KR101300690B1 - 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼 - Google Patents

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(주)엔비코컨설턴트
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Abstract

교량을 지지하는 케이블 시스템에서 편차범위 내에서 어느 위치에 있든 재가공과 제작이 필요 없이 현장에서 설치할 수 있고, 또한, 구조물 시공오차에 따라 교량의 주탑측 또는 상판측에서 임베디드 파이프의 중심이 케이블의 중심에서 벗어나는 것을 방지할 수 있는, 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼가 제공된다. 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼는, 고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 케이블의 외주면에 접하는 내측면을 갖는 내측 고무패드; 고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 내측 고무패드가 삽입되고, 내측 고무패드의 외주면에 접하는 내측면 및 임베디드 파이프의 내측면에 접하는 외측면을 갖는 외측 고무패드; 외측 고무패드 내에 내측 고무패드가 삽입된 상태에서 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 상부에 배치되는 상부 철판; 및 외측 고무패드 내에 내측 고무패드가 삽입된 상태에서 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 하부에 상부 철판과 교차되도록 배치되는 하부 철판을 포함하되, 내측 고무패드 및 외측 고무패드가 각각 독립적으로 회전함으로써 내측 고무패드의 편심 위치가 조정되는 것을 특징으로 한다.

Description

케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼 {CABLE DAMPER HAVING DEVIATOR FUNCTION OF CABLE SYSTEM}
본 발명은 케이블 댐퍼에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 케이블 시스템에 의해 지지되는 교량이 있어서 케이블의 진동을 제어할 수 있도록 편심(Deviator) 기능을 갖는 케이블 댐퍼(Cable Damper)에 관한 것이다.
최근 들어 현수교나 사장교 등 교량의 상부 구조물이 케이블에 의해 지지되는 교량의 시공이 늘어나고 있다.
도 1은 케이블에 의해 상부구조가 지지되는 교량인 사장교를 개략적으로 예시하는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 케이블 시스템에서 케이블 댐퍼를 예시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 현수교나 사장교 등의 교량은 그 설계시에 풍동실험을 실시하고 동적인 내풍 안정성에 대한 상세한 검토를 행하게 되지만, 교량의 경간이 길어짐에 따라 발생하는 케이블(10)의 자체 진동도 큰 문제로 대두하고 있다.
여러 가지 원인에 의해 케이블(10)에 진동이 발생하게 되는데, 이러한 진동이 계속해서 발생하게 되면, 강재로 이루어진 케이블(10)에 피로현상이 발생하게 되며, 이러한 피로현상이 누적되면 케이블(10)이 끊어져 버리는 피로파단이 발생할 수 있으며, 이러한 케이블(10)이 끊어지게 되면, 교량의 안전에 치명적이다. 또한, 과도한 진동이 발생하게 되면, 케이블(10)이 교량의 상판(20)에 정착되는 부분인 앵커부가 파괴될 수 있으며, 이러한 현상 역시 교량의 안전에 치명적인 문제를 야기하게 된다. 이러한 피로파단이나 앵커부의 파괴 이외에도 케이블(10)이 심하게 흔들리게 되면, 교량을 지나는 사용자들이 불안감을 느낄 수 있으며, 이러한 현상에 의해 교량의 사용성능이 저하되는 문제도 발생하게 된다.
이러한 이유로 케이블 교량의 설계, 시공시에는 케이블(10) 진동에 관해 규정된 시방규정을 따라야 하며, 이러한 시방 규정에 케이블 댐퍼를 설치한 케이블에 대해 댐퍼의 최소요구 감쇠비를 규정하고 있다.
구체적으로, 이러한 케이블(10)의 진동을 줄이기 위하여 공기역학적 진동 제어방법과 구조적인 방법이 실시되고 있다.
먼저, 공기역학적 진동 제어 방법은 케이블의 표면형상을 변경시켜 케이블(10)에 작용되는 풍하중의 양상을 변화시키는 방법인데, 풍하중은 구조물과의 동적 상호작용에 의해 다양하게 발현된다는 원리를 이용한 것이다.
또한, 구조적인 방법에는, 케이블(10)에 보조 케이블을 추가로 설치하여 케이블의 구조시스템을 변화시키는 방법과 케이블 댐퍼 조립체를 사용하여 케이블의 진동을 강제적으로 감쇠시키는 방법이 있다.
