KR102667767B1 - 구조용 케이블 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조용 케이블 시스템에 관한 것으로, 일단 고정부와 타단 고정부를 연결하는 케이블에 의해 구조물의 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템으로서, 상기 일단 고정부와 상기 타단 고정부 중 어느 하나 이상은, 상기 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과; 상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와; 상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 미리 정해진 영역에 배치되어, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재를; 포함하는 정착 구조체로 고정되어, 교량 등 구조물의 시공 오차나 공용 중에 발생되는 측방향 외력에도 케이블이 국부적으로 급격히 휨 변형이 발생되어, 케이블의 수명이 저하되지 않고 교량의 안전을 보장하는 구조용 케이블 시스템을 제공한다.

Description

구조용 케이블 시스템 {STRUCTURAL CABLE SYSTEM}

본 발명은 구조용 케이블 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 교량 등의 구조물의 하중을 지지하는 케이블이 풍하중 등의 활하중에 의하여 축선 방향과 일치하지 않는 방향 성분을 갖는 외력에도 케이블이 손상되는 것을 억제하여 교량 등의 구조물의 내하 능력을 균일하게 유지시키는 구조용 케이블 시스템에 관한 것이다.

다양한 형식의 교량에는 하중을 지지하는 데에는 케이블이 널리 사용된다.

예를 들어, 도1a에 도시된 현수교(9)는, 교대(20)에 설치된 주탑(11)에 주케이블(10)을 설치하고, 주케이블(10)로부터 하방 연장된 행어 케이블(CB)에 의해 차량이나 보행자가 통행하는 바닥판(40)을 지지한다. 도1b에 도시된 아치 교량(8)은 교대(20)를 연결하는 아치 부재(10')로부터 하방 연장된 케이블(CB)에 의해 바닥판(40)을 지지한다. 한편, 도면에 예시되지 않았지만, 사장교는 바닥판과 주탑에 각각 케이블(CB)을 설치하여 케이블(CB)에 의해 하중을 지지한다. 이렇듯, 다양한 형식의 교량에는 그 하중을 케이블(CB)에 의해 지지하는 구조용 케이블 시스템이 사용된다. 그 밖에, 고층 빌딩 등의 건축 구조물에 대해서도 케이블에 의해 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템이 사용된다.

교량의 하중을 지지하는 케이블(CB)은 그 단부를 정착하는 정착 구조체를 필요로 한다. 즉, 케이블(CB)의 정착구조체는, 도1a 및 도1b의 X1, X2, X3, X4로 표시된 위치에서와 같이, 교량의 바닥판, 주케이블, 아치 부재, 주탑 중 어느 하나 이상에 설치되어, 교량에 작용하는 고정 하중, 활하중 등을 지지한다.

도1c에 예시된 종래의 정착 구조체(50)는, 교량에 설치되는 고정 러그(12)에 정착 부재(52)가 고정 핀(55)에 의해 회전 가능하게 설치되고, 정착 부재(52)에 일체로 연결된 소켓(54)에 케이블(CB)이 고정 정착된 상태로 설치된다.

그러나, 교량의 시공 당시의 시공 오차로 인하여 소켓(54)의 수용부에 대하여 케이블(CB)이 일직선 형태로 연장되게 설치되지 않는 경우가 종종 발생된다. 이에 따라, 소켓(42)으로부터 연장된 케이블(CB)은 소켓(54)의 끝단(50e)과의 경계 영역(SE)에서 휨 변형(CBx)이 국부적으로 가장 급격하게 발생되면서, 케이블(CB)의 측면과 소켓(54)의 끝단(50e)이 마찰 접촉하면서 축선 방향으로 인장력(99)이 작용하는 상태가 된다. 따라서, 이와 같이 시공된 교량 케이블(CB)은 급격하게 휨 변형된 경계 영역(SE)에서 소켓(54)과의 마찰 상태가 교량의 공용 중에 지속되므로, 케이블의 손상이 발생됨에 따라 교량의 내하 능력의 부족에 따른 안전성 문제와 케이블의 수명이 저하되는 문제가 야기된다.

한편, 교량 케이블(CB)과 소켓(54)의 끝단(50e)이 마찰 접촉이 되지 않도록 자세로 정착 구조체와 케이블(CB)이 정렬된 자세로 시공된 경우이더라도, 교량의 공용 중에 측방향의 풍하중에 의해 케이블(CB)에는 반복적인 풍우 진동(Fw)이 작용하게 된다. 즉, 교량용 케이블의 진동에 가장 큰 영향을 미치는 풍우 진동에 견딜 수 있도록 하기 위해서는, 케이블의 한계 감쇠비를 높여 스크루톤 수(Scruton number, Sc)를 높게 유지하는 것이 바람직하다.

그러나, 케이블의 측방향으로의 풍우 진동(Fw)에 대한 위험성은 케이블 길이가 늘어나면 증가하고, 케이블을 고정하는 정착구의 소켓 끝단에서의 심각한 휨 변형은 케이블의 손상에 심각한 문제를 초래할 수 있다. 이에 따라, 케이블(CB)은 수평 방향 성분을 갖는 풍하중 등에 의해 풍우 진동(Fw)이 작용하면, 풍우 진동(Fw)에 의해 케이블(CB)의 휨 변형이 발생되면서 케이블(CB)과 소켓(54)의 끝단(50e)이 서로 접하는 경계 영역(SE)에서 서로 마찰 접촉이 불가피하게 발생된다.

케이블(CB)의 인장 강도 또는 내구 강도가 소켓(54)의 끝단과 마찰 접촉에 따른 하중에 대하여 충분히 견딜 수 있더라도, 케이블의 휨 변형에 따른 반복적인 마찰로 인한 피로 하중에 의하여 케이블(CB)은 손상될 수 있고, 케이블에 발생될 수 있는 작은 균열은 케이블을 구성하는 스트랜드나 와이어의 손상을 야기하므로, 마찰에 의한 피로 하중에 의한 케이블 손상으로 교량의 내하 능력이 급격히 낮아질 수 있다. 따라서, 교량의 안전한 통행을 위해서는, 교량 케이블(CB)의 사용 기간을 정격 수명에 비하여 훨씬 짧게 단축하는 것이 불가피하고, 교량의 통행을 제한하거나 막대한 비용이 소요되는 교량 케이블의 교체를 고려해야 하는 심각한 문제도 야기된다.

