KR101750368B1 - 교량 진동 감쇠장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교량 진동 감쇠장치에 관한 것으로서, 교량의 수평방향 및 수직방향 진동 제어가 효과적으로 이루어질 수 있도록 하여 교량의 내진 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 교량의 수평방향 진동을 제어하기 위한 수평 진동자(20)가 중앙에 구성된 중량플레이트(10)와; 상기 중량플레이트(10)의 양측을 일정 탄성으로 지지하는 탄성스프링(30)과; 상기 탄성스프링(30)과 함께 중량플레이트(10)의 양측을 지지하되, 수직방향 진동을 제어하는 오일댐퍼(40)와; 상기 중량플레이트(10)의 상하 유동을 가이드하는 수직 가이드봉(50)과; 상기 탄성스프링(30) 및 오일댐퍼(40)의 하부를 받쳐주는 하부 받침프레임(60)을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

교량 진동 감쇠장치{VIBRATION REDUCE DEVICE FOR BRIDGE}
본 발명은 교량 진동 감쇠장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 또는 보행자의 통행으로 인해 발생되는 자체하중 또는 지진 등의 외부 요인으로 교량에서 발생되는 진동을 신속하게 감쇠시킬 수 있도록 하기 위한 진동 감쇠장치에 관한 것이다.
일반적으로, 교량은 차량이나 보행자가 하천, 도로 등을 횡단할 수 있도록 설치되는 도로 구조물로서 지상과 일정 높이를 이루어 시공이 이루어지기 때문에 진동에 취약한 특성이 있다.
따라서, 종래에는 교량에서 발생되는 진동을 감쇠시키기 위한 장치가 도입되었다.
이러한 진동 감쇠장치의 종래 일 예로 국내 특허등록 제463294호에서는 동조질량감쇠장치를 구비한 교량난간에 관련된 기술이 개시된 바 있다.
그러나, 상기한 종래 기술에서는 교량의 수직방향 상하 진동을 저감시키는 대에는 효과를 나타낼 수 있으나, 교량의 수평방향에 대한 진동 및 비틀림 진동에 대해서는 감쇠효과를 나타낼 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 교량의 수직 및 수평방향 진동 감쇠효과를 동시에 나타낼 수 있는 진동 감쇠장치를 제공함으로서 진동이 신속하게 감소되어 교량시설물의 안전성을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 진동 감쇠장치는, 교량의 수평방향 진동을 제어하기 위한 수평 진동자가 중앙에 구성된 중량플레이트와; 상기 중량플레이트의 양측을 일정 탄성으로 지지하는 탄성스프링과; 상기 탄성스프링과 함께 중량플레이트의 양측을 지지하되, 수직방향 진동을 제어하는 오일댐퍼와; 상기 중량플레이트의 상하 유동을 가이드하는 수직 가이드봉과; 상기 탄성스프링 및 오일댐퍼의 하부를 받쳐주는 하부 받침프레임;을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 진동감쇠장치는, 교량의 수평방향 및 수직방향 진동 제어가 효과적으로 이루어질 수 있게 됨으로 교량의 내진 신뢰성을 향상시키는 효과를 나타낸다.
특히, 중량플레이트의 수직방향 진동을 제어하는 오일댐퍼와 수평방향 진동을 제어하는 수평 진동자의 구조 개선을 통하여 진동 감쇠효율을 극대화하는 이점을 나타내게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교량 진동감쇠장치 사시도.
도 2는 본 발명의 진동감쇠장치 정면 구조도.
도 3은 본 발명의 진동감쇠장치 측면 구조도.
도 4는 본 발명에서 중량플레이트 단면 구조도.
도 5는 본 발명에서 중량플레이트와 수평 진동자 분해 단면도.
도 6은 본 발명에서 오일댐퍼 단면 구조도.
도 7은 본 발명에서 오일댐퍼 동작 상태도.
도 8은 본 발명 진동감쇠장치가 교량에 설치된 상태도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수평진동자 설치부 단면 상세도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수평진동자 요부 확대도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 오일댐퍼 부분 확대도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에서의 댐핑로드 평면 구조도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 교량 진동 감쇠장치의 구성을 도 1 내지 도 7을 통해 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 진동 감쇠장치는, 교량의 수평방향 진동을 제어하기 위한 수평 진동자(20)가 중앙에 구성된 중량플레이트(10)와, 중량플레이트(10)의 양측을 일정 탄성으로 지지하는 탄성스프링(30)과, 탄성스프링(30)과 함께 중량플레이트(10)의 양측을 지지하되, 수직방향 진동을 제어하는 오일댐퍼(40)와, 중량플레이트(10)의 상하 유동을 가이드하는 수직 가이드봉(50)과, 상기 탄성스프링(30) 및 오일댐퍼(40)의 하부를 받쳐주는 하부 받침프레임(60)으로 구성된다.
