KR200219970Y1 - 교량용 신축 이음 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교량용 신축 이음 장치에 관한 것으로 신축 이음 장치를 2부분으로 구성함과 아울러 상,하단 플레이트의 경계부를 밀폐형으로 형성하여 방수 시트를 삭제하여 구성의 간소화는 물론,

신축 이음 장치의 재질을 경합금으로 대체하여 경량화를 이루어 취급 및 시공이 용이하도록 함을 목적으로 안출된 것으로,

상기 신축 이음 장치(3)는;

그 재질이 경합금으로 지면과 수직을 이루는 절곡형의 걸림턱(32)이 선단에서부터 계단형으로 형성하고,

걸림턱(32)하방을 연장한 후 이를 다시 내측(도면상 좌측)으로 절곡하여된 폐쇄형 삽입 공간(31)을 구비한 하단 플레이트(30)와,

평판형 부재로 저면 가장 자리에는 하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)에 수용되어 활주하는 'ㄴ'형의 체결 돌기(34)를 더 구비한 상단 플레이트(33)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

교량용 신축 이음 장치{Finger joint for bridge}

본 고안은 교량용 신축 이음 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 교량의 상판 이음 부위에 장착되어 동,하절기시 온도변화에 따른 신축 현상과 상판의 재질인 콘크리트의 재령에 따른 건조 수축과 활하중에 의한 상부 구조의 이동과 회전을 원활하게 수용하기 위한 신축 이음 장치의 개선에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 하천을 비롯하여 이격된 육로를 연장하고, 이를 통하여 차량, 열차 및 보행자등이 보다 안전하고 빠른 이용이 가능하도록 한 것으로,

사용과 교면의 위치 및 구조 형식에 따라;

먼저 사용에 의한 분류는 철도를 통과시키는 철도교(railway bridge), 도로를 통과시키는 도로교(road bridge), 수로, 수력 발전 또는 관개용수를 통과시키는 수로교(aqueduct), 도로나, 철로위를 통과시키는 과선교(over bridge), 저지, 계곡등에서 물이 없는 곳을 가로지러는 육교(viaduct), 군사용으로 사용하는 군용교로 구분되고,

교면의 위치에 의한 분류로는 노면 교량위를 통과하는 상로교(deck bridge), 노면이 교량의 중간 부위에 있는 중로교(half through bridge), 노면이 교량의 아랫쪽에 있는 하로교(through bridge), 통로가 2층으로 나뉘어 있는 교로, 주로 위쪽은 도로, 아랫쪽은 철도등이 통과하는 이층교(double deck bridge)로 나뉘어지며,

구조 형식에 의한 분류로는 거더를 주체로한 교량으로 가장 많이 사용되는 형식의 형교(girder bridge), 트러스를 주형으로 한 트러스교(truss bridge), 교량의 주체가 아치 형태의 교량으로 미적 부분이 강조된 아치교(arch bridge), 라멘을 주체로 한 라멘교(rahmen bridge), 케이블을 이용한 대형 구조물로서 현대적이며 구조 해석등이 난이한 현수교(suspension bridge)로 분류된다.

이상과 같이 구분된 교량은,

교량의 주체는 부분으로 교량을 통과하는 차량과 열차등을 직접 지지하는 바닥판, 바닥틀 및 주트러스등으로 구성된 상부 구조와,

상부 구조를 지지하고, 상부 구조로부터의 하중을 지반으로 전달하는 역할을 수행하며 교대, 교각 및 기초로 이루어진 하부 구조로 형성된다.

상기 상부 구조는 교통 하중을 직접 받는 부분인 바닥판(bridge floor), 바닥판을 지지하며 바닥판에 가해지는 교통 하중을 트러스에 전달하는 역할을 수행하는 가로보 및 세로보로 구성된 바닥틀(floor system), 상부 구조의 주체를 이루는 부분으로 상부 구조에 작용하는 모든 하중을 지점에 전달하는 주트러스(main trss), 좌,우의 주트러스를 연결하여 수평 하중에 대한 저항하는 구조물인 브레이싱(bracing), 상부 구조와 하부 구조를 연결하는 구조부분으로 상부 구조로부터의 모든 힘은 이 받침을 통해 하부 구조로 전달하는 교량 받침으로 형성된다.

