KR101195488B1 - 붕괴 구조물 급속 보강 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 붕괴 구조물 급속 보강 시스템에 관한 것으로서, 횡방향 구조물; 상기 횡방향 구조물의 양단 중 적어도 하나를 지지하는 종방향 구조물; 상기 종방향 구조물의 사이에 형성되며, 상기 횡방향 구조물의 하부에 위치하는 낙하방지 구조물; 상기 낙하방지 구조물의 하단을 슬라이딩 지지하는 가이드 레일; 및 상기 종방향 구조물을 연결하며, 상기 종방향 구조물 사이의 동력을 전달하는 동력전달부재;를 포함하여, 붕괴되는 횡방향 구조물의 일단 쪽으로 낙하방지 구조물을 이동시켜서 횡방향 구조물의 추가적인 붕괴를 방지하거나 지연할 수 있다.

Description

붕괴 구조물 급속 보강 시스템{FAST REPLACEMENT SYSTEM FOR COLLAPSED STRUCTURE}
본 발명은 붕괴 구조물 급속 보강 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 붕괴 또는 낙하하는 구조물의 회전을 직선운동으로 바꾸고 변환된 직선운동을 이용하여 붕괴하는 구조물을 신속하게 지지할 수 있는 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 제공한다.
빌딩이나 교량 등 건축 구조물의 측면 또는 하부구조를 지지하는 기둥의 경우, 태풍, 지진, 또는 테러 등에 의해 심한 손상을 입은 기둥은 전체 구조물의 붕괴를 유발하는 촉발사건이 될 수 있다. 이와 같이 손상된 기둥구조의 좌굴 등 취성파괴적인 특성상 후좌굴강도를 초기값에 가깝게 복원하는 것은 매우 어려운 것이 현실이다.
손상된 기둥 등을 보강하기 위한 종래의 구조물 급속보강분야는 주로 재료적인 측면의 방법으로서 급결 혼화제 및 팽창방지 모르타르를 적용하는 기술이 있고, 구조적인 측면의 방법으로는 유지관리를 고려한 설계기법을 이용하여 교량받침이나 거더 사이 등 연결부의 손상방지 또는 교체작업에 관한 기술이 제안된 바 있다.
그러나, 이러한 종래의 기술은 테러나 지진 등에 의한 재하속도가 매우 빠른 과도하중에 대한 자동적으로 붕괴를 방지할 수는 없다. 즉, 기존의 보수보강 기법으로는 폭발 등과 같은 구조물의 급속한 큰 변형에 대한 구조적인 방재시스템은 거의 찾아보기 힘들며, 전기나 소방방재 분야에서 인명손실 최소화를 위한 방재시스템만이 존재하는 상황이다.
본 발명은 붕괴되는 구조물의 낙하시 발생하는 힘을 이용하여 붕괴 구조물이 완전히 낙하하는 것을 신속히 방지할 수 있는 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 제공한다.
본 발명은 구조물의 완전 붕괴를 자동적으로 방지할 수 있는 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 제공한다.
본 발명은 테러나 지진 등에 의한 재하속도가 매우 빠른 과도하중에 의해 붕괴되는 구조물의 붕괴 속도에 대응하여 움직이는 보조 구조물을 이용하여 구조물의 붕괴를 방지할 수 있는 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 제공한다.
본 발명은 구조물의 붕괴가 발생된 후 사후 대처를 신속하게 할 수 있는 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 제공한다.
본 발명은 붕괴된 구조물을 대체할 수 있는 보조 구조물을 제공하여 구조물의 추가적인 붕괴를 방지할 수 있는 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템은 횡방향 구조물; 상기 횡방향 구조물의 양단 중 적어도 하나를 지지하는 종방향 구조물; 상기 종방향 구조물의 사이에 형성되며 상기 횡방향 구조물의 하부에 위치하는 낙하방지 구조물; 상기 낙하방지 구조물의 하단을 슬라이딩 지지하는 가이드 레일; 및 상기 종방향 구조물을 연결하며 상기 종방향 구조물 사이의 동력을 전달하는 동력전달부재;를 포함하며, 상기 낙하방지 구조물은 상기 횡방향 구조물의 붕괴시 발생하는 상기 횡방향 구조물의 하방향 회전력에 의해 상기 가이드 레일 상에서 움직이며 상기 횡방향 구조물의 낙하를 방지할 수 있다.
