KR102369347B1 - 방음터널 횡단골조용 연결 조인트 - Google Patents

방음터널 횡단골조용 연결 조인트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방음터널 횡단골조용 연결 조인트에 관한 것으로, 교량이나 도로의 측방에서 상호 대향되게 설치된 2개의 지주빔으로 구성된 횡단골조를 교량이나 도로의 길이방향을 따라 연속 배치하고, 횡단골조 사이에 방음패널을 부착한 방음터널에서, 제1 지주빔의 일측면 단부에 배치된 제11 받침구와, 제2 지주빔의 일측면 단부에 배치된 제12 받침구, 및 제11 받침구와 제12 받침구에 안착 배치된 제1 마감 플레이트를 포함한 제1 댐퍼부재와; 제1 지주빔의 타측면 단부에 배치된 제21 받침구와, 제2 지주빔의 타측면 단부에 배치된 제22 받침구, 및 제21 받침구와 제22 받침구에 안착 배치된 제2 마감 플레이트를 포함한 제2 댐퍼부재; 및 2개의 지주빔을 중심으로 대칭되게 배치된 제1 댐퍼부재와 제2 댐퍼부재를 결속하는 고정 바아;를 포함하는데, 이로써 제1 지주빔의 자유단과 제2 지주빔의 자유단을 구체관절 구조로 체결할 수 있다.

Description

방음터널 횡단골조용 연결 조인트 {Joint for connecting transverse crossing frame of soundproof tunnel}
본 발명은 방음터널 횡단골조용 연결 조인트에 관한 것으로, 특별하기로는 변위를 수용하면서 휨 모멘트에 저항하여 구조적 안정성을 향상시킨 방음터널 횡단골조용 연결 조인트에 관한 것이다.
일반적으로, 방음터널은 철도나 차량의 주행 과정에서 발생되는 각종 소음을 흡수 또는 반사시켜 주변 주택가로 전달되는 것을 차단하여 쾌적한 주거환경을 유지하기 위해 설치되고 있다.
최근에는 도심의 과밀화에 따른 교통 수요 증가와 도로의 입체화로 인해 방음터널이 고가도로와 같이 교량 형식의 도로에 설치되어 운영 중에 있다. 종래의 방음터널은 도 1에 도시된 바와 같이 교량(200)의 상판(210) 양측 상부에 형성된 교량 측벽(220a,220b)을 따라 일정 간격으로 지주(230)를 설치하고, 이들 지주(230) 사이에 방음패널을 부착한다.
이러한 방음터널은 지주(230)를 교량 상판에서 횡방향으로 배치하는데, 당해분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있듯이 횡방향을 따라 일렬로 연결될 2개 지주의 양단이 볼트, 리벳, 용접 등으로 연장 결합되어 있기 때문에 풍력, 지진 등에 의한 외부 하중을 흡수하지 못해 취약한 구조를 갖출 수 밖에 없다.
또한, 방음터널을 상행 교량(200a)과 하행 교량(200b)으로 구분된 교량에 적용하는 경우에, 차량의 통행, 풍하중, 지진 등의 충격력 그리고 계절 변화에 따른 온도차에 기인한 신축에 의해 상행 교량과 하행 교량 간에 거동이 서로 상이하여 횡방향으로 연장된 지주에 비틀림(torstion)을 발생시켜 방음터널의 변형과 손상을 유발시키게 된다.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 일렬로 배열된 지주빔 사이에 회전 변위와 함께 신축 변위를 수용할 수 있는 연결 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 장경간형(또는 광폭형) 방음터널의 횡단골조에 전술된 연결 조인트를 적용할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방음터널 횡단골조용 연결 조인트는 교량이나 도로의 측방에서 상호 대향되게 설치된 2개의 지주빔으로 구성된 횡단골조를 교량이나 도로의 길이방향을 따라 연속 배치하고, 횡단골조 사이에 방음패널을 부착한 방음터널에서, 제1 지주빔의 일측면 단부에 배치된 제11 받침구와, 제2 지주빔의 일측면 단부에 배치된 제12 받침구, 및 제11 받침구와 제12 받침구에 안착 배치된 제1 마감 플레이트를 포함한 제1 댐퍼부재와; 제1 지주빔의 타측면 단부에 배치된 제21 받침구와, 제2 지주빔의 타측면 단부에 배치된 제22 받침구, 및 제21 받침구와 제22 받침구에 안착 배치된 제2 마감 플레이트를 포함한 제2 댐퍼부재; 및 2개의 지주빔을 중심으로 대칭되게 배치된 제1 댐퍼부재와 제2 댐퍼부재를 결속하는 고정 바아;를 포함하는데, 이로써 연결 조인트에 의해 제1 지주빔의 자유단과 제2 지주빔의 자유단을 구체관절 구조로 체결할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제11 받침구는 제1 마감 플레이트의 일측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면을 형성한 제11 베어링 블록을 포함할 수 있다. 제21 받침구는 제2 마감 플레이트의 일측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면을 형성한 제21 베어링 블록을 포함할 수 있다. 제12 받침구는 제1 마감 플레이트의 타측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면을 형성한 제12 베어링 블록을 포함할 수 있다. 제22 받침구는 제2 마감 플레이트의 타측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면을 형성한 제22 베어링 블록을 포함할 수 있다.
