KR20090031039A - 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치에 관한 것으로, 간단하면서도 효과적으로 완충을 수행하는 다중의 완충구조를 구비하여 변형량 및 지압면적을 획기적으로 줄일 수 있는 구성에 의해 우수한 충격흡수기능을 가지는 것은 물론, 제품의 소형화를 이루는데 보다 용이하고 우수한 시공성도 확보할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명은, 인접한 교량 상판의 각 단부에 고정되고 수직 전면판을 구비한 브래킷과, 전면판의 후면에 결합되고 내벽에 둘레방향을 따라 오목하게 형성된 가이드홈을 구비한 실린더와, 실린더 내부에 수용되어 가압되는 정도에 따라 탄성변형과 소성변형을 순차적으로 일으키면서 충격에너지를 흡수하되, 소성변형시 실린더의 가이드홈을 따라 변형되도록 위치한 완충용 고무와, 실린더 내부에서 진퇴 가능하게 설치되어 진출시 완충용 고무를 가압하는 가압판과, 양단부가 각각 브래킷의 전면판, 실린더, 완충용 고무 및 가압판을 관통하여 설치된 케이블과, 케이블 양단부에 설치되어 가압판이 이탈되지 않도록 받쳐주는 받침대와, 받침대와 가압판 사이에 개재되어 교량 상판의 변위에 따라 압축되어 축소되는 압축스프링을 포함하여 구성된다.

교량, 상판, 지진

Description

다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING BRIDGE FROM FALLING, WITH MULTIPLE SHOCK ABSORBING STRUCTURE}

본 발명은 지진시 교량 상판의 추락을 방지하는 교량용 상판 추락 방지장치에 관한 것으로, 특히 간단하면서도 효과적으로 완충을 수행하는 다중의 완충구조를 구비하여 변형량 및 지압면적을 획기적으로 줄일 수 있는 구성에 의해 우수한 충격흡수기능을 가지는 것은 물론, 제품의 소형화를 이루는데 보다 용이하고 우수한 시공성도 확보하는데 적당한 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교량은 크게 사람이나 차량 등이 통행하는 도로로 사용되는 교량 상판과 교각 또는 교대로 이루어지는데, 규모가 큰 지진이나 대홍수가 발생하면 상판이 교각의 교좌장치로부터 떨어져 추락하는 사고가 발생되어 인명피해와 재산피해가 불가피하게 된다.

상판 추락 방지장치란 상기와 같이 지진이나 홍수의 발생으로 인한 충격을 받아 교량 상판이 추락하여 붕괴되는 것을 방지하고, 가능한 교량의 기본적인 기능을 유지할 수 있도록 하는 장치를 일컫는다. 이같은 상판 추락 방지장치로는 금속 및 콘크리트 블록형, 금속 체인을 이용한 체인형, 케이블 연결형 등이 대표적이다.

이 중 케이블 연결형 낙교방지장치는 유연성, 강도 및 내구성이 뛰어나고, 무리한 휨 응력이나 휨 전단력이 생기지 않으며 지진력에 의한 모든 방향의 휨에 대해 유효하게 작용할 수 있다는 장점을 갖는다.

도 1은 종래기술에 의한 케이블 연결형 상판 추락 방지장치를 설명하기 위한 참조도이다.

도시된 바와 같이 종래기술에 의한 케이블 연결형 상판 추락 방지장치(20)는 교좌장치(13)에 놓인 상태로 교각(11) 위로 마주하여 설치된 교량 상판(12)들에 각각 고정된 한 쌍의 정착구(21)와, 양단이 상기 한 쌍의 정착구(21)를 관통하여 설치된 연결 케이블(23)과, 상기 연결 케이블(23) 끝단의 너트(27)와 정착구(21) 사이에 설치되어 충격을 완화하는 고무패드 형태의 완충재(25)로 구성되었다.

이같은 구성에 따르면 지진시 교각(11)으로부터 교량 상판(12)의 단부가 이탈되더라도 완전히 추락하지 않고 연결 케이블(23)에 의해 추락 도중 상태를 유지하게 된다. 이때 교량 상판(12)간 급작스런 벌어짐과 함께 전달되는 충격에 대해서는 상기 완충재(25)가 담당하여 연결 케이블(23)이 끊어지는 사고를 방지한다.

그러나, 종래의 케이블 연결형 상판 추락 방지장치(20)는 완충작용을 위해 상기와 같이 고무패드 형태의 완충재(25)를 형식적으로 구비하기는 하였지만 그 같은 완충재(25)로는 지진으로 인한 충격에너지를 흡수하는데 역부족이었다. 따라서 지진으로 인해 연결 케이블(23)에 강한 인장력이 가해지면서 케이블(23)이 감당을 못하고 끊어지기 쉬웠다.

