KR101341847B1 - 기능분리형 받침을 이용한 교량의 내진보강장치 및 이를 이용한 내진보강공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능분리형 받침을 이용한 교량의 내진보강장치 및 이를 이용한 내진보강공에 관한 것으로서, 거더의 측면에 내진 보강장치를 부착 설치함으로서 지진발생시 수직 및 수평방향 거동에 대한 안정적인 내진보강이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 교각(10)의 상부에 교량받침(20)에 의해 지지되는 거더(30,60)의 내진 보강을 위해 설치되는 교량의 내진보강장치에 있어서, 상기 거더(30,60)의 양측벽에는 일정 탄성력을 이루는 고무재질의 보강받침(40)이 대칭형태로 고정 설치되고; 상기 보강받침(40)의 외측에서 수평방향 유동을 지지하기 위한 반력대(50)가 교각(10)의 상면에 고정 설치되며; 상기 반력대(50)는 보강받침(40)과 결합이 이루어지는 수직플레이트(51)와, 교각(10)과 앵커 결합이 이루어지는 수평플레이트(52)가 일체형 구조를 이룸으로서 "ㄴ"형상의 단면 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

기능분리형 받침을 이용한 교량의 내진보강장치 및 이를 이용한 내진보강공법{SEISMIC REINFORCE DEVICE STRUCTURE FOR BRIDGE AND CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 교량 내진보강 장치 및 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지진 발생시 교량구조물에 발생되는 수평력 등의 외력을 감쇠시킴으로서 교량 구조물의 내진안전성을 확보토록 하기 위한 내진보강장치 및 그 공법에 관한 것이다.
일반적으로 교량은 그 특성상 지진에 취약한 구조물로서 지진에 의한 교량의 피해는 교대, 교각, 기초 등의 하부구조에 손상이 발생하거나 상부구조가 하부구조로부터 이탈하여 결국, 상부구조물의 붕괴를 초래한다.
이와 같은 지진에 대하여 구조물이 성능을 만족하도록 설계 또는 보강하기 위해서는 구조물 자체의 강성이나 연성능력을 조정하는 방법과, 구조물에 부가적으로 감쇠기 혹은 진동제어장치를 설치하여 구조물에 미치는 외력의 영향을 감쇠기의 에너지 소산으로 변화시켜 구조물의 성능을 확보하는 방법 등 크게 두 가지로 나눌 수 있다.
특히, 기존에 기 시공된 내진설계 도입 이전의 일점 고정 연속교의 경우 평상시에는 상부구조물의 온도신축에 따른 하중을 고정단을 중심으로 가동단에서 수용하여 하부구조로 하중이 전달되지 않는 구조이지만 지진시에는 온도신축에 대한 중심점으로의 역할을 수행하던 고정단이 모든 수평하중을 수용해야 하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 특허등록 제589289호에서는 단면감소부를 형성시킨 환봉을 이용하여 지진에너지를 효과적으로 감소시키기 위한 내진보강공법이 제안된 바 있다.
그러나, 상기한 종래 기술에서는 환봉이 수직방향으로 설치되어 상부브라켓과 하부브라켓을 연결하는 구조를 이루게 됨으로 수직방향 거동에 대한 지지력에는 효과가 있으나, 수평방향 거동에 대한 안정적인 지지가 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 지진발생시 수직 및 수평방향 거동에 대한 안정적인 내진보강이 이루어질 수 있는 보강장치 및 보강공법을 제공함으로서 강진 발생시 교량 상부구조물의 낙교를 방지토록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 교각의 상부에 교량받침에 의해 지지되는 거더의 내진 보강을 위해 설치되는 교량의 내진보강장치에 있어서, 상기 거더의 양측벽에는 일정 탄성력을 이루는 고무재질의 보강받침이 대칭형태로 고정 설치되고; 상기 보강받침의 외측에서 수평방향 유동을 지지하기 위한 반력대가 교각의 상면에 고정 설치되며; 상기 반력대는 보강받침과 결합이 이루어지는 수직플레이트와, 교각과 앵커 결합이 이루어지는 수평플레이트가 일체형 구조를 이룸으로서 "ㄴ"형상의 단면 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은, 거더의 측면에 내진 보강장치를 부착 설치함으로서 지진발생시 수직 및 수평방향 거동에 대한 안정적인 내진보강이 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.
특히, 신규 교량 뿐만 아니라 기존 교량에 설치가 용이하게 이루어질 수 있게 됨으로 설치비용 절감 및 작업효율을 향상시키는 이점을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기능분리형 받침의 설치상태 측면도.
도 2는 도 1의 A부 단면 상세도.
도 3은 본 발명의 기능분리형 받침 설치상태 사시도.
도 4는 본 발명 기능분리형 받침의 RC거더 시공과정 순서도.
