KR101830863B1 - 교량 제진용 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법 - Google Patents
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Abstract
평상시에 교량의 온도변화에 따른 교량의 신축작용에 의한 변위를 수용하고, 지진 발생시에 교각 고정받침과 함께 교각 가동받침이 지진하중을 분담하도록 교각 가동받침을 즉각적으로 고정시킴으로써 지진에 대응(제진)할 수 있고, 또한, 지진 발생시 피스톤의 활주시 오일 순환 기능을 하는 연통로를 간단하게 폐쇄시킴으로써 피스톤의 활주운동을 멈추게 함으로써 종래의 점성댐퍼에서 발생하는 계절별 온도차에 따른 댐퍼의 감쇄력 저하나 정교한 오리피스가 불필요하며, 기존 교량을 내진받침으로 교체하거나 신설교량을 설치할 때 고가의 면진받침을 적용하지 않고도 단순한 구동 원리와 구조를 갖고 성능이 우수한 교량 제진용 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 교량 제진용 유압식 스토퍼에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 평상시에 교량의 온도변화에 따른 교량의 신축작용에 의한 변위를 수용하고, 지진 발생 시에 교각 고정단과 함께 교각 가동단이 지진하중을 분담하도록 교각 가동단을 즉각적으로 교각 고정단으로 전환시킴으로써 지진에 대응하는 교량의 제진(Seismic Control)을 위한 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설구조물의 시공은 지진 등의 피해를 예방하고 구조물의 수명을 증가시킬 수 있도록 내진 설계를 필요로 한다. 특히, 교량의 경우, 구조적으로 지진 피해에 대한 우려가 높기 때문에 내진 안정성을 확보하기 위한 설계와 내진 보강 작업을 필요로 한다. 이때, 내진 설계가 반영되지 않은 교량은 수평방향으로 작용하는 지진력이 교량받침에 집중되어 지진 발생시에 교량받침이 파괴되거나 또는 교량 상판의 이탈, 붕괴 등이 초래될 수 있다.
하지만 내진 설계가 고려되지 않은 교량의 경우 교각과 상판 사이에 별도로 설치하여 교각에 미치는 지진에 의한 횡력을 흡수할 수 있도록 점성댐퍼를 설치하기도 하지만, 이러한 점성댐퍼는 설치된 방향으로 작용하는 횡력만을 흡수할 수 있고, 전술한 교량받침과 별도로 설치되어야 하기 때문에 비경제적이며 시공성이 떨어진다는 문제점이 있다.
구체적으로, 교량은 소정 간격으로 지상에 설치되는 다수의 교각, 이들 각 교각의 상부에 설치되는 상부구조물, 상기 교각 상에 설치되어 상부구조물을 지지하는 교량받침 및 상기 교각과 상부구조물 사이에 설치되어 지진에 의한 큰 충격력을 흡수하기 위한 충격흡수장치 등으로 이루어져 있다.
이러한 교량의 교각 상부와 상부구조물 사이에 설치되는 교량받침은 풍하중, 차량이나 열차 등의 시제동하중, 곡선구간에서의 주행차량의 원심력 등을 받아주면서, 열 변형 등에 의한 신축이 가능하도록 하고, 또한, 상기 상부구조물 등의 하중을 교각으로 안전하게 전달하도록 하며, 상부구조물의 변형 및 이동을 허용하기 위해 고정단, 일방향 가동단 및 양방향 가동단의 3가지 형식의 교량받침을 설치한다.
한편, 도 1은 일반적인 교량에 설치되는 고정받침 및 가동받침을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 교량의 중앙부 교각(12a)에는 고정받침(14)이 설치되고, 교대(11) 및 양측 교각(12b)에 각각 가동기능의 가동받침(13a, 13b)이 설치된다. 따라서 평상시에는 온도변화에 따라 교량중앙부의 고정받침(14)을 기준으로 양쪽 방향으로 아무런 구속 없이 신축작용이 일어나게 되며, 지진 발생시에는 지진에 의한 상부구조물(15)의 관성력이 모두 고정받침(14)에 집중하게 된다.
또한, 교량의 상부구조물(15)은 차량의 주행로인 교량상판을 포함하는 교량 구조물로서, 평상시에는 계절별 온도차에 의해 교량 길이방향으로 신축작용이 일어나게 되며, 지진 발생시에는 상부구조물(15) 전체가 교각위에서 한꺼번에 흔들려 움직이게 되므로 상판의 이탈로 인한 교량의 전도 등이 발생하게 된다.
통상적으로, 상부구조물(15)을 지지하고 있는 교각의 교량받침은 교량의 중앙부 교각(12a)에 고정받침(14)을 설치하고, 나머지 양측 경간(12b)에 가동받침(13b)을 설치하여 교량 상부구조물(15)의 길이방향의 신축변위를 수용하게 된다. 따라서 측경간의 가동받침(13b)은 수평력을 받지 못하는 구조이므로 지진 발생시에는 상판을 포함하는 상부구조물(15)의 관성력이 교량 중앙부의 고정받침(14)으로 과도하게 집중되어, 고정받침(14)을 포함한 교각 상단부가 파괴되고, 상판의 이탈이나 교량의 붕괴 등이 발생하게 된다.
그러므로 내진이 고려되지 않은 교량이 지진력을 견디기 위해서 새로이 내진설계를 반영하여 면진받침(LRB) 등으로 교량받침을 모두 교체하거나 또는 교각 고정받침을 제외한 교각 가동받침에서 수평 지지력을 수용할 수 있는 점성댐퍼 등으로 내진을 보강해야 한다.
구체적으로, 면진받침 시스템은 전체 교량의 받침을 탄성받침의 내부에 납이 삽입된 면진용 교량받침으로 모두 교체하는 것으로, 지진의 방향에 관계없이 전체 방향에 면진 효과를 얻을 수 있지만, 충격흡수량에 한계가 있기 때문에 소규모 교량에 한정되어 적용이 가능하며, 또한, 고가의 면진받침 사용으로 인해서 공사비가 과다하게 증가되는 단점이 있다.
