KR101292012B1 - 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치 - Google Patents

부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교량의 교대 또는 교각 위에 설치되어, 파도나 바람에 의해 교량의 상부구조에 발생할 수 있는 부반력을 제어하는 기능을 갖는 교좌장치에 관한 것이다.
상기 교좌장치는, 교량 하부구조 상면에 설치되는 하판과, 교량 상부구조 하면에 설치되는 상판과, 상기 하판과 상판 사이에 삽입 설치되되 상판 및 하판보다 작은 단면적을 갖는 탄성받침을 포함하여 이루어지는 교좌장치에 있어서; 상기 상판과 하판 사이의 탄성받침 좌우 공간에는, 상판 하면에 부착된 상부턱과 하판 상면에 부착된 하부턱이 엇갈려 배치됨으로써 형성되는 횡방향이동제어장치가 각각 구비되어 있고; 상기 하판의 좌우로는, 하부구조 상면에 부착되는 하부브라켓과, 일단은 상기 하부브라켓의 상부에 볼트접합되고 타단은 상판의 상면에 위치하게 되는 후크로 이루어지는 부반력제어장치가 각각 구비되어 있되; 상기 후크는 그 횡단면이 원호형상을 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치{Bridge bearing able to control up-lifting force}
본 발명은 교량의 교대 또는 교각 위에 설치되어 거더를 받쳐주는 역할을 하는 교좌장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파도나 바람에 의해 교량의 상부구조에 발생할 수 있는 부반력을 제어하기 위한, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치에 관한 것이다.
교좌장치는 교량 상부구조의 하중을 하부구조로 전달하고 온도변화, 바람, 진동 등에 의한 변위를 흡수하는 역할을 하는 교량의 부속시설로서, 교량이 장경간화 되고 지진 등의 자연재해에 대비할 수 있는 방안에 대한 관심이 높아지면서 그 중요성이 커지고 있다.
이러한 교좌장치는 크게 강재받침, 포트받침, 탄성받침, 납면진받침 등으로 분류되는데, 이 중에서도 탄성받침은 그 자체가 탄성적인 소재로 이루어져 있어 단순한 구조로도 제 역할을 할 수 있고, 모든 방향의 변위를 흡수하는 것이 가능하다. 도 1에는 탄성받침과 관련된 종래기술 중 하나로서 등록특허 10-0206637의 '교량용 교좌장치'가 도시되어 있다. 상기 '교량용 교좌장치'는 고무와 철판이 적층되어 형성되어 탄성받침의 역할을 하는 패드(4)와, 패드(4)가 너무 많이 변형되는 것을 방지하기 위하여 브라켓(34)과 스토퍼(35)가 허용 변형량만큼의 틈을 가지고 구비되어 있다.
그러나 상기 '교량용 교좌장치'의 브라켓(34)과 스토퍼(35)는 교량의 횡방향 및 종방향에 대한 변형을 제한할 수 있을 뿐, 파도, 바람, 지진 등으로 인해 교량 상부구조에 발생할 수 있는 상향의 힘에 의한 변형은 방지할 수 없다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 등록번호 20-0319141의 등록실용신안 '부반력 및 이동 제어장치가 설치된 탄성받침'이 제공된 바 있다. 상기 선행기술에서는 단면이
Figure 112013041159996-pat00001
형상인 부반력 및 이동제어 브라켓(6)으로 하여금 교량의 횡방향 변위 및 부반력(up-lifting force)에 의한 변위, 즉 교량의 상부방향 변위를 제어하도록 하고 있다.
그러나 상기 '부반력 및 이동제어장치가 설치된 탄성받침'은 교량의 종방향 변위를 제어하지 못하고, 부반력 및 이동제어 브라켓(6)이 큰 힘에 의해 소성변형되어 제기능을 발휘하지 못하게 되는 경우, 부반력 및 이동제어 브라켓(6)을 전체적으로 교체해주어야 하므로 경제적이지 못하다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 교량의 종방향과 횡방향 뿐만 아니라 상부방향 변위를 제어할 수 있고, 소성변형이 발생하는 경우에도 장치의 일부만을 교체하면 다시 사용할 수 있는, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 교량 하부구조 상면에 설치되는 하판과, 교량 상부구조 하면에 설치되는 상판과, 상기 하판과 상판 사이에 삽입 설치되되 상판 및 하판보다 작은 단면적을 갖는 탄성받침을 포함하여 이루어지는 교좌장치에 있어서; 상기 상판과 하판 사이의 탄성받침 좌우 공간에는, 상판 하면에 부착된 상부턱과 하판 상면에 부착된 하부턱이 엇갈려 배치됨으로써 형성되는 횡방향이동제어장치가 각각 구비되어 있고; 상기 하판의 좌우로는, 하부구조 상면에 부착되는 하부브라켓과, 일단은 상기 하부브라켓의 상부에 볼트접합되고 타단은 상판의 상면에 위치하게 되는 후크로 이루어지는 부반력제어장치가 각각 구비되어 있되; 상기 후크는 그 횡단면이 원호형상을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 후크의 단부에는 내측으로 절곡된 수평판이 더 구비되어 있고 상기 수평판에는 종방향의 장홈이 형성되며, 상기 상판의 상면에는 돌기가 형성되어, 돌기가 장홈 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 하부브라켓에는 다수의 스티프너가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치가 제공된다.