이러한 방법들 중 케이블의 표면 형상을 변경시키는 방법은 그 효과에 한계가 있고, 표면 형상을 바꿈으로써 의도하지 않았던 새로운 진동이 발생할 수 있는 문제점이 있으며, 또한, 보조케이블을 추가하는 방법은 유지관리상의 어려움과 미적으로 바람직하지 못하다는 문제점으로 인해 그 사용이 미약한 실정이다.
한편, 이러한 케이블 진동을 제어하기 위한 대책으로 케이블 댐퍼, 크로스타이, 케이블 표면처리 등이 있고, 현재까지는 케이블의 진동을 제어하기 위한 방법 중 가장 효과적인 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이블 댐퍼(Cable Damper: 50)를 사용하여 케이블의 진동을 제어하는 방법으로 알려져 있다.
이러한 케이블 댐퍼(50)의 종류는 다양하며, 케이블 댐퍼(10)가 설치되는 위치에 따라 내부 댐퍼 및 외부 댐퍼로 나뉜다. 이러한 케이블 댐퍼(50)는 유압을 이용한 장치, 마찰패드를 이용한 장치 및 고무패드를 이용한 장치 등으로 구분할 수 있다.
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-816059호에는 "케이블 댐퍼"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 이러한 케이블 댐퍼는 고감쇠 고무재질로서 적어도 두 개 이상의 절편으로 구성되고, 이러한 케이블 댐퍼 설치 시 마찰을 최소화하기 위해 본체 외경부의 돌출부와 함몰부를 갖추고 있다.
이러한 케이블 댐퍼에 따르면, 케이블 댐퍼의 설치 후 사다리꼴 육면체 형상의 가압 블럭을 조이고, 이에 의해 가압판이 본체를 팽창시켜 댐퍼 본체가 케이블 외주면과 트랜지션 파이프(또는 임베디드 파이프)의 내주면에 밀착시키는 장치이다. 하지만, 이러한 가압블럭이 있는 특정 부위의 체적만 팽창되기 때문에 트랜지션 파이프(또는 임베디드 파이프) 내주면과 접하는 전체 면적을 효과적으로 활용할 수 는 없다는 문제점이 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b는 각각 종래의 기술에 따른 케이블 시스템에서 시공오차가 없는 경우 및 구조물 시공오차가 발생된 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3a에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하여 케이블의 이론상 위치를 설명하기 위한 단면도이며, 도 5는 도 3b에 도시된 B-B 라인을 절개선으로 하여 시공오차에 의한 케이블 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
현재 제작되어 사용되는 고감쇠 고무를 사용한 케이블 댐퍼(50)의 경우, 도 2에 도시된 바와 유사한 형태로 제작되어 사용되고 있고, 이때, 사용하는 케이블의 종류에 따라 도 4의 a)에 도시된 바와 같이 Parrel wire strand(PWS) 타입의 경우 원형의 케이블(10) 외주면이 형성되고, 또한, 도 4의 b)에 도시된 바와 같이 Multi strand(MS) 타입의 경우, 6각형의 케이블(10) 외주면이 형성되고, 된다.
그런데 시공 과정에는 시공오차가 분명히 발생하게 된다. 예를 들면, 교량 상판의 경우, 콘크리트나 철판(steel) 재료를 사용하여 제작되는데, 콘크리트의 경우 현장에서 레미콘을 타설하여 구조물을 만들고, 철판(steel)의 경우 공장에서 분절(Segment)을 제작하여 현장에서 조립하여 설치된다. 이때, 모든 것이 공장에서 제작되는 산업 제품의 경우, 정해진 크기와 규격으로 제작되겠지만, 현장에서 타설되거나 조립되는 경우 시공 상의 오차가 있을 수 있고, 특히, 공장 제작시부터 발생된 제작 오차도 있을 수 있다. 이런 오차들로 인해 시공오차가 발생하게 된다.
예를 들면, 케이블(10)과 임베디드 파이프(40)의 서로 평행하지 못한 상황으로 인해 발생하는 시공오차는, 케이블(10)과 임베디드 파이프(40) 사이에 케이블 댐퍼(10)를 설치할 수 없는 문제가 발생된다. 이럴 경우, 고무패드를 억지로 끼워 넣거나 현장에서 별도로 가공하여 설치해야 한다.