또한, 관성 에너지를 흡수하는 제진장치인 점성댐퍼는 가동단의 교각 상단에 설치하게 되며, 점성댐퍼의 피스톤로드에 급격한 수평력 작용시 실린더 내에 형성된 다양한 형태의 오리피스를 통하여 실린더 내의 압축된 오일이 빠져나가는 과정에서 유체의 마찰 손실에 의한 하중 감쇄가 발생하면서 변위와 충격하중을 완화시키게 된다. 이러한 하중 감쇄 기능을 갖는 점성댐퍼는 상판의 상대속도가 미미한 교량의 신장이나 수축 발생시에는 피스톤로드의 움직임을 허용하게 되지만, 상대적으로 상대속도가 빨라지는 지진 발생시에는 점성댐퍼가 설치된 가동교각부에서 고정단 교각에 집중되는 관성력을 완화시키면서 지진에너지를 분담할 수 있다.
그러나 이러한 점성댐퍼는 댐퍼 내에 충전된 오일은 여름과 겨울 등 온도차에 따라 오일의 점도계수에 현저한 변화를 일으키게 되므로 계절에 따른 감쇄력의 차이가 발생한다. 또한, 고하중용 점성댐퍼의 오리피스 설계시, 고도의 축적된 기술이 필요할 뿐만 아니라, 실린더 제작기술을 포함한 최대 감쇄력 측정, 시험속도 0.01㎜/sec의 마찰저항실험, 하중변위 이력곡선 시험 등의 복잡하고 다양한 성능검증에도 축적된 기술이 요구되며, 이에 따라 국내에서 소비되는 교량 내진 보강용 점성댐퍼는 고속도로나 철도 상의 교량에 적용하고 있는 실정이다.
한편, 도 2는 종래의 기술에 따른 교량상부공과 교각 또는 교대 사이에 설치된 교량받침 및 충격전달장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 교량받침 및 충격전달장치를 나타내는 설치사진이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 교량받침(23)의 경우, 교각(22)과 교량 상판(21)이 접하는 면인 교각(22)의 상단면 및 교량 상판(21) 상부공의 하단면에 각각 연결 고정되어 설치되며, 충격전달장치(STU: 30)는 이러한 교량받침들(23) 사이에 설치된다.
따라서 교량받침(23)은 교량 상판(21)에 전해지는 수평 및 수직하중을 적절히 분산시켜 상부 하중을 하부 구조로 안전하게 전달하며, 또한, 상부 구조물로부터의 변형 및 이동을 흡수하는 기능을 수행하며, 상기 교량받침(23)은 크게 고정받침, 일방향 가동받침 및 양방향 가동받침으로 구분된다. 예를 들면, 고정받침은 상기 교량 상판(21) 상부공과 교각(22)에 완전히 고정되어 구심점 역할을 수행하고, 상기 교량 상판(21)에 의한 수직하중과 수평하중을 동시에 받게 된다.
또한, 교량받침(23)과 별도로 평상시에는 교량받침(23)과 함께 유동성을 가지다가 지진과 같이 순간적으로 강한 수평력이 작용하게 되면 동시에 고정받침으로 전환 작동될 수 있도록 제1 및 제2 브래킷(31, 32) 사이에 충격전달장치(30)를 설치하고 있다.
이러한 충격전달장치(30)는 상부 구조물과 교각(22) 사이에 서서히 작용하는 수평력에 대해서는 그 이동을 허용하고, 상부 구조물과 교각(22) 사이에 지진에 의해 순간적으로 강한 수평력이 작용하게 되면 순간적으로 이동을 허용하지 않게 작동된다.
하지만, 전술한 충격전달장치(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 큰 부피에 따른 무거운 하중에도 불구하고, 교각(22) 및 교량 상판 사이에 각각에 별도로 설치하여야 하므로 설치가 어렵고 비용이 증대되는 문제점이 있다. 또한, 교량의 변위에 따라 신축적인 대응이 어려워 하부구조물에 고정된 상태에서 상부구조물의 변위에 의해 교축방향이나 교축직각방향과 평행 상태가 유지되지 못해서 고정받침으로의 선택적인 전환이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
구체적으로, 종래의 기술에 따른 충격전달장치(30)는 점성 유체가 충진된 실린더 내부에 실린더 벽과 일정 틈새가 있는 피스톤이 구비되어 있는 형태를 하고 있는데, 실린더와 피스톤로드의 상대운동이 저속일 때는 전달력이 아주 작으나, 지진 또는 기타 충격하중의 작용으로 고속의 상대운동이 발생할 때는 내부 충진재 및 실린더 내부의 재료 및 기구적 특성에 의하여 잠금장치(Locking Device) 기능을 하게 되어, 상판의 충격하중을 그대로 교각으로 전달하게 된다.
이에 따라 온도 변화에 의한 열팽창 또는 수축 등의 교량의 평상시 거동은 자연스럽게 허용하면서 지진 시의 고속 거동에 대해서는 잠금장치와 같이 교량의 상부 구조물과 하부구조물을 구속하여 교량이 안정적으로 거동하게 한다. 이러한 기능을 수행하기 위하여 충격전달장치(30)는 피스톤의 작동이 원활히 일어나면서 충진된 점성재료가 누설되지 않도록 정밀하게 설계 및 제작되어야 한다.
