KR20090089087A

KR20090089087A - 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치

Info

Publication number: KR20090089087A
Application number: KR1020080014448A
Authority: KR
Inventors: 이진용; 최동욱
Original assignee: (주) 캐어콘; 진도화성주식회사; (주) 국제이엔씨; 한경대학교 산학협력단
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2009-08-21

Abstract

본 발명은 교량의 상판과 상판 사이의 이음매에 설치되는 교량용 신축 이음장치에 관한 것으로, 특히 핑거플레이트를 FRP 재로 형성하고, 상기 핑거플레이트를 교량상판에 고정시키는 저부의 콘크리트를 탄성 콘크리트로 형성하고, 상기 핑거플레이트를 상기 탄성콘크리트에 결착시키는 결착부재로 접착식 앵커볼트를 사용함에 의해, 차량 통과시 발생되는 소음, 충격 및 진동 발생을 저감시키며, 구조적인 안정감을 강화할 수 있는 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치에 관한 것이다.

Description

교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치{FINGER PLATE TYPE EXPANSION JOINT FOR BRIDGE}

본 발명은 교량용 신축 이음장치에 관한 것으로, 특히 핑거플레이트의 재질을 개선하고, 핑거플레이트가 설치되는 저부의 무수축 콘크리트를 탄성콘크리트로 대체함과 동시에 신축 이음장치를 고정시키는 결착부재를 접착식앵커볼트로 장착함에 의해 차량 통과시 발생되는 소음, 충격 및 진동을 저감시키고, 구조적인 안정감을 강화할 수 있는 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치에 관한 것이다.

일반적으로 도로 또는 교량 등에 있어서는, 다수의 교량상판이 소정간격 이격되어 연속적으로 설치되며, 접속부분인 연결부분에 신축이 자재한 충격방지용 신축 이음장치를 설치하게 된다. 이는 하루의 일교차 또는 동하절기와 같은 기온변화에 의한 온도차에 따른 신축, 콘크리트 특성에 따른 건조수축과 크리프, 활하중에 따른 상부조의 이동을 원활하게 수용할 수 있도록 하기 위함이다.

이에, 간격이 수시로 변화하는 교량의 상판과 상판 사이 이음매를 연결하여 차량을 원활하게 통과시키기 위하여 핑거플레이트형 신축 이음장치가 널리 사용되고 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 핑거플레이트형 신축 이음장치를 설명하기 위한 도면이고,

도 2 는 종래 기술에 따른 핑거플레이트형 신축 이음장치의 구조를 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 핑거플레이트형 신축 이음장치는 교량상판(10)의 이음매 부분에 한 쌍의 핑거플레이트(30,40)가 설치되어 고정되고, 상기 핑거플레이트(30,40)가 설치된 하측에는 플렉시블한 방수재(70)가 설치된다.

상기와 같은 종래의 구성에 의하면, 교량상판(10)이 신축되면서 그 사이 간격이 수시로 변화하더라도 한 쌍의 핑거플레이트(30,40)에 교호하게 돌출된 선단부 핑거(31,41)들이 서로 맞물린 상태를 유지하면서 교량상판(10)간 벌어진 틈새를 메울 수 있었다. 특히 상기 핑거플레이트(30,40)는 서로 교호하게 맞물리는 핑거구조에 의해 횡방향으로 연속된 일직선 단절부위를 제거함으로써 통행하는 차량과의 접촉으로 인한 소음 및 충격력을 억제하는 장점이 있었다.

또한, 상기 플렉시블한 방수재(70) 역시 수시로 사이 간격이 변화하는 교량 상판(10)에 유연하게 대처하면서 상부로부터 교량의 하부로 유입되는 물이나 이물질을 차단할 수 있었다.

