KR101207714B1 - 충격에너지의 분배 및 흡수가 가능한 낙석방지 울타리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모든 와이어로프가 함께 거동하여 낙석 충격력의 분배가 전체 와이어로프에 고르게 이루어질 수 있도록 하는 충격에너지의 분배 및 흡수가 이루어지는 낙석방지 울타리를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은, 콘크리트 구조물에 일정 간격마다 입설되어 배치된 다수 개의 지주와; 상기 지주에 높이 방향으로 일정 간격을 두고 횡 방향으로 설치되어 있는 다수 개의 와이어로프와; 이웃한 지주들 사이에 종 방향으로 배치되어 상기 다수의 와이어로프에 각기 링을 통해 연결되고 그 링들이 유연한 강연선이나 원형 고리로 연결되어 있는 하나 이상의 분배케이블; 및 상기 다수 개의 와이어로프 중 하나 이상 선택적으로 삽입되어 상기 지주의 일측에 위치 고정되고, 상기 와이어로프에 가해지는 충격을 탄성 변형으로 흡수하는 완충수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

충격에너지의 분배 및 흡수가 가능한 낙석방지 울타리{Rockfall protection fence for distributing and absorbing impect energy}

본 발명은 와이어로프가 설치된 낙석방지 울타리에 관한 것으로, 특히 전체의 와이어로프에 충격력의 분배와 흡수가 이루어질 수 있도록 하여 낙석 지지능력을 향상시킨 낙석방지 울타리에 관한 것이다.

낙석방지시설은 절개면의 낙석, 토사붕괴 등으로 인한 재해로부터의 교통장애, 도로구조물이나 도로 시설물 등의 손상, 재산 및 인명 상의 손실을 예방 보호하기 위하여 설치되는 구조물이다.

낙석방지시설의 보호공법에는 낙석방지망, 낙석방지울타리, 낙석방지옹벽, 피암터널의 방식이 있다. 여기서 낙석방지울타리는 지주와 지주 사이를 와이어로프와 철망 등으로 연결하여 절개면으로부터 떨어지는 낙석의 에너지를 흡수함으로써 낙석으로 인한 피해를 막는 시설이다.

기존 낙석방지울타리는 콘크리트 구조물상에 지주를 일정 간격으로 입설시키고, 다수 개의 와이어로프를 상하 일정 높이마다 횡 방향으로 배치하여 지주에 연결시키는 방법을 채택하고 있다. 따라서 암석에 의해 강한 충격력을 받게 되면, 망이 찢어지고 와이어로프가 절단되는 경우가 발생된다. 즉 지주간의 와이어로프는 지주에만 지지되어 있어, 특히 하부측 와이어로프 밑으로 암석이 뚫고 나오는 문제가 발생된다.

국내 등록실용신안 제20-0287832호(낙석방지울타리의 와이어로프 간격유지장치)는, 지주와 지주간을 가로질러 설치되는 임의 등간격의 와이어로프 중 상부측보다 하부측을 더 촘촘히 배열하고, 촘촘히 배열된 지주 사이의 와이어로프 중앙부에 수직되게 설치되어 상기 와이어로프의 사이 간격이 유지될 수 있도록 지지하는 간격유지수단을 구비하여, 낙석이 발생되는 경우 직접적인 충격에너지가 가해지는 부분, 즉 상부측보다 하부측 와이어로프 사이 간격을 더욱 조밀하게 하고, 이와 동시에 그 간격이 항시 유지될 수 있도록 와이어로프의 중앙지점에 강성을 갖는 간격유지수단에 의해 휀스의 낙석차단효과를 증대시키는 기술이다. 그러나 위 기술의 경우 하부측 와이어로프의 간격이 유지되는 장점은 있으나 지주의 에너지 흡수능력은 떨어져 강성을 저해하고, 와이어로프 또는 철망 자체의 충격 흡수에 따른 변형이 일어나는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 모든 와이어로프가 함께 거동하여 낙석 충격력의 분배가 전체 와이어로프에 고르게 이루어질 수 있도록 하는 충격에너지의 분배 및 흡수가 가능한 낙석방지 울타리를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 와이어로프에 충격 에너지 흡수가 이루어질 수 있도록 하여 와이어로프의 변형을 방지하고 낙석 지지능력을 높이며, 지주의 충격 저항 강성을 향상시킨 충격에너지의 분배 및 흡수가 가능한 낙석방지 울타리를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

