KR102110717B1 - 케이블 보도교용 케이블 시스템 및 이를 이용한 케이블 보도교 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동 조절용 케이블 정착구, 케이블 시스템 및 이를 이용한 케이블 보도교에 관한 것으로, 보행로의 상하 변위가 허용되는 케이블 보도교의 다수의 케이블들 중에 어느 하나인 제1케이블의 단부에 사용되는 케이블 정착구로서, 상기 제1케이블의 단부에 일체로 고정된 고정 블록과; 중앙부에 상기 제1케이블을 수용하고 상기 고정 블록에 일단이 지지되는 스프링과; 상기 스프링은 통과하지 못하고 상기 제1케이블이 관통하는 관통공이 형성되며, 상기 스프링의 타단을 지지하는 지지면이 형성된 앵커 헤드와; 상기 스프링을 수용하는 중공부가 마련되고, 상기 앵커 헤드와 결합되어 상기 앵커 헤드를 정해진 위치에 고정시키는 슬리브를 포함하여 구성된 케이블 정착구를 케이블 보도교의 케이블에 구비함으로써, 작용 하중에 따른 케이블 보도교의 출렁거림 변위의 변화율을 점진적으로 증가하도록 함으로써, 작은 하중에도 적정한 출렁거림 변위를 발생시키고, 큰 하중에는 과도한 출렁거림 변위를 억제하는 능동적인 진동 조절에 의해, 케이블 보도교의 구조 안전성을 낮추지 않으면서도, 다이나믹하면서도 즐겁고 안정적인 보행감을 보행자에게 선사하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

케이블 보도교용 케이블 시스템 및 이를 이용한 케이블 보도교 {CABLE ANCHORAGING DEVICE FOR ACTIVELY CONTROLLING VIBRATION, CABLE SYSTEMAND CABLE BRIDGE USING SAME}

본 발명은 상하 방향으로 출렁거리는 케이블 보도교에 사용되는 케이블 시스템 및 이를 이용한 케이블 보도교에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 케이블 보도교을 건너는 보행자의 인원수에 관계없이 항상 역동적이고 다이내믹한 보행을 보장하는 케이블 보도교 및 이에 사용되는 케이블 시스템에 관한 것이다.

산이나 계곡에 설치되는 케이블 보도교는 보행자가 통행하는 동안에 상하 방향으로 출렁거리는 변위를 허용하며 구름다리라는 명칭으로 널리 불리고 있다.

일반적으로 산이나 계곡(88)의 양측을 통행하기 위하여 시공되는 케이블 보도교(8, 9)는, 도1a에 도시된 바와 같이, 통행하고자 하는 양측에 콘크리트 블록(10)으로 교대를 설치한 후, 콘크리트 블록(10)에 현수교에 작용하는 하중을 지지하기 위한 주탑(20)을 교대나 계곡(88)에 세우고, 콘크리트 블록(10)이나 지반에 단부가 고정되도록 주케이블(30)을 주탑(20)에 걸쳐지고 끝단이 지지대(30a)에 설치한 후, 주케이블(30)로부터 행어 케이블(50)을 하방으로 연장하고, 행어 케이블(50)에 의해 발판(42)을 직접 연결하거나, 행어 케이블(50)을 하측 케이블(40)에 연결한 상태에서 발판(42)을 하측 케이블(40)에 지지되게 설치한다.

그리고 나서, 발판(42)에 난간 기둥(45)을 설치하고 난간 기둥(60)의 사이로 추락하는 것을 방지하는 안전 펜스(48)를 설치하여, 케이블 보도교가 시공된다.

즉, 발판(42)으로 형성된 보행로를 통행하는 보행자의 무게(W)는 주케이블(30)로부터 연결된 행어 케이블(30)과 하측 케이블(40)에 의해 1차로 지지되고, 이들 케이블(30, 40)에 작용하는 하중이 주케이블(30)로 전달되어 지지된다.

여기서, 도1a에 도시된 케이블 보도교(8)는 발판(42)으로 이루어진 보행로를 이동하는 보행자의 무게(W)를 분담 케이블(50, 40)과 주케이블(30)에 의해 지지하는 데, 도1b에 도시된 바와 같이, 주케이블(30)의 탄성계수(30k)와 분담 케이블(40, 50)의 탄성계수(40k, 50k)는 케이블 자체의 인장 탄성 계수로서 하나의 높은 탄성 계수값으로 정해져 있다.

이에 따라, 케이블 보도교(8)를 통행하는 보행자의 인원이 적거나 가벼우면, 케이블 보도교(8)의 상하 방향으로의 출렁거리는 변위(99)가 매우 작아서 보행자의 즐거움이 반감되고, 케이블 보도교(8)를 통행하는 보행자의 인원이 많아지면, 케이블 보도교(8)의 상하 방향으로의 출렁거리는 변위(99)가 매우 커져서 보행자가 불안한 느낌을 갖게 된다.

한편, 도2a에 도시된 종래의 다른 형태의 케이블 보도교(9)는, 계곡(88)의 양단부의 교대에 콘크리트 블록(10)을 설치하고, 콘크리트 블록(10)의 지지대(30a)로부터 발판의 양측에 하측 케이블(91)을 설치하고, 난간(45)을 상부를 관통하는 상측 케이블(92)을 설치하여, 상,하측 케이블(91, 92)에 의해 케이블 현수 보도교(9)의 고정하중과 활하중을 지지하도록 구성된다. 즉, 주탑이 낮게 형성되어 상측 케이블(92)을 지지하게 된다.

즉, 하측 케이블(91)과 상측 케이블(92) 중 어느 하나 이상이 주케이블을 형성하고, 난간(45)이 상,하측 케이블(91, 92)을 연결하여 교량의 구조 안전성을 높이는 구조이다.

이 경우에는 발판(42)으로 이루어진 보행로를 이동하는 보행자의 무게(W)를 상,하측 케이블(91, 92)에 의해 지지하는 데, 도2b에 도시된 바와 같이, 상,하측 케이블(91, 92)의 탄성계수(91k, 92k)는 케이블 자체의 인장 탄성 계수로서 하나의 높은 탄성 계수값으로 정해져 있다.

이에 따라, 케이블 보도교(9)를 통행하는 보행자의 인원이 적거나 가벼우면, 케이블 보도교(9)의 상하 방향으로의 출렁거리는 변위(99)가 매우 작아서 보행자의 즐거움이 반감되고, 케이블 보도교(9)를 통행하는 보행자의 인원이 많아지면, 케이블 보도교(9)의 상하 방향으로의 출렁거리는 변위(99)가 매우 커져서 보행자가 불안한 느낌을 갖게 된다.

그 밖에, 다양한 구조의 케이블 보도교(9)가 제안되고 시공되어 왔지만, 케이블 보도교(9)를 지지하는 다수의 케이블들의 인장 탄성 계수로만 보행자의 무게(W)를 지지함에 따라, 인원이 적거나 가벼우면 상하 방향으로의 출렁거리는 변위(99)가 작아 보행의 즐거움이 반감되며, 인원이 너무 많아지면 상하 방향으로의 출렁거리는 변위(99)가 과도해져 불안감을 느끼게 되는 문제가 있었다.

도면에는 출렁거림 변위를 상하 방향의 출렁거림 변위(99)를 예로 들었지만, 이는 좌우 방향으로의 출렁거림 변위도 마찬가지로 적용된다.

이에 따라, 케이블에 의해 지지되는 다양한 구조의 케이블 보도교를 통행하는 보행자들이 인원수나 무게에 무관하게 항상 적정량의 출렁거림에 따른 출렁거림 변위를 유도하고, 과도한 출렁거림 변위를 억제하는 능동적인 출렁거림 변위 제어를 통해, 보행자에게 항상 즐겁고 다이나믹한 보행감을 선사하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 보행자의 인원수나 무게에 무관하게 즐거운 보행감을 선사하도록 능동적인 진동 조절을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 케이블의 탄성 계수를 능동적으로 조절하여, 케이블 보도교의 구조 안전성을 낮추지 않으면서도, 여성이나 어린이와 같이 가벼운 보행자가 1인이 통행하더라도 충분한 출렁거림 변위를 발생시키고, 수많은 보행자가 통행하더라도 과도한 출렁거림 변위를 억제하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 출렁다리 형태의 케이블 보도교를 통행하는 보행자들이 항상 다이나믹한 보행감을 느낄 수 있게 하면서도, 과도한 출렁거림 변위로 인한 불안감을 갖지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 보행로의 상하 변위가 허용되는 케이블 보도교의 다수의 케이블들 중에 어느 하나인 제1케이블의 단부에 사용되는 케이블 정착구로서, 상기 제1케이블의 단부에 일체로 고정된 고정 블록과; 중앙부에 상기 제1케이블을 수용하고 상기 고정 블록에 일단이 지지되는 스프링과; 상기 스프링은 통과하지 못하고 상기 제1케이블이 관통하는 관통공이 형성되며, 상기 스프링의 타단을 지지하는 지지면이 형성된 앵커 헤드와; 상기 스프링을 수용하는 중공부가 마련되고, 상기 앵커 헤드와 결합되어 상기 앵커 헤드를 정해진 위치에 고정시키는 슬리브를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도교용 케이블 정착구를 제공한다.