본 발명에 의한 교좌장치는 교량의 종방향과 횡방향 뿐만 아니라 상부방향으로 작용하는 일상적인 변위를 허용하면서도 이러한 변위가 일정 범위 내로 제한될 수 있도록 해준다.
또한 비정상적인 하중이 교량에 작용할 때, 교량의 거더나 상판이 파괴되기 전에 교좌장치의 횡방향이동제어장치 및 부반력제어장치가 먼저 파손되게 함으로써 거더 등의 파괴로 인해 야기될 수 있는 큰 재해의 발생을 예방할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고 본 발명에 의한 교좌장치를 이루는 부반력제어장치는 소성변형이 발생한 경우 일부분만을 교체하면 다시 사용할 수 있어 경제적이다.
도 1은 종래기술에 의한 교좌장치의 사시도이다.
도 2는 또 다른 종래기술에 의한 교좌장치의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 교좌장치의 사시도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 교좌장치를 구성하는 부반력제어장치의 상세도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3의 (a)에는 본 발명에 의한 교좌장치(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 3의 (b)에는 본 발명에 의한 교좌장치(100)의 단면도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 교좌장치(100)는 다양한 형식의 교좌장치 중에서도 탄성받침 형식을 기본적으로 채용하고 있다. 탄성받침은 탄성을 갖는 재료인 고무로 이루어져 있어, 수직하중, 수평하중 및 회전하중에 의한 교량의 변형을, 그 자체의 형상을 변화시킴으로써 수용해주게 된다.
탄성받침이 하나의 고무로만 이루어진 경우, 수직하중에 의해 팽출현상이 발생하여 지지능력이 떨어질 수 있으므로, 고무를 다수 층으로 형성시키고 각 층 사이에 강판(미도시)을 삽입하여 팽출현상을 감소시켜 줄 수 있다.
상기 탄성받침(130)은, 교량 하부구조 상면에 설치되는 하판(110)과 교량 상부구조 하면에 설치되는 상판(120) 사이에 위치하게 되는데, 하판(110) 및 상판(120)보다는 작은 단면적을 갖도록 형성된다.
교좌장치는 교량에 발생하는 변위를 흡수함으로써 교량을 안정적으로 유지시키지만, 교량의 하부구조 및 상부구조가 완전히 탄성적이지 않은 이상 너무 큰 변위를 수용하는 것은 오히려 교량의 안정성에 악영향을 미치므로 교좌장치의 변형 정도를 제한해줄 필요가 있다.
상기 탄성받침(130)이, 하판(110) 및 상판(120)의 단면적보다 작은 단면적을 가짐으로 인해 형성되는 상판(120)과 하판(110) 사이의 탄성받침(130) 좌우 공간에는 횡방향이동제어장치(140)가 각각 구비되어 탄성받침(130)의 횡방향 변형을 제한해주게 된다.
상기 횡방향이동제어장치(140)는 상판(120) 하면에 부착된 상부턱(141)과 하판(110) 상면에 부착된 하부턱(142)이 엇갈려 배치됨으로써 형성된다.
상부턱(141) 및 하부턱(142)은 각각 탄성받침(130) 높이의 절반을 초과하는 높이를 갖도록 하여 큰 횡방향 변위가 발생하면 서로 부딪혀서 더 이상의 변형이 발생하지 않도록 한다.
상부턱(141)과 하부턱(142) 사이에는 간격이 형성되어 있어 교량에 일상적으로 발생하는 횡방향 변위는 수용하게 된다.
한편, 경우에 따라서는 지진 등으로 인해 교량에 비정상적으로 매우 큰 힘이 작용할 수 있는데, 이러한 경우에는 교좌장치에 의해 교량 상부구조의 변위를 제한하는 것이 오히려 교좌장치 외 부분의 변형을 크게 하여 구조적으로 불리하게 작용할 수 있다. 그러므로 교량에 매우 큰 횡방향 힘이 작용할 때에는 상부턱(141) 또는 하부턱(142)이 상판(120) 또는 하판(110)에서 탈락될 수 있도록 하여 변형을 허용해준다.
상기 하판(110)의 좌우에는 부반력제어장치(150)가 각각 구비된다. 부반력제어장치(150)는, 하부구조의 상면에 부착되는 하부브라켓(151)과, 일단은 상기 하부브라켓(151)의 상부에 볼트접합되고 타단은 상판(120)의 상면에 위치하게 되는 후크(152)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 후크(152)는 그 횡단면이 원호 형상을 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
교량에는 일반적으로 아래 방향으로의 수직하중이 작용하지만, 강풍, 파도, 지진 등에 의해 상양력(부반력)이 작용할 수 있다. 탄성받침(130)은 이러한 상양력에는 취약한 교좌장치로서 이를 제어하지 못하는 경우 낙교사고가 발생할 수 있다. 상기 부반력제어장치(150)는 하단이 하부구조에 고정되어 있는 동시에 상단이 상판(120)을 눌러주어, 본 발명에 의한 교좌장치가 부반력에 의해 변형되는 것을 방지해준다.