하지만, 종래의 기술에 따른 충격전달장치(30)는 큰 설치공간이 필요하고, 설치공사가 어려워 공사기간이 많이 소요되고, 품질 관리가 어렵다고 하는 단점이 있다. 특히 내진 설계가 되지 않은 기존 교량의 경우 형하공간이 부족한 경우도 있기 때문에 설치가 용이하지 않다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 평상시에 교량의 온도변화에 따른 교량의 신축작용에 의한 변위를 수용하고, 지진 발생시에 교각 고정받침과 함께 교각 가동받침이 지진하중을 분담하도록 교각 가동받침을 즉각적으로 고정시킴으로써 지진에 대응할 수 있는, 교량 제진용 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 지진 발생시 피스톤의 활주시 오일 순환 기능을 하는 연통로를 간단하게 폐쇄시킴으로써 피스톤의 활주운동을 멈추게 함으로써 종래의 점성댐퍼에서 발생하는 계절별 온도차에 따른 점성댐퍼의 감쇄력 저하나 정교한 오리피스가 불필요한, 교량 제진용 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 기존 교량을 내진받침으로 교체하거나 신설교량을 설치할 때 고가의 면진받침을 적용하지 않고도 단순한 구동 원리와 구조를 갖고 성능이 우수한 교량 제진용 유압식 스토퍼를 경제적으로 제작할 수 있는, 교량 제진용 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼는, 교량 상부구조물의 하부 및 측경간 교각 상부 사이에 설치되는 교량 제진용 유압식 스토퍼에 있어서, 내장된 오일에 의해 활주하는 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤의 전방부를 제1 챔버로 구획하고 상기 피스톤의 후방부를 제2 챔버로 구획하며, 상단에 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 서로 연통시키는 연통로가 형성되고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버의 상부에 상기 연통로와 각각 서로 교차하도록 수직 유통로가 형성되며, 상기 수직 유통로 상단에 관통홀이 형성된 원통형 캡이 배치되는 실린더 본체; 상기 실린더 본체의 상단 외주면에 체결되는 실린더 덮개; 상기 실린더 본체의 일측에 고정되고, 단부에 제1 연결용 링이 형성된 연결봉; 상기 피스톤에 부착되고, 단부에 제2 연결용 링이 형성된 피스톤로드; 일측이 상기 제1 연결용 링과 연결되고, 타측이 상기 상부구조물에 고정되는 제1 브래킷; 및 일측이 상기 제2 연결용 링과 연결되고, 타측이 상기 측경간 교각 상부에 고정되는 제2 브래킷을 포함하되, 평상시 상대속도가 미미한 변위 발생시 상기 실린더 본체 내의 오일이 상기 연통로 및 원통형 캡의 관통홀을 통하여 상기 피스톤 전방부의 제1 챔버에서 후방부의 제2 챔버로 이동되면서 상기 피스톤이 서서히 활주되며; 그리고 지진에 의해 상대속도가 빠른 변위 발생시, 상기 피스톤의 활주시 오일 순환 기능을 하는 상기 연통로를 간단하게 폐쇄시킴으로써 상기 피스톤의 활주운동을 멈추게 하고, 상기 제1 챔버를 포함한 수직 유통로에 내압의 급상승이 일어나고, 이로 인해 상기 수직 유통로상의 상기 원통형 캡이 즉시 상승하여 오일의 이동로인 상기 연통로를 닫아서 상기 피스톤의 움직임을 고정시키고, 교각 가동단이 고정단으로 전환되는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 실린더 본체의 상단 외측부에 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연통시키는 수평방향의 연통로가 형성되고, 상기 연통로와 연직으로 연결되는 수직 유통로 및 원통형 캡이 좌우 대칭으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 수평방향의 연통로 및 상기 원통형 캡은 상기 실린더 본체의 상단에 형성되며, 상기 실린더 덮개는 상기 실린더 본체의 상단 외주면에 덧대어 조립하여 형성할 수 있다.
여기서, 상기 연통로와 교차하는 원통형 캡은 상기 수직 유통로의 구경보다 크게 확장되도록 형성하고, 상기 연통로를 횡단하여 보다 연장되며, 상기 확장된 공간에 압력조절용 스프링과 원통형 캡이 배치될 수 있다.
여기서, 상기 원통형 캡은 기둥 형상으로 형성되며, 상기 원통형 캡의 측면부에 수평방향으로 상기 연통로와 동일한 구경의 관통홀이 형성되며, 상기 압력조절용 스프링은 상기 원통형 캡을 상하로 이동시켜 상기 연통로를 개방하거나 폐쇄하는 역할을 한다.
여기서, 상기 원통형 캡에 형성된 관통홀은 평상시에는 상기 연통로와 동일한 높이를 유지함으로써, 상기 연통로는 상기 관통홀을 통해 개방되고, 유압이 급상승하여 실린더 본체 내의 압력이 일정치 이상으로 높아지면 상기 원통형 캡을 상승시켜 상기 연통로를 폐쇄하는 역할을 한다.
여기서, 상기 실린더 본체 내의 압력이 떨어지게 되면, 상기 압력조절용 스프링의 복원력에 의해 상기 원통형 캡이 하강함으로써 상기 연통로가 다시 개방되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 수직 유통로의 구경은 상기 실린더 본체 내의 압력이 상기 원통형 캡에 전달될 수 있도록 상기 연통로의 구경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼는, 상기 제1 브래킷을 상기 상부구조물에 체결하는 제1 체결부재; 및 상기 제2 브래킷을 상기 측경간 교각 상부에 체결하는 제2 체결부재를 추가로 포함하며, 상기 제1 체결부재 및 제2 체결부재는 고장력 볼트 또는 PC 강봉인 것이 바람직하다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 다른 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법은, 교량 상부구조물의 하부 및 측경간 교각 상부 사이에 설치되는 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법에 있어서, a) 상부구조물 및 측경간 교각에 제1 체결부재 및 제2 체결부재를 사용하여 제1 브래킷과 제2 브래킷을 각각 체결하는 단계; b) 상기 제1 브래킷과 제2 브래킷 사이의 이격된 공간에 교량 제진용 유압식 스토퍼를 배치하는 단계; c) 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체 일측에 고정된 연결봉 단부의 제1 연결용 링에 핀을 삽입하여 상기 연결봉과 상기 제1 브래킷을 체결 고정하는 단계; 및 d) 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체 내의 피스톤에 고정된 피스톤로드 단부의 제2 연결용 링에 핀을 삽입하여 상기 피스톤로드와 상기 제2 브래킷을 체결 고정하는 단계를 포함하되, 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체는 내장된 오일에 의해 활주하는 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤의 전방부를 제1 챔버로 구획하고 상기 피스톤의 후방부를 제2 챔버로 구획하며, 상단에 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 서로 연통시키는 연통로가 형성되고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버의 상부에 상기 연통로와 각각 서로 교차하도록 수직 유통로가 형성되며, 상기 수직 유통로 상단에 관통홀이 형성된 원통형 캡이 배치되며; 평상시 상대속도가 미미한 변위 발생시 상기 실린더 본체 내의 오일이 상기 연통로 및 원통형 캡의 관통홀을 통하여 상기 피스톤 전방부의 제1 챔버에서 후방부의 제2 챔버로 이동되면서 상기 피스톤이 서서히 활주되며; 그리고 지진에 의해 상대속도가 빠른 변위 발생시, 상기 피스톤의 활주시 오일 순환 기능을 하는 상기 연통로를 간단하게 폐쇄시킴으로써 상기 피스톤의 활주운동을 멈추게 하고, 상기 제1 챔버를 포함한 수직 유통로에 내압의 급상승이 일어나고, 이로 인해 상기 수직 유통로상의 상기 원통형 캡이 즉시 상승하여 오일의 이동로인 상기 연통로를 닫아서 상기 피스톤의 움직임을 고정시키고, 교각 가동단이 고정단으로 전환되는 것을 특징으로 한다. 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 평상시에 교량의 온도변화에 따른 교량의 신축작용에 의한 변위를 수용하고, 지진 발생시에 교각 고정받침과 함께 교각 가동받침이 지진하중을 분담하도록 교각 가동받침을 즉각적으로 고정시킴으로써 지진에 대응할 수 있다.
