KR20100019691A - 전단키 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축구조물 또는 교량에 교좌장치 등과 함께 적용되어 온도 변화에 따른 신축력 또는 지진 등과 같이 급격한 변위 발생시 전단력이 교량에 작용하는 것을 최소화한 전단키에 관한 것으로, 본 발명의 전단키는 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서, 상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 길이방향의 돌출 블럭을 갖는 상부판; 저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 돌출 블럭의 양쪽에 위치되어 결합되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭을 갖는 하부판; 및 상기 돌출 블럭과 상기 가이드 블럭의 접촉면에 각기 제공되는 마찰 저감 패드;를 포함하며, 상기 돌출 블럭은 상부판과 접하는 부분이 라운드처리되어 있으며, 그 폭이 하부판 방향의 폭보다 크며, 상기 가이드 블럭은 하부판과 접하는 부분이 라운드 처리되어 있으며, 그 폭이 상부판 방향의 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

전단키

Description

전단키{SHEAR KEY}

본 발명은 구조물에 적용되는 전단키에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축구조물 또는 교량에 교좌장치 등과 함께 적용되어 온도 변화에 따른 신축력 또는 지진 등과 같이 급격한 변위 발생시 전단력이 교량에 작용하는 것을 최소화한 전단키에 관한 것이다.

일반적으로 교량은, 지면에 세워져 설치되는 하부구조물인 교각들과 이 교각들의 상면에 설치되어 차량 등이 이동할 수 있도록 도로를 형성하는 상부구조물 및 상기 교각의 상면에서 상기 상부구조물을 지지하게 되는 교좌장치 등을 포함하여 구성된다.

상기 교좌장치는, 교량의 상부구조물과 하부구조물의 사이에서 상기 상부구조물에 작용하는 수평 또는 수직하중을 하부구조물에 전달하여 이를 분산시키는 역할을 하게 된다. 즉, 교좌장치는 상부구조물이 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축하게 되는데 이와같은 경우 교량의 길이방향 또는 폭방향의 유동에 적절하게 대응하게 된다.

또한, 교량은 교좌장치와 더불어 지진 등과 같은 자연 재해에 의해 상부구조 물이 낙교되는 것을 방지하기 위해 다양한 형태의 낙교방지시설을 가진 내진 설계가 필요하다.

이러한 교량받침에서 내진 및 면진설계가 이루어지거나 이러한 설계가 반영되지 않은 교량은 지진시 상부구조물의 질량에 비례하는 관성력으로 인하여 고정단 교각에 큰 수평력이 작용하며, 교좌장치 등이 설치되어 있는 경우에도 불구하고 교좌 장치 또는 교각이 파손되거나 또는 상부구조물이 낙교될 수 있는 중대한 문제를 내포하고 있다.

따라서, 내진 또는 면진 성능을 확보하지 않은 기존 교량에 대해서는 내진 및 면진 성능을 개선하기 위해 기존 교량의 교좌장치를 완전 교체하여 면진 및 내진성능을 확보하거나, 또는 교각의 단면확대를 통하여 내진성능을 증대시켜야만 하는 문제점이 있다.

또한, 지진 등의 비교적 큰 변위가 발생되는 경우 교량의 상부구조물과 하부구조물의 상대적 운동에 따라 순간적으로 변위가 발생되고 이에따라 교좌장치에 큰 손상이 가해져 교좌장치가 설치되어 있음에도 불구하고 대형의 사고가 발생되는 문제점을 내포하고 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 건축구조물 또는 교량에 교좌장치 등과 함께 적용되어 온도 변화에 따른 신축력 또는 지진 등과 같이 급격한 변위 발생시 전단력이 교량에 작용하는 것을 최소화한 전단키를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 전단키는 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서, 상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 길이방향의 돌출 블럭을 갖는 상부판; 저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 돌출 블럭의 양쪽에 위치되어 결합되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭을 갖는 하부판; 및 상기 돌출 블럭과 상기 가이드 블럭의 접촉면에 각기 제공되는 마찰 저감 패드;를 포함하며, 상기 돌출 블럭은 상부판과 접하는 부분이 라운드처리되어 있으며, 그 폭이 하부판 방향의 폭보다 크며, 상기 가이드 블럭은 하부판과 접하는 부분이 라운드 처리되어 있으며, 그 폭이 상부판 방향의 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기 돌출 블럭 및 가이드 블럭의 경사면의 경사각은 40° 내지 80°인 것이 바람직하다.

