KR20050043104A - 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침에 관한 것이며, 그 목적은 강재에 고완충성의 특성을 가진 폴리우레탄을 재료로 하는 탄성베어링이 삽입된 구조로서 교량의 상부구조물과 하부구조물의 접점에 설치되어 교량상부의 하중과 외부물리적 변화등에 의해 발생되는 내부응력을 완충시키며, 지진시 구조부재를 탄성영역내에서 저항하도록 하여 부상 및 낙교를 방지하는 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 교량의 상판과 교각사이에 설치되어 교량상부의 하중과 외부물리적 변화등에 의하여 발생되는 응력을 완충시켜주는 교량용 탄성받침에 있어서, 상기 교각의 상면에서 다수개의 앵커볼트(11)에 의해 고정 설치되는 하부판(3)과, 상기 하부판(3)의 상부에 놓여지고 상부에 안착홈(2a)이 형성되어 있는 중심판(2)과, 상기 하부판(3)과 중심판(2)의 사이에 삽입 고정되어 외부의 물리적 변화에 의하여 발생하는 내부응력을 완충시켜 주는 폴리우레탄 탄성베어링(5)과, 상기 중심판(2) 상부에 형성된 안착홈(2a)에 놓여져 미끄럼을 원활하게 하는 불소수지판(9)판과, 상기 교량 상판의 하부에 결합되어 불소수지판(9)의 상부에 놓여지며 양측단부에 이동제한 돌출부(6)가 형성되어 있는 상부판(1)에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침{A polyurethane for a bridge support earthquake control bearing}

본 발명은 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부교량 구조물의 이탈을 방지하는 낙교방지장치와 직하지반진동에 의한 부반력을 억제하는 부반력방지 브래킷을 구비하고, 교량상부의 하중과 외부물리적 변화 등에 의해 발생되는 내부응력을 완충시키고 보수유지가 쉬운 폴리우레탄 탄성베어링을 구비하여 교량의 붕괴를 미연에 방지함으로써 인적피해 및 경제적 손실을 최대한 줄이고자 하는 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침에 관한 것이다.

통상 세계적으로 지진활동이 다시 활발해지고 있고 그에 따른 피해 또한 크게 발생하고 있으며 우리나라는 일반적으로 지진 안전지대로 생각되나 지진활동이 활성화 되고 있으며 근래에 발생한 크고 작은 여러 지진에 의해 토목구조물이나 건축구조물의 붕괴와 같은 큰 사고는 발생하지 않았지만 가능성을 배제 할 수 없다.

따라서 최근 산업화의 발전으로 각종 구조물 등이 대형화 되고 있어 강진이 발생한다면 그 피해 정도는 매우 심각할 것이며, 새로 건설되는 토목, 건축 구조물들을 비롯하여, 유지보수와 지진에 대한 기존 구조물들의 보수, 보강 방안이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

이러한 요구에 의해 국내에서도 내진설계의 개념이 반영되기 시작하여 1988년에 개정된 "건축물 구조 기준 등에 관한 규칙"에서 건축구조물에 대한 내진설계가 의무화 되었고 또한 토목구조물에 대해서도 1992년 개정된 도로교 표준시방서에 내진설계편이 신설됨에 따라 내진 설계가 도입되어 1998년부터는 토목구조물에 내진 설계가 의무화 되었다.

구조물에 대한 내진설계의 의무화로 인하여 토목구조물에서 가장 중요한 교량에는 지진억제를 위한 방안으로는 현재 강재받침과 고무판 받침이 주로 교량에 설치되어 사용되고 있거나 설계되어지고 있으나 이는 외국사의 설계방식을 그대로 도입해 사용하고 있기 때문에 너무 과다하게 사용되거나 또는 기대이하의 제품일 사용하고 있는 것이 현실이다.

종래의 교량에 사용된 강재받침은 충격을 완화시키는 베어링부가 강재로 되어 있어 충격흡수 완화에는 한계가 있어 교량구조물 및 기타구조물에 지속적인 충격응력이 발생하는 문제가 있고, 후자의 고무판 받침은 베어링부가 고무로 되어 있어 충격흡수에는 양호하나 고무의 노출로 인한 물성변화로 일정사용 후 탄성유지가 곤란하여 교체가 불가피하며 이동량 증가시 응력이 감소하므로 스팬이 적은 소교량에만 사용되어 사용상의 한계가 있다.

