 밀착되어 앵커보올트(141) 등으로 결합 고정되고, 그 상면에 좌우 한 쌍으로 이루어진 상기 가이드블럭(142)(144)이 제공된다.

상기 가이드블럭(142)(144)은, 서로 대칭되게 형성되며 그 저면이 상기 하부판(140)의 상면에 보올트(143)로 결합 고정되고, 상측 양쪽면이 상기 가이드부재(122)의 양쪽면에 근접 위치된다.

상기한 상기 가이드블럭(142)(144)은, 상기 하부판(140)의 상면에 결합되는 수평부와 상기 수평부로부터 직립되는 수직부로 구성된다.

여기서, 상기 가이드블럭(142)(144)의 수평부가 보올트(143)를 통해 상기 하부판(140)의 상면에 고정 결합시 상기 가이드블럭(142)(144)이 상기 교량의 길이방향에 대해 폭방향으로 소정폭 유동 가능한 상태에서 결합 고정될 수 있도록 상기 가이드블럭(142)(144)의 수평부에 장홀이 형성되도록 함이 가능할 것이다.

상기 마찰플레이트(126)(146)는, 상기 가이드부재(122)의 양쪽 접촉면과, 상기 가이드블럭(142)(144)의 대응면에 각각 결합된다.

즉, 상기 가이드부재(122)의 양쪽 접촉면에 상기 마찰플레이트(126)가 각각 위치 고정되고, 상기 가이드블럭(142)(144)의 양쪽 대응된 접촉면에 마찰플레이트(146)가 각각 위치고정되어 상기 마찰플레이트(126)와 상기 마찰플레이트(146)가 서로 면마찰 가능하게 된다.

상기 압력조절볼트(160)는, 상기 가이드블럭(142)(144)의 수직부 하측에 위치된다. 이때 상기 가이드블럭(142)(144) 사이에 제공되는 상기 가이드부재(122)의 하단부와 간섭되지 않는 위치에 제공되는 것으로, 상기 가이드블럭(142)(144)에 형성된 볼트홀을 통과하여 너트(162) 결합된다.

상기 너트(162)의 조임 결합시 상기 가이드블럭(142)과 가이드블럭(142)의 대응면 간격이 미세하게 조절되어 상기 마찰플레이트(126)와 마찰플레이트(146)의 접촉력이 발생할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 구성되는 제1실시예에 따른 전단키의 설치과정 및 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

조립시에는, 교량의 상하부구조물에 상부판(120)과 하부판(140)을 결합 고정시킨 후 상부판(120)에 제공된 가이드부재(122)를 중심으로 가이드블럭(142)(144)을 하부판(140)의 양쪽에 보올트(143)를 통해 결합 고정시킨다. 그런다음 압력조절볼트(160)를 통해 상기 가이드부재(122)와 가이드블럭(142)(144)의 상호 접촉면에 제공된 마찰플레이트(126)(146)가 서로 적정한 마찰력을 가질 수 있도록 압력조절볼트(160)를 너트(162) 고정하면 조립이 완료된다.

이와같이 조립된 상태에서 교량에 지진 등의 수평변위가 발생되면 상부구조물과 하부구조물이 상대적인 운동을 하게 되고 이때 가이드부재(122)의 마찰플레이트(126)와 가이드블럭(142)(144)의 마찰플레이트(140)가 상호 접촉력을 통해 수평적 변위가 서서히 동작될 수 있도록 그 에너지를 흡수하게 된다.

<제2실시예>

본 발명은 도 5 내지 도 8의 도시에 의하여 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키(200)에 관한 것이다.

본 발명은, 상부구조물에 결합되는 상부판(220)과, 하부구조물에 결합되는 하부판(240)과, 상기 상부판(220)의 저면에 제공되며 양쪽 경사면(222a)(222b)을 갖는 가이드부재(222)와, 상기 하부판(240)의 상면에 좌우 한 쌍으로 제공되며 대응면에 경사면(242a)(244b)을 갖는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(242)(244)과, 상기 가이드부재(222)와 상기 가이드블럭(242)(244)의 접촉 대응면에 제공되는 마찰플레이트(226)(246)와, 좌우 한 쌍의 상기 가이드블럭(242)(244)을 조임시켜 상기 마찰플 레이트(226)(246)의 접촉 마찰력을 조절하는 압력조절볼트(260) 및 상기 상부판(220)의 저면과 상기 가이드블럭(242)(244)의 상면 사이에 제공되어 수평방향으로는 슬라이드력을 그리고 수직방향으로는 압축 제어력을 갖는 슬라이드 제어수단(280)으로 구성된다.

상기 상부판(220)은, 원형 또는 사각 형상으로 그 상면이 상부구조물에 결합되고, 저면에는 가이드부재(222)가 돌출 형성된다.