즉, 본 발명은 스프링의 허용 압축 변위보다 작은 영역에 대해서는 스프링의 작은 탄성력으로 지지하고, 스프링의 허용 압축 변위보다 큰 영역에 대해서는 제1케이블의 큰 인장 탄성력으로 지지하여, 작용 하중에 따라 단계적으로 탄성계수값을 조절하도록 구성된다. 이를 통해, 보행자의 무게가 가볍더라도 스프링의 작은 탄성 계수로 지지함에 따라, 출렁거림 변위를 종래에 비해 크게 발생시켜 다이나믹한 보행을 유도하는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성된 케이블 정착구는, 상기 슬리브의 타단부에 결합되거나 상기 슬리브의 타단부와 일체로 형성되어 회전 변위를 허용하는 힌지부가 형성된 소켓을; 더 포함하여 구성되어, 제1케이블의 끝단에 설치될 수 있다.

또한, 상기 케이블 정착구는 제1케이블의 일단에만 설치될 수도 있고, 제1케이블의 양단에 모두 설치될 수도 있다. 이 경우에, 하나의 제1케이블에 2개의 스프링이 양단부에서 지지된 상태이므로, 스프링의 허용 압축 변위의 차이가 있는 경우에는, 제1케이블에 작용하는 하중의 변화에 따라 3개의 탄성 계수가 단계적으로 변동되면서 지지할 수 있다. 이를 통해, 보행자의 무게의 변동에도 출렁거림 변위가 3단계로 탄성 계수가 변동하면서 발생되므로, 보행로의 통행 인원에 따른 무게에 무관하게 적정한 출렁거림 변위가 단계적으로 발생되면서 구현되는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 제1케이블의 일단과 타단에 각각 설치된 케이블 정착구의 스프링의 탄성계수는 동일하게 정해질 수도 있지만, 서로 다르게 정해질 수 있다. 이를 통해, 작용 하중에 따른 출렁거림 변위에 따라 단계적으로 변화하는 탄성 계수값의 크기도 설계자의 의도에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

한편, 본 발명은, 보행로의 상하 변위가 허용되는 케이블 보도교의 다수의 케이블들 중에 축선 방향으로 연결되는 제1-1케이블과 제1-2케이블로 이루어지는 제1케이블을 연결 설치하는 데 사용되는 케이블 정착구로서, 상기 제1케이블의 단부에 일체로 고정된 고정 블록과, 중앙부에 상기 제1케이블을 수용하고 상기 고정 블록에 일단이 지지되는 스프링과, 상기 스프링은 통과하지 못하고 상기 제1케이블이 관통하는 관통공이 형성되며 상기 스프링의 타단을 지지하는 지지면이 형성된 앵커 헤드와, 상기 스프링을 수용하는 중공부가 마련되고, 상기 앵커 헤드와 일단부에서 결합되어 상기 앵커 헤드를 정해진 위치에 고정시키는 슬리브를 포함하는 제1정착부와; 상기 제2케이블을 정착하는 제2정착부와; 상기 제1정착부와 상기 제2정착부를 연결하는 커플러를; 포함하여 구성되어, 상기 제1케이블의 중간부에 설치된 것을 특징으로 하는 케이블 보도교용 케이블 정착구를 제공한다.

이를 통해, 제1-1케이블과 제1-2케이블을 축선 방향으로 연결하여 제1케이블의 형성하면서, 제1케이블의 중간부에도 작은 탄성 변위를 허용하는 케이블 정착구가 설치될 수 있다.

여기서, 상기와 같은 중간부 케이블 정착구는 제1케이블의 중간부에 설치되며, 하나의 스프링에 의해 지지되게 구성될 수 있다. 즉, 상기와 같이, 제1정착부에는 스프링이 마련되지만, 제2정착부에는 스프링이 구비되지 않을 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2정착부에 제2스프링이 구비되어, 하나의 중간부 케이블 정착구는 그 자체로 2개의 스프링에 의해 제1케이블을 탄성 지지하도록 구성될 수 있다.

여기서, 중간부 케이블 정착구의 스프링과 제2스프링은 동일한 허용 압축 변위를 갖도록 형성될 수도 있지만, 서로 다른 허용 압축 변위를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 스프링과 제2스프링에 의해 출렁거림 변위의 영역별로 서로 다른 탄성계수값으로 탄성지지하여, 제1케이블에 작용하는 작용하중의 크기에 따라 점진적으로 보다 크게 탄성 지지함으로써, 보행자에 의한 작용하중이 작더라도 어느정도 충분한 출렁거림 변위를 발생시키고, 보행자에 의한 작용하중이 커지더라도 보다 높은 탄성계수로 출렁거림 변위가 과도해지는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명은, 보행로의 상하 변위가 허용되는 케이블 보도교의 다수의 케이블들 중에 어느 하나에 사용되는 케이블 정착구로서, 케이블의 단부에 일체로 고정되고 스프링에 의해 탄성 지지된 고정 블록을; 포함하여, 상기 케이블에 작용하는 인장력에 의한 변위가 상기 스프링의 허용 압축 변위 이하인 영역에서는 상기 스프링에 의해 탄성 지지되고, 상기 스프링의 허용 압축 변위를 초과하는 영역에서는 상기 케이블에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교용 케이블 정착구를 제공한다.

한편, 본 발명은, 상기와 같이 구성된 케이블 정착구를 이용한 케이블 보도교를 제공한다. 즉, 본 발명은, 보행로의 상하 변위가 허용되는 케이블 보도교로서, 보행로를 형성하는 발판과, 상기 발판을 지지하는 다수의 케이블과; 상기 케이블 중 어느 하나 이상에 설치된 전술한 구성의 케이블 정착구를; 포함하는 케이블 보도교를 제공한다.

또한, 본 발명은, 케이블 보도교에 사용되는 케이블 시스템으로서, 상기 케이블 보도교에 작용하는 하중을 지지하고 공용 중에 인장력이 작용하는 제1케이블과; 상기 제1케이블에 설치된 하나 이상의 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 케이블 정착구를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 시스템을 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '케이블', '주케이블', '행어 케이블'이라는 용어는 교량의 하중을 인장력으로 지지하는 구조 부재로서의 케이블을 지칭하는 것으로 정의하기로 한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 '교축 방향'은 발판이 연속하여 배열된 보행로의 방향을 지칭하며, '교축직각방향'은 통행로에 수평 방향으로 수직한 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 그리고, '상하 방향'은 중력이 작용하는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 상기 지지대는 교대로서 설치된 형태 뿐만 아니라 교대 상에 별도로 설치된 것을 포함한다. 또한, 상기 지지대는 콘크리트를 주재료로 하여 이루어진 철근 콘크리트 블록으로 형성되는 것이 바람직하지만, 강재를 주재료로 하여 프레임 형태로 이루어질 수도 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '케이블' 및 이와 유사한 용어는 출렁다리 형태의 케이블 보도교를 지지하는 데 사용되는 구조부재로서, 케이블 보도교의 공용 중에 인장력이 작용하는 부재를 총칭하는 것으로 정의한다. 따라서, 본 발명에 따른 '케이블'은 압축력에 저항하지 못하는 스트랜드의 형태를 포함할 뿐만 아니라, 압축력에 저항하는 강봉도 포함한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '케이블 시스템' 및 이와 유사한 용어는, 출렁 다리 형태의 케이블 보도교에 적용되도록 케이블과 정착구가 결합된 모듈 형태를 통칭하는 것으로 정의한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 케이블 시스템은, 케이블의 일단부 또는 양단부에 소정의 허용 압축 변위까지 압축되면서 탄성력을 발현하는 스프링을 구비한 단부 정착구가 구비된 형태일 수도 있으며, 케이블의 중간부에 소정의 압축 변위까지 압축되면서 탄성력을 발현하는 스프링이 하나 또는 2개 구비한 중간부 정착구가 구비된 형태일 수도 있으며, 케이블의 중간부와 단부에 모두 소정의 압축 변위까지 압축되면서 탄성력을 발현하는 스프링이 구비된 중간부 정착구와 단부 정착구가 모두 구비된 형태를 포함한다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 보행로에 작용하는 활하중을 지지하는 케이블에 케이블의 인장 탄성 계수보다 작은 크기의 스프링을 배치함에 따라, 스프링의 허용 압축 변위보다 작은 영역에 대해서는 스프링의 작은 탄성력에 의해 주로 지지하고, 스프링의 허용 압축 변위보다 큰 영역에 대해서는 케이블의 큰 인장 탄성력으로 지지하여, 작용 하중의 크기에 따라 출렁거림 변위의 변화율을 서로 다르게 조절하는 효과를 얻을 수 있다.

