KR100779960B1 - 신축 이음매를 연결하기 위한 장치용 투스 랙 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 신축 이음매(expansion joints)를 연결하는 데 사용되는 장치용 또는 교량과 기초 사이의 이음매를 갖는 장치용 투스 랙 시스템(tooth rack system)에 관한 것이다. 상기 시스템은 적어도 하나의 중앙 랙(middle rack)을 구비하는 다수의 투스 랙(40)을 포함하고, 교량 연결 장치(bridging device)의 적어도 하나의 라멜라(lamella)(41)에 연결될 수 있다. 각각의 투스 랙(40)은 용접을 수용하기 위한 개구부(9)를 적어도 하나 포함하고, 상기 개구부는 투스 랙의 윗면으로부터 아랫면으로 신장된다.

교량, 신축 이음매, 투스 랙 시스템, 라멜라, 교량 연결 장치, 에지 랙, 에지 거어더

Description

신축 이음매를 연결하기 위한 장치용 투스 랙 시스템 {TOOTH RACK SYSTEM FOR A DEVICE FOR BRIDGING EXPANSION JOINTS}

본 발명은 신축 이음매(expansion joints)를 교량 또는, 교량과 기초 사이의 이음매를 구비한 교량 구조물에 연결하기 위한 장치용 투스 랙(tooth rack) 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 투스 랙 시스템을 교량 연결 장치(bridging device)에 고정시키는 방법 및 본 발명에 따른 투스 랙 시스템을 포함하는 교량 연결 장치에 관한 것이다.

교량 구조물은 자연적으로 발생하는 온도 변화가 크면 부분적으로 대단히 신장될 수 있다. 이때 나타나는 신장 경로는 신축 이음매-교량 연결 구조물에 의해 연결되어 한편으로는 신축 이음매를 위험하지 않게, 다른 한편으로는 편리하게 통과할 수 있다. 지난 30년간 신장 경로가 60-80㎜ 이상인 도로 교량에서 가장 흔히 설치된 신축 이음매-교량 연결 구조물의 경우, 전체 교량 신장 경로는 폭이 최대 80㎜인 개별적인 벽개(cleavage)들로 분할되어 있다. 이 정도의 벽개들은 도로의 차량들이 통과할 수 있어야만 한다. 벽개의 폭이 80㎜인 것은 차량의 편이를 위해서도, 또 차량이 굴러갈 때 발생하는 소음에 있어서도 무리가 없다고 간주되었다.

도로의 교통량이 증가하고 교량에 닿을 정도로 구조물들이 밀집되며, 거주지 및 휴양지에 보다 큰 교량들이 새로 세워지고 주민들의 감수성이 더욱 예민해짐으로써, 소음이 보다 적은 신축 이음매 구조물에 대한 요구가 생겨났다.

전체 신장 벽개(expansion cleavage)를 다수의 작은 벽개로 나누고 차량 진행 방향에 대해 횡으로 놓여 있는 스틸 거어더(steel girder)[중앙 거어더(central girder) 또는 라멜라(lamella)] 에지에 차량의 타이어가 부딪치면 두드리는 소음이 많이 발생한다는 사실이 드러났다. 신축 이음매 및 차량 진행 방향 사이의 각도가 90°일 때 두드리는 소음이 가장 크다. 90°에서 많이 벗어나면 벗어날수록 소음은 그만큼 작아진다.

공개공보 DE-44 33 909 A1에 제시된 구조물처럼 잘 알려져 있는 장치들의 경우, 나사로 고정된 강판(steel plate)이 개별 이음매 벽개(joint cleavage) 및 강제 2차 거어더(steel secondary girder)를 덮는다. 이 강판들은 코움 사이드(comb side) 또는 손가락 모양의 측벽으로 형성될 수 있다. 강판은 중앙 라멜라에 나사로 고정되고, 인접 중앙 라멜라 또는 에지 라멜라에 놓여있다.

이처럼 잘 알려져 있는 장치들의 경우 덮개판(covering plate)은 나사를 이용해 풀 수 있도록 거어더와 결합되어, 그 아래 놓여 있는 탄성 밀봉 밴드(elastic sealing band)를 설치할 수 있거나 손상된 후에는 교체할 수 있다. 이러한 나사 결합은 그 위를 운행하는 차량들 때문에 충격, 두드림 및 진동에 노출된다. 이로써 조임 나사가 느슨해지거나 풀릴 수 있는 위험이 존재한다. 인접 거어더 덮개판의 피복에서는 충격, 구조물 움직임의 영향 및 타이어의 힘 때문에 덜컹거리거나 두드리는 소음이 발생할 수 있다.

공개공보 DE-44 33 909 A1에서 알 수 있듯이, 위에 놓여 있는 랙(rack)은 밀봉 밴드가 위로부터 접근할 수 없을 정도로 인접 이음매 에지 프로필(joint edge profile) 또는 라멜라를 덮는다. 라멜라가 서로 밀어낼 때에도 마찬가지이다. 따라서 밀봉 밴드를 설치하거나 교체할 때에는 우선 랙의 나사를 빼고 밀봉 밴드를 삽입한 후 이어서 다시 랙의 나사를 조여야 한다. 이러한 나사 결합 때문에 이러한 구조를 구비한 종래의 교량 연결 구조물은 추가로 설치할 수 없는데, 라멜라에 랙을 고정시키기 위해서는 구멍을 구비해야 하기 때문이다. 이로써 횡단면이 약해지고, 그 결과 가역 휨응력(reversed bending stress)을 요구하는 라멜라의 피로 강도를 줄일 수 있다. 랙을 예를 들어 용접하거나 접착시킴으로써 교대로 고정시키면 밀봉 밴드에 더 이상은 즉각 접근할 수 없게 된다. 밀봉 밴드를 해체 및 설치하기 위해서는 용접 이음매 또는 접착제를 분리해야 하는데, 그렇게 해야만 랙을 떼어낼 수 있다. 그 다음에 다시 용접을 하거나 접착시켜야 한다.

