KR101192078B1

KR101192078B1 - 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치

Info

Publication number: KR101192078B1
Application number: KR1020110012050A
Authority: KR
Inventors: 윤순종; 남정훈; 주형중
Original assignee: 홍익대학교 산학협력단
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-10-17
Also published as: KR20120091929A

Abstract

본 발명은 교각을 차량 등의 충돌로부터 보호하기 위한 교각보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고강도이면서 유연한 유리섬유강화플라스틱(FRP)을 이용하여 탄성 복원력에 의해 충돌에너지를 흡수하여 차량 및 탑승객을 포함하여 교각의 피해를 최소화할 수 있는 조립식 교각보호장치에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치는, 일정한 길이와 길이 방향의 단면에 관통된 제1 중공부를 갖고, 교각의 높이 방향으로 위치되어 교각 둘레로 연이어져 배치됨과 동시에 이웃한 대향 측면 사이에 개방되어 있는 조립공간을 형성하는 다수 개의 제1 세그먼트와; 제1 세그먼트와 동일한 길이를 갖고 조립공간의 전면을 차폐시키는 다수개의 제2 세그먼트를 포함하고; 제1 세그먼트와 제2 세그먼트는 모두 유리섬유 강화플라스틱으로 제작되어 상호 접하는 측면에 대응되는 결합요소를 통해 조립되는 것을 특징으로 한다.

Description

유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치{Prefabricated bridge piers protecting device using fiberglass reinforced plastics}

본 발명은 교각을 차량 등의 충돌로부터 보호하기 위한 교각보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고강도이면서 유연한 유리섬유강화플라스틱(FRP)을 이용하여 탄성 복원력에 의해 충돌에너지를 흡수하여 차량 및 탑승객을 포함하여 교각의 피해를 최소화할 수 있는 조립식 교각보호장치에 관한 것이다.

철도교, 고가교 등이 지면의 도로상에 설치될 경우 운전 부주의나 운전 미숙으로 차량이 교각에 충돌될 수 있다. 차량의 충돌 사고시 대형의 인명피해가 발생되고, 교각 파손을 포함한 지상구조물에 대한 안전성이 위협을 받게 된다.

이를 대비하기 위한 안전 시설물로 종래에는 폐타이어를 이용한 제품이나 우레탄 폼을 이용한 제품이 교각에 배치되어 이용되는 실정이다.

국내 등록실용신안 제20-0291867호(도로 시설물 보호용 안전커버)는 재생고무를 이용한 십자형 완충블록과 아이자형 완충블록을 교각의 둘레에 조립 배치하고 연결부재를 통하여 연결시켜 조립 구성한 것이 개시되어 있다. 이의 경우 작은 충격에는 충격에너지의 흡수가 가능하나 큰 충격력을 가하게 되면 차량이 고무의 반발력으로 튕겨나가서 제2의 교통사고를 유발할 수 있는 문제를 가지고 있다. 국내 등록실용신안 제20-02344809호(고가교 교각보호 커버)는 교각의 하부에 다수개의 우레탄 고무커버를 교각의 주위에 둘러 앵커볼트로 충격흡수공간이 형성된 교각보호 커버를 설치한 것이나 이의 경우에도 고무의 탄성력에 의존하여 충격에너지를 흡수하는 방식에 불과하다.

따라서 본 발명의 목적은 유리섬유강화플라스틱(FRP)가 갖는 고강도와 유연성의 성질과 박스형 구조에 의해 충돌 변형을 유발하여 충돌에너지를 흡수하고, 충돌에너지가 크게 작용할 경우 1차적으로 충돌 거동으로 에너지를 흡수하고 2차적으로 파괴가 일어나면서 잔여 충돌에너지를 흡수하여 차량 및 탑승객을 보호할 수 있는 교각보호장치를 제공함에 있다.