본 발명에 따르면, 지진 발생시 피스톤의 활주시 오일 순환 기능을 하는 연통로를 간단하게 폐쇄시킴으로써 피스톤의 활주운동을 멈추게 함으로써 종래의 점성댐퍼에서 발생하는 계절별 온도차에 따른 댐퍼의 감쇄력 저하나 정교한 오리피스가 불필요하다.
본 발명에 따르면, 기존 교량을 내진받침으로 교체하거나 신설교량을 설치할 때 고가의 면진받침을 적용하지 않고도 단순한 구동 원리와 구조를 갖고 성능이 우수한 교량 제진용 유압식 스토퍼를 경제적으로 제작할 수 있다.
도 1은 일반적인 교량에 설치되는 고정받침 및 가동받침을 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 교량상부공과 교각 또는 교대 사이에 설치된 교량받침 및 충격전달장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 교량받침 및 충격전달장치를 나타내는 설치사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼가 설치된 교량을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼가 교량의 교각 및 상부구조물 사이에 설치된 것을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체를 구체적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체를 구체적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법의 동작 흐름도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 교량상부공과 교각 또는 교대 사이에 설치된 교량받침 및 충격전달장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 교량받침 및 충격전달장치를 나타내는 설치사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼가 설치된 교량을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼가 교량의 교각 및 상부구조물 사이에 설치된 것을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체를 구체적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체를 구체적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법의 동작 흐름도이다.
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.
[교량 제진용 유압식 스토퍼(200)]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼가 설치된 교량을 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼가 교량의 교각 및 상부구조물 사이에 설치된 것을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼가 설치된 교량은, 교대(110), 중앙부 교각(120a), 측경간 교각(120b), 교대용 가동받침(130a), 측경간 교각용 가동받침(130b), 중앙부 교각용 고정받침(140) 및 상부구조물(150)을 포함하며, 측경간 교각(120b) 및 상부구조물(150) 사이의 가동단에 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)가 설치되며, 상기 상부구조물(150)은 거더 및/또는 상판을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 교량의 중앙부 교각(120a)에는 고정 기능의 교량받침인 중앙부 교각용 고정받침(140)이 설치되고, 양측 측경간 교각(120b)을 포함한 교대(110)에는 가동 기능의 교량받침인 교대용 가동받침(130a) 및 측경간 교각용 가동받침(130b)이 각각 설치된다. 따라서 평상시에는 온도 변화에 따라 상기 중앙부 교각용 고정받침(140)을 기준으로 양쪽 방향으로 아무런 구속 없이 신축작용이 일어나게 되며, 지진 발생시에는 지진에 의한 상부구조물(150)의 관성력이 모두 고정단에 집중하게 된다. 따라서 교각상의 중앙부 교각용 고정받침(140)이 손상되거나 교량 상부구조물(150)의 추락 또는 교각의 붕괴가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 실시예의 경우, 교각 중앙부 고정단을 제외한 양측 교각 가동단에 잠금 기능의 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)를 각각 설치함으로써 지진 발생시 관성력을 인접 교각 가동단으로 분산시켜 다점 고정 시스템화함으로써 교량 구조물의 안전성을 확보하게 된다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 측경간 교각(120b) 및 상부구조물(150) 사이에 설치되며, 구체적으로, 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 양 단부는 제1 브래킷(300a) 및 제2 브래킷(300b)이 고정되고, 상기 제1 브래킷(300a)은 제1 체결부재(160a)를 사용하여 상부구조물(150)에 체결되고, 상기 제2 브래킷(300b)은 제2 체결부재(160b)를 사용하여 측경간 교각(120b)의 상부에 체결된다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 종래의 기술에 따른 점성댐퍼에서 발생하는 계절별 온도차에 따른 감쇄력의 급격한 감소 문제를 해결하도록 종래의 복잡한 구조의 감쇄력을 이용한 점성댐퍼보다 구동원리가 단순하고 성능검증이 용이하다는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 교량의 온도변화에 따른 신축작용 등 서서히 일어나는 평상시 변위를 수용할 수 있고, 또한, 상대적으로 상대속도가 빨라지는 지진 발생시에는 교각 가동단에서 관성력을 완화시키면서 지진에너지를 분담할 수 있으며, 가격이 저렴하고 성능이 우수하다는 특징이 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼를 예시하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체를 구체적으로 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 실린더 본체를 구체적으로 나타내는 평면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는, 실린더 본체(210), 실린더 덮개(220), 피스톤(230), 연결봉(240a), 피스톤로드(240b), 제1 챔버(250a), 제2 챔버(250b), 원통형 캡(260), 수직 유통로(270) 및 연결용 링(280a, 280b)을 포함하며, 또한, 덮개 체결부재(290), 압력조절용 스프링(310), 연통로(320) 및 관통홀(330)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 상부구조물(150)의 하부 및 측경간 교각(120b) 상부 사이에 설치된다.
실린더 본체(210)는 내장된 오일에 의해 활주하는 피스톤(230)을 구비하고, 상기 피스톤(230)의 전방부를 제1 챔버(250a)로 구획하고 상기 피스톤(230)의 후방부를 제2 챔버(250b)로 구획하며, 상단에 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)를 서로 연통시키는 연통로(320)가 형성되고, 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)의 상부에 상기 연통로(320)와 각각 서로 교차하도록 수직 유통로(270)가 형성되며, 상기 수직 유통로(270) 상단에 관통홀(330)이 형성된 원통형 캡(260)이 배치된다.