공개공보 DE-44 33 909 A1에서의 특수한 구조의 경우에는 또한 잘 알려져 있는 구조의 토대(bedding)가 기술적으로 어렵다는 문제가 있다. 이는 라멜라가 고정되어 있는 가로 거어더(traverse girder)가 두 층으로 에지 거어더(edge girder) 아래에 층을 이루고 있지만, 동시에 라멜라 윗면에 고정된 랙 구조물들은 에지 프로필 위에 층을 이루고 있기 때문이다. 불가피한 공차(tolerance) 및 구조물 형태 때문에, 아래층이나 윗층의 형성이 효과가 없게 된다. 이러한 경우에 랙이 더 이상 이음매 에지 프로필에 놓여있지 않다면, 차량이 통과할 때 랙이 폭에 걸쳐 기울어지거나 구부러지는 일이 발생하고 랙들이 부딪쳐 소음을 야기할 수 있다. 또한 고정된 나사도 풀릴 수 있다.

트래버스(traverse)를 교량 베어링(bridge bearing)에서 떼어놓는 경우, 통과 구조물이 수용해야 하는 수직력(vertical force)은 랙의 선단(point)을 통해서만 수용될 수밖에 없다.

상기 언급한 문제들을 해결하기 위해 DE-19 70 531 A1에는, 이음매를 투영(projection)하고 캔틸레버(cantilever)식으로 라멜라와 용접 또는 접착 결합하는 랙을 라멜라 윗면에 구비하도록 신축 이음매용 교량 연결 장치를 구성하는 것이 기재되어 있다. 또한 이 문헌에 제시된 투스 랙의 길이는 중앙 라멜라의 변위가 있으면 라멜라에 구비되는 인접 랙들 사이에서 수평 방향으로 연장되고 위로부터 마음대로 접근 가능하며 수직으로 관통하는 벽개를 형성할 수 있는 정도여서, 밀봉 밴드가 라멜라들 사이에서 설치되고 해체될 수 있다. 이러한 장치에서는 랙과 라멜라의 나사 고정이 이루어지지 않아서 덜커덩거리는 소리는 방지되지만, 이 문헌에 제시된 랙과 라멜라 윗면의 용접 또는 접착 결합은 단점들을 지닌다. 이 문헌에 제시된 용접에서는 랙의 하부 에지가 라멜라의 윗면과 용접된다. 용접 이음매 일부는 라멜라 에지 및 그 위에 놓여 있는 투스 랙 사이의 접근하기 어려운 영역에 있음으로써, 투스 랙을 이미 설치된 교량 연결 장치의 라멜라 상에 추후 용접하는 것이 어렵게 된다. 용접 결합 대신 접착 결합을 할 수도 있지만, 접착 결합의 점착 효과는 용접에 비해 현저히 떨어지므로, 시간이 감에 따라 랙이 풀릴 수 있다.

본 발명의 목적은 교량 연결 장치용 투스 랙 시스템, 상기 투스 랙 시스템을 교량 연결 장치에 고정시키는 방법 및 상기 투스 랙 시스템을 포함하는 교량 연결 장치를 제공하여, 교량 연결 장치 및 투스 랙 사이를 안전하고 확실하게 결합시키는 동시에, 접합부(connection)를 간단하고 저렴하게 제조할 수 있고 접합부가 보다 긴 수명을 갖도록 하는 데 있다.

본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항에 의한 투스 랙 시스템, 상기 투스 랙 시스템을 특허청구범위 제23항에 의한 교량 연결 장치에 고정시키는 방법 및 특허청구범위 제27항에 의한 교량 연결 장치에 따라, 투스 랙이 용접을 수용하기 위해 윗면에서부터 아랫면에 연장되는 개구부를 적어도 하나 구비함으로써 달성된다. 이러한 개구부를 구비함으로써 용접을 수용하기 위해 쉽게 접근할 수 있는 영역이 제공되어, 용접 이음매는 각각의 투스 랙의 에지 형태와 무관하게 설치된다. 이러한 용접 이음매가 전적으로 자유롭게 접근할 수 있도록 위로부터 설치되기 때문에, 이미 설치된 교량 연결 장치에 투스 랙을 추후 설치하는 것은 간단하게 이루어질 수 있고, 용접 이음매의 조절도 양호하게 이루어질 수 있다.

뿐만 아니라 이러한 슬롯 용접(slot weld)은 개별 투스 랙과 연결되어 피로 강도가 보다 양호해진다.