상기 가이드부재(222)는, 하향으로 전개될 수록 그 폭이 증가되는 대략 삼각 단면 구조의 형상을 취하며 하향 돌출되어 그 양쪽에 테이퍼진 경사면(222a)(222b)이 형성된다.

상기 하부판(240)은, 저면이 하부구조물에 앵커보올트(241) 등으로 결합되고 그 상면에 상기 가이드부재(222)의 양쪽에서 상기 가이드부재(220)의 경사면(222a)(222b)에 각각 평행하게 대응될 수 있도록 그 대응면에 경사면(242a)(244b)을 갖는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(242)(244)이 보올트(243)로 결합된다.

상기한 상기 가이드블럭(242)(244)은, 상기 하부판(240)의 상면에 결합되는 수평부와 상기 수평부로부터 직립되는 수직부로 구성된다.

여기서, 상기 가이드블럭(242)(244)의 수평부가 보올트(243)를 통해 상기 하부판(240)의 상면에 고정 결합시 상기 가이드블럭(242)(244)이 상기 교량의 길이방향에 대해 폭방향으로 소정폭 유동 가능한 상태에서 결합 고정될 수 있도록 상기 가이드블럭(242)(244)의 수평부에 장홀이 형성되도록 함이 가능할 것이다.

상기 마찰플레이트(226)(246)는, 제1실시예와 같이 상기 가이드블럭(242)(244)과 상기 가이드부재(222)의 접촉 경사면에 각기 제공되어 상호 접촉시 마찰력을 발생하게 된다.

상기 압력조절볼트(260)는, 제1실시예와 같이 서로 대칭된 한 쌍의 상기 가이드블럭(242)(244)을 서로 결합시켜 상기 마찰플레이트(226)(246)들의 접촉 마찰력을 조절하게 된다.

상기 슬라이드 제어수단(280)은, 상기 상부판(220)의 저면과 상기 가이드블럭(242)(244)의 상면 사이에 제공되어 수평방향으로는 슬라이드력을 그리고 수직방향으로는 압축 제어력을 제공하게 된다.

상기 슬라이드 제어수단(280)은, 상기 상부판의 저면에 결합되는 합성수지 또는 금속재의 미끄럼판(282)과, 상기 가이드블럭(242)(244)의 상면에 결합되며 상하면에 합성수지 또는 금속재의 마찰플레이트(284)를 갖는 고무패드(286)로 이루어진다.

<제3실시예>

본 발명은, 도 9 내지 도 12의 도시에 의하여 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키(300)에 관한 것이다.

본 발명은, 상면이 상부구조물에 결합되고 그 저면에 하향 돌출된 길이방향의 가이드부재(322)를 갖는 상부판(320)과, 저면이 하부구조물에 앵커보올트(341) 등으로 결합되고 그 상면에 상기 가이드부재(322)의 양쪽에 위치되어 보올트(343) 결합되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(342)(344)을 갖는 하부판(340)과, 한 쌍의 상기 가이드블럭(342)(344)과 상기 가이드부재(322)의 양쪽에 형성된 접촉 대응면에 각기 제공되는 마찰플레이트(326)(346)와, 상기 가이드블럭(342)(344)의 접촉 대응면에 제공되어 상기 마찰플레이트(326)(346)에 댐핑력을 제공하는 댐핑수단(380) 및 서로 대칭된 한 쌍의 상기 가이드블럭(342)(344)을 서로 결합시켜 상기 마찰플레이트(326)(346)들의 접촉 마찰력을 조절하는 압력조절볼트(360)로 구성된다.

상기 가이드부재(322)와 상기 가이드블럭(342)(344) 및 압력조절볼트(360)의 구성은 제1실시예와 동일한 구성 및 작용을 하는 것으로 생략하며 이하에서는 제3실시예의 요지만을 설명하기로 한다.

상기 댐핑수단(380)은, 한 쌍의 상기 가이드블럭(342)(344)의 대응면에 각각 형성된 개방홈(343)에 제공되며, 상기 개방홈(343)에 삽입되는 고무패드(382)와, 상기 개방홈(343)에 삽입되어 전후 이동하게 되며 상기 고무패드(382)에 밀착 결합되는 피스톤(384)과, 상기 피스톤(384)에 결합되며 상기 가이드부재(322)의 양쪽 마찰플레이트(326)와 각각 완충력 있게 밀착되는 마찰플레이트(346)로 이루어진다.

즉, 상기 댐핑수단(380)은, 상기 압력조절볼트(360)의 너트(362) 조임시 상기 가이드부재(322)의 마찰플레이트(326)에 밀착되는 마찰플레이트(346), 피스톤(384), 고무패드(382)의 압축력을 통해 마찰력을 제공하게 된다.

