KR101909456B1 - 지하터널 세그멘트 부위 변형 충격 흡수용 방수 탄성와셔 - Google Patents

Abstract

따라서 본 발명은 지수 O-Ring(O-Ring) 의 구조는 쐐기형으로 만들어 볼트가 삽입되는 세그멘트 내부관의 내경과 볼트의 외경 사이의 빈틈에 삽입되어 밀봉된 상태로 방수 지수가 되는 현저한 효과가 있으며, 지진이나 지반함몰 현상이 발생하여 지하에 장거리로 형성되어 있는 터널구조의 콘크리트 세그멘트 조립구조물이 변형 충격을 받을 때도 이를 흡수할 수 있다.

Description

지하터널 세그멘트 부위 변형 충격 흡수용 방수 탄성와셔{Waterproof elastomeric washer for deformation shock absorption of underground tunnel segment}

본 발명은 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세그멘트의 연결구멍 상부에 방수기능의 O-Ring과 변형 충격 흡수기능의 탄성와셔가 일체형으로 체결되는 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔에 관한 것이다.

일반적으로 도시 기반 시설인 지하철, 상/하수도 , 전기 , 통신선로 , 가스관로 등을 지중에 매설함에 있어서 종래에는 주로 지반을 개착하여 관로를 설치하는 개착식 공법에 의해 시공됨이 일반적이었다. 그러나, 이러한 개착식 공법의 경우 , 소음 , 분진 등의 문제가 있을 뿐 아니라, 지하수위가 높은 지역이나 연약지반 등에서는 지반침하의 우려가 있었으며, 나아가 교통이 복잡한 도심 지역 등에서 공사가 이루어지는 경우 교통 장애를 일으켜 생활을 크게 불편하게 하는 요인이 되고 있었다.

근래에는 이와 같은 문제를 개선하기 위하여, 비개착식 공법으로서 지상 굴착 작업없이 지하에서 굴진기에 의해 지하터널을 만드는 실드 (shield) 공법이 개발되어 널리 채택 되고 있다. 실드 공법은 주로 대구경의 터널로 지하철이나 전력구 등의 지하터널을 건설 할 때 발진구 위치의 지하 수직구 속에서 실드 머신 (shield machine)이 지층을 뚫고 나아 갈 때 막장 전면에 지반의 붕괴를 방지하기 위하여 막장압을 형성하는 방법으로 이수식 또는 이토압식 공법을 채택하고 있다 .

그리고 , 굴진으로 형성된 터널에는 세그멘트 (segment)라는 터널 형성용 콘크리트 구조 물을 사용하게 된다. 일반적으로 실드 터널 공사 시에 사용되는 실드 터널용 세그멘트는 구조상 그 크기가 대형이고 고중량물이므로 조각 단위로 생산되어 현장에서 조립 사용된다. 이러한 세그멘트는 반달모양의 조각단위로 이루어져 있으며 현장에서 원통형으로 일차 조립된 후 원통형으로 조립된 세그멘트들은 길이 방향으로 상호 조립되어 터널을 형성시키고 있다.

실드 공법으로 시공된 세그멘트구조의 터널이 지진이나 침하 등의 외력이 작용할 때 변형을 견딜 수 있는 내력성이나 연결부위의 지수성을 확보하기 위해서는 내진 성능을 향상시킬 수 있는 구조의 내진 설계가 필요하다. 지반의 변형에 대하여 실드 터널의 추종 성을 높이는 방법은 세그멘트 링의 길이를 짧게하거나 구조를 변형되지 않게 하거나 후렉시블한 성질을 가진 세그멘트를 사용하는 방법이 있으나, 이러한 방법들은 장거리 터널이 필요한 현실에 적합한 방안이 되지 못하고 있다.

또한, 종래기술로서 등록실용신안공보 등록번호 20-0417821호에는 물체를 결합하게되는 공지의 볼트에 있어서 체결시 결합체와 접촉하게 되는 접촉면이 일정간격으로 배분되어 변 또는 모서리에서 중심으로 향하는 다수개의 접촉단부(11)로 되어지는 것을 특징으로 하는 결합강화볼트(10)가 공개되어 있다.