더불어 상기 상부 구조를 지지하는 하부 구조는 교대, 교각 및 이들의 기초를 총칭하여 일컫는 말이다.

상기와 같이 상,하부 구조로 구성된 교량은 그 재질이 철구조물과 콘크리트의 혼합물로서,

이들 철구조물 및 콘크리트 혼합물은 동,하절기시 온도변화에 따른 신축 현상과 상판의 바닥판 재질인 콘크리트의 재령에 따른 건조 수축과 활하중에 의한 상부 구조의 이동과 회전현상이 유발된다.

상기와 같이 교량은 환경 변화 및 하중등에 의한 치수 변화가 발생하고, 이러한 치수 변화를 적절히 대처하지 못할 경우 교량이 파괴되는 문제점를 안고 있어며,

이러한 교량의 규격 변화를 수용하기 위해 상부 구조를 일체로 형성하지 않고 일정한 간격으로 분리 구성한 후, 그 체결 부위에는 변화하는 교량 상부 구조의 규격을 적절히 대응하기 위한 신축 이음 장치를 더 구비한다.

상기 신축 이음 장치(1)는 도 1 및 도 3 a), b)에서와 같이 금속재 평판형 부재를 가공하여 적층 구비되는 것으로, 하단 플레이트(10)와 이의 상방에 개재되어 일정 스트로크로 슬라이딩하는 상단 플레이트(11)로 구성된다.

상기 하단 플레이트(10)는 교량 상부 구조의 바닥판(2)과 스터드 볼트(12)등으로 고정되며 상단 플레이트(11)가 활주하는 공간을 제공하는 베이스(13)와,

베이스(13)와 타이 볼트(tie bolt;14)로서 체결되며 그 평면 일측 선단에는 다수 개의 요입홈(15) 및 이로 인해 생성된 동일 형상의 돌기(16)가 등간격으로 구비된 커넥트(17)로 형성된다.

상기와 같이 분리 적층된 하단 플레이트(10)의 베이스(13)상을 활주하는 상단 플레이트(11)는,

일측에 교량의 바닥판(2)과 고정하기 위한 스터드 볼트(12)가 형성되고, 타측에는 커넥트(17)에 형성된 요입홈(15) 및 돌기(16)와 상응하는 형상의 요입홈(15')과 돌기(16')를 구비하여 이들 요입홈(15,15')과 돌기(16,16')가 상호 삽입된 상태를 이루도록 한다.

또한 상기 신축 이음 장치(1)는 상,하단 플레이트(11,10)의 접점 부위 저면으로 빗물을 비롯한 기타 이물질등에 의한 교량 하부 구조의 손상 및 부식을 방지하기 위한 방수 시트(18)를 전장(l)에 걸쳐 구비한다.

상기 방수 시트(18)는 도 2에서와 같이 그 형상이 '∪'자형으로 교량 바닥판(2)의 신축 작용에 대응하도록 신축성이 뛰어난 고무재 내지는 우레탄과 같은 연질의 합성 수지를 이용하여 교량의 분리된 바닥판(2) 경계부위에 개재된다.

상기와 같이 방수 시트(18)를 저면에 장착한 교량 신축 이음 장치(1)는 그 전장(l)을 1m로하여 교량의 전폭으로 연접하여 시공되는데,

이와 같이 시공된 신축 이음 장치(1)는 도 3 a), b)에서와 같이 동,하절기에 따른 신축 작용을 수행한다.

먼저, 도 3 a)는 하절기 고온에 따른 콘크리트를 비롯한 철구조물의 신장 현상에 의해 교량 상부 구조 바닥판(2)이 상호 근접된 상태를 나타낸 것으로,

상기 바닥판(2)의 근접할 경우 상단 플레이트(11)는 하단 플레이트(10) 베이스(13)상을 활주하여 이들 선단에 구비되어 삽입 상태를 유지하는 요입홈(15,15') 및 돌기(16,16')는 최대 인접 상태를 나타내며,

신축 이음 장치(1) 저면에 개재된 방수 시트(18) 역시 최대 수축 상태를 유지하여 빗물등이 교량 하부 구조로 유입되는 것을 방지한다.