그러나, 상기한 종래의 신축 이음장치는 교량상판(10)의 신축정도가 커서 그 사이 간격이 넓게 벌어지는 경우 설치에 문제점이 있었다. 즉 핑거(31,41)의 길이가 길어질수록 차량에 의한 하중을 안정적으로 지지하기 위해서는 전체 핑거플레이트(30,40)의 두께를 대폭 두껍게 해야만 하며, 확장 가능한 길이도 제한적이었다. 뿐만 아니라, 교량상판(10)의 신축량이 크지 않아 핑거(31,41)의 길이를 비교적 짧게 해도 무방한 경우에도 핑거플레이트(30,40)의 소재는 강성 확보 차원에서 부식에 약함에도 불구하고 철강 소재로 구성하는 것이 불가피하였다. 이는 모두 핑거플레이트(30,40)가 캔틸레버(Cantilever) 타입으로 지지되는 구조적 한계에 기인하는 것이다.

또한, 종래의 신축 이음장치(50)는 상기 핑거플레이트(30,40)를 교량상판(10)에 고정시키기 위하여 앵커볼트(20)가 경화된 무수축 모르타르(80)에 매설되어 일체로 형성됨에 의해, 차후 손상되는 핑거플레이트(30,40)를 수리 또는 교체하기 위해서는 교량상판(10)의 일부를 뜯어내야만 하였다. 따라서 시간이 지나면서 차량의 통행이나 부식으로 손상되어진 핑거플레이트(30,40)를 수리하거나 교체하기가 곤란한 문제점이 있었다.

한편, 종래의 신축 이음장치에서 방수재(70)는 교량상판(10)의 신장으로 교량상판(10)간 간격이 좁아진 경우 하부로 처지면서 많은 양의 이물질이 쌓여 배출자체가 힘들어지고 찢어지는 등 손상의 우려가 높았으며, 유지 보수 및 교체가 곤란한 문제점이 있었다.

즉, 상기한 종래의 핑거플레이트(30,40)를 이용한 교량용 신축 이음장치(50)는 주로 부식에 약한 강재로 형성되고, 나사식의 앵커볼트(20)를 이용하여 신축 이음장치(50)를 무수축 모르타르(80)나 일반콘크리트(후타재)에 고정하고 있다. 이러한 종래의 핑거플레이트형 교량용 신축 이음장치(50)에 있어서는, 설치에 따른 많은 시간과 노동력이 필요하고, 시공성이 현저히 떨어지고, 시간이 지남에 따라서 차량통과로 인한 충격과 진동으로 무수축 모르타르 또는 일반 콘크리트(후타재)에 균열 및 박리가 발생하고, 수시로 하자가 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 핑거플레이트가 설치되는 저부의 콘크리트를 무수축 콘크리트가 아닌 충격과 진동에 강한 탄성콘크리트로 형성하고, 핑거플레이트를 기존의 부식에 약한 강재 대신 내구성이 우수하고, 자중이 가벼워 설치가 용이하며, 부식의 위험이 없는 FRP 를 사용하며, 신축 이음장치를 콘크리트에 연결하는 결착부재로 나사식이 아닌 접착식 앵커볼트를 사용함으로써 나사 풀림 현상을 제거한 교량용 신축 이음장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교량용 신축 이음장치는 교량의 상판과 상판 사이의 이음매에 설치되며 선단의 핑거가 교호하게 배열되어 맞물리는 FRP 재의 핑거플레이트와, 상기 핑거플레이트의 저부에 설치되는 탄성 콘크리트와, 상기 핑거플레이트를 상기 탄성콘크리트에 결착시키는 접착식 앵커볼트를 포함하여, 핑거플레이트의 수리 및 교체가 용이하고, 차량 통과시 발생되는 소음, 충격 및 진동 발생을 저감시켜 구조적인 안정감을 강화할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 핑거플레이트는 일측의 핑거 형상이 손가락 모양의 굴곡형으로 형성되 도록 하여, 차량 통과시 소음 감소와 차량 타이어에 대한 손상을 감소시켜 사고의 위험이 제거되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 탄성 콘크리트가 설치된 부위의 밑면 단부 모서리 부위에 배수관이 설치되도록 하여 신축 이음장치 부위의 배수가 원활히 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성 콘크리트에 사용되는 바인더는 고경도 폴리우레탄 수지로서, 주 성분으로 이소시아네이트(isocyanate)기를 2개 이상 가지는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트와 지방족 이소시아네이트를 사용하여 폴리올과 반응시켜서 제조한 예비중합 중에서 한 가지 이상을 선택적으로 사용하고, 점감제와 가교결합제를 경화제의 첨가제로 사용하며, 피마자유 또는 수소화피마자유를 경화제의 주성분으로 사용하는 2액형 상온경화형 탄성콘크리트용 친환경성 고경도 폴리우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 교량용 신축 이음장치에 의하면, 핑거플레이트가 FRP 재로 형성되므로, 중량이 가벼워짐과 동시에 내구성이 증대되는 효과를 발휘한다.

