KR20000032357A - 스프링을 이용한 교좌 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 교좌 장치의 구성과는 달리, 소정 탄성률을 가지는 스프링을 이용하여 교좌 장치를 구성하므로써 이 스프링의 탄성에 의하여 교량 상부 구조물의 하중을 효과적으로 지지하며, 교량을 통과하는 외부 하중에 의한 충격이나 지진, 진동 등을 효과적으로 흡수할 수 있는 교좌 장치에 관한 것이다.

본 발명에서는 교량의 상부 구조물 하부면에 장착되며 그 외부면에는 다수개의 스프링 이동 방지용 상부 돌출부가 소정 간격으로 형성되어 있는 상부 강판과, 교좌 장치가 설치되는 교각의 상면에 상기 상부 강판과 대응되는 위치에 장착되며 그 외부면에는 상기 상부 강판의 돌출부와 대응되는 위치에 스프링 이동 방지용 하부 돌출부가 소정간격으로 형성되어 있는 하부 강판과, 상기 상부 돌출부와 상기 하부 돌출부 사이에 양 단부가 끼워져 교량의 상부 구조물의 하중을 지지하는 탄성 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교좌 장치가 제공된다.

Description

스프링을 이용한 교좌 장치

본 발명은 스프링을 이용한 교좌 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 교량의 상부 구조물과 교각 사이에 스프링을 배치하여 스프링의 탄성력을 이용하여 교량의 상부 구조물을 지지하도록 구성된 교좌 장치에 관한 것이다.

교량에는 교량의 상부 구조물을 지지하기 위하여 교각의 상부에는 교좌 장치가 설치된다. 도 5 에는 교량에 사용되어 온 종래의 교좌 장치가 개략적으로 도시되어 있다. 도 5에는 도시된 교좌 장치는 일명 롤러형 교좌 장치라 불리는 것인데, 평행한 상부 및 하부 강판(21, 22) 사이에 한 개 또는 그 이상의 강봉(23)을 삽입한 구조로 되어 있다. 도 5에 도시된 종래의 교좌 장치에서는 교량의 변위에 따라 강봉(22)이 움직이도록 구성되어 있으므로 이 강봉(23)이 화살표 방향으로 자유롭게 움직일 수 있어야 한다.

그러나 실제 교량에 있어서, 이러한 교좌 장치가 적절히 유지 관리되지 않아 강봉(23)에 이 물질이 끼여 움직이지 않으므로써 교좌 장치로서의 기능을 상실하는 경우가 빈번히 발생하고 있다.

또한 이러한 종래의 교좌 장치는 큰 강성을 가지고 있어 교량의 상부 구조물에 작용하는 진동 하중, 충격 하중 등을 흡수하지 못하고 그대로 교각 등의 하부 구조로 전달하게 되어 구조물에 큰 하중이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 이러한 종래의 교좌 장치를 사용하는 교량에 있어서, 내진 설계를 하는 경우 별도의 낙교 방지 시설이나 감쇄장치 등을 구비하여야 하므로 공사비가 증가되는 단점이 있었다.

본 발명은 교량에 가해지는 외부의 충격 하중이나 진동 하중 등을 효과적으로 감소시킬 수 있는 교좌 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 교량에 지진이 발생하는 경우 별도의 내진 설계 없이도 효과적으로 지진 하중에 에너지를 흡수하여 지진에 따른 충격 및 구조물의 변위를 감소시킬 수 있는 신규한 구조의 교좌 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위해서, 종래의 교좌 장치의 구성과는 달리, 소정 탄성률을 가지는 스프링을 이용하여 교좌 장치를 구성하므로써 이 스프링의 탄성에 의하여 교량 상부 구조물의 하중을 효과적으로 지지하며, 교량을 통과하는 외부 하중에 의한 충격이나 지진, 진동 등을 효과적으로 흡수할 수 있는 교좌 장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기 스프링을 두 개의 2중 스프링으로 구성한 교좌 장치가 제공된다.

구체적으로, 본 발명에서는 교량의 상부 구조물 하부면에 장착되며 그 외부면에는 다수개의 스프링 이동 방지용 상부 돌출부가 소정 간격으로 형성되어 있는 상부 강판과, 교좌 장치가 설치되는 교각의 상면에 상기 상부 강판과 대응되는 위치에 장착되며 그 외부면에는 상기 상부 강판의 돌출부와 대응되는 위치에 스프링 이동 방지용 하부 돌출부가 소정간격으로 형성되어 있는 하부 강판과, 상기 상부 돌출부와 상기 하부 돌출부 사이에 양 단부가 끼워져 교량의 상부 구조물의 하중을 지지하는 탄성 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교좌 장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는, 탄성 스프링은 서로 다른 직경을 가진 내측 스프링과 외측 스프링의 두 개의 스프링으로 구성되며, 상기 내측 스프링은 상기 외측 스프링의 내측에 위치하며, 스프링의 수평 방향 이동이 제한되도록 상기 내측 스프링 및 외측 스프링은 모두 양 단부가 상기 상부 돌출부 및 하부 돌출부에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 교좌 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 교좌 장치의 구성을 도시한 개략도 이고,

도 2는 본 발명에 따른 교좌 장치에 구비된 2중 스프링의 구성을 상세히 도시한 개략도이고,

도 3은 도 1에서 화살표 A-A 선에 따라 본 발명의 교좌 장치를 도시한 평면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 교좌 장치의 사용상태를 도시한 개략도이고,

도 5는 종래의 롤러형 교좌 장치의 개략도이다.