투스 랙 시스템의 형태에서 개구부는 실린더 형태를 띤다. 다른 실시형태에서는 개구부가 투스 랙 윗면에서 투스 랙 아랫면으로 커지는 직경을 갖는 깔때기 모양이다. 투스 랙을 라멜라와 용접한 후 개구부는 보통 예를 들어 아스팔트(bitumen) 같은 주조 컴파운드(casting compound)로 채워지기 때문에, 깔 때기 모양의 개구부는 주조 컴파운드를 보다 양호하게 수용할 수 있다.

또 다른 실시형태에서는 개구부의 에지가 투스 랙 윗면에서 둥글게 됨으로써 에지가 날카롭지 않게 된다.

본 발명에 의한 투스 랙은 주로 라멜라 윗면에 고정시키기 위해 구비되는 하나의 기저부(foot part) 및 상기 기저부에 연결되는 하나의 플랜지부(flange part)로 구성된다. 선호되는 실시형태의 경우 기저부 에지는 대체로 타원형으로 형성되어, 라멜라 윗면에 고정된 후 라멜라 에지와 약간의 간격을 갖는다. 이러한 타원형 때문에 특히 투스 랙이 라멜라에 비스듬히 배열될 때 기저부가 라멜라 에지 위에 투영되지 않는다. 이처럼 타원형일 때 기저부 에지는 항상 라멜라 윗면 에지에 근접하기 때문에, 기저부에 의해 투스 랙의 큰 지지면(supporting surface)은 라멜라 윗면에 준비된다.

본 발명에 의한 투스 랙의 특히 선호되는 또 다른 실시예에서는 투스 랙 아랫면에 실(seal)을 갖추고 있어서, 투스 랙이 라멜라에 고정된 후 라멜라 윗면 및 투스 랙 아랫면 사이에 밀폐가 이루어진다. 이러한 실 때문에 투스 랙 아랫면 및 라멜라 윗면 사이의 중간실에 습기―습기는 투스 랙의 개구부에 구비된 용접 이음새의 부식을 야기할 수 있음―가 침투할 수 없으므로, 라멜라의 수명이 개선된다.

특히 선호되는 실시형태에서는 투스 랙의 아랫면에, 개구부 주위를 회전하고 특히 접합 성분(jointing compound)을 수용하기 위한 그루브(groove)가 적어도 하나 설치된다. 또 다른 실시형태에서는 그루브에 이어지고 반경 외부로 신장되는 예비용 영역(spared area)이 제공된다. 투스 랙을 라멜라 윗면에 고정시킬 때에는 주로 접합 성분이 그루브 및/또는 예비용 영역 내에 채워지고, 접합 성분은 투스 랙을 라멜라 윗면에 대고 누를 때 그루브 또는 예비용 영역으로부터 반경 외부로 밀려나온다. 이로써 라멜라 윗면 및 투스 랙 아랫면 사이에 효과적인 밀폐가 이루어진다. 이 때 그루브는 투스 랙이 라멜라 윗면에 고정된 후 라멜라의 에지와 약간의 간격을 갖도록 연장되는 것이 바람직하다. 이것은 특히 그루브가 개구부 주위에 원 모양으로 형성되지 않고 타원형으로 연장됨으로써 달성될 수 있다. 이로써 라멜라 윗면 및 투스 랙 아랫면 사이에 부식 방지 물질(예를 들어 부식 내성 안료)을 간단히 설치할 수 있다.

또 다른 실시형태에서는 실, 바람직하게는 고무 링을 수용하기 위해 투스 랙 아랫면에 그루브 대신 대체로 쐐기 모양의 덴트(dent)를 구비한다.

또 다른 형태에서는 투스 랙 아랫면에 있는 개구부의 에지로부터 반경 외부로 신장하는 예비용 섹션이 제공되고, 여기에 투스 랙 아랫면의 베어링 영역이 연결된다. 이로써 라멜라 상에서 투스 랙의 특정한 베어링 영역을 확정할 수 있다. 예비용 섹션은 단조(forging)에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

또 다른 실시형태에서는 투스 랙 시스템이 3부분으로 형성된다. 여기에서 투스 랙의 에지들은 물결 모양으로 형성될 수 있지만, Z자 모양의 형태 역시 가능하다.

특히 선호되는 실시형태에서는 교량 연결 장치의 중앙 라멜라에 배열되는 투스 랙이 마름모꼴 모양의 몸체로 형성되고, 투스 랙의 투스는 주로 60°의 각도를 구비한다. 이로써 투스 랙을 라멜라에 고정시킨 후 한편으로는 두 개의 랙 사이에 충분히 큰 벽개가 만들어져서 밀봉 밴드를 삽입할 수 있고, 다른 한편으로는 타이어의 폭 당 투스가 충분히 제공되어 효과적으로 소음을 줄일 수 있다. 개별 몸체 대신, 연결링크(fixed link)를 통해 서로 결합된 마름모꼴 모양의 몸체를 사용할 수 있다.

또 다른 실시형태에서는 직사각형 모양의 몸체를 투스 랙으로 사용한다. 또 다른 실시형태에서는 이러한 몸체들을 또한 연결 링크를 통해 서로 연결한다.