도 5는 본 발명 기능분리형 받침의 H빔거더 시공과정 순서도.
도 6은 도 5의 H빔거더 시공상태 상세 구조도.
도 7은 본 발명이 적용된 교량의 전체 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내진보강장치 설치상태 단면 구조도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기능분리형 받침을 이용한 교량의 내진보강장치 구조를 도 1 내지 도 3을 통해 살펴보면, 교각(10)의 상부에 교량받침(20)에 의해 지지되는 RC타입 거더(30)의 내진 보강을 위해 설치되는 교량의 내진보강장치에 있어서, 상기 거더(30)의 양측벽에는 일정 탄성력을 이루는 고무재질의 보강받침(40)이 대칭형태로 고정 설치되고, 상기 보강받침(40)의 외측에서 수평방향 유동을 지지하기 위한 반력대(50)가 교각(10)의 상면에 고정 설치되며, 상기 반력대(50)는 보강받침(40)과 결합이 이루어지는 수직플레이트(51)와, 교각(10)과 앵커 결합이 이루어지는 수평플레이트(52)가 일체형 구조를 이룸으로서 "ㄴ"형상의 단면 구조를 이루게 된다.
특히, 보강받침(40)은 내부에 강판, 탄소섬유 또는 유리섬유 재질로 이루어지는 다수의 보강판(41)이 일정 간격을 유지하여 수직방향으로 구비되고, 상기 보강받침(40)은 거더(30)와 앵커볼트(42)에 의한 결합이 이루어지게 된다.
도면 중 미설명 부호 43은 보강받침(40)과 반력대(50)를 결합시키기 위한 결합볼트를 나타낸다.
이와 같은 구조를 이루게 되는 본 발명 내진 보강장치의 시공과정을 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 교각(10)의 상부에 거더(30)가 교량받침(20)에 받쳐져 설치되어져 있는 교량 구조물에 있어서, 교각(10)의 상면과 거더(30)의 측면에 앵커공(11,31)을 천공하는 앵커공 천공단계(ST 1)를 실시한다.
이후, 앵커공(11,31)에 앵커볼트(42,53)를 삽입 결합시키는 앵커볼트 결합단계(ST 2)가 실시되어지게 된다.
즉, 이때에는 앵커볼트(42,53)의 일단부가 외부로 돌출되는 형태로 결합을 실시함으로서 이후 과정에서 보강받침(40) 및 반력대(50)의 연결 설치가 가능하도록 하게 된다.
그리고, 앵커볼트 결합이 완료되면 상기 거더(30)의 양측면에 대칭형태로 일정 탄성력을 이루는 고무재질의 보강받침(40)을 고정 설치하는 보강받침 설치단계(ST 3)를 실시한다.
이때 설치가 이루어지는 보강받침(40)은 탄력성의 고무재질을 이루는 것으로서 내부에는 다수의 보강판(41)이 일정 간격을 유지하여 수직방향으로 구비되고, 양단부에는 거더(30) 및 반력대(50)와 각각 앵커볼트(42) 및 체결볼트(43) 결합이 가능하도록 가이드플레이트(45)가 일체로 구비된 것을 사용하게 된다.
이후, 상기 보강받침(40)을 외측에서 받쳐주기 위한 반력대(50)를 상기 앵커볼트(53)에 체결하여 교각(10) 상면에 고정 설치하는 반력대 설치단계(ST 4)를 실시한다.
이때 본 실시 예에서의 반력대(50)는 보강받침(40)과 결합이 이루어지는 수직플레이트(51)와, 교각(10)과 앵커 결합이 이루어지는 수평플레이트(52)가 일체형 구조를 이룸으로서 "ㄴ"형상의 단면 구조를 이루는 것이 사용되어짐이 바람직하다.
그리고, 반력대(50)의 설치가 완료되면 반력대(50)와 보강받침(40)을 상호 결합볼트(43)를 이용하여 체결하는 마감단계(ST 5)가 실시됨으로서 본 발명 내진 보강장치의 시공이 완료되어지게 된다.
도 7은 이와 같이 교량용 내진 보강장치가 설치가 이루어진 교량의 전체 구조를 나타낸 것으로서, 상부 슬라브(100)를 받치고 있는 거더(30)의 하부 양측이 본 발명의 내진 보강장치에 의해 지지되어짐으로서, 지진발생에 따른 지진 수평력을 보다 효과적으로 감쇄시키는 효과를 나타낼 수 있게 된다.
이에 따라 강진발생시 상부 구조물의 낙교를 방지할 수 있게 됨을 알 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6은 본 발명이 콘크리트 구조물인 RC거더(30)가 아닌 철재 H빔형 거더(60)에 적용된 상태를 나타낸 것이다.