또한, 상기 FRP 재의 핑거플레이트가 결착되는 하부 구조물이 탄성 콘크리트로 형성되어 충격 및 진동이 흡수되도록 함으로써 종래의 일반 콘크리트에서 발생하는 균열 및 박리 현상이 줄어드는 효과를 발휘한다.

아울러, 상기 FRP 재의 핑거플레이트를 하부 콘크리트 구조물에 결착시키는 결착부재를 종래의 나사식 앵커볼트에서 접착식 앵커볼트로 장착함에 의해 나사의 이탈에 따른 소음 및 결착력 저하를 방지하는 효과를 발휘한다.

또한, 탄성 콘크리트의 설치부의 밑면 단부 모서리상에 배수관이 형성됨으로써, 신축 이음장치의 배수가 원활히 이루어지는 효과를 나타낸다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 교량용 신축 이음장치의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3a 는 본 발명에 따른 핑거플레이트를 이용한 교량용 신축 이음장치의 평면도이고,

도 3b 는 상기 도 3a 의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 핑거플레이트형 교량용 신축 이음장치(100)에서는, 한 쌍의 핑거플레이트(110,130)가 놓이는 저부의 콘크리트를 종래의 일반콘크리트로 형성하지 않고 충격과 진동에 강한 탄성 콘크리트(150)로 형성하고, 핑거플레이트(110,130)는 종래의 고무형이나 강재로 형성하지 않고 부식의 위험이 없는 FRP(Fiber Reinforced Pannel)로 형성한다.

상기 대향한 한 쌍의 핑거플레이트(110,130)는 그 선단측에 핑거(111,131)가 서로 교호하게 배열되어 서로 맞물리는 구조로 이루어지며, 상기 교호하게 배열된 핑거(111,131)중 일측의 핑거(111)는 손가락 모양으로 선단부가 굴곡진 형상으로 형성한다.

또한, 본 발명의 핑거플레이트형 교량용 신축 이음장치(100)에 있어서, 핑거플레이트(110,130)를 교량상판에 고정시키기 위하여 사용하는 결착부재로 종래의 나사식 앵커볼트를 대신하여 접착식 앵커볼트(170)를 사용한다.

상기 접착식 앵커볼트(170)를 사용하는 경우, 종래의 나사 결착식의 체결방식에 있어서, 나사에 결착되는 너트가 헐거워질 경우 너트의 이탈에 따른 분실 및 너트의 덜거덕 그림에 따른 소음이 발생되는 현상을 막을 수 있게 된다.

상기 핑거플레이트(110,130)가 상부에 결착되는 저부의 콘크리트는 탄성 콘크리트(150)로 형성하며, 현장에서 직접 타설하여 설치되도록 한다. 이때, 탄성 콘크리트(150)가 설치된 부위의 밑면 단부 모서리 부위에는 배수관(190)이 설치되도록 하여 신축 이음장치(100) 부위의 배수가 원활히 이루어지도록 한다.

상기 탄성 콘크리트(150)는 종래의 무수축 콘크리트에 비해 충격과 진동에 강한 특성을 갖는 콘크리트로서, 탄성 콘크리트(150)에 사용되는 바인더는 다음과 같은 성분을 갖는다.