또 다른 실시형태에서는 소음을 계속 줄이기 위해, 투스 랙이 마모에 강한 탄성 물질로 된 층을 하나 구비하는데, 이 층은 투스 랙의 윗면에 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 투스 랙 시스템을 교량 연결 장치의 라멜라에 고정시키기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음과 같이 실행된다. 1단계로, 투스 랙을 라멜라 윗면에 놓는다. 그 다음으로, 투스 랙을 라멜라 윗면에 대고 누름으로써 라멜라 윗면에서 투스 랙 아랫면의 피복이 완전히 평평해진다. 마지막으로 투스 랙과 라멜라의 용접이 투스 랙 아랫면에 놓여 있는 개구부 에지에서 이루어지고, 그 마지막 단계로 개구부가 예를 들어 아스팔트와 같은 주조 성분으로 채워진다. 개구부를 아스팔트로 채움으로써 용접 에지 역시 투스 랙 윗면으로부터 밀폐되고, 그 결과 용접 이음매의 부식이 방지된다. 또한 투스 랙 윗면에 매끄러운 표면이 만들어짐으로써 소음은 계속 줄어든다.

개구부 주위에 그루브가 배열되는 투스 랙의 사용 방법을 실행한 형태에서는, 투스 랙을 대고 누르기 전에 접합 성분이 그루브 및/또는, 경우에 따라 제공되 고 그루브에 연결되는, 예비용 영역 내로 채워진다. 이로써 접합 성분은 투스 랙을 대고 누룰 때 반경 외부로 그루브 및/또는 예비용 영역으로부터 밀려난다. 그 결과 투스 랙 및 라멜라 윗면 사이의 밀폐가 더욱 양호해진다.

본 발명에 의한 방법의 또 다른 형태에서는 투스 랙의 투스가 라멜라에 비스듬히 놓인다. 이것은 특히 신축 이음매로의 진행 방향이 라멜라의 신장 방향에 대해 수직이 아닐 때 이루어진다. 투스 랙의 중앙축이 라멜라의 신장 방향에 대해 갖는 각도는 약 60°이다.

본 발명에 의한 교량 연결 장치는 특히 교량 구조물에서 신축 이음매를 연결하기 위해 사용되고, 앞서 언급한 본 발명에 의한 투스 랙 시스템을 포함한다는 특징을 지닌다.

이러한 교량 연결 장치의 선호되는 형태에서는 투스 랙 시스템의 투스가 이음매를 투영하면서 캔틸레버식으로 층을 이루고, 그 길이는 라멜라와 결합하여 중앙 랙이 변위하면 두 개의 인접 중앙 랙 및 두 개의 인접 라멜라 사이 또는 중앙 랙과 에지 랙(edge rack) 및 라멜라와 에지 거어더 사이에서 수평 방향으로 연장되고 위로부터 자유롭게 접근 가능하며 수직으로 관통하는 벽개를 형성할 수 있는 정도여서, 라멜라들 또는 라멜라와 에지 거어더 사이에 밀봉 밴드를 삽입하고 꺼낼 수 있다.

또 다른 실시형태에서의 교량 연결 장치는, 교량 연결 장치의 정지 상태에서 투스 랙 시스템 투스의 투영으로 투스의 외부면 및 인접 라멜라 또는 에지 거어더 사이에서 수평으로 변화할 수 있는 벽개를 구비하는 형태를 취한다.

또 다른 형태에서 이 장치는 도로 진행 방향에 대해 비스듬히 배열되어, 투스 랙 시스템의 투스 중앙축 및 마찬가지로 비스듬히 배열된 라멜라 아래에 제공되는 가로 거어더가 도로 진행 방향으로 연장된다.

또 다른 실시형태에서는 두 개의 인접 랙 사이에 물결 모양 또는 Z자 모양의 벽개가 제공되는데, 이 벽개의 폭은 대략 그 아래 놓여있고 두 인접 라멜라 사이에 있는 벽개의 절반에 해당된다. 이로써 특히 양호한 소음 감소가 이루어진다.

라멜라들을 함께 밀 때 투스 랙이 인접 라멜라 상에서 서로 충돌하는 것을 방지하기 위해, 또 다른 실시예의 경우 인접 라멜라 상에서 투스 랙의 투스는 대체로 라멜라의 신장 방향에서 반대쪽으로 옮겨져 배열된다.

투스 랙 시스템이 라멜라에 배열되는 이러한 장치의 또 다른 형태에서는, 인접 라멜라에 배열되고 대체로 마주보는 투스 랙의 선단들이 교량 연결 장치로의 진행 방향에서 서로 겹친다. 이로써 소음 감소가 더욱 양호해진다.

본 발명의 기타 특징 및 개별 사항들은 첨부된 도면에 의거하여 바람직한 하기 실시형태의 상세한 설명을 통해 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투스 랙 시스템을 구비하고 교량용 신축 이음매를 연결하는 장치를 도 2의 선 A-A에 따라 절단한 횡단면도.

도 2는 도 1에 따른 장치의 평면도.

도 3은 중앙 랙이 밀리는 것을 보여주는 도 1에 따른 장치의 평면도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 선로 진행 방향에 대해 비스듬히 배열되어 교량용 신축 이음매를 연결하는 장치.

도 5는 라멜라가 밀리는 것을 보여주는 도 4에 따른 실시형태.

도 6은 마름모꼴 모양의 투스 랙을 구비하는 본 발명의 또 다른 실시형태로, 투스 랙의 투스가 라멜라의 방향에 대해 수직으로 배열되는 도면.

