KR100760212B1 - 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼에 관한 것으로, 교량 상판의 저면에 제공되며 서로 대응되게 하향으로 돌출되는 한 쌍의 지지브래킷(100)과; 양단부가 상기 지지브래킷(100)의 대응된 수직면에 교량 길이방향으로 밀착 지지되며 중간부에 피스톤(222)이 형성되는 적어도 하나 이상의 가이드바(200)와; 상기 피스톤(220)을 감싸며 상기 가이드바(200)에 기밀상태로 결합되고 내부에 점성체(320)가 저장되어 상기 점성체(320)가 피스톤(220)의 원주면에 형성된 유동홀(222)을 통과하여 양쪽으로 이동할 수 있게 되는 완충실린더(300)와; 일단이 교각 상면에 고정되고 타단이 상기 완충실린더(300)에 결합되는 스틸댐퍼(400);를 포함하여서 된다.

이는 교량과 교각 사이에 설치된 상태에서 교량 상판의 상시적 변위 발생시에는 완충실린더를 통해 신축 이동을 수용하도록 하고 지진 등과 같은 순간적인 변위 발생시에는 완충실린더의 승하강과 스틸댐퍼의 휘어짐으로 이를 안정되게 수용할 수 있는 효과가 있다.

면진장치,

Description

교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼{A steel damper for horizontal force control of bridge}

도 1은 본 발명에 따른 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼를 도시한 단면도,

도 2는 도 1의 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 사용 상태 단면도,

도 4는 도 3에서 스틸댐퍼의 결합상태를 도시한 다른 실시예,

도 5는 도 3에서 스틸댐퍼의 고정상태를 도시한 또 다른 실시예의 평면 배열상태도,

도 6은 도 5에서 스틸댐퍼와 완충실린더의 결합상태를 도시한 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 지지브래킷

200: 가이드바 220: 피스톤

222: 유동홀

300: 완충실린더 320: 점성체

400: 스틸댐퍼 420: 경사면

500: 상측 고정플레이트

600: 하측 고정플레이트

본 발명은 면진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교량과 교각 사이에 설치된 상태에서 교량 상판의 상시적 변위 발생시 신축 이동을 수용하도록 하고 지진 등과 같은 순간적인 변위 발생시 이를 안정되게 수용할 수 있도록 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 면진장치는 교량의 상부에서 작용하는 충격하중 등을 하부구조로 전달하고 그 충격을 흡수하는 장치로, 교량 구조물 전체의 내구성과 안전에 있어 구조적으로 중요한 요소가 된다.

이러한 면진장치는 여러가지 장치 및 방법에 의해 구현되고 있으며, 최근에는 교량 가설시 온도변화, 바람, 지지 등의 충격등에 의한 상대변위나 교량 상판의 수평력을 정적으로 흡수하여 교량의 내진 기능을 원활하게 하고 내구 수명을 보다 연장하고자 다양한 구조의 면진장치가 설치되고 있다.

최근의 면진장치는 온도 변화 등 교량 상판으로부터 발생되는 상시적인 수평적 변위 또는 지진 등과 같이 외부에서 교량에 가해지는 순간적 변위를 동시에 흡수하도록 하는 장치가 요구되고 있는 실정이다.

그 중 대한민국 특허등록 제10-313683호 "충격전이용 면진장치"가 제시되어 등록된 바 있다.

이는, 교량의 상판과 교각 사이에 설치되어 상판과 교각 사이의 상대변위를 흡수하는 충격 전이용 면진장치에 있어서, 상기 상판에 연결되는 소울플레이트와; 상기 소울플레이트의 하부에 위치하고, 소울플레이트에 대하여 일방향으로 슬라이딩하면서 상대적으로 이동할수 있는 상부플레이트와; 상기 소울플레이트와 상기 상부플레이트가 서로 슬라이딩할 때 그 접촉면의 마찰을 감소시켜주는 마찰 감소 수단과; 상기 소울플레이트와 상기 상부플레이트 사이를 연결하고 슬라이딩하는 방향으로 변위를 허용하고 완충 작용을 하는 완충실린더와; 상기 교각과 연결되는 하부플레이트와; 상기 상부플레이트 및 상기 하부플레이트를 연결하며, 상기 상부플레이트 및 하부플레이트와 연결되는 부분을 제외한 나머지 부분은 자유표면으로 형성된 패드로 이루어져 구성된다.