따라서, 교량의 케이블(CB)의 정착 구조체의 끝단(50e)과의 경계 영역(SE)에서 마찰 접촉에 의한 피로 손상을 억제할 수 있는 구조용 케이블 시스템이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은, 현수교, 아치교, 사장교 등의 교량과 기타 구조물에서 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템에 있어서, 케이블의 단부를 정착하는 정착부의 끝단과 케이블의 반복적인 마찰 접촉에 의한 손상 문제를 해결한 구조용 케이블 시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은, 교량의 시공 단계에서, 정착부 끝단의 경계 영역에서 시공 오차에 의하여 케이블의 급격한 휨 변형에 따라 정착부 끝단과 마찰 접촉되게 설치됨에 따라, 교량 케이블의 손상이 발생되는 것을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 교량의 공용 중에, 케이블에 작용하는 풍하중 등의 풍우 진동에 의하여, 케이블의 휨 변형이 급격하게 발생되고, 정착부 끝단과의 경계 영역에서 정착부와 반복하여 마찰 접촉되면서, 정착부 끝단과의 경계 영역에서 반복적인 마찰 접촉에 따른 피로 하중에 의해 손상되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 일단 고정부와 타단 고정부를 연결하는 케이블에 의해 구조물의 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템으로서, 상기 일단 고정부와 상기 타단 고정부 중 어느 하나 이상은, 상기 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과; 상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와; 상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 미리 정해진 영역에 배치되어, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재를; 포함하는 정착 구조체로 고정된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템을 제공한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '케이블'은 교량에 작용하는 인장 하중을 지지하는 데 사용되는 선(線) 형태를 것을 모두 포함한다. 즉, 하나의 스트랜드(strand)로 형성된 강연선이나 다발 형태로 형성된 강연선 다발을 모두 통칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '축선 방향', '종방향' 또는 '길이 방향'은 케이블의 연장 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '측 방향' 및 이와 유사한 용어는 통상적으로 바람이 불어오는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 즉, '측 방향'은 중력 방향에 수직인 수평 방향을 포함할 뿐만 아니라, 수평 방향에 대하여 예각을 이루면서 경사진 방향도 포함하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '링 형상' 및 이와 유사한 용어는 케이블의 둘레를 감싸는 형상을 지칭하는 것으로, 케이블의 원주 방향으로 2개 이상 분할 형성되는 경우에는 분할 형성된 것의 사이로 케이블이 이탈하지 않을 정도의 틈새가 있는 형상도 케이블의 둘레를 감싸는 '링 형상'에 포함되는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '구조용 케이블' 및 이와 유사한 용어는 건축 구조물이나 토목 구조물에 설치되어 하중을 지지하는 구조 부재로서 사용되는 케이블을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '소켓' 및 이와 유사한 용어는 케이블이 관통하는 형태로 수용하는 부재를 지칭하는 것으로 정의하며, 도면에 예시된 실시예에서는, 완충 부재 등이 설치되지 않았더라면, 축선 방향으로 케이블을 가장 끝단부에서 수용하는 부재를 지칭한다.

본 발명에 따르면, 현수교, 아치교, 사장교 등의 교량과 기타 구조물에서 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템에 있어서, 케이블의 단부를 정착하는 정착부의 끝단과 케이블의 경계 영역에서 케이블이 정착부와의 반복적인 마찰 접촉에 의해 손상 문제를 해결하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 구조용 케이블 시스템의 케이블 정착부의 끝단과 케이블의 경계 영역에서, 시공 당시에 케이블의 휨 변형이 발생된 상태이더라도, 정착부 끝단에서는 높은 휨 강성으로 케이블을 지지하고, 정착부 끝단으로부터 축선방향으로 이격된 위치일수록 보다 낮은 휨 강성으로 케이블을 지지하여 케이블의 국부적인 휨 변형량을 최소화함으로써, 소켓 끝단과의 경계 영역에서의 케이블의 휨 변형량을 완만하게 유도하여, 정착부 끝단과의 마찰 접촉에 의한 케이블 손상을 최소화하여 장기간동안 노출된 케이블의 구조적 안전성을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

마찬가지로, 본 발명은, 교량의 공용 중에, 풍하중 등에 의해 수평 방향 성분으로 케이블에 인가되는 측방향 하중에 의한 풍우진동이 작용하더라도, 케이블 정착부의 끝단과 케이블의 경계 영역에서, 정착부 끝단에서는 높은 휨 강성으로 케이블을 지지하고, 정착부 끝단으로부터 축선방향으로 멀어지는 위치일수록 보다 낮은 휨 강성으로 케이블을 지지하여, 케이블의 소켓 끝단과의 경계 영역에서 국부적인 휨 변형량을 완만하게 유도함으로써, 케이블의 휨 변형에 의해 정착부 끝단과의 경계 영역에서 정착부와 반복적인 마찰 접촉을 억제하여, 풍하중 등의 측방향 풍우 진동에 의해 케이블의 반복적인 마찰 접촉에 따른 피로 하중으로 손상되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 교량의 케이블에 작용하는 풍우 진동을 소켓에 인접한 영역에 걸쳐 점탄성 재료로 탄성 지지함으로써, 케이블의 급격한 휨 변위를 억제하면서 진동 에너지를 감쇠시켜 소산시킴으로써, 케이블이 부담하는 진동 에너지를 줄여 안정된 구조계를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 교량의 시공 오차에도 케이블의 내하 능력을 신뢰성있게 보장하고, 공용 중에 불가피하게 발생되는 풍하중에 따른 휨 변형으로 야기된는 수명 저하 문제를 해소하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1a는 일반적인 현수교의 구성을 도시한 개략도,
도1b는 일반적인 아치교의 구성을 도시한 개략도,
도1c는 종래의 케이블 정착 구조체의 구성을 도시한 도면,
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조용 케이블 시스템의 구성을 도시한 도면,
도2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조용 케이블 시스템의 구성을 도시한 도면,
도3은 도2a의 케이블의 정착 구조체의 구성을 도시한 사시도,
도4는 도3의 'A'부분의 분해 조립 사시도,
도5는 도3의 종단면도,
도6은 도3의 'A'부분의 확대 사시도,
도7은 도5의 'B'부분의 확대 사시도,
도8은 도7의 'C'부분의 확대 사시도,
도9a는 도1c의 종래 케이블 정착 구조체에서, 케이블과 정착부 끝단의 경계영역에서의 하중 지지 작용을 도시한 개략도,
도9b는 도3의 케이블 정착 구조체에서, 케이블과 정착부 끝단의 경계영역에서의 하중 지지 작용을 도시한 개략도,
도10은 본 발명의 다른 실시예로서 도7의 'C'부분에 대응하는 구성을 도시한도면,
도11은 본 발명의 또 다른 실시예로서 도5의 'B'부분에 대응하는 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 케이블의 정착 구조체(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조용 케이블 시스템(1)은, 일단 고정부(E1)와 타단 고정부(E2) 중 어느 하나 이상은 구조물에 연결 설치되어, 일단 고정부(E1)와 타단 고정부(E2)를 연결하는 케이블(CB)에 의하여 교량 등의 토목 구조물(8, 9,...)이나 빌딩 등의 건축 구조물의 자중이나 작용 하중을 지지하는 역할을 한다.

도2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조용 케이블 시스템(1)은, 구조물에 형성된 일단 고정부(E1)와 타단 고정부(E2)에 고정 핀(55)을 매개로 고정하는 정착 구조체(100)에 의해 케이블의 단부를 구조물에 고정할 수도 있고, 도2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조용 케이블 시스템(1')은 일단 고정부(E1)와 타단 고정부(E2)에 구조물(88)의 외벽에 지압판(205)을 사이에 두고 수나사봉(160')에 체결된 고정 너트(201)를 죄는 것에 의해 케이블(CB)에 도입되는 인장력을 조절하면서 케이블(CB)의 단부를 설치하는 정착 구조체(100')의 구성이 적용될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 도2a의 정착 구조체(100)와 도2b의 정착 구조체(100')가 일단 고정부(E1)과 타단 고정부(E2)에 적용될 수 있으며, 도면에 도시되지 않은 다양한 형태로 케이블(CB)을 고정하는 정착 구조체가 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 구조용 케이블 시스템(1)은, 일단 고정부(E1)와 타단 고정부(E2) 중 어느 하나 이상에 적용되는 정착 구조체(100, 100')에서, 설치의 오류나 풍우 진동에 의한 피로에 의하여 케이블(CB)이 손상되는 것을 방지하여, 장시간 동안 구조물의 자중 및 이에 작용하는 하중을 지지할 수 있도록 한다. 이하에서는, 편의상 도2a에 도시된 정착 구조체(100)를 예로 들어 설명하기로 한다.