상기와 같이, 붕괴 구조물의 낙하시 발생하는 힘을 이용하여 낙하방지 구조물을 자동적으로 이동시키기 때문에 붕괴 구조물의 추가 붕괴 또는 완전 붕괴를 방지하거나 지연할 수 있다.
상기 횡방향 구조물의 일단과 상기 종방향 구조물은 기어에 의해 서로 연결되어 상기 횡방향 구조물의 낙하시 발생하는 하방향 회전력을 상기 낙하방지 구조물에 전달할 수 있다.
상기 횡방향 구조물의 양단 중 적어도 하나에는 상기 횡방향 구조물의 낙하시 발생하는 하방향 회전력에 의해 회전하는 평기어가 형성되고, 상기 종방향 구조물은 상기 평기어와 맞물려 회전하는 웜기어, 상기 웜기어와 맞물려 회전하는 웜, 상기 종방향 구조물의 높이 방향을 따라 상기 웜의 하부에 형성되어 상기 웜과 함께 회전하며 상기 동력전달부재가 설치되는 회전축을 포함할 수 있다.
상기 회전축의 하단에는 상기 동력전달부재가 설치되는 가동부재가 형성되고, 상기 가동부재에는 상기 동력전달부재가 맞물리는 구동부 및 상기 구동부의 하부에 구비되며 상기 가이드레일과 연결되는 나사부가 형성될 수 있다.
상기 낙하방지 구조물의 하면에는 상기 가이드레일 상에서 슬라이딩하는 볼 모양의 휠이 형성되고 상기 가이드레일의 상면에는 상기 휠이 안착되는 가이드 홈이 형성되며, 상기 휠은 상기 낙하방지 구조물의 직선 운동 또는 회전 운동을 방해하지 않도록 형성될 수 있다.
상기 가이드 홈은 상기 횡방향 구조물과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 가이드 레일의 양단에는 상기 가동부재의 상기 나사부와 맞물리는 가이드 나사부가 형성될 수 있다.
상기 가동부재에 형성된 상기 나사부는 상이한 피치를 가지도록 형성되고 상기 가이드 레일에 형성된 상기 가이드 나사부를 동일한 피치를 가지도록 형성되며, 상기 나사부의 피치는 상부가 하부 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 동력전달부재의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에는 상기 회전축과 상기 낙하방지 구조물에 양단이 고정된 연결부재가 형성되고, 상기 연결부재에는 상기 낙하방지 구조물의 양측에 형성된 상기 연결부재 중 어느 하나를 절단하기 위한 절단부가 형성될 수 있다.
상기 절단부는 상기 회전축 중 먼저 회전하는 어느 하나의 회전축의 작동을 감지하여 먼저 회전하는 상기 회전축과 상기 낙하방지 구조물을 연결하는 상기 연결부재를 절단하고, 상기 연결부재 중 상기 절단부에 의해 절단되지 않는 연결부재는 상기 회전축에 감기면서 상기 낙하방지 구조물을 끌어 당길 수 있다.
상기 낙하방지 구조물은 상기 종방향 구조물 보다 높이가 낮게 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템은 붕괴되는 구조물의 낙하시 발생하는 힘을 이용하여 붕괴 구조물이 완전히 낙하하는 것을 방지하고, 붕괴 구조물의 낙하 속도에 비례하여 보조 구조물을 움직일 수 있기 때문에 붕괴 구조물의 추가 붕괴를 신속하게 방지할 수 있다.
본 발명은 구조물이 붕괴되는 속도에 대략 비례하는 속도로 움직이는 보조 구조물을 이용하기 때문에 구조물의 붕괴를 자동적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 테러나 지진 등에 의한 재하속도가 매우 빠른 과도하중에 의해 붕괴되는 구조물에 대해서도 구조물의 완전 붕괴를 방지할 수 있다.