특별하기로, 제11 베어링 블록의 반구형 곡면과 제21 베어링 블록의 반구형 곡면은 제1 지주빔의 중심점을 중심으로 한 구면에 대해 직경방향으로 대칭되게 배치되고, 이와 대응되게 제12 베어링 블록의 반구형 곡면과 제22 베어링 블록의 반구형 곡면은 제2 지주빔의 중심점을 중심으로 한 구면에 대해 직경방향으로 대칭되게 배치될 수 있다.
바람직하기로, 본 발명은 베어링 블록의 반구형 곡면을 동일한 구면 곡률로 형성할 수 있다.
덧붙여서, 본 발명은 베어링 블록의 외주면 둘레에 방사상 방향으로 돌출된 단차부를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제11 받침구는 제1 지주빔의 일측면 단부에 위치된 제11 프레임과 제11 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제11 MER 스프링을 포함할 수 있다. 제12 받침구는 제2 지주빔의 일측면 단부에 위치된 제12 프레임과 제12 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제12 MER 스프링을 포함할 수 있다. 제21 받침구는 제1 지주빔의 타측면 단부에 위치된 제21 프레임과 제21 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제21 MER 스프링을 포함할 수 있다. 제22 받침구는 제2 지주빔의 타측면 단부에 위치된 제22 프레임과 제22 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제22 MER 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명은 각 받침구의 프레임으로 구획된 지주빔 상에 마찰판을 추가로 포함할 수 있다.
바람직하기로, 본 발명은 2개의 지주빔 사이에 이격 거리를 두고 상호 대향되게 일렬로 배열될 수 있다.
또한, 본 발명은 상호 대향되게 배치된 각 지주빔의 자유단을 반원 형태로 라운딩 처리할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 양 지주빔의 다중 거동을 허용하는 연결 조인트를 수단으로 하여 차량의 통행, 풍하중, 지진 등의 진동에너지를 흡수·감쇠할 수 있도록 제공된다.
특별하기로, 본 발명은 각 지주빔에 회전기능과 신축기능을 갖도록 연결 조인트의 각 받침구를 스페리컬 받침(spherical bearing) 구조로 구성하여 변위에 발생되는 하중에 저항할 수 있는 내진력을 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 방음터널의 시공예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연결 조인트를 채용한 방음터널의 시공 상태도이다.
도 3은 도 2에 도시된 방음터널의 요부를 개략적으로 도시한 도면들로서, 도 3(a)는 연결 조인트를 개략적으로 도시한 측면도이며 도 3(b)는 연결 조인트를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 4는 도 3(b)에 도시된 연결 조인트의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연결 조인트를 위에서 바라본 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연결 조인트를 아래에서 바라본 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 연결 조인트를 수단으로 하여 횡단골조를 구성하는 지주빔에서 피치(pitch)회전 변위의 거동 상태를 개략적으로 도해한 도면이다.
도 8은 본 발명의 연결 조인트를 수단으로 하여 횡단골조를 구성하는 지주빔에서 요(yaw)회전 변위의 거동 상태를 개략적으로 도해한 도면이다.
도 9는 본 발명의 연결 조인트를 수단으로 하여 횡단골조를 구성하는 지주빔에서 롤(roll)회전 변위의 거동 상태를 개략적으로 도해한 도면이다.
도 10은 본 발명의 연결 조인트를 수단으로 하여 횡단골조를 구성하는 지주빔에서 신축 변위의 거동 상태를 개략적으로 도해한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 연결 조인트를 채용한 다른 방음터널의 시공 상태도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 첨부 도면에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 2개의 지주빔을 일방향으로 일렬로 길이연장할 수 있도록 돕는 연결 조인트에 관한 것으로, 이러한 연결 조인트를 수단으로 하여 2개의 지주빔을 상호 독립적으로 거동가능하도록 체결할 수 있다.
특별하기로, 본 발명은 방음터널의 횡단골조를 구성하는 2개의 지주빔 사이에 적용될 수 있다. 본 발명은 방음터널의 횡단골조에 국한되지 않고 상대 변위가 발생되는 양측 끝단 사이에 연결 조인트를 적용가능함은 자명할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방음터널 횡단골조용 연결 조인트(1; 이하 연결 조인트)는 도 2에 도시된 바와 같이 교량(200)의 상부를 덮어씌워 소음의 확산을 방지하는 방음터널에 채용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 방음터널은 교량(200)의 폭방향으로 횡단하는 횡단골조를 교량의 길이방향, 다시 말하자면 차량의 진행방향을 따라 연속적으로 배치하고, 횡단골조 사이에 방음패널(미도시)을 부착한다. 횡단골조는 교량(200)의 상판을 폭방향으로 가로질러 배열되는데, 예컨대 상행 교량(200a)의 외측 측벽(220a)에 설치된 제1 지주빔(H1)과, 하행 교량(200b)의 외측 측벽(220b)에 설치된 제2 지주빔(H2), 및 제1 지주빔의 자유단과 제2 지주빔의 자유단 사이를 체결, 즉 구체(球體)관절 구조로 체결하는 연결 조인트(1) 등으로 이루어질 수 있다.