이에 반하여 도 3 b)는 동절기 저온에 따른 콘크리트를 비롯한 철구조물의 수축 현상에 의해 교량 상부 구조 바닥판(2)이 상호 최대 이격 상태를 나타낸 것으로,

상기 바닥판의 근접할 경우 상단 플레이트(11)는 하단 플레이트(10) 베이스(13)상을 활주하여 이들 선단에 구비되어 삽입 상태를 유지하는 요입홈(15,15') 및 돌기(16,16')가 최대 이격 상태를 나타내며, 신축 이음 장치(1) 저면에 개재된 방수 시트(18) 역시 최대 신장 상태를 유지한다.

이처럼 신축 이음 장치(1)는 교량의 상부 구조 바닥판(2)의 신축 작용에 의해 지속적이며 반복된 작용을 수행하며, 이로 인해 신축 이음 장치 저면에 구비된 방수 시트는 중심에 응력 집중 현상이 유발한다.

상기와 같은 응력 집중 현상은 방수 시트(18)의 수명은 단축함은 물론 빗물과 같은 고산성도에 의한 내부식성저하에 따른 손상 및 파손을 초해한다.

상기와 같이 방수 시트(18)의 손상 및 파손은 교량 하부 구조로의 빗물과 같은 이물질을 유입시켜 교량의 수명 단축을 초래하는 치명적인 문제점을 안고 있었다.

또한 상술한 신축 이음 장치(1)가 3부분(three piece;베이스, 커넥트, 상단 플레이트)으로 구성되어 가공 공정과 조립 공정의 과다로 인한 생산 단가 상승은 물론,

중량체(重量體)에 의한 취급이 난이하여 교량 경계부의 시공시 작업 시간을 지연시키는등의 문제점을 안고 있었다.

이에 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 신축 이음 장치를 2부분으로 구성함과 아울러 상,하단 플레이트의 경계부를 밀폐형으로 형성하여 방수 시트를 삭제하여 구성의 간소화는 물론,

신축 이음 장치의 재질을 경합금으로 대체하여 경량화를 이루어 취급 및 시공이 용이하도록 함을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술이 적용된 교량용 신축 이음 장치를 도시한 사시도,

도 2는 종래 기술인 교량용 신축 이음 장치의 배수 시트를 도시한 사시도,

도 3 a)는 종래 기술이 적용된 교량용 신축 이음 장치의 사용 상태중 하절기의 사용 상태를 도시한 단면도,

b)는 종래 기술인 교량용 신축 이음 장치의 사용 상태중 하절기의 사용 상태를 도시한 단면도,

도 4은 본 고안이 적용된 교량용 신축 이음 장치를 도시한 분해 사시도,

도 5는 본 고안인 교량용 신축 이음 장치의 조립 상태를 도시한 사시도,

도 6 c)는 본 고안인 교량용 신축 이음 장치의 사용 상태중 하절기의 사용 상태를 도시한 단면도,

d)는 본 고안인 교량용 신축 이음 장치의 사용 상태중 동절기의 사용 상태를 도시한 단면도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

3;교량용 신축 이음 장치 30,33;하,상단 플레이트

31;폐쇄형 삽입 공간 32;걸림턱

34;체결 돌기 5;교량 상부 구조 바닥판

이하 첨부하는 도면과 관련하여 본 고안의 구성 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 4은 본 고안이 적용된 교량용 신축 이음 장치를 도시한 분해 사시도, 도 5는 본 고안인 교량용 신축 이음 장치의 조립 상태를 도시한 사시도, 도 6 c)는 본 고안인 교량용 신축 이음 장치의 사용 상태중 하절기의 사용 상태를 도시한 단면도, d)는 본 고안인 교량용 신축 이음 장치의 사용 상태중 동절기의 사용 상태를 도시한 단면도로서 함께 설명한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안인 교량용 신축 이음 장치(3)는 그 재질을 경합금을 비롯한 곶용 강재 및 복합 재료를 이용하여 도 4 및 도 5에서와 같이,

다수의 절곡 부위를 통하여 걸림턱(32) 및 폐쇄형 삽입 공간(31)을 형성하는 하단 플레이트(30)와,

하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)을 일정한 스트로크로 활주하는 평판형 상단 플레이트(33)의 2부분(two piece)으로 구성된다.