이에 따라, 본 발명은, 케이블 보도교를 통행하는 보행자의 무게가 작은 경우에도, 스프링의 작은 탄성 계수로 작용 하중을 지지함에 따라 출렁거림 변위를 크게 발생시키는 진동 조절에 의해 보행자가 다이나믹한 보행감을 느끼게 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 케이블 보도교를 통행하는 보행자의 인원이 많아 케이블에 작용하는 작용 하중이 큰 경우에, 스프링의 허용 압축 변위를 초과하면 케이블의 큰 인장 탄성 계수로 작용하중을 지지함에 따라, 출렁거림 변위가 미리 정해진 적정치를 초과하여 과도해지는 것을 억제하여 안정적인 보행감을 유지하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 케이블 정착구의 스프링이 미리 정해진 허용 탄성 변위만큼 압축 변위가 발생된 상태에서는, 스프링이 강체와 동일한 역할을 하여 케이블 보도교에 작용하는 하중을 케이블에 의해 지지하도록 구성됨에 따라, 스프링이 구비됨에도 교량 구조계의 안정성이 저해되지 않아 구조 안전성을 그대로 유지하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 케이블 보도교의 하중을 지지하는 케이블 하나에 대하여, 서로 다른 허용 압축 변위를 갖는 2개 이상의 스프링에 의해 지지되도록 설치함에 따라, 케이블에 작용하는 작용 하중에 의한 출렁거림 변위의 변화량이 단계적으로 점점더 작아지도록 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명은, 케이블 보도교에서 인장력이 작용하는 케이블에 스프링을 구비한 케이블 정착구를 단부 또는 중간부에 설치함으로써, 작용 하중에 따른 케이블 보도교의 출렁거림 변위의 변화율을 점진적으로 증가하도록 함으로써, 작은 하중에도 적정한 출렁거림 변위를 발생시키고, 큰 하중에는 과도한 출렁거림 변위를 억제하는 능동적인 변위 조절에 의해, 케이블 보도교의 구조 안전성을 낮추지 않으면서도, 다이나믹하면서도 즐겁고 안정적인 보행감을 보행자에게 선사하는 효과를 얻을 수 있다.

도1a는 산이나 계곡에 설치되는 종래의 주탑 지지 형식의 종래의 케이블 보도교의 구성을 도시한 개략도,
도1b는 도1a의 케이블 교량의 탄성 지지 구조를 도시한 도면,
도2a는 주탑이 없는 종래의 케이블 보도교의 구성을 도시한 개략도,
도2b는 도2a의 케이블 교량의 탄성 지지 구조를 도시한 도면,
도3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 보도교의 구성(난간, 안전펜스, 상측 케이블 생략)을 개략적으로 도시한 정면도,
도3b는 도3a의 케이블 보도교의 중앙부의 횡단면도,
도4는 도3의 케이블 보도교에서, 단부 케이블 정착구가 설치된 케이블 시스템(5)의 도면 및 그 탄성 지지 구조를 도시한 도면,
도5는 도4의 제1케이블의 중간부를 생략한 확대도,
도6은 도5의 단부 케이블 정착구의 분해도,
도7a 및 도7b는 도5의 단부 케이블 정착구(100, 100')의 스프링의 허용 압축 변위를 설명하기 위한 도면,
도8a는 하나의 단부 케이블 정착구(100)에 의한 탄성 변위에 따른 탄성계수의 변화를 도시한 그래프,
도8b는 도6의 제1케이블에 작용하는 탄성 변위에 따른 탄성 계수의 변화를 도시한 그래프,
도8c는 도6의 제1케이블에 작용하는 활하중에 따른 출렁거림 변위의 변화를 도시한 그래프,
도9는 도3의 케이블 보도교에서, 단부 케이블 정착구와 중간부 케이블 정착구가 설치된 또 다른 케이블 시스템(5')의 확대도 및 그 탄성 지지 구조를 도시한 도면,
도10은 도9의 'A'부분의 확대도,
도11은 도10의 'B'부분의 분해도,
도12는 도9의 제1케이블의 중간부에 작용하는 탄성 변위에 따른 탄성 계수의 변화를 도시한 그래프,
도13a는 도9의 제1케이블에 작용하는 탄성 변위에 따른 탄성 계수의 변화를 도시한 그래프,
도13b는 도9의 제1케이블에 작용하는 작용 하중에 따른 출렁거림 변위의 변화를 도시한 그래프,
도14는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 케이블 정착구가 설치된 제1케이블의 구성을 도시한 도면,
도15a는 도14의 'C'부분의 분해도,
도15b는 도14의 'D'부분의 분해도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 보도교(1) 및 이에 사용되는 케이블 정착구(100, 100', 200, 1000, 1000')에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

예를 들어, 도면에는 주탑이 구비된 현수 보도교(1)를 예로 들었으나, 본 발명에 따른 케이블 보도교는 현수 보도교 이외에 케이블에 의해 지지되는 다양한 형태의 케이블 보도교를 모두 포함한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 보도교(1)는 계곡 등을 가로질러 연결하고자 하는 서로 이격된 2개의 위치의 일단부(E1)와 타단부(E2)에 각각 형성되어 주케이블(30)을 지지하는 주탑(20)과, 일단부(E1)와 타단부(E2)에 주케이블(300)과 하측 케이블(400)을 지지하는 지지대(30a)와, 지지대(30a)를 보다 견고하게 지지하기 위하여 일단부(E1)와 타단부(E2)에 설치된 콘크리트 블록(10)과, 일단부(E1)와 타단부(E2)의 지지대를 잇되 주탑(20)에 지지되도록 연결 설치되는 주케이블(300)과, 주케이블(300)에 비하여 하측에 배치되어 일단부(E1)와 타단부(E2)의 지지대를 연결하는 하측 케이블(400)과, 교축 방향으로 배열 설치된 발판(421, 422)을 포함하여 되어 보행로를 형성하고 하측 케이블(400)에 연결 설치되는 발판 조립체(420)와, 발판 조립체(420)의 난간(429)에 연결 설치되는 상측 케이블(450)과, 발판 조립체(420)와 하측 케이블(400) 중 어느 하나 이상과 주케이블(300)을 연결하는 행어 케이블(500)과, 케이블(300, 400, 500)에 설치되어 탄성 변위를 허용하는 케이블 정착구(100, 100', 200)를 포함하여 구성된다.

상기 주탑(20)은 교량의 일단부(E1)와 타단부(E2)에 각각 마련되어 주케이블(300)이 발판(421, 422)에 비하여 상측에서 하방으로 볼록한 형태로 연결되는 것을 보조한다. 주탑(20)은 교대부에 설치될 수도 있으며, 교대의 사이 구간에 설치될 수도 있다.

상기 주케이블(300)은 통행로의 양측에 통행로에 비하여 높게 각각 배열되고, 교량의 단부로부터 중앙부로 갈수록 점점 통행로에서의 이격 거리가 짧아지게 배치된다. 즉, 교량 중앙부에서 통행로 중심부로부터 교축직각방향으로의 이격 거리는 교량 단부에서 통행로 중심부로부터 교축직각방향으로의 이격 거리에 비하여 더 작게 형성되어, 교량 중앙부에서의 교축 직각 방향으로의 강성이 교량 단부에서의 강성에 비하여 더 커져 교량의 좌우 방향의 요동을 줄인다.

주케이블(300)은 통행로의 양측에 1열로만 배치될 수도 있지만, 도3b에 도시된 바와 같이, 통행로의 양측에 수평으로 복수의 열씩 배치될 수 있다. 이를 통해, 교축방향을 중심으로 회전하는 요동을 억제할 수 있다.

상기 발판 조립체(420)는, 종방향으로 연장된 종방향 프레임(425)과, 횡방향으로 연장된 하측 프레임(428)을 구비하고, 이들 프레임(425, 428)에 지지되는 발판(421, 422)으로 형성된다. 도3b에 도시된 바와 같이, 종방향 프레임(428)에는 난간(429)이 설치되고, 난간(429)의 사이에는 안전 펜스(미도시)가 설치된다.

여기서, 보행로의 중앙부에 배치되는 중앙부 발판(422)은 격자 형태의 그레이팅으로 형성되어 하부를 투시할 수 있으며, 그 양측에 배치되는 가장자리 발판(421)은 불투명 발판으로 형성되어 심리적으로 안정된 보행로를 형성할 수 있다.

