KR20090033673A - 진동 흡수가 가능한 트러스교 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부로부터 인가되는 진동을 흡수하여 트러스를 포함하는 교량의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있는 진동 흡수가 가능한 트러스교에 관한 것으로, 트러스, 트러스의 하중을 지지하는 교각, 트러스의 하중을 교각으로 전달하는 교좌, 트러스와 교각 사이에 마련되는 제 1 완충수단 및 인접한 트러스 사이에 마련되는 제 2 완충수단을 포함하여 구성된다.
이때, 제 1 및 제 2 완충수단은 금속재의 스프링과 실리콘수지재가 일체로 이루어져 외부로부터 인가되는 진동을 흡수함과 동시에 인가된 진동에 의해 발생되는 진동응답을 감소시켜 트러스를 포함하는 교량의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있다.
교량, 트러스, 교각, 교좌, 완충수단, 스프링, 탄성체
Description
본 발명은 진동 흡수가 가능한 트러스교에 관한 것으로, 구체적으로는 외부로부터 인가되는 진동을 흡수하여 트러스를 포함하는 교량의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있는 진동 흡수가 가능한 트러스교에 관한 것이다.
오늘날 건축 및 토목분야에서 구조공학의 발전 및 고강도 재료의 사용에 따라서 구조물이 대형화, 경량화 추세에 있으며, 특히 건축분야에서 구조강성과 감쇠비가 매우 낮은 초고층건물 혹은 교량이 날로 증가하고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라서 구조물의 지진하중과 같은 극심한 상황에서의 진동 제어 기술과 바람에 의한 하중, 건물 내외의 진동원에 대한 건물의 진동가속도 제어를 확보하기 위한 진동제어기술(vibration control)이 발전되어 있다.
하지만 대부분의 국내 건축물들은 이러한 지진에 대한 대책을 건물의 초기 설계 단계에서 구조적 해석에 의한 대책으로 건물의 강성을 보완하는 방법을 강구하고 있지만 내진 설계 측면에서는 아직도 건물의 강성의 보완에 대해 부족하다. 이런 측면에서 방진, 제진 및 충격을 흡수할 수 있는 내진장치가 계속적으로 개발되고 있다. 현재 개발된 내진수단 중 방진스프링을 이용한 내진수단은 방진영역에 서 진동 절연효과는 크나 과도한 진동응답이 발생하기 때문에 적용에 한계성을 갖는 반면, 방진고무를 사용한 내진수단은 과도한 진동응답이 억제되는 효과가 있으나 금속에 비하여 재료 자체의 큰 손실계수로 인하여 방진영역에서 진동 절연효과는 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 금속 및 합성수지로 이루어진 완충수단을 이용하여 외부로부터 인가되는 진동을 흡수함과 동시에 진동응답을 감소시켜 트러스를 포함하는 교량의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있는 진동 흡수가 가능한 트러스교를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러스교는, 트러스, 트러스의 하중을 지지하는 교각, 트러스의 하중을 교각으로 전달하는 교좌, 트러스와 교각 사이에 마련되는 제 1 완충수단 및 인접한 트러스 사이에 마련되는 제 2 완충수단을 포함하여 구성된다.
상기 제 1 완충수단은, 탄성체, 상기 탄성체의 내부에서 일정 거리 이격되는 한 쌍의 플레이트 및 상기 플레이트 사이에 마련되는 스프링을 포함하는 완충부재 및 상기 트러스의 밑면에 설치되고 완충부재의 일부가 삽입되는 하우징으로 구성된다.
또는, 상기 제 1 완충수단은 탄성체, 상기 탄성체의 일면에 부착되는 플레이트, 상기 플레이트의 일면에 접촉되고 탄성체의 내부에 위치되는 스프링 및 앵커를 포함하는 완충부재 및 상기 완충부재가 일부 삽입되는 하우징으로 구성된다.