또한 도 1에서 보면 교각의 상면에 부착되는 하부판(3)과, 상기 하부판(3)의 상부에 위치하고 중심부에 관통홀(13)이 천공된 탄성베어링(14)과, 상기 탄성베어링(14)의 중심부에 형성된 관통홀(13)에 끼워져 안착될 수 있도록 중심부에 미끄럼 방지핀(17)이 부착된 중심판(2)과, 상기 중심판(2)의 상부에 부착되는 불소수지판(9)과, 상기 불소수지판(9)의 상부에 안착되는 상부판(1)으로 구성된다.

상기 도 1 의 구성에 의하면 탄성베어링(14)의 장착시 미끄럼 방지핀(17)으로 탄성베어링(14)의 중심에 천공된 관통홀(13)을 관통하여 탄성베어링(14)을 상부판(1)과 하부판(3) 사이에 끼워 고정하기 때문에 물성의 변화로 인해 탄성베어링(14)이 탄성유지가 곤란해져 교체가 불가피할 경우 탄성베어링(14)을 빼기 위해 교량 상판을 미끄럼 방지핀(17)이 빠져 나오도록 인상한 후 교체해야하기 때문에 교체하기가 매우 곤란하여 유지보수에 매우 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로, 강재에 고완충성의 탁월한 특성을 가진 폴리우레탄을 재료로 하는 탄성베어링이 삽입된 구조로서 교량의 상부구조물과 하부구조물의 점점에 설치되어 교량상부의 하중과 외부물리적 변화등에 의해 발생되는 내부응력을 완충시키며, 지진시 구조부재를 탄성영역내에서 저항하도록 하고 탄성베어링의 보수유지가 간편한 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 구성 및 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 결합사시도이고, 도 3 은 본 발명의 미끄럼억제돌기가 형성된 상부판과 하부판 사이에 삽입홈이 형성된 폴리우레탄 탄성베어링이 삽입되는 완충받침의 분리사시도이며, 도 4 는 도 3 의 정면도이고, 도 5 는 도 3 의 결합상태의 단면도로서, 교량의 상판과 교각사이에 설치되어 교량상부의 하중과 외부물리적 변화등에 의하여 발생되는 응력을 완충시켜주는 교량용 탄성받침에 있어서,

상부에서 전해지는 수평력과 직하지진에 의한 부반력을 지면에 분산시켜주는 앵커볼트(11)를 구비하고, 상기 앵커볼트(11)에 의해 교각 상면의 코팅부에 결합되어 고정 설치되는 하부판(3)과, 상기 하부판(3)의 상부에 놓여지고 상부에 안착홈(2a)이 형성되어 있는 중심판(2)과, 상기 하부판(3)과 중심판(2)의 사이에 삽입 고정되어 외부의 물리적 변화에 의하여 발생하는 내부응력을 완충시켜 주는 폴리우레탄 탄성베어링(5)과, 상기 중심판(2) 상부에 형성된 안착홈(2a)에 놓여져 미끄럼을 원활하게 하는 불소수지판(9)판과, 상기 교량 상판의 하부에 결합되어 불소수지판(9)의 상부에 놓여지며 양측단부에 이동제한 돌출부(6)가 형성되어 있는 상부판(1)으로 구성된다.

상기 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 양측으로는 외력이 작용할 경우 상부판(1)의 이동제한돌출부(6)가 걸려져 상부판(1)이 미끄러지는 것을 방지해줄 수 있도록 이동제한 고정부(8)가 수직하게 형성된다.

상기 이동제한 고정부(8)는 일측으로 턱이 형성되고, 상기 턱의 상부면에 체결공(8a)이 천공되어 있는데, 이때 외력의 작용시 상부판(1)을 덮어주어 상기 상부판(1)이 미끄러짐이 아닌 상부로 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 이동제한 고정부(8)에 ㄱ 자 형상의 부반력방지 브래킷(7)이 결합된다.

상기 부반력방지 브래킷(7)은 수직부(7b)와 수평부(7a)로 이루어지고 이동제한 고정부(8)의 외측면에 걸쳐지며, 수직부(7b)에 천공된 체결공(7c)을 통해 이동제한 고정부(8)에 형성된 체결공(8a)에 볼트(12)로 결합됨으로써 수평부재(7a)가 상부판(1)을 덮게 되어 직하지진에 의한 상부판(1)의 이탈을 방지한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 상기 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 교체가 용이하도록 하부판(3)의 상부면과 중심판(2)의 하부면에 미끄럼억제돌기(4)가 돌출되고, 상기 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 상하부에 삽입홈(10)이 형성되어, 하부판(3)과 중심판(2)의 사이에 폴리우레탄 탄성베어링(5)이 삽입되되, 미끄럼억제돌기(4)에 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 삽입홈(10)이 상하로 삽입되어 고정된다.

