KR102094814B1

KR102094814B1 - 교량 내진 보강구조

Info

Publication number: KR102094814B1
Application number: KR1020180065337A
Authority: KR
Inventors: 노경범; 노우현; 노실근; 노옥근; 박치웅
Original assignee: 에스오씨기술지주 주식회사; 노경범; 노우현; 노실근; 노옥근; 박치웅
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2020-03-30
Also published as: KR20190138954A

Abstract

본 발명은 교각의 코핑부와 상기 코핑부 상측의 가로보를 상호 결속함으로써 지진 저항력이 증가되는 교량 내진 보강구조에 있어서, 상기 코핑부의 상측에 횡방향으로 일정 간격 이격 거치되는 거더들; 상기 거더들 사이에 설치되는 상기 가로보; 상기 코핑부의 전후에 결합되는 한 쌍의 정착부재; 상기 한 쌍의 정착부재의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수 희생지주; 상기 한 쌍의 충격흡수 희생지주의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수부재; 상기 한 쌍의 충격흡수부재 각각의 배면과 양 측면에 결합되어 상기 가로보와 상기 거더에 접하게 설치되는 탄성부재; 및 상기 가로보를 관통하여 상기 한 쌍의 충격흡수부재를 상호 결속하는 주제어 강선;을 포함하는 교량 내진 보강구조에 관한 것으로서, 교량구조물의 손상을 최소화하면서 내진보강장치를 설치할 수 있고, 교량구조물이 교축방향 또는 교축직각방향으로 지진에 의하여 작용하는 수평력과 수직력에 의하여 거더가 교각으로부터 낙교되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

교량 내진 보강구조{Bridge seismic reinforcement structure}

본 발명은 교량 내진 보강구조에 관한 것으로서, 상세하게는 교각의 코핑부와 코핑부 상측의 가로보를 상호 결속함으로써 지진 저항력이 현저히 증가되는 교량 내진 보강구조에 관한 기술이다.

일반적으로 교량시설물은 교대와 교각으로 구성되는 하부구조물과 거더 등의 상부구조물로 구성되는데, 종래의 교량은 지진하중에 대응할 수 있는 내진 설계가 되어 있지 않은 경우가 종종 있었다.

최근에 들어서는 내진보강장치가 구비된 교량이 시공되고 있는데, 대부분 내진 보강용 교좌장치를 설치하거나, 교각과 거더를 강재 등으로 결속하거나, 교각 코핑부와 거더를 유압댐퍼로 결속하거나, 교각 코핑부 상부에 콘크리트 블록을 설치하고 있다.

그러나 상기 종래 기술의 경우 교량에 작용하는 종방향의 수평력, 횡방향의 수평력, 또는 연직방향의 수직력 중 어느 일부 방향의 지진력에만 저항할 수 있으므로 교량에 작용하는 세방향의 지진력 모두를 제어할 수 없어 각각의 방향에 작용하는 지진력을 제어할 수 있도록 내진보강장치를 따로 설치하여야 하는 문제점이 있다. 상기 종래 기술의 경우 내진보강장치를 설치하는 교대나 거더 등의 구조물이 파손되는 문제점이 있다. 또한, 상기 종래 기술은 내진보강장치의 구조가 복잡하고 시공이 어려워 시공비용이 증가하는 문제점이 있다.

따라서 가격이 저렴하면서도 시공이 용이하고 동시에 상하좌우의 모든 방향으로 작용하는 지진력을 제어할 수 있고 교각 등의 구조물의 파손이 발생하지 아니하는 교량 내진 보강구조의 기술개발이 요구되고 있다.

특허 1 : 대한민국 등록특허 제10-1622626호

상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 거더들의 사이에 설치되는 가로보와 교각 코핑부를 상호 결속함으로써, 시공이 용이하고 시공비용이 절약되며 모든 방향의 지진에 대한 저항력을 가질 뿐 아니라 교각 등의 파손이 발생하지 아니하는 교량 내진 보강구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 일례에 따른 교량 내진 보강구조는, 교각의 코핑부와 상기 코핑부 상측의 가로보를 상호 결속함으로써 지진 저항력이 증가되는 교량 내진 보강구조에 있어서, 상기 코핑부의 상측에 횡방향으로 일정 간격 이격 거치되는 거더들; 상기 거더들 사이에 설치되는 상기 가로보; 상기 코핑부의 전후에 결합되는 한 쌍의 정착부재; 상기 한 쌍의 정착부재의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수 희생지주; 상기 한 쌍의 충격흡수 희생지주의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수부재;상기 한 쌍의 충격흡수부재 각각의 배면과 양 측면에 결합되어 상기 가로보와 상기 거더에 접하게 설치되는 탄성부재; 및 상기 가로보를 관통하여 상기 한 쌍의 충격흡수부재를 상호 결속하는 주제어 강선;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 주제어 강선은 상기 한 쌍의 충격흡수부재를 느슨하게 결속하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 한 쌍의 충격흡수 희생지주를 상호 결속하는 보조제어 강선을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 보조제어 강선은 상기 한 쌍의 충격흡수 희생지주를 느슨하게 결속하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 보조제어 강선은 상기 가로보와 상기 코핑부의 사이에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 충격흡수 희생지주의 전면에 설치되는 전면판과 상기 전면판의 배면과 상기 충격흡수 희생지주의 측면에 결합되는 삼각형상의 쐐기판을 더 포함하고,