난간(429)의 상단부에는 상측 케이블(420)이 관통하는 형태로 연결 설치되고, 하측 프레임(428)의 저면에는 하측 케이블(400)이 관통하는 형태로 연결 설치된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상측 케이블(420)과 하측 케이블(400) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.

이와 같이, 구성됨에 따라, 발판 조립체(420)는 풍하중에 대하여 교축 방향을 중심으로 회전하는 변위에 대한 저항을 높여 안정된 자세를 유지할 수 있다.

발판 조립체(420)는 교축 방향을 따라 다수의 세그먼트 형태로 조립될 수 있다. 조립된 세그먼트 단위의 발판 조립체는 강재로 형성되어 외력에 견고하게 저항할 수 있게 형성된다. 그리고, 도3a에 도시된 바와 같이, 세그먼트 단위의 발판 조립체(420)는 교축 방향으로 인접한 다른 발판 조립체(420)와 분리된 형태일 수도 있지만, 상호간 회전 변위는 허용하는 힌지(420h)에 의해 연결될 수 있다. 이를 통해, 보행자의 보행에 따라 출렁다리 형태의 케이블 보도교에 출렁거림 변위가 발생되더라도, 세그먼트 단위의 발판 조립체가 교축 방향으로 단턱없이 연결되어, 안정된 보행을 보장하는 효과를 얻을 수 있다.

상기 상측 케이블(450)은 통행로의 난간(429)의 상단부에 관통하도록 배치된다. 이에 따라, 통행로 양측에 설치된 난간(429)의 교축직각방향으로의 간격에 따라 그 배치 형상이 정해진다. 상측 케이블은 교량의 일단부(E1)와 타단부(E2)를 직선 형태로 배열될 수도 있으며, 경간 중앙부에서의 폭이 교대부에서의 폭에 비하여 더 좁은 형태로 배열될 수도 있다.

상기 하측 케이블(400)은 통행로의 양측에 통행로에 비하여 낮게 각각 배열된다. 하측 케이블(400)은 일단부(E1)와 타단부(E2)를 직선 형태로 연결하게 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 발판(420)을 지지하는 하측 프레임(428)의 교축직각방향으로의 길이를 조절하는 것에 의해, 교량의 단부로부터 중앙부로 갈수록 점점 통행로에서의 이격 거리가 짧아지게 배치될 수 있다.

하측 케이블(400)은 통행로의 양측에 1열로만 배치될 수도 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 통행로의 양측에 수평으로 2열 이상으로 배치될 수도 있다. 하측 케이블(400)은 교량 하중을 지지하는 구조부재로서 작용을 하며, 주케이블(300)과 동일한 단면의 케이블로 형성되어 주케이블의 역할을 할 수도 있고, 주케이블(300)에 비하여 보다 작은 단면의 케이블로 형성되어 교량에 작용하는 하중을 작게 분담하는 보조 케이블의 역할을 할 수도 있다.

상기 행어 케이블(500)은 주케이블(300)로부터 연장되어 발판(420)을 지지하는 하측 프레임(410)에 연결된다. 도면에는 행어 케이블(500)이 중력 방향에 경사지게 배열된 구성이 도시되어 있으나, 중력 방향으로 배열되게 배치될 수도 있다. 이에 따라, 발판(420)에 작용하는 하중과 고정 하중을 행어 케이블(500)을 통해 주케이블(300)로 전달하며, 교량에 작용하는 하중을 작게 분담하는 보조 케이블의 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 케이블 보도교(1)를 이루는 다수의 케이블(300, 400, 450, 500) 중 일부 또는 전부에는 정해진 허용 압축 변위(△d)만큼 스프링으로서의 작용을 하는 스프링(130, 130',...)을 구비한 케이블 정착구(100, 100', 200)가 설치될 수 있다.

도3a에 도시된 바와 같이, 주케이블(300)의 중간부에는 다수의 중간부 케이블 정착구(200)가 설치될 수 있으며, 하측 케이블(400)의 중간부에도 다수의 중간부 케이블 정착구(200)가 설치될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 주케이블(300)과 하측 케이블(400)의 양단부 중 어느 하나 이상에는 단부 케이블 정착구(100, 100')가 설치될 수도 있다.

주케이블(300)과 발판 조립체(420)를 연결하여 하중을 분담하는 행어 케이블(500)의 일부 또는 전부에, 상단과 하단 중 어느 하나 이상에 단부 케이블 정착구(100, 100')가 설치될 수 있으며, 행어 케이블(500)의 중간부에 중간 케이블 정착구(200)가 설치될 수 있다.

예를 들어, 도3a에 도시된 경간 중앙부의 행어 케이블(500)들 중에 하나인 도5에 도시된 제1케이블(501)에는 상단부와 하단부에 각각 단부 케이블 정착구(100, 100')가 설치된다.

여기서, 제1케이블(501)의 상단부에 설치된 상기 단부 케이블 정착구(100)는, 도6에 도시된 바와 같이, 공용 중 인장력이 작용하는 제1케이블(501)의 단부에 일체로 고정된 고정 블록(110)과, 중앙부에 제1케이블(501)을 수용하고 고정 블록(110)에 일단이 지지되는 스프링(130)과, 스프링(130)의 타단을 지지하는 지지면(124)이 형성되어 정해진 위치에 설치되는 앵커 헤드(120)와, 스프링(130)을 수용하는 중공부(140s)가 마련되고 앵커 헤드(120)의 외주 수나사부(120o)와 결합되어 앵커 헤드(120)를 정해진 위치에 고정시키는 슬리브(140)와, 슬리브(140)의 타단부에 결합되거나 슬리브(140)의 타단부와 일체로 형성되어 회전 변위를 허용하는 힌지부(150a)가 형성된 소켓(150)과, 앵커 헤드(120)의 외주면에 형성된 수나사산(120o)과 체결 결합되고 제1케이블(501)을 안내하는 개구(160a)가 형성된 엔드 슬리브(160)를 포함하여 구성된다.

여기서, 고정 블록(110)은 중앙부에 관통 구멍이 형성되되 제1케이블(501)의 피복 바깥의 강연선(501a)을 수용한 상태로, 강연선(501a)과 일체로 고정된다. 예를 들어, 고정 블록(110)의 관통 구멍에 강연선(501a)을 수용한 상태에서, 고정 블록(110)을 강제로 죄거나 고정 블록(110)의 외주면에 고정 볼트로 강연선(501a)을 죄는 등 다양한 방식으로 일체화된다.

고정 블록(110)의 단부에는 반경 방향으로 돌출된 돌출부(115)가 구비되어, 슬리브(140)의 단턱(145)과 축선 방향으로 간섭되어 체결 길이를 제한한다. 그리고, 엔드 슬리브(160)를 향하는 돌출부(115)의 표면은 스프링(130)의 일단을 접촉 지지한다. 단부 케이블 정착구(100)에서 고정 블록(110)은 제1케이블(501)과 일체로 축선 방향으로 이동 가능한 상태로 설치된다.

앵커 헤드(120)는 스프링(130)을 통과시키지 않으면서 제1케이블(501)을 관통 수용하는 관통공(122)이 중앙부에 형성되고,

일단에 수용홈이 형성되어 스프링(130)의 타단을 안착 수용하면서 접촉 지지하는 지지면(124)이 수용홈의 바닥면으로 형성된다. 앵커 헤드(120)는 외주면에 수나사산(120o)이 형성되어, 슬리브(140)의 내주면에 형성된 암나사산(140i1)과 맞물려 설치된다. 이에 따라, 앵커 헤드(120)는 슬리브(140)와 일체로 고정된 상태가 된다.

스프링(130)은 제1케이블(501)을 중앙부에 수용하는 형상으로 형성되며, 제1케이블(501)의 인장 탄성 계수값 보다 작은 압축 탄성 계수값을 갖는다. 예를 들어, 스프링(130)은 환상 원통형상의 고무, 우레탄 재질로 형성될 수 있다. 바람직한 실시형태에 따르면, 도7a에 도시된 바와 같이, 스프링(130)은 코일 스프링으로 형성되어, 내부 공간에 제1케이블(501)이 관통하고 코일 스프링(130)의 자유장에서 압축력에 의해 더이상 압축 변위가 발생되지 않는 압축 높이(dc)까지 대략 선형적으로 탄성 변위가 허용된다.

여기서, 스프링(130)의 압축 방향을 안내하도록 가요성 재질의 가이드 부재(66)가 개재될 수 있다. 가이드 부재(66)는 경우에 따라 생략될 수 있다.