또한 등록실용신안공보 등록번호 20-0429383호에는 배관 유니온의 O-Ring 삽입홈 구조에 있어서, 제 1 배관에 삽입하여 고정 설치하는 고정용 너트; 제 2 배관에 일측을 체결하고 타측에 상기 고정용 너트를 체결하여 상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관을 연결하는 유니온; 및 상기 고정용 너트와 상기 배관 유니온 사이에 삽입하는 O-Ring(O-Ring);을 구비하며, 상기 유니온은: 상기 고정용 너트의 암나사부에 체결하는 제 1 수나사부가 형성된 아답터가 일측에 형성되고 상기 제 2 배관의 암나사부에 체결하는 제 2 수나사부가 타측에 형성되고 상기 제 1 수나사부와 상기 제 2 수나사부 사이에 너트나사부가 일체로 형성되며, 상기 아답터의 단부에 상기 O-Ring과 동일한 형상의 O-Ring 삽입홈이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 배관 유니온의 O-Ring 삽입홈 구조가 공개되어 있다.

그러나 기존의 지수 O-Ring둥근 단면을 가진 것으로 밀봉하고자 하는 부위에 이물질이 있으면 이물질의 틈새로 누수가 발생하므로 O-Ring 의 기능이 발휘되지 못하는 단점이 있으며, 또한 지진 등으로 인해 변형이 있을 때 이러한 충격을 흡수할 수 없는 구조이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 지수 O-Ring(O-Ring) 의 구조는 쐐기형으로 만들어 볼트가 삽입되는 세그멘트 내부관의 내경과 볼트의 외경 사이의 빈틈에 삽입되어 밀봉된 상태로 방수 지수가 되도록 하였으며 이를 변형 흡수 기능의 탄성와셔와 결합구조된 구조로 만들어 시공이 용이하도록 만든 지하터널 세그멘트 부위 변형 충격 흡수용 방수 탄성와셔를 제공하고자 하는 것이다.

따라서 본 발명은 지수 O-Ring(O-Ring) 의 구조는 쐐기형으로 만들어 볼트가 삽입되는 세그멘트 내부관의 내경과 볼트의 외경 사이의 빈틈에 삽입되어 밀봉된 상태로 방수 지수가 되도록 하였으며, 이를 변형 충격을 흡수할 수 있는 탄성와셔와 결합한 구조로 제작함으로써 시공성과 기능성을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

따라서 본 발명은 지수 O-Ring(O-Ring) 의 구조는 쐐기형으로 만들어 볼트가 삽입되는 세그멘트 내부관의 내경과 볼트의 외경 사이의 빈틈에 삽입되어 밀봉된 상태로 방수 지수가 되도록 하였으며, 이를 변형 충격을 흡수할 수 있는 탄성와셔와 결합한 구조로 제작함으로써 시공성과 기능성을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔의 탄성와셔 단면도
도 2는 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔의 탄성와셔 결합도
도 3은 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔의 O-Ring 단면도
도 4는 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔의 시공도
도 5는 다른 실시례의 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔결합도

본발명은 지하터널 세그멘트 부위변형 충격 흡수용 방수 탄성와셔세그멘트(100)의 연결구멍(110)에 볼트(200)를 결합하는 것으로, 상기 세그멘트(100)의 연결구멍(110) 상부에 O-Ring(300)이 결합된 탄성와셔(400)가 너트(500) 사이에 체결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 O-Ring(300)은 쐐기형인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성와셔(400)와 너트(500) 사이에는 철와샤(410)가 체결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄샹와샤(400)의 재질은 우레탄고무를 주성분으로 포함하여 비커스경도 95이상, 탄성계수 50~100kN/mm의 물성을 가진 것으로 두께를 8mm 이상으로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔의 탄성와셔 단면도, 도 2는 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 O-Ring과 충격 흡수 탄성와셔의 탄성와셔 결합도, 도 3은 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔의 O-Ring 단면도, 도 4는 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔의 시공도, 도 5는 다른 실시례의 본 발명 지하터널 세그멘트 연결볼트용 방수 탄성와셔결합도이다.