본 발명의 구조용 케이블 시스템(1, 1')은, 케이블(CB)의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓(110)과, 케이블(CB)을 감싸는 형태로 소켓(110)의 선단부(110x)로부터 케이블(CB)의 축선 방향을 따라 미리 정해진 길이만큼 돌출 형성되어 케이블(CB)의 휨 변위에 저항하는 완충 부재(120)와, 완충 부재(120)의 선단부에 배치되어 완충 부재(120)의 위치 고정하는 가압 부재(130)와, 가압 부재(130)와 완충 부재(120)를 관통하여 소켓(110)의 선단부에 고정되는 고정 부재(140)와, 소켓(110)과 연결되어 교량의 일부인 설치 부재(12)에 고정되는 정착 부재(150)와, 소켓(110)과 정착 부재(150)를 연결하면서 이들(110, 150)의 간격을 조절하는 연결 부재(160)를 포함하는 정착 구조체(100)를 포함한다.

상기 케이블(CB)은, 도1a에 도시된 현수교(9)에서 주케이블(10)과 바닥판(40)을 다수의 위치에서 연결하여 바닥판(40)을 지지하거나, 도1b에 도시된 아치교(8)에서 아치 부재(10')와 바닥판(40)을 다수의 위치에서 연결하여 바닥판(40)을 지지하는 역할을 한다. 그 밖에, 사장교나 케이블 보도교 등에서 하중을 지지하는 용도 등 구조 부재로서 사용될 수 있다.

여기서, 케이블(CB)은 하나의 스트랜드로 형성된 단일 강연선일 수도 있고, 다수의 스트랜드가 다발 형태로 형성된 강연선 다발일 수도 있다. 필요에 따라, 케이블(CB)은 공용 중에 부식을 방지하기 위하여 피복(CST)이 입혀진 피복 강연선으로 형성될 수도 있다. 편의상 도면에는 하나의 강연선인 구성을 예로 들어 설명하기로 한다.

상기 소켓(110)은, 강성이 높은 금속 재질(예를 들어, 강재)로 형성되며, 도5에 도시된 바와 같이, 외부에 드러나는 표면을 형성하는 외부 커버(110e)와, 외부 커버(110e)에 내장되어 케이블(CB)의 단부를 고정하는 고정부(110i)로 이루어진다.

여기서, 외부 커버(110e)는 경사진 외표면을 형성하는 경사부(112)와, 원주면 형태의 외표면을 형성하는 일정 단면부(111)가 일체로 형성된다. 외부 커버(110e)의 내부에는 관통공 형태의 수용부가 마련된다.

고정부(110i)는, 경사부(112)의 대략 원추 형상의 내부 공간을 채우도록 대략 원추 형태로 형성된 끼움 부재(114)와, 끼움 부재(114)의 후면(後面)에 링 형태로 형성된 요입 홈에 삽입되는 링형 돌기가 전면(前面)에 구비된 수용 부재(115)와, 원주 방향으로 다수로 분할되어 케이블(CB)을 감싸고 수용 부재(115)의 중앙 관통공의 경사진 부분에 끼워지는 쐐기 부재(118)와, 쐐기 부재(115)의 후방부에 배치된 스프링(117)과, 외주면에 수나사산이 형성되어 수용 부재(115)의 후단부의 암나사부에 체결되고 스프링(117)을 압축시켜 쐐기 부재(118)를 전방으로 밀어내는 힘을 구속시키는 구속 부재(119)를 포함한다.

따라서, 소켓(110)의 외부 커버(110e)에 끼움 부재(114)와 수용 부재(115)를 삽입시킨 상태에서, 케이블(CB)을 끼움 부재(114) 및 수용 부재(115)의 중앙 관통공을 관통시키고, 다수로 분할된 쐐기 부재(118)를 케이블(CB)의 둘레를 감싸도록 배치하고, 쐐기 부재(118)를 수용 부재(115)의 중앙 관통공의 상측에 전방으로 갈수록 점진적으로 단면이 작아지는 경사진 부분에 위치시킨다. 그 다음에, 스프링(117)을 쐐기 부재(118)의 후방에 위치시킨 상태에서, 구속 부재(119)를 수용 부재(115)의 암나사부에 체결하여 스프링(117)을 가압한다. 이에 따라, 스프링(117)의 탄성 복원력에 의해 쐐기 부재(118)를 전방으로 밀어내고, 이에 따라, 쐐기 부재(118)는 오무려진 상태로 수용 부재(115)의 경사진 관통부에 안착되면서, 케이블(CB)의 단부를 소켓(110)의 내부에 고정시킬 수 있게 된다.

다만, 본 발명은 상기와 같이 구성된 소켓(110)의 구성에 국한되지 않으며, 다양한 형태로 케이블(CB)을 수용하여 고정시키는 구성을 모두 포함한다.

한편, 케이블(CB)의 끝단을 소켓(110)의 내부에 고정시킨 상태에서, 도3 및 도5에 도시된 바와 같이, 연결 부재(160)를 이용하여 소켓(110)과 정착 부재(150)가 연결된다.

소켓(110)의 후단부의 내주면과 정착 부재(150)의 전단부에는 각각 서로 반대 방향의 암나사산(110z, 150z)이 형성되고, 연결 부재(160)의 양단부에는 각각 소켓(110)의 후단부의 암나사산(110z)과 정착 부재(150)의 전단부의 암나사산(150z)과 맞물리는 수나사산(164, 166)이 형성된다. 따라서, 연결 부재(160)의 단부 수나사산(164, 166)이 각각 소켓(110)과 정착 부재(150)의 암나사산(110z, 150z)에 체결된다. 이 때, 소켓(110)의 수용 부재(115)를 안정적으로 위치 고정시키기 위하여, 연결 부재(160)의 전단부 수나사산(166)을 완전히 체결하여 수용부재(115)의 후단에 밀착되게 설치되는 것이 바람직하다.

그 다음, 교량의 바닥판이나 주케이블, 주탑 등에 설치된 고정 러그(12)에 정착 부재(150)의 후단부를 끼운 상태에서, 이들(12, 150)의 관통부에 고정 핀(55)을 관통 고정시키는 것에 의해, 교량에 케이블 정착 구조체(100)를 설치하게 된다.

이 때, 단부 수나사산(164, 166)을 연결하는 연결 부재(162)를 일방향으로 회전시키면 소켓(110)과 정착 부재(150)의 사이 간격은 증가하고, 단부 수나사산(164, 166)을 연결하는 연결 부재(162)를 타방향으로 회전시키면 소켓(110)과 정착 부재(150)의 사이 간격은 감소한다. 작업의 편의를 위하여, 연결 부재(160)의 연결부재(162)는 공구와 맞물리는 비원형 단면부(예를 들어, 육각 단면)가 구비될 수 있다.