이하에서는 도 1 내지 도4를 참조하여 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 교좌 장치는 교량의 상부 구조물의 하부면에 장착되는 상부 강판(1)과 이 상부 강판(1)과 대응되는 위치의 교각 상부면에 장착되는 하부 강판(2)을 구비하고 있다. 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 강판(1)의 배면(7), 즉 교량의 상부 구조물의 하부면에 부착되는 면에는 상부 구조물과 일체적으로 부착할 수 있도록 소정 개수의 다우웰 바(8)(dowel bar)가 형성되어 있다. 상기 상부 강판(1)의 정면(9)에는 스프링(S)이 장착되는데, 스프링(S)의 수평 방향의 이동을 제한하기 위하여 소정 높이로 돌출 되어 있는 스프링 이동 방지용 상부 돌출부(5)가 구비되어 있다. 도 3은 도 1의 화살표 A-A선을 따라 절취한 평면도로서 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 상부 돌출부(5)는 소정 간격으로 상부 강판(1)의 정면에 고르게 분포되어 배치된다.

교좌 장치가 장착될 교각의 상면에서 상기 상부 강판(1)과 대응되는 위치에는 하부 강판(2)이 장착된다. 상기 하부 강판(2) 역시 그 배면(10)에는 교각과의 결합을 위하여 다우웰 바(11)가 구비되어 있으며, 상기 상부 강판(1)과 마주보게 되는 하부 강판(2)의 정면(12)에는 소정 높이로 돌출 되어 스프링의 수평 방향 이동을 제한하게 되는 스프링 이동 방지용 하부 돌출부(6)가 구비되어 있다. 상기 상부 돌출부(5)와 하부 돌출부(6)는 각각 서로 대응되는 위치에 배치된다.

본 발명의 교좌 장치에 있어서, 상부 구조물(U)로부터 전달되는 상부 구조물의 자중, 외부의 차량 하중, 충격 하중, 진동 하중 등은 상기 상부 강판(1)과 하부 강판(2) 사이에 장착되는 스프링(S)에 의하여 하부의 교각(L)으로 전달된다. 본 명세서에서 설명되는 실시예에서는 상기 스프링(S)이 후술하는 바와 같이 내부 스프링(3)과 외부 스프링(4)의 두 개의 스프링으로 구성된 2중 스프링을 사용하고 있으나, 본 발명은 이러한 2 중 스프링에 한정되지 않으며, 이러한 스프링을 하나의 단일 스프링으로 구성하여도 무방하며, 3중 또는 다중의 스프링으로 구성하여도 좋다.

본 발명에서는 상부 구조물(U)로부터의 하중을 탄성을 스프링에 의하여 교각(L)으로 전달하게 되므로 외부 하중에 의하여 상부 구조물에 변위가 발생하더라도 스프링의 복원력에 의하여 상부 구조물에 신속하게 원위치로 복원될 수 있다. 또한 지진 등이 발생하더라도 스프링의 탄성력에 의하여 진동에너지를 흡수할 수 있게 되므로 내진 설계시 별도로 요구되는 감쇄장치 등이 필요치 않게 된다.

도 2에는 본 발명에 따른 교좌 장치에 구비되는 2중 스프링의 구성이 상세하게 도시되어 있다. 본 발명에서 사용되는 2중 스프링은 내측 스프링(3)과 외측 스프링(4)으로 구성되는데, 상기 외측 스프링(4)의 직경은 내측 스프링(3) 보다 크도록 구성되므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 내측 스프링(3)이 상기 외측 스프링(4)의 내측에 위치하게 되어 전체적으로 내측 스프링과 외측 스프링의 2중 스프링을 구성하게 된다. 상기 내측 스프링(3)과 외측 스프링(4)의 양 단부는 각각 상기 상부 돌출부(5)와 하부 돌출부(6)에 삽입된다(도 2에는 하부 강판의 돌출부만이 도시되어 있다.) 상기 내측 및 외측 스프링(3, 4)이 상부 및 하부 돌출부(5, 6)에 끼워지므로써 스프링 자체가 강판의 정면을 따라 수평 방향으로 이동하는 것이 제한된다. 또한 스프링의 이탈을 방지하기 위하여 상기 내측 및 외측 스프링(3, 4)의 양 단부를 상기 상부 강판(1) 및 하부 강판(2)에 각각 용접하여 고정시키는 것도 가능하다.