또한 본 고안의 다른 목적은 조립식으로 이루어져 시공이 간편하고, 교각의 높이 방향으로 다단 설치가 가능하며, 교각보호장치의 일부가 파손되더라도 해당 부분의 세그먼트만 교체하여 제기능이 발휘되므로써 유지보수의 경제성을 높일 수 있는 교각보호장치를 제공함에 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치는, 일정한 길이와 길이 방향의 단면에 관통된 제1 중공부를 갖고, 교각의 높이 방향으로 위치되어 교각 둘레로 연이어져 배치됨과 동시에 이웃한 대향 측면 사이에 개방되어 있는 조립공간을 형성하는 다수 개의 제1 세그먼트와; 제1 세그먼트와 동일한 길이를 갖고 조립공간의 전면을 차폐시키는 다수개의 제2 세그먼트를 포함하고; 제1 세그먼트와 제2 세그먼트는 모두 유리섬유 강화플라스틱으로 제작되어 상호 접하는 측면에 대응되는 결합요소를 통해 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 세그먼트는 교각의 둘레면과 동일한 곡률을 갖고 양단에 교각의 외측 방향으로 절곡 형성된 접합부를 갖는 내측판과; 내측판과 일정한 간격을 갖고 전방에 이격되어 배치된 충격보호판과; 충격보호판의 양단을 각기 내측판과 연결시키고 결합요소를 갖는 측면판으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 세그먼트는 길이 방향의 단면에 제2 중공부를 갖고; 제1 세그먼트의 측면과 동일 또는 작은 면적으로 맞닿으며 결합요소를 갖는 측면판과; 측면판의 선단부 양단을 연결하는 충격보호판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 세그먼트의 제1 중공부에는 하나 이상의 보강 격판이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 세그먼트의 제2 중공부에는 하나 이상의 보강 격판이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 결합요소는 길이 방향으로 원형 또는 다각 단면을 갖는 돌기와, 돌기에 길이 방향으로 끼움 결합되는 요홈으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 결합요소는 걸림편과, 걸림편이 안착되는 걸림턱으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 중공부와 제2 중공부에는 충돌에너지를 흡수하기 위한 충전재가 더 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치는, FRP로 제작되어 교각의 둘레에 상호 조립된 제1 세그먼트와 제2 세그먼트의 박스형 단면 구조에 의해 1차적 충돌 변형과 복원으로 충돌에너지를 흡수하고, 충돌에너지가 크게 작용할 경우 2차적으로 파괴가 일어나면서 잔여 충돌에너지를 흡수하여 차량 및 탑승객의 보호와 함께 교각의 파손 및 구조적 안전을 보호할 수 있다.

또한, 제2 세그먼트가 제1 세그먼트에 조립식으로 이루어져 시공이 간편하고, 교각의 높이 방향으로 다단 설치가 가능하여 보호높이를 자유롭게 조절할 수 있다.

또한, 교각보호장치의 일부가 파손되더라도 해당 부분의 세그먼트만 교체하면 제기능이 발휘되므로 유지보수시 경제성을 높일 수 있다.

도 1a은 본 발명에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치의 설치상태도.
도 1b는 본 발명에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치의 설치 후 차량의 충돌 발생을 예시한 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치의 교각 설치 후 평단면도.
도 2b는 본 발명에 적용되는 제1 세그먼트와 제2 세그먼트의 조립 과정을 평면도로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 적용되는 제1 세그먼트의 다양한 형태를 예시한 도면.
도 4는 본 발명에 적용되는 제2 세그먼트의 다양한 형태를 예시한 도면.
도 5a는 본 발명에 적용되는 제1 세그먼트와 제2 세그먼트의 조립 과정을 사시도로 나타낸 도면.
도 5b는 본 발명에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치의 2단 설치 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치의 충돌 전후의 동작 상태도.
도 7은 본 발명에 적용되는 제1 세그먼트와 제2 세그먼트에 각기 충전재가 채워진 상태도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1a 내지 도 2a에서와 같이 교각보호장치(100)는 교각(1)에 높이방향으로 세워져 교각(1)의 둘레에 연이어져 배치되는 다수 개의 제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)로 구성된다. 이때 제2 세그먼트(20)는 이웃한 제1 세그먼트(10)(10)의 사이의 개방되어 있는 조립공간(18)에 조립되어 있고, 제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)는 후술할 결합요소에 의해 상호 결합되어 있다. 제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)는 기타 건설재료에 비해 상대적으로 고강도이면서 유연성을 갖는 유리섬유강화플라스틱(FRP)의 소재를 사용하여 압출방식으로 제작된다. 제1 세그먼트(10)는 길이 방향의 단면에 제1 중공부(10a)가 형성되어 있고, 제2 세그먼트(20)는 제1 세그먼트(10)와 동일한 길이를 갖고 필요에 따라 길이 방향의 단면에 제2 중공부(20a)를 더 가질 수 있다.