도 7은 마름모꼴 모양의 투스 랙을 구비하는 본 발명의 실시형태로, 투스 랙의 투스가 라멜라의 방향에 대해 비스듬히 배열되는 도면.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 의한 투스 랙의 기타 실시예를 보여주는 도면.

도 11은 도 6의 마름모꼴 모양의 몸체를 선 B-B를 따라 절단한 단면도.

도 12는 마름모꼴 모양의 몸체를 절단한 것으로 도 11에 의한 몸체와 비슷한 단면도.

도 13은 도 11의 선 C-C를 따라 절단한 단면도.

도 1은 신축 이음매를 교량에 연결하기 위한 장치(1)의 횡단면을 도시한다. 상부 구조(2), 즉 교량 사이드 및 교대(abutment)(3), 즉 기초 사이에 이음매(4)가 놓여 온도 변화가 있을 때 교량 신장을 흡수한다. 이음매(4)의 측면 에지 거어더(24)에 케이스(5)가 각각 하나씩 배열되고, 케이스에는 가로 거어더(6)가 층을 이루고 있다. 이음매(4)는 선로 표면(7)의 평면에 놓여 있는 여러 부분으로 된 투스 랙 시스템(8)으로 덮인다. 이때 투스 랙 시스템의 투스 랙(20)은 신축 이음매 사이에 배열된 라멜라(21) 윗면에 고정되고, 라멜라들 사이 및 신축 이음매의 두 에지 거어더(24) 및 각각의 인접 라멜라들 사이에 밀봉 밴드(23)가 제공된다.

도 2에 도시된 투스 랙 시스템은 물결 모양의 실시형태를 보여준다. 라멜라(21) 위에는 파곡(wave trough)이 있고, 파봉(wave crest)(26)은 라멜라 상부 에지 위로 돌출한다. 투스 랙(20)의 돌출하는 에지 또는 만곡의 아랫면은 상부 라멜라 표면보다 높이 위치한다. 이로써 투스 랙은 도 1에서 화살표(17)로 암시된 것처럼 라멜라와 접촉할 수 없기 때문에, 라멜라(21) 및 투스 랙(20) 사이에서 발생하는 두드리거나 덜커덩거리는 소음을 방지할 수 있다. 투스 랙(20)은 또한 규칙적인 간격을 두고 배열된 통과 개구부(passing opening)를 구비한다. 통과 개구부는 항상 라멜라 윗면 위에 있으며, 투스 랙은 통과 개구부 하부 에지에서 라멜라 윗면에 용접된다. 이렇게 고정시킴으로써, 라멜라에서는 부식되기 쉬운 용접 이음매가 방지된다. 용접 이음매는 투스 랙의 내부 영역에 제공되어, 투스 랙 아랫면 및 라멜라 윗면 사이의 밀폐(도 2에서는 알 수 없음)에 의해 용접 이음매의 내부식성이 더욱 개선된다.

도 2와 연관하여 도 3에서 알 수 있듯이 라멜라(21)의 수평 이동(화살표(27)로 도시됨)이 가능하다. 여기에서는 물결 모양의 유격(clearance)(25)이 생겨나, 밀봉 밴드(23)의 설치와 해체가 가능해진다. 또한 투스 랙 시스템(8)의 투스 외부면 및 인접 라멜라(21) 또는 에지 거어더(24) 사이의 간격이 수평으로 바뀔 수 있다. 이로써 위치가 밀린 중앙 랙(20)은 밀봉 밴드의 설치를 위한 유격을 충분히 제공한다.

도 2 및 도 3에 도시된 투스 랙 시스템의 실시형태 뿐만 아니라, 도 4 내지 도 7에 의한 실시예를 포함하는 핑거 선단(finger-tip) 역시 그 각도는 가상 2등변 삼각형(26, 36, 46, 56)의 선단에서 약 60°이기 때문에, 인접 랙을 늘일 때 랙과 랙의 플랜지 간격을 확대할 수 있다. 이로써 밀봉 밴드(23)를 위로부터 구불구불한 모양으로 휨으로써 삽입할 수 있다. 각도가 보다 클 때, 즉 둔각 삼각형일 때는 개별 핑거들 사이의 간격이 너무 크고 따라서 핑거 또는 투스가 너무 적게 나란히 배열되기 때문에, 한계 각도 60°는 바람직하다고 입증되었다. 이것은 소음 감소에는 효과적인데, 차량의 타이어가 핑거나 투스를 많이 통과하면 할수록 교량 연결 구조물을 통과할 때 소음의 발생이 그만큼 적어지기 때문이다. 다른 측면에서 삼각형의 각도는 심하게 예각이어서는 안 된다. 삼각형의 각도가 지나치게 예각인 경우, 랙을 늘릴 때 랙의 플랜지 각도가 충분히 클 수 없어서 밀봉 밴드를 삽입할 수 없기 때문이다. 따라서 투스의 삼각형의 각도 형성과 이와 함께 랙의 형태 및, 그 아래 놓여 있는 가이드 벽개(guide cleavage)와 연관한 배열이 중요하게 된다. 그러나 중앙 랙을 이와 연결된 라멜라와 함께 변위시킴으로써, 마주보는 두 랙의 랙 투스 사이에 최소 간격이 존재해야 한다. 두 중앙 랙의 랙 투스 사이에 있는 뱀 모양 또는 물결 모양의 벽개(25, 35)가 그 아래 있는 라멜라의 간격에 대해 갖는 최대 간격 비율은 1:2로 입증되었다. 이러한 경우에 소음을 최대로 줄이는 것은 라멜라를 이와 연결된 중앙 랙과 함께 동시에 변위시킬 수 있을 때 가능하다.