콘크리트 구조물에 일정 간격마다 입설되어 배치된 다수 개의 지주와;

상기 지주에 높이 방향으로 일정 간격을 두고 횡 방향으로 설치되어 있는 다수 개의 와이어로프와;

이웃한 지주들 사이에 종 방향으로 배치되어 상기 다수의 와이어로프에 각기 링을 통해 연결되고 그 링들이 유연한 강연선이나 원형 고리로 연결되어 있는 하나 이상의 분배케이블; 및

상기 다수 개의 와이어로프 중 하나 이상 선택적으로 삽입되어 상기 지주의 일측에 위치 고정되고, 상기 와이어로프에 가해지는 충격을 탄성 변형으로 흡수하는 완충수단을 포함하고;
상기 완충수단은,
내측 호형부와 외측 호형부 및 내,외측 호형부의 양단을 연결하는 탄성절곡부가 구비되고, 내,외측 호형부의 중앙을 관통하는 와이어로프 삽입공이 형성된 아치판형 스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

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또한 본 발명에 따르면,

상기 와이어로프의 말단부는 일정 구간 절곡되어 와이어로프 클립에 의해 고정된 클립 고정부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 충격에너지의 분배 및 흡수가 이루어지는 낙석방지 울타리는, 분배케이블에 의해 전체 와이어로프가 함께 거동하면서 전체 와이어로프에 낙석 충격력의 분배가 고르게 이루어져 충격력의 분산이 가능해진다.

또한 아치판형 스프링과 심블에 의해 낙석 충격력을 흡수하므로써 와이어로프의 변형이 방지되고 낙석 지지능력이 향상된다. 따라서 지주의 충격 저항 강성도 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 충격에너지의 분배 및 흡수가 이루어지는 낙석방지 울타리의 구성도.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명에 적용되는 분배케이블의 다양한 형태 구성도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 아치판형 스프링의 다양한 구성도.
도 4는 본 발명에 적용되는 와이어로프의 단부 처리 구성도.
도 5a는 도 1의 A-A선에서 본 확대도.
도 5b은 본 발명에 적용되는 아치판형 스프링의 완충 흡수를 나타내는 작동상태도.
도 6a는 본 발명에 적용되는 심블을 이용한 완충 구성을 나타낸 정면도.
도 6b는 본 발명에 적용되는 와이어로프가 감겨진 심블의 측단면도.
도 7은 본 발명에 적용되는 분배케이블의 거동상태도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 충격에너지의 분배 및 흡수가 이루어지는 낙석방지 울타리의 구성도이고, 도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명에 적용되는 분배케이블의 다양한 형태 구성도이다.

도 1 내지 도 2에서와 같이 콘크리트 구조물(5)에는 다수 개의 지주(10)가 세워저 설치된다. 지주(10)는 강관, 형강, FRP, 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 지주(10)는 강관의 내부에 콘크리트를 충전하여 강성이 보강된 구조를 갖는다.

지주(10)에는 상하 높이 방향으로 일정 간격을 두고 횡 방향으로 설치되는 다수 개의 와이어로프(12)가 설치되어 있다. 와이어로프(12)의 구조는 강연선수가 다수 개로 꼬아진 형태이다.

이때 와이어로프(12)의 설치 편의성을 위해, 지주(10)의 일정 간격마다 형성된 파이프 삽입공(10a)에 도 4와 같이 가이드 파이프(14)가 삽입 설치됨이 바람직하다. 따라서 가이드 파이프(12)는 강관 내부의 콘크리트에 매설되어 있게 된다. 도 4는 본 발명에 적용되는 와이어로프의 단부 처리 구성도이다.