제1 세그먼트(10)는 도 2b에서와 같이 교각의 둘레면과 동일한 곡률을 갖고 양단에 교각(1)의 반경 방향으로 절곡 형성된 접합부(12)를 갖는 내측판(11)과, 내측판(11)과 일정한 간격을 갖고 전방에 이격되어 배치된 충격보호판(13)과, 충격보호판(13)의 양단을 각기 내측판(11)과 연결시키는 측면판(14)(14)으로 구성되어 있다. 따라서 제1 세그먼트(10)는 내측판(11), 충격보호판(13) 및 측면판(14)(14)으로 에워싸지는 제1 중공부(10a)를 형성하게 된다. 이때 제1 중공부(10a)에는 도 3의 (c),(d),(g),(h)와 같이 충격보호판(13)과 내측판(11)을 연결하는 보강격판(15)이 하나 이상 더 설치될 수 있다.

한편, 이웃한 제1 세그먼트(10)(10)는 접합부(12)(12)를 체결수단인 볼트(5)와 너트(6)를 통하여 체결시켜 연결될 수 있다. 이같이 다수 개의 세그먼트(10)(10)들은 접합부(12)를 통해 도 2a와 같이 교각(1)의 둘레에 연속적으로 설치되어 원형으로 정열 배치되고, 이웃한 제1 세그먼트(10)(10)의 사이에는 내측판(11)(11)의 돌출된 길이 구간에 해당되는 조립공간(18)이 형성된다.

본 실시예에서 내측판(11)과 충격보호판(13)은 교각이 원형 단면이므로 곡면으로 형성되었으나, 본 발명은 교각 단면이 사각일 경우 내측판(11)과 충격보호판(13)은 평면으로 구성된다.

제2 세그먼트(20)는 도 2b와 같이 이웃한 제1 세그먼트(10)(10)의 마주보는 측면판(14)과 맞닿는 측면판(21)(21)과, 측면판(21)(21)의 선단부 말단을 연결하는 충격보호판(22)을 기본적으로 구성하고, 여기에 추가적으로 도 4의 (마),(사),(아)에 도시된 바와 같이 내측판(25)과 하나 이상의 보강격판(24)이 더 구성될 수 있다. 이때 보강격판(24)은 제2 중공부(20a)를 분할하여 단면을 구조적으로 보강한다. 보강격판(24)은 도 4의 (아),(자)에 도시된 바와 같이 일단이 충격보호판(22)에 연결되고 타단이 제1 세그먼트(10)의 접합부(12)까지 연장되도록 구성되거나, 도 4(마)와 같이 충격보호판(22)과 내측판(25)에서 연결된 것이 될 수 있다.

한편, 제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)를 결합시키는 결합요소의 제1 형태는 도 2b와 같이 제1 세그먼트(10) 또는 제2 세그먼트(20)의 길이 방향으로 원형단면을 갖는 돌기(140)와 돌기(140)에 길이 방향으로 끼움 결합되는 요홈(210)으로 구성될 수 있다. 이때 돌기(140)는 원형 단면에 대체하여 사각을 포함한 다각 단면으로 구성될 수 있다. 이때 돌기(140)와 요홈(210)은 상호 위치를 바꾸어 제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)를 선택하여 구성될 수 있다. 따라서 돌기(140)를 제1 세그먼트(10)의 측면판(14)에 구성하면 요홈(210)은 제2 세그먼트(20)의 측면판(21)에 구성된다.

제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)를 결합시키는 결합요소의 제2 형태는 도3의 (나),(라)에 도시된 걸림편(13a)과 걸림편(13a)이 안착되는 도 4의 (나),(마),(아)에 도시된 걸림턱(22a)으로 구성될 수 있다. 이때 걸림편(13a)과 걸림턱(22a)은 상호 위치를 바꾸어 제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)를 선택하여 구성될 수 있다. 본 실시예에서 걸림편(13a)은 제1 세그먼트(10)의 충격보호판(13)에서 연장되어 있고, 걸림턱(22a)은 제2 세그먼트(20)의 충격보호판(22)에 형성되어 있으나 이의 위치를 바꾸어 구성할 수도 있다.

이와 같이 본 교각보호장치에 있어 제1 세그먼트(10)는 보강격판(24)의 유무, 결합요소의 위치나 구성에 따라 도 3과 같은 다양한 형태로 나타날 수 있다.

또한 제2 세그먼트(20)는 제1 세그먼트(10)의 다양한 형태에 따라 도 4과 같이 다양한 형태로 조립 구성될 수 있다.

다른 한편, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)의 제1 및 제2 중공부(10a)(20a)에는 충돌에너지를 흡수하기 위한 충전재(30)가 충전되어 구성될 수 있다. 이때 충전재(30)는 우레탄, 고무, 콘크리트, 몰탈 등이 될 수 있다.

이와 같이 구성된 교각보호장치는 도 1a와 같이 지상 교각의 하부측에 설치될 수 있다.