그러므로 이처럼 종래의 형식적인 완충재(25)에 의해서는 충분한 완충효과를 기대할 수 없는 관계로 교량 상판(12)의 추락을 방지하기 위해 케이블(23)의 길이를 길게 하는 방법으로 교량 상판(12)간 이동량을 최대한 허용할 수밖에 없었다. 또한 강한 충격을 대비하여 정착구(21)를 대형화하는 것이 불가피하였다.

따라서 종래의 케이블 연결형 상판 추락 방지장치(20)는 제품의 크기가 커지면서 시공이 어렵고 제품 가격은 높아질 수밖에 없었다. 또한, 상기와 같이 교량 상판(12)의 이동량을 크게 허용할 수밖에 없는 관계로 교량 상판(12)의 추락을 억제하더라도 교랑상판(12)이 교각(11)에서 이탈되는 것을 막지는 못하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 스프링의 탄성변형과 함께 완충용 고무의 탄성변형 및 소성변형에 의한 다중의 완충작용에 의해 지진발생시 우수한 충격흡수 기능을 가지면서 제품의 소형화가 가능하도록 한 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치는, 교각 위에 마주하여 인접한 교량 상판의 단부간을 케이블로 연결하여 교량 상판의 추락을 방지하는 교량용 상판 추락 방지장치에 있어서, 인접한 교량 상판의 각 단부에 고정되고, 수직 전면판을 구 비한 브래킷과; 상기 전면판의 후면에 결합되고 내벽에 둘레방향을 따라 오목하게 형성된 가이드홈을 구비한 실린더와; 상기 실린더 내부에 수용되어 가압되는 정도에 따라 탄성변형과 소성변형을 순차적으로 일으키면서 충격에너지를 흡수하되, 상기 소성변형시 상기 실린더의 가이드홈을 따라 변형되도록 위치한 완충용 고무와; 상기 실린더 내부에서 진퇴 가능하게 설치되어 진출시 상기 완충용 고무를 가압하는 가압판과; 양단부가 각각 상기 브래킷의 전면판, 실린더, 완충용 고무 및 가압판을 관통하여 설치된 케이블과; 상기 케이블 양단부에 설치되어 상기 가압판이 이탈되지 않도록 받쳐주는 받침대와; 상기 받침대와 가압판 사이에 개재되어 교량 상판의 변위에 따라 압축되어 축소되는 압축스프링을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 전면판의 후면에는 오목한 다수의 인입홈이 형성되어 상기 완충용 고무의 소성변형시 변형된 부위가 인입될 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전면판의 후면에는 볼록한 반구형의 돌기가 형성되어 상기 완충용 고무가 탄성변형 및 소성변형되면서 채워지는 공간을 상기 반구형 돌기 사이에 확보한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 완충용 고무는 표면에 돌출된 반구형의 돌기를 구비한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 완충용 고무는 진동에너지를 스스로 흡수하는 고감쇠 고무인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 받침대는 상기 압축스프링을 축소된 상태로 수용하는 스프링 수용홈을 구비하여 상기 압축스프링의 축소시 상기 가압판에 직접 접촉하여 작용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 실린더에 결합되고, 상기 케이블 단부, 압축스프링 및 받침대를 내부에 수용하여 덮는 보호용 케이싱을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 브래킷의 전측에 설치되고 중앙부에 상기 케이블을 관통시켜 안내하는 안내용 통공을 갖는 케이블 가이드를 더 구비하고, 상기 안내용 통공은 상기 케이블의 접촉으로 인한 마찰을 줄일 수 있도록 양 끝단으로 갈수록 넓이가 확대된 형태를 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 받침대는 축소된 상태의 압축스프링을 수용하는 스프링 수용홈 및 내벽에 둘레방향을 따라 오묵하게 형성된 고무링 가이드홈을 구비하고, 상기 수용홈 내부에 수용되어 가압되는 정도에 따라 탄성변형과 소송변형을 순차적으로 일으키면서 충격에너지를 흡수하되, 소성변형시 상기 고무링 가이드홈을 따라 변형되도록 위치한 완충용 고무링과; 상기 수용홈 내부에서 진퇴 가능하게 설치되어 교량 상판간 간격이 변위되어 벌어질 때 상기 압축스프링에 의해 밀리면서 상기 완충용 고무링을 가압하는 고무링 가압판을 더욱 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 다중 완충기능을 갖는 교량용 상판 추락 방지장치는 스프링과 함께 고감쇠 고무의 탄성변형 및 소성변형에 의한 다중 완충작용에 의해 지진발생시 충격에너지를 효과적으로 흡수한다.

또한, 본 발명은 다중 완충작용에 의해 지압면적 및 변형량이 적어 제품의 소형화 및 시공에 유리하다.