도 4는 신축 이음매를 교량에 연결하기 위한 장치를 보여주는데, 이 장치는 선로 방향에 대해 비스듬히 배열됨으로써 차량이 중앙 랙 또는 그 아래 있는 라멜라에 비스듬히 진행하기 때문에 소음의 감소가 이루어진다. 이 실시형태에서 랙(30)의 랙 투스는 비대칭으로 배열되어, 랙 투스가 차량의 진행 방향에 나타날 수 있다는 점에 유의해야 한다. 랙 핑거(rack finger)의 가상 삼각형 레그(leg) 및 선로 방향 사이에 각각 도시된 두 개의 각도(α 및 β)는 크기가 같다. 즉 α = β이다.

도 5에서도 도 4와 연관하여, 라멜라(31)를 변위시킬 때 두 투스 랙(30) 사이에 밀봉 밴드를 삽입하기 위한 유격(35)이 제공되는 것을 알 수 있다.

도 6 및 도 7에서는 본 발명에 의한 투스 랙 시스템의 기타 실시형태들이 도시되어 있다. 여기에서는 투스 랙이 마름모꼴 모양의 개별 몸체(40)들로 형성된다. 이 몸체들은 몸체들을 그 아래 있는 라멜라(41)와 용접하기 위해 각각 중앙 개구부(9)를 구비한다. 도 6에서 알 수 있듯이, 몸체들의 선단은 라멜라(41)에 대해 수직으로 배열되고, 도 6에서 중앙 라멜라를 변위시킴으로써 벽개(45)가 밀봉 밴드의 삽입이 가능할 정도로 확대된다.

또한 도 6을 통해, 마름모꼴 모양인 몸체들의 선단 방향으로, 즉 라멜라의 신장 방향에 대해 수직으로, 인접 핑거 선단이 인접 라멜라에 겹치는 일이 발생하는 것을 알 수 있다. 이렇게 겹치는 것이 도 6에 도시되고 a로 표시된다. 이렇게 겹치는 것은 신축 이음매를 통과할 때 소음을 더욱 감소시키기 때문에 바람직하다.

도 7에서는 도 6과 비슷하게 라멜라 시스템을 보여주지만, 마름모꼴 모양의 몸체는 라멜라의 신장 방향에 대해 더 이상 수직이 아니라 비스듬한 각도로 배열된다. 신축 이음매로의 진행 방향이 라멜라의 신장 방향에 대해 수직이 아닐 때 이러한 배열이 사용된다. 몸체의 선단은 도 7에서 화살표로 표시되는 진행 방향으로 나타나도록 배열된다. 도 7을 통해서도 알 수 있듯이 라멜라의 신장 방향에 대해 더이상 수직으로 겹치지 않고, 마름모꼴 모양인 인접 몸체들의 인접 선단은 인접 라멜라 상에 서로 간격을 두고 떨어져 있다(도 7의 간격 a'). 그러나 간격 b를 통해 표시된 것처럼, 진행 방향에서도 마찬가지로 마름모꼴 모양인 몸체의 인접 선단이 인접 라멜라에 겹치는 일이 다시 발생한다. 이로써 마찬가지로 소음의 감소가 다시 이루어진다.

도 8, 도 9 및 도 10에서는 본 발명에 의한 투스 랙 시스템의 투스 랙에 대한 기타 가능한 형태들이 도시되어 있다. 도 8에서는 마름모꼴 모양의 몸체(50)(대체로 도 6의 몸체에 상응함)로 구성되는 연속 투스 랙이 사용되지만, 몸체들은 중앙 연결 링크(52)에 의해 상호 결합된다. 도 9에 도시된 실시형태에서는 투스 랙 시스템이 직사각형 모양의 개별 몸체(60)들로 이루어지고, 이 몸체들은 라멜라(61)에 비스듬히 배열된다. 도 10에 도시된 것처럼, 직사각형 모양의 개별 몸체들 대신 직사각형 모양의 섹션들로 이루어지는 연속 투스 랙(70)이 사용될 수도 있다. 이 경우 섹션들은 가느다란 연결 링크(72)에 의해 상호 연결된다.