실린더 덮개(220)는 상기 실린더 본체(210)의 상단 외주면에 체결된다.
연결봉(240a)은 상기 실린더 본체(210)의 일측에 고정되고, 단부에 제1 연결용 링(280a)이 형성되고, 피스톤로드(240b)는 상기 피스톤(230)에 부착되고, 단부에 제2 연결용 링(280b)이 형성된다.
제1 브래킷(300a)은 일측이 상기 제1 연결용 링(280a)과 연결되고, 타측이 상기 상부구조물(150)에 고정되고, 제2 브래킷(300b)은 일측이 상기 제2 연결용 링(280b)과 연결되고, 타측이 상기 측경간 교각(120b) 상부에 고정된다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 속도가 느린 미미한 변위에 대해서는 실린더 본체(210) 내의 오일이 연통로(320) 및 원통형 캡(260)의 관통홀(330)을 통하여 피스톤(230) 전방부의 제1 챔버(250a)에서 후방부의 제2 챔버(250b)로 이동되면서 서서히 피스톤(230)이 활주된다. 또한, 지진 등과 같이 상대속도가 빠른 급격한 변위 발생시는 제1 챔버(250a)를 포함한 수직 유통로(270)에 내압의 급상승이 일어나고, 이로 인해 수직 유통로(270)상의 원통형 캡(260)이 즉시 상승하여 오일의 이동로인 연통로(320)를 닫아서 피스톤(230)의 움직임을 고정시킬 수 있다. 이에 따라 유압식 스토퍼(200)에 의해 가동단이 고정단으로 전환될 수 있다.
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)는 상기 연통로(320)에 의해 서로 연통되며, 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)에서 상기 연통로(320)와 각각 서로 교차하도록 수직 유통로(270)가 형성되며, 교차부의 수직 유통로(270) 상단에는 관통홀(330)이 형성된 원통형 캡(260)이 배치된다.
상기 실린더 본체(210)의 외측면은 연결봉(240a)과 연결되고, 상기 실린더 본체(210) 내에 피스톤(230)이 부착된 피스톤로드(240b)가 배치되며, 상기 연결봉(240a)의 단부에 제1 브래킷(300a)과 결속되는 제1 연결용 링(280a)이 형성되고, 상기 피스톤로드(240b)의 단부에 제2 브래킷(300b)과 결속되는 제2 연결용 링(280b)이 형성된다.
이때, 상기 실린더 본체(210)는 상기 피스톤(230)을 기준으로 전방부를 제1 챔버(250a)로 구획하고, 후방부를 제2 챔버(250b)로 구획한다.
또한, 상기 실린더 본체(210)의 상단 외측부에는 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)를 연통시키는 수평방향의 연통로(320), 상기 연통로(320)와 연직으로 연결되는 수직 유통로(270) 및 원통형 캡(260)이 좌우 대칭으로 형성된다.
구체적으로, 도 6의 "A" 상세에 도시된 바와 같이, 상기 수평방향의 연통로(320) 및 상기 원통형 캡(260)은 상기 실린더 본체(210)의 상단에 형성되며, 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 덮개(220)는 상기 실린더 본체(210)의 상단 외주면에 덧대어 조립하여 형성한다. 또한, 상기 연통로(320)와 교차하는 원통형 캡(260)은 상기 수직 유통로(270)의 구경보다 다소 크게 확장되도록 형성하고, 상기 연통로(320)를 횡단하여 보다 연장되며, 상기 확장된 공간에 압력조절용 스프링(310)과 원통형 캡(260)이 배치된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 캡(260)은 기둥 형상으로 형성되며, 상기 원통형 캡(260)의 측면부에 수평방향으로 상기 연통로(320)와 동일한 구경의 관통홀(330)이 형성되며, 상기 압력조절용 스프링(310)은 상기 원통형 캡(260)을 상하로 이동시켜 상기 연통로(320)를 개방하거나 폐쇄하는 역할을 한다.
또한, 상기 원통형 캡(260)에 형성된 관통홀(330)은 평상시에는 상기 연통로(320)와 동일한 높이를 유지함으로써, 상기 연통로(320)는 상기 관통홀(330)을 통해 개방되고, 유압이 급상승하여 실린더 본체(210) 내의 압력이 일정치 이상으로 높아지면 상기 원통형 캡(260)을 상승시켜 상기 연통로(320)를 폐쇄하는 역할을 하고, 이후, 상기 실린더 본체(210) 내의 압력이 떨어지게 되면, 상기 압력조절용 스프링(310)의 복원력에 의해 상기 원통형 캡(260)이 하강함으로써 상기 연통로(320)가 다시 개방된다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 지진 등과 같이 상대속도가 큰 관성력 작용시 교각 가동단을 일시 고정시켜 고정단으로 전환시킴으로써 교각 고정단과 함께 다점 고정하여 이를 제어할 수 있다.
다시 말하면, 지진 발생시 실린더 본체(210) 내의 오일을 순환시키는 기능을 하는 연통로(320)를 폐쇄시킴으로써 피스톤(230)의 활주 운동을 멈추게 하고, 이에 따라 종래의 점성댐퍼에서 발생하는 계절별 온도차에 따른 점성댐퍼의 감쇄력 저하나 정교한 오리피스가 불필요할 뿐만 아니라, 단순한 구동 원리로 성능이 우수하고 용이하게 제작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 연통로(320) 차단 작동원리를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 본체(210)내의 피스톤(230)은 외력에 의해 좌우측으로 이동 변위를 일으키게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 피스톤(230)이 좌우 어느 방향으로 이동하든지 동일하게 구동하므로, 도 9를 참조하여, 우측에서 좌측방향으로 피스톤(230)이 작동하는 것으로 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 a)에 도시된 바와 같이, 실린더 본체(210) 내의 피스톤(230)이 매우 서서히 움직여 좌측으로 변위를 일으키게 되면, 상기 실린더 본체(210) 내의 오일은 제1 챔버(250a)로부터 제2 챔버로(240b)로 우회하도록 형성된 연통로(320) 및 개방된 원통형 캡(260)의 관통홀(330)을 통하여 서서히 이동하게 된다. 이것은 교량 상판(150)의 신축에 따른 피스톤(230)의 이동에 따른 변위를 수용하는 것이므로 매우 적은 크기로 아주 서서히 변위가 일어남을 알 수 있다.