상기 보조제어 강선은 상기 전면판에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 코핑부를 관통하여 상기 한 쌍의 정착부재를 상호 결속하는 고정 강선을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 정착부재는 상기 코핑부에 접하여 설치되는 저판, 상기 저판의 중앙부에 연직방향으로 결합되는 중심부재, 상기 중심부재의 좌측과 우측에서 상기 저판과 상기 중심부재에 결합되는 버팀판들을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 충격흡수 희생지주 및 충격흡수부재는 사각관 또는 I형 강재인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명을 통해, 교각, 거더 등의 교량구조물의 손상을 최소화할 수 있다.

또한, 전후좌우 방향뿐 아니라 상하 방향의 지진에 대하여도 저항력을 가질 수 있다.

또한, 구조가 단순하여 시공비용이 절약되고 시공기간이 단축된다.

도 1a는 본 발명의 일례에 따른 교량 내진 보강구조를 도시하는 횡단면도이다.
도 1b는 도 1a의 종단면도이다.
도 2a 내지 2c는 도 1a, 1b의 "상세 A"부분을 도시하는 사시도, 정면도, 측면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.

이하 도면 1, 2를 참조하여 본 발명의 일례인 교량 내진 보강구조를 상세히 설명한다.

본 발명의 일례에 따른 교량 내진 보강구조는, 교각의 코핑부(10)와 상기 코핑부(10) 상측의 가로보(30)를 상호 결속함으로써 지진 저항력이 증가되는 교량 내진 보강구조에 있어서, 상기 코핑부(10)의 상측에 횡방향으로 일정 간격 이격 거치되는 거더(10)들; 상기 거더(10)들 사이에 설치되는 상기 가로보(30); 상기 코핑부(10)의 전후에 결합되는 한 쌍의 정착부재(40); 상기 한 쌍의 정착부재(40)의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수 희생지주(50); 상기 한 쌍의 충격흡수 희생지주(50)의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수부재(60);상기 한 쌍의 충격흡수부재(60) 각각의 배면과 양 측면에 결합되어 상기 가로보(30)와 상기 거더(10)에 접하게 설치되는 탄성부재(62); 및 상기 가로보(30)를 관통하여 상기 한 쌍의 충격흡수부재(60)를 상호 결속하는 주제어 강선(68);을 포함할 수 있다.

본 발명인 교량 내진 보강구조의 거더는 프리스트레스트콘크리트(PSC) 거더, 철근콘크리트거더, 강재 거더, 강합성 거더 등 어느 것도 사용할 수 있다.

거더(10)는 교각의 코핑부(10)의 상측에 직접 설치되거나 교량받침의 상측에 거치되어 설치될 수 있다. 거더(10)는 코핑부(10)의 상측에서 횡방향으로 일정 간격 이격되어 설치될 수 있다.

거더(10)들의 사이에는 가로보(30)가 설치될 수 있다. 가로보(30)는 거더(10)들의 사이에 설치되어 양 거더(10)를 지지하거나 결속할 수 있다. 가로보(30)에는 종방향(교축방향) 또는 횡방향(교축직각방향) 철근들이 배근되고 콘크리트가 타설될 수 있다. 횡방향 철근들은 양측의 거더(10)들을 상호 연결할 수 있다. 가로보(30)는 양측의 거더(10)를 지지하고, 상호 연결하여 일체화할 수 있다. 거더(10)들의 측면에는 앵커볼트 등이 설치되어 가로보(30)의 콘크리트에 매설될 수 있다.

코핑부(10)의 전후에는 한 쌍의 정착부재(40)가 결합될 수 있다. 정착부재(40)는 코핑부(10)의 전후 벽면에 앵커볼트 등에 의해 결합될 수 있다.