또한, 본 발명은 실린더 내벽에 형성된 가이드홈 및 전면판에 형성된 인입홈 또는 반구형 돌기에 의해 완충용 고무의 소성변형이 원활하게 이루어지고 제품의 소형화에 더욱 유리하다.

또한, 본 발명은 완충용 고무 자체에 구비된 반구형 돌기에 의해 제품의 제작시 추가적인 공정 없이도 고무의 소성변형을 위한 충분한 공간을 확보하여 충격에너지를 추가적으로 흡수하는 것이 가능하고 제품의 소형화를 구현하는데 더욱 유리해진다.

또한, 본 발명은 완충용 고무로서 진동 및 충격에 대하여 내력이 뛰어난 고감쇠 고무를 채택함으로써 천연고무를 채택하는 경우에 비해 충격에너지를 흡수하는데 더욱 효과적이고, 지압면적을 줄여 제품의 소형화를 이루는데 유리하다.

또한, 본 발명은 받침대에 스프링 수용부를 형성시킴으로써 받침대가 스프링에 의하지 않고 가압판을 직접 접촉하여 밀 수 있게 되어 보다 안정적인 작동이 가능하다.

또한, 본 발명은 보호용 케이싱을 구비하여 주요 동작부품들인 케이블 단부, 압축스프링 및 받침대의 부식을 방지하면서 장기간 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 케이블 가이드를 구비하여 케이블의 급격한 꺾임과 이로 인해 발생되는 불필요한 충격을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 압축스프링을 중심으로 완충용 고무에 대응하는 완충용 고 무링을 구비하는 경우 상호 완충작용에 의해 보다 강력한 완충효과를 기대할 수 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

도 2는 교량 상판에 설치된 본 발명의 설치 상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 교량용 상판 추락 방지장치(100)는 교각(11) 위에 마주하여 인접한 교량 상판(12)의 단부간을 케이블(150)로 연결하여 상호 지지되게 함으로써 지진이나 홍수로 인해 교량 상판(12)이 교각으로부터 이탈되어 추락하는 것을 억제한다.

특히 본 발명은 상기와 같은 기본적인 역할을 수행함에 있어서, 간단하면서도 효과적으로 완충을 수행하는 다중의 완충구조를 구비하여 변형량 및 지압면적을 획기적으로 줄일 수 있도록 구성된다. 본 발명은 이같은 구성에 의해 우수한 충격흡수기능을 가지는 것은 물론, 제품의 소형화를 이루는데 보다 용이하고 우수한 시공성도 확보할 수 있으며, 교량 상판(12)이 변위되는 이동량을 최소화하여 교량 상판(12)이 교각(11)에서 이탈되는 단계부터 적극적으로 개입할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치(100)의 구성을 설명한다.

도 3은 본 발명의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 주요 구성을 설명하기 위한 부분 단면도이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 작용을 설명하기 위한 일련의 작동도이다. 그리고 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 완충용 고무에 적용된 고감쇠 고무와 일반 천연고무를 비교 설명하기 위한 참조도이며, 도 9는 본 발명에 따른 완충구조의 적용시 효과를 설명하기 위한 작용하중과 변형량의 상관관계를 도시한 그래프이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 브래킷(110), 실린더(120), 완충용 고무(130), 가압판(140), 케이블(150), 받침대(160) 및 압축스프링을 포함하여 구성된다. 이 중 케이블(150)을 제외한 나머지 구성요소들은 서로 대향하여 마주보는 2개 한 쌍으로 구비되어 교각 위에 마주하여 인접한 상판(12) 측면에 각각 설치된다.

본 발명은 지진으로 인해 교량 상판(12)이 변위되면서 충격이 전달될 때 교량 상판(12)의 추락을 방지하기 위해 단순히 케이블(150)에만 의존하지 않고 충격을 효과적으로 완화할 수 있도록 압축스프링(120)의 탄성변형과 더불어 완충용 고무(130)의 탄성변형 및 소성변형을 적극적으로 활용한다. 이 중 상기 완충용 고무(130)의 순차적인 탄성변형 및 소성변형의 경우는 완충용 고무(130)를 가압하는 정도만으로 간단히 구현할 수 있는 성격의 것이 아니며 복합적인 구성이 요구된다. 아래에서는 이같은 완충용 고무(130)의 완충구조를 중심으로 상기 구성요소 각각에 대해 상세히 설명한다.