상기 폴리우레탄 탄성베어링(5)은 상하면에 형성된 삽입홈(10)에 하부판(3)과 중심판(2)에 돌출되어 있는 미끄럼억제돌기(4)가 삽입됨으로써 교량의 온도팽창에 의한 상시 마찰력으로 인한 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 이탈을 방지해주고, 미끄럼억제돌기(4)가 폴리우레탄 탄성베어링(5)을 관통하지 않고 일부만 삽입되어 있어 교체시 교량의 상판을 적게 상승시켜 교체할 수 있어 보수유지가 쉽다.

또한 도6, 도7, 도8은 미끄럼방지 삽입홈을 구비한 상부판과 하부판 사이에 폴리우레탄 탄성베어링이 삽입되는 완충받침을 도시한 것으로, 중심판(2)의 하부면과, 하부판(3)의 상부면에 미끄럼억제돌기(4)가 형성되지 않고 각각 미끄럼방지 삽입홈(16)이 형성되어 있어, 상기 미끄럼방지 삽입홈(16)에 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 상하부가 전체적으로 삽입되어 완충작용을 하며 교량의 온도팽창에 의한 상시 마찰력으로 인한 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 이탈을 방지해 준다.

이하, 본 발명의 작용 및 설치방법에 대하여 첨부도면과 연계하여 구체적으로 설명한다.

교각 상면의 코팅부에 결합되어 고정 설치되는 하부판(3)의 상부면과, 상기 하부판(3) 안착되고 상부에 안착홈(2a)을 구비한 중심판(2)의 하부면에 미끄럼억제돌기(4)가 형성되어 있을 경우에는, 상기 하부판(3)과 중심판(2)의 사이에 미끄럼억제돌기(4)에 끼워져 고정될 수 있도록 상하부에 삽입홈(10)이 형성된 폴리우레탄 탄성베어링(5)을 삽입고정하고, 상기 중심판(2) 상부의 안착홈(2a)에 온도팽창에 의한 미끄럼을 원활하게 하는 불소수지판(9)을 안착시키며, 상기 불소수지판(9)의 상부에 상부판(1)을 올려놓은 다음 부반력방지 브래킷(7)을 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 양측에 형성되어 있는 이동제한 고정부(8)의 외측으로 볼트(12)를 이용하여 상부판(1)이 덮어지도록 결합한다.

상기 부반력방지 브래킷(7)의 수직부(7b)는 이동제한 고정부(8)에 볼트(12)로 결합됨으로 인해 수평부(7a)는 상부판(1)의 양측면을 덮게 되어 직하지진이나 충격에 의한 부반력을 방지해주며 상기 이동제한 고정부(8)는 상부판(1)의 이동제한돌출부(6)의 사이에 위치하여 상부판(1)이 과도한 지진으로 수평방향으로 이동시에 이동제한 돌출부(6)가 이동제한 고정부(8)에 걸려지게 되어 교량 상부 구조물의낙교를 방지해준다.

또한, 하부판(3)의 상부면과 중심판(2)의 하부면에 미끄럼방지 삽입홈(16)이 형성되어 있을 경우에는 상기 미끄럼방지 삽입홈(16)의 내부에 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 상하부를 삽입한다.

이와 같은 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 삽입방법은 하부판(3)과 중심판(2)의 상하부에 미끄럼억제돌기(4)가 돌출되거나 또는 미끄럼방지 삽입홈(16)이 형성될 수 있어, 상기 미끄럼억제돌기(4)가 폴리우레탄 탄성베어링(5)에 형성된 삽입홈(10)에 삽입되어 폴리우레탄 탄성베어링(5)이 고정되거나, 미끄럼방지 삽입홈(16)의 내부에 폴리우레탄 탄성베어링(5)이 삽입되어 고정한다.