이상에서와 같은 면진장치는 상판과 교각 사이의 상대적인 변위 즉, 상시적인 신축운동력은 완충실린더를 통해 흡수하도록 하고 지진과 같은 비교적 큰 변위가 가해지면 패드가 이를 흡수하도록 하는 구조이다.

하지만 상기한 구조는, 완충실린더의 양단이 상판과 연결된 소울플레이트에 고정되어 있어 실제 상시적인 상판의 변위를 완충실린더를 통해 흡수할 수 있지만 지진 등과 같이 순간적으로 큰 변위가 발생되는 경우 완충실린더의 단부와 소울플레이트가 고정상태를 유지하고 있어 충격이 그대로 전달되는 문제점이 있다.

또한, 패드가 탄성력을 가지고 있어 상시적인 수직 하중은 안정적으로 흡수 할 수 있지만 순간적인 하중 발생시에는 완충실린더와 패드가 완충력을 제공하지 못해 면진장치가 하중 발생과 동시에 파손되는 문제점이 있어왔다.

즉, 점성체 또는 탄성소재는 특성상 천천히 이동하는 경우에는 그 속도를 제어하며 이동할 수 있지만 순간적인 압력이 작용하는 경우 반발력이 작용되는 것으로 패드의 경우 순간적인 완충력을 제공할 수 없는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 본 발명의 목적은 교량과 교각 사이에 설치된 상태에서 교량 상판의 상시적 변위 발생시 신축 이동을 수용하도록 하고 지진 등과 같은 순간적인 변위 발생시 이를 안정되게 수용할 수 있도록 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 교량의 상판 저면과 교각 상면 사이에 설치되는 면진장치에 있어서, 상기 상판의 저면에 제공되며 서로 대응되게 하향으로 돌출되는 한 쌍의 지지브래킷과; 양단부가 상기 지지브래킷의 대응된 수직면에 교량 길이방향으로 밀착 지지되며 중간부에 피스톤이 형성되는 적어도 하나 이상의 가이드바; 상기 피스톤을 감싸며 상기 가이드바에 기밀상태로 결합되고 내부에 점성체가 저장되어 상기 점성체가 피스톤의 원주면에 형성된 유동홀을 통과하여 양쪽으로 이동할 수 있게 되는 완충실린더; 일단이 교각 상면에 고정되고 타단 이 상기 완충실린더에 결합되는 스틸댐퍼를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.

상기 스틸댐퍼는 다수개가 원형으로 배열되도록 함이 가능하다.

상기 스틸댐퍼는, 상하측 외경보다 중간부 외경이 작게 라운딩 경사면이 형성되도록 함이 바람직하다.

상기 스틸댐퍼는 상단과 하단이 각각 판상의 상측 및 하측 고정플레이트에 결합되고, 상기 하측 고정플레이트가 상기 교각의 상면과 그리고 상기 상측 고정플레이트가 상기 완충실린더와 결합되도록 함이 가능하다.

또한, 상기 스틸댐퍼의 상측면에 힌지홀을 형성하는 힌지부재가 돌출 고정되도록 하고, 상기 상측 고정플레이트에 상기 힌지부재의 양면에 대응 밀착된 상태에서 상기 힌지홀과 동일 방향의 힌지홀이 형성되어 힌지핀으로 회전가능하게 결합되는 힌지바가 돌출 제공되도록 함이 가능할 것이다.

또한, 상기 상측 고정플레이트와 상기 완충실린더가 일체형 소재로 이루어지도록 함이 가능할 것이다.

또한, 상기 스틸댐퍼의 상측면에 머리부에 힌지홀을 형성하는 힌지보올트가 고정될 수 있도록 나사홀을 형성하고, 상기 나사홀에 결합된 상기 힌지보올트의 힌지홀이 상기 상측 고정플레이트에 제공되는 힌지바에 회전 가능하게 결합되도록 함이 가능할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하며 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기술은 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명 은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3의 도시에 의하여 본 발명은 교량의 상판(P) 저면과 교각(A) 상면 사이에 설치되는 면진장치에 관한 것이다.