도 11은 도 6에 의한 마름모꼴 모양의 몸체를 선 B-B에 따라 횡으로 절단한 도면을 보여준다. 도 6을 통해, 몸체(40)가 라멜라 윗면에 놓이는 하나의 기저부로 이루어지고, 라멜라를 투영하는 플랜지부가 이 기저부에 연결되는 것을 알 수 있다. 이때 마름모꼴 모양의 몸체(40)는 둥근 상부 에지를 갖는 실린더형 개구부(9)를 구비한다. 이 개구부는 하부 에지에서 라멜라(41)와 용접된다. 이 용접 이음매가 도 11에서는 도면 부호 11로 표시되고, 어두운 색으로 도시된다. 또한 단조에 의해 만들어지는 예비용 섹션(12)이 용접 이음매에 연결되는 것을 알 수 있다. 이 섹션에 다시 반경 외부로 라멜라 상에서 몸체의 베어링 영역이 연결된다. 베어링 영역은 회전하는 그루브(14)에 의해 제한된다. 각각 라멜라의 좌우측 에지 방향으로 예비용 영역(15)이 이 그루브에 연결되는데, 예비용 영역은 라멜라 윗면의 각각의 에지에까지 이른다. 이때 그루브 및 예비용 영역(15)은 접합 성분으로 채워지고, 이로써 라멜라 윗면에 대해 몸체 아랫면의 밀폐가 가능해짐으로써 용접 이음매의 부식이 방지된다. 또한 몸체의 개구부(9)는 주조 물질(10), 주로 아스팔트로 채워짐으로써 몸체(40)의 윗면이 매끄럽게 되고, 부식을 방지하기 위한 용접 이음매의 추가적인 밀폐가 이루어진다. 몸체(40)의 윗면은 또한 그 에지 영역에서 사면(flattening)(16)을 구비함으로써, 몸체가 통과할 때 소음을 계속 줄일 수 있게 된다.

도 12는 도 11에서와 비슷하게 마름모꼴 모양인 몸체(40')의 실시형태를 도시하고 있지만, 개구부의 모양이 실린더형이 아니다. 그 대신 깔때기 모양의 개구부가 있는데, 그 직경은 몸체 윗면으로부터 아랫면으로 커진다. 이 개구부도 마찬가지로 주조 물질(10)로 채워진다. 깔때기 모양의 개구부 형태 때문에, 주조 물질이 개구부로부터 분출하지 않게 된다. 또한 이 실시형태는 도 11의 실시형태와 구분되는데, 접합 물질(jointing material)로 채워진 그루브(14) 및 릴리프(relief)(15) 대신 쐐기 모양의 오목부(18)를 몸체 아랫면에 구비하고, 리시버가 밀봉링(17)을 수용한다는 점에서 다르다. 밀봉링은 라멜라(41)에 대해 몸체 아랫면의 밀폐를 가능하게 한다.

도 13은 도 11에 의한 마름모꼴 모양인 몸체의 평면도를 도시한다. 라멜라 상에서 몸체의 베어링 영역(13)은 점선으로 도시되어 있다. 도 13을 통해서는 특히 몸체의 기저부 에지가 대체로 타원형임을 알 수 있다. 이로써 몸체를 라멜라에 비스듬히 놓을 때에는 라멜라 윗면에 기저부를 투영하지 못하게 된다. 또한 그루브(14) 및 예비용 영역(15)은 원 모양으로 개구부(9) 주위에 신장되지 않고, 마찬가지로 타원형으로 연장됨으로써 라멜라 윗면의 에지 각각에 가능한 한 가까이 근접하게 된다. 따라서 몸체의 지지면은 몸체가 라멜라에 비스듬히 배열되어 있을 때에도 항상 라멜라 에지 가까이까지 신장됨으로써, 라멜라에서 몸체의 안정적인 피복이 보장된다. 또한 라멜라 윗면 및 투스 랙 아랫면 사이에서 용이하게 부식 보호를 할 수 있다.

Claims (33)

1. 교량의 신축 이음매(expansion joints)(4)를 연결하기 위한 장치용 또는, 교량(2) 및 기초(3) 사이의 이음매(4)를 구비하는 장치용 투스 랙 시스템(tooth rack system)으로서, 상기 투스 랙 시스템(8)은 적어도 하나의 중앙 랙(middle rack)을 갖는 다수의 투스 랙을 포함하고 교량 연결 장치(bridging device)의 적어도 하나의 라멜라(lamella)(21; 31; 41; 51; 61; 71)와 결합할 수 있는 투스 랙 시스템이며,

   상기 각 투스 랙은 용접을 수용하기 위해 윗면에서 아랫면으로 신장되는 개구부(9)를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개구부(9)는 실린더 형태인 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 개구부(9)는 투스 랙 윗면에서 아랫면으로 확대되는 직경을 갖는 깔때기 모양인 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 개구부(9)의 에지는 상기 투스 랙 윗면에서 라운드 가공되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 투스 랙은 라멜라 윗면에 고정되기 위해 제공된 기저부(foot part) 및 상기 기저부에 결합된 플랜지부를 각가 하나씩 구비하는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 기저부는 대체로 타원형이고, 상기 투스 랙을 라멜라 윗면에 고정시킨 후 라멜라 윗면 에지와 약간의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 각 투스 랙은 하부에 제공되는 실(seal)을 하나 구비하고, 상기 실은 상기 투스 랙을 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71)에 고정시킨 후 라멜라 윗면 및 투스 랙 아랫면 사이를 밀폐하는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 투스 랙 아랫면에 개구부(9) 주위를 둘러싸는 그루브(groove)(14)가 적어도 하나 제공되고, 상기 그루브는 특히 접합 물질을 수용하는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   반경 방향 외부로 신장되는 예비용 영역(15)이 상기 그루브(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 그루브(14)는 대체로 타원형으로 연장되고, 상기 투스 랙을 라멜라 윗면에 고정시킨 후 상기 라멜라 윗면 에지와 약간의 간격을 구비하는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
11. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙 아랫면에 밀봉 링(17), 바람직하게는 고무 링을 수용하기 위해 대체로 쐐기 모양의 오목부(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
12. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙 아랫면에 있는 개구부(9) 에지로부터 반경 외부로 신장되는 예비용 섹션(12)이 제공되고, 라멜라 윗면에서 상기 투스 랙 아랫면의 피복을 위해 베어링 영역(13)이 상기 섹션에 연결되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
13. 제9항에 있어서,