따라서, 도1b를 참조하면, 정착 부재(150)와 소켓(110)의 간격을 충분히 크게 조절한 상태에서, 정착 구조체(100)를 교량 아치 부재(10')의 고정 러그(X4에 설치된 도5의 12)와 바닥판(40)의 고정 러그(X3에 설치된 도5의 12)에 연결 설치한다. 그리고 나서, 정착 부재(120)와 소켓(110)의 넓혀진 간격을 적정 길이로 조절한다. 여기서, 정착 구조체(100)를 교량의 바닥판이나 주케이블, 주탑 등에 설치된 고정 러그에 결합하는 것은, 고정 러그에 정착 부재(150)의 후단부를 끼우고, 이들의 관통부에 고정 핀(55)을 관통 고정시키는 것에 의해, 힌지 회전이 가능한 상태로 케이블 정착 구조체(100)가 교량에 설치된다.

그리고 나서, 정착 부재(120)와 소켓(110)의 넓혀진 간격을 적정 길이로 조절하여, 아치 부재(10')와 바닥판(40)을 연결하는 케이블(CB)의 장력을 미리 설정된 크기로 조절한다. 정착 부재(120)를 교량의 일부에 연결 설치하는 구성은 고정 러그를 이용하는 구성 이외에 다양하게 변경될 수 있으며, 본 출원일 이전에 공지된 연결 구성은 본 발명의 범주에 속한다.

상기 완충 부재(120)는, 소켓(110)의 전방 끝단의 선단면(110x)으로부터 전방을 향하는 케이블(CB)의 축선 방향으로 돌출 형성되어, 케이블(CB)의 축선 방향을 기준으로 하는 휨 변형을 저항한다.

여기서, 완충 부재(120)는, 소켓(110)에 비하여 낮은 강성을 갖게 형성되어 소켓(110)의 선단면(110x)에 밀착하거나 근접 배치되는 제1완충재(K1)와, 제1완충재(K1)에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 제1완충재(K1)에 비하여 소켓(110)의 선단면(110x)으로부터 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제2완충재(K2)와, 제2완충재(K2)에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 제2완충재(K2)에 비하여 소켓(110)의 선단면(110x)으로부터 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제3완충재(K3)가 순차적으로 배치된다.

이에 따라, 소켓(110)의 선단면(110x)의 바깥에서 연장되는 케이블(CB)은, 소켓(110)의 선단면(110x)에 인접한 제1완충재(K1)의 제1강성에 의하여 축선 방향에 수직한 방향으로의 휨 변형이 가장 크게 제한되며, 제1완충재(K1)에 비하여 선단면(110x)으로부터 보다 멀리 배치되고 제1강성보다 작은 제2강성을 갖는 제2완충재(K2)에 의해 축선 방향에 수직한 방향으로의 휨 변형이 제한되며, 제2완충재(K2)에 비하여 선단면(110x)으로부터 보다 더 멀리 배치된 제3완충재(K3)의 가장 작은 제3강성에 의하여 축선 방향에 수직한 방향으로의 휨 변형이 제한된다.

즉, 도8 및 도9b에 도시된 바와 같이, 소켓(110)의 선단면(110x)의 바깥에 축선 방향으로 연장된 케이블(CB)은, 소켓(110)의 선단면(110x)에서는 금속 재질로 형성된 소켓(110)에 의하여 매우 높은 휨 강성에 의해 휨 변형이 크게 억제된다. 그리고, 소켓(110)의 선단면(110x)에 가장 인접한 제1영역(A1)에서는, 제1강성을 갖는 제1완충재(K1)에 의해 작용하는 저항력(Fk1)이 케이블(CB)의 휨 변형을 억제하므로, 소켓의 선단면과의 경계에 비하여 케이블(CB)의 휨 변형량을 작게 억제한다. 그리고, 제1영역(A1)에 비하여 축선 방향으로 보다 전방에 위치한 제2영역(A2)에서는, 제1강성보다 낮은 제2강성을 갖는 제2완충재(K2)에 의해 작용하는 저항력(Fk2)이 케이블(CB)의 휨 변형을 억제하므로, 제1영역(A1)에 비하여 케이블(CB)의 휨 변형량을 보다 작게 억제한다. 그리고, 제2영역(A2)에 비하여 축선 방향으로 보다 전방에 위치한 제3영역(A3)에서는, 제2강성보다 낮은 제3강성을 갖는 제3완충재(K3)에 의해 작용하는 저항력(Fk3)이 케이블(CB)의 휨 변형량을 억제하므로, 제2영역(A2)에 비하여 케이블(CB)의 휨 변형량을 보다 작게 억제한다.

다시 말하면, 도9a에 도시된 종래의 구성에서, 소켓(54)의 선단면에서의 경계 영역(SE)에서 높은 강성으로 저항력(Fi)이 작용하므로, 소켓(54)의 선단면에서의 경계 영역에서 급격히 큰 휨 변위가 발생되어, 케이블의 손상을 야기하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명은, 도9b에 도시된 바와 같이, 소켓(110)의 선단면(110x)으로부터 케이블(CB)이 연장된 전방 축선 방향을 따라 점진적으로 낮아지는 탄성 복원력(Fk1, Fk2, Fk3)으로 케이블(CB)을 탄성 지지함으로써, 케이블(CB)에 측방향으로의 진동이 작용하더라도, 케이블(CB)이 소켓(110)의 선단부에서 급격히 휘어지는 휨 변형을 억제하고, 소켓(110)의 바깥에 연장된 케이블(CB)이 완만하게 휨 변형되도록 유도할 수 있다.

특히, 완충재(K1, K2, K3)가 고무나 우레탄 등의 점탄성 재료로 형성되는 경우에는, 수시로 풍속이 변동하며 반복하여 작용하는 풍하중에 따른 풍우 진동을 효과적으로 감쇠시켜 소산시키므로, 교량 케이블이 부담하는 진동 에너지를 줄여주어, 보다 우수한 진동 안정성을 갖는 교량을 시공할 수 있게 된다.

이 때, 제1완충재(K1)와 제2완충재(K2)와 제3완충재(K3)가 각각 독립적으로 케이블(CB)에 대한 저항력을 축선 방향에 수직한 방향으로 발휘하기 위하여, 제1완충재(K1)와 제2완충재(K2)와 제3완충재(K3)의 사이에는 제1와셔(W1)와 제2와셔(W2)가 개재될 수 있다. 여기서, 제1와셔(W1)와 제2와셔(W2)는 완충재(K1, K2, K3)에 비하여 높은 강성을 갖는 재질(예를 들어, 금속 재질)로 형성된다. 이를 통해, 각 완충재(K1, K2, K3)는 케이블(CB)에 대한 휨 변위를 억제하는 강성을 발휘할 수 있게 된다.

제3완충재(K3)의 전방을 향하는 면에는 가압 부재(130)가 완충재(K1, K2, K3)에 비하여 훨씬 높은 강성을 갖는 재질(예를 들어, 금속 재질)로 구비되고, 도4에 도시된 바와 같이, 가압 부재(130)의 관통공(139)과, 완충재(K1, K2, K3)의 관통공(129)과, 와셔(WO, W1, W2)의 관통공(29)을 관통하는 고정 부재(140)에 의하여 위치 고정된다. 그리고, 고정 부재(140)는 완충 부재(120)와, 가압 부재(130)와, 와셔를 축선 방향으로 관통하는 길이의 핀이나 리벳, 막대, 볼트 등으로 형성되어, 소켓(110)의 선단면(110x)에 미리 형성된 고정부에 끝단이 고정된다.