여기서 폴리우레탄 탄성베어링(5)을 장기간 사용한 후 불가피 하게 보수 교체할 경우에는 상판의 적은 인상으로 교체할 수 있어 유지보수가 편리해지고, 또한 상기 폴리우레탄 탄성베어링(5)은 수직하중에 대한 충격흡수는 물론 구조물의 탄성영역내에서 처짐등을 원활하게 하는 우수한 복원력을 가지고 있을 뿐만 아니라 탄성체로 되어 있어 주로 많은 콘크리트 구조물의 하부구조의 균열을 예방하여 내구수명을 연장시켜 준다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 폴리우레탄 탄성베어링을 사용하여 물성의 변화가 없어 교량받침으로서의 내구성이 연장되며, 완충이 탁월하여 수직하중을 하부에 균등하게 분배하여 안정된 최적화의 경량설계를 하고, 차량의 통행시 승차감이 매우 좋으며, 지진시에 낙교방지와 부반력을 방지할 수 있으며 적은 상승으로도 폴리우레탄 탄성베어링을 교체할 수 있어서 유지보수가 쉬운 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 종래의 내진완충받침을 나타낸 개략도,

도 2 는 본 발명의 결합사시도,

도 3 은 본 발명의 미끄럼억제돌기가 형성된 상부판과 하부판 사이에 삽입홈이 형성된 폴리우레탄 탄성베어링이 삽입되는 완충받침의 분리사시도,

도 4 는 도 3 의 정면도,

도 5 는 도 3 의 결합상태의 단면도,

도 6 은 본 발명의 미끄럼방지 삽입홈이 형성된 상부판과 하부판 사이에 폴리우레탄 탄성베어링이 삽입되는 완충받침의 분리사시도,

도 7 은 도 6의 정면도,

도 7 은 도 6 의 결합상태의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 상부판 (2) : 중심판

(2a) : 안착홈 (3) : 하부판

(4) : 미끄럼억제돌기 (5) : 폴리우레탄 탄성베어링

(6) : 이동제한돌출부 (7) : 부반력방지 브래킷

(7a) : 수평부 (7b) : 수직부

(7c) : 체결공 (8) : 이동제한 고정부

(8a) : 체결공 (9) : 불소수지판

(10) : 삽입홈 (11) : 앵커볼트

(12) : 볼트 (13) : 관통홀

(14) : 탄성베어링 (15) : 스테인리스판

(16) : 미끄럼방지 삽입홈 (17) : 미끄럼 방지핀

Claims (4)

1. 교량의 상판과 교각사이에 설치되어 교량상부의 하중과 외부물리적 변화등에 의하여 발생되는 응력을 완충시켜주는 교량용 탄성받침에 있어서,

   상기 교각의 상면에서 다수개의 앵커볼트(11)에 의해 고정 설치되는 하부판(3)과,

   상기 하부판(3)의 상부에 놓여지고 상부에 안착홈(2a)이 형성되어 있는 중심판(2)과,

   상기 하부판(3)과 중심판(2)의 사이에 삽입 고정되어 외부의 물리적 변화에 의하여 발생하는 내부응력을 완충시켜 주는 폴리우레탄 탄성베어링(5)과,

   상기 중심판(2)의 상부에 형성된 안착홈(2a)에 놓여져 미끄럼을 원활하게 하는 불소수지판(9)판과,

   상기 교량 상판의 하부에 결합되어 불소수지판(9)의 상부에 놓여지며 양측단부에 이동제한 돌출부(6)가 형성되어 있는 상부판(1)으로 구성된 것을 특징으로 하는 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부판(3)의 상부면과 중심판(2)의 하부면에 미끄럼억제돌기(4)가 돌출되고, 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 상하부에 삽입홈(10)이 형성되어, 상기 미끄럼억제돌기(4)에 폴리우레탄 탄성베어링(5)의 삽입홈(10)이 상하로 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부판(3)의 상부면과 중심판(2)의 하부면에 미끄럼방지 삽입홈(16)이 형성되고, 상기 삽입홈(16)의 내부에 폴리우레탄 탄성베어링(5)이 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부판(3)의 양측면부에 각각 마주보게 형성되고 상부판(1)의 이동제한 돌출부(6) 사이에 위치하며, 내측에 턱이 형성되어 턱의 상부면에 체결공(8a)이 천공되어 있는 이동제한 고정부(8)와, 상기 이동제한 고정부(8)의 외측면으로 고정되되 수직부(7b)와 수평부(7a)로 이루어져 수직부(7b)는 볼트로 고정되고, 수평부(7a)는 상부판(1)을 덮어 상부판(1)의 부반력을 잡아주는 ㄱ 형태의 부반력방지 브래킷(7)을 구비한 것을 특징으로 하는 교량지지용 폴리우레탄 내진완충받침.