비록 내측 및 외측 스프링(3, 4)이 강판의 정면을 따라 수평 이동하는 것이 제한되기는 하나 이것이 전체 교좌 장치의 수평 변위가 제한된다는 의미는 아니다. 본 발명의 교좌 장치에 있어서, 하중 전달 기구가 스프링으로 구성되어 있기 때문에 상부 강판(1)과 하부 강판(2)은 소정 범위내의 상대적인 수평 변위는 가능한 것이다. 따라서 본 발명에서는 별도의 정비 없이 교량 상부 구조물의 수평 변위가 허용될 수 있으므로 종래 기술에서 문제점으로 지적되어 왔던 교좌 장치 정비 불량으로 인한 교좌 장치 수평방향 이동 불량 및 그에 따른 전체 구조 시스템의 강성 변화 등의 문제점을 사전에 방지할 수 있게 된다.

상기 내측 스프링(3) 및 외측 스프링(4)은 상부 구조물로부터 전달되는 하중에 의한 상부 구조물의 변위가 소정 허용 범위 내에 있도록 소정 강성을 가지고 있어야 한다. 이것은 스프링의 재질을 달리하거나 스프링의 권선 횟수 또는 스프링 강선의 두께를 조정하므로써 달성할 수 있다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 총 9개의 스프링을 사용하였으나 실제 구조물에 적용할 때에는 교량의 규모에 맞추어 스프링의 개수를 조절하게 되면 전체 교좌 장치의 강성 및 전체 구조물의 고유 진동수를 구조 시스템에 맞추어 적절히 조절할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 교좌 장치로서 스프링을 사용하여 교좌 장치가 자체적으로 소정의 탄성을 가지고 있게 되어있으므로, 만일 교량의 상부 구조물에 차량의 통행 등에 의하여 충격 하중이 가해지더라도 스프링의 탄성에 의한 완충작용에 의하여 교량에 가해지는 차량의 충격 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.

또한 교량에 대하여 내진 설계를 하는 경우 별도의 낙교방지 시설이나 지진하중 감쇄장치를 설치하여야 하나, 본 발명의 경우 교좌 장치에 사용되는 스프링의 탄성에 의하여 지진에 의한 진동 에너지를 효과적으로 흡수 할 수 있으므로, 종래의 교좌 장치에서와 같은 별도의 감쇄장치 등이 필요치 않게 된다.

특히, 스프링의 재질이나, 권선 횟수, 강선 굵기 등을 달리하여 스프링의 탄성계수를 조정하면 교량 상부 구조의 고유진동수를 내진에 적합한 수치로 조정할 수 있게 되므로 지진에 의한 지진력 유발을 억제할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 교좌 장치는 스프링의 탄성력에 의하여 지진 발생시 구조물에 가해지는 진동 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있으므로 지진에 의한 구조물의 진동 변위를 억제할 수 있으며, 구조물에 소정의 변위가 발생하더라도 스프링의 탄성력에 의하여 교량 상부 구조물이 신속하게 원위치로 복원될 수 있게 된다.

아울러 지진 발생시 교량의 상부 구조물에 가해지는 지진력이 본 발명의 교좌 장치를 통하여 하부 구조에 균등하게 작용하도록 할 수 있으므로 하부 공사비를 절감할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 교좌 장치에서는 교량에 작용하는 수평하중에 대하여 소정 범위 내에서 수평 변위를 가질 수 있기 때문에 종래의 봉 타입의 교좌 장치에서 문제점으로 지적되어 왔던 교좌 장치 유지보수 불량으로 인한 교좌 장치의 횡방향 이동 불가능에 대한 문제점도 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이상에서 개시한 내용은 일 실시예와 관련하여 본 발명을 설명한 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않으며, 오로지 특허청구범위에 의해서만 발명의 범위가 정해질 것이다.

Claims (2)

1. 교량의 상부 구조물 하부면에 장착되며 그 외부면에는 다수개의 스프링 이동 방지용 상부 돌출부(5)가 소정 간격으로 형성되어 있는 상부 강판(1)과, 교좌 장치가 설치되는 교각의 상면에 상기 상부 강판(1)과 대응되는 위치에 장착되며 그 외부면에는 상기 상부 강판(2)의 돌출부(5)와 대응되는 위치에 스프링 이동 방지용 하부 돌출부(6)가 소정 간격으로 형성되어 있는 하부 강판(2)과, 상기 상부 돌출부(5)와 상기 하부 돌출부(6) 사이에 양 단부가 끼워져 교량의 상부 구조물의 하중을 지지하는 탄성 스프링(3, 4)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성 스프링(3, 4)은 서로 다른 직경을 가진 내측 스프링(3)과 외측 스프링(4)으로 구성되며, 상기 내측 스프링(3)은 상기 외측 스프링(4)의 내부에 위치하며 스프링의 수평방향 이동이 제한되도록 상기 내측 및 외측 스프링(3, 4)은 모두 양 단부가 상기 상부 및 하부 돌출부(5, 6)에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 교좌 장치.