이웃한 지주(10,10) 사이에는 종 방향으로 배치되어 다수 개의 와이어로프(12)에 모두 연결된 분배케이블(20)이 설치된다. 분배케이블(20)은 이웃한 지주(10,10)간의 거리 증가에 따라 2개 이상으로 설치될 수도 있다. 분배케이블(20)은 낙석으로 인해 와이어로프(12)에 가해지는 충격을 도 7과 같이 2방향(Fh,Fv)으로 분배시켜 본 실시예에서는 5개의 와이어로프(12)에 충격 에너지가 모두 전달되도록 하는 기능을 한다. 도 7은 본 발명에 적용되는 분배케이블의 거동상태도이다. 분배케이블(20)은 도 2의 (a)와 같이 와이어로프(12)에 삽입된 다수의 링(21)과, 다수의 링(21)을 연결하는 유연한 강연선(22)으로 구성되어 있다. 이때 강연선(22)은 유연하게 동작하여 와이어로프(12)의 모든 거동을 유연성 있게 유발시킨다. 강연선(22)을 대체하여 도 2(b)와 같이 다수의 원형 고리(23)를 연결하여 구성하여도 좋다.

와이어로프(12)에는 낙석의 충격 에너지를 흡수하여 와이어로프(12)의 전단이나 변형을 방지하고 지주(10)의 강성 저항을 증대시키기 위해 완충수단으로 아치판형 스프링(30)이 설치되어 있다. 아치판형 스프링(30)은 도 3(a)와 같이 판체로 제작되어 원형의 지주(10)에 적합하도록 내측 호형부(31)와 외측 호형부(32) 및 내,외측 호형부의 양단을 수회 절곡시켜 연결하는 탄성절곡부(33)로 구성되어 있다. 내,외측 호형부(31,32)의 중앙에는 와이어로프(12)를 삽입시키기 위해 동일직선상에 관통된 와이어로프 삽입공(31a,32a)이 형성되어 있다. 도 3a는 본 발명에 적용되는 아치판형 스프링의 일 형태의 구성도이다.

아치판형 스프링(30)은 그의 탄성 복원력을 높이기 위해 내측 호형부(31)(또는 외측 호형부)와 반대 방향으로 호형을 이루는 아크판(34)이 더 설치될 수 있다. 또한 아치판형 스프링(30)은 도 3b와 같이 내측 호형부(31)와 외측 호형부(32)의 사이에 배치된 원판 스프링(35)이 더 포함될 수 있다. 도 3b는 본 발명에 적용되는 아치판형 스프링의 다른 형태의 구성도이다. 본 실시예에서 완충수단은 반원 아치형으로 구성하였으나 지주(10)의 형태에 따라 변형된 형태로 나타날 수 있다.

이때 아치판형 스프링(30)은 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 그 일측에 와이어로프(12)에 고정된 스톱퍼(15)가 배치되어 있다. 따라서 와이어로프(12)에 장력이 걸리면 스톱퍼(15)에 의해 아치판형 스프링(30)이 압축력을 받게 되어 있다. 도 5a는 도 1의 A-A선에서 본 확대도이고, 도 5b은 본 발명에 적용되는 아치판형 스프링의 완충 흡수를 나타내는 작동상태도이다.

본 실시예에서 아치판형 스프링(30)은 다수 개의 와이어로프(12)에 상하로 한 단계씩 내려가면서 좌,우 교대로 하여 설치하였으나 이러한 설치 배열에 한정되는 것은 아니다.

상기 완충수단의 보조수단으로 도 6a 및 도 6b와 같이 탄성복원력을 갖는 심블(40)이 와이어로프(12)에 더 설치될 수 있다. 심블(40)에는 와이어로프(12)가 1회 감겨져 있다. 심블(40)은 하나의 와이어로프(12)에 1개소 이상 설치될 수 있다.

심블(40)에는 낙석 충격에너지로 와이어로프(12)에 장력이 발생되어 심블(40)이 찌그러질 경우 와이어로프(12)의 위치 이탈을 방지하는 복수 개의 안전 고리(50)가 설치되어 있다. 안전 고리(50)는 절단면을 갖는 링형으로 구성되어 있다. 따라서 안전고리(50)는 절단면을 벌려 도 6b와 같이 와이어로프(12)와 심블(40)을 감싸도록 설치된다.