이상은 본 발명의 바람직한 실시예들을 교량에 한정하여 설명하고 도시하였지만 본 발명에 따른 전단키는 교량 또는 건축 구조물 등과 같이 상부 구조물을 지지하는 구조물과 구조물 사이에 적용될 뿐만 아니라 상부 및 하부 구조물의 변위를 제어하는 구조물 사이에 다양하게 적용될 수 있음은 물론이다.

따라서, 본 발명에 따른 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키는, 지진 등의 발생시 상부구조물과 이에 대응되는 하부구조물의 상면 사이에 제공되는 구조물 또는 교좌장치 등이 지진에 따른 변위력을 직접 받지 않고 변위력이 어느정도 감쇠된 상태에서 변위를 흡수할 수 있도록 하는 효과가 있다.

다시말해, 건축 구조물 또는 교량 구조물에 지진 등의 변위 발생시 상부 또는 하부구조물의 상대적 변위량을 마찰력을 통해 그 에너지를 흡수하는 상태에서 구조물에 전달 또는 구조물을 지지하는 교좌장치 등으로 전달되도록 하여 구조물 또는 교좌장치의 훼손 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서,

상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 길이방향의 가이드부재(122)를 갖는 상부판(120);

저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 가이드부재(122)의 양쪽에 위치되어 결합되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(142)(144)을 갖는 하부판(140);

상기 가이드블럭(142)(144)과 상기 가이드부재(122)의 접촉면에 각기 제공되는 마찰플레이트(126)(146);

서로 대칭된 한 쌍의 상기 가이드블럭(142)(144)을 서로 결합시켜 상기 마찰플레이트(126)(146)들의 접촉 마찰력을 조절하는 압력조절볼트(160);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키.
상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서,

상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 삼각 단면 구조의 형상을 취하며 하향 돌출되어 양쪽 경사면(222a)(222b)을 형성하는 가이드부재(222)를 갖는 상부판(220);

저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 가이드부재(222)의 양쪽에서 상기 가이드부재(222)의 경사면(222a)(222b)에 각각 평행하게 대응될 수 있도록 그 대응면에 경사면(242a)(244a)을 갖는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(242)(244)을 갖는 하부판(240);

상기 가이드블럭(242)(244)과 상기 가이드부재(222)의 접촉 경사면에 각기 제공되는 마찰플레이트(226)(246);

서로 대칭된 한 쌍의 상기 가이드블럭(242)(244)을 서로 결합시켜 상기 마찰플레이트(226)(246)들의 접촉 마찰력을 조절하는 압력조절볼트(260);

상기 상부판(220)의 저면과 상기 가이드블럭(242)(244)의 상면 사이에 제공되어 수평방향으로는 슬라이드력을 그리고 수직방향으로는 압축 제어력을 갖는 슬라이드 제어수단(280);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키.
제2항에 있어서,

상기 슬라이드 제어수단(280)은,

상기 상부판(220)의 저면에 결합되는 합성수지 또는 금속재의 미끄럼판(282)과,

상기 가이드블럭(242)(244)의 상면에 결합되며 상하면에 합성수지 또는 금속재의 마찰플레이트(284)를 갖는 고무패드(286) 임을 특징으로 하는 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키.
상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서,

상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 길이방향의 가이드부재(322)를 갖는 상부판(320);

저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 가이드부재(322)의 양쪽에 위치되어 결합되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭(342)(344)을 갖는 하부판(340);

한 쌍의 상기 가이드블럭(342)(344)과 상기 가이드부재(322)의 양쪽에 형성된 접촉 대응면에 각기 제공되는 마찰플레이트(346)(326);

상기 가이드블럭(342)(344)의 접촉 대응면에 제공되어 상기 마찰플레이트(346)에 댐핑력을 제공하는 댐핑수단(380);

서로 대칭된 한 쌍의 상기 가이드블럭(342)(344)을 서로 결합시켜 상기 마찰플레이트(326)(346)들의 접촉 마찰력을 조절하는 압력조절볼트(360);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키.
제4항에 있어서,

상기 댐핑수단(380)은,

한 쌍의 상기 가이드블럭(342)(344)의 대응면에 각각 형성된 개방홈(343),

상기 개방홈(343)에 삽입되는 고무패드(382),

상기 개방홈(343)에 삽입되며 상기 고무패드(382)에 밀착 결합되는 피스톤(384),

상기 피스톤(384)에 결합되며 상기 가이드부재(322)의 마찰플레이트(326)와 완충력 있게 밀착되는 밀착플레이트(346)로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 적용된 마찰 감쇠형 전단키.