또한, 상기 제 2 완충수단은 인접한 트러스에 각각 설치되는 방진댐퍼 및 상기 방진댐퍼를 연결하는 연결봉으로 구성되고, 상기 방진댐퍼는 실린더, 상기 실린 더의 내부를 복수의 공간으로 구획하는 한 쌍의 피스톤, 상기 한 쌍의 피스톤 사이에 위치되는 제 1 쿠션재, 일단은 교각 또는 상부구조물에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 피스톤과 일체로 형성되는 피스톤 로드, 상기 피스톤 로드에 끼워지는 복수의 제 2 쿠션재, 상기 제 2 쿠션재 사이에 끼워지는 와셔 및 개방된 실린더의 양단을 밀봉하는 덮개로 구성된다.
본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러스교는, 금속재의 스프링과 합성수지재의 탄성체로 이루어진 제 1 및 제 2 완충수단을 이용하여 외부로부터 인가되는 진동을 흡수함과 동시에 진동응답을 감소시켜 트러스를 포함하는 교량의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있다. 또한, 방진댐퍼의 경우 구조가 간단하여 설치 및 해체, 보수가 용이하고, 주기적으로 오일 주입할 경우 사용수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러스교의 일 실시예를 도시하는 측면도 및 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러스교(100)는, 트러스(110)와, 트러스(110)를 포함하는 상부구조물의 하중을 지지하는 교각(120)과, 트러스(110)의 하중을 교각(120)으로 전달하는 교좌(130)와, 트러스(110)와 교각(120) 사이에 마련되는 제 1 완충수단(200) 및 인접한 트러스(110) 사이에 마련되는 제 2 완충수단(300)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 완충수단(200, 300)을 제외한 트러스(110), 교각(120), 교좌(130) 등은 일반적인 트러스교에 적용된 각 구성요소들과 동일하거나 유사한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3 내지 도 7을 참조하여 상술한 제 1 및 제 2 완충수단(200, 300)에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 완충수단을 도시하는 사시도이고, 도 4는 도 1의 제 1 완충수단 중 완충부재를 도시하는 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 완충수단(200)은 트러스(도 1의 110) 또는 교각(도 1의 120)에서 인가되는 진동 및 충격을 흡수하거나 저감시키기 위한 수단으로, 그 구성을 살펴보면 트러스(110)의 밑면에 설치되고 내부에 소정의 공간이 마련되며 일측이 개방된 하우징(210)과, 일단이 상기 하우징(210)에 삽입되고 타단이 교각(120)의 상단 측면에 접촉되는 완충부재(220)로 구성된다.
상술한 구성요소 중, 상기 하우징(210)은 상기 완충부재(220)의 일단이 삽입되는 원통관(212)과, 상기 원통관(212)과 일체로 형성되고 후술할 브래킷(140)에 접촉되게 결합되는 수평부재(214)와, 원통관(212) 및 수평부재(214)의 사이의 결합력 증대시키기 위한 다수의 보강재(216)와, 하우징(210)과 브래킷(140)을 결합하기 위한 볼트가 관통되는 결합공(218)으로 이루어진다. 또한, 상기 완충부재(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 원기둥 형상으로 형성되는 탄성체(222)와, 상기 탄성체(222)의 내부에서 일정 거리 이격되는 한 쌍의 플레이트(224)와, 상기 플레이 트(224) 사이에 마련되는 스프링(226)으로 구성된다. 이때, 상기 하우징(210)과 완충부재(220)의 단면은 원형으로 형성되었으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 필요에 따라 사각형을 포함하는 다각형으로 형성될 수 있다.
여기서 상기 탄성체(222)는 실리콘수지(silicone resin)로, -260 ~ 80℃에서 안정적이고, 접착력이 우수하여 가소물이나 금속을 피복할 때 주로 사용되며, 진동 흡수력이 매우 우수하다. 또한, 상기 스프링(226)은 열처리한 강철로 제작되는 바, 탄성변형을 이용한 에너지를 흡수 및 축적시킴으로써 큰 진동에 대한 완충효과가 매우 우수하다. 따라서 상기 완충부재(220)는 외부로부터 인가되는 진동을 흡수함과 동시에 인가된 진동에 의해 발생되는 진동응답을 감소시켜 교량(도 1의 100)의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있다.
