KR101369119B1 - 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차도를 이탈한 차량으로 인한 가드레일의 충격을 아크형 완충빔으로 흡수하여 차량 및 인명 피해를 최소화시킬 수 있도록 한 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물을 제공한다.
본 발명의 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물의 적절한 실시 형태에 따르면, 도로 중앙 또는 도로변에 일정 간격마다 입설되어 있는 가드레일 지주와; 상기 가드레일 지주의 상부에 설치되어 있는 소켓과; 섬유강화플라스틱으로 제작되며 상기 소켓의 전면에 배치되어 가드레일 지주에 지지되어 있고 길이 방향으로 2개소 이상에 폐단면으로 에워싸진 중공부와, 이웃한 중공부의 사이에 완충빔 걸침골을 갖는 중공형 가드레일과; 도로의 차선 외측에 곡률 중심을 둔 일정한 곡률 반경을 갖고 가드레일의 배면측에 위치하여 이웃한 소켓에 양단이 지지되도록 설치되고, 섬유강화플라스틱으로 제작된 하나 이상의 아크형 완충빔과; 상기 가드레일과 소켓을 가드레일 지주에 연결 지지하는 체결수단을 포함하되; 상기 아크형 완충빔의 단부는 상기 소켓에 이동이 일정량 이루어지도록 소켓내에 일정한 갭을 가지고 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물{Guard rail wall having arc core guard rail and buffer beam}

본 발명은 도로변 또는 도로 중앙에 설치되어 차량 방호를 위한 가드레일 시설물에 관한 것으로, 특히 차선을 이탈한 차량으로 인한 가드레일의 충격을 아크형 완충빔으로 흡수하여 차량 및 인명 피해를 최소화시킬 수 있도록 한 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물에 관한 것이다.

가드레일 시설물은 방호울타리의 기능을 하는 것으로 차도의 양측에 설치되거나 중앙에 설치되어 차량이 차도를 이탈하거나 전복되는 것을 방지하여 차량 및 인명 피해를 예방하는 구조물로 설치된다. 일반적으로 가드레일 시설물은 충돌하는 차량과 접촉하여 충격에너지를 흡수하는 가드레일과, 가드레일을 지지하는 지주로 구성된다.

가드레일 시설물은 충돌 차량의 충격 에너지를 효과적으로 흡수하기 위해 가드레일의 다양한 단면 구조가 제시되어 있다. 예로, 한국 공개특허 공개번호 제10-2004-0057171호에는, 가드레일의 길이방향으로 절단된 단면형상은 대형차와 소형차에 대응하도록 가드레일의 상하부에 각각 형성된 평탄한 상하부 접촉부들과, 상하부 접촉부 사이의 중심에 형성된 평탄한 중심 접촉부와, 지주에 지지 결합되며 상하부 접촉부들과 중심 접촉부들 사이에 지주방향으로 각각 절곡 형성된 결합부들 및, 접촉부들과 결합부들을 각각 연결하는 연결부들로 구성된 것을 특징으로 하여, 충돌시 차량과의 접촉면적을 최대한 확보하여 가드레일이 충격에너지의 흡수능력을 향상하는 '충격에너지 흡수기능 및 강성을 보강한 가드레일'이 제안되어 있다. 그러나 차량 충돌시 가드레일에만 의존하여서는 충격 에너지의 흡수에 한계가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2007-0010769호(이중 충격 흡수판이 교차 설치된 가드레일)이 제시되어 있다. 상기 배경기술에서는 세로 파상형 가드레일판; 상기 지주외면과 상기 세로 파상형 가드레일판 후면 사이에 가로방향으로 연장되어 설치된 빔으로서 지주 상부에 설치된 상부빔; 지주 하부에 설치된 하부빔; 및 상기 상부빔과 하부빔을 서로 일체로 연결시키기 위한 판재형태의 연결판;을 포함하는 가이드빔; 상기 세로 파상형 가드레일판과 가이드빔 사이 또는 지주와 가이드빔 사이에 설치되어 차량충격을 흡수하기 위한 고무블록체를 포함하는 충격완충부재; 및 상기 세로 파상형 가드레일판의 전면으로부터 가이드빔과 충격완충부재를 관통하여 지주에 고정되어 세로 파상형 가드레일판, 충격완충부재와 가이드빔을 지주에 부착시키기 위한 볼트 및 너트를 포함하는 연결부재;를 포함하며, 상기 세로 파상형 가드레일판과 가이드빔이 서로 직교되어 설치되는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 배경기술은 세로 파상형 가드레일판과 가이드 빔이 이격되어 설치되는 구조로서 세로 파상형 가드레일판이 1차로 충격 변형이 가해진 후 2차로 가이드 빔의 강성으로 방호 기능을 달성하는 것으로 동시적으로 차량 충격을 흡수 방호하기가 어렵다. 또한 세로 파상형 가드레일판은 주름이 세로로 형성되어 있어 차량 충돌시 연속적으로 반동 충격이 발생되어 바람직하지 못하다.