그러나 피스톤(230)에 작용하는 수평하중이 급격히 커짐으로써 상기 피스톤(230)의 움직임이 급속히 빨라지면, 상기 연통로(320)를 통과하는 과정에서 오일의 마찰 저항값이 상승되므로 상기 제1 챔버(250a)로부터 미처 빠져나가지 못한 오일이 체류되면서 상기 제1 챔버(250a)의 내압이 급격히 높아지게 된다.
다시 말하면, 도 9의 b)에 도시된 바와 같이, 지진과 같은 속도가 빠른 수평력이 작용하게 되면 상기 제1 챔버(250a)를 포함한 수직 유통로(270)의 내압이 순식간에 상승하게 되며, 이로 인해 원통형 캡(260)이 급상승하여 상기 연통로(320)를 통과하는 오일의 흐름을 차단하여 상기 피스톤(230)이 멈추게 된다.
구체적으로, 상기 피스톤(230)의 활주를 발생시키는 교량 외부의 변위가 상대적으로 아주 미미한 평상시에는 상기 제1 챔버(250a)를 포함한 수직 유통로(270)의 유압이 설정 압력 이하의 상태이므로 상기 연통로(320) 및 원통형 캡(260)의 관통홀(330)을 통해 오일이 서서히 순환하면서 상기 피스톤(230)이 활주할 수 있다. 하지만, 지진과 같이 급작스런 충격 등이 상기 피스톤(230)에 작용되면 상기 제1 챔버(250a)를 포함한 수직 유통로(270)의 유압이 급상승하게 되므로, 원통형 캡(260)이 상승하여 상기 연통로(320)를 즉시 폐쇄시킴으로써 오일의 이동이 차단된다. 이때, 상기 원통형 캡(260)은 수직 유통로(270)의 유압에 의해 상승하여 관통홀(330)이 상부로 이동함으로써 연통로(320)가 폐쇄되지만, 또한, 도 9의 c)에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 캡(260)은 압력조절용 스프링(310)의 작용에 의해 하강하게 관통홀(330) 및 연통로(320)가 연결된다.
전술한 바와 같이, 상기 실린더 본체(210) 내의 압력이 미미한 경우, 상기 연통로(320)를 통하여 상기 실린더 본체(210) 내의 오일은 서서히 이동하며, 또한, 상기 실린더 본체(210) 내의 압력이 커질 경우, 상기 실린더 본체(210) 내의 오일의 이동을 가급적 억제해야 하므로 상기 연통로(320)의 구경은 가능하면 작을수록 유리하며, 상대적으로 수직 유통로(270)는 상기 실린더 본체(210) 내의 압력을 상기 원통형 캡(260)에 전달하는 기능을 하게 되므로 상기 연통로(320)의 구경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 실린더 본체(210) 내의 압력이 일정치 이상 작용시 오일의 이동을 자동으로 정지시켜 피스톤(230)을 멈추게 함으로써, 지진력의 크기나 지진의 변위속도에 관계없이 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 경우, 평상시, 즉, 교량의 신축작용 등 상대속도가 매우 작은 평상시에는 실린더 본체(210) 내의 오일이 서서히 이동하게 되므로 연통로(320)를 통하여 오일이 빠져나간 만큼 피스톤(230)이 이동하면서 신축 이동을 수용하게 된다. 하지만, 지진 등과 같이 상대속도가 매우 큰 충격이 가해지면 제1 챔버 또는 제2 챔버 내에서 수직 유통로(270)의 유압이 급상승하게 되므로, 수직 유통로(270)상의 원통형 캡(260)이 상승하여 상기 연통로(320)를 폐쇄함으로써 오일의 이동을 저지시키는 동시에 상기 실린더 본체(210) 내의 피스톤(230)의 활주를 멈추게 함으로써 지진 발생시 교량 상부구조물(150)의 급격한 흔들림으로 인한 관성력을 교각 가동단으로 분산시킴으로써 지진에 대응하게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 교각 가동받침에 설치된 유압식 스토퍼(200)는 지진 발생시 가동 교각부를 고정 교각부로 즉시 변환시키는 것으로, 지진에 의한 관성력이 고정받침에 집중되는 것을 다점고정 시스템화하여 분산시켜 교량구조체의 내진성능 및 구조 안정성을 향상시키게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 실린더 형상의 실린더 본체(210) 내의 급상승된 내압을 이용하여 오일 순환기능의 연통로(320)를 폐쇄시켜 상기 실린더 본체(210) 내의 피스톤(230)의 활주운동을 멈추게 함으로써, 종래의 기술에 따른 점성댐퍼에서 발생하는 계절별 온도차에 따른 댐퍼의 감쇄력 감소와 정밀한 오리피스 설계가 불필요할 뿐 아니라, 단순한 구동 원리와 구조로 성능이 우수하고 제작비용이 저렴하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 실린더 형상의 실린더 본체(210)의 내압이 일정치 이상이면 자동으로 피스톤로드(240b)를 고정시키는 방식으로 지진력의 크기나 변위속도에 관계없이 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는 상부구조물(150)의 관성력이 고정단에 집중되는 것을 방지하여 지진시의 안전을 확보하는 기술로서, 고정받침 교각을 제외한 양측 가동받침 교각에 지진발생시 고정받침으로서의 기능을 하는 유압식 스토퍼를 각각 설치하여 지진 발생시 관성력을 인접 교각으로 분산시켜 다점고정 시스템화하여 교량구조물의 안전성을 확보하게 된다.
[교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법]
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법의 동작 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법은, 교량 상부구조물(150)의 하부 및 측경간 교각(120b) 상부 사이에 설치되는 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법으로서, 먼저, 상부구조물(150) 및 측경간 교각(120b)에 제1 체결부재(160b) 및 제2 체결부재(160b)를 사용하여 제1 브래킷(300a)과 제2 브래킷(300b)을 각각 체결한다(S110). 즉, 교량의 상부구조물(150)의 하단부와 교각(120a, 120b)의 상단부에 각각 제1 브래킷(300a) 및 제2 브래킷(300b)을 설치한다. 여기서, 상기 제1 브래킷(300a) 및 제2 브래킷(300b)은 고장력 볼트, PC 강봉 등의 고정용 철물을 이용하여 콘크리트부에 견고하게 고정되며, 콘크리트부에 고장력 볼트를 고정시에는 홀을 천공한 후 레진 등 고정용 접착제를 홀에 주입하고, 제1 및 제2 체결부재(160a, 160b), 예를 들면, 고장력 볼트를 콘크리트에 고정시키거나 PC 강봉을 이용하여 교각 상단부에 상기 제1 브래킷(300a) 및 제2 브래킷(300b)을 고정시키게 되며, 여러 가지 다양한 방법으로 제1 브래킷(300a) 및 제2 브래킷(300b)을 고정시킬 수 있다.