즉, 본 발명의 탄성 콘크리트(150)에 사용되는 바인더는 고경도 폴리우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 주 성분으로 이소시아네이트(isocyanate)기를 2개 이상 가지는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트와 지방족 이소시아네이트를 사용하여 폴리올과 반응시켜서 제조한 예비중합 중에서 한 가지 이상을 선택적으로 사용하고, 점감제와 가교결합제를 경화제의 첨가제로 사용하며, 피마자유 또는 수소화피마자유를 경화제의 주성분으로 사용하는 것 2액형 상온경화형 탄성콘크리트용 친환경성 고경도 폴리우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 핑거플레이트(110,130)는 FRP 로 제조되며, 상기 FRP 는 유리섬유 를 에폭시에 함침시킨 것으로, 기존의 강재에 비해 가벼워 운반 및 설치가 용이하고, 부식의 위험이 없어 최근 들어 건설자재로 많이 사용되는 재질이다.

상기 FRP 재와 종래의 강재에 있어서 물리적 특성을 비교해 보면 아래 <표 1> 과 같다.

<표 1>

종 류	강 판	FRP
비 중 (g/㎤)	7.9	1.3 ∼1.8
열팽창계수	1.2×10^-5	-
인장강도 (N/ mm ² )	400 ~ 600	500 ∼ 3,550
인장탄성률 (N/ mm ² )	2.1×10⁵	0.25 ∼ 5.9×10⁵
파단시 변형율 (%)	6.0	0.8 ∼5.0

한편, 본 발명의 핑거플레이트를 이용한 교량용 신축 이음장치(100)에 있어서, 서로 교호하게 배열된 한 쌍의 핑거(111,131)중 일측의 핑거(111)는 종래의 직각형 구조로 하지 않고 선단이 손가락 모양의 굴곡형으로 형성한다.

즉, 핑거(111)를 굴곡형으로 하면 차량 통과시에 마찰이 줄어들어서 소음이 감소하고, 차량 타이어에 대한 손상을 감소시켜서 사고의 위험을 줄일 수 있게 된다.

도 1 은 종래 기술에 따른 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치를 설명하기 위한 도면이고,

도 2 는 종래 기술에 따른 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치의 구조를 도시한 사시도이다.

도 3a 는 본 발명에 따른 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치의 평면도이고,

도 3b 는 상기 도 3a 의 A-A 선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50,100 : 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치

110,130 : 핑거플레이트 111,131 : 핑거

150 : 탄성 콘크리트 170 : 접착식 앵커볼트

190 : 배수관

Claims

교량의 상판과 상판 사이의 이음매에 설치되며 선단의 핑거(111,131)가 교호하게 배열되어 맞물리는 FRP 재의 핑거플레이트(110,130)와,

상기 핑거플레이트(110,130)의 저부에 위치한 탄성 콘크리트(150)와,

상기 핑거플레이트(110,130)를 상기 탄성콘크리트(150)에 결착시키는 접착식 앵커볼트(170)를 포함하는 것을 특징으로 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 핑거플레이트(110,130)중 일측 핑거플레이트(110)의 핑거(111) 형상이 손가락 모양의 굴곡형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 탄성 콘크리트(150)가 설치된 부위의 밑면 단부 모서리 부위에 배수관(190)이 설치되도록 하여 신축 이음장치(100) 부위의 배수가 원활히 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 탄성 콘크리트(150)에 사용되는 바인더는 고경도 폴리우레탄 수지인 것 을 특징으로 하는 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치.
청구항 4 에 있어서,

상기 고경도 폴리우레탄 수지는 주 성분으로 이소시아네이트(isocyanate)기를 2개 이상 가지는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트와 지방족 이소시아네이트를 사용하여 폴리올과 반응시켜서 제조한 예비중합 중에서 한 가지 이상을 선택적으로 사용하고, 점감제와 가교결합제를 경화제의 첨가제로 사용하며, 피마자유 또는 수소화피마자유를 경화제의 주성분으로 사용하는 2액형 상온경화형 탄성콘크리트용 친환경성 고경도 폴리우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 교량용 핑거플레이트형 신축 이음장치.