즉, H빔형 거더(60)에 시공시는 전체적인 공정은 상기 실시 예와 동일하게 진행되는 가운데, 앵커공 천공단계(ST 1)에서 앵커공(11)을 교각(10)에만 형성하고, 보강받침 설치단계(ST 3)에서는 보강받침(40)의 일측을 거더(60)와 앵커 결합방식이 아닌 용접 방식에 의해 결합시키게 되는 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내진보강장치 설치 상태도를 나타낸 것이다.
즉, 도시된 바와 같이 보강받침(40) 내에 설치되는 보강판(41)은 강판, 탄소섬유 또는 유리섬유재질을 이루는 다수의 수평판(41a) 및 수직판(41b)이 상호 교차되는 격자형태로 구성되어지며, 보강받침(40)의 외표면에는 고무재질 보강받침의 외부 노출을 방지함과 함께 탄성력 저하 방지를 위한 테프론필름을 감아주어 테프론 보호층(44)이 형성된 것을 확인할 수 있다.
특히, 테프론 보호층(44)은 내진보강 공법 중 보강받침 설치단계(ST 3)에서 고무재질 보강받침(40)의 외부 노출을 방지함과 함께 탄성력 저하 방지를 위한 테프론필름을 감아주는 보호층 형성작업을 통해 형성되어지게 된다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 격자형 보강판(11) 구조로 인하여 지진 수평력 뿐만 아니라 수직방향 유동에 대한 분산력이 확보되어질 수 있게 되어 거더(30)를 보다 안정적으로 지지되어질 수 있게 된다.
또한, 윤활성의 테프론필름을 감아주어 형성된 테프론 보호층(44) 구조로 인하여 보강받침(40)의 크랙발생을 방지하며, 보강받침(40)의 파손에 따른 내부 보강판(41)의 외부 노출이 방지되어질 수 있게 되어 시설물의 관리 효율을 향상시키는 이점을 나타낸다.
10 : 교각 11,31 : 앵커공
20 : 교량받침 30,60 : 거더
40 : 보강받침 41 : 보강판
42 : 앵커볼트 44 : 테프론 보호층
50 : 반력대 51 : 수직플레이트
52 : 수평플레이트 53 : 앵커볼트

Claims (6)

  1. 교각(10)의 상부에 교량받침(20)에 의해 지지되는 거더(30,60)의 양측벽에는 일정 탄성력을 이루는 고무재질의 보강받침(40)이 대칭형태로 고정 설치되고, 상기 보강받침(40)의 외측에서 수평방향 유동을 지지하기 위한 반력대(50)가 교각(10)의 상면에 고정 설치되며, 상기 반력대(50)는 보강받침(40)과 결합이 이루어지는 수직플레이트(51)와, 교각(10)과 앵커 결합이 이루어지는 수평플레이트(52)가 일체형 구조를 이룸으로서 "ㄴ"형상의 단면 구조를 이루는 교량의 내진보강장치에 있어서,
    상기 보강받침(40)은 내부에 탄소섬유 재질로 이루어지는 다수의 보강판(41)이 일정 간격을 유지하여 수직방향으로 구비되고;
    상기 보강받침(40)의 외표면에는 고무재질 보강받침의 외부 노출을 방지함과 함께 탄성력 저하 방지를 위한 테프론필름을 감아주어 테프론 보호층(44)이 형성된 것을 특징으로 하는 기능분리형 받침을 이용한 교량의 내진보강장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 교각의 상부에서 교량받침에 의해 지지되는 거더의 내진 보강을 위해 거더와 교각을 상호 연결하여 보강받침을 설치하는 교량의 내진보강공법에 있어서,
    상기 교각의 상면에 앵커공을 천공하는 앵커공 천공단계와;(ST 1)
    상기 앵커공에 앵커볼트를 삽입 결합시키는 앵커볼트 결합단계와;(ST 2)
    상기 거더의 양측면에 대칭형태로 일정 탄성력을 이루는 고무재질의 보강받침을 고정 설치하되, 보강받침의 외부 노출을 방지함과 함께 탄성력 저하 방지를 위한 테프론필름을 감아주어 테프론 보호층을 형성시키는 보호층 형성작업이 함께 실시되는 보강받침 설치단계와;(ST 3)
    상기 보강받침을 외측에서 받쳐주기 위한 반력대를 상기 앵커볼트에 체결하여 교각 상면에 고정 설치하되, 상기 반력대는 보강받침과 결합이 이루어지는 수직플레이트와, 교각과 앵커 결합이 이루어지는 수평플레이트가 일체형 구조를 이룸으로서 "ㄴ"형상의 단면 구조를 이루는 것이 사용되어지는 반력대 설치단계와;(ST 4)
    상기 반력대와 보강받침을 상호 결합볼트를 이용하여 체결하는 마감단계;(ST 5)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능분리형 받침을 이용한 교량의 내진보강공법.
  6. 삭제
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