상기 돌출 블럭은 중앙 블럭 및 보조 블럭으로 이루어지며, 상기 가이드 블럭은 좌·우 가이드 블럭이 상기 돌출 블럭의 중앙 블럭 및 보조 블럭을 가이드 할 수 있도록 주 블럭 및 보조 블럭으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 전단키는 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서,상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 원뿔대 형상의 돌출 블럭을 갖는 상부판; 저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 돌출 블럭을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하는 하부판; 및 상기 돌출 블럭과 상기 가이드 블럭의 접촉면에 제공되는 마찰 저감 패드;를 포함하며, 상기 돌출 블럭은 상부판과 접하는 부분이 라운드처리되어 있으며, 그 직경이 하부판 방향의 직경보다 크며, 상기 가이드 블럭은 하부판과 접하는 부분이 라운드 처리되어 있으며, 그 내부 공간은 상기 돌출블럭과 대응하는 형상이며, 하부판과 접하는 부분의 직경이 상부판 방향의 직경보다 큰 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 전단키는 건축구조물 또는 교량에 교좌장치 등과 함께 적용되어 온도 변화에 따른 신축력 또는 지진 등과 같이 급격한 변위 발생시 전단력이 교량에 작용하는 것을 최소화할 수 있다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 특징 및 작용들은 첨부도면을 참조하여 이하에서 설명되는 실시예들을 통해 명백하게 드러나게 될 것이다.

첨부된 도면과 연관하여 이하에서 개시되는 상세한 설명은 발명의 바람직한 실시예들을 설명할 의도로서 행해진 것이고, 발명이 실행될 수 있는 형태들만을 나타내는 것은 아니다. 본 발명의 사상이나 범위에 포함된 동일한 또한 등가의 기능들이 다른 실시예들에 의해서도 달성될 수 있음을 주지해야 한다.

도면에 개시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대한 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키의 정단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키(100)는 2방향, 즉, 전단키(100)의 좌우 방향의 전단력에 대하여 전단 에너지를 흡수하는 역할을 수행한다.

교량의 상부구조물과 결합되는 상부판(110)과, 교량의 하부구조물에 결합되는 하부판(120)을 구비하여 구성된다. 이러한, 상기 상부판(110) 및 하부판(120)은 모두 주물을 통하여 제조된다.

한편, 상기 상부판(110)은 사각 또는 원형 패널 형상을 가지며, 그 상면이 교량 등의 상부구조물에 결합되고, 그 저면에는 상기 하부판(120) 방향으로 돌출된 돌출 블럭(115)이 형성되어 있다.

상기 돌출 블럭(115)은 교량의 길이 방향을 따라 하향 돌출되며, 상기 소정 의 경사각(θ)을 유지하며 돌출되어 있다. 상기 돌출 블럭(115)의 경사각(θ)은 40° 내지 80°의 범위를 유지하고, 상기 돌출 블럭(115)이 상기 상부판(110)과 접하는 부분은 라운드처리되어 있으며, 상기 돌출 블럭(115)은 상기 상부판(110) 방향의 폭이 하부판(120) 방향의 폭보다 큰 형상을 가진다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키(100)가 전단력을 받는 경우, 상부판(110)에 상기 돌출 블럭(115)이 접하는 부분에 응력이 집중되는 것을 분산하기 위함니다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키(100)가 설치되고 사용되는 중에 발생할 수 있는 응력 집중으로 인한 크랙이 상부판(110)과 돌출 블럭(115)이 접하는 부분에서 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

상기 하부판(120)은 상기 상부판(110)과 마찬가지로 대략 원형 또는 사각 패널 형상을 가지며, 상기 상부판(110) 방향으로 상기 돌출 블럭(115)과 대응하는 가이드 블럭(121)이 돌출되어 있다.