이런 시공오차로 인한 케이블과 임베디드 파이프(40) 사이의 문제점을 도식화하면 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같고, 도 3a는 시공오차가 없는 경우를 나타내고, 도 3b는 구조물 시공오차가 발생된 경우를 각각 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 구조물에 묻히는 임베디드 파이프(40)가 케이블(10) 본체와 일직선으로 시공되면 각도 θ를 이루게 되고, 이때, A-A 라인을 절개선으로 단면은 도 4에 도시된 바와 같다. 하지만, 도 3b를 참조하면, 임베디드 파이프(40)가 정해진 각도대로 시공되지 않고 θ±α의 각도를 갖게 되면 케이블(10)을 직선으로 배치할 수 없게 되고, 이때, B-B 라인을 절개선으로 단면은 도 5에 도시된 바와 같다. 또한, 임베디드 파이프(40)가 면외방향으로 각도를 형성하는 경우도 있을 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 케이블(10)은 임베디드 파이프(40)의 중심에 이론적상 위치에 설치되어야 하지만, 도 2에서 주탑측(30) 또는 상판측(20)의 시공오차 등에 의해, 도 5에 도시된 바와 같이, 임베디드 파이프(40)가 어느 정도의 각도로 꺾이게 시공되면, 상기 임베디드 파이프(40)의 중심이 케이블(10)의 중심에서 벗어나게 된다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 기술에 따르면, 케이블 댐퍼(50)에 있어서, 기존에는 모든 케이블(10)을 설치 완료한 후 동심 편차를 측정하고, 편차량에 맞추어 케이블 댐퍼(50)나 편심(Deviator)을 재가공하거나 제작하여 조립을 완료하게 된다.
대한민국 등록특허번호 제10-816059호(출원일: 2007년 3월 27일), 발명의 명칭: "케이블 댐퍼" 대한민국 등록특허번호 제10-936083호(출원일: 2009년 5월 22일), 발명의 명칭: "케이블 댐퍼" 대한민국 등록특허번호 제10-741554호(출원일: 2006년 7월 18일), 발명의 명칭: "케이블 댐퍼 조립체" 대한민국 등록특허번호 제10-741555호(출원일: 2006년 7월 18일), 발명의 명칭: "케이블 댐퍼 조립체" 대한민국 등록특허번호 제2005-24605호(공개일: 2005년 3월 10일), 발명의 명칭: "케이블 진동 감쇠 장치 및 감쇠 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-926089호(출원일: 2007년 12월 4일), 발명의 명칭: "케이블 지지 교량"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 교량을 지지하는 케이블 시스템에서 편차범위 내에서 어느 위치에 있든 재가공과 제작이 필요 없이 현장에서 설치할 수 있는, 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 구조물 시공오차에 따라 교량의 주탑측 또는 상판측에서 임베디드 파이프의 중심이 케이블의 중심에서 벗어나는 것을 방지할 수 있는, 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼를 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼는, 교량에 설치되어 그 교량에 가해지는 하중을 지탱하며, 그 단부는 임베디드 파이프(Embedded Pipe)를 관통하여 교량에 정착되는 케이블(Cable)의 진동을 감쇠시키기 위한 케이블 댐퍼(Cable Damper)에 있어서, 고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 상기 케이블의 외주면에 접하는 내측면을 갖는 내측 고무패드; 고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 상기 내측 고무패드가 삽입되고, 상기 내측 고무패드의 외주면에 접하는 내측면 및 상기 임베디드 파이프의 내측면에 접하는 외측면을 갖는 외측 고무패드; 상기 외측 고무패드 내에 상기 내측 고무패드가 삽입된 상태에서 상기 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 상부에 배치되는 상부 철판; 및 상기 외측 고무패드 내에 상기 내측 고무패드가 삽입된 상태에서 상기 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 하부에 상기 상부 철판과 교차되도록 배치되는 하부 철판을 포함하되, 상기 내측 고무패드 및 외측 고무패드가 각각 독립적으로 회전함으로써 상기 내측 고무패드의 편심(Deviation) 위치가 조정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼는, 상기 상부 철판, 상기 외측 고무패드 및 상기 하부 철판을 관통하여 서로 체결시키는 체결부재인 볼트와 너트를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 내측 고무패드 및 상기 외측 고무패드를 각각의 외측선이 이루는 원의 중심점을 기준으로 독립적으로 회전시킴으로써 상기 케이블이 관통하여 설치되는 위치인 상기 내측 고무패드의 내측 구멍(편심)을 자유롭게 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 내측 고무패드의 편심(Deviation) 위치가 조정되도록 상기 내측 고무패드 및 외측 고무패드의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성된다.