이와 같이 구성된 제 1 완충수단(200)은 교각(120)의 상단 둘레를 따라 복수개가 설치되어 교량(100)의 길이방향 또는/및 그 직각방향으로 인가되는 진동 및 충격을 효과적으로 흡수하거나 저감할 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면 제 1 완충수단(200)의 상부에는 트러스(110)가 교각(120)에서부터 멀리 이격되거나 트러스(110)의 밑면이 경사지게 형성된 경우 제 1 완충수단(200)의 설치 높이 및 각도를 조절하기 위한 브래킷(140)이 마련된다. 또한, 교각(120)의 상단 둘레 중 완충부재(220)와 접촉되는 부분에는 완충부재(220)가 교각(120)과 직접 접촉되어 손상되는 것을 방지하기 위한 접촉 플레이트(150)가 마련된다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 제 2 완충수단을 도시하는 사시도이고, 도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 방진댐퍼를 도시하는 분해사시도 및 단면도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 완충수단(300)은 트러스(도 2의 110)의 상면 단부에 설치되는 유니버설 조인트(310)와, 상기 유니버설 조인트(310)에 회전 가능하게 결합되는 방진댐퍼(330)와, 상기 방진댐퍼(330)를 연결하는 연결봉(320)으로 구성된다. 이때, 상기 제 2 완충수단(300)은 한 쌍으로 마련되고 X자 형상으로 설치되어지되 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 필요에 따라 개수를 증감하거나 다양한 형태로 설치할 수 있다.
상술한 구성요소 중 상기 유니버설 조인트(310)는 상기 방진댐퍼(330)가 회전 가능하게 결합됨과 동시에 수평축을 중심으로 회전이 가능한 일반적인 형태의 조인트이고, 상기 연결봉(320)은 양단에 방진댐퍼(330)가 회전이 가능한 형태로 결합될 수 있는 다양한 형상의 봉이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 방진댐퍼(330)는 실린더(340)와, 상기 실린더(340)의 내부를 복수의 공간으로 구획하는 한 쌍의 피스톤(352)과, 상기 피스톤(352)과 일체로 형성되고 일단이 실린더(340)의 외부로 각각 돌출되어 상기 유니버설 조인트(310)에 회전 가능하게 결합되는 피스톤 로드(354)와, 한 쌍의 피스톤(352) 사이에 위치되어 외부로부터 인가되는 진동을 흡수 및 저감하기 위한 제 1 쿠션재(360)와, 상기 제 1 쿠션재(360)의 반대편에 위치되는 복수의 제 2 쿠션재(370) 및 와셔(380)와, 실린더(340)의 개방된 양단에 결합되는 덮개(390)를 포함하여 구성된다.
상술한 방진댐퍼(330)의 각 구성요소에 대해 좀 더 상세히 설명하도록 한다.
상기 실린더(340)는 그 내부에 피스톤(352), 제 1 쿠션재(360), 제 2 쿠션 재(370) 및 와셔(380)가 위치될 수 있도록 원통형상으로 형성되고, 그 양단은 상술한 구성요소(352 ~ 380)의 교체 및 보수가 가능하도록 개방되며, 그 외주면 상에는 복수의 오일 주입공(342)이 형성된다. 이때, 상기 오일 주입공(3422)은 상기 제 1 및 제 2 쿠션재(360, 370)가 경화되는 것을 방지하기 위한 실리콘 유연제를 주입하기 위한 것으로, 이를 통해 주입된 실리콘 유연제는 상기 실린더(340)와 상술한 구성요소(352 ~ 160) 사이의 틈을 통해 골고루 퍼지게 된다.
상기 피스톤 로드(354)는 상술한 바와 같이 그 일단이 유니버설 조인트(310)에 각각 회전 가능하게 결합되고, 타단은 상기 실린더(340)의 내부를 복수의 공간으로 구획하는 피스톤(352)과 일체로 형성되어 교량(도 2의 100)의 트러스(110) 및 교각(120)으로부터 인가된 진동을 상기 제 1 및 제 2 쿠션재(360, 370)로 전달한다.