    상기 예비용 섹션(12)은 단조(forging)에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
14. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙 시스템(8)은 적어도 3부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
15. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙의 에지는 대체로 물결 모양인 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
16. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙의 에지는 대체로 Z자 모양인 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
17. 제1항에 있어서,

    상기 중앙 랙은 마름모꼴 모양의 개별 몸체들(40; 40')로 형성되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
18. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙의 투스는 약 60°의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
19. 제1항에 있어서,

    상기 중앙 랙은 연결 링크(52)를 통해 상호 결합되는 마름모꼴 모양의 몸체들(50)로 형성되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
20. 제1항에 있어서,

    상기 중앙 랙은 직사각형 모양의 개별 몸체들(60)로 형성되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
21. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙은 가느다란 연결 링크(72)를 통해 상호 결합되는 직사각형 모양의 몸체들(70)로 형성되는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
22. 제1항에 있어서,

    상기 투스 랙 시스템은 주로 상기 투스 랙 윗면에 마모에 강한 탄성 물질로 된 층을 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 투스 랙 시스템.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 투스 랙 시스템을 교량 연결 장치(1)의 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71)에 고정시키는 방법으로서,

    - 상기 투스 랙을 라멜라 윗면에 놓는 단계,

    - 상기 투스 랙을 라멜라 윗면에 대고 누름으로써, 라멜라 윗면에서 상기 투스랙 아랫면이 완전히 평평하게 결합되는 단계,

    - 상기 투스 랙을 상기 투스 랙 아랫면에 있는 개구부(8) 에지에서 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71)와 용접하는 단게,

    - 상기 개구부(8)를 주조 물질, 특히 아스팔트(bitumen)로 채우는 단계

    를 포함하는 방법.
24. 제23항에 있어서,

    상기 투스 랙을 대고 누르기 전에 접합 물질을 그루브(9) 및/또는 예비용 영역(15) 내에 채움으로써, 상기 투스 랙을 대고 누를 때 상기 접합 물질이 반경 외부로 상기 그루브(9) 및/또는 상기 예비용 영역으로부터 밀려나오는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제23항 또는 제24항에 있어서,

    상기 투스 랙의 투스는 상기 라멜라(31; 41)에 대해 비스듬히 놓이는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제25항에 있어서,

    상기 투스 랙 중앙 축의 각도는 라멜라(31; 41)의 신장 방향에 대해 약 60°인 것을 특징으로 하는 방법.
27. 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치로서,

    제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 투스 랙 시스템(8)을 포함하는 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치.
28. 제27항에 있어서,

    상기 투스 랙 시스템(8)의 투스는 이음매(4)를 투영(projection)하면서 캔틸레버(cantilever)식으로 층을 이루고, 그 길이는 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71)와 결합하여 중앙 랙이 변위하면 두 개의 인접 중앙 랙 사이 및 두 개의 인접 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71) 사이 또는 중앙 랙과 에지 랙(edge rack)(22; 32) 및 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71)와 에지 거어더(edge girder)(24) 사이에서 수평 방향으로 연장되고 위로부터 자유롭게 접근할 수 있으며 수직으로 관통하는 벽개(cleavage)(25; 35; 45)를 형성할 수 있는 정도여서, 밀봉 밴드(23)가 라멜라들(21; 41; 41; 51; 61; 71) 또는 라멜라와 에지 거어더(24) 사이에서 설치되고 해체될 수 있는 것을 특징으로 하는 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치.
29. 제27항 또는 제28항에 있어서,

    상기 교량 연결 장치(1)의 정지 상태에서 상기 투스 랙 시스템(8) 투스의 투영으로 수평으로 변할 수 있는 간격이 투스의 외부면 및 인접 라멜라(21; 41; 41; 51; 61; 71) 또는 에지 거어더(24) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치.
30. 제27항에 있어서,

    상기 장치가 도로 연장 방향에 대해 비스듬히 배열되고, 상기 투스 랙 시스템(8) 투스(36)의 중앙축 및, 마찬가지로 비스듬히 배열된 라멜라(31) 아래 배열되는 가로 거어더(24)가 도로 진행 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치.
31. 제27항에 있어서,

    두 개의 인접 랙 사이에 있는 물결 모양 또는 Z자 모양의 벽개(25; 35; 45)의 폭은 대략 그 아래 있으면서 두 개의 인접 라멜라(21; 31; 41) 사이에 있는 벽개의 절반에 해당하는 것을 특징으로 하는 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치.
32. 제27항에 있어서,

    인접 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71) 상에서 투스 랙의 투스는 대체로 라멜라의 신장 방향에서 반대쪽으로 옮겨져 배열되는 것을 특징으로 하는 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치.
33. 제27항에 있어서,

    상기 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71) 상에서 투스 랙 시스템(8)은, 인접 라멜라(21; 31; 41; 51; 61; 71) 상에 배열되고 대체로 마주하는 투스 랙의 선단(point)이 교량 연결 장치로의 진행 방향에서 서로 겹치게 배열되는 것을 특징으로 하는 교량들의 신축 이음매를 연결하기 위한 장치.

Images