당해분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있듯이, 방음터널은 상행 교량(200a)과 하행 교량(200b)으로 구분된 교량에 시공되는 경우에 부등 침하, 진동 및 온도의 변화에 따른 신축 등의 영향을 받아 각 교량(200a,200b)에 다른 양상의 거동을 보이게 되고 이로 인해 불균일한 응력을 발생시켜 구조물의 품질이 저하되는 문제점을 갖는다. 이에, 본 발명은 외력 작용으로 발생되는 2개의 지주빔, 즉 제1, 제2 지주빔(H1,H2) 간의 상대 변위, 회전 변위를 연결 조인트(1)에 의해 수용·흡수하고 감쇠하는데, 덧붙여서 외력 제거 후에 초기 상태인 원위치로 복귀할 수 있도록 복원력을 제공하여 방음터널의 내구성과 안정성을 향상시킬 수 있도록 구성된다.
다시 말하자면, 연결 조인트(1)는 제1 지주빔의 자유단 양측에서 대칭되게 배치된 반구형상의 곡면을 갖는 제11, 제21 베어링 블록(1113,1213;도 4 참조)과, 이와 대응되게 제2 지주빔의 자유단 양측에서 대칭되게 배치된 반구형상의 곡면을 갖는 제12, 제22 베어링 블록(1123,1223;도 4 참조)을 수단으로 하여 스페리컬 받침(spherical bearing) 구조와 같이 좌우, 상하 및/또는 전후로 슬라이딩 이동가능하게 설계되어 있다.
물론, 본 발명은 상행 교량과 하행 교량을 분리한 교량에 국한되지 않고 광폭의 교량, 고가도로 등에도 적용가능하다.
도 3 내지 도 6를 참조로 하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연결 조인트(1)는 일방향, 다시 말하자면 교량의 폭방향으로 대향되게 배열된 제1 지주빔(H1)의 자유단과 제2 지주빔(H2)의 자유단 사이를 연결하는 동시에 각각의 지지빔을 회전 변위 및/또는 신축 변위 가능하도록 구체관절 방식으로 구름 회전할 수 있다.
선택가능하기로, 제1 지주빔과 제2 지주빔은 한쌍의 플랜지 사이에 웨브를 일체로 형성한 H 빔 또는 I 빔으로 형성될 수 있다. 또한, 지주빔의 플랜지 선단측은 반원 형태로 라운딩 처리될 수 있다.
본 발명은 소정의 이격 거리를 두고 교량 또는 도로의 폭방향으로 상호 대향되게 일렬 배열된 제1, 제2 지주빔(H1,H2)을 중심으로 대칭되게 배치된 제1 및 제2 댐퍼부재(11,12)와, 대칭 구성된 양 댐퍼부재(11,12)를 결속하는 고정 바아(13)를 포함한다. 부언하자면, 2개의 댐퍼부재(11,12)가 고정 바아로 2개의 지주빔(H1,H2)을 중심으로 대칭되게 결속되는데, 2개의 고정 바아(13)를 각 댐퍼부재의 양측에 대칭 형태로 구비된다.
제1 댐퍼부재(11)는 제1, 제2 지주빔(H1,H2)의 일측면 단부, 바람직하기로는 각 지주빔의 상측 단부, 구체적으로는 각 지주빔의 상부 플랜지 선단측 상에 배치되되, 제1 지주빔(H1)의 상부 플랜지 선단측에 배치된 제11 받침구(111)와, 제2 지주빔(H2)의 상부 플랜지 선단측에 배치된 제12 받침구(112), 및 제11 받침구(111)와 제12 받침구(112)에 안착 배치되는 제1 마감 플레이트(113)를 포함한다.
제11 받침구(111)는 제1 마감 플레이트(113)의 일측에 면접촉된 상태로 활주 및/또는 복원가능하도록 구성되는데, 도시되었듯이 반원 형태로 라운딩 처리된 제1 지주빔(H1)의 일측면 단부, 즉 제1 지주빔의 상부 플랜지 선단측에 내부공간을 구획하는 제11 프레임(1111)과, 제11 프레임(1111)의 내부공간 내에 수용된 디스크 형상의 제11 MER 스프링(1112), 및 제11 MER 스프링(1112)의 중심공 내에 삽통된 반구형상의 곡면을 갖는 제11 베어링 블록(1113)을 구비한다.
제11 MER 스프링(1112)은 제11 프레임(1111)에 수용될 수 있는 크기와 형상으로 형성되되, 제11 프레임(1111)과 제11 베어링 블록(1113) 사이에 개재되어 제11 베어링 블록에 의해 압축되면서 변위를 수용하기 위한 탄성 복원력을 제공할 수 있다.
선택가능하기로, 제11 프레임(1111)의 돌출 높이는 제11 MER 스프링(1112)의 두께와 동일한 크기를 갖도록 한다.
바람직하기로, 제11 베어링 블록(1113)은 이의 끝단에 반구형 곡면(1113a)을 갖는 원기둥 구조로 형성되고, 원기둥부의 외주면 둘레에 방사상 방향으로 돌출된 단차부(1113b)를 구비한다. 제11 베어링 블록(1113)의 원기둥부는 제11 MER 스프링(1112)의 중심공 내에 삽통될 수 있는 크기와 형상으로 형성되는 한편 제11 MER 스프링의 중심공 둘레를 단차부(1113b)로 덮어씌울 수 있도록 한다. 단차부(1113b)는 제11 MER 스프링의 중심에서 제11 베어링 블록을 수직방향으로 입설될 수 있도록 지지할 뿐만 아니라 제11 MER 스프링 압착시 중심공 둘레의 탄성변형에 의해 제11 MER 스프링 일부가 반구형 곡면(1113a) 주변으로의 접근을 허용하지 않는다.