먼저, 도 5와 같이 제1 세그먼트(10)들을 지상 교각의 둘레에 하나씩 접합부(12)를 통해 연결시켜서 원형으로 구성한다.

다음, 이웃한 세그먼트(10)의 사이사이에 존재하는 빈 공간에 제2 세그먼트(20)를 높이 방향으로 삽입시켜 결합요소를 통해 하나씩 결합시켜서 서로간의 높이를 맞추어 시공이 완성된다.

이후 교각보호를 위한 높이의 구간을 더 늘이고자 할 경우 위와 동일한 방법으로 조립하여 도 5b와 같이 2단 높이를 가질 수 있다.

이같이 시공된 교각보호장치는 도 6의 (가)와 같이 충돌전에는 제1,2세그먼트(10,20)의 변형이 없다가 도 6의 (나)와 같이 차량 등에 의해 큰 충돌이 일어나게 되면 제1,2세그먼트(10,20)는 함께 거동하면서 변형으로 충돌에너지를 흡수하게 되고, 다시 FRP의 고유한 탄성복원력에 의해 제1,2세그먼트(10,20)는 도 6의 (다)와 같이 원형으로 신속히 복원되므로 교각의 피해를 최소화시킨다.

만일, 제1,2세그먼트(10,20) 중 어느 일 부분이 파괴되면 전체를 교환할 필요없이 해당 부분만 교체 조립하면 다시 제기능을 발휘하게 되므로 경제성이 뛰어나게 된다. 또한 다단으로 설치가 가능하여 교각의 보호높이를 자유롭게 조절할 수 있는 이점을 갖게 된다. 따라서 본 발명은 교가교의 교각이나 수상 교각, 철도 기둥 등에 적용되어 교각 및 기둥을 외부 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있다.

10: 제1 세그먼트
10a: 제1 중공부
11: 내측판
12: 접합부
13: 충격보호판
13a: 걸림편
14: 측면판
15: 보강 격판
20: 제2 세그먼트
20a: 제2 중공부
21: 측면판
22: 충격보호판
22a: 걸림턱
24: 보강 격판
30: 충전재
140: 돌기
210: 요홈

Claims

일정한 길이와 길이 방향의 단면에 제1 중공부(10a)를 갖고, 교각의 높이 방향으로 위치되어 교각 둘레로 연이어져 배치됨과 동시에 이웃한 대향 측면 사이에 개방되어 있는 조립공간(18)을 형성하는 다수 개의 제1 세그먼트(10)와;
제1 세그먼트(10)와 동일한 길이를 갖고 조립공간(18)의 전면을 차폐시키는 다수개의 제2 세그먼트(20)를 포함하고;
제1 세그먼트(10)와 제2 세그먼트(20)는 모두 유리섬유 강화플라스틱으로 제작되어 상호 접하는 측면에 대응되는 결합요소를 통해 조립되는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.
청구항 1에 있어서,
제1 세그먼트(10)는,
교각의 둘레면과 동일한 곡률을 갖고, 양단에 교각의 외측 방향으로 절곡 형성된 접합부(12)를 갖는 내측판(11)과;
내측판(11)과 일정한 간격을 갖고 전방에 이격되어 배치된 충격보호판(13)과;
충격보호판(13)의 양단을 각기 내측판(11)과 연결시키고, 상기 결합요소를 갖는 측면판(14)(14)으로 구성된 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.
청구항 1에 있어서,
제2 세그먼트(20)는,
길이 방향의 단면에 제2 중공부(20a)를 갖고;
제1 세그먼트(10)의 측면과 동일 또는 작은 면적으로 맞닿으며 상기 결합요소를 갖는 측면판(21)(21)과;
측면판(21)(21)의 선단부 양단을 연결하는 충격보호판(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.
청구항 1에 있어서,
제1 세그먼트(10)의 제1 중공부(10a)에는 하나 이상의 보강 격판(15)이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.
청구항 3에 있어서,
제2 세그먼트(20)의 제2 중공부(20a)에는 하나 이상의 보강 격판(24)이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.
청구항 1에 있어서,
결합요소는 길이 방향으로 원형 또는 다각 단면을 갖는 돌기(140)와, 돌기(140)에 길이 방향으로 끼움 결합되는 요홈(210)으로 구성된 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.
청구항 1에 있어서,
결합요소는 걸림편(13a)과, 걸림편(13a)이 안착되는 걸림턱(22a)으로 구성된 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.
청구항 1에 있어서,
제1 중공부(10a)와 제2 중공부(20a)에는 충돌에너지를 흡수하기 위한 충전재(30)가 더 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화플라스틱을 이용한 조립식 교각보호장치.