상기 하단 플레이트(30)는 바닥판(5)의 신축 작용시 상단 플레이트(33)의 위치 고정과 신축량 설정을 위해 지면과 수직을 이루는 절곡형의 걸림턱(32) 선단에서부터 계단형으로 형성하고,

상기 하단 플레이트는 계단형 걸림턱(32)하방을 연장한 후 이를 다시 내측(도면상 좌측)으로 절곡하여 평면 일부분만이 개방되고 나머지부분은 폐쇄되도록 한 폐쇄형 삽입 공간(31)을 형성한다.

상기와 같이 구성된 하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)내방을 일정한 스트로크로 활주하는 상단 플레이트(33)는,

하단 플레이트(30)의 동일한 두께의 평판형 부재로 저면 일측에는 하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)에 수용되어 활주하는 'ㄴ'형의 체결 돌기(34)를 더 구비한다.

상기와 같이 분리 형성된 교량용 신축 이음 장치(3)는 도 5에서와 같이 상단 플레이트(33)의 체결 돌기(34)를 하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)에 수용하여 시공하며,

물론 이 때 상,하단 플레이트(33,30)의 원활한 신축 작용을 위해 폐쇄형 삽입 공간(31)내방에는 그리스(grease)와 같은 윤활유를 충진 혹은 표면에 도포하여 동일 재질인 금속재의 표면 마찰 계수를 저하시킨다.

상기와 같이 상,하단 플레이트(33,30)의 저면에는 바닥판(5)과의 체결을 위한 스터드 볼트(35)를 더 구비하는데,

상기 스터드 볼트(35)는 신축 이음 장치의 경량화를 위해 상,하단 플레이트의 두께(t)가 감소함에 따라 볼트 헤드의 돌출을 억제하기 위해 무두(head-less)볼트를 개재하거나,

볼트 헤드를 상,하단 플레이트(33,30) 저면과 용접을 통해 고정하여 신축 이음 장치(3)가 시공된 교량 바닥판 상방으로 볼트가 돌출되는 것을 방지한다.

상기와 같은 본 고안의 작용 상태를 종래 구성의 문제점과 비교하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 교량용 신축 이음 장치(3)는 도 6 a), b)에서와 같이 상,하단 플레이트(33,30)를 교량의 상부 구조 바닥판(5)의 경계부에 장착하여 시공되는 것으로,

이 때 상단 플레이트(33)는 일측 바닥판(5)에 구비된 하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)과 체결 돌기(34)와의 체결 부위이외에 상단 플레이트(33)를 연장하여,

타측의 이격된 바닥판(5) 일정 부분까지 잠식 시공되어 상,하단 플레이트(33,30)의 경계 부위를 통한 빗물 및 이물질 유입을 억제하기 위해,

별도의 방수 시트등의 구성품을 삭제하여 부품 간소화를 유도함은 물론 빗물등이 침투하는 것을 원천적으로 봉쇄하도록 한다.

물론 상기 상,하단 플레이트(33,30)의 체결부위인 폐쇄형 삽입 공간(31)과 체결 돌기(34)는 충진 내지는 도포된 윤활유로 인해 원활한 활주가 이루어진다.

상기와 같이 시공된 교량용 신축 이음 장치(3)는 동,하절기의 온도 변화와 더불어 콘크리트의 재령 및 활하중에 의해 상부 구조의 바닥판은 설계된 범위내에서 신장과 수축을 반복한다.

특히 도 6 c)에서와 같이 하절기 고온 현상에 따른 교량 상부 구조의 바닥판(5) 신장시 신축 이음 장치는;

폐쇄형 삽입 공간(31)에 수용된 상단 플레이트(33)의 체결 돌기(34) 및 일측 선단부가 하단 플레이트(30)의 계단형 걸림턱(32)과 밀착된 전반적인 신축 이음 장치의 폭이 감소된 최소폭(b)을 나타낸다.

이에 반하여 도 6d)에서와 같이 동절기 저온 현상에 따른 교량 바닥판의 수축시 신축 이음 장치(30의 상,하단 플레이트(33,30)는;

'ㄴ'형인 상단 플레이트(33)의 체결 돌기(34) 절곡부와 폐쇄형 삽입 공간(31)의 개방부 선단이 상호 밀착된 상태로서 이격 구성된 바닥판(4)의 최대 수축 상태로서 이의 상방에 시공된 신축 이음 장치는 폭이 증가된 최대폭(b') 상태를 나타낸다.