상기 브래킷(110)은, 교각 위에 마주하여 인접한 교량 상판(12)의 각 단부 측면에 각각 고정된다. 상기 브래킷(110)에는 상기 실린더(120)의 안정적인 결합을 위해 수직 전면판(111)이 구비된다. 상기 수직 전면판(111)은 상기 실린더(120)의 선단측을 가로막아 가압판(140)과 함께 완충용 고무(130)를 사이에 놓고 가압하는 역할을 한다. 상기 전면판(111)의 후면에는 오목한 형태의 다수의 인입홈(111A)이 형성된다. 상기 인입홈(111A)은 도 7에서 볼 수 있는 것처럼 후술될 실린더(120)의 가이드홈(121)과 더불어 완충용 고무(130)의 소성변형시 변형되는 부위를 수용하는 역할을 한다. 이같은 인입홈(111A)은 소성변형되는 완충용 고무(130)의 적은 양만을 수용할 수 있는 것처럼 보이지만 이를 통해 추가적으로 흡수할 수 있는 충격에너지는 결코 적은 양이 아니며 경우에 따라서는 교량 상판(12)의 추락을 방지하는 결정적인 요인이 될 수 있고 지압면적을 작게하여 제품의 소형화에도 기여하게 된다. 단, 상기 전면판(111)은 브래킷(110)에 일체형으로 형성되어 실린더(120)와 결합되는 방식으로 도시되었으나, 실린더(120)와 일체형으로 구비되는 대체 구성도 얼마든지 가능하다.

상기 실린더(120)는 상기 브래킷(110)의 전면판(111) 후면에 안정적으로 결합된 원관 형태의 부재로서 상기 완충용 고무(130)를 내부에 수용하면서 완충용 고무(130)의 변형을 안내하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 실린더(120)는 내벽(120A)에 둘레방향을 따라 오목하게 형성된 가이드홈(121)을 구비한다. 상기 가이드홈(121)은 상기 실린더(120)의 내벽(120A)과 가압판(140) 주연부(141) 사이에 충분한 여유 공극을 형성케 함으로써 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이 가압되는 완충용 고무(130)의 소성변형이 원활하게 이루어지도록 한다. 만일 상기 가이드홈(121)이 없다면 상기 완충용 고무(130)가 가압판(140)에 의해 가압되더라도 충분한 정도로 소성변형이 이루어지지 못하고 탄성변형 단계에서 중단되고 말 것이다. 이처럼 상기 실린더(120) 내벽(120A)에 구비된 가이드홈(121)은 완충용 고무(130)의 원활한 소성변형을 위해 구비된 것으로 그 체적 공간의 크기는 상기 완충용 고무(130)가 소성변형되는 양을 고려하여 결정할 수 있다.

상기 완충용 고무(130)는 상기 실린더(120) 내부에서 상기 가압판(140)과 전면판(111) 사이에 수용되어 교량 상판(12)이 벌어지면 상기 가압판(140)과 전면판(111) 사이에서 가압되면서 탄성변형과 소성변형을 순차적으로 일으킨다. 여기서 상기 완충용 고무(130)가 가압 정도에 따라 탄성변형에 이어 소성변형을 일으키기 위해서는 특정한 재질의 고무를 필요로 하는 것보다는 충분한 두께의 고무가 구비되는 것과 소성변형을 허용할 수 있는 주변 여건이 더욱 필요하다. 본 발명에서는 이같은 완충용 고무(130)의 소성변형을 위한 여건을 실린더(120)의 가이드홈(121)이 제공하고 있는 것이다. 이같이 본 발명에 따른 완충용 고무(130)는 단순히 형식적으로 구비되던 종래의 얇은 고무패드와는 달리 지진을 대비하여 실제적인 완충효과를 제공하게 된다. 이같은 구성에 따르면 지진발생시 전달되는 충격에너지에 대해서는 완충용 고무(130)가 탄성변형되면서 흡수하게 되고, 나머지 흡수하지 못한 충격에너지에 대해서는 소성변형되면서 흡수하게 된다. 여기서 탄성변형이라 함은 변형 후 원래의 형태로 복원 가능한 범위에서의 변형을 의미하고, 소성변형이라 함은 변형 후 원래의 형태로 복원되지 않는 범위에서의 변형을 의미한다. 따라서 지진발생으로 인해 소성변형된 완충용 고무(130)는 수명을 다한 것이므로 새로운 것으로 교체해주기만 하면 된다.