본 발명은 구조물의 붕괴가 발생된 후 사후 대처를 신속하게 할 수 있다.
본 발명은 붕괴된 구조물을 대체할 수 있는 보조 구조물을 제공하기 때문에 구조물의 완전 붕괴를 지연시킬 수 있고 인명 사상을 방지하고 인명 구조에 필요한 시간을 확보할 수 있다.
본 발명은 strong column weak beam의 건축물 설계개념에 의하여 보 또는 슬래브 구조가 먼저 파괴되는 건축물의 특성을 가장 효과적으로 반영한 보강설계 구조를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 시스템의 요부 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 도 1에 따른 시스템의 횡방향 구조물과 종방향 구조물의 연결에 적용된 기어를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 시스템의 회전축을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1에 따른 시스템의 낙하방지 구조물을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1에 따른 시스템의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 1에 따른 시스템의 작동 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템을 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 도 1에 따른 시스템의 요부 구성을 도시한 개략도, 도 3은 도 1에 따른 시스템의 횡방향 구조물과 종방향 구조물의 연결에 적용된 기어를 예시적으로 도시한 도면, 도 4는 도 1에 따른 시스템의 회전축을 도시한 사시도, 도 5는 도 1에 따른 시스템의 낙하방지 구조물을 도시한 사시도, 도 6은 도 1에 따른 시스템의 요부를 개략적으로 도시한 평면도, 도 7은 도 1에 따른 시스템의 작동 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템(100)은 횡방향 구조물(110), 횡방향 구조물(110)의 양단(111a,111b) 중 적어도 하나를 지지하는 종방향 구조물(120,130), 종방향 구조물(120,130)의 사이에 형성되며 횡방향 구조물(110)의 하부에 위치하는 낙하방지 구조물(140), 낙하방지 구조물(140)의 하단을 슬라이딩 지지하는 가이드 레일(170) 및 종방향 구조물(120,130)을 연결하며 종방향 구조물(120,130) 사이의 동력을 전달하는 동력전달부재(196)를 포함한다.
여기서, 횡방향 구조물(110)은 건물 등 건축 구조물의 슬래브(slab) 또는 보(beam)에 해당하는 구조물이고, 종방향 구조물(120,130)은 기둥에 해당하는 구조물이라 할 수 있다. 횡방향 구조물(110)는 그 양단(111a,111b)에서 적어도 2개의 종방향 구조물(120,130)에 의해서 지지된다.
양측의 종방향 구조물(120,130) 사이에 설치되는 낙하방지 구조물(140)은 그 상단이 횡방향 구조물(110)에 닿지 않는 정도의 높이를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 낙하방지 구조물(140)은 종방향 구조물(120,130)의 높이 보다 작은 높이를 가지도록 형성된다.
한편, 낙하방지 구조물(140)은 횡방향 구조물(110)의 붕괴시 발생하는 횡방향 구조물(110)의 하방향 회전력에 의해 가이드 레일(170) 상에서 움직이며 횡방향 구조물(110)의 낙하를 방지할 수 있다. 즉, 낙하방지 구조물(140)은 횡방향 구조물(110)의 붕괴 또는 낙하시 발생하는 횡방향 구조물(110)의 낙하운동력 또는 하방향 회전력에 의해 횡방향 구조물(110)의 양단 중 낙하하는 일단 쪽으로 이동하여 횡방향 구조물(110)의 하부를 지지함으로써, 횡방향 구조물(110)의 추가적으로 붕괴하거나 완전히 낙하하는 것을 방지하거나 지연시킬 수 있다.