본 발명의 변형 충격 흡수용 탄성와셔는 내진 설계 기준에 적합한 소재인 특수 우레탄 고무를 소재로 하여 외력을 탄성으로 흡수할 수 있도록 8mm이상이 되도록 하였으며, 세그멘트 연결볼트 사이로 발생하는 누수를 예방할 수 있는 구조이다. 탄성와셔의 내부 전방에 형성된 사각형 단턱에 상기 지수용 O-Ring의 외주연이 결합된다. 본 발명의 특징은 세그멘트 연결 볼트가 삽입되는 쉬즈관 내경과 연결 볼트의 외경 사이 의 공간을 막아 주기 위해 탄성와셔 내에 쐐기형의 O-Ring 을 삽입하여 빈 공간을 완전 밀봉 해줄 수 있는 구조로 만든 것이다.

본 발명의 탄성와셔의 재질은 우레탄 고무를 주성분으로 포함하고 물성은 비커스경도 95 이상이며 탄성계수는 50~100kN/mm로 만들어진 것을 특징으로 하며 충격 흡수 무게는 8mm이상이 되도록 제작하였다.

한편 세그멘트를 연결할 때는 지수 고무를 사용하여 세그멘트와 세그멘트의 틈 사이를 밀봉하는 구조로 되어 있으나 지수 고무의 손상 또는 정 위치의 위치의 결합이 되지 않는 경우가 발생할 경우가 많아 그 틈 사이로 지하수가 침투하여 볼트 체결 부위로 누수가 되는 경우가 흔히 발생하고 있다 .

본 발명의 방수 탄성와셔는 변형 충격 흡수용 탄성와셔에 지수용 O-Ring 을 결합하여 일체형으로 만들어 진 것이 특징이다 .

본 발명의 지수 기능의 O-Ring 은 쐐기형으로 만들어진 것이 특징이다. 따라서 본 발명의 지수 O-Ring 의 구조는 쐐기형으로 만들어 볼트가 삽입되는 세그멘트 내부관의 내경과 볼트의 외경 사이의 빈 틈에 삽입되어 완전 밀봉된 상태로 방수 지수 구조가 되도록 하였다 .

본 발명 지수용 O-Ring 의 재질은 수팽창성 고무 또는 실리콘고무, NBR고무 등다양한 재질을 사용할 수 있다 .

다른 실시례로서 지수용 O-Ring은 수평중심선을 기준으로 단면이 상하부분으로 이루어지나, 상하부분은 수평중심선에 대칭으로 동일형상이므로, 설명의 편의를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 중심선 상부부분만을 절개하여 도시한 도면에 의하면, O-Ring은 삼각형부분과 바깥의 직각삼각형부분으로 두 개로 나누어 설치하는 것이며, 이때 상기 삼각형부분과 바깥의 직각삼각형부분을 포함하는 O-Ring 커버가 외주연에 설치되어 두 부분이 이탈되지 않게 한다. 그러므로 탄성와셔의 탄성력이 직각삼각형부분의 두 직선변에 작용되고, 이는 빗변을 통해 내부의 삼각형부분의 한 빗변에 작용하며, 이는 삼각형부분의 하변이 쐐기처럼 세그멘트와 볼트사이를 더욱 긴밀하게 밀봉하게 한다. 그리고 본 발명은 상기 오링(O-Ring)의 삼각형부분 하부에 나사 표면부 모양의 지수 O-Ring을 형성하되, 주로 2피치 형상의 모양이 된다. 곧 타원형 단면형상이 두 개가 연결된 형상이 된다. 재질은 수팽창성 고무로 제작하여, 지수 O-Ring이 팽창되며 이중으로 기밀작용을 하며, 상기 지수 오링(O-Ring)이 세그멘트와의 접촉성을 증가시키게 한다.