한편, 와이어로프(12)의 말단은 일정 구간 절곡시켜 와이어로프 클립(16)에 의해 고정된 클립 고정부(17)를 구성하고 있다. 이때 클립 고정부(17)는 아치판형 스프링(30)에서 일정구간 이격 배치되어 와이어로프(12)의 장력 발생시 슬립이 일어나도록 한다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

먼저, 낙석(100)이 발생하여 와이어로프(12)에 강력한 충격력이 가해지면, 도 7과 같이 분배케이블(20)에 의해 다수 개의 와이어로프(12)는 함께 거동하면서 충격력(F_h,F_v)의 분배가 이루어진다. 따라서 하나의 와이어로프(12)에 발생되는 장력은 충격력이 분배된 만큼 줄어들게 된다.

이와 동시에 와이어로프(12)의 단부를 고정한 클립 고정부(17)가 이동하면서 일정구간 슬립(slip)이 발생된다. 이러한 와이어로프(12)의 이완 슬립으로 강력한 충격력을 1차로 흡수한다.

이후 아치판형 스프링(30)이 도 5의 (b)와 같이 찌그러져 압축되면서 탄성복원력을 발생시키므로 낙석의 충격 에너지를 2차로 흡수하고 이를 지주(10)에 전달하게 된다. 따라서 지주(10)에는 현저하게 감소된 충격에너지가 전달되므로 지주(10)의 최초 버팀 자세를 유지할 수 있어 낙석 차단효과를 증대시킬 수 있다.

한편, 낙석의 충격력으로 와이어로프(12)에 걸리는 장력으로 도 6a와 같이 심블(40)을 찌그러뜨리게 되면 심블(40)의 탄성복원력 발생으로 낙석의 충격 에너지를 3차로 흡수하게 된다.

이와 같이 본 발명의 낙석방지 울타리는 낙석의 강한 충격력을 분배케이블(20)을 통해 다수 개의 와이어로프(12)에 분배시키고, 동시에 와이어로프(12)의 이완 슬립으로 1차로 흡수한 후, 아치판형 스프링(30)의 탄성 압축을 통해 2차로 충격 에너지를 흡수하고, 찌그러지는 심블(40)의 탄성 복원력으로 3차로 충격 에너지를 흡수하게 된다. 이같이 와이어로프(12)에 가해지는 충격력은 분산 및 흡수되어 와이어로프(12)의 낙석 지지 능력이 향상되고, 지주(10)는 간접적인 낙석 충격을 받기 때문에 강성의 저하를 방지할 수 있고, 낙석의 강한 충격력에도 지주(10)의 입설된 자세를 유지할 수 있다.

10: 지주
12: 와이어로프
20: 분배케이블
30: 아치판형 스프링
40: 심블

Claims (4)

1. 콘크리트 구조물에 일정 간격마다 입설되어 배치된 다수 개의 지주(10)와;
   상기 지주(10)에 높이 방향으로 일정 간격을 두고 횡 방향으로 설치되어 있는 다수 개의 와이어로프(12)와;
   이웃한 지주(10,10)들 사이에 종 방향으로 배치되어 상기 다수 개의 와이어로프(12)에 각기 링(21)을 통해 연결되고 그 링(21)들이 유연한 강연선(22)이나 원형 고리(23)로 연결되어 있는 하나 이상의 분배케이블(20)과;
   상기 다수 개의 와이어로프(12) 중 하나 이상 선택적으로 삽입되어 상기 지주(10)의 일측에 위치 고정되고, 상기 와이어로프(12)에 가해지는 충격을 탄성 변형으로 흡수하는 완충수단을 포함하고;
   상기 완충수단은,
   내측 호형부(31)와 외측 호형부(32) 및 내,외측 호형부의 양단을 연결하는 탄성절곡부(33)가 구비되고, 내,외측 호형부의 중앙을 관통하는 와이어로프 삽입공(31a,32a)이 형성된 아치판형 스프링(30)으로 구성된 것을 특징으로 하는 충격에너지의 분배 및 흡수가 가능한 낙석방지 울타리.
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 와이어로프(12)의 말단부는 일정 구간 절곡되어 와이어로프 클립(14)에 의해 고정된 클립 고정부(17)를 형성하는 것을 특징으로 하는 충격에너지의 분배 및 흡수가 가능한 낙석방지 울타리.

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