도7a를 참조하여, 케이블 보도교에 설치되어 고정하중을 지지한 상태에서의 스프링(130)의 길이를 di라고 하면, 단부 케이블 정착구(100)에 설치된 스프링(130)은 초기 길이(di)와 압축 높이(dc)의 차이만큼 허용 압축 변위(△d0)를 갖는다. 이에 따라, 제1케이블(501)에 단부 정착구(100, 100')가 결합된 도4의 케이블 시스템(5)에 단부 케이블 정착구(100, 100')가 설치된 케이블 보도교(1)의 제1케이블(501)에 보행자의 무게에 따른 인장력(F)이 작용하면, 인장력(F)에 의한 탄성 변위가 허용 압축 변위(△d0)보다 작은 구간에서는 스프링(130)이 탄성 지지하지만, 인장력(F)에 의한 탄성 변위가 허용 압축 변위(△d0)에 도달하면 더이상 탄성 지지를 하지 못하고 강체(rigid body)와 같은 거동을 하게 된다.

슬리브(140)는 고정 블록(110)을 수용하는 중공부(140s)가 마련되고, 타단부의 암나사산(140i1)에 앵커 헤드(120)의 수나사산(120o)이 체결 결합되고, 일단부의 암나사산(140i2)에 소켓(50)의 수나사산(150o)이 결합된다. 소켓(150)은 주케이블(300)에 힌지 결합되어 있으므로, 슬리브(140) 및 이에 결합된 앵커 헤드(120)는 정해진 위치에 고정된 상태로 있게 된다.

소켓(150)은 힌지부(150a)가 마련되어 주케이블(300)의 연결부와 힌지 결합되며, 내부에 수용 공간(150s)이 마련되어 고정 블록(110)의 일부를 수용할 수 있게 된다.

엔드 슬리브(160)는, 필요에 따라 생략될 수도 있으며, 제1케이블(501)이 원하는 방향으로 뻗도록 안내하는 개구(160a)가 형성된다. 엔드 슬리브(160)는 내주면에 형성된 암나사산(160i)이 앵커 헤드(120)의 수나사산(120o)과 체결 결합되어, 슬리브(140) 및 소켓(150)과 일체화된다.

한편, 제1케이블(501)의 하단부에 설치된 하부 케이블 정착구(100')는 전술한 제1케이블(501)의 상단부에 설치된 단부 케이블 정착구(100)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 다만, 제1케이블(501)의 하단부에 설치된 케이블 정착구(100')의 스프링(130')의 허용 압축 길이(△d1)는 상단부의 케이블 정착구(100)의 스프링(130)과 허용 압축 길이(△d0)와 다르게 설정되는 것이 제1케이블(501)에 작용하는 작용 하중이 증가할 수록 탄성계수값을 점진적으로 증가시키도록 셋팅하는 데 유리하다.

도7b를 참조하면, 하단부의 케이블 정착구(100')의 스프링(130')은 케이블 보도교(1)의 공용 중에 활하중이 작용하지 않은 상태에서 d1'의 길이를 갖는 경우에, 압축 높이(dc')와의 차이인 △d1만큼의 허용 압축 변위를 갖는다.

설명의 편의를 위하여, 하부 스프링(130')의 허용 압축 길이(△d1)가 상부 스프링(130)의 허용 압축 길이(△d0)에 비하여 더 작은 것으로 가정한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 하부 스프링(130')의 허용 압축 길이(△d1)가 상부 스프링(130)의 허용 압축 길이(△d0)에 비하여 더 크게 정해질 수도 있다.

먼저, 제1케이블(501)의 상단부에만 케이블 정착구(100)가 설치된 부분의 탄성 변위에 따른 탄성계수값의 변화를 살펴보면, 도8a에 도시된 바와 같이, 스프링(130)의 탄성계수값(100k)이 제1케이블(501)의 인장 탄성 계수값(500k)에 비하여 월등히 작은 경우에는, 제1케이블(501)에 작용하는 활하중에 따른 인장력(F)에 의해 스프링(130)이 압축 높이(dc)까지 도달하는 허용 압축 변위(△d0)까지는 스프링(130)의 탄성계수값(100k)에 의해 탄성 지지된다. (보다 정확하게는, 100k*500k/(100k+500k)이지만, 500k>>100k이므로 100k의 값으로 근사된다.) 즉, 제1케이블(501)에 작용하는 활하중에 따른 인장력(F)이 Fc값에 도달하면, 스프링(130)은 압축 높이(dc)에 도달하여, 더이상 스프링으로서 작용하지 못하고 강체(rigid body)로 작용하게 된다.

그리고, 제1케이블(501)에 작용하는 활하중에 따른 인장력(F)이 Fc를 초과하여, 제1케이블(501)에 상부 케이블 정착구(100)가 결합된 케이블 시스템(5)의 탄성 변위가 스프링(130)의 허용 압축 변위(△d0)를 초과하면, 제1케이블(501)의 인장 탄성 계수값(500k)에 의해 탄성 지지된다.

이와 같이, 제1케이블(501)에 하나의 단부 케이블 정착구(100)가 설치된 경우에는 도8a와 같은 거동을 한다.

이와 유사하게, 제1케이블(501)의 상단부와 하단부에 각각 케이블 정착구(100, 100')가 설치된 도4의 케이블 시스템(5)의 작용 원리를 설명한다.

편의상, 하부 케이블 정착구(100')의 스프링(130')의 허용 압축 변위(△d1)가 상부 케이블 정착구(100)의 스프링(130)의 허용 압축 변위(△d1)에 비하여 더 작게 설정된 경우에, 제1케이블(501)에 작용하는 활하중에 따른 인장력(F)에 의해 하부 케이블 정착구(100')의 스프링(130')이 압축 높이(dc')까지 도달하는 허용 압축 변위(△d1)까지는 스프링(130)과 스프링(130')이 직렬로 연결된 탄성계수값((100k*101k)/(100k+101k))에 의해 탄성 지지된다.

여기서, 상, 하부 케이블 정착구(100, 100')의 스프링(130, 130')의 탄성계수값이 동일한 'k'값인 것으로 가정하면, 제1케이블(501)에 작용하는 활하중에 따른 인장력(F)에 의하여 제1케이블(501)의 탄성 변위가 스프링(130')의 허용 압축 변위(△d1)까지는 k/2의 탄성계수값을 갖는다. 그리고, 제1케이블(501)에 작용하는 활하중에 따른 인장력(F)에 의해 제1케이블(501)의 탄성 변위가 스프링(130')의 허용 압축 변위(△d1)와 스프링(130)의 허용 압축 변위(△d0)의 사이 구간에서는, 하부 케이블 정착구(100')의 스프링(130')이 압축 높이까지 압축된 상태이어서 더이상 탄성적으로 지지하지 못하며, 상부 케이블 정착구(100)의 스프링(130)만 탄성 지지한다. 따라서, 이 구간에서의 탄성 계수값은 k로 된다.

즉, 도8b에 도시된 바와 같이, 케이블 시스템(5)에 작용하는 활하중의 크기가 0 ~ Fc1로 작용하는 구간, 즉 탄성 변위가 0 ~ △d1의 구간에서는 탄성계수값이 k/2로 탄성 지지된다. 그리고, 케이블 시스템(5)에 작용하는 활하중의 크기가 Fc1~Fc2로 작용하는 구간, 즉 탄성 변위가 △d1~△d0의 구간에서는 탄성계수값이 k로 탄성 지지된다. 그리고, 상,하부 스프링(130, 130')이 모두 압축 높이(dc, dc')에 도달한 구간, 즉 케이블 시스템(5)에 작용하는 활하중의 크기가 Fc를 초과하고 이에 따른 탄성 변위가 △d0를 초과하는 구간에서는 탄성계수값이 제1케이블(501)의 탄성계수값(501k)으로 탄성 지지된다.

이를 활하중에 대한 출렁거림 변위(탄성 변위)에 대하여 표시하면, 도8c에 도시된 바와 같이, 활하중이 작은 구간에서는 출렁거림 변위가 급격히 증가하지만, 활하중이 증가할수록 출렁거림 변위가 점진적으로 작아지는 거동이 구현되는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 케이블 보도교(1)를 통행하는 보행자의 인원이 적은 경우에도 출렁거림 변위를 크게 유도할 수 있으며, 케이블 보도교(1)를 통행하는 보행자의 인원이 많은 경우에는 출렁거림 변위가 과도해지지 않고 적정한 크기로 제한하는 것이 가능해진다.