여기서, 가압 부재(130)는, 완충재(K1, K2, K3)에 압축 프리스트레스(Ps)를 도입하기 위하여 축선 방향으로 최전방에 위치한 제3완충재(K3)의 전방 표면에 밀착되는 가압 플레이트(We)와, 가압 플레이트(We)로부터 축선 방향으로연장되어 케이블(CB)과 이격된 상태로 안내하는 가이드부(Ge)로 이루어진다. 가이드부(Ge)의 내주면은 케이블(CB)과 충분히 큰 간격(c3)을 두고 배치되어, 케이블(CB)이 허용 범위 내에서 휨 변형이 생기는 것을 허용할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 고정 부재(140)는 끝단부에 수나사산이 형성된 고정 볼트로 형성되고, 소켓(110)의 선단면(110x)에 형성되는 고정부는 고정 볼트의 끝단부가 체결되는 체결 홈으로 형성될 수 있다. 이 때, 고정 볼트의 머리부는 가압 부재(130)의 가압 플레이트(We)의 전방에 이치하여 가압 플레이트(We)에 대하여 간섭된 상태가 된다. 이를 통해, 제1완충재(K1)와 제1와셔(W1)와 제2완충재(K2)와 제2와셔(W2)와 제3완충재(K3)와 가압 부재(130)가 전방 축선 방향으로 적층되고, 고정 볼트로 이들 관통공(129, 29, 139)을 관통하여 체결 홈에 체결된 상태에서, 고정 볼트를 소켓을 향하여 죄는 것에 의해 강성이 큰 가압 부재(130)가 고정 볼트의 머리부에 간섭되면서 소켓(110)을 향하여 이동하게 되고, 이에 따라, 와셔(W0, W1, W2)에 비하여 낮은 강성을 갖는 완충재(K1, K2, K3)는 축선 방향으로의 압축 프리스트레스(Ps)가 도입되어 축선 방향으로 압축 변형된다.

따라서, 고무나 우레탄이나 경사진 와셔 등으로 형성된 완충재(K1, K2, K3)는 미리 정해진 크기만큼 축선 방향으로 압축 변형되면서, 축선 방향에 수직한 평면 방향에 대하여 전방 축선 방향으로 점진적으로 작아지는 탄성 복원력(Fk1, Fk2, Fk2)이 작용하게 된다. 이를 통해, 소켓(110)에 인접한 케이블(CB)에 측방향으로의 풍우 진동(Fw)에 의해 케이블(CB)의 휨 변형이 발생되더라도, 소켓(110)에 인접한 영역에서의 케이블(CB)이 전방 축선 방향을 따라 점진적으로 작아지는 탄성 복원력(Fk1, Fk2, Fk3)에 의하여 완만한 휨 변형으로 유도되므로, 소켓(110)과의 경계 영역에서 탄성 지지되는 저항 영역(EE)이 보다 길어지면서 케이블(CB)이 급격히 휨 변형되는 것을 방지하여 소켓(110)의 전방 끝단과의 마찰 접촉에 의한 피로 손상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 완충재(K1, K2, K3)를 고무나 우레탄 계열의 점탄성 재료로 형성하면, 케이블(CB)에 발생되는 풍우 진동을 감쇠시킬 수 있으므로, 교량의 내하 능력을 보다 안정적으로 높게 유지할 수 있다. 또한, 교량의 시공 당시에 사장교의 주탑과 바닥판에 각각 설치된 케이블 정착 구조에서 각 러그의 회전축이 평형을 이루지 못하여 소켓(110)과의 경계 영역에서 케이블이 마찰 접촉함에 따라 손상되는 문제도 함께 해소하는 이점을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 소켓(110)의 선단면(110x)에는 제1완충재(K1)가 직접 접촉하여 설치될 수도 있지만, 도면에 도시된 바와 같이, 제1완충재(K1)와 소켓(110)의 선단면(110x)의 사이에 제0와셔(WO)가 구비될 수 있다. 이를 통해, 제1완충재(K1)는 제0와셔(WO)와 제1와셔(W1)의 사이에 개재된 상태로 설치되어, 제1완충재(K1)의 압축 변형의 형상을 일정하게 유지하여, 제1완충재(K1)가 케이블(CB)의 휨 변형에 대하여 저항하는 탄성 복원력(Fk1)을 일정하게 발현시킬 수 있다.

이 때, 완충재(K1, K2, K3)의 내주면(120i)은, 케이블(CB)의 외주면에 이격된 상태로 설치될 수도 있지만, 도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 케이블(CB)의 외주면에 접촉한 상태로 설치되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 소켓(110)의 선단면에 인접한 케이블(CB)에 측방향 하중이 진동 형태로 인가되면, 케이블(CB)의 휨 변형이 발생되기 시작하는 변형량에서부터 완충재(K1, K2, K3)에 의해 탄성 지지되므로, 케이블(CB)의 휨 변형량을 보다 완만한 형상으로 정확히 유도하고 마찰 접촉을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 와셔(W0, W1, W2)의 내주면은 케이블(CB)의 외주면과 소정거리(cw)만큼 이격된 상태로 설치되며, 적어도 완충재(K1, K2, K3)의 내주면(120i)과 케이블(CB)의 외주면 사이의 간격에 비하여 보다 더 크게 이격된 상태로 설치된다. 즉, 와셔(W0, W1, W2)의 내주면의 직경은 완충재(K1, K2, K3)의 내주면(120i)에 비하여 보다 더 크게 정해진다. 이와 마찬가지로, 가압 부재(130)의 가압 플레이트(We)의 내주면도 완충재(K1, K2, K3)의 내주면(120i)과 케이블(CB)의 외주면 사이의 간격에 비하여 보다 더 크게 이격되게 설치된다. 이를 통해, 케이블(CB)에 측방향으로의 치우침 변위를 야기하는 원인이 발생되면, 와셔(W0, W1, W2) 및 가압 플레이트(We)가 케이블(CB)과 접촉하지 않으면서 완충재(K1, K2, K3)의 내주면이 케이블(CB)과 접촉하여, 완충재(K1, K2, K3)에 의해서만 휨 변형을 억제하는 힘(Fk1, Fk2, Fk3)으로 작용할 수 있도록 한다.

이와 동시에, 고정 부재(140)를 매개로 완충재(K1, K2, K3)와 와셔(W0, W1, W2)가 축선 방향에 수직인 방향으로 일체 거동하는 것을 최소화하도록, 이들 관통공(129, 29, 139)는 고정 부재(140)와 간격을 둘 수 있는 치수로 정해질 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 와셔(W0, W1, W2) 및 고정 플레이트(We)의 내주면은 케이블(CB)의 휨 변형량을 미리 정해진 값보다 작게 제한하는 스토퍼 역할을 하도록 그 내주면이 정해질 수 있다. 즉, 케이블(CB)의 휨 변형을 야기하는 힘이 완충재(K1, K2, K3)의 탄성 복원력에 비하여 더 크게 작용하여, 케이블(CB)의 휨 변형에 의해 완충재(K1, K2, K3)가 축선 방향에 대략 수직인 케이블(CB)의 휨 방향으로 압축되는 압축량이 미리 정해진 값을 초과하면, 케이블(CB)은 와셔(W0, W1, W2) 및 고정 플레이트(We)의 내주면에 물리적으로 간섭되어, 케이블(CB)의 휨 변형량을 제한하는 스토퍼 역할을 할 수도 있다.