이와 대응되게, 제12 받침구(112)는 제1 마감 플레이트(113)의 타측에 면접촉된 상태로 활주 및/또는 복원가능하도록 구성되는데, 도시되었듯이 반원 형태로 라운딩 처리된 제2 지주빔(H2)의 일측면 단부, 즉 제2 지주빔의 상부 플랜지 선단측에 내부공간을 구획하는 제12 프레임(1121)과, 제12 프레임(1121)의 내부공간 내에 수용된 디스크 형상의 제12 MER 스프링(1122), 제12 MER 스프링(1122)의 중심공 내에 삽통된 반구형상의 곡면을 갖는 제12 베어링 블록(1123)을 구비한다.
제12 MER 스프링(1122)은 제12 프레임(1121)에 수용될 수 있는 크기와 형상으로 형성되되, 제12 프레임(1121)과 제12 베어링 블록(1123) 사이에 개재되어 제12 베어링 블록에 의해 압축되면서 변위를 수용하기 위한 탄성 복원력을 제공할 수 있다.
선택가능하기로, 제12 프레임(1121)의 돌출 높이는 제12 MER 스프링(1122)의 두께와 동일한 크기를 갖도록 한다.
바람직하기로, 제12 베어링 블록(1123)은 이의 끝단에 반구형 곡면(1123a)을 갖는 원기둥 구조로 형성되고, 원기둥부의 외주면 둘레에 방사상 방향으로 돌출된 단차부(1123b)를 구비한다. 제12 베어링 블록(1123)의 원기둥부는 제12 MER 스프링(1122)의 중심공 내에 삽통될 수 있는 크기와 형상으로 형성되는 한편 제12 MER 스프링의 중심공 둘레를 단차부(1123b)로 덮어씌울 수 있도록 한다. 단차부(1123b)는 제12 MER 스프링의 중심에서 제12 베어링 블록을 수직방향으로 입설될 수 있도록 지지할 뿐만 아니라 제12 MER 스프링 압착시 중심공 둘레의 탄성변형에 의해 제12 MER 스프링 일부가 반구형 곡면(1123a) 주변으로의 접근을 허용하지 않는다.
본 발명은 도시되었듯이 제1 지주빔(H1) 자유단의 상부 플랜지와 제2 지주빔(H2) 자유단의 상부 플랜지에 중첩되게 제1 마감 플레이트(113)를 배치한다.
제1 마감 플레이트(113)는 이의 내부면에 길이방향으로 이격배치된 2개의 구면홈(113a)을 형성한다. 예컨대, 일측 구면홈(113a)은 제11 베어링 블록(1113)의 반구형 곡면(1113a)과 대응되는 오목형상으로 형성되어 곡면 접촉을 유도하는 한편 타측 구면홈(113a)은 제12 베어링 블록(1123)의 반구형 곡면(1123a)과 대응되는 형상으로 곡면 접촉을 유도할 수 있다.
추가로, 제1 마감 플레이트(113)는 길이방향 양측 가장자리에 걸림홈(113b)을 구비할 수 있다. 걸림홈(113b)은 제1 마감 플레이트의 중앙 부위에 위치될 수 있다.
제2 댐퍼부재(12)는 제1, 제2 지주빔(H1,H2)의 타측면 단부, 바람직하기로는 각 지주빔의 하측 단부, 구체적으로는 각 지주빔의 하부 플랜지 선단측 상에 배치되되, 제1 지주빔(H1)의 하부 플랜지 선단측에 배치된 제21 받침구(121)와, 제2 지주빔(H2)의 하부 플랜지 선단측에 배치된 제22 받침구(122), 및 제21 받침구(121)와 제22 받침구(122)에 안착 배치되는 제2 마감 플레이트(123)를 포함한다.
제21 받침구(121)는 제2 마감 플레이트(123)의 일측에 면접촉된 상태로 활주 및/또는 복원가능하도록 구성되는데, 도시되었듯이 반원 형태로 라운딩 처리된 제1 지주빔(H1)의 타측면 단부, 즉 제1 지주빔의 하부 플랜지 선단측에 내부공간을 구획하는 제21 프레임(1211)과, 제21 프레임(1211)의 내부공간 내에 수용된 디스크 형상의 제21 MER 스프링(1212), 제21 MER 스프링(1212)의 중심공 내에 삽통된 반구형상의 곡면을 갖는 제21 베어링 블록(1213)을 구비한다.
제21 MER 스프링(1212)은 제21 프레임(1211)에 수용될 수 있는 크기와 형상으로 형성되되, 제21 프레임(1211)과 제21 베어링 블록(1213) 사이에 개재되어 제21 베어링 블록에 의해 압축되면서 변위를 수용하기 위한 탄성 복원력을 제공할 수 있다.
선택가능하기로, 제21 프레임(1211)의 돌출 높이는 제21 MER 스프링(1212)의 두께와 동일한 크기를 갖도록 한다.