상기 면진장치는 상기 상판(P) 저면에 제공되는 지지브래킷(100)과, 이 지지브래킷(100)의 대응면에 양단이 밀착되어 상하 슬라이드 되며 중간부에 피스톤(220)을 갖는 가이드바(200)와, 이 가이드바(200)에 결합되며 내부에 상기 피스톤이 위치되어 교량의 상시 신축력을 제어하는 완충실린더(300)와, 교각(A) 상면과 상기 완충실린더(300) 사이에 위치되어 상기 완충실린더(300)와 함께 순간적인 하중을 제어하도록 하는 스틸댐퍼(400)로 구성된다.

상기 지지브래킷(100)은, 서로 대응되는 한 쌍으로 구성되며, 일측이 상기 상판(P)의 저면에 제공되며 타측이 하향으로 연장되며 대응면에 수직면이 형성된다.

상기 가이드바(200)는, 양단이 상기 지지브래킷(100)의 대응면에 밀착 되는 것으로 상기 교량의 길이방향으로 적어도 하나 이상을 가지며 위치된다. 그리고 그 중간부위에는 원판형의 피스톤(220)이 형성되며, 상기 피스톤(220)의 원주면상에는 상기 가이드바(100)와 평행한 축방향으로 소경의 유동홀(222)이 형성된다. 상기 가이드바(200)는 상기 지지브래킷(200)에 대해 밀착상태에서 상하로 슬라이드 이동할 수 있게 된다.

상기 완충실린더(300)는 내부에 공간이 형성되며 상기 피스톤(220)을 감싸며 상기 가이드바(200)와 기밀상태로 결합된다. 상기 완충실린더(300)의 내부 공간에 는 점성체(320)가 저장되며 이 점성체(320)는 상기 가이드바(200)에 대해 상기 완충실린더(300)의 이동시 상기 피스톤(220)의 유동홀(222)을 통해 서서히 이동하게 된다.

상기 스틸댐퍼(400)는, 일단이 교각(A) 상면에 고정되고 타단이 상기 완충실린더(300)의 저면에 결합된다.

도 4의 도시에 의하여, 상기 스틸댐퍼(400)는 다수개가 원형으로 배열되도록 함이 가능할 것이다.

또한, 상기 스틸댐퍼(400)는 교량의 상시적 수평 변위 발생에 따라 가이드바(200)가 이동하게 되면 가이드바(200)의 피스톤(220)이 상기 완충실린더(300) 내부에서 이동하게 되고 이때, 상기 완충실린더(300)의 점성체(320)가 피스톤(220)의 유동홀(222)을 통해 이동하면서 변위를 제어하게 된다.

또한, 상기 스틸댐퍼(400)는, 상하측 외경보다 중간부 외경이 작게 라운딩 경사면(420) 즉 둘레를 따라 그 중간부위가 잘록하게 들어가는 형상으로 함이 바람직하다.

이는, 교량의 순간적 변위 발생시 교량 상판(P)과 교각(A)의 상대적 운동이 여러 방향에서 크게 작용하는데 이때 완충실린더(300)가 가이드바(200)와 함께 승하강 되면서 완충력을 제공하는 구조로 여러방향의 변위를 스틸댐퍼(400)와 완충실린더(300)가 동시에 연동하여 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 스틸댐퍼(400)는 상단과 하단이 각각 판상의 상측 및 하측 고정플레이트(500)(600)에 보올트(520)(620)로 결합되고, 상기 하측 고정플레이트(600) 가 상기 교각(A)의 상면과 그리고 상기 상측 고정플레이트(500)가 상기 완충실린더(300)와 결합된다.

다른 예로서, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와같이 상기 스틸댐퍼(400)의 상측면에 힌지홀을 형성하는 힌지부재(700)가 돌출 고정되도록 하고, 상기 상측 고정플레이트(500)에 상기 힌지부재(700)의 양면에 대응 밀착된 상태에서 상기 힌지홀과 동일 방향의 힌지홀이 형성되어 힌지핀(720)으로 회전가능하게 결합되는 힌지바(540)가 돌출 제공되도록 하여 상기 힌지핀(720)을 통해 스틸댐퍼(400)와 상측 고정플레이트(500)가 상대 운동할 수 있도록 함이 가능 할 것이다.