상기 제 1 쿠션재(360)는 트러스(110) 및 교각(120)으로부터 인가된 진동을 흡수 및 저감하기 위한 수단으로, 소정 길이를 갖는 원기둥형상의 탄성체(362)와, 상기 탄성체(362)의 내부에 마련되는 스프링(364)으로 구성된다. 이때, 상기 탄성체(362)는 실리콘수지로 제작되고, 상기 스프링(364)은 열처리한 강철로 제작되는 바, 제 1 완충수단(200)의 완충부재(200)와 같이 외부로부터 인가되는 진동을 흡수함과 동시에 인가된 진동에 의해 발생되는 진동응답을 감소시켜 교량(도 2의 100)의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있다.
상기 제 2 쿠션재(370) 및 와셔(380) 또한 트러스(110) 및 교각(120)으로부터 인가된 진동을 흡수 및 저감하기 위한 수단으로, 제 2 쿠션재(370)는 실리콘수 지로 제작되고 와셔(380)는 강철로 제작되어 상기 제 1 쿠션재(140)의 탄성체(362) 및 스프링(364)과 동일한 역할을 한다. 그 형상을 살펴보면, 상기 제 2 쿠션재(370) 및 와셔(380)는 각각 소정 두께를 갖는 원판형상으로 형성되고, 그 중앙에는 상기 피스톤 로드(354)가 관통 가능하도록 관통공(372, 382)이 형성되어 설치시 피스톤 로드(354)에 끼워진다.
여기서 상기 제 1 쿠션재(360)를 구성하는 탄성체(362)의 크기 및 그 내부에 마련되는 스프링(364)의 재질 및 강도는 교량의 중량 및 예상 진동의 크기에 비례하여 증감될 수 있다. 또한, 상기 제 2 쿠션재(370) 및 와셔(380)는 교량의 중량 및 예상 진동의 크기에 비례하여 그 개수가 증감될 수 있음은 물론이다.
상기 덮개(390)는 개방된 실린더(340)의 양단에 결합되어 피스톤(352), 제 1 쿠션재(360), 제 2 쿠션재(370) 및 와셔(380)를 밀착시킴과 동시에 실린더(340)의 내부를 밀봉하기 위한 수단으로, 그 형상을 살펴보면 소정의 두께를 갖는 원판형상으로 형성되고, 그 중앙에는 상기 피스톤 로드(354)가 관통 가능하도록 관통공(392)이 형성되며, 외주면에는 나사산(394)이 형성된다. 따라서 상기 덮개(390)는 실린더(340)에 착탈 가능하게 결합되어, 그 내부에 구비된 구성요소(352 ~ 380)를 용이하게 교체 및 보수할 수 있다. 또한, 필요에 따라 상술한 각 구성요소(352 ~ 380)를 추가하거나 제거할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러스교의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러 스교(100)는, 거더(112)를 포함하는 트러스(110)와, 트러스(110) 및 거더(112)를 포함하는 상부구조물의 하중을 지지하는 교각(120)과, 거더(112)와 교각(120) 사이에 마련되어 상부구조물의 하중을 교각(120)으로 전달하는 교좌(130)와, 교각(120)의 상면에 설치되어 거더(1120)의 하단에 측면으로 접촉되는 제 1 완충수단(400) 및 인접한 트러스(110) 사이에 마련되는 제 2 완충수단(300)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 제 1 완충수단(400)을 제외한 트러스(110), 교각(120), 교좌(130) 및 제 2 완충수단(300) 등은 상술한 일 실시예의 각 구성요소들과 동일하거나 유사한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하여 상술한 제 1 완충수단(400)에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 제 1 완충수단을 도시하는 사시도이고, 도 11은 도 10의 제 1 완충수단 중 완충부재를 도시하는 사시도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 제 1 완충수단(400)은 교각(도 8의 120)의 상면에 설치되고 내부에 소정의 공간이 마련되며 일측이 개방된 하우징(410)과, 일단이 상기 하우징(410)에 삽입되고 타단이 거더(도 8의 112)의 돌출된 선단에 접촉되는 완충부재(420)로 구성된다.