바람직하기로, 제21 베어링 블록(1213)은 이의 끝단에 반구형 곡면(1213a)을 갖는 원기둥 구조로 형성되고, 원기둥부의 외주면 둘레에 방사상 방향으로 돌출된 단차부(1213b)를 구비한다. 제21 베어링 블록(1213)의 원기둥부는 제21 MER 스프링(1212)의 중심공 내에 삽통될 수 있는 크기와 형상으로 형성되는 한편 제21 MER 스프링의 중심공 둘레를 단차부(1213b)로 덮어씌울 수 있도록 한다. 단차부(1213b)는 제21 MER 스프링의 중심에서 제21 베어링 블록을 수직방향으로 입설될 수 있도록 지지할 뿐만 아니라 제21 MER 스프링 압착시 중심공 둘레의 탄성변형에 의해 제21 MER 스프링 일부가 반구형 곡면(1213a) 주변으로의 접근을 허용하지 않는다.
이와 대응되게, 제22 받침구(122)는 제2 마감 플레이트(123)의 타측에 면접촉된 상태로 활주 및/또는 복원가능하도록 구성되는데, 도시되었듯이 반원 형태로 라운딩 처리된 제2 지주빔(H2)의 타측면 단부, 즉 제2 지주빔의 하부 플랜지 선단측에 내부공간을 구획하는 제22 프레임(1221)과, 제22 프레임(1221)의 내부공간 내에 수용된 디스크 형상의 제22 MER 스프링(1222), 제22 MER 스프링(1222)의 중심공 내에 삽통된 반구형상의 곡면을 갖는 제22 베어링 블록(1223)을 구비한다.
제22 MER 스프링(1222)은 제22 프레임(1221)에 수용될 수 있는 크기와 형상으로 형성되되, 제22 프레임(1221)과 제22 베어링 블록(1223) 사이에 개재되어 제22 베어링 블록에 의해 압축되면서 변위를 수용하기 위한 탄성 복원력을 제공할 수 있다.
선택가능하기로, 제22 프레임(1221)의 돌출 높이는 제22 MER 스프링(1222)의 두께와 동일한 크기를 갖도록 한다.
바람직하기로, 제22 베어링 블록(1223)은 이의 끝단에 반구형 곡면(1223a)을 갖는 원기둥 구조로 형성되고, 원기둥부의 외주면 둘레에 방사상 방향으로 돌출된 단차부(1223b)를 구비한다. 제22 베어링 블록(1223)의 원기둥부는 제22 MER 스프링(1222)의 중심공 내에 삽통될 수 있는 크기와 형상으로 형성되는 한편 제22 MER 스프링의 중심공 둘레를 단차부(1223b)로 덮어씌울 수 있도록 한다. 단차부(1223b)는 제22 MER 스프링의 중심에서 제22 베어링 블록을 수직방향으로 입설될 수 있도록 지지할 뿐만 아니라 제22 MER 스프링 압착시 중심공 둘레의 탄성변형에 의해 제22 MER 스프링 일부가 반구형 곡면(1223a) 주변으로의 접근을 허용하지 않는다.
바람직하기로, 본 발명은 평행하게 배치된 2개의 제1, 제2 마감 플레이트(113,123) 사이에서 제1 지주빔(H1)의 자유단을 구체관절 방식으로 회전거동을 보장하기 위해 제11 베어링 블록(1113)의 반구형 곡면(1113a)과 제21 베어링 블록(1213)의 반구형 곡면(1213a)을 동일 구체의 직경방향으로 대칭되게 배치하도록 한다. 특히, 2개의 곡면(1113a,1213a)은 제1 지주빔의 중심점(C1)에서 반구형 곡면과 중심점 사이의 거리를 반지름으로 하는 구면(球面) 상에서 서로 대점(大漸), 예컨대 대척점에 배치된다. 덧붙여서, 본 발명은 반구형 곡면(1113a)와 반구형 곡면(1213a)을 동일한 볼록형상의 구면 곡률을 갖도록 한다.
제1 지주빔의 자유단은 이의 양측에서 대칭되게 배치된 제11, 제21 베어링 블록(1113,1213)의 반구형 곡면을 제1 마감 플레이트의 일측 구면홈과 제2 마감 플레이트의 일측 구면홈에 개별적으로 안착되어져 있기 때문에 연결 조인트 내에서 구름 회전가능하다.
제1 지주빔의 자유단과 상응하게, 본 발명은 평행하게 배치된 제1, 제2 마감 플레이트(113,123) 사이에서 제2 지주빔(H2)의 자유단을 구체관절 방식으로 회전거동을 보장하기 위해 제12 베어링 블록(1123)의 반구형 곡면(1123a)과 제22 베어링 블록(1223)의 반구형 블록(1223a)을 동일 구체의 직경방향으로 대칭되게 배치하도록 한다. 특히, 2개의 곡면(1123a, 1223a)은 제2 지주빔의 중심점(C2)에서 반구형 곡면과 중심점 사이의 거리를 반지름으로 하는 구면 상에서 서로 대점, 예컨대 대척점에 배치된다. 덧붙여서, 본 발명은 반구형 곡면(1123a)과 반구형 곡면(1223a)을 동일한 볼록형상의 구면 곡률을 갖도록 한다.