특히, 상기 중량플레이트(10)는 다수의 개별 플레이트(11)가 적층 연결된 구조를 이루게 되며, 중량 플레이트(10) 내부에는 아크릴 재질의 진동자 보호박스(23)가 구비되고, 중량플레이트(10) 양측에는 수직 가이드봉(50)을 따라 안내되어질 수 있는 측면 지지구(13)가 구성되며, 상기 수직 가이드봉(50)의 상단부와 하단부는 봉 지지구(51)에 의해 지지프레임(70)에 고정되어진 것을 확인할 수 있다.
그리고, 수평 진동자(20)는 개폐커버(21)에 매달려 구비되되, 수직방향은 물론 수평방향으로 360도 회동이 가능하도록 개폐커버(21)와 구면베어링(22)에 의해 연결된 구성을 이루게 된다.
또한, 오일댐퍼(40)는 내부에 실리콘 오일이 충진됨과 함께 댐핑로드(41)가 승하강 유동 가능하게 구성되며, 상기 댐핑로드(41)에는 실리콘 오일과의 점도 마찰력 증대를 위해 다수의 마찰홈부(42)가 일정 간격으로 형성되어져 있으며, 댐핑로드(41) 하부에는 승하강 유동시 변형이 발생되면서 실리콘 오일과의 마찰력을 증대시키는 플랙시블재(43)가 연결 구비된다.
상기 플랙시블재(43)는 연성 재질의 직물재 또는 비질재질이 사용됨이 바람직하다.
한편, 오일댐퍼(40)의 내부 바닥면 중앙에는 플랙시블재(43)에 대한 실리콘 오일 작용력을 극대화하기 위한 바닥홈(44)이 형성된다.
도면 중 미설명 부호 12는 개별플레이트(11)를 적층 결합시키기 위해 체결된 장볼트를 나타낸다.
이와 같은 구성을 이루는 본 발명 진동 감쇠장치의 설치에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.
본 발명의 진동 감쇠장치는 도 8에서와 같이 교량의 거더부위에 설치가 이루어진 상태에서 교량에 전달되는 수평진동 및 수직진동을 제어하는 기능을 수행하게 된다.
즉, 교량에 수직방향 진동이 발생되어지게 되면 중량플레이트(10)가 수직 가이드봉(50)을 따라 상하 유동이 이루어지게 되는데, 이때 중량플레이트(10)는 양측이 탄성스프링(30)과 오일댐퍼(40)에 의해 지지되어지면서 진동 제어작용이 이루어지게 된다.
특히, 본 발명의 오일댐퍼(40)에서는 댐핑로드(41)에 마찰홈부(43)가 형성되어져 있기 때문에 승하강 과정에서 오일과의 점도 마찰력이 증대되어짐과 함께 플랙시블재(43)로 인한 마찰력이 극대화되어질 수 있게 된다. 플랙시블재(43)는 댐핑로드(41)의 하강시 도 7에서와 같이 방사방향으로 넓게 펼쳐지는 형태를 이루게 됨으로서 오일과의 마찰력이 향상되어질 수 있게 된다.
따라서, 오일댐퍼(40)의 향상된 진동 제어력이 중량플레이트(10)에 작용되어짐으로서 수직방향 진동이 신속하게 제어되어질 수 있게 됨을 알 수 있다
한편, 교량에 수평방향 진동이 함께 발생되어지는 경우에는 중량플레이트(10) 내부에 구성된 수평 진동자(20)의 제어력이 작용되어지게 된다.
즉, 수평방향 진동이 발생되어지게 되면 수평 진동자(20)가 일정 각도범위 내에서 구면베어링(22)을 축으로 회동되어지면서 진동 제어가 이루어지게 되는데, 본 발명에서의 수평 진동자(20)는 수평방향으로 360도 회동이 가능하도록 구면베어링(22)에 의해 지지가 이루어짐으로서 보다 효과적인 수평진동 제어가 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 본 발명 진동 감쇠장치에서는 중량플레이트(10)가 수평 진동자(20) 및 오일댐퍼(40)에 의한 수평 및 수직방향 진동 제어가 효과적으로 이루어질 수 있게 됨을 알 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 수평 진동자(20)는 진동자 보호박스(23)의 내벽면과 접촉을 방지하기 위한 판스프링(20a)이 측벽면에 구비되고, 하부에는 중량플레이트(10)의 바닥면과의 마찰력 증대를 위한 마찰솔(24)이 구성되며, 상기 마찰솔(24)의 단부에는 연성재질의 실리콘볼(25)이 일체로 구비된다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 수평 진동자(20)의 급격한 유동으로 인해 진동자 보호박스(23) 내벽면과 접촉시 판스프링(20a)의 탄성 작용력에 의해 수평 진동자(20)의 원위치 복귀가 보다 신속하게 이루어짐과 함께 진동자 보호박스(23)와의 직업접촉에 따른 파손 내지는 소음 발생이 방지되어질 수 있게 된다.
이와 함께 마찰솔(24)의 단부에 형성된 실리콘볼(25)이 바닥면과 마찰 작용이 발생되어짐에 따라 수평 진동자(20)의 회동이 신속하게 감쇠되어질 수 있게 되어 수평 진동자(20)에 의한 진동 제어력을 극대화하는 효과를 나타내게 된다.