여기서, 상기 외측 고무패드는 상기 내측 고무패드를 삽입할 수 있는 형상으로 형성되고, 볼트 구멍이 형성되며, 상기 외측 고무패드의 내측면 및 외측면을 이루는 원의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성된다.
여기서, 상기 외측 고무패드의 볼트 구멍은 타원형의 형태로 제작되고, 상기 내측 고무패드가 상기 외측 고무패드 속으로 삽입되며, 상기 상부 철판 및 하부 철판이 볼트에 의해 조여질 때 상기 내측 고무패드가 상기 외측 고무패드를 바깥쪽으로 밀어 내어 상기 외측 고무패드가 상기 임베디드 파이프의 내주면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 내측 고무패드는 쐐기 형상으로 형성되고, 상기 내측 고무패드의 내측면 및 외측면을 이루는 원의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성된다.
여기서, 상기 내측 고무패드의 내측면은 MS 타입 케이블에 대응하여 원형으로 제작되거나 또는 PWS 타입 케이블에 대응하여 6각형으로 제작될 수 있다.
여기서, 상기 케이블 댐퍼가 완전히 조립된 후, 상기 쐐기 형상의 내측 고무패드는 상기 외측 고무패드를 팽창시키며, 상기 외측 고무패드의 외측면 및 상기 내측 고무패드의 내측면이 유효 접촉면적으로 사용되어 상기 외측 고무패드가 상기 케이블의 외측면과 상기 임베디드 파이프의 내주면에 압착되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상부 철판 및 하부 철판의 크기는 각각 교량의 주탑측 및 상판측 임베디드 파이프에 설치되는 위치에 따라 서로 크기가 같거나 다르게 제작될 수 있다.
본 발명에 따르면, 편차범위 내에서 어느 위치에 있든 재가공과 제작이 필요 없이 현장에서 설치할 수 있다. 이에 따라 작업 공정을 단순화시키고, 시간적 손실과 재가공과 제작에 따른 추가경비를 없앰으로써, 경제성과 효율성을 갖출 수 있다.
본 발명에 따르면, 구조물 시공오차에 따라 교량의 주탑측 또는 상판측에서 임베디드 파이프의 중심이 케이블의 중심에서 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 케이블에 의해 상부구조가 지지되는 교량인 사장교를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 케이블 시스템에서 케이블 댐퍼를 예시하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 종래의 기술에 따른 케이블 시스템에서 시공오차가 없는 경우 및 구조물 시공오차가 발생된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3a에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하여 케이블의 이론상 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 3b에 도시된 B-B 라인을 절개선으로 하여 시공오차에 의한 케이블 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 분해 조립도이다.
도 7a 내지 도 7e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 내측 고무패드의 내측 구멍(편심)을 자유롭게 이동시킬 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 사시도와 평면도를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 시제품을 예시하는 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 상부 철판 및 하부 철판이 2절편체로 형성된 것을 나타내는 평면도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 외측면과 내측면을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 기준각도로 조립된 내측 고무패드 및 외측 고무패드를 나타내는 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 조립 과정을 나타내는 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 분해 조립도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼(100)는 교량에 설치되어 그 교량에 가해지는 하중을 지탱하며, 그 단부는 임베디드 파이프를 관통하여 교량에 정착되는 케이블의 진동을 감쇠시키기 위한 케이블 댐퍼(Cable Damper)로서, 외측 고무패드(110), 내측 고무패드(120), 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)을 포함한다.