상기 가이드 블럭(121)은 좌·우 가이드 블럭(121a,121b)으로 구분되며, 상기 좌·우 가이드 블럭(121a,121b) 사이의 공간은 상기 돌출 블럭(115)의 형상과 대응한다. 즉, 좌·우 가이드 블럭(121a,121b)은 상기 돌출 블럭(115)의 대응하는 경사면의 기울기(경사각, σ)가 상기 돌출 블럭(115)의 경사각(θ)과 동일한 경사를 이루며, 상기 하부판(120)의 상면에서 상향 돌출되는 것이다. 이러한, 가이드 블럭(121)은 상기 돌출 블럭(115)과 마찬가지로, 상기 하부판(120)과 접하는 부분은 라운드 처리되어 있으며, 상기 좌·우 가이드 블럭(121a,121b)은 상기 하부 판(120) 방향의 폭이 상부판(110) 방향의 폭보다 큰 형상을 가진다.

또한, 상기 가이드 블럭(121)과 상기 돌출 블럭(115) 사이에는 상기 돌출 블럭(115)이 가이드 블럭(121) 사이의 공간에 삽입될 때, 마찰력을 저감시킬 수 있는 마찰 저감 패드(122)가 삽입된다. 상기 마찰 저감 패드(122) 마찰력의 감소뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키(100)에 전단력이 작용하는 경우, 전단력의 일부를 흡수한다.

또한, 상기 하부판(120)의 가이드 블럭(121)의 반대 방향에는 앵커 볼트(123)가 채결된다. 상기 앵커 볼트(123)는 상기 하부판(120)이 교량의 하부구조물의 상면에 밀착,고정되도록하는 역할을 수행한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키(100)의 설치 및 작동은 하기와 같다.

전단키(100)의 설치시에는 교량의 하부구조물에 상기 앵커 볼트(123)를 이용하여 하부판(120)을 고정한다.

하부판(120)을 고정하면, 상기 가이드 블럭(121)이 상향 돌출된 형태를 이루는데, 상기 가이드 블럭(121)의 좌·우 가이드 블럭(121a,121b)의 경사면에 마찰 저감 패드(122)를 부착한다.

그런 다음, 상기 상부판(110)의 돌출 블럭(115)이 아래를 향하도록 위치시킨 후, 상기 돌출 블럭(115)이 상기 좌·가이드 블럭(121) 사이의 공간에 삽입되도록 하고, 상기 상부판(110)을 교량의 상부구조물에 고정시킨다.

상기한 바와 같이 설치된 전단키(100)는 교량에 전단응력이 가해지는 경우, 예를 들면, 지진 등에 의하여 교량에 수평 변위가 발생하도록 하는 응력이 발생하는 경우, 교량의 상부구조물 및 하부구조물이 상대적인 운동을 하게 된다.

나아가, 상기 전단키(100)의 돌출 블럭(115) 및 가이드 블럭(121)의 경사면의 경사각(θ,σ)이 40° 내지 80°이므로, 교량의 상부구조물에 부착된 상부판(110)의 돌출 블럭(115)이 도 4에 도시된 바와 같이 경사면을 따라 이동을 하게 되어 교량 구조물 자체에 가해지는 전단 응력을 이동에너지로 해소할 수 있게 된다.

한편, 상기에서 돌출 블럭(115)의 경사각이 40°이하라면, 전단키(100)에 전단 응력이 가해지는 경우, 돌출 블럭(115)이 좌·우 가이드 블럭(121a,121b) 사이를 이탈할 수 있으며, 80°이상인 경우에는 돌출 블럭(115)의 이동이 적으므로, 상기 좌·우 가이드 블럭(121a,121b)에 돌출 블럭(115)이 거의 직접적으로 전단 응력을 전달하게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단키를 설명하기 위한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단키의 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단키의 정단면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단키(200)는 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키(100)와 구조적으로 유사하다. 다만, 돌출 블럭(215)이 중앙 돌출 블럭(215a)과 보조 돌출 블럭(215b)로 이루어지며, 가이드 블럭(221)의 좌·우 가이드 블럭(221a,221b)이 각각 상기 돌출 블럭(215)를 가이드 할 수 있도록 주블럭(221a-1,221b-2) 및 보조 블럭(221a-2,221b-1)으로 이루어지는 구조만이 다르다.