다음으로, 상기 제1 브래킷(300a)과 제2 브래킷(300b) 사이의 이격된 공간에 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)를 배치한다(S120).
다음으로, 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 실린더 본체(210) 일측에 고정된 연결봉(250a) 단부의 제1 연결용 링(280a)에 핀을 삽입하여 상기 연결봉(250a)과 상기 제1 브래킷(300a)을 체결 고정한다(S130). 여기서, 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 실린더 본체(210)는 내장된 오일에 의해 활주하는 피스톤(230)을 구비하고, 상기 피스톤(230)의 전방부를 제1 챔버(250a)로 구획하고 상기 피스톤(230)의 후방부를 제2 챔버(250b)로 구획하며, 상단에 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)를 서로 연통시키는 연통로(320)가 형성되고, 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)의 상부에 상기 연통로(320)와 각각 서로 교차하도록 수직 유통로(270)가 형성되며, 상기 수직 유통로(270) 상단에 관통홀(330)이 형성된 원통형 캡(260)이 배치되며; 지진 발생시 상기 피스톤(230)의 활주시 오일 순환 기능을 하는 상기 연통로(320)를 간단하게 폐쇄시킴으로써 상기 피스톤(230)의 활주운동을 멈추게 한다.
다음으로, 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 실린더 본체(210) 내의 피스톤(230)에 고정된 피스톤로드(250b) 단부의 제2 연결용 링(280b)에 핀을 삽입하여 상기 피스톤로드(250b)와 상기 제2 브래킷(300b)을 체결 고정한다(S140).
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)는, 측경간 교각(120b)에 설치되며, 평상시에 교량의 온도변화에 따른 교량의 신축작용에 의한 변위를 수용하고, 지진 발생시에 교각 중앙부 고정단과 함께 교각 가동단이 지진하중을 분담하도록 가동단을 즉각적으로 고정단으로 전환시킴으로써 지진에 대응할 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.
110: 교대 120a: 중앙부 교각
120b: 측경간 교각 130a: 교대용 가동받침
130b: 측경간 교각용 가동받침 140: 중앙부 교각용 고정받침
150: 상부구조물(거더 또는 상판) 160a, 160b: 체결부재
200: 교량 제진용 유압식 스토퍼 210: 실린더 본체
220: 실린더 덮개 230: 피스톤
240a: 연결봉 240b: 피스톤로드
250a: 제1 챔버 250b: 제2 챔버
260: 원통형 캡 270: 수직 유통로
280a, 280b: 연결용 링 290: 덮개 체결부재
300a: 제1 브래킷 300b: 제2 브래킷
310: 압력조절용 스프링 320: 연통로
330: 관통홀
120b: 측경간 교각 130a: 교대용 가동받침
130b: 측경간 교각용 가동받침 140: 중앙부 교각용 고정받침
150: 상부구조물(거더 또는 상판) 160a, 160b: 체결부재
200: 교량 제진용 유압식 스토퍼 210: 실린더 본체
220: 실린더 덮개 230: 피스톤
240a: 연결봉 240b: 피스톤로드
250a: 제1 챔버 250b: 제2 챔버
260: 원통형 캡 270: 수직 유통로
280a, 280b: 연결용 링 290: 덮개 체결부재
300a: 제1 브래킷 300b: 제2 브래킷
310: 압력조절용 스프링 320: 연통로
330: 관통홀
Claims (10)
- 교량 상부구조물(150)의 하부 및 측경간 교각(120b) 상부 사이에 설치되는 교량 제진용 유압식 스토퍼에 있어서,
내장된 오일에 의해 활주하는 피스톤(230)을 구비하고, 상기 피스톤(230)의 전방부를 제1 챔버(250a)로 구획하고 상기 피스톤(230)의 후방부를 제2 챔버(250b)로 구획하며, 상단에 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)를 서로 연통시키는 연통로(320)가 형성되고, 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)의 상부에 상기 연통로(320)와 각각 서로 교차하도록 수직 유통로(270)가 형성되며, 상기 수직 유통로(270) 상단에 관통홀(330)이 형성된 원통형 캡(260)이 배치되는 실린더 본체(210);
상기 실린더 본체(210)의 상단 외주면에 체결되는 실린더 덮개(220);
상기 실린더 본체(210)의 일측에 고정되고, 단부에 제1 연결용 링(280a)이 형성된 연결봉(240a);
상기 피스톤(230)에 부착되고, 단부에 제2 연결용 링(280b)이 형성된 피스톤로드(240b);
일측이 상기 제1 연결용 링(280a)과 연결되고, 타측이 상기 상부구조물(150)에 고정되는 제1 브래킷(300a); 및
일측이 상기 제2 연결용 링(280b)과 연결되고, 타측이 상기 측경간 교각(120b) 상부에 고정되는 제2 브래킷(300b)
을 포함하되,
평상시에는 상기 실린더 본체(210) 내의 오일이 상기 연통로(320) 및 원통형 캡(260)의 관통홀(330)을 통하여 상기 피스톤(230) 전방부의 제1 챔버(250a)에서 후방부의 제2 챔버(250b)로 이동되면서 상기 피스톤(230)이 활주되며; 그리고
지진에 의한 상대속도가 빠른 변위 발생 시, 상기 피스톤(230)의 활주시 오일 순환 기능을 하는 상기 연통로(320)를 간단하게 폐쇄시킴으로써 상기 피스톤(230)의 활주운동을 멈추게 하며, 상기 제1 챔버(250a)를 포함한 수직 유통로(270)에 내압의 급상승이 발생하여 상기 수직 유통로(270)상의 상기 원통형 캡(260)이 즉시 상승하여 오일의 이동로인 상기 연통로(320)를 닫아서 상기 피스톤(230)의 움직임을 고정시키고, 교각 가동단이 고정단으로 전환되는 것을 특징으로 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 실린더 본체(210)의 상단 외측부에 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)를 연통시키는 수평방향의 연통로(320)가 형성되고, 상기 연통로(320)와 연직으로 연결되는 수직 유통로(270) 및 원통형 캡(260)이 좌우 대칭으로 형성되며, 상기 수평방향의 연통로(320) 및 상기 원통형 캡(260)은 상기 실린더 본체(210)의 상단에 형성되며, 상기 실린더 덮개(220)는 상기 실린더 본체(210)의 상단 외주면에 덧대어 조립하여 형성하는 것을 특징으로 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼. - 제4항에 있어서,