정착부재(40)는 코핑부(10)의 벽면에 접하여 설치되는 저판(42)을 포함할 수 있다. 저판(42)은 코핑부(10)의 전후 벽면에 밀착되어 앵커볼트 등에 의하여 고정될 수 있다. 저판(42)은 사각 형상의 강판으로 형성될 수 있다.

저판(42)의 중앙부에는 중심부재(44)가 연직방향으로 결합될 수 있다. 중심부재(44)는 저판(42)에 용접 등으로 결합될 수 있다. 중심부재(44)는 ㄷ자 형상, 사각 형상, I자 형상 등의 강재로 형성될 수 있다.

중심부재(44)의 좌측과 우측에는 버팀판(46)들이 결합되어 저판(42)과 중심부재(44)를 상호 결합할 수 있다. 즉, 버팀판(46)들은 중심부재(44)의 좌측과 우측에서 저판(42)과 중심부재(44)에 용접 결합될 수 있다. 버팀판(46)들은 삼각 또는 사다리꼴 형상으로 형성되어 중심부재(44)에서 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아질 수 있다. 버팀판(46)은 저판(42)의 강성을 증가시키고, 동시에 중심부재(44)가 저판(42)에 견고히 결합되게 함으로써 지진에 잘 대응할 수 있다.

상기와 같이 구성된 한 쌍의 정착부재(40)는 코핑부(10)를 관통하는 강봉, 강연선 등의 고정 강선(48)에 의하여 상호 결속될 수 있다. 고정 강선(48)은 정착부재(40)가 코핑부(10)에 견고히 결합되게 하고, 동시에 정착부재(40)와 함께 코핑부(10)의 구조적 강성을 증대시킬 수 있다.

한 쌍의 정착부재(40)의 상측에는 충격흡수 희생지주(50)가 각각 결합될 수 있다. 충격흡수 희생지주(50)는 정착부재(40)의 중심부재(44)의 상측에 결합될 수 있다. 충격흡수 희생지주(50)는 중심부재(44)의 상측에 용접 등으로 결합되거나, 중심부재(44)와 일체로 형성될 수 있다. 충격흡수 희생지주(50)는 사각관 또는 I형 강재로 형성될 수 있다.

충격흡수 희생지주(50)의 상측에는 충격흡수부재(60)가 결합될 수 있다. 충격흡수부재(60)는 사각관 또는 I형 강재로 형성될 수 있다. 충격흡수부재(60)는 가로보(30)의 전후에 각각 설치될 수 있다.

충격흡수부재(60)의 배면과 양 측면에는 탄성부재(62)가 결합될 수 있다. 탄성부재(62)는 충격흡수부재(60)의 배면과 양 측면 즉, 가로보(30)와 양 거더(10)에 접하는 면에 설치될 수 있다. 상기 탄성부재(62)는 탄성이 있는 고무 등으로 형성될 수 있다. 탄성부재(62)는 지진발생시 충격을 흡수하고, 거더(10)와 가로보(30), 충격흡수부재(60), 충격흡수 희생지주(50) 등이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.

충격흡수부재(60)는 가로보(30)를 관통하는 주제어 강선(68)에 의하여 상호 결속될 수 있다. 즉, 주제어 강선(68)은 가로보(30)와 가로보(30)의 전후에 위치하는 충격흡수부재(60)를 결속함으로써, 충격흡수부재(60)를 가로보(30)에 견고히 결속할 뿐 아니라, 충격흡수부재(60)와 함께 가로보(30)의 구조적 강성을 증대시킬 수 있다. 주제어 강선(68)은 정착판과 정착구에 의하여 고정될 수 있다.

주제어 강선(68)은 한 쌍의 충격흡수부재(60)들 느슨하게 결속할 수 있다. 느슨하게 결속된 주제어 강선(68)은 지진력의 급격한 전달을 완화함으로써 가로보(30), 충격흡수부재(60), 충격흡수 희생지주(50), 하부구조물 등의 급격한 파손을 방지할 수 있다.

한 쌍의 충격흡수 희생지주(50)를 상호 결속하는 보조제어 강선(58)을 더 포함할 수 있다. 보조제어 강선(58)은 한 쌍의 충격흡수 희생지주(50)를 상호 결속함으로써 충격흡수 희생지주(50)의 안정성을 증대시키고, 동시에 지진력을 안정적으로 전달할 수 있다.

보조제어 강선(58)은 한 쌍의 충격흡수 희생지주(50)를 느슨하게 결속할 수 있다. 느슨하게 결속된 보조제어 강선(58)은 한 쌍의 충격흡수 희생지주(50)의 급격한 파손을 방지할 수 있다. 즉, 보조제어 강선(58)의 느슨한 결속은 충격흡수 희생지주(50)의 거동범위를 넓혀 급격한 손상을 방지하고 나아가 거더(10)의 낙교를 방지할 수 있다.