횡방향 구조물(110)의 낙하 또는 붕괴에 의해 낙하방지 구조물(140)이 가이드 레일(170)을 따라 선형 운동을 할 수 있도록 낙하방지 구조물(140)의 하단에는 다수개의 볼 모양의 휠(142, wheel)이 설치되고, 가이드 레일(170)의 상면에는 휠(142)의 외면과 동일한 곡률을 가지며 휠(142)이 안착될 수 있는 가이드 홈(172)이 형성될 수 있다. 가이드 홈(172)은 횡방향 구조물(110)과 동일한 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 가이드 홈(172)은 횡방향 구조물(110)의 길이 방향으로 형성된다.
동력전달부재(196)는 양단에 형성된 종방향 구조물(120,130) 및 그 사이에 형성된 낙하방지 구조물(140)에 동시에 감기는 형태의 부재이며, 종방향 구조물(120,130) 중 어느 하나가 구동원으로 작동하고, 다른 하나는 구동원으로 작동하는 종방향 구조물(120,130)의 회전을 동력전달부재(196)으로부터 전달받아 종속적으로 회전한다. 이 때, 구동원으로 작동하는 종방향 구조물(120,130)의 회전은 동력전달부재(196)에 의해 낙하방지 구조물(140)에 전달될 수도 있다. 이와 같이, 낙하방지 구조물(140)에 전달된 종방향 구조물(120,130)의 회전력에 의해 낙하방지 구조물(140)은 가이드 레일(170) 상에서 움직일 수 있다.
또한, 낙하방지 구조물(140)의 선형 운동을 보다 확실하게 보장하기 위해 동력전달부재(196)의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에는 양쪽의 종방향 구조물(120,130)과 낙하방지 구조물(140)을 연결하는 연결부재(191)가 더 형성될 수도 있다. 횡방향 구조물(110)의 붕괴 또는 낙하에 의해 종방향 구조물(120,130) 중 어느 하나가 구동원으로 작동하기 시작하면, 구동원으로 작동하는 종방향 구조물(120,130)과 낙하방지 구조물(140)을 연결하는 연결부재(191)가 끊어지고 그 반대편 연결부재(191)의 연결상태는 유지된다. 따라서, 연결된 상태를 유지하는 연결부재(191)가 종속적으로 움직이는 종방향 구조물(120,130)에 감기면서 낙하방지 구조물(140)을 당기게 되고, 결과적으로 낙하방지 구조물(140)은 횡방향 구조물(110)의 낙하하는 어느 일단 쪽으로 움직여서 횡방향 구조물(110)을 지탱하게 된다. 이 때, 연결부재(191)가 끊어지도록 양측의 연결부재(191)에는 절단부(192)가 각각 형성될 수 있다.
한편, 종방향 구조물(120,130)의 내부에는 횡방향 구조물(110)의 붕괴 또는 낙하시 발생하는 회전력에 의해 회전하는 회전축(150,180)이 설치되며, 회전축(150,180)의 하단에는 연결부재(191), 동력전달부재(196)가 설치되는 가동부재(154)가 형성될 수 있다. 종방향 구조물(120)의 내부에는 회전축(150)을 수용하기 위한 회전축 수용공간(122)이 형성될 수 있다. 가동부재(155)의 하단은 가이드 레일(170)과 나사 구조에 의해 연결될 수 있다. 이 때, 회전축(150)과 가동부재(155)은 일체로 형성되거나 별도의 부품으로 형성될 수 있다.
횡방향 구조물(110)의 붕괴 또는 낙하에 의해 낙하방지 구조물(140)의 가이드 레일(170) 상에서 선형 운동을 하기 위해서는 낙하방지 구조물(140)을 이동시킬 수 있는 구동력이 있어야 하는데, 낙하방지 구조물(140)의 구동력은 횡방향 구조물(110)의 낙하 운동으로부터 얻을 수 있다. 이처럼 횡방향 구조물(110)의 붕괴 또는 낙하시 발생하는 회전운동을 낙하방지 구조물(140)의 선형운동으로 바꾸기 위해 횡방향 구조물(110)의 양단은 그를 지지하는 종방향 구조물(120,130)과 기어에 의해 서로 연결될 수 있다.