이상에서와 같이 환경적인 요소와 재질 특성 및 하중 작용으로 인해 교량 바닥판의 이격시 이를 통과하는 자동차와 보행자의 안전 도모 및 교량 파손을 억제할 목적으로 사용된 신축 이음 장치(3)는;

상,하단 플레이트(33,30)의 상호 작용에 의해 이격된 교량 바닥판(5)의 틈새가 외방으로 돌출되지 않도록하여 상술한 목적을 달성한다.

상기와 같이 신장과 수축을 반복하는 신축 이음 장치(3)는 상단 플레이트(33)의 활주 거리를 교량 바닥판(5)의 설계시 신장 수치에 비하여 안전값을 부여한 다소 큰 규격을 가지도록 하여,

교량 바닥판(5)의 최대 신장 혹은 수축시 상,하단 플레이트(33,30)의 간섭에 의한 신축 이음 장치(3)의 손상을 방지한다.

상기와 같이 본 고안이 적용된 교량용 신축 이음 장치(3)는;

신축 이음 장치(3)의 주체를 이루는 플레이트를 상,하단의 2부분으로 구성함은 종래에서와 같은 요입홈과 체결 돌기와 같은 복잡한 형상을 삭제하여 가공 공정 및 조립 공정이 간소화됨은 물론,

빗물 침투 방지를 위한 방수 시트의 역할을 상단 플레이트로서 대체하여 부품의 수를 감소시켜 생산 단가 절감등의 경제적 이익을 창출 할 수 있다.

더불어 신축 이음 장치의 재질을 경합금으로 구성하여 경량화함으로서 교량에 작용하는 하중을 경감시킬 수 있는 이점을 갖는다,

이 때 경합금의 재질로 인해 야기되는 생산 단가 증가분은 가공 공정과 부품의 수를 격감함으로 창출되는 감소분으로 상호 상쇠되어 종래 신축 이음 장치에 비하여 50％가량의 중량 감소를 이룰 수 있는 장점을 가진다.

이상과 같은 본 고안인 교량용 신축 이음 장치는 주체를 이루는 상,하단 플레이트의 재질을 경합금으로서 구비하여 경량화를 실현하여 교량의 전반적인 내구성증대를 꾀할 수 있으며,

나아가 구성 부품의 간소화 및 형상의 간소화를 통한 가공 공정과 조립 및 시공 공정을 단축하여 생산 단가 절감과 공사 기간 단축을 통한 경제적 이익의 극대화를 이룰 수 있는 유용한 고안이다.

Claims (4)

1. 교량 상부 구조의 바닥판 이음 부위에 장착되어 동,하절기시 온도변화에 따른 신축 현상과

   상판의 재질인 콘크리트의 재령에 따른 건조 수축 및 활하중에 의한 상부 구조의 이동과 회전을 원활하게 수용하기 위해 바닥판과 스터드 볼트등으로 고정되는 신축 이음 장치를 구성함에 있어서;

   상기 신축 이음 장치(3)는;

   지면과 수직을 이루는 절곡형의 걸림턱(32)이 선단에서부터 계단형으로 형성하고,

   걸림턱(32)하방을 연장한 후 이를 다시 내측(도면상 좌측)으로 절곡하여된 폐쇄형 삽입 공간(31)을 구비한 하단 플레이트(30)와,

   평판형 부재로 저면 가장 자리에는 하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)에 수용되어 활주하는 'ㄴ'형의 체결 돌기(34)를 더 구비한 상단 플레이트(33)로 구성된 것을 특징으로 하는 교량용 신축 이음 장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 교량용 신축 이음 장치(3)는;

   상,하단 플레이트(33,30)의 2부분(two piece)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교량용 신축 이음 장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 교량용 신축 이음 장치(3)는;

   이격 구비된 교량 바닥판의 경계 지점을 지나 연장된 상판 플레이트의 일측 선단과,

   상단 플레이트(33)의 체결 돌기(34)를 하단 플레이트(30)의 폐쇄형 삽입 공간(31)내에 수용함으로 인해 생성되는 체결 부위를 통하여 빗물을 비롯한 각종 이물질이 교량 하부 구조로 유입됨을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 교량용 신축 이음 장치.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 하단 플레이트(30)에 구비된 폐쇄형 삽입 공간(31)내방에는 그리스(grease)와 같은 윤활유를 충진 내지는 표면에 도포하여 구비하는 것을 특징으로 하는 교량용 신축 이음 장치.