제2 지주빔의 자유단은 이의 양측에서 대칭되게 배치된 제12, 제22 베어링 블록(1123,1223)의 반구형 곡면을 제1 마감 플레이트의 타측 구면홈과 제2 마감 플레이트의 타측 구면홈에 개별적으로 안착되어져 있기 때문에 연결 조인트 내에서 구름 회전가능하다.
물론, 제11, 제12, 제21, 제22 베어링 블록(1113,1123,1213,1223)은 동일한 구면 곡률을 갖는 반구형 곡면으로 형성될 수 있다. 선택가능하기로, 본 발명은 반구형 곡면(1113a,1123a,1213a,1223a)의 볼록형상의 구면 곡률과 구면홈(113a,123a)의 오목형상의 구면 곡률을 동일하게 형성할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 제1 지주빔(H1) 자유단의 하부 플랜지와 제2 지주빔(H2) 자유단의 하부 플랜지에 중첩되게 제2 마감 플레이트(123)를 배치한다.
제2 마감 플레이트(123)는 이의 내부면에 길이방향으로 이격배치된 2개의 구면홈(123a)을 형성한다. 예컨대, 일측 구면홈(123a)은 제21 베어링 블록(1213)의 반구형 곡면(1213a)과 대응되는 오목형상으로 형성되어 곡면 접촉을 유도하는 한편 타측 구면홈(123a)은 제22 베어링 블록(1223)의 반구형 곡면(1223a)과 대응되는 형상으로 곡면 접촉을 유도할 수 있다.
추가로, 제2 마감 플레이트(123)는 길이방향 양측 가장자리에 걸림홈(123b)을 구비할 수 있다. 걸림홈(123b)은 제2 마감 플레이트의 중앙 부위에 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 연결 조인트(1)는 일렬로 배열된 제1 지주빔의 자유단과 제2 지주빔의 자유단에서 대칭되게 배치된 제1, 제2 마감 플레이트(113,123)를 고정 바아(13)로 고정결합한다.
고정 바아(13)는 제1, 제2 마감 플레이트(113,123)의 길이방향 양측에 각각 배치되어 볼팅방식으로 체결될 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 고정 바아를 통해 제11 받침구(111)와 제12 받침구(112)에 안착 배치되는 제1 마감 플레이트(113)와 함께 제21 받침구(121)와 제22 받침구(122)에 안착 배치되는 제2 마감 플레이트(123)를 양 지주빔 둘레에 위치고정시켜 각 지주빔의 변위 이동을 보장할 수 있다.
고정 바아(13)는 마감 플레이트와 신뢰할 수 있는 체결상태를 보장하기 위해 이의 상단부와 하단부를 절곡하여 전반적으로 ㄷ자 형상으로 형성될 수 있다. 고정 바아의 양 절곡부는 제1 마감 플레이트(113)의 걸림홈(113b)과 제2 마감 플레이트(123)의 걸림홈(123b)에 거치된다.
선택가능하기로, 본 발명은 제11 베어링 블록(1113), 제12 베어링 블록(1123), 제21 베어링 블록(1213), 및 제22 베어링 블록(1223)을 엔지니어링 플라스틱재로 제작할 수 있다. 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 베어링 블록은 용이한 반구형 곡면 가공을 보장할 수 있으며, 경량화와 내부식성을 기대할 수 있다.
덧붙여서, 본 발명은 각 제11, 제12, 제21, 제22 베어링 블록(1113,1123,1213,1223)의 저면, 즉 제1, 제2 지주빔(H1,H2)의 양 플랜지와 각 베어링 블록의 저면 사이에 마찰 증대를 위한 마찰판(14)을 배치할 수 있다.
본 발명은 방음터널 횡단골조용 연결 조인트를 수단으로 하여 각 지주빔의 개별적 변위 이동을 허용하여 외력에 의한 에너지를 소산시킬 수 있는데, 도 7 내지 도 10을 참조하여 에너지 소산과정에서 연결 조인트에 결합된 지주빔의 안정적인 거동을 유도하여 설명한다.
도 7은 예컨대 방음터널을 시공한 교량의 부등 침하 등의 영향으로 교량을 상하 방향으로 거동하는 경우에 2개의 마감 플레이트 사이에서 제1, 제2 지주빔(H1,H2)의 자유단을 중심으로 하여 지주빔을 상하로 피치(pitch)회전을 통한 변위를 도해하는 것으로, 교량의 길이방향에서 바라본 횡단골조의 정면도에서 각 지주빔의 개별적인 피치회전 변위의 거동을 확인할 수 있다.
각 지주빔의 상부 플랜지와 하부 플랜지에 각각 배치된 제11, 제12, 제21, 제22 베어링 블록(1113,1123,1213,1223)이 제1, 제2 마감 플레이트(113,123)의 구면홈(113a,123a)을 따라 슬라이딩 이동하면서 제11, 제12, 제21, 제22 MER 스프링(1112,1122,1212,1222)의 탄성 압축 및/또는 탄성 복원, 베어링 블록과 마찰판 사이의 마찰을 통해 진동에너지를 흡수 감쇠시켜 휨 모멘트에 저항 기능을 발휘하게 된다(도 5 및 도 6 참조). 외력이 소멸하면, MER 스프링의 탄성 복원력을 통해 각각의 지주빔을 정위치로 정렬시킬 수 있다.