횡방향 구조물(110)과 종방향 구조물(120,130)을 기구적으로 연결하여 동력을 수수(授受)하는 기어로는 평기어(spur gear), 웜기어(worm gear) 및 웜(worm)을 사용할 수도 있고, 베벨기어(bevel gear), 헬리컬기어(helical gear) 또는 랙기어(rack gear) 등을 사용할 수도 있다.
이하에서는 이해를 돕기 위해, 평기어, 웜기어 및 웜을 사용한 경우를 예시적으로 설명한다.
도 2에는 횡방향 구조물(110)의 양단 중 우측단과 종방향 구조물(130)이 연결될 부위(CP)에서 파단일 발생하는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템(100)의 횡방향 구조물(110)의 양단(111a,111b) 중 적어도 어느 일단에는 횡방향 구조물(110)의 붕괴 내지 낙하시 발생하는 하방향 회전력에 의해 회전하는 평기어(112)가 형성될 수 있다. 평기어(112)는 횡방향 구조물(110)의 일단에 형성되며, 종방향 구조물(120,130)의 내부에 위치하는 것이 바람직하다. 이하에서는 기어 구조가 좌측의 종방향 구조물(120)에 형성된 경우를 예로서 설명한다.
한편, 종방향 구조물(120)의 내부에는 횡방향 구조물(110)에 형성된 평기어(112)에 맞물려 회전하는 웜기어(114)가 형성되며, 웜기어(114)는 종방향 구조물(120)의 내부에 형성된 회전축(150)의 상단에 형성된 웜(152)에 맞물려 회전할 수 있다. 회전축(150)은 종방향 구조물(120)의 높이 방향을 따라 종방향 구조물(120)의 내부에 형성될 수 있고, 회전축(150)에는 동력전달부재(196) 또는 연결부재(191)가 감기거나 체결될 수 있다. 이 때, 동력전달부재(196) 또는 연결부재(191)는 회전축(150)의 하단에 직접 설치되거나, 회전축(150)의 하단에 형성된 가동부재(155)에 설치될 수 있다.
여기서, 횡방향 구조물(110)의 일단에 형성된 평기어(112)는 횡방향 구조물(110) 우측단의 하방향(도 2의 A방향 화살표 참조) 회전에 의해 동일한 방향(도 2의 B방향 화살표 참조)을 회전한다. 평기어(112)와 맞물리는 웜기어(114)는 평기어(112)의 반대 방향(도 2의 C방향 화살표 참조)으로 회전하고, 웜기어(114)에 맞물리는 웜(152)은 회전축(150)이 자전하게 하는 방향(도 2의 D방향 화살표 참조)으로 회전한다. 이러한 기어 동력 전달 관계에 의해 평기어(112) 및 웜기어(114)는 횡방향 구조물(110)의 낙하시 발생하는 하방향 회전력에 의해 상방향 또는 하방향으로 회전하며, 웜(152)은 회전축(150)의 중심을 기준으로 좌방향 또는 우방향으로 회전할 수 있다.
회전축(150)의 하부 또는 회전축(150)의 하단에 형성된 가동부재(155)에는 동력전달부재(196)가 설치되고, 회전축(150)의 하부 또는 가동부재(155)에는 동력전달부재(196)가 맞물리는 구동부(156)가 형성될 수 있고, 동력전달부재(196)로는 회전축(150) 또는 가동부재(155)와 낙하방지 구조물(140)을 연결하는 타이밍 벨트 또는 체인이 사용될 수 있다. 회전축(150) 또는 가동부재(155)에 형성된 구동부(156)는 타이밍 벨트가 맞물리는 기어 또는 체인이 맞물리는 스프로킷으로 구성할 수 있다.
또한, 회전축(150)의 하단 또는 가동부재(155)의 하단 즉, 구동부(156)의 하부에는 가이드레일(170)과 연결되거나 맞물리는 나사부(158)가 형성될 수 있다. 가이드 레일(170)의 일단에는 회전축(150) 또는 가동부재(155)에 형성된 나사부(158)와 맞물리는 가이드 나사부(174)가 형성될 수 있다. 이와 같이, 회전축(150) 또는 가동부재(155)와 가이드 레일(170)에 서로 맞물리는 나사부(158,174)를 형성함으로써, 회전축(150)이 회전하는 경우 가이드 레일(170)이 상하로 움직일 수 있다.