외측 고무패드(110)는 고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 상기 내측 고무패드가 삽입되고, 상기 내측 고무패드(120)의 외주면에 접하는 내측면 및 상기 임베디드 파이프의 내측면에 접하는 외측면을 갖는다. 이때, 상기 외측 고무패드(110)의 내측면은 상기 내측 고무패드(120)의 쐐기 형상과 동일하고, 상기 외측 고무패드(100)의 볼트 구멍은 타원형이며 방사선 방향으로 배치된다.
내측 고무패드(120)는 쐐기 형상일 수 있고, 고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 상기 케이블의 외주면에 접하는 내측면을 갖는다.
이때, 상기 외측 고무패드(110) 및 내측 고무패드(120)는 각각 내측선 및 외측선의 원의 중심점 위치가 서로 다르게 형성된다. 또한, 상기 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)가 각각 독립적으로 회전함으로써 상기 내측 고무패드(120)의 편심(Deviation) 위치가 조정될 수 있다. 구체적으로, 상기 내측 고무패드(120) 및 상기 외측 고무패드(110)를 각각의 외측선이 이루는 원의 중심점을 기준으로 독립적으로 회전시킴으로써 상기 케이블이 관통하여 설치되는 위치인 상기 내측 고무패드(120)의 편심(내측 구멍)을 자유롭게 이동시킬 수 있고, 상기 내측 고무패드(120)의 편심 위치가 조정되도록 상기 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성된다.
또한, 상기 외측 고무패드(110)는 상기 내측 고무패드(120)를 삽입할 수 있는 형상으로 형성되고, 볼트 구멍이 형성되며, 상기 외측 고무패드(110)의 내측면 및 외측면을 이루는 원의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성된다. 또한, 상기 외측 고무패드(110)의 볼트 구멍은 타원형의 형태로 제작되고, 상기 내측 고무패드(120)가 상기 외측 고무패드(110) 속으로 삽입되고 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)이 볼트(150) 및 너트(160)에 의해 조여질 때 상기 내측 고무패드(120)가 상기 외측 고무패드(110)를 바깥쪽으로 밀어 내어 상기 외측 고무패드(110)가 상기 임베디드 파이프의 내주면에 완전히 밀착하게 된다.
또한, 상기 쐐기 형상의 내측 고무패드(120)는, 상기 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼는 완전히 조립된 후, 상기 외측 고무패드를 팽창시키고, 상기 외측 고무패드(110)의 외측면 및 상기 내측 고무패드(120)의 내측면이 유효 접촉면적으로 사용되어 상기 외측 고무패드가 케이블의 외측면과 임베디드 파이프(Embedded Pipe)의 내주면에 완전히 압착하게 된다.
상부 철판(130)은 상기 외측 고무패드 내에 상기 내측 고무패드가 삽입된 상태에서 상기 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 상부에 배치된다.
하부 철판(140)은 상기 외측 고무패드(110) 내에 상기 내측 고무패드(120)가 삽입된 상태에서 상기 외측 고무패드(110) 및 내측 고무패드(120)의 하부에 상기 상부 철판(130)과 교차되도록 배치된다. 이때, 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)은 각각 2절편체로 구분하여 제작되고, 상부 철판 및 하부 철판은 서로 교차되게 배치된다. 또한, 상기 하부 철판(140)은 외측 고무패드(110)보다 약간 작고, 교량 상판측의 임베디드 파이프(Embedded Pipe)용 상부 철판(130)은 상기 외측 고무패드(110)보다 약간 크게 제작한다. 또한, 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)의 크기는 각각 교량의 주탑측 및 상판측 임베디드 파이프(Embedded Pipe)에 설치되는 위치에 따라 서로 크기가 같거나 다르게 제작될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼(100)가 교량의 주탑측에 설치될 경우, 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)의 크기를 동일하게 제작하며, 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)의 직경은 외측 고무패드(110)의 직경보다 작게 제작한다.
또한, 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이 볼트(150)와 너트(160)는 체결부재로서, 상기 상부 철판(130), 상기 외측 고무패드(110) 및 상기 하부 철판(140)을 관통하여 서로 체결시킨다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼(100)에 따르면, 편차범위 내에서 어느 위치에 있든 재가공과 제작이 필요 없이 현장에서 용이하게 설치할 수 있다.
한편, 도 7a 내지 도 7e는 각각 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 내측 고무패드의 내측 구멍(편심)을 자유롭게 이동시킬 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)가 동일한 원의 중심점을 갖도록 제작되면, 도 7a에 도시된 바와 같은 형태가 된다.