한편, 계산의 편의를 위하여, 상부 케이블 정착구(100)의 스프링(130)의 탄성계수값(100k)과 하부 케이블 정착구(100')의 스프링(130')의 탄성계수값(101k)이 동일한 k값인 것으로 설명하였지만, 이들의 탄성계수값은 서로 다르게 정해질 수 있다. 예를 들어, 하부 스프링(130')의 탄성계수(101k)값을 2k로 하고, 상부 스프링(130)의 탄성계수값(100k)을 k로 정하면, 제1케이블(501)의 탄성 변위가 △d0에 도달할 때까지의 탄성계수값이 2k/3이 되어, 상,하부 스프링(130, 130')의 탄성계수값이 동일한 k인 경우에 비하여 보다 작게 설정할 수 있다. 이렇듯, 본 발명은 제1케이블(501)에 설치된 케이블 정착구(100, 100')의 스프링(130, 130')의 탄성계수값을 다양하게 조절하여, 구간별 탄성계수값(즉, 활하중의 크기에 대한 출렁거림 변위의 변화율)을 필요에 따라 능동적으로 다양하게 조절하는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 단부 케이블 정착구(100, 100')이 행어 케이블(500)중 하나인 제1케이블(501)에 설치된 케이블 시스템(5)을 예로 들었지만, 케이블 보도교(1)의 다수의 케이블(300, 400, 450, 500)들 중에서 주케이블(300)과 하측 케이블(400)의 일부 또는 전부에 단부 케이블 정착구(100, 100')가 적용되어, 활하중의 크기에 따라 탄성 변위(출렁거림 변위)를 능동적으로 제어하여 보행자들의 인원수에 무관하게 항상 다이나믹한 보행감을 느끼도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 케이블 시스템(5')은, 도9에 도시된 바와 같이, 제1케이블(501)의 중간부에 케이블 정착구(200)가 결합되는 구성을 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 중간부 케이블 정착구(200)를 기준으로 제1케이블(501)의 상측 부분을 제1-1케이블(5011)이라고 명명하고, 제1케이블(501)의 하측 부분을 제1-2케이블(5012)라고 명명하기로 한다.

다만, 중간부 케이블 정착구(200)를 설명함에 있어서, 전술한 단부 케이블 정착구(100)와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

상기 중간부 케이블 정착구(200)는, 도10에 도시된 바와 같이, 제1-1케이블(5011)의 단부를 정착하는 제1정착부와, 제1-2케이블(5012)의 단부를 정착하는 제2정착부와, 제1정착부와 제2정착부를 연결하는 커플러(201)로 구성된다.

여기서, 제1정착부와 제2정착부는 전술한 단부 케이블 정착구(100)와 유사하게 구성된다. 도면에는 제1정착부와 제2정착부에 모두 스프링(130, 230)이 구비된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1정착부와 제2정착부 중에 어느 하나에만 스프링(130)이 구비될 수도 있다.

여기서, 제1정착부는, 제1-1케이블(5011)의 단부에 일체로 고정된 고정 블록(110)과, 중앙부에 제1-1케이블(5011)을 수용하고 고정 블록(110)에 일단이 지지되는 스프링(130)과, 스프링(130)은 통과하지 못하고 제1-1케이블(5011)이 관통하는 관통공(122)이 형성되며 스프링(130)의 타단을 지지하는 지지면(124)이 형성된 앵커 헤드(120)와, 스프링(130)을 수용하는 중공부(140s)가 마련되고 앵커 헤드(120)와 일단부에서 결합되어 앵커 헤드(120)를 정해진 위치에 고정시키고 일단부가 커플러(201)와 결합되는 슬리브(140)를 포함하여 구성된다. 즉, 중간 케이블 정착구(200)의 제1정착부는 슬리브(140)가 전술한 단부 케이블 정착구(100)의 소켓(150)에 결합되는 대신에 커플러(201)에 결합된다는 점에서 구성의 차이가 있다.

그리고, 제2정착부는, 제1-2케이블(5012)의 단부에 일체로 고정된 제2고정 블록(210)과, 중앙부에 제1-2케이블(5012)을 수용하고 제2고정 블록(210)에 일단이 지지되는 제2스프링(230)과, 제2스프링(230)은 통과하지 못하고 제1-2케이블(5012)이 관통하는 관통공이 형성되며 제2스프링의 타단을 지지하는 제2지지면이 형성된 제2앵커 헤드(220)와, 제2스프링(230)을 수용하는 중공부가 마련되고 앵커 헤드(220)와 일단부에서 결합되어 제2앵커 헤드(220)를 정해진 위치에 고정시키고 타단부가 커플러(201)와 결합되는 제2슬리브(240)를 포함하여 구성된다. 즉, 중간 케이블 정착구(200)의 제2정착부도 역시 전술한 단부 케이블 정착구(100)의 소켓(150)에 결합되는 대신에 커플러(201)에 결합된다는 점에서 구성의 차이가 있다. 제2정착부에 제2스프링(230)이 구비되지 않는 제2정착부의 구성은, 제2고정 블록(210)이 제2앵커 헤드(220)와 접촉한 상태로 설치되는 것에 의해 구현될 수 있다.

중간부 케이블 정착구(200)에 연결되는 제1-1케이블(5011)과 제1-2케이블(5012)은 공용 중에 인장력이 작용하며, 인장력(F)이 증가하면서 스프링(130)과 제2스프링(130)의 압축 탄성 변위가 유도된다.

마찬가지로, 스프링(130)과 제2스프링(230)은 코일 스프링으로 형성되는 것이 설치 및 제작의 편의가 도모되며, 정확한 탄성 계수값을 얻는 데 유리하다. 이에 따라, 스프링(130)과 제2스프링은 코일 스프링의 압축 높이까지 탄성 변위가 허용되면서 탄성 지지한다.

여기서, 스프링(130)과 제2스프링(230)은 각각 제1-1케이블(5011) 및 제1-2케이블(5012)의 인장 탄성 계수에 비하여 보다 낮은 압축 탄성 계수값(130k, 230k)를 갖는다. 중간부 케이블 정착구(200)의 스프링(130)과 제2스프링(230)은 허용 압축 변위(△d130, △d230)가 서로 다르게 정해짐으로써, 제1케이블(501)에 작용하는 인장력(F)의 크기에 따라 단계적으로 탄성계수값이 보다 점진적으로 높아지도록 구현할 수 있다.

이하에서는, 편의상 스프링(130)의 허용 압축 변위(△d130)가 제2스프링(130)의 허용 압축 변위(△d230)에 비하여 더 작은 것으로 가정하여 설명한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 스프링(130)의 허용 압축 변위(△d130)가 제2스프링(130)의 허용 압축 변위(△d230)에 비하여 더 크게 정해질 수 있다. 그리고, 제1-1케이블(5011)과 제1-2케이블(5012)이 직렬 연결됨에 따른 제1케이블의 탄성계수값인 5011k*5012k/(5011k+5012k)를 간단히 500k라고 칭하여 설명하기로 한다.

그리고, 편의상 스프링(130)과 제2스프링(230)은 탄성 계수가 동일한 것으로 가정하여 설명한다. 다만 전술한 단부 케이블 정착구(100)에서와 마찬가지로, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 스프링(130)과 제2스프링(230)을 서로 다른 탄성 계수값을 갖도록 하여, 구간별 탄성 계수값의 크기를 조절할 수도 있다.

먼저, 중간부 케이블 정착구(200)와 제1케이블(501)이 연결된 케이블 중간 부분(5p')을 케이블 시스템(5')으로부터 떼어내어 살펴본다. 중간부 케이블 정착구(200)는 제1정착부와 제2정착부에 각각 스프링(130)과 제2스프링(230)을 구비하고 있으므로, 2개의 스프링이 제1케이블(501)에 직렬 연결된 상태이다. 이는, 도4 내지 도8c를 참조하여 앞서 설명한 단부 케이블 정착구(100, 100')가 제1케이블(501)의 상부와 하부에 모두 설치된 것과 등가 관계가 성립한다.

이에 따라, 중간부 정착구(200)에서의 탄성 변위에 따른 탄성 계수값은, 도12에 도시된 바와 같이, 케이블 중간 조립체(5p')에 작용하는 인장력(F)이 Fc1'으로 표시된 크기에 도달하는 구간, 즉, 케이블 중간 조립체(5p')의 탄성 변위가 스프링(130)의 압축 높이에 도달하는 허용 압축 변위(△d130)까지의 구간에서는 k/2의 탄성계수로 탄성 지지한다. 그리고, 케이블 중간 조립체(5p')에 작용하는 인장력(F)이 Fc1'을 초과하여 Fc2'로 표시된 크기에 도달하는 구간, 즉, 케이블 중간 조립체(5')의 탄성 변위가 스프링(130)의 허용 압축 변위(△d130) ~ 제2스프링(230)의 허용 압축 변위(△d130)의 구간에서는 2배인 k의 탄성계수로 탄성 지지한다. 그리고, 케이블 중간 조립체(5')에 작용하는 인장력(F)이 Fc2'를 초과하는 구간, 즉, 케이블 중간 조립체(5')의 탄성 변위가 제2스프링(230)의 허용 압축 변위(△d130)를 초과하는 구간에서는 매우 높은 500k의 탄성계수로 탄성 지지한다.

