KR200208248Y1

KR200208248Y1 - Ｆｒｐ 특수 가드레일

Info

Publication number: KR200208248Y1
Application number: KR2020000015305U
Authority: KR
Inventors: 최광철
Original assignee: 한이환
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2000-12-15

Abstract

본 고안은 도로에 설치되는 가드레일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로에 안전 시설을 설치하여 사용되는 경우 반 영구적이고 균열, 부식, 열화 등의 문제점을 최대한 억제시킬 수 있어 내구성이 강하며, 운전자들의 안전성을 최대한 확보할 수 있는 FRP 특수 가드레일에 관한 것이다.

본 고안은, 교량 또는 도로의 일측에 타설되는 기초 콘크리트에 설치된 기둥과 상기 기둥의 상부에 볼트결합되는 파형 강판으로 구성되는 가드레일에 있어서, 상기 기둥은 FRP(유리섬유강화플라스틱) 재질로 형성하고, 상기 파형 강판의 후방에 사각 박스 형상의 보강재를 일체로 형성하며, 상기 보강재를 FRP 기둥의 상부 일측에 고정볼트로 2단 체결하는 것을 특징으로 하는 FRP 특수 가드레일을 제공한다.

Description

ＦＲＰ 특수 가드레일{FRP special guardrail}

일반적으로 건설 산업에서는 도로안전시설을 도로 또는 교량에 설치시키는 경우 강재와 콘크리트를 주요한 건설 재료로 이용하여 예전부터 현재까지 사용하고 있으며, 또한 상기 강재와 콘크리트에 대한 설계 및 시공에 관한 사항들에 모든 작업자들이 익숙해있는 것이 사실이라 할 수 있다.

그러나, 상기 강재와 콘크리트의 재료를 사용하는 경우는 그 시공이 까다롭고 대형 장비가 필요하며, 특히 사용중에 균열, 부식, 열화 등 내구성에 큰 문제점이 있다.

그로인해 구조물에 대한 인성증가, 충격저항 개선 및 균열 제어 등을 통해 내구성의 증진을 도모하기 위해 많은 복합재가 연구되고 있으며, 상기 복합재 부재를 건설 재료로 초기에 선정한다면 구조물의 사용 수명은 기존 강재와 콘크리트에 비하여 상당히 더 길어질 것이다.

현재는 모든 구조물에 사용될 수 있는 새로운 재질의 복합재를 연구하고 있어 조만간 복합재를 이용하여 교량 상판과 같은 완성된 복합재 제품을 개발가능하고 지금가지 현장에서 시공되던 교량이 구조 단위체로 공장에서 생산되어 현장에서 설치될 가능성이 높아지고 있다.

상기 복합재 제품은 '설계 → 건설 → 시험 → 재설계 → 재건설 및 재시험 과정'을 거쳐 내구성이 강한 제품을 개발되는 실정이다.

도 1은 종래의 도로에 설치되는 일반적인 가드레일을 나타내는 도면으로서, 일반적인 도로에는 운전자들의 안전을 향상시키기 위하여 다양한 종류의 안전 시설이 설치되며, 특히 안전 시설로는 철구조 가드레일이 많이 설치된다.

상기 철구조 가드레일(10)은 도로의 일측면에 철 기둥(12)을 설치하고 상기 철 기둥(12)에는 그 일측에 파형 형상으로 구성된 파형 강판(14)을 고정볼트(16)로 고정하여 구성한다.

상기 안전시설을 설치하는 방법은 철 기둥(12)에 가드레일(14)을 고정볼트(16)로 결합하는 방법이 가장 많이 사용된다.

상술한 철구조 가드레일은 그 구조상 대부분의 구조물이 철을 재질로 형성되고 또한 교량의 난간에 가드레일이 설치되는 경우 동절기에 염화칼슘 등의 산포에 의한 녹이 발생되어 부식성이 취약하며, 상기 철구조 가드레일은 그 구조물이 철로 구성되는 관계로 내산성 및 내열성이 취약한 문제점을 가졌다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은, 종래의 철구조 가드레일의 문제점으로 대두되는 내산성, 내열성 및 내부식성이 우수하여 장기적으로도 제기능을 수행할 수 있고 어느 장소에나 가드레일로 사용하더라도 그 성능이 떨어지지 않도록 강화플라스틱(FRP)을 재질로 사용하는 FRP 특수 가드레일을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 교량 또는 도로의 일측에 타설되는 기초 콘크리트에 설치된 기둥과 상기 기둥의 상부에 볼트결합되는 파형 강판으로 구성되는 가드레일에 있어서, 상기 기둥은 FRP(유리섬유강화플라스틱) 재질로 형성하고, 상기 파형 강판의 후방에 사각 박스 형상의 보강재를 일체로 형성하며, 상기 보강재를 FRP 기둥의 상부 일측에 고정볼트로 2단 체결하는 것을 특징으로 하는 FRP 특수 가드레일을 제공한다.