다음으로, 도 7a에서 상기 내측 고무패드(120)를 도 7b에 도시된 바와 같이 45도 이상 반시계 방향으로 회전시키더라도 도 7a에 도시된 바와 같은 동일한 결과가 도출된다. 따라서 동일한 원의 중심점을 갖도록 제작된 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)의 면들은 어떠한 경우라도 동일한 선상을 이동하게 된다.
다음으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 내측 고무패드(120)의 내측선 또는 외측선을 이루는 원이 각각 다른 원의 중심점이 되도록 제작하며, 외측 고무패드(110)도 동일하게 제작한다. 이에 따라 내측 고무패드(120)의 외측선이 이루는 원의 중심점이 회전 중심점이 되게 함으로써, 상기 내측 고무패드(120)를 회전시키면 도 7d에 도시된 바와 같아진다.
다음으로, 내측 고무패드(120)의 외측선 중심점 기준으로 30도 반시계 방향으로 회전시키면, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 내측 고무패드(120)의 내측 원의 위치가 우측으로 약간 이동한 것을 확인할 수 있다. 이때, 상기 내측 고무패드(120)를 시계 방향으로 회전시키면 반대 결과가 될 수 있다.
다음으로, 외측 고무패드(110)의 외측선 중심점 기준으로 60도 반시계 방향 회전시키면, 즉, 도 7d에 도시된 상태에서 외측 고무패드(110)의 외측선을 이루는 원의 중심점을 기준으로 반시계 방향으로 상기 외측 고무패드(110)를 회전시키면, 상기 내측 고무패드(120)의 내측 원의 위치가 약간 좌측 상부로 이동한 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)를 각각의 외측선이 이루는 원의 중심점을 기준으로 독립적으로 회전시키면, 케이블이 관통하는 상기 내측 고무패드(120)의 편심 위치를 자유롭게 이동시킬 수 있게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼는, 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 전술한 바와 같이, 케이블이 관통하는 내측 고무패드(120)의 편심 위치를 자유롭게 이동시킬 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 사시도와 평면도를 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 시제품을 예시하는 사진이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 상부 철판 및 하부 철판이 2절편체로 형성된 것을 나타내는 평면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서, 상단 및 하단은, 도 10에 도시된 바와 같이, 각각 2개의 절편체인 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)으로 구성되며, 이때, 상단 및 하단의 각각의 절편체들은, 도 9의 a)에서 도면부호 A 및 B로 도시된 바와 같이, 90ㅀ로 배치된다. 이때, 차량이 통행하는 교량의 상판측에서 상부 철판(130)은 외측 고무패드(110)의 외측선에 비해 약간 큰 직경으로 제작하고, 또한, 주탑측에 설치되는 경우는 하부 철판(130)과 동일한 크기로 제작함으로써, 임베디드 파이프(Embedded Pipe) 내측으로 삽입할 수 있다.
여기서, 교량 상판측용으로 사용하는 상부 철판(130)의 직경을 크게 하는 이유는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 설치시 임베디드 파이프 내로 완전히 들어가지 않도록 하기 위한 것이며, 이때, 케이블 댐퍼(100)가 상판측에 설치되는 임베디드 파이프의 상단에 정확히 위치할 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한, 주탑측에 사용하는 케이블 댐퍼(100)의 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)의 크기를 상기 외측 고무패드(110)보다 작게 하는 이유는 주탑측의 임베디드 파이프 끝에 장치가 별도로 부착되기 때문에 임베디드 파이프 내에 삽입하더라도 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼(100)는 빠져 나오지 않는다.
도 10을 참조하면, 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)의 내측 원의 직경은, 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)가 독립적으로 회전함으로써 상기 내측 고무패드(120)가 특정 위치로 이동하더라도, 상기 내측 고무패드(120)가 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)의 내부 구멍을 통해 빠져나오지 않을 크기로 제작한다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)은 내부에 설치되는 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)의 위치가 변하지 않도록 고정용 볼트(150) 및 너트(160)로 조여 준다.
한편, 도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 외측면과 내측면을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 외측 고무패드(110) 및 내측 고무패드(120)는, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 제작한다.