또한, 상기 완충용 고무(130)는 충격 및 진동에너지를 스스로 흡수하는 능력 이 뛰어난 고감쇠 고무(High Damping Rubber)로 구비된다. 도 8a 및 도 8b에서는 동일한 물체(B)를 고감쇠 고무(R-1)에 떨어뜨린 경우(도 8a)와 천연(일반)고무(R-2)에 떨어뜨린 경우(도 8b)가 비교 도시되었다. 이를 통해 알 수 있는 것처럼 고감쇠 고무는 내력이 높기 때문에 천연고무에 비해 진동 및 충격을 흡수하는 능력이 뛰어나서 지진시 전달되는 충격에너지를 작은 변형량에 의해 보다 효과적으로 흡수할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 완충용 고무(130)에 고감쇠 고무(R-1)를 적용하게 되면 지압면적 및 변형량을 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 우수한 완충능력을 가지면서도 제품의 소형화가 가능해지는 것이다. 참고로 고감쇠 고무란 조성물의 배합비를 변화시켜 진동에너지 및 충격에너지를 보다 효과적으로 흡수할 수 있도록 특화된 제품을 일컫는다. 예컨대, 고무 조성물에 카본 미립자를 다량 포함시키게 되면 진동을 열로 치환하여 진동에너지를 흡수할 수 있는 보다 나은 능력을 갖게 될 수 있이며, 가황제의 함량을 변화시켜 진동주기를 늘리는 방법으로 진동에너지의 영향을 감쇄할 수 있기도 하다. 이같은 고감쇠 고무에 대해서는 기출원된 '고감쇠고무 조성물(PCT/JP1997/02309)' 등 다양한 형태의 제품으로 공지되어 있으므로 적절한 것으로 채택하여 사용하면 된다.

상기 가압판(140)은 실린더(120) 내부에서 진퇴 가능하게 설치되어, 지진시 상기 케이블(150) 단부에 설치된 받침대(160)에 의해 지지되면서 완충용 고무(130)를 전면판(111)을 눌러 가압할 수 있도록 구비된 원판형태의 부재이다(단, 상기 가압판(140)의 진퇴는 교량 상판(12)과 함께 변위되는 실린더(120) 및 전면판(111)에 대한 상대적인 동작을 일컫는 것이며, 교량상판(12)이 벌어지면서 실린더(120) 및 전면판(111)이 케이블(150)의 단부쪽으로 후퇴하면 상기 가압판(140)이 전진하는 것으로 한다.). 상기 가압판(140)의 진퇴 경로 중에는 상기 가이드홈(121)이 형성된 부위를 포함한다. 이는 완충용 고무(130)의 소성변형을 대비하기 위한 것으로, 가압판(140)의 주연부(141)과 실린더(120) 내벽(120A)과의 사이에 여유 공극을 마련함으로써 가압되는 완충용 고무(130)가 빠져나오도록 하기 위함이다.

상기 케이블(150)은 양단부(150A)가 상기 브래킷(110)의 전면판(111), 실린더(120), 완충용 고무(130) 및 가압판(140)을 관통하여 설치된다. 상기 케이블(150)의 양단부(150A)에는 나선(151)이 형성되어 받침대(160)의 이탈을 방지하기 위한 너트(152)가 나선결합된다. 본 발명의 경우 다중의 완충구조를 구비한 구성에 의해 교량 상판(12)의 벌어짐으로 인한 충격을 충분히 감당할 수 있기 때문에 길이가 짧은 케이블(150)을 사용할 수 있다. 이처럼 길이가 짧은 케이블(150)을 사용하게 되면 교량 상판(12)이 교각으로부터 이탈되는 단계에서부터 적극적인 방어가 가능한 것이다. 그러나 미미한 완충효과만 기대할 수 있었던 종래에는 교량 상판(12)의 이동량을 허용하는 것이 불가피하여 길이가 긴 케이블(150)을 사용해야 했기 때문에 교각으로부터 교량 상판(12)이 이탈되는 것을 방어하는데 어려움이 있었다.

상기 받침대(160)는 케이블(150) 양단부(150A)에 설치되어 가압판(140) 및 압축스프링(170)이 이탈되지 않도록 지지하여 받쳐주는 역할을 한다. 이를 위해 상기 받침대(160)는 압축스프링(170)의 말려진 직경보다 큰 직경을 갖는 크기의 것으로 구비되고 수축된 압축스프링(170)을 수용할 수 있는 스프링 수용홈(160A)을 갖는다. 이처럼 상기 받침대(160)가 스프링 수용홈(160A)을 구비하면 수축된 압축스 프링(170)을 수용한 상태로 가압판(140)과 직접 접촉할 수 있게 된다.

상기 압축스프링(170)은 케이블(150)을 관통한 상태로 상기 받침대(160)와 가압판(140) 사이에 개재된다. 이로써 상기 압축스프링(170)은 지진으로 인해 교량 상판(12)간 간격이 벌어지면 받침대(160)와 가압판(140) 사이에서 수축되면서 주로 교량 상판(12)의 이동을 허용하면서 충격에너지를 흡수하는 부수적인 역할도 한다.