또한, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 플랙시블재(43)의 단부에는 중량체(43a)가 연결 구비되며, 상기 오일댐퍼(40)의 내부에는 댐핑로드(41)의 하단부가 바닥면과 충돌을 방지하기 위해 탄성 섬유 재질의 그물망(45)이 바닥면과 일정 높이로 이격된 위치에 구성되며, 댐핑로드(41)에는 플랙시블재(43)의 상승을 제한하기 위한 상승 방지철망(46)이 구성된 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 중량체(43a)가 플랙시블재(43)를 일정 무게로 당겨주게 됨으로 유동 과정에서 플랙시블재(43)의 엉킴현상이 방지되어지게 되며, 댐핑로드(41)의 하강 과정에서 급격한 하강으로 인한 바닥면 충돌이 탄성 그물망(45)에 의해 방지됨으로서 파손 발생이 방지되어질 수 있게 된다.
또한, 댐핑로드(41) 하단에 구비된 상승 방지철망(46)으로 인해 댐핑로드(41)의 하강 과정에서 플랙시블재(43)가 오일과의 마찰력으로 인해 상향으로 뒤집어지는 형태를 이루지 않고 상승 방지철망(46)에 걸려지면서 도 12에서와 같이 수평방향으로 펼쳐진 형태를 이루게 됨으로서 오일과의 점도 마찰력을 극대화할 수 있게 된다.
10 : 중량플레이트 11 : 개별플레이트
12 : 장볼트 13 : 측면 지지구
20 : 수평 진동자 21 : 개폐커버
22 : 구면베어링 23 : 진동자 보호박스
30 : 탄성스프링 40 : 오일댐퍼
41 : 댐핑로드 42 : 마찰홈부
43 : 플랙시블재 44 : 바닥홈
50 : 수직 가이드봉 51 : 봉 지지구
60 : 하부 받침프레임 70 : 지지프레임

Claims (6)

  1. 교량의 수평방향 진동을 제어하기 위한 수평 진동자(20)가 중앙에 구성된 중량플레이트(10)와;
    상기 수평 진동자(20)가 수평방향으로 360도 회동이 가능하도록 구면베어링(22)에 의해 매달린 형태로 연결 구비된 개폐커버(21)와;
    상기 중량플레이트(10)의 양측을 일정 탄성으로 지지하는 탄성스프링(30)과;
    상기 탄성스프링(30)과 함께 중량플레이트(10)의 양측을 지지하되, 수직방향 진동을 제어하는 오일댐퍼(40)와;
    상기 중량플레이트(10)의 상하 유동을 가이드하는 수직 가이드봉(50)과;
    상기 탄성스프링(30) 및 오일댐퍼(40)의 하부를 받쳐주는 하부 받침프레임(60);
    을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 하는 교량 진동 감쇠장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중량플레이트(10)는 다수의 개별 플레이트(11)가 적층 연결된 구조를 이루며, 내부에는 수평 진동자(20)를 보호하기 위한 진동자 보호박스(23)가 구성되고, 중량플레이트(10) 양측에는 수직 가이드봉(50)을 따라 안내되어질 수 있는 측면 지지구(13)가 구성되며, 상기 수직 가이드봉(50)의 상단부와 하단부는 봉 지지구(51)에 의해 지지프레임(70)에 고정되어진 것을 특징으로 하는 교량 진동 감쇠장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 진동자(20)는 내벽면과 접촉을 방지하기 위한 판스프링(20a)이 측벽면에 구비되고, 하부에는 중량플레이트(10)의 바닥면과의 마찰력 증대를 위한 마찰솔(24)이 구성되며, 상기 마찰솔(24)의 단부에는 연성재질의 실리콘볼(25)이 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 교량 진동 감쇠장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 오일댐퍼(40)는 내부에 실리콘 오일이 충진됨과 함께 댐핑로드(41)가 승하강 유동 가능하게 구성되며, 상기 댐핑로드(41)에는 실리콘 오일과의 점도 마찰력 증대를 위해 다수의 마찰홈부(42)가 일정 간격으로 형성되어져 있으며, 댐핑로드(41) 하부에는 승하강 유동시 변형이 발생되면서 실리콘 오일과의 마찰력을 증대시키는 플랙시블재(43)가 연결 구비되고, 오일댐퍼(40)의 내부 바닥면 중앙에는 플랙시블재(43)에 대한 실리콘 오일 작용력을 극대화하기 위한 바닥홈(44)이 형성된 것을 특징으로 하는 교량 진동 감쇠장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 플랙시블재(43)의 단부에는 중량체(43a)가 연결 구비되며, 상기 오일댐퍼(40)의 내부에는 댐핑로드(41)의 하단부가 바닥면과 충돌을 방지하기 위해 탄성 섬유 재질의 그물망(45)이 바닥면과 일정 높이로 이격된 위치에 구성되고, 댐핑로드(41)에는 플랙시블재(43)의 상승을 제한하기 위한 상승 방지철망(46)이 구성된 것을 특징으로 하는 교량 진동 감쇠장치.
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