또한, 설치시에는 상기 돌출 블럭(215)이 상기 가이드 블럭(221) 사이의 공간으로 슬라이드 되도록 설치한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단키를 설명하기 위한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단키의 분해 사시도이며, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단키의 정단면도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단키(300)는 4방향의 전단력을 받을 수 있는 구조이다.

그 구성은 일 실시예에 따른 전단키(100)와 구조적으로 유사하다. 다만, 돌출 블럭(315)이 원뿔대 형상이며, 가이드 블럭(321)은 상기 돌출 블럭(315)을 수용할 수 있는 공간을 구비하는 형상으로 이루어지는 것이 다르다.

보다 상세히 설명하면, 상기 돌출 블럭(315)은 하부판(320) 방향의 직경보다 상부판(310) 방향의 직경이 더 큰 원뿔대 형상이다. 상기 돌출 블럭(315)의 경사각은 40° 내지 80°의 범위를 유지된다.

상기 가이드 블럭(321)은 상기 돌출 블럭(315)을 수용할 수 있는 형태의 내부 공간을 구비하며, 내부 공간의 경사각은 상기 돌출 블럭(315)의 경사각과 동일 하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키를 설명하기 위한 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키의 정단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단키의 작동을 설명하기 위한 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단키를 설명하기 위한 사시도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단키의 분해 사시도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단키의 정단면도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단키를 설명하기 위한 사시도.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단키의 분해 사시도.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단키의 정단면도.

Claims (4)

1. 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서,

   상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 길이방향의 돌출 블럭을 갖는 상부판;

   저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 돌출 블럭의 양쪽에 위치되어 결합되는 좌우 한 쌍의 가이드블럭을 갖는 하부판; 및

   상기 돌출 블럭과 상기 가이드 블럭의 접촉면에 각기 제공되는 마찰 저감 패드;를 포함하며,

   상기 돌출 블럭은 상부판과 접하는 부분이 라운드처리되어 있으며, 그 폭이 하부판 방향의 폭보다 크며,

   상기 가이드 블럭은 하부판과 접하는 부분이 라운드 처리되어 있으며, 그 폭이 상부판 방향의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 전단키.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 돌출 블럭 및 가이드 블럭의 경사면의 경사각은 40° 내지 80°인 것을 특징으로 하는 전단키.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 돌출 블럭은 중앙 블럭 및 보조 블럭으로 이루어지며,

   상기 가이드 블럭은 좌·우 가이드 블럭이 상기 돌출 블럭의 중앙 블럭 및 보조 블럭을 가이드 할 수 있도록 주 블럭 및 보조 블럭으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단키.
4. 상부구조물과 하부구조물 사이에 제공되는 전단키에 있어서,

   상면이 상부구조물에 결합되고, 그 저면에 하향 돌출된 원뿔대 형상의 돌출 블럭을 갖는 상부판;

   저면이 하부구조물에 결합되고, 그 상면에 상기 돌출 블럭을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하는 하부판; 및

   상기 돌출 블럭과 상기 가이드 블럭의 접촉면에 제공되는 마찰 저감 패드;를 포함하며,

   상기 돌출 블럭은 상부판과 접하는 부분이 라운드처리되어 있으며, 그 직경이 하부판 방향의 직경보다 크며,

   상기 가이드 블럭은 하부판과 접하는 부분이 라운드 처리되어 있으며, 그 내부 공간은 상기 돌출블럭과 대응하는 형상이며, 하부판과 접하는 부분의 직경이 상부판 방향의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 전단키.

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