한편, 본 발명은 상기 실린더(120)에 결합되고, 상기 케이블(150) 단부(150A), 압축스프링(170) 및 받침대(160)를 내부에 수용하여 덮는 보호용 케이싱(180, 도 2, 도 3 참조)을 구비한다. 상기 보호용 케이싱(180)을 구비하게 되면 주요 동작 부품들인 케이블(150) 단부, 압축스프링 및 받침대(160)가 우천과 같은 외부 환경에 노출되지 않아 쉽게 부식되거나 손상되지 않으므로 장기간 동작 가능하도록 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 브래킷(110)의 전측에 설치되고 중앙부에 상기 케이블(150)을 관통시켜 안내하는 안내용 통공(190A)을 갖는 케이블 가이드(190)를 구비한다. 여기서 상기 안내용 통공(190A)은 케이블(150)의 접촉으로 인한 마찰을 줄일 수 있도록 양 끝단으로 갈수록 넓이가 확대된 형태로 형성된다. 이로써 케이블(150)의 급격한 꺾임과 이로 인해 발생 가능한 불필요한 마찰 및 충격을 방지할 수 있다. 한편, 상기 브래킷(110)에 일체로 형성되어 상기 케이블 가이드(190)를 수용하면서 브래킷(110)의 구조를 보강하는 보강부재(113)를 더 구비할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 교량 상판(12)의 이동량을 허용하는 압축스프링(170)을 비롯하여 완충용 고무(130)에 의한 다중의 완충구조를 구비한다. 이같은 다중의 완충구조를 구비하는 경우 도 9의 선도를 통해 확인할 수 있는 것처럼 지진발생시 작용하는 하중에 대하여 상판 추락 방지장치의 변형량을 상당폭 줄일 수 있는 결과를 얻게 된다. 특히, 작용하는 하중이 증가할수록 완충구조를 구비하지 않은 경우보다 상대적인 변형량이 급격히 줄어드는 것을 볼 수 있다. 이같은 결과는 본 발명이 다중의 완충구조에 의해 완충효과가 뛰어나서 제품의 소형화를 구현하는데 용이하다는 사실을 입증하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 교량용 상판 추락 방지장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지진이 발생되지 않는 평상시에는 도 4와 같이 본 발명에 따른 받침대(160)와 가압판(140)간 간격이 넓게 벌어져 있고 그 사이에 개재된 압축스프링(170)이 이완된 상태로 코일간 유격을 넓게 유지하고 있다. 그리고 완충용 고무(130) 역시 변형되지 않은 원래의 형태를 그대로 유지하고 있다.

그러나 일단 지진이 발생되어 교량 상판(12)간 간격이 벌어지면 교랑 상판(12)에 결합되어 있는 한 쌍의 브래킷(110) 역시 상호간 벌어지면서 도 5에서와 같이 브래킷(110)에 고정된 실린더(120)가 후퇴하게 된다. 그러면 압축스프링(170)이 짧게 수축되어 교량 상판(12)의 이동량을 허용하는 역할을 주로 수행하면서 충격에너지도 흡수하는 부수적인 역할도 하게 된다. 이때 압축스프링(170)이 완전히 수축된 상태가 되면 받침대(160)의 스프링 수용홈(160A)에 삽입되면서 가압판(140)과 받침대(160)가 직접적으로 접촉하게 된다.

이후, 상기 실린더(120)가 더욱 후퇴하면 도 6과 같이 케이블 받침대(160)에 접하여 지지된 가압판(140)이 실린더(120)에 대하여 상대적으로 진출하면서 완충용 고무(130)를 밀어 가압하게 된다. 이로써 상기 완충용 고무(130)는 눌러 수축되면서 탄성변형된다. 이때 완충용 고무(130)는 상기 가압판(140)과 전면판(111) 사이에서 가압되어 수축되면서 압축스프링(170)에 의해 완전히 흡수되지 않았던 충격에너지를 본격적으로 흡수하게 된다.

이후, 상기 실린더(120)가 더욱 후퇴하여 도 7과 같이 케이블 받침대(160)에 지지된 가압판(140)이 상대적으로 더욱 진출하면서 완충용 고무(130)를 더욱 밀어 가압하게 된다. 그러면 상기 완충용 고무(130)는 탄성변형된 상태에서 더욱 가압되어 소성변형의 단계로 접어든다. 이때 가압되는 완충용 고무(130)는 상기 실린더(120)에 형성된 가이드홈(121)을 채우면서 가압판(140)의 주연부(141)와 가이드홈(121)이 형성하고 있는 여유 공극을 통해 빠져 나와 원활한 소성변형을 일으킨다. 아울러 브래킷(110) 전면판(111)에 형성된 다수의 인입홈(111A)을 채우게 된다. 이처럼 완충용 고무(130)는 성형변형되는 단계에서 충격에너지를 최종적으로 흡수하게 된다.