이상에서와 같이 구성되어 설치되는 본 발명에 따른 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와같이 교량에 차량 하중 또는 온도 변화 등에 의해 변위가 발생하게 되면 교량 상판(P)의 저면에 고정되는 지지브래킷(100)이 교량의 길이방향으로 이동하게 된다. 이때 지지브래킷(100)이 밀착 접촉된 가이드바(200)를 밀게되고 상기 가이드바(200)는 중간 피스톤(220)과 함께 상기 완충실린더(300)의 내부에서 이동하게 된다. 그러면 상기 완충실린더(300) 내부에 저장된 점성체(320)가 피스톤(220)의 유동홀(222)을 통과하면서 상기 가이드바(200)의 이동력을 제어하게 된다. 즉, 큰 변위가 아닌 상시적 변위에 대해서는 교각(A) 상면과 연결되는 완충실린더(300)의 점성체(320) 이동을 통해 변위를 제어하게 된다.

그리고, 교각(A) 또는 교량에 상대적으로 큰 변위가 여러 방향에서 발생하게 되면 완충실린더(300)내의 점성체(320)가 피스톤(220)의 유동홀(222)을 통해 순간 적으로 이동하지 못해 고정상태를 유지하게 되고, 이때 스틸댐퍼(400)에 큰 하중이 걸리게 된다. 그러면 상기 스틸댐퍼(400)는 그 하단이 교각(A) 상면에 고정되어 있어 상부에 변위력이 발생되면 중간 부위가 휘어지게 된다. 이때 그 높이가 낮아지게 되면 이는 상기 가이드바(200)가 지지브래킷(100)의 수직면을 따라 하강 이동하면서 변위력을 지속적으로 제어할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼는, 교량과 교각 사이에 설치된 상태에서 교량 상판의 상시적 변위 발생시에는 완충실린더를 통해 신축 이동을 수용하도록 하고 지진 등과 같은 순간적인 변위 발생시에는 완충실린더의 승하강과 스틸댐퍼의 휘어짐으로 이를 안정되게 수용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 교량의 상판 저면과 교각 상면 사이에 설치되는 면진장치에 있어서,

   상기 상판의 저면에 제공되며 서로 대응되게 하향으로 돌출되는 한 쌍의 지지브래킷(100)과;

   양단부가 상기 지지브래킷(100)의 대응된 수직면에 교량 길이방향으로 밀착 지지되며 중간부에 피스톤(222)이 형성되는 적어도 하나 이상의 가이드바(200);

   상기 피스톤(220)을 감싸며 상기 가이드바(200)에 기밀상태로 결합되고 내부에 점성체(320)가 저장되어 상기 점성체(320)가 피스톤(220)의 원주면에 형성된 유동홀(222)을 통과하여 양쪽으로 이동할 수 있게 되는 완충실린더(300);

   일단이 교각 상면에 고정되고 타단이 상기 완충실린더(300)에 결합되는 스틸댐퍼(400);를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스틸댐퍼(400)는 다수개가 원형으로 배열되어 그 상하단이 상기 완충실린더(300)와 상기 교각 상면에 지지됨을 특징으로 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 스틸댐퍼(400)는, 상하측 외경보다 중간부 외경이 작게 라운딩 경사면(420)이 형성됨을 특징으로 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼.
4. 제3항에 있어서,

   상기 스틸댐퍼(400)는 상단과 하단이 각각 판상의 상측 및 하측 고정플레이트(500)(600)에 결합되고, 상기 하측 고정플레이트(600)가 상기 교각의 상면과 그리고 상기 상측 고정플레이트(500)가 상기 완충실린더(300)와 결합됨을 특징으로 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼.
5. 제4항에 있어서,

   상기 상측 고정플레이트(600)와 상기 완충실린더(300)가 일체형 소재로 이루어진 것임을 특징으로 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼.
6. 제5항에 있어서,

   상기 스틸댐퍼(400)의 상측면에 힌지홀을 형성하는 힌지부재(700)가 돌출 고 정되도록 하고, 상기 상측 고정플레이트(500)에 상기 힌지부재(700)의 양면에 대응 밀착된 상태에서 상기 힌지홀과 동일 방향의 힌지홀이 형성되어 힌지핀(720)으로 회전가능하게 결합되는 힌지바(540)가 돌출 제공되도록 함을 특징으로 하는 교량의 수평력 제어를 위한 스틸댐퍼.

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