지주빔의 회전 변위를 허용하기 위해서, 본 발명은 제11 베어링 블록(1113)의 반구형 곡면(1113a)과 제21 베어링 블록(1213)의 반구형 곡면(1213a)을 구면 상에서 직경방향으로 대칭되게 배치하고, 제12 베어링 블록(1123)의 반구형 곡면(1123a)과 제22 베어링 블록(1223)의 반구형 곡면(1223a)을 구면 상에서 직경방향으로 대칭되게 배치한다. 다시 말하자면, 각 베어링 블록의 반구형 곡면에 대응하는 곡률반경 중심(C1,C2)은 각 지주빔의 중심 높이에 위치되도록 한다. 곡률반경 중심을 원점으로 하여 곡률 반지름으로 이격되게 반구형 곡면을 배치하도록 한다.
도 8은 연결 조인트를 수단으로 하여 2개의 지주빔을 일렬로 결합한 횡단골조의 일부를 개략적으로 도시한 평면도로서, 방음터널을 시공한 교량의 길이방향으로 풍하중 등의 충격력에 의해 교량을 수평 방향으로 거동하는 경우에 제1, 제2 마감 플레이트(113,123) 사이에서 제1, 제2 지주빔(H1,H2)의 자유단을 중심으로 하여 지주빔을 옆으로 요(yaw)회전을 통해 변위하는 과정을 도해한다.
요회전하는 동안에, 제11, 제12, 제21, 제22 베어링 블록(1113,1123,1213,1223)이 제11, 제12, 제21, 제22 MER 스프링(1112,1122,1212,1222)을 탄성 압축하거나 마찰판과의 마찰에 의해 진동에너지를 흡수 감쇠시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 각 지주빔(H1,H2)의 고정단과 교량 사이의 경계에 비틀림 응력이 발생되는 경우 제1, 제2 마감 플레이트(113,123) 사이에서 각 지주빔의 자유단을 롤(roll)회전하는 과정을 도 9를 통해 확인할 수 있다. 도 9는 지주빔을 삽입장착한 연결 조인트를 개략적으로 도해한 측면도로서, 롤회전 동안에 MER 스프링의 탄성 압력 및/또는 탄성 복원을 통?? 진동에너지를 흡수 감쇠시켜 휨 모멘트에 저항 기능을 발휘하게 된다. 외력이 소멸하면, MER 스프링의 탄성 복원력을 통해 각각의 지주빔을 정위치로 정렬시킬 수 있다.
본 발명은 각 지주빔을 롤회전, 피치회전, 요회전 뿐만 아니라 도 10에 도시되었듯이 제1, 제2 마감 플레이트(113,123) 사이에서 각 지주빔의 자유단을 교량의 폭방향으로 왕복이동 가능하게 신축 변위를 허용할 수 있다. 물론, 신축 변위하는 동안에 베어링 블록으로 MER 스프링의 탄성 압축 및/또는 탄성 복원으로 저항 기능을 발휘하게 된다. 외력이 소멸하면, MER 스프링의 탄성 복원력을 통해 각각의 지주빔을 정위치로 정렬시킬 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 각 지주빔의 상부 플랜지 선단측 상에 배치된 제1 댐퍼부재(11)와, 각 지주빔의 하부 플랜지 선단측 상에 배치된 제2 댐퍼부재(12), 및 지주빔에 결합되지 않고 제1, 제2 댐퍼부재(11,12)를 결속하는 고정 바아(13)를 통해 지주빔에 피치회전, 요회전, 롤회전 등의 회전 변위와 폭방향으로의 신축 변위를 수용할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 연결 조인트를 채용한 다른 유형의 방음터널의 시공 상태도로서, 도시된 방음터널은 교량(200) 또는 도로의 중앙에서 수직으로 설치된 중간빔(H3)으로 횡단골조를 지지하고 있다.
본 발명은 연결 조인트(1)에 의해 횡단골조를 구성하는 2개의 제1, 제2 지주빔(H1,H2)을 일방향(즉, 폭방향)으로 일렬로 배열하는데, 중간빔(H3)의 상단을 연결 조인트에 결합시켜 횡단골조를 지지할 수 있다. 중간빔의 상단은 용접방식, 볼팅방식 등의 다양한 체결방식을 통해 연결 조인트의 제2 마감 플레이트에 고정될 수 있다. 중간빔(H3)이 제2 마감 플레이트의 외부면 상에 결합되기 때문에 실질적으로 연결 조인트(1)로 결속된 제1, 제2 지지빔(H1,H2)의 개별 거동을 보장할 수 있다.
이상 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 방음터널 횡단골조용 연결 조인트는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 ----- 연결 조인트,
11 ----- 제1 댐퍼부재,
12 ----- 제2 댐퍼부재,
13 ----- 고정 바아,
14 ----- 마찰판,
200 ----- 교량,
H1, H2 ----- 지주빔.