이처럼 본 발명에 의한 상판 추락 방지장치는 압축스프링(170)의 탄성변형, 완충용 고무(130)의 탄성변형 및 소성변형에 의한 3차에 걸친 다중의 완충작용에 의해 교량 상판(12)의 이동량을 최소화하면서 충격에너지를 충분히 흡수할 수 있다.

계속해서, 본 발명에 의한 완충효과를 향상시키기 위한 변형실시예들을 설명한다.

[변형실시예1]

도 10은 변형실시예1에 따른 본 발명을 설명하기 위한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 변형실시예1에서는 전면판(111)의 후면에 인입홈(111A)을 형성시키는 대신 볼록한 반구형의 돌기(111B)를 형성시킨다.

이로써, 상기 완충용 고무(130)가 탄성변형 및 소성변형되면서 채워지는 공간을 상기 반구형 돌기(111B) 사이에 확보할 수 있게 된다. 이처럼 전면판(111)에 반구형 돌기(111B)를 형성시킨 구성에 따르면 변형전 전면판(111)에 인입홈(111A)을 형성시킨 것과 대동소이한 효과를 기대할 수 있다. 즉, 탄성변형에 이어 소성변형되는 완충용 고무(130)를 추가적으로 수용할 수 있는 공간을 가압판(140)과 전면판(1111) 사이에 확보하여 적지 않은 양의 충격에너지를 추가적으로 흡수할 수 있는 여건을 조성할 수 있기 때문에 경우에 따라서는 교량 상판(12)의 추락을 방지하는 결정적인 요인으로 작용할 수 있는 것이다.

[변형실시예2]

도 11은 변형실시예2에 따른 본 발명을 설명하기 위한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 변형실시예2에서는 상기 완충용 고무(140) 자체 표면에 돌출된 반구형의 돌기(131)를 구비한 것을 특징으로 한다.

이처럼 완충용 고무(130)에 반구형 돌기(131)를 형성시킨 구성에 따르면 변형전과 변형실시예1에서 전면판(111)에 인입홈(111A) 또는 반구형 돌기(111B)를 형 성시킨 것과 대동소이한 효과를 기대할 수 있지만 전면판(111)이 아닌 완충용 고무(130) 자체를 변형시켰다는데 주목할 수 있다. 즉, 상기 완충용 고무(130)의 형태를 만들기 위해서는 금형을 사용한 소성과정을 거치게 되는데 이때 금형 자체에 상기 반구형 돌기(131)를 형성시킬 수 있도록 약간의 변형을 가하기만 하면 별도의 추가적인 작업 없이도 반구형 돌기(131)를 구비한 완충용 고무(130)를 마련할 수 있는 것이다. 이같은 반구형 돌기(131)는 상기 완충용 고무(130)의 전후면에 다량 분포되며 그 사이 공간들에 완충용 고무(130)의 변형된 부위가 채워지는 공간을 확보하게 된다.

[변형실시예3]

한편, 본 발명은 케이블(150) 양단(150A)에 설치된 받침대(160)의 스프링 수용홈(160A)을 적극적으로 활용하여 또 하나의 완충구조를 부가하는 변형된 구성을 취할 수 있다. 이같이 변형된 구성에 대해 아래에서 설명한다.

도 12는 변형실시예3에 따른 본 발명을 설명하기 위한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 변형실시예3에 따른 본 발명은 받침대(160)의 수용홈(160A) 내부에 고감쇠 고무를 재질로 하는 완충용 고무링(140-2)과, 고무링 가압판(130-2)을 구비한다. 그리고 받침대(160)에는 상기 완충용 고무링(140-2)의 소성변형을 안내할 수 있도록 내벽(160B)의 둘레방향을 따라 고무링 가이드홈(161)이 형성된다.

이같은 구성에 따르면 상기 압축스프링(170)을 사이에 두고, 받침대(160)와 실린더(120), 완충용 고무링(140-2)과 완충용 고무(130), 고무링 가압판(130-2)과 가압판(140)이 서로 대응하여 작용하며, 상기 압축스프링(170)이 압축될 때 상기 고무링 가압판(130-2)이 눌리면서 그 가압되는 정도에 따라 탄성변형 및 소성변형을 순차적으로 일으켜 완충작용을 하게 된다. 이때 상기 받침대(160) 내벽(160B)에 형성된 고무링 가이드홈(161)은 상기 고무링(140-2)이 가압될 때 고무링 가압판(130-2)의 외주연과 받침대(160) 내벽(160BA) 사이에 여유 공극을 충분한 정도로 형성시켜 원활한 소성변형을 가능케 하는 역할을 한다. 여기서, 상기 완충용 고무링(140-2) 역시 고감쇠 고무를 재질로 하여 변형량을 작게 하는 것이 바람직하다.