횡방향 구조물(110)이 붕괴되어 낙하할 때 횡방향 구조물(110)은 짧은 시간 동안 낙하하기 때문에, 낙하방지 구조물(140)이 움직이기 시작할 때에 횡방향 구조물(110)의 일단은 어느 정도 낙하된 상태이다. 따라서, 낙하방지 구조물(140)의 높이가 종방향 구조물(120) 보다 작다고 하더라도 가이드 레일(170)이 일정한 높이를 유지하는 상태에서는 낙하방지 구조물(140)이 횡방향 구조물(110)의 하강하는 일단 쪽으로 충분히 진행할 수 없다. 이러한 점을 고려하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템(100)의 가이드 레일(170)은 회전축(150) 또는 가동부재(155)의 회전에 의해 하강할 수 있도록 가이드 나사부(174)가 형성되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 회전축(150) 또는 가동부재(155)에 형성된 나사부(158)는 상이한 나사산 피치(picth)를 가지도록 형성되는 반면, 가이드 레일(170)에 형성된 가이드 나사부(174)는 동일한 나사산 피치를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 회전축(150) 또는 가동부재(155)에 형성된 나사부(156)의 피치는 나사산이 진행함에 따라 변하는 반면, 가이드 나사부(174)의 피치는 나사산 진행동안 일정하게 유지된다. 이 때, 회전축(150) 또는 가동부재(155)에 형성된 나사부(156)의 나사산 피치는 상부가 하부 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 정상상태에서 가이드 레일(170)의 가이드 나사부(174)는 회전축(150) 또는 가동부재(155)의 나사부(156) 중 상부의 나사산에 맞물린 상태이기 때문에, 횡방향 구조물(110)이 붕괴되기 시작하는 초기에 가이드 레일(170)이 많이 하강해야 낙하방지 구조물(140)의 상단과 횡방향 구조물(110) 사이에 공간이 유지될 수 있고, 낙하방지 구조물(140)이 좀더 진행할 수 있다. 즉, 나사부(156)의 상부 나사산의 피치가 크기 때문에 회전축(150)이 일정하게 회전하더라도 가이드 레일(170)이 많이 하강할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 낙하방지 구조물(140)의 하면에는 가이드레일(170)의 가이드 홈(172)을 따라 슬라이딩하는 볼 모양의 휠(142)의 상부가 수용되는 수용홈(143)이 형성될 수 있다. 낙하방지 구조물(140) 및 가이드 레일(170)과 접촉하는 휠(142)은 낙하방지 구조물(140)의 직선 운동 또는 회전 운동을 방해하지 않도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 휠(142)은 볼 베어링과 유사한 기능을 하는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 동력전달부재(196)의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에는 회전축(150) 또는 가동부재(155)와 낙하방지 구조물(140)에 양단이 고정된 연결부재(191)가 형성되고, 연결부재(191)에는 낙하방지 구조물(140)의 양측에 형성된 연결부재(191) 중 어느 하나를 절단하기 위한 절단부(192)가 형성될 수 있다.
절단부(192)는 횡방향 구조물(110)의 양단 쪽에 있는 회전축(150,160) 중 먼저 회전하는 어느 하나의 회전축(150)의 작동을 감지하고, 먼저 회전하는 회전축(150)과 낙하방지 구조물(140)을 연결하는 연결부재(191)를 절단할 수 있다. 이를 위해, 절단부(192)는 회전축(150,160)의 회전을 감지하는 센서(미도시), 센서의 감지신호에 의해 체결상태가 해제되는 전자석 또는 전자식 스위치 등을 이용할 수 있다.