Claims (9)

  1. 소정의 이격 거리를 두고 교량이나 도로의 측방에서 상호 대향되게 일렬로 배열된 제1, 제2 지주빔(H1,H2)으로 구성된 횡단골조를 교량이나 도로의 길이방향을 따라 연속 배치하고, 상기 횡단골조 사이에 방음패널을 부착한 방음터널에 있어서,
    상기 제1 지주빔(H1)의 일측면 단부에 배치된 제11 받침구(111)와, 상기 제2 지주빔(H2)의 일측면 단부에 배치된 제12 받침구(112), 및 상기 제1 지주빔의 일측면 단부와 상기 제2 지주빔의 일측면 단부에 중첩되도록 연장되어 상기 제11 받침구(111)와 상기 제12 받침구(112)에 안착 배치된 제1 마감 플레이트(113)를 포함한 제1 댐퍼부재(11)와;
    상기 제1 지주빔(H1)의 일측면과 상호 평행하게 이격되는 상기 제1 지주빔(H1)의 타측면 단부에 배치된 제21 받침구(121)와, 상기 제2 지주빔(H2)의 일측면과 상호 평행하게 이격되는 상기 제2 지주빔(H2)의 타측면 단부에 배치된 제22 받침구(122), 및 상기 제1 지주빔의 타측면 단부와 상기 제2 지주빔의 타측면 단부에 중첩되도록 연장되어 상기 제21 받침구(121)와 상기 제22 받침구(122)에 안착 배치된 제2 마감 플레이트(123)를 포함한 제2 댐퍼부재(12); 및
    상기 제1, 제2 지주빔(H1,H2)을 중심으로 대칭되게 배치된 상기 제1 댐퍼부재(11)의 제1 마감플레이트와 상기 제2 댐퍼부재(12)의 제2 마감플레이트의 양측에서 상기 제1, 제2 지주빔 사이의 이격 거리를 측방향으로 둘러싸도록 결속하는 고정 바아(13);를 포함하고,
    상기 제1 지주빔의 자유단과 상기 제2 지주빔의 자유단을 구체관절 구조로 체결하는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제11 받침구(111)는 상기 제1 마감 플레이트(113)의 일측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면(1113a)을 형성한 제11 베어링 블록(1113)을 포함하고,
    상기 제21 받침구(121)는 상기 제2 마감 플레이트(123)의 일측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면(1213a)을 형성한 제21 베어링 블록(1213)을 포함하고,
    상기 제12 받침구(112)는 상기 제1 마감 플레이트(113)의 타측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면(1123a)을 형성한 제12 베어링 블록(1123)을 포함하고,
    상기 제22 받침구(122)는 상기 제2 마감 플레이트(123)의 타측 구면홈에 안착되어 구름 회전하는 반구형 곡면(1223a)을 형성한 제22 베어링 블록(1223)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제11 베어링 블록(1113)의 반구형 곡면(1113a)과 상기 제21 베어링 블록(1213)의 반구형 곡면(1213a)은 상기 제1 지주빔의 중심점(C1)을 중심으로 한 구면에 대해 직경방향으로 대칭되게 배치되고,
    상기 제12 베어링 블록(1123)의 반구형 곡면(1123a)과 상기 제22 베어링 블록(1223)의 반구형 곡면(1223a)은 상기 제2 지주빔의 중심점(C2)을 중심으로 한 구면에 대해 직경방향으로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제11, 제12, 제21, 제22 베어링 블록(1113,1123,1213,1223)은 동일한 구면 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제11, 제12, 제21, 제22 베어링 블록(1113,1123,1213,1223)은 외주면 둘레에 방사상 방향으로 돌출된 단차부(1113b,1123b,1213b,1223b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제11 받침구(111)는 상기 제1 지주빔의 일측면 단부에 위치된 제11 프레임(1111)과 상기 제11 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제11 MER 스프링(1112)을 포함하고,
    상기 제12 받침구(112)는 상기 제2 지주빔의 일측면 단부에 위치된 제12 프레임(1121)과 상기 제12 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제12 MER 스프링(1122)을 포함하고,
    상기 제21 받침구(121)는 상기 제1 지주빔의 타측면 단부에 위치된 제21 프레임(1211)과 상기 제21 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제21 MER 스프링(1212)을 포함하고,
    상기 제22 받침구(122)는 상기 제2 지주빔의 타측면 단부에 위치된 제22 프레임(1221)과 상기 제22 프레임 내에 수용된 디스크 형상의 제22 MER 스프링(1222)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제11, 제12, 제21, 제22 받침구(111,112,121,122)는 상기 제11, 제12, 제21, 제22 프레임(1111,1121,1211,1221)으로 구획된 상기 제1, 제2 지주빔 상에 마찰판(14)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1, 제2 지주빔(H1,H2)의 자유단은 반원 형태로 라운딩 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 방음터널 횡단골조용 연결 조인트.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406873B1 (ko) * 2014-04-04 2014-06-16 주용산업주식회사 경량 골조를 이용한 터널형 방음벽
KR101803421B1 (ko) * 2017-05-24 2017-11-30 주식회사 부흥시스템 중앙부 설치형 부반력키를 구비한 교량용 스페리컬 받침
KR101913302B1 (ko) * 2018-04-16 2018-10-30 주식회사 케이이테크 부반력 저항 스페리컬 받침
KR20200060951A (ko) * 2018-11-23 2020-06-02 주식회사 포스코 강관골조 및 이를 포함하는 터널방음벽

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