한편, 바깥의 직각삼각형부분의 상면과 측면에는 각각 상부유체인입구멍 및 측면유체인입구멍을 형성하여 유체가 인입하면서 가하는 힘에 의해 상기 지수 오링(O-Ring) 의 세그멘트 사이와의 밀봉력을 증가시키되, 상기 상부유체인입구멍 및 측면유체인입구멍은 서로 내부에서 연통되며 연통되는 부분에는 연통부(301-3)의 면적이 상부유체인입구멍(301-1) 및 측면유체인입구멍(301-2)의 면적보다 넓게 형성되며 단면이 원형으로 형성되어 압력을 골고루 가하게 하여 밀봉력을 증가시킨다. 상기 상부유체인입구멍 상부에서 하부로 향할수록 전방으로 경사지게 형성할 수 있다.

따라서 본 발명은 지수 오링(O-Ring)의 구조는 쐐기형으로 만들어 볼트가 삽입되는 세그멘트 내부관의 내경과 볼트의 외경 사이의 빈틈에 삽입되어 밀봉된 상태로 방수 지수가 되는 현저한 효과가 있다.

100 : 세그멘트 110 : 연결구멍
200 : 볼트
300 : 오링(O-Ring) 301 : 직각삼각형부분
301-1 : 상부유체인입구멍 301-2 : 측면유체인입구멍
301-3 : 연통부
302 : 삼각형부분
303 : 지수 오링 304 : 커버
400 : 탄성와셔 410 : 철와샤
500 : 너트

Claims (4)

1. 세그멘트(100)의 연결구멍(110)에 볼트(200)를 결합하는 것으로, 상기 세그멘트(100)의 연결구멍(110) 상부에 오링(O-Ring)(300)이 결합된 탄성와셔(400)가 너트(500) 사이에 체결되는 지하터널 세그멘트 부위 변형 충격 흡수용 방수 탄성와셔에 있어서,
   상기 오링(O-Ring)(300)은 쐐기형인 것이며,
   상기 탄성와셔(400)와 너트(500) 사이에는 철와샤(410)가 체결되는 것이며,
   상기 오링(O-Ring)(300)은 수평중심선을 기준으로 단면이 상하부분으로 이루어지되, 수평중심선 상부부분만을 절개한 단면에서 볼 때, 삼각형부분(302)과 바깥의 직각삼각형부분(301)으로 두 개로 나누어 설치되되, 상기 삼각형부분(302)과 바깥의 직각삼각형부분(301)을 포함하는 커버(304)가 외주연에 설치되어 두 부분이 이탈되지 않게하는 것으로, 상기 탄성와셔(400)의 탄성력이 직각삼각형부분(301)의 두 직선변에 작용되고, 빗변을 통해 내부의 삼각형부분(302)의 한 빗변에 작용하며, 삼각형부분(302)의 하변이 쐐기처럼 세그멘트(100)와 볼트(200) 사이를 긴밀하게 밀봉하게 하는 것이며,
   상기 오링(O-Ring)(300)의 삼각형부분(302) 하부에 나사 표면부 모양의 지수 오링(O-Ring)(303)을 형성하되, 타원형 단면형상이 두 개가 연결된 형상이 되며, 재질은 수팽창성 고무로 제작하여, 지수 오링(O-Ring)(303)이 팽창되며 이중으로 기밀작용을 하며, 상기 지수 오링(O-Ring)(303)이 세그멘트(100)와의 접촉성을 증가시키는 것이며,
   상기 직각삼각형부분(301)의 상면과 측면에는 각각 상부유체인입구멍(301-1) 및 측면유체인입구멍(301-2)을 형성하여 유체가 인입하면서 가하는 힘에 의해 상기 오링(O-Ring)(300)의 세그멘트(100) 사이와의 밀봉력을 증가시키되, 상기 상부유체인입구멍(301-1) 및 측면유체인입구멍(301-2)은 서로 내부에서 연통되며 연통되는 부분에는 연통부(301-3)의 면적이 상부유체인입구멍(301-1) 및 측면유체인입구멍(301-2)의 면적보다 넓게 형성되며 단면이 원형으로 형성되어 압력을 골고루 가하게 하여 밀봉력을 증가시키는 것이며, 상기 상부유체인입구멍(301-1) 상부에서 하부로 향할수록 전방으로 경사지게 형성하는 것을 특징으로 하는 지하터널 세그멘트 부위 변형 충격 흡수용 방수 탄성와셔
   
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