한편, 각 완충재(K1, K2, K3)는 서로 다른 강성을 갖도록 재질과 형상이 정해진다. 예를 들어, 각 완충재(K1, K2, K3)는 두께가 서로 동일하면서 서로 다른 강성을 갖도록 형성될 수도 있고, 동일한 재질로 형성되어 서로 다른 두께나 반경을 갖도록 형성될 수도 있다.

각 완충재(K1, K2, K3)는 고무, 우레탄과 같이 방향에 따른 강성이 동일한 등방성 재질로 형성될 수도 있고, 도10에 예시된 바와 같이, 전후 방향과 이에 수직한 방향의 강성이 서로 다른 형태로서 축선 방향으로 경사진 와셔를 교대로 뒤집어 설치하여 꺽인 점이 발생되는 형태로 배치되게 구성될 수도 있다.

완충 부재(120)를 형성하는 각 완충재(K1, K2, K3)는 서로 다른 형상과 재질로 형성될 수 있다. 즉, 제1완충재(K1)와 제2완충재(K2)와 제3완충재(K3)는 각각 서로 동일한 재질로 형성될 수도 있고, 서로 다른 재질로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1완충재(K1)는 보다 낮은 강성을 갖는 제2완충재(K2)와 동일한 재질로 형성되면서 제2완충재(K2)에 비하여 보다 얇은 두께로 형성될 수 있다. 또는, 제1완충재(K1)는 보다 낮은 강성을 갖는 제2완충재(K2)에 비하여 보다 높은 강성을 갖는 재질로 형성될 수도 있다.

제1완충재(K1)와 제2완충재(K2)와 제3완충재(K3)는 케이블(CB)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1완충재(K1)와 제2완충재(K2)와 제3완충재(K3)를 케이블(CB)로부터 이탈하지 않도록 설치되는 것이 가능해진다. 여기서, 링 형태로 형성되는 것은 원형이나 타원 형상의 링 형태나 다각형 형상의 링 형태를 모두 포함한다.

한편, 제1완충재(K1)와 제2완충재(K2)와 제3완충재(K3)는 제조 당시에 링 형태로 형성될 수도 있지만, 도4에 도시된 바와 같이, 원주 방향으로 2개 이상 분할된 분할 형성되고, 설치가 완료된 상태에서 케이블(CB)을 감싸는 형태로 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 각 완충재(K1, K2, K3)는 하나의 몸체로 형성될 수도 있지만, 단위 완충재(Ke)가 적층되어 케이블(CB)의 휨 변위를 단계적으로 제한할 수 있다. 여기서, 단위 완충재(Ke)는 동일한 강성과 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

도면에 예시된 실시예에서는, 제1완충재(K1)는 축선 방향으로 1겹의 단위 완충재(Ke)로 형성되며, 제2완충재(K2)는 축선 방향으로 2겹의 단위 완충재(Ke)가 적층되어 형성되며, 제3완충재(K3)는 축선 방향으로 3겹의 단위 완충재(Ke)가 적층되어 형성된다. 이에 따라, 고정 부재(140)에 의해 각 완충재(K1, K2, K3)에 압축 프리스트레스가 도입된 상태에서, 두께가 가장 얇은 제1완충재(K1)는 이보다 두꺼운 제2완충재(K2)에 비하여 축선 방향에 수직한 방향으로의 강성이 보다 높게 형성되며, 제2완충재(K2)는 이보다 두꺼운 제3완충재(K3)에 비하여 축선 방향에 수직한 방향으로의 강성이 보다 높게 형성되어, 케이블(CB)이 축선 방향에 대하여 수직인 방향으로 휨 변형(CBx)이 생기는 것을 전방 축선 방향을 따라 단계적으로 낮은 탄성 복원력(Fk1, Fk2, Fk3)으로 지지하여, 케이블(CB)의 완만한 휨 변형을 유도할 수 있게 된다.

도면에 도시된 구성은 제1완충재(K1)가 1겹의 단위 완충재(Ke)로 형성되는 것으로 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 가장 강성이 높은 제1완충재(K1)도 2겹 이상의 단위 완충재(Ke)로 형성되는 것을 포함한다.

이처럼, 각각의 완충재(K1, K2, K3)를 단위 완충재(Ke)로 적층 형성함으로써, 관리 대상인 완충재의 부품 관리가 용이해지며, 필요에 따라 케이블(CB)의 휨 변형에 저항하는 강성을 변경하고자 하는 경우에 작업자는 현장에서 단위 완충재(Ke)의 적층 높이를 변경하여 손쉽게 케이블의 휨 변형에 따른 지지 강성을 조절하는 이점을 얻을 수 있다.

한편, 도4에 도시된 바와 같이, 제1완충재(K1)와 제2완충재(K2)와 제3완충재(K3) 중 어느 하나 이상은 원주 방향으로 2개 이상으로 분할 형성될 수 있다. 이와 함께, 와셔(W0, W1, W2)와 가압 부재(130)도 2개 이상으로 분할 형성될 수 있다. 이를 통해, 케이블(CB)의 끝단을 소켓(110)에 고정시킨 상태에서도, 완충재(K1, K2, K3)와 와셔(W0, W1, W2)와 가압 부재(130)의 설치가 가능해지고, 이미 시공이 완료된 교량에 대해서도, 완충 부재(120) 등을 설치하여 소켓(110)의 전방 끝단과의 경계 영역(SE)에서의 케이블(CB)의 휨 변형량을 완만하게 조절하기 위하여 본 발명이 적용될 수 있다.

이 때, 완충재(K1, K2, K3)와 와셔(W0, W1, W2)와 가압 부재(130)가 원주 방향으로 2개 이상 분할 형성되더라도, 고정 부재(140)를 이용하여 케이블(CB)이 분할된 부재의 사이 틈새로 이탈하지 않도록 둘러싸, 케이블의 전방 축선 방향을 따라 단계적으로 낮아지는 힘(Fk1, Fk2, Fk3)으로 휨 변형을 억제하는 구성을 구현할 수 있다.