이를 확장하여, 도9에 도시된 바와 같이, 제1케이블(501)에 상부 케이블 정착구(100)와, 중간부 케이블 정착구(200)와, 하부 케이블 정착구(100')가 모두 설치된 케이블 시스템(5')을 살펴본다. 여기서, 각 정착구(100, 200, 100')의 스프링의 허용 탄성 변위는 서로 다르게 정해지는 것으로 가정하면, 도13a에 도시된 바와 같이, 탄성 변위가 증가함에 따라 탄성 계수값이 5단계로 증가하면서 케이블 시스템(5')에 작용하는 인장력(F)에 대해 탄성 지지하게 된다. 즉, 케이블 보도교(1)의 공용 상태에서, 활하중에 의해 제1케이블(501)에 작용하는 증가된 인장력(즉, 고정하중을 지지한 상태를 기준으로 추가로 작용하는 인장력)에 따른 출렁거림 변위(탄성 변위)는 도13b에 도시된 바와 같이, 표시될 수 있으며, 하나의 제1케이블(501)에 서로 다른 허용 압축 길이를 갖는 스프링이 4개 배치됨에 따라, 제1케이블(501)에 작용하는 인장력이 증가할수록 5단계로 증가하는 탄성계수값으로 탄성 지지하는 구조를 구현할 수 있게 된다.

참고로, 도13a는, "하부 케이블 정착구(100')의 스프링(130')의 허용 압축 길이(△d1) > 상부 케이블 정착구(100)의 스프링(130)의 허용 압축 길이(△d0) > 중간부 케이블 정착구(100)의 스프링(130)의 허용 압축 길이(△d130) > 중간부 케이블 정착구(100)의 제2스프링(130)의 허용 압축 길이(△d230)"인 경우를 예로 들어 그래프로 표시한 것이다. 여기서, k1, k2, k3, k4는 제1케이블의 탄성 변위 구간별로 다수의 스프링(130, 130', 230,..)이 합성된 탄성계수값을 의미한다.

이렇듯, 본 발명은, 케이블 보도교(1)의 하중을 지지하는 데 사용되는 케이블들(300, 400, 450, 500) 중에 일부 또는 전부에 대하여, 단부 케이블 정착구(100, 100')와 중간부 케이블 정착구(200)를 케이블 시스템으로 케이블에 연결 설치함에 따라, 케이블에 비하여 현저히 낮은 케이블 정착구의 스프링을 이용하여 통행하는 보행자 무게별로 출렁거림 변위를 미리 설정할 수 있게 된다.

이를 통해, 본 발명은, 케이블 보도교(1)를 통행하는 보행자의 무게가 작은 경우에도, 스프링(130)의 작은 탄성 계수값(100k, 101k)으로 작용 하중을 지지함에 따라 출렁거림 변위를 크게 발생시켜 다이나믹한 보행감을 느끼게 할 수 있다. 반대로, 케이블 보도교를 통행하는 보행자의 인원이 많아 케이블에 작용하는 작용 하중이 매우 큰 경우에는, 제1케이블(501)에 설치된 스프링(130,...)의 허용 압축 변위(△d0,....)가 이미 초과된 상태이어서, 케이블의 큰 인장 탄성 계수로 작용하중을 지지함에 따라, 출렁거림 변위가 미리 정해진 적정치를 초과하여 과도해지는 것을 억제하여 안정적인 보행감을 느끼게 할 수 있다.

더욱이, 본 발명은, 케이블 정착구의 스프링(130)이 미리 정해진 허용 탄성 변위(△d0,...)만큼 압축 변위가 발생된 상태에서는, 스프링(130)이 압축된 상태이어서 강재 또는 스프링강으로 형성된 블록과 동일하게 거동하게 되어, 작용 활하중을 케이블이 지지함에 따라, 스프링(130)에도 불구하고 교량 구조계의 안정성이 저해되지 않으며 우수한 구조 안전성을 구현할 수 있다.

전술한 실시예에서는, 단부 케이블 정착구와 중간부 케이블 정착구가 모두 적용된 케이블 시스템(5')이 행어 케이블에 적용된 경우를 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 공용 중에 인장력이 작용하는 케이블 교량의 임의의 케이블들 중 어느 하나 이상에 적용되는 구성을 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도13에 도시된 바와 같이, 하나의 케이블 정착구(1000, 1000')를 이용하여 다수의 케이블을 정착하는 구성도 포함될 수 있다.

도14a에 도시된 바와 같이, 복수의 케이블을 정착하는 단부 케이블 정착구(1000)는, 공용 중 인장력이 작용하는 제1케이블(501)과 제2케이블(501)을 각각 관통시키면서 피복 바깥 강연선(501a, 502a)과 일체로 고정된 고정 블록(110")과, 중앙부에 제1케이블(501)과 제2케이블(502)을 함께 수용하는 코일 스프링으로 형성되고 고정 블록(110")에 일단이 지지되는 스프링(130")과, 스프링(130")의 타단을 지지하는 지지면(124)이 형성되어 정해진 위치에 설치되는 앵커 헤드(120")와, 스프링(130")을 수용하는 중공부(140s)가 마련되고 앵커 헤드(120")의 외주 수나사부(120o)와 결합되어 앵커 헤드(120")를 정해진 위치에 고정시키는 슬리브(140)와, 슬리브(140)의 타단부에 결합되고 회전 변위를 허용하는 힌지부(150a)가 형성된 소켓(150)과, 앵커 헤드(120)의 외주면에 형성된 수나사산(120o)과 체결 결합되는 연장 슬리브(160")와, 연장 슬리브(160")의 끝단 암나사부(160i1)에 외주 수나사산(170o)이 결합되어 제1케이블(501)과 제2케이블(502)을 안내하는 가이드 부재(170)를 포함하여 구성된다.

이와 같이, 도6에 도시된 단부 케이블 정착구(100)와 대비하면, 다수의 케이블(501, 502)을 고정하기 위하여 고정 블록(110")과 앵커 헤드(120")에 다수의 케이블을 수용하기 위한 관통 구멍이 형성된다는 점에서 차이가 있다.

한편, 연장 슬리브(160")와 가이드 부재(170)가 결합되어 엔드 슬리브를 형성하는 데, 이는 다수의 케이블을 정착하는 정착구(1000)에 국한하여 적용되는 것은 아니며, 하나의 케이블을 정착하는 정착구(100, 100', 200,...)에도 동일하게 적용될 수 있다.

한편, 도면에는 제1케이블(501)과 제2케이블(502)을 동시에 감싸는 스프링(130")의 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1케이블(501)과 제2케이블(502)을 각각 감싸는 형태로 스프링 및 제2스프링이 구비될 수 있다. 이 경우에는, 스프링과 제2스프링의 탄성계수와 허용 압축 길이는 서로 다르게 정해져, 이에 의해서도 다단계의 탄성 지지 효과를 구현할 수도 있다.

한편, 복수의 케이블을 정착하는 다른 형태의 단부 케이블 정착구(1000')는 도14b에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다. 즉, 도14a의 단부 케이블 정착구(1000)와 대비하면, 소켓(150")은 도14a의 슬리브(140) 및 소켓(150)이 하나로 결합된 몸체로 형성될 수 있다.

이는 다수의 케이블을 정착하는 정착구(1000')에 국한하여 적용되는 것은 아니며, 하나의 케이블을 정착하는 정착구(100, 100', 200,...)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도면에는 다수의 케이블을 정착하는 중간부 케이블 정착구의 구성이 도시되지 않았지만, 도10 및 도11을 참조하여, 도14a 및 도14b의 단부 케이블 정착구(1000, 1000')로부터 소켓을 제거하고 커플러(201)를 연결하는 것에 의해 구성될 수 있다.

상기와 같이 다수의 케이블을 정착하는 케이블 정착구(1000, 1000')는, 예를 들어, 도3b에 도시된 바와 같이, 하측 케이블(400)과 상측 케이블(450)과 같이 수평으로 2열씩 배치되는 경우에 적용될 수 있다. 그 밖에도, 교량에 작용하는 하중을 상하 방향으로 전달하는 행어 케이블(500)을 2열 또는 그 이상으로 배치하는 데 적용될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 케이블 보도교(1)에서 인장력(F)이 작용하는 케이블(300, 400, 450, 500)에 스프링(130, 130', 230,...)을 구비한 케이블 정착구(100, 100', 200', 1000, 1000')를 단부 또는 중간부에 설치함으로써, 활하중에 따른 케이블 보도교의 출렁거림 변위의 변화율을 점진적으로 단계적으로 증가하도록 함으로써, 작은 하중에도 적정한 출렁거림 변위를 발생시키고, 큰 하중에는 과도한 출렁거림 변위를 억제하는 능동적인 변위 조절에 의해, 케이블 보도교의 구조 안전성을 낮추지 않으면서도, 다이나믹하면서도 즐겁고 안정적인 보행감을 보행자에게 선사하는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도면에 도시된 실시예에는 앵커 헤드(120)와, 슬리브(140)와, 엔드 슬리브(150) 등이 서로 체결 결합되는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 2개의 부재를 결합하는 다양한 방식, 예컨대, 용접, 볼트체결, 접합 등 다양한 방식으로 결합되는 구성을 포함한다.