상기 연통로(320)와 교차하는 원통형 캡(260)은 상기 수직 유통로(270)의 구경보다 크게 확장되도록 형성하고, 상기 연통로(320)를 횡단하여 보다 연장되며, 상기 확장된 공간에 압력조절용 스프링(310)과 원통형 캡(260)이 배치되며, 상기 원통형 캡(260)은 기둥 형상으로 형성되며, 상기 원통형 캡(260)의 측면부에 수평방향으로 상기 연통로(320)와 동일한 구경의 관통홀(330)이 형성되며, 상기 압력조절용 스프링(310)은 상기 원통형 캡(260)을 상하로 이동시켜 상기 연통로(320)를 개방하거나 폐쇄하는 역할을 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼. - 제5항에 있어서,
상기 원통형 캡(260)에 형성된 관통홀(330)은
평상시에는 상기 연통로(320)와 동일한 높이를 유지함으로써, 상기 연통로(320)는 상기 관통홀(330)을 통해 개방되고, 유압이 급상승하여 실린더 본체(210) 내의 압력이 일정치 이상으로 높아지면 상기 원통형 캡(260)을 상승시켜 상기 연통로(320)를 폐쇄하는 역할을 하며, 상기 실린더 본체(210) 내의 압력이 떨어지게 되면, 상기 압력조절용 스프링(310)의 복원력에 의해 상기 원통형 캡(260)이 하강함으로써 상기 연통로(320)가 다시 개방되는 것을 특징으로 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼. - 제1항에 있어서,
상기 제1 브래킷(300a)을 상기 상부구조물(150)에 체결하는 제1 체결부재(160b); 및 상기 제2 브래킷(300b)을 상기 측경간 교각(120b) 상부에 체결하는 제2 체결부재(160b)를 추가로 포함하며, 상기 제1 체결부재(160b) 및 제2 체결부재(160b)는 고장력 볼트 또는 PC 강봉인 것을 특징으로 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼. - 제1항에 있어서,
상기 수직 유통로(270)의 구경은 상기 실린더 본체(210) 내의 압력이 상기 원통형 캡(260)에 전달되도록 상기 연통로(320)의 구경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼. - 교량 상부구조물(150)의 하부 및 측경간 교각(120b) 상부 사이에 설치되는 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법에 있어서,
a) 상부구조물(150) 및 측경간 교각(120b)에 제1 체결부재(160b) 및 제2 체결부재(160b)를 사용하여 제1 브래킷(300a)과 제2 브래킷(300b)을 각각 체결하는 단계;
b) 상기 제1 브래킷(300a)과 제2 브래킷(300b) 사이의 이격된 공간에 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)를 배치하는 단계;
c) 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 실린더 본체(210) 일측에 고정된 연결봉(250a) 단부의 제1 연결용 링(280a)에 핀을 삽입하여 상기 연결봉(250a)과 상기 제1 브래킷(300a)을 체결 고정하는 단계; 및
d) 상기 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 실린더 본체(210) 내의 피스톤(230)에 고정된 피스톤로드(250b) 단부의 제2 연결용 링(280b)에 핀을 삽입하여 상기 피스톤로드(250b)와 상기 제2 브래킷(300b)을 체결 고정하는 단계
를 포함하되,
상기 교량 제진용 유압식 스토퍼(200)의 실린더 본체(210)는 내장된 오일에 의해 활주하는 피스톤(230)을 구비하고, 상기 피스톤(230)의 전방부를 제1 챔버(250a)로 구획하고 상기 피스톤(230)의 후방부를 제2 챔버(250b)로 구획하며, 상단에 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)를 서로 연통시키는 연통로(320)가 형성되고, 상기 제1 챔버(250a)와 제2 챔버(250b)의 상부에 상기 연통로(320)와 각각 서로 교차하도록 수직 유통로(270)가 형성되며, 상기 수직 유통로(270) 상단에 관통홀(330)이 형성된 원통형 캡(260)이 배치되며;
평상시에는 상기 실린더 본체(210) 내의 오일이 상기 연통로(320) 및 원통형 캡(260)의 관통홀(330)을 통하여 상기 피스톤(230) 전방부의 제1 챔버(250a)에서 후방부의 제2 챔버(250b)로 이동되면서 상기 피스톤(230)이 활주되며; 그리고
지진에 의한 상대속도가 빠른 변위 발생 시, 상기 피스톤(230)의 활주시 오일 순환 기능을 하는 상기 연통로(320)를 간단하게 폐쇄시킴으로써 상기 피스톤(230)의 활주운동을 멈추게 하며, 상기 제1 챔버(250a)를 포함한 수직 유통로(270)에 내압의 급상승이 발생하여 상기 수직 유통로(270)상의 상기 원통형 캡(260)이 즉시 상승하여 오일의 이동로인 상기 연통로(320)를 닫아서 상기 피스톤(230)의 움직임을 고정시키고, 교각 가동단이 고정단으로 전환되는 것을 특징으로 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제1 체결부재(160b) 및 제2 체결부재(160b)는 각각 고장력 볼트 또는 PC 강봉인 것을 특징으로 하는 교량 제진용 유압식 스토퍼의 시공 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020170044017A KR101830863B1 (ko) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 교량 제진용 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법 |
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| KR1020170044017A KR101830863B1 (ko) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 교량 제진용 유압식 스토퍼 및 그 시공 방법 |
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| KR101830863B1 true KR101830863B1 (ko) | 2018-02-21 |
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- 2017-04-05 KR KR1020170044017A patent/KR101830863B1/ko active IP Right Grant
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