도 1은 종래의 도로에 설치되는 일반적인 가드레일을 나타내는 도면.

도 2는 본 고안의 가드레일을 나타내는 도면으로서, (a)는 가드레일의 일측 단면의 상태를 도시하는 도면, (b)는 가드레일의 평면도, (c)는 가드레일의 일측면도.

도 3은 본 고안의 다른 가드레일을 나타내는 도면으로서, (a)는 가드레일의 일측 단면의 상태를 도시하는 도면, (b)는 가드레일의 평면도, (c)는 가드레일의 일측면도.

도 4는 본 고안의 가드레일에 사용되는 보강재의 구성을 나타내는 도면.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

30,50 : FRP 특수 가드레일 32 : 교량

34 : 기초 콘크리트 36 : FRP 기둥

38 : 보강재 40 : 파형 강판(또는 아연도금 강판)

42 : 고정볼트 52 : 절곡부

이하, 첨부 도면의 참조하여 본 고안의 FRP 특수 가드레일의 구성과 작동 상태를 설명한다.

도 2는 본 고안의 가드레일을 나타내는 도면으로서, (a)는 가드레일의 일측 단면의 상태를 도시하는 도면이고, (b)는 가드레일의 평면도이며, (c)는 가드레일의 일측면도이다.

FRP 특수 가드레일(30)은 도로나 교량 등 굴곡이 형성되는 코너부에 설치되는데, 상기 FRP 특수 가드레일(30)은 도로의 일측에 기초 콘크리트(34)가 형성되고 상기 기초 콘크리트(34)에는 중앙으로 FRP 기둥(36)이 매설되며, 상기 FRP 기둥(36)에는 일측 전방에 보강재(38)를 후방에 형성시킨 파형 강판(40)을 결합시킨다. 상기 파형 강판(또는 아연도금 강판)(40)에는 사각 박스 형상의 보강재(38)가 일체로 형성되고 상기 보강재(38)를 매개로 하여 파형 강판(40)이 고정볼트(42)로 FRP 기둥(36)에 2단 체결된다.

도 3은 본 고안의 다른 가드레일을 나타내는 도면으로서, (a)는 가드레일의 일측 단면의 상태를 도시하는 도면이고, (b)는 가드레일의 평면도이며, (c)는 가드레일의 일측면도이다.

또 다른 FRP 특수 가드레일(50)은 도로나 교량 등 굴곡이 형성되는 코너부에 설치되는데, 특히 도 3a는 가드레일이 교량(32)에 설치된 상태를 나타내고 있다. 상기 FRP 특수 가드레일(50)은 교량의 일측에 기초 콘크리트(34)가 형성되고 상기 기초 콘크리트(34)에는 FRP 기둥(36)이 매설되며, 상기 FRP 기둥(36)에는 일측 전방에 보강재(38)를 매개로 한 아연도금 강판(40)이 부착된다. 상기 아연도금 강판(40)과 FRP 기둥(36)을 고정볼트(42)로 2단 체결시키는 경우 그 사이에 보강재(38)를 위치시켜 결합시키며, 상기 아연도금 강판(40)은 FRP 기둥(36)의 중간부와 상측부에 이격되도록 설치되어 2단을 이루며, 충돌사고시 운전자와 승객을 보호하게 된다. 상기 FRP 기둥(36)의 중간부에 설치되는 아연도금 강판(40)은 가로방향에 대하여 일직선으로 설치되고 상기 FRP 기둥(36)의 상측부에 설치되는 아연도금 강판(40)은 최상부를 굴곡하여 FRP 기둥(36)의 상면과 접하도록 형성된다. 상기 FRP 기둥(36)의 상면에 설치되는 아연도금 강판(40)은 상측에 절곡부(52)를 형성시킨 모습이다.

도 4는 본 고안의 가드레일에 사용되는 보강재의 구성을 나타내는 도면으로서, 보강재(38)는 보강 입자와 보강 섬유를 사용하여 서로 다른 2중층을 형성하여 섬유강화 복합재료를 형성한다.

상기 설명과 같이, 본 고안의 FRP 특수 가드레일(30)(50)의 제작 공정을 설명하면, 먼저 목형 제작 → 주형(Mold) → 주형 거치 및 이형제 칠(왁스) → 젤 코팅 도포(Gelcoat) → 매트(Mat) 또는 조방사(Roving) 절단 및 깔기 → 불포화 폴리에스테르 수지 도포 → 롤러(Roller; 수공) → 가열(경화) → 탈형 → 절단(Cutting) → 광택(Polishing compound) → 출하 등의 공정을 거쳐 제작된다.

상기 FRP 특수 가드레일(30)(50)은 강화플라스틱을 사용하여 제작하는데, 상기 FRP 특수 가드레일(30)(50)의 재질로 사용되는 FRP는 불포화 폴리에스테르 수지(Unsaturated polyester resin)와 유리섬유(Fiberglass)와의 새로운 복합구조 재료로서 종래의 가이드 레일로 사용되던 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 내산성, 내열성 및 내부식성이 우수하고 거의 영구적이고 보다 강화된 플라스틱이다.