그리고 부반력제어장치(150)를 이루는 후크(152)의 원호형 단면에 의해, 부반력제어장치(150)가 탄성적으로 움직이는 것이 가능하므로 일상적으로 발생하는 부반력에 의한 교량의 변위는 상기 후크(152)의 탄성력에 의해 흡수된다.
지진 등이 크게 발생하여 교량에 정상적이지 아니한 큰 부반력이 작용하는 경우에는, 횡방향이동제어장치(140)에서와 마찬가지로 변위를 제한하는 것이 오히려 구조적으로 불리하게 작용할 수 있다.
이러한 경우, 상기 부반력제어장치(150)의 후크(152)는 원호의 단면 형상이 펴지는 식으로 소성변형되어 큰 부반력에 대응하게 되며, 이로써 거더나 상판이 불시에 파괴되는 것을 미연에 방지하게 된다.
소성변형이 일어나 더 이상 사용할 수 없게 된 부반력제어장치(150)는, 후크(152)의 일단이 하부브라켓(151)에 볼트접합되어 있으므로 이 볼트접합을 풀고 후크(152)만을 교체해주면 다시 사용할 수 있게 된다.
상기 후크(152)의 단부에는 내측으로 절곡된 수평판(153)이 더 구비될 수 있다. 상기 수평판(153)은 상판(120)과의 접촉면적을 증가시켜 상호간 하중이 원활하게 전달되도록 해준다. 아울러 상기 수평판(153)에는 종방향의 장홈(153h)을 더 형성시키고, 상기 상판(120)의 상면에는 돌기(121)가 형성시켜, 상기 돌기(121)가 장홈(153h)에 삽입되도록 구성할 수 있다.
도 4에는, 이러한 수평판(153) 및 돌기(121)가 형성되어 있는 경우의 교좌장치가 도시되어 있다. 상기 돌기(121)는 장홈(153h)에 끼워지는데 장홈(153h)의 길이보다 더 짧게 형성되어, 장홈(153h)과 돌기(121) 길이 차이만큼의 변형을 허용함으로써, 교량의 일상적인 종방향 변위는 흡수해주게 된다.
도 4에는 수평판(153)이 후크(152)에, 돌기(121)가 상판(120)에 구비되어 있으나, 상기 수평판(153)과 돌기(121)의 위치는 서로 바뀌어도 무방하다.
그리고, 상기 수평판(153)은 후크(152)의 단부에서 외측으로 절곡되어 형성될 수도 있으나, 편심의 발생을 줄이기 위하여 도면에서와 같이 내측으로 절곡되는 것이 바람직하다. 수평판(153)은 후크(152)와 일체로 형성시키거나, 따로 형성시킨 후 후크(152)와 용접하여 부착한다.
하부브라켓(151)에는 다수의 스티프너(151s)를 더 형성시킬 수 있다. 상기 스티프너(151s)는 후크(152)를 통해 전달되는 하중에 대하여 하부브라켓(151)이 충분한 강성을 가지도록 한다.
이상에서 본 발명의 구체적이 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
100 : 교좌장치 110 : 하판
120 : 상판 121 : 돌기
130 : 탄성받침 140 : 횡방향이동제어장치
141 : 상부턱 142 : 하부턱
150 : 부반력제어장치 151 : 하부브라켓
151s : 스티프너 152 : 후크
153 : 수평판 153h : 장홈

Claims (3)

  1. 교량 하부구조 상면에 설치되는 하판(110)과, 교량 상부구조 하면에 설치되는 상판(120)과, 상기 하판(110)과 상판(120) 사이에 삽입 설치되되 상판(120) 및 하판(110)보다 작은 단면적을 갖는 탄성받침(130)을 포함하여 이루어지는 교좌장치(100)에 있어서;
    상기 상판(120)과 하판(110) 사이의 탄성받침(130) 좌우 공간에는, 상판(120) 하면에 부착된 상부턱(141)과 하판(110) 상면에 부착된 하부턱(142)이 엇갈려 배치됨으로써 형성되는 횡방향이동제어장치(140)가 각각 구비되어 있고;
    상기 하판(110)의 좌우로는, 하부구조 상면에 부착되는 하부브라켓(151)과, 일단은 상기 하부브라켓(151)의 상부에 볼트접합되고 타단은 상판(120)의 상면에 위치하게 되는 후크(152)로 이루어지는 부반력제어장치(150)가 각각 구비되어 있되; 상기 후크(152)는 그 횡단면이 원호형상을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후크(152)의 단부에는 내측으로 절곡된 수평판(153)이 더 구비되어 있고 상기 수평판(153)에는 종방향의 장홈(153h)이 형성되며, 상기 상판(120)의 상면에는 돌기(121)가 형성되어, 돌기(121)가 장홈(153h) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부브라켓(151)에는 다수의 스티프너(151s)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 부반력 제어 기능을 갖는 교좌장치.
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