한국 공개특허 공개번호 제10-2005-0017780호(완충장치가 구비된 가드레일) 한국 공개특허 공개번호 제10-2011-0032412호(분리형 가드레일)

본 발명은 차도를 이탈한 차량으로 인한 가드레일의 충격을 아크형 완충빔으로 흡수하여 차량 및 인명 피해를 최소화시킬 수 있도록 한 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물의 적절한 실시 형태에 따르면,

도로 중앙 또는 도로변에 일정 간격마다 입설되어 있는 가드레일 지주와;

상기 가드레일 지주의 상부에 설치되어 있는 소켓과;

섬유강화플라스틱으로 제작되며 상기 소켓의 전면에 배치되어 가드레일 지주에 지지되어 있고 길이 방향으로 2개소 이상에 폐단면으로 에워싸진 중공부와, 이웃한 중공부의 사이에 완충빔 걸침골을 갖는 중공형 가드레일과;

도로의 차선 외측에 곡률 중심을 둔 일정한 곡률 반경을 갖고 가드레일의 배면측에 위치하여 이웃한 소켓에 양단이 지지되도록 설치되고, 섬유강화플라스틱으로 제작된 하나 이상의 아크형 완충빔과;

상기 가드레일과 소켓을 가드레일 지주에 연결 지지하는 체결수단을 포함하되;

상기 아크형 완충빔의 단부는 상기 소켓에 이동이 일정량 이루어지도록 소켓내에 일정한 갭을 가지고 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소켓은,

상기 가드레일 지주에 면접되는 소켓 곡면부와;

상기 소켓 곡면부로부터 일정한 간격을 두고 형성된 소켓 전면부와;

상기 소켓 곡면부와 소켓 전면부를 연결함과 동시에 각기 아크형 완충빔 조립공을 갖는 소켓 측면부를 구비하여 내부가 비어 있는 박스형 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아크형 완충빔은 중공형의 원형 또는 사각 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소켓의 내부에는 가드레일이 외부 충격을 받을 시 아크형 완충빔의 양단 이동에 소성변형으로 저항하도록 한 쌍의 소켓 주름판이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아크형 완충빔의 내면에 금속으로 제작된 중공형의 인너빔이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물은, 모두 섬유보강플라스틱으로 제작된 중공형 가드레일과 함께 아크형 완충빔이 차량 충격을 탄성 변형으로 흡수 감쇄시킴으로써 차량 및 인명 피해를 현저히 감소시킬 수 있다. 또한 중공형 가드레일 및 아크형 완충빔이 강재가 아닌 섬유보강플라스틱으로 제작되어 시공 비용을 줄일 수 있다. 또한 중공형 가드레일의 후면에 설치되는 소켓이 박스형 구조를 이루어 충격 흡수에 일조할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가드레일 시설물의 설치상태도.
도 2는 도 1의 가드레일 시설물의 분해사시도.
도 3a는 도 1의 평면도.
도 3b는 도 3a의 A-A선에서 본 단면도.
도 4a는 도 1의 배면도.
도 4b는 도 4a의 B-B선 단면도.
도 5a는 본 발명에 적용되는 소켓의 평단면도.
도 5b는 도 5a에 도시된 소켓의 변형예를 도시한 도면.
도 6a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가드레일 시설물의 설치상태도.
도 6b는 도 6a의 가드레일 지주측 종단면도.
도 7은 본 발명에 적용되는 아크형 완충빔의 다양한 단면 구성도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1과 같이 도로 중앙 또는 도로변에 일정 간격마다 가드레일 지주(12)가 입설된다. 가드레일 지주(12)는 중공형으로 원형 단면이 바람직하다. 이때 가드레일 지주(12)는 노면에서 일정 이상으로 깊게 매입될 수 있는 길이를 갖는다. 가드레일 지주(12)는 강재로 제작된다. 가드레일 지주(12)는 설치 지면에 구멍파기 하여 깊게 매입된 고정력으로 외부 충격에 저항한다. 가드레일 지주(12)는 상단에 도시안된 캡이 설치될 수 있다.