이 때, 도4에 도시된 바와 같이, 케이블을 감싸는 형태로 인접 적층된 단위 완충재(Ke)의 일부 이상은 분할 방향이 서로 엇갈린 방향으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 제2완충재(K2)를 형성하기 위하여 서로 밀착 배치되는 2개의 단위 완충재(Ke)의 각 분할 위치(S2)는 90도만큼 편차가 발생되게 엇갈려 적층될 수 있다. 이와 유사하게, 축선 방향으로 밀착하는 단위 완충재(Ke) 중 어느 하나와 와셔(W0, W1, W2) 중 어느 하나의 분할 위치도 분할 방향이 서로 엇갈린 방향으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 도4를 참조하면, 제2완충재(K2)의 최전방에 위치한 단위 완충재(Ke)는 분할 위치(S2)에서 상하 방향으로 분할되는 데 반하여, 이와 밀착 배치된 제2와셔(W2)는 분할 위치(S2')에서 좌우 방향으로 분할되어, 이들(Ke, W2)의 분할 방향은 90도만큼 편차가 발생되게 엇갈려 적층된다. 이를 통해, 기 시공된 케이블(CB)의 정착 구조체에 완충 부재(120)와 와셔(W0, W1, W2)와 가압 부재(130)를 후속적으로 설치하더라도, 케이블(CB)의 축선 방향에 수직인 다양한 방향에 대하여 휨 변위를 억제하는 저항력을 케이블 둘레 방향에 무관하게 일정하게 인가할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도3 내지 도8에 예시된 본 발명의 일 실시예에서는, 각각의 완충재(K1, K2, K3)가 고무나 우레탄 등의 점탄성 재질로 형성되는 구성을 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 도10에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 케이블(CB)의 전방 축선 방향을 따라 휨 변형에 저항하는 힘(Fk1, Fk2, Fk3)을 점진적으로 낮아지게 조절하여, 케이블(CB)의 휨 변형량을 완만하게 조절하는 완충 부재를 '단면이 경사진 와셔'로 형성하는 구성을 포함한다.

즉, 본 발명은, 케이블(CB)의 축선 방향을 따라 배치된 상태에서 케이블의 휨 방향에 대하여 저항할 수 있는 힘(Fk1, Fk2, Fk3)을 인가할 수 있는 다양한 재질과 형상으로 완충재(K1, K2, K3)를 형성하는 구성을 모두 포함한다.

또 한편, 시공이 완료된 정착 구조체의 소켓(110)의 선단면(110x)에 고정 부재(140)의 끝단부를 고정할 수 있는 체결 홈을 형성할 수 없는 경우가 발생될 수 있다. 이 경우에는, 도11에 도시된 바와 같이, 선단면의 폭(d1)이 좁은 소켓(110)의 경사부(112)의 외표면(110s)의 일부 이상을 감싸도록 소켓(110)의 선단부에 결합되어, 보다 넓은 폭(d9)을 갖는 선단면을 형성하는 결합 부재(190)를 설치할 수 있다.

결합 부재(190)의 선단면에는 고정 부재(140)의 끝단이 고정되는 체결 홈이 형성되어, 결합 부재(190)를 매개로 완충재(K1, K2, K3)에 압축 프리스트레스(Ps)를 도입하여, 완충재(K1, K2, K3)가 케이블(CB)의 휨 변형 방향에 대하여 일정한 탄성 복원력을 발현할 수 있도록 구성할 수 있다.

여기서, 결합 부재(190)를 기존의 소켓(110)의 외표면(110s)에 결합하는 것은, 소켓(110)의 외표면에 나사산을 형성하여 결합 부재(190)를 체결 결합하는 것도 가능하며, 소켓(110)과 결합 부재(190)를 용접이나 접합으로 결합할 수도 있고, 그 밖에 볼트, 리벳, 핀 등을 이용하여 결합할 수도 있다.

한편, 완충 부재(120) 및 가압 부재(130)의 설치가 완료되면, 이들을 감싸는 열수축 튜브(도시생략)이 추가로 설치될 수 있다. 이를 통해, 완충 부재(120)와 가압 부재(130)는 외부에 드러나지 않고 열수축 튜브 내에 은폐됨으로써, 구조용 케이블 시스템(1)이 야외에 설치되더라도 외력 등에 의해 손상되지 않고 보호된다. 이 때, 열수축 튜브는 폐단면으로 이루어진 튜브를 사용하는 대신에, 지퍼에 의해 양단을 연결한 상태에서 폐단면이 되는 개단면 튜브를 사용하여, 시공이 완료된 상태에서 완충 부재(120)를 열수축 튜브에 의해 가려지도록 보다 용이하게 설치할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 구조용 케이블 시스템(1, 1')은, 도9a에 도시된 종래 구조와 달리, 소켓(110)의 선단면(110x)으로부터 케이블(CB)이 연장된 전방 축선 방향을 따라 단계적으로 낮아지는 탄성 복원력(Fk1, Fk2, Fk3)으로 케이블(CB)을 탄성 지지하는 도9b의 정착 구조체(100)를 포함하여 구성됨에 따라, 케이블(CB)에 측방향으로의 외력이 진동 형태로 반복하여 작용하더라도, 케이블(CB)이 소켓(110)의 선단부에서 급격히 휘어지는 휨 변형을 억제하고, 소켓(110)의 바깥에 연장된 케이블(CB)이 완만하게 휨 변형되도록 유도함으로써, 케이블(CB)에 급격한 휨 변형에 따른 국부적인 응력 집중 문제를 해소하고, 소켓(110)의 선단부와의 마찰 접촉에 따른 피로 균열의 발생을 억제하여 케이블의 장수명과 교량의 안전성을 보장하는 유리한 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. 예를 들어, 도면에 예시된 실시예에서는 완충 부재가 제1완충재와 제2완충재와 제3완충재를 포함하는 3개층의 완충재로 이루어지는 구성을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 4개층 이상의 완충재로 이루어지거나 2개층 이하의 완충재로 이루어지는 구성을 모두 포함한다. 즉, 본 발명은 청구범위에 기재된 범주 내에서 전술한 실시예의 일부 구성만으로 이루어진 구성을 포함한다.

1: 구조용 케이블 시스템 1': 구조용 케이블 시스템
100: 케이블 정착 구조체 110: 소켓
120: 완충 부재 130: 가압 부재
140: 고정 부재 150: 정착 부재
160: 연결 부재 K1: 제1완충재
K2: 제2완충재 K3: 제3완충재
W1: 제1와셔 W2: 제2와셔
We: 고정 플레이트

Claims (21)