구체적으로, 도 11a에 도시된 바와 같이, 외측 고무패드(110)는 원형의 2개의 절편체이며, 이때, 외측면은 고무패드의 윗면 및 아랫면과 90도 각도를 이루며, 내측면은 내측 고무패드(120)의 외측 면 형상과 동일한 각도로 제작한다. 이와 같이 제작되는 외측 고무패드(110)는 하부 철판(140)보다 직경이 약간 큰 크기로 제작한다.
또한, 내측 고무패드(120)에는 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)을 관통하는 볼트(150)가 통과할 수 있는 구멍이 미리 제작되며, 이때, 볼트 구멍은 원형이 아닌 타원형의 형태로 제작한다.
이와 같이 볼트 구멍을 타원형으로 제작하는 이유는 상기 내측 고무패드(120)가 상기 외측 고무패드(110) 속으로 삽입되고, 상기 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)이 볼트(150)에 의해 조여질 때, 쐐기 형상의 내측 고무패드(120)가 상기 외측 고무패드(110)를 바깥쪽으로 밀어 냄으로써, 외측 고무패드(110)가 방사 방향으로 밀려 나가게 되고, 결국, 외측 고무패드(110)가 임베디드 파이프(Embedded pipe)의 내주면에 완전히 밀착할 수 있게 된다. 이때, 이러한 타원형 형상에 의한 유격은 아주 작다. 예를 들면, 볼트(150)가 조여지기 전의 아주 작은 유격이 있을 경우, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼(100)를 임베디드 파이프(Embedded pipe) 속으로 쉽게 끼워 넣을 수 있게 된다.
또한, 도 11b에 도시된 바와 같이, 내측 고무패드(120) 또한, 원형의 2개의 절편체이며, 외측면은 상면 및 하면과 외측면이 특정 각도를 이루며, 이때, 상기 내측 고무패드(120)의 외측면과 상기 외측 고무패드(110)의 내측면의 각도는 쐐기 형상으로 동일하게 형성된다.
이때, 상기 내측 고무패드(120)의 내측면은 상기 내측 고무패드(120)의 윗면 및 아랫면과 90도 각도를 이루어야 한다. 이는 케이블 외주면과 평행하여야 하기 때문이다. 또한, 상부 철판(130) 및 하부 철판(140)에 의해 상기 내측 고무패드(120)가 완전히 삽입되면, 상기 내측 고무패드(120)의 내측면은 케이블 외주면에 밀착하게 되고, 상기 내측 고무패드(120)의 쐐기 형상으로 인해 상기 외측 고무패드(110)는 외측으로 빠져나가면서 상기 외측 고무패드(110)와 접하는 임베디드 파이프(Embedded pipe)의 내주면의 모든 면이 완전히 밀착될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서, 원주면의 모든 부분을 유효면으로 사용할 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서 기준각도로 조립된 내측 고무패드 및 외측 고무패드를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼에서, 2절편체인 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)는 각각의 내측과 외측면 원의 중심점이 동일하지 않게 제작된다. 이렇게 해야만 전술한 도 7a 내지 도 7e에 도시된 원리를 만족할 수 있다.
또한, 외측 고무패드(110) 및 내측 고무패드(120)를, 도 12에 도시된 바와 같이, 기준각도로 결합하였을 때, 상기 내측 고무패드(120)의 편심이 본 발명의 실시예에 따른 케이블 댐퍼의 중앙에 위치하도록 제작되어야만 시공오차가 없을 때 상기 내측 고무패드(120)의 편심이 임베디드 파이프(Embedded pipe)의 중심부에 위치할 수 있게 된다.
한편, 도 13a 내지 도 13c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼의 조립 과정을 나타내는 도면들이다.
본 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼(100)는, 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이, 케이블을 중심으로 각 절편들을 조립하고, 철판의 볼트(150)를 가조립한다.
다음으로, 외측 조립품인 상부 철판(130), 하부철판(140) 및 외측 고무패드(110)와 내측 조립품인 내측 고무패드(120)를 적절히 회전시킴으로써, 임베디드 파이프(Embedded pipe) 내에 삽입한다.