가드레일 지주(12)의 상부에 후술할 아크형 완충빔(18)의 배치를 위한 소켓(14)이 설치된다. 소켓(14)은 도 2 및 도 5a와 같이 강성을 가지면서 강한 외부 충격에 소성 변형하면서 충격이 완화될 수 있도록 내부가 비어 있는 박스형 구조가 바람직하다. 소켓(14)은 금속 또는 복합소재로 제작된다. 복합소재는 예로 섬유강화플라스틱(FRP)이 될 수 있다. 소켓(14)은 가드레일 지주(12)의 외주면에 면접되도록 동일한 곡률을 갖는 소켓 곡면부(141)와, 소켓 곡면부(141)로부터 일정한 간격을 두고 형성된 소켓 전면부(142)와, 소켓 곡면부(141)와 소켓 전면부(142)를 연결함과 동시에 각기 아크형 완충빔 조립공(143a)을 갖는 소켓 측면부(143,143)를 구비하고 있다. 이때 소켓 곡면부(141)와 소켓 전면부(142)는 볼트 체결을 위한 하나 이상의 체결구멍(141a,142a)을 갖는다. 소켓(14)의 길이는 후술할 중공형 가드레일(16)의 폭과 동일하거나 이보다 작게 구성된다.

소켓(14)의 전면에는 가드레일 지주(12)에 지지되어 있는 중공형 가드레일(16)이 배치되어 있다. 가드레일(16)은 복합소재로 제작된다. 복합소재는 예로 섬유강화플라스틱(FRP)이 될 수 있다. 여기서 섬유강화플라스틱은 카본 섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유 등의 섬유에 합성수지가 함침되어 제작된 것이다. 중공형 가드레일(16)은 길이 방향으로 2개소 이상에 폐단면으로 에워싸진 중공부(16a)와, 이웃한 중공부(16a와 16a)의 사이에 완충빔 걸침골(16b)을 갖는다. 따라서 중공형 가드레일(16)은 중공부(16a)의 구성 개수에 따라 완충빔 걸침골(16b)이 증감된다. 예로, 중공부(16a)를 2개로 구성할 경우 완충빔 걸침골(16b)은 1개로 형성되고, 중공부(16a)를 3개로 구성할 경우 완충빔 걸침골(16b)은 2개로 형성된다. 이때 중공부(16a)는 사각 단면을 이루거나 U자형 단면을 이룰 수 있다. 이같이 중공형 가드레일(16)은 중공부(16a)를 갖기 때문에 FRP로 제작된 단면의 강성을 증가시킬 수 있다.

가드레일(16)의 배면측에 금속 또는 복합소재로 제작된 하나 이상의 아크형 완충빔(18)이 설치된다. 아크형 완충빔(18)은 차량 충돌시 가드레일(16)의 충격 에너지를 휨변형으로 흡수한다. 아크형 완충빔(18)은 도로(5)의 차선 또는 도로 외측에 곡률 중심(O)을 둔 일정한 곡률 반경(R)을 갖는다. 따라서 아크형 완충빔(18)은 호형으로 휘어져있는 형태를 이룬다. 아크형 완충빔(18)은 무게가 가볍고 강성이 좋으며 저렴한 제작 비용을 고려하여 중공형의 원형 또는 사각 단면을 갖는 형태가 바람직하다. 본 실시 예에서 아크형 완충빔(18)은 1열 또는 상하 2열로 배치되어 각기 중공형 가드레일(16)의 완충빔 걸침골(16b)에 중앙부가 각기 접촉되도록 설치된다. 이때 아크형 완충빔(18)은 중앙에서 중공형 가드레일(16)에 선접촉된다. 이때 아크형 완충빔(18)은 양단이 양쪽으로 이웃한 소켓(14,14)에 삽입 지지되어 도 5a와 같이 소켓(14)내에 일정한 갭(G)을 가지고 설치된다.

따라서 중공형 가드레일(16)은 중앙부에 하중 또는 충격을 가하게 되면 양단은 갭(G)이 허용하는 구간동안 이동하고 동시에 곡률 반경이 커지는 쪽으로 탄성 변형을 일으키면서 그 충격 에너지를 흡수하고, 그 가한 힘을 제거하게 되면 탄성력에 의해 복원된다.

가드레일(16)과 소켓(14)을 가드레일 지주(12)에 연결 지지하는 체결수단이 설치된다. 체결수단은 가드레일 체결볼트(20) 및 너트(21)를 포함한다. 이때 체결수단의 가드레일 볼트(20)는 가드레일(16), 소켓(14) 및 가드레일 지주(12)를 삽통하여 너트(21)에 의해 체결 고정된다.

이와 같이 구성되고 설치된 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물의 작용을 설명한다.

도로 주행 중인 차량이 예로 운전자의 과실로 가드레일 시설물(10)에 충돌하하게 되면, 중공형 가드레일(16)에 충격이 가해지게 된다. 충격을 받은 가드레일(16)은 자체의 강성으로 그 충격에 저항하며 동시에 그 충격을 아크형 완충빔(18)으로 전달시킨다. 이때 아크형 완충빔(18)은 양단이 소켓(14)에 지지되어 있고 호형의 곡선 형태로 배치되어 있기 때문에 중앙으로 그 충격력을 전달받게 된다.