그러나, 지금까지 사용되어오던 재료는 내식성을 필요로 하는 재료로 대부분 금속재료를 사용하였고 내식성 수지는 주로 라이닝 재료로서 많이 사용되어 왔다. 하지만, 최근 내식성에 하여여 그 성능치가 FRP가 뛰어나다는 것이 인식되면서 종래의 금속재료, 고무 라이닝(Rubber lining)은 FRP로 대체되고 있다.

상기 FRP 특수 가드레일(30)(50)을 교량의 난간 또는 가드레일로 사용하는 경우 내식성이 우수하여 염화칼슘의 사용으로 인한 녹 발생이 일어나지 않으며, 특히 상기 FRP 특수 가드레일은 비중이 철의 1/5, 허용 인장 강도가 철의 1/2이며, 가볍고 기계적 강도가 우수하여 제작성 및 사용성이 우수하다.

상기 FRP 특수 가드레일(30)(50)의 구조에 대하여 개략적으로 설명한다.

1. FRP 특수 가드레일의 제조 방법

'규격 확정 → 목형 제작 → 몰드 제작 → 젤 코팅(0.4mm - 0.6 mm) → 적층 → 젤 코팅 → 탈형 → 연마(마감) → 완성된 제품'의 순서로 제조된다.

〈 젤 코팅 >

제품명	제조원	특성	용도
TH-350C	주식회사미원 화공사업부	고점도, 내수성, 내식성, 내열성	젤 코팅용

상기 젤 코팅의 특성은 입체분자 배열을 갖기 때문에 구조적으로 화학적 침해를 막아주는 역할을 한다.

2. FRP와 금속과의 역학적 특성비교

구분	인장강도(kg/mm)	압축강도(kg/mm)	비고
연강(SS-41)	42	24	인장강도는 연강에 비해 1/2이다.압축강도는 연강에 비해 2배이다.
FRP UP + 로빙크로스	21-35	21-39	인장강도는 연강에 비해 1/2이다.압축강도는 연강에 비해 2배이다.

상기 표에서 알 수 있듯이, 강도와 비중의 비(비강도)로서 FRP가 금속보다 가볍고 강하다는 것을 알 수 있으나 사실 구조물에서는 강도와 함께 강성이 문제된다. 상기 수치에서 FRP가 비강도는 금속에 비하여 우수하나 강성 지수가 떨어지는 문제점이 있으므로 설계시 고려하여야 한다. 설계시 철판 두께 t = 3mm일 경우 FRP 특수 가드레일을 구조 계산하면 t = 6mm로 설계 시공하는 것이 좋다.

상기 설명에서 알 수 있듯이, 상기 FRP 특수 가드레일(30)(50)은 환경 친화적인 제품의 개발이 가능하고 필요에 따라 다양한 형태로 제작할 수 있음은 당연하다 할 것이다.

상술한 본 고안의 구성과 작동 상태에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 FRP 특수 가드레일은 강화플라스틱을 사용하는 관계로 금속 재료에 비하여 재료 비용이 경제적이고 설치비도 중량의 감소로 인하여 인건비 투입이 저렴해지며 동절기에 염화칼슘을 사용하더라도 녹이 발생되지 않고 그로인해 유지 보수비가 절감되는 장점을 가진다.

상기 FRP 특수 가드레일은 그 재질상 강화플라스틱을 이용하므로 설계 가공이 자유롭고 작업이 간편하며, 또한 단열성 및 전기 절연성이 우수하고 금속 이온의 용출이 없으므로 이온에 의한 이상이 발생되지 않으며 외관이 미려하여 도장이 필요없으며, 또한 접착성이 강하여 시멘트, 철재 등과도 접착이 양호하며, 특히 환경 및 수질 오염이 심하거나 자동차 매연이 심한 장소에서도 녹 발생이 일어나지 않아 도로 시설물로 반영구적으로 사용이 가능한 효과를 가진다.

또한, 상기 FRP 특수 가드레일은 그 재질상 강화플라스틱을 이용하므로 차량이 저속으로 FRP 특수 가드레일에 충돌되는 경우 탄성력이 우수하여 철구조와 같이 찌그러짐이 발생되지 않는 효과를 가진다.

Claims

교량 또는 도로의 일측에 타설되는 기초 콘크리트에 설치된 기둥과 상기 기둥의 상부에 볼트결합되는 파형 강판으로 구성되는 가드레일에 있어서, 상기 기둥은 FRP(유리섬유강화플라스틱) 재질로 형성하고, 상기 파형 강판(40)의 후방에 사각 박스 형상의 보강재(38)를 일체로 형성하며, 상기 보강재(38)를 FRP 기둥(36)의 상부 일측에 고정볼트(42)로 2단 체결하는 것을 특징으로 하는 FRP 특수 가드레일.