다음으로, 케이블과 임베디드 파이프(Embedded pipe)의 배치 각도를 고려하여 발명의 실시예에 따른 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼(100)의 위치가 확정되면, 볼트(150)를 완전히 조이게 된다. 즉, 내측 고무패드(120) 및 외측 고무패드(110)에 의해 케이블 외주면과 임베디드 파이프(Embedded pipe)의 내주면이 완전히 밀착하게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 교량을 지지하는 케이블 시스템에서 편차범위 내에서 어느 위치에 있든 재가공과 제작이 필요 없이 현장에서 설치할 수 있고, 또한, 구조물 시공오차에 따라 교량의 주탑측 또는 상판측에서 임베디드 파이프의 중심이 케이블의 중심에서 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼
110: 외측 고무패드
120: 내측 고무패드
130: 상부 철판
140: 하부 철판
150: 볼트
160: 너트

Claims (10)

  1. 교량에 설치되어 그 교량에 가해지는 하중을 지탱하며, 그 단부는 임베디드 파이프(Embedded Pipe)를 관통하여 교량에 정착되는 케이블(Cable)의 진동을 감쇠시키기 위한 케이블 댐퍼(Cable Damper)에 있어서,
    고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 상기 케이블의 외주면에 접하는 내측면을 갖는 내측 고무패드;
    고감쇠 고무재질로서 두 개의 절편으로 이루어지고, 상기 내측 고무패드가 삽입되고, 상기 내측 고무패드의 외주면에 접하는 내측면 및 상기 임베디드 파이프의 내측면에 접하는 외측면을 갖는 외측 고무패드;
    상기 외측 고무패드 내에 상기 내측 고무패드가 삽입된 상태에서 상기 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 상부에 배치되는 상부 철판; 및
    상기 외측 고무패드 내에 상기 내측 고무패드가 삽입된 상태에서 상기 외측 고무패드 및 내측 고무패드의 하부에 상기 상부 철판과 교차되도록 배치되는 하부 철판
    을 포함하되,
    상기 내측 고무패드 및 외측 고무패드가 각각 독립적으로 회전함으로써 상기 내측 고무패드의 편심(Deviation) 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 철판, 상기 외측 고무패드 및 상기 하부 철판을 관통하여 서로 체결시키는 체결부재인 볼트와 너트를 추가로 포함하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내측 고무패드 및 상기 외측 고무패드를 각각의 외측선이 이루는 원의 중심점을 기준으로 독립적으로 회전시킴으로써 상기 케이블이 관통하여 설치되는 위치인 상기 내측 고무패드의 편심을 자유롭게 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측 고무패드의 편심(Deviation) 위치가 조정되도록 상기 내측 고무패드 및 외측 고무패드의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외측 고무패드는 상기 내측 고무패드를 삽입할 수 있는 형상으로 형성되고, 볼트 구멍이 형성되며, 상기 외측 고무패드의 내측면 및 외측면을 이루는 원의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외측 고무패드의 볼트 구멍은 타원형의 형태로 제작되고, 상기 내측 고무패드가 상기 외측 고무패드 속으로 삽입되며, 상기 상부 철판 및 하부 철판이 볼트에 의해 조여질 때 상기 내측 고무패드가 상기 외측 고무패드를 바깥쪽으로 밀어 내어 상기 외측 고무패드가 상기 임베디드 파이프의 내주면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내측 고무패드는 쐐기 형상으로 형성되고, 상기 내측 고무패드의 내측면 및 외측면을 이루는 원의 중심점의 위치가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내측 고무패드의 내측면은 MS 타입 케이블에 대응하여 원형으로 제작되거나 또는 PWS 타입 케이블에 대응하여 6각형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 케이블 댐퍼가 완전히 조립된 후, 상기 쐐기 형상의 내측 고무패드는 상기 외측 고무패드를 팽창시키며, 상기 외측 고무패드의 외측면 및 상기 내측 고무패드의 내측면이 유효 접촉면적으로 사용되어 상기 외측 고무패드가 상기 케이블의 외측면과 상기 임베디드 파이프의 내주면에 압착되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부 철판 및 하부 철판의 크기는 각각 교량의 주탑측 및 상판측 임베디드 파이프(Embedded Pipe)에 설치되는 위치에 따라 서로 크기가 같거나 다르게 제작되는 것을 특징으로 하는 케이블 시스템의 편심 기능을 갖는 케이블 댐퍼.
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