연결부재(191)의 일단은 회전축(150) 또는 가동부재(155)에 형성된 보빈부(154, bobbin)에 체결 고정되고, 타단은 낙하방지 구조물(140)의 외면에 체결 고정될 수 있다. 연결부재(191)와 낙하방지 구조물(140)과의 연결을 위해 고정브라켓(145) 및 체결나사(146) 등을 사용할 수 있다.
한편, 연결부재(191) 중 절단부(192)에 의해 절단되지 않는 연결부재(191)는 회전축(150) 또는 가동부재(155)에 형성된 보빈부(154)에 감기면서 낙하방지 구조물(140)을 횡방향 구조물(110)의 낙하하는 일단 쪽으로 끌어 당길 수 있다(도 2의 E방향 화살표 참조).
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템(100)의 낙하방지 구조물(140)은 횡방향 구조물(110)의 붕괴 또는 낙하시 발생하는 하방향 회전력에 의해 회전(구동)하기 시작하는 회전축(150)과 멀어지는 방향 즉, 구동하기 시작하는 회전축(150)과 마주 보는 회전축(160)을 향하여 이동하면서 횡방향 구조물(110)의 추가적인 붕괴 또는 완전히 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 낙하방지 구조물(140)은 횡방향 구조물(110)과의 연결 상태가 파손된 종방향 구조물(130) 쪽으로 이동하여 횡방향 구조물(110)의 일단을 지탱함으로써 횡방향 구조물(110)의 추가 붕괴 또는 완전히 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 붕괴 구조물 급속 보강 시스템(100)의 작동 원리에 대해서 설명한다.
도 7은 도 1에 따른 시스템의 작동 원리를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 횡방향 구조물(110)의 우측단이 종방향 구조물(130)에서 파단되어 붕괴되면서 하강한다(도 7의 ⓐ 화살표 참조). 횡방향 구조물(110)의 우측단이 하강하면서 발생하는 회전력에 의해 횡방향 구조물(110)의 좌측단에 형성된 평기어(112)가 회전한다(도 7의 ⓑ 화살표 참조). 평기어(112)에 맞물린 웜기어(114)가 그 반대 방향(도 7의 ⓒ 화살표 참조)으로 회전하고 웜기어(114)에 맞물린 웜(152)이 회전한다(도 7의 ⓓ 화살표 참조).
웜(152)에 의해 좌우측의 회전축(150,160) 중 좌측 즉, 횡방향 구조물(110)의 파단 부위 반대쪽에 있는 회전축(150)이 먼저 회전하기 시작한다. 회전축(150)의 회전(구동)에 의해 동력전달부재(196)가 회전하고 동력전달부재(196)에 의해 낙하방지 구조물(140) 또는 우측의 회전축(160)이 회전한다. 이 때, 좌측 회전축(150)의 회전을 좌측 연결부재(191)에 설치된 절단부(192)가 감지하고 이 절단부(192)는 좌측의 연결부재(191)의 연결상태를 절단한다. 낙하방지 구조물(140)은 우측에 있는 회전축(160)에 연결된 우측 연결부재(191)에 의해 우측 종방향 구조물(130) 쪽으로 이동하고(도 7의 ⓔ 화살표 참조), 횡방향 구조물(110)의 우측단 하부를 지탱한다. 이로 인해 횡방향 구조물(110)의 우측단이 추가로 붕괴하거나 완전히 낙하하는 것을 방지하거나 지연시킬 수 있다.