도면에 도시된 실시예는 주탑이 세워진 형태의 케이블 보도교(1)를 예로 들었지만, 본 발명은 이와 같은 형식의 케이블 보도교에 국한되지 아니하며, 도2a에 도시된 케이블 보도교를 포함하며, 케이블에 의해 지지되어 보행자가 통행하는 동안에 상하좌우 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 출렁거림 변위가 발생되는 다양한 구조의 케이블 보도교를 모두 포함하여 적용될 수 있다.

도면에는 스프링이 구비된 케이블 정착구와 케이블이 연결된 케이블 시스템이 케이블 보도교의 행어 케이블, 주케이블 등에 모두 적용된 실시 형태가 나타나 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 행어 케이블들 중에 일부 또는 주케이블들 중의 일부 또는 그 밖에 공용 중에 인장력이 작용하는 케이블들 중에 일부에만 적용되는 것도 본 발명의 범주에 속한다.

1: 케이블 보도교 100, 100': 단부 케이블 정착구
110: 고정 블록 120: 앵커 헤드
130, 130', 130": 스프링 140: 슬리브
150: 소켓 160: 엔드 슬리브
200: 중간부 케이블 정착구 201: 커플러
210: 제2고정블록 220: 제2앵커헤드
230: 제2스프링 240: 슬리브
300: 주케이블 400: 하측 케이블
428: 하측 프레임 420: 발판 조립체
421, 422: 발판 450: 상측 케이블
500: 행어 케이블 501: 제1케이블
5011: 제1-1케이블 5012: 제1-2케이블
502: 제2케이블
1000, 1000': 단부 복수 케이블 정착구

Claims (27)

1. 보행로를 형성하는 발판과, 서로 이격된 위치의 주탑을 연결하는 주케이블과, 상기 주케이블로부터 연장되어 상기 발판을 지지하는 다수의 행어 케이블을 포함하는 케이블 교량에 사용되는 케이블 시스템으로서,
   상기 행어 케이블 중 하나인 제1케이블과;
   상기 제1케이블에 설치된 케이블 정착구를;
   포함하고, 상기 케이블 정착구는,
   상기 제1케이블의 단부에 일체로 고정된 고정 블록과;
   내부에 중공부가 마련되어 상기 고정 블록과 상기 제1케이블 중 어느 하나 이상을 일부 이상 이동 가능하게 수용하고 상기 케이블 교량에 연결 고정되는 슬리브와;
   상기 제1케이블이 관통하는 관통공이 형성되고 상기 고정 블록을 향하는 지지면이 형성되고 상기 슬리브와 일체로 위치 고정되는 앵커 헤드와;
   일단이 상기 고정 블록에 지지되고 타단이 상기 앵커 헤드의 상기 지지면에 지지되며, 중앙부에 상기 제1케이블을 수용하고, 상기 제1케이블의 인장 탄성 계수에 비하여 보다 낮은 압축 탄성 계수를 갖고 압축 변형 가능한 스프링을;
   구비하여, 상기 고정 블록으로부터 상기 앵커 헤드를 향하는 방향으로 상기 제1케이블을 잡아당기는 인장력이 공용 중에 작용하면, 상기 고정 블록과 상기 앵커 헤드의 사이에서 상기 스프링의 압축 탄성 변위가 발생되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 케이블 정착구는,
   상기 슬리브의 타단부에 결합되거나 상기 슬리브의 타단부와 일체로 형성되어 회전 변위를 허용하는 힌지부가 형성된 소켓을;
   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스프링은 코일 스프링으로 형성되어, 상기 코일 스프링의 압축 높이까지 상기 탄성 압축 변위가 허용되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 지지면은 상기 스프링의 단부를 안착시키는 수용홈의 바닥면으로 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 케이블 정착구는,
   상기 앵커 헤드의 외주면의 수나사산과 체결 결합되고, 상기 제1케이블을 안내하는 개구가 형성된 엔드 슬리브를;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 케이블 들 중에 어느 하나인 제2케이블의 단부에 일체로 고정된 제2고정블록을; 더 포함하고,
   상기 앵커 헤드는 상기 제2케이블이 관통하는 제2관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 스프링은 중앙부에 상기 제1케이블과 상기 제2케이블을 함께 수용하는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
8. 보행로를 형성하는 발판과, 서로 이격된 위치의 주탑을 연결하는 주케이블과, 상기 주케이블로부터 연장되어 상기 발판을 지지하는 다수의 행어 케이블을 포함하는 케이블 교량에 사용되는 케이블 시스템으로서,
   상기 행어 케이블 중 하나를 형성하도록 축선 방향으로 연결되는 제1-1케이블과 제1-2케이블로 이루어지는 제1케이블과;
   상기 제1-1케이블을 정착하는 제1정착부와, 상기 제1-2케이블을 정착하는 제2정착부와, 상기 제1정착부와 상기 제2정착부를 연결하는 커플러를 포함하여, 상기 제1-1케이블과 상기 제1-2케이블을 연결하는 케이블 정착구를;
   포함하고, 상기 제1정착부는,
   상기 제1-1케이블의 단부에 일체로 고정된 고정 블록과;
   내부에 중공부가 마련되어 상기 고정 블록과 상기 제1-1케이블 중 어느 하나 이상을 일부 이상 이동 가능하게 수용하는 슬리브와;
   상기 제1-1케이블이 관통하는 관통공이 형성되고 상기 고정 블록을 향하는 지지면이 형성되고 상기 슬리브와 일체로 위치 고정되는 앵커 헤드와;
   일단이 상기 고정 블록에 지지되고 타단이 상기 앵커 헤드의 상기 지지면에 지지되며 중앙부에 상기 제1-1케이블을 수용하고 상기 제1-1케이블의 인장 탄성 계수에 비하여 보다 낮은 압축 탄성 계수를 갖고 압축 변형 가능한 스프링을;
   구비하고, 상기 고정 블록으로부터 상기 앵커 헤드를 향하는 방향으로 상기 제1-1케이블을 잡아당기는 인장력이 공용중에 작용하면, 상기 고정 블록과 상기 앵커 헤드의 사이에서 상기 스프링의 압축 탄성 변위가 발생되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 커플러는 상기 슬리브의 타단부와 결합하는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 스프링은 코일 스프링으로 형성되어, 상기 코일 스프링의 압축 높이까지 압축 탄성 변위가 허용되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
    
11. 제 8항에 있어서, 상기 제2정착부는,
    상기 제1-2케이블의 단부에 일체로 고정된 제2고정 블록과, 내부에 중공부가 마련되어 상기 제2고정 블록을 일단부에 이동 가능하게 수용하는 제2슬리브와, 상기 제1-2케이블이 관통하는 제2관통공이 형성되고 상기 제2고정 블록을 향하는 제2지지면이 형성되고 상기 제2슬리브와 일체로 위치 고정되는 제2앵커 헤드와, 일단이 상기 제2고정 블록에 지지되고 타단이 상기 제2앵커 헤드의 상기 제2지지면에 지지되며 중앙부에 상기 제1-2케이블을 수용하고 압축 변형 가능한 제2스프링을 구비한 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 스프링과 상기 제2스프링은 허용 압축 변위가 서로 다른 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 스프링과 상기 제2스프링은 탄성 계수가 서로 다른 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
    
14. 제 11항에 있어서,
    상기 스프링과 상기 제2스프링은 상기 제1-1케이블의 인장 탄성 계수에 비하여 보다 낮은 압축 탄성 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교의 케이블 시스템.
    
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20. 보행로를 형성하는 발판과;
    서로 이격된 위치의 주탑을 연결하는 주케이블과;
    상기 주케이블로부터 연장되어 상기 발판을 지지하는 다수의 행어 케이블과;
    상기 행어 케이블 중 어느 하나 이상에 설치된 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 케이블 시스템을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 보도교.
    
21. 제 20항에 있어서,
    상기 발판은 프레임과 함께 발판 조립체를 형성하고, 상기 발판 조립체는 상기 케이블 보도교의 교축 방향을 따라 다수 배치되고, 교축 방향으로 인접한 상기 발판 조립체는 상호간에 회전 변위가 허용되도록 연결된 것을 특징으로 하는 케이블 보도교.
    
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