따라서 아크형 완충빔(18)은 곡률 중심을 향해 탄성변형으로 휨되어지면서 차량 충격을 중공형 가드레일(16)과 함께 흡수하게 된다. 이때 가드레일(16)과 아크형 완충빔(18)은 모두 섬유강화플라스틱으로 제작되어져 있어 그 충격량이 작을 경우에는 탄성 복원된다. 더욱이 중공형 가드레일(16)은 중공부(16a)를 가지므로 강성이 증가된 상태에서 탄성 반발을 높이게 된다.

또한, 중공형 가드레일(16)의 탄성 반발보다 큰 충격이 가해질 경우 박스형의 소켓(14)은 소성 변형되거나 파손되면서 충격에너지를 흡수 감쇄시켜 차량에 가해지는 충격을 감소시키게 된다.

이와 같이 본 발명의 가드레일 시설물(10)은 중공형 가드레일(16)이 받는 충격을 바로 가드레일 지주(12)로 전달하는 것이 아니라 아크형 완충빔(18)의 탄성 변형을 유도해 최대한 흡수토록 함으로써 차량의 파손 및 탑승자의 인명 피해를 현저히 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 변형된 실시 예로서, 도 6a 및 도 6b와 같이 소켓(14)의 내부에는 중공형 가드레일(16)이 외부 충격을 받을 시 아크형 완충빔(18)의 양단 이동에 소성변형으로 저항하도록 도 5b와 같이 한 쌍의 소켓 주름판(145,145)이 더 설치되어 구성될 수 있다. 한 쌍의 소켓 주름판(145,145)은 금속 또는 복합소재로서 리벳 결합으로 소켓(14)에 설치될 수 있다. 이 경우 아크형 완충빔(18)의 탄성 변형과 소켓 주름판(145,145)의 소성 변형으로 충격 에너지가 소모됨으로써 차량에 가해지는 충격량을 더욱 현저하게 줄 일 수 있다.

또한, 본 발명은 도 7과 같이 아크형 완충빔(18)의 내면에 금속으로 제작된 중공형의 인너빔(18a)이 더 설치되어 구성될 수 있다. 이때 인너빔(18a)의 단면은 해당하는 아크형 완충빔(18)의 단면과 동일한 단면 형태를 갖도록 함이 바람직하다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 가드레일 지주
14: 소켓
16: 중공형 가드레일
18: 아크형 완충빔

Claims (5)

1. 도로 중앙 또는 도로변에 일정 간격마다 입설되어 있는 가드레일 지주(12)와;
   상기 가드레일 지주(12)의 상부에 설치되어 있는 소켓(14)과;
   섬유강화플라스틱으로 제작되며 상기 소켓(14)의 전면에 배치되어 가드레일 지주(12)에 지지되어 있고 길이 방향으로 2개소 이상에 폐단면으로 에워싸진 중공부(16a)와, 이웃한 중공부(16a와 16a)의 사이에 완충빔 걸침골(16b)을 갖는 중공형 가드레일(16)과;
   도로의 차선 외측에 곡률 중심을 둔 일정한 곡률 반경(R)을 갖고 가드레일(16)의 배면측에 위치하여 이웃한 소켓에 양단이 지지되도록 설치되고, 섬유강화플라스틱으로 제작된 하나 이상의 아크형 완충빔(18)과;
   상기 가드레일(16)과 소켓(14)을 가드레일 지주(12)에 연결 지지하는 체결수단(20,21)을 포함하되;
   상기 아크형 완충빔(18)의 단부는 상기 소켓(14)에 이동이 일정량 이루어지도록 소켓(14)내에 일정한 갭(G)을 가지고 설치된 것을 특징으로 하는 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 소켓(14)은,
   상기 가드레일 지주(12)에 면접되는 소켓 곡면부(141)와;
   상기 소켓 곡면부(141)로부터 일정한 간격을 두고 형성된 소켓 전면부(142)와;
   상기 소켓 곡면부(141)와 소켓 전면부(142)를 연결함과 동시에 각기 아크형 완충빔 조립공(143a)을 갖는 소켓 측면부(143,143)를 구비하여 내부가 비어 있는 박스형 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 아크형 완충빔(18)은 중공형의 원형 또는 사각 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 소켓(14)의 내부에는 가드레일(16)이 외부 충격을 받을 시 아크형 완충빔(18)의 양단 이동에 소성변형으로 저항하도록 한 쌍의 소켓 주름판(145,145)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 아크형 완충빔(18)의 내면에 금속으로 제작된 중공형의 인너빔(18a)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 중공형 가드레일과 아크형 완충빔을 갖는 가드레일 시설물.

Images