이처럼 상기 받침대(160) 내부에도 추가적인 완충구조를 갖게 되면 상기 압축스프링(170)을 중심으로 양측에서 완충용 고무(130)와 완충용 고무링(140-2)에 의한 상호 완충작용이 일어나므로 보다 강력한 완충효과를 기대할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 종래기술에 의한 케이블 연결형 상판 추락 방지장치를 설명하기 위한 참조도.

도 2는 교량 상판에 설치된 본 발명의 설치 상태도.

도 3은 본 발명의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 단면도.

도 4는 본 발명의 주요 구성을 설명하기 위한 부분 단면도.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 작용을 설명하기 위한 일련의 작동도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 완충용 고무에 적용된 고감쇠 고무와 일반 천연고무를 비교 설명하기 위한 참조도.

도 9는 본 발명에 따른 완충구조의 적용시 효과를 설명하기 위한 작용하중과 변형량의 상관관계를 도시한 그래프.

도 10은 변형실시예1에 따른 본 발명을 설명하기 위한 단면도이다.

도 11은 변형실시예2에 따른 본 발명을 설명하기 위한 단면도이다.

도 12은 변형실시예3에 따른 본 발명을 설명하기 위한 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 브래킷 120 : 실린더

130 : 완충용 고무 140 : 가압판

150 : 케이블 160 : 받침대

170 : 압축스프링 180 : 케이싱

190 : 케이블 가이드

Claims (9)

1. 교각 위에 마주하여 인접한 교량 상판의 단부간을 케이블로 연결하여 교량 상판의 추락을 방지하는 교량용 상판 추락 방지장치에 있어서,

   인접한 교량 상판의 각 단부에 고정되고, 수직 전면판을 구비한 브래킷과;

   상기 전면판의 후면에 결합되고 내벽에 둘레방향을 따라 오목하게 형성된 가이드홈을 구비한 실린더와;

   상기 실린더 내부에 수용되어 가압되는 정도에 따라 탄성변형과 소성변형을 순차적으로 일으키면서 충격에너지를 흡수하되, 상기 소성변형시 상기 실린더의 가이드홈을 따라 변형되도록 위치한 완충용 고무와;

   상기 실린더 내부에서 진퇴 가능하게 설치되어 진출시 상기 완충용 고무를 가압하는 가압판과;

   양단부가 각각 상기 브래킷의 전면판, 실린더, 완충용 고무 및 가압판을 관통하여 설치된 케이블과;

   상기 케이블 양단부에 설치되어 상기 가압판이 이탈되지 않도록 받쳐주는 받침대와;

   상기 받침대와 가압판 사이에 개재되어 교량 상판의 변위에 따라 압축되어 축소되는 압축스프링을 포함하여 구성되는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전면판의 후면에는 오목한 다수의 인입홈이 형성되어 상기 완충용 고무의 소성변형시 변형된 부위가 인입될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전면판의 후면에는 볼록한 반구형의 돌기가 형성되어 상기 완충용 고무가 탄성변형 및 소성변형되면서 채워지는 공간을 상기 반구형 돌기 사이에 확보한 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 완충용 고무는 표면에 돌출된 반구형의 돌기를 구비한 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 완충용 고무는 고감쇠 고무인 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 받침대는 상기 압축스프링을 축소된 상태로 수용하는 스프링 수용홈을 구비하여 상기 압축스프링의 축소시 상기 가압판에 직접 접촉하여 작용하는 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 실린더에 결합되고, 상기 케이블 단부, 압축스프링 및 받침대를 내부에 수용하여 덮는 보호용 케이싱을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 브래킷의 전측에 설치되고 중앙부에 상기 케이블을 관통시켜 안내하는 안내용 통공을 갖는 케이블 가이드를 더 구비하고,

   상기 안내용 통공은 상기 케이블의 접촉으로 인한 마찰을 줄일 수 있도록 양 끝단으로 갈수록 넓이가 확대된 형태를 한 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 받침대는 축소된 상태의 압축스프링을 수용하는 스프링 수용홈 및 내벽에 둘레방향을 따라 오묵하게 형성된 고무링 가이드홈을 구비하고,

   상기 수용홈 내부에 수용되어 가압되는 정도에 따라 탄성변형과 소송변형을 순차적으로 일으키면서 충격에너지를 흡수하되, 소성변형시 상기 고무링 가이드홈 을 따라 변형되도록 위치한 완충용 고무링과;

   상기 수용홈 내부에서 진퇴 가능하게 설치되어 교량 상판간 간격이 변위되어 벌어질 때 상기 압축스프링에 의해 밀리면서 상기 완충용 고무링을 가압하는 고무링 가압판을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 다중의 완충구조를 갖는 교량용 상판 추락 방지장치.

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