보조제어 강선(58)은 가로보(30)와 코핑부(10)의 사이의 공간부에 위치할 수 있다. 즉, 보조제어 강선(58)은 거더(10)와 코핑부(10)의 사이인 교량받침이 설치되는 높이에 위치할 수 있다. 보조제어 강선(58)은 충격흡수 희생지주(50)의 전면에 설치되는 전면판(52)에 결합될 수 있다. 전면판(52)에는 보조제어 강선(58)을 정착시킬 수 있는 보조제어 강선(58) 정착부가 형성될 수 있다. 보조제어 강선(58) 정착부는 정착판과 정착구로 구성될 수 있다. 상기 전면판(52)의 배면과 충격흡수 희생지주(50)의 측면에 결합되는 삼각형상의 쐐기판(54)을 더 포함하여 전면판(52)을 충격흡수 희생지주(50)를 견고히 결합할 수 있다.

지진이 발생하는 경우 교량에 발생하는 종방향 및 횡방향 수평력은 탄성부재(62)와 충격흡수 희생지주(50)에 의해 흡수될 수 있다. 또한 연직 방향의 수직력은 충격흡수 희생지주(50)의 인장력에 의해 흡수될 수 있다.

결국, 교각 코핑부(10)에 정착부재(40)가 전후로 한 쌍이 설치되어 결합되고, 충격흡수부재(60) 한 쌍이 가로보(30)의 전후에 설치되어 결합되며, 정착부재(40)와 충격흡수부재(60)를 충격흡수 희생지주(50)가 상호 연결함으로서 교량의 내진성능을 증대시키고, 거더(10)의 낙교가 방지될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 코핑부
20: 거더
30: 가로보
40: 정착부재
42: 저판
44: 중심부재
46: 버팀판
48: 고정 강선
50: 충격흡수 희생지주
52: 전면판
54: 쐐기판
58: 보조제어 강선
60: 충격흡수부재
62: 탄성부재
68: 주제어 강선

Claims

교각의 코핑부와 상기 코핑부 상측의 가로보를 상호 결속함으로써 지진 저항력이 증가되는 교량 내진 보강구조에 있어서,
상기 코핑부의 상측에 횡방향으로 일정 간격 이격 거치되는 거더들;
상기 거더들 사이에 설치되는 가로보;
상기 코핑부의 전후에 결합되는 한 쌍의 정착부재;
상기 한 쌍의 정착부재의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수 희생지주;
상기 한 쌍의 충격흡수 희생지주의 상측에 각각 결합되는 한 쌍의 충격흡수부재;
상기 한 쌍의 충격흡수부재 각각의 배면과 양 측면에 결합되어 상기 가로보와 상기 거더에 접하게 설치되는 탄성부재; 및
상기 가로보를 관통하여 상기 한 쌍의 충격흡수부재를 상호 결속하는 주제어 강선;을 포함하고,
상기 정착부재는 상기 코핑부에 접하여 설치되는 저판, 상기 저판의 중앙부에 연직방향으로 결합되는 중심부재, 상기 중심부재의 좌측과 우측에서 상기 저판과 상기 중심부재에 결합되는 버팀판들을 포함하는 교량 내진 보강구조.
청구항 1에 있어서,
상기 주제어 강선은 상기 한 쌍의 충격흡수부재를 느슨하게 결속하는 것을 특징으로 하는 교량 내진 보강구조.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 충격흡수 희생지주를 상호 결속하는 보조제어 강선을 더 포함하는 교량 내진 보강구조.
청구항 3에 있어서,
상기 보조제어 강선은 상기 한 쌍의 충격흡수 희생지주를 느슨하게 결속하는 것을 특징으로 하는 교량 내진 보강구조.
청구항 3에 있어서,
상기 보조제어 강선은 상기 가로보와 상기 코핑부의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 교량 내진 보강구조.
청구항 5에 있어서,
상기 충격흡수 희생지주의 전면에 설치되는 전면판과 상기 전면판의 배면과 상기 충격흡수 희생지주의 측면에 결합되는 삼각형상의 쐐기판을 더 포함하고,
상기 보조제어 강선은 상기 전면판에 결합되는 것을 특징으로 하는 교량 내진 보강구조.
청구항 1에 있어서,
상기 코핑부를 관통하여 상기 한 쌍의 정착부재를 상호 결속하는 고정 강선을 더 포함하는 교량 내진 보강구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 충격흡수 희생지주 및 충격흡수부재는 사각관 또는 I형 강재인 것을 특징으로 하는 교량 내진 보강구조.