1. 일단 고정부와 타단 고정부를 연결하는 케이블에 의해 구조물의 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템으로서,
   상기 일단 고정부와 상기 타단 고정부 중 어느 하나 이상은,
   상기 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과;
   상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와;
   상기 소켓에 비하여 낮은 강성을 갖게 형성되어 상기 소켓의 선단부에 배치되는 제1완충재와, 상기 제1완충재에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 상기 제1완충재에 비하여 상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제2완충재를 포함하여, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재와;
   상기 제1완충재에 비하여 높은 강성을 갖게 형성되고, 상기 제1완충재와 상기 제2완충재의 사이에 배치된 제1와셔를;
   포함하는 정착 구조체로 고정되되, 상기 제1와셔는 상기 케이블의 외주면에 간격을 둔 비접촉 상태로 설치되고, 상기 제1완충재의 내주면과 상기 제2완충재의 내주면은 상기 케이블의 외주면과 상기 제1와셔의 내주면 사이의 상기 간격에 비하여 보다 더 작거나 상기 케이블의 외주면에 접촉한 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
2. 일단 고정부와 타단 고정부를 연결하는 케이블에 의해 구조물의 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템으로서,
   상기 일단 고정부와 상기 타단 고정부 중 어느 하나 이상은,
   상기 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과;
   상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와;
   상기 소켓에 비하여 낮은 강성을 갖게 형성되어 상기 소켓의 선단부에 배치되는 제1완충재와, 상기 제1완충재에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 상기 제1완충재에 비하여 상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제2완충재와, 상기 제2완충재에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 상기 제2완충재에 비하여 상기 소켓의 선단부로부터 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제3완충재를 포함하여, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재와;
   상기 제1완충재에 비하여 높은 강성을 갖게 형성되고, 상기 제1완충재와 상기 제2완충재의 사이에 배치된 제1와셔와;
   상기 제2완충재에 비하여 높은 강성을 갖게 형성되고, 상기 제2완충재와 상기 제3완충재의 사이에 배치된 제2와셔를;
   포함하는 정착 구조체로 고정된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
3. 일단 고정부와 타단 고정부를 연결하는 케이블에 의해 구조물의 하중을 지지하는 구조용 케이블 시스템으로서,
   상기 일단 고정부와 상기 타단 고정부 중 어느 하나 이상은,
   상기 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과;
   상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와;
   상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 미리 정해진 영역에 배치되어, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재와;
   전방 축선 방향으로의 끝단에 배치되어, 상기 소켓을 향하여 미는 힘을 작용시켜 상기 완충 부재에 축선 방향으로의 압축력을 도입하는 가압 부재와;
   상기 소켓의 선단부에 결합되어 선단면에 다수의 체결홈이 형성된 결합 부재와;
   상기 체결홈에 각각 체결 고정되는 고정 볼트로 형성되어, 상기 가압 부재와 상기 완충 부재를 관통하는 끝단부가 체결 홈에 체결 결합되고, 머리부가 상기 가압 부재에 간섭되게 설치된 고정 부재를;
   포함하는 정착 구조체로 고정되되, 상기 고정 부재를 상기 소켓을 향하여 죄는 것에 의해 상기 가압 부재가 상기 소켓에 근접하면서 상기 완충 부재에 압축력을 도입하는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1완충재와 상기 제2완충재 중 어느 하나 이상은 단위 완충재가 2개 이상 적층 형성되되, 상기 제1완충재의 두께가 상기 제2완충재의 두께에 비하여 보다 더 작게 적층 형성된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 단위 완충재는 고무, 우레탄, 축선 방향으로 경사진 스프링 와셔 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 제1완충재와 상기 제2완충재 중 어느 하나 이상은 상기 케이블을 감싸는 링 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 단위 완충재는 동일한 두께와 동일한 강성을 갖게 형성되어 적층되는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 제1완충재와 상기 제2완충재 중 어느 하나 이상은 원주 방향으로 2개 이상으로 분할 형성된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
9. 제 8항에 있어서,
   케이블을 감싸는 형태로 인접 적층된 상기 단위 완충재의 일부 이상은 분할 방향이 서로 엇갈린 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
   
10. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1완충재와 상기 소켓의 사이에는 제0와셔가 개재된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
11. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충 부재가 노출되지 않도록 감싸는 열수축 튜브를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
12. 삭제
13. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1완충재와 상기 제2완충재와 상기 제1와셔 중 어느 하나 이상은 상기 케이블이 설치된 상태에서 상기 케이블을 감싸는 형태로 설치 가능하도록 2개 이상으로 분할 형성되고;
    상기 제1와셔와 상기 제2완충재는 분할 방향이 서로 엇갈린 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
14. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1와셔는 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
15. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    전방 축선 방향으로의 끝단에 배치된 가압 부재를;
    더 포함하여, 상기 소켓을 향하여 미는 힘을 상기 가압 부재에 작용시켜 상기 완충 부재에 축선 방향으로의 압축력을 도입하는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
16. 제 15항에 있어서,
    상기 가압 부재와 상기 완충 부재를 관통하는 끝단부가 체결 홈에 체결 결합되고, 머리부가 상기 가압 부재에 간섭되게 설치된 고정 부재를;
    더 포함하고, 상기 고정 부재를 상기 소켓을 향하여 죄는 것에 의해 상기 가압 부재가 상기 소켓에 근접하면서 상기 완충 부재에 압축력을 도입하는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 케이블이 관통하는 상기 가압 부재의 중앙 관통공은 상기 완충 부재의 내주면에 비하여 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
18. 제 16항에 있어서,
    상기 고정 부재는 상기 소켓의 선단면에 마련된 다수의 체결 홈에 각각 체결 고정되는 고정 볼트로 형성된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템.
    
19. 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과;
    상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와;
    상기 소켓에 비하여 낮은 강성을 갖게 형성되어 상기 소켓의 선단부에 배치되는 제1완충재와, 상기 제1완충재에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 상기 제1완충재에 비하여 상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제2완충재를 포함하여, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재와;
    상기 제1완충재에 비하여 높은 강성을 갖게 형성되고, 상기 제1완충재와 상기 제2완충재의 사이에 배치된 제1와셔를;
    포함하여 구성되고, 상기 제1와셔는 상기 케이블의 외주면에 간격을 둔 비접촉 상태로 설치되고, 상기 제1완충재의 내주면과 상기 제2완충재의 내주면은 상기 케이블의 외주면과 상기 제1와셔의 내주면 사이의 상기 간격에 비하여 보다 더 작거나 상기 케이블의 외주면에 접촉한 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템의 정착 구조체.
    
20. 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과;
    상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와;
    상기 소켓에 비하여 낮은 강성을 갖게 형성되어 상기 소켓의 선단부에 배치되는 제1완충재와, 상기 제1완충재에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 상기 제1완충재에 비하여 상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제2완충재와, 상기 제2완충재에 비하여 보다 낮은 강성을 갖고 상기 제2완충재에 비하여 상기 소켓의 선단부로부터 보다 멀리 이격된 위치에 배치되는 제3완충재를 포함하여, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재와;
    상기 제1완충재에 비하여 높은 강성을 갖게 형성되고, 상기 제1완충재와 상기 제2완충재의 사이에 배치된 제1와셔와;
    상기 제2완충재에 비하여 높은 강성을 갖게 형성되고, 상기 제2완충재와 상기 제3완충재의 사이에 배치된 제2와셔를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템의 정착 구조체.
    
21. 케이블의 단부를 수용하는 수용부가 마련된 소켓과;
    상기 소켓과 연결되어 고정부의 일부 이상을 형성하는 정착 부재와;
    상기 소켓의 선단부로부터 상기 케이블의 축선 방향을 따라 미리 정해진 영역에 배치되어, 상기 케이블의 축선 방향에 대한 휨 변형에 대해 저항하는 완충 부재와;
    전방 축선 방향으로의 끝단에 배치되어, 상기 소켓을 향하여 미는 힘을 작용시켜 상기 완충 부재에 축선 방향으로의 압축력을 도입하는 가압 부재와;
    상기 소켓의 선단부에 결합되어 선단면에 다수의 체결홈이 형성된 결합 부재와;
    상기 체결홈에 각각 체결 고정되는 고정 볼트로 형성되어, 상기 가압 부재와 상기 완충 부재를 관통하는 끝단부가 체결 홈에 체결 결합되고, 머리부가 상기 가압 부재에 간섭되게 설치된 고정 부재를;
    포함하여 구성되고, 상기 고정 부재를 상기 소켓을 향하여 죄는 것에 의해 상기 가압 부재가 상기 소켓에 근접하면서 상기 완충 부재에 압축력을 도입하는 것을 특징으로 하는 구조용 케이블 시스템의 정착 구조체.
    

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