상술한 구성요소 중, 상기 하우징(410)은 상기 완충부재(420)의 일단이 삽입되는 사각관(412)과, 상기 사각관(412)과 일체로 형성되고 교각(120)의 상면에 접촉되게 결합되는 수평부재(414)와, 사각관(412) 및 수평부재(414)의 사이의 결합력 증대시키기 위한 다수의 보강재(416)와, 하우징(410)과 브래킷(140)을 결합하기 위 한 볼트가 관통되는 결합공(218)으로 이루어진다. 또한, 상기 완충부재(420)는 도 10에 도시된 바와 같이 직사각형상으로 형성되는 탄성체(422)와, 상기 탄성체(422)의 일면에 부착되는 플레이트(424)와, 상기 플레이트(424)의 일면에 접촉되고 탄성체(422)의 내부에 위치되는 스프링(426) 및 앵커(428)로 구성된다.
이때, 상기 탄성체(422)는 실리콘수지로 제작되고, 상기 스프링(426) 및 앵커(428)는 열처리한 강철로 제작되는 바, 일 실시예와 같이 외부로부터 인가되는 진동을 흡수함과 동시에 인가된 진동에 의해 발생되는 진동응답을 감소시켜 교량(도 7의 100)의 상부구조물을 안정되게 지지할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 흡수가 가능한 트러스교의 구성을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러스교의 일 실시예를 도시하는 측면도 및 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 완충수단을 도시하는 사시도.
도 4는 도 1의 제 1 완충수단 중 완충부재를 도시하는 사시도.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 제 2 완충수단을 도시하는 사시도.
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 방진댐퍼를 도시하는 분해사시도 및 단면도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 진동 흡수가 가능한 트러스교의 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 제 1 완충수단을 도시하는 사시도.
도 11은 도 10의 제 1 완충수단 중 완충부재를 도시하는 사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 트러스교 110: 트러스
120: 교각 130: 교좌
140: 브래킷 150: 접촉 플레이트
200: 제 1 완충수단 210: 하우징
220: 완충부재 300: 제 2 완충수단
310: 유니버설 조인트 320: 연결봉
330: 방진댐퍼 340: 실린더
360: 제 1 쿠션재 370: 제 2 쿠션재
Claims (10)
- 트러스;트러스의 하중을 지지하는 교각;트러스의 하중을 교각으로 전달하는 교좌;트러스와 교각 사이에 마련되는 제 1 완충수단; 및인접한 트러스 사이에 마련되는 제 2 완충수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 완충수단은,탄성체, 상기 탄성체의 내부에서 일정 거리 이격되는 한 쌍의 플레이트 및 상기 플레이트 사이에 마련되는 스프링을 포함하는 완충부재; 및상기 트러스의 밑면에 설치되고 완충부재의 일부가 삽입되는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 완충수단과 접촉되는 교각의 측면에 접촉 플레이트가 마련되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
- 제 1 항에 있어서,상기 트러스는 거더를 포함하고, 상기 제 1 완충수단은 교각의 상면에 설치되어 상기 거더의 하단에 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 완충수단은,탄성체, 상기 탄성체의 일면에 부착되는 플레이트, 상기 플레이트의 일면에 접촉되고 탄성체의 내부에 위치되는 스프링 및 앵커를 포함하는 완충부재; 및상기 완충부재가 일부 삽입되는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 완충수단은, 트러스의 단부에 설치되는 유니버설 조인트, 상기 유니버설 조인트에 회전 가능하게 결합되는 방진댐퍼 및 상기 방진댐퍼를 연결하는 연결봉으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
- 제 6 항에 있어서,상기 방진댐퍼는,실린더;상기 실린더의 내부를 복수의 공간으로 구획하는 한 쌍의 피스톤;상기 한 쌍의 피스톤 사이에 위치되는 제 1 쿠션재;일단은 교각 또는 상부구조물에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 피스톤과 일체로 형성되는 피스톤 로드;상기 피스톤 로드에 끼워지는 복수의 제 2 쿠션재;상기 제 2 쿠션재 사이에 끼워지는 와셔; 및개방된 실린더의 양단을 밀봉하는 덮개;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 쿠션재는 탄성체 및 상기 탄성체의 내부에 마련되는 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방진댐퍼.
- 제 8 항에 있어서,상기 탄성체 및 제 2 쿠션재는 실리콘수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 방진댐퍼.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 2 완충수단은 한 쌍으로 구성되고 X자 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수가 가능한 트러스교.
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