예를 들어, 종방향 구조물(120)을 중심으로 슬래브나 보와 같은 횡방향 구조물(110)의 우측단이 20 cm 정도 수직으로 낙하하면, 횡방향 구조물(110)의 좌측단에 형성된 평기어(112)가 0.2/4m=0.05 라디안(rad) 회전하고, 이에 연결된 반경 비율이 1:10인 웜기어(114)는 0.5 라디안 회전한다. 웜기어(114)의 회전에 의해서 반경 비율이 1:3인 회전축(150)을 1.5 라디안 회전시키고, 회전축(150)과의 반경 비율이 1:10인 가동부재(155)는 15라디안 회전한다. 가동부재(155)의 반경이 10cm라면 낙하방지 구조물(140)은 파손된 종방향 구조물(130) 쪽으로 62.8cm (= 2*∏*0.1)정도 이동할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 붕괴 구조물 급속 보강 시스템
110: 횡방향 구조물 112: 평기어
114: 웜기어 120,130: 종방향 구조물
140: 낙하방지 구조물 142: 휠
150,160: 회전축 152: 웜
155: 가동부재 170: 가이드 레일
191: 연결부재 196: 동력전달부재

Claims (10)

  1. 횡방향 구조물;
    상기 횡방향 구조물의 양단 중 적어도 하나를 지지하는 종방향 구조물;
    상기 종방향 구조물의 사이에 형성되며, 상기 횡방향 구조물의 하부에 위치하는 낙하방지 구조물;
    상기 낙하방지 구조물의 하단을 슬라이딩 지지하는 가이드 레일; 및
    상기 종방향 구조물을 연결하며, 상기 종방향 구조물 사이의 동력을 전달하는 동력전달부재;를 포함하며,
    상기 낙하방지 구조물은 상기 횡방향 구조물의 붕괴시 발생하는 상기 횡방향 구조물의 하방향 회전력에 의해 상기 가이드 레일 상에서 움직이며 상기 횡방향 구조물의 낙하를 방지하는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 횡방향 구조물의 일단과 상기 종방향 구조물은 기어에 의해 서로 연결되어 상기 횡방향 구조물의 낙하시 발생하는 하방향 회전력을 상기 낙하방지 구조물에 전달하는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 횡방향 구조물의 양단 중 적어도 하나에는 상기 횡방향 구조물의 낙하시 발생하는 하방향 회전력에 의해 회전하는 평기어가 형성되고,
    상기 종방향 구조물은 상기 평기어와 맞물려 회전하는 웜기어, 상기 웜기어와 맞물려 회전하는 웜, 상기 종방향 구조물의 높이 방향을 따라 상기 웜의 하부에 형성되어 상기 웜과 함께 회전하며 상기 동력전달부재가 설치되는 회전축을 포함하는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전축의 하단에는 상기 동력전달부재가 설치되는 가동부재가 형성되고,
    상기 가동부재에는 상기 동력전달부재가 맞물리는 구동부 및 상기 구동부의 하부에 구비되며 상기 가이드레일과 연결되는 나사부가 형성된, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 낙하방지 구조물의 하면에는 상기 가이드레일 상에서 슬라이딩하는 볼 모양의 휠이 형성되고 상기 가이드레일의 상면에는 상기 휠이 안착되는 가이드 홈이 형성되며,
    상기 휠은 상기 낙하방지 구조물의 직선 운동 또는 회전 운동을 방해하지 않도록 형성되는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드 홈은 상기 횡방향 구조물과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 가이드 레일의 양단에는 상기 가동부재의 상기 나사부와 맞물리는 가이드 나사부가 형성되는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가동부재에 형성된 상기 나사부는 상이한 피치를 가지도록 형성되고 상기 가이드 레일에 형성된 상기 가이드 나사부를 동일한 피치를 가지도록 형성되며,
    상기 나사부의 피치는 상부가 하부 보다 크게 형성되는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 동력전달부재의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에는 상기 회전축과 상기 낙하방지 구조물에 양단이 고정된 연결부재가 형성되고,
    상기 연결부재에는 상기 낙하방지 구조물의 양측에 형성된 상기 연결부재 중 어느 하나를 절단하기 위한 절단부가 형성되는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절단부는 상기 회전축 중 먼저 회전하는 어느 하나의 회전축의 작동을 감지하여 먼저 회전하는 상기 회전축과 상기 낙하방지 구조물을 연결하는 상기 연결부재를 절단하고,
    상기 연결부재 중 상기 절단부에 의해 절단되지 않는 연결부재는 상기 회전축에 감기면서 상기 낙하방지 구조물을 끌어 당기는, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 낙하방지 구조물은 상기 종방향 구조물 보다 높이가 낮게 형성된, 붕괴 구조물 급속 보강 시스템.
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