KR20180040805A - 교량의 비지지점 신축이음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 교량의 비지지점 신축이음장치는, 교량의 경간 비지지점에 시공되는 신축이음장치에 있어서, 제1방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제1거더와, 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제2거더 사이에 구비되어 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 신축에 따라 변형되어 변위를 흡수하는 변위흡수부재 및 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향 변위를 제한하는 횡변위제한유닛을 포함한다.

Description

교량의 비지지점 신축이음장치{Expansion Joint Constructing Non-Supporting Point of Bridge}

본 발명은 교량의 신축이음장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경간의 비지지점에 구비되어 교량 구조물의 개수를 최소화할 수 있도록 하는 교량의 비지지점 신축이음장치에 관한 것이다.

일반적으로 교량 또는 도로 슬래브의 경우, 온도 변화에 의한 신축으로 인해 균열이 발생하는 것을 방지하기 위한 신축이음장치를 설치하게 된다.

종래의 신축이음장치는 서로 맞물린 채로 상호 간에 삽입 및 이탈을 반복하는 한 쌍의 핑거 플레이트가 구비되거나, 또는 일정 간격이 이격된 레일이 구비된 형태를 가진다. 그리고 이와 같은 신축이음장치는 조인트 교량에 적용되는 경우 복수 개가 일정 길이마다 설치되며, 일체식 교량에 적용되는 경우 교량 양측의 포장체에 설치될 수 있다.

도 1은 종래의 신축이음장치(1)가 구비된 조인트 교량의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 조인트 교량은 복수 개로 분할된 상부 구조물을 포함하며, 상기 상부 구조물은 도로 포장체(30)와, 상기 도로 포장체 하부에서 지지력을 제공하는 거더(20)를 포함한다.

그리고 각 상부 구조물의 사이에는 신축이음장치(1)가 구비되며, 특히 상기 신축이음장치(1)는 교각(10)의 상부에 대응되는 위치에 구비된다. 또한 상기 교각(10)과 상기 상부 구조물 사이에는, 상기 상부 구조물을 지지하기 위한 교량받침(12)이 구비된다.

하지만, 이러한 신축이음장치(1)는 차량통행 시 주행성(Ridability)를 감소시키며, 차량 하중과 이물질에 의한 파손으로 인해 대략 6-7년의 교체주기를 가진다.

신축이음장치(1) 교체 시에는 신축이음장치(1) 자체의 설치 비용뿐 아니라 교통통제 비용 및 사회적, 경제적 비용을 유발시키므로, 특별한 손상이 없는 교량의 경우에는 신축이음장치(1)는 교량의 유지관리 비용의 대부분을 차지하게 된다. 또한 대부분의 신축이음장치(1)는 누수가 발생하므로 교량 열화의 근본적인 원인을 제공한다.

따라서 신축이음장치(1)의 개소를 줄이는 것이 최선의 방법이나, 상기와 같은 형태의 신축이음장치(1)는 각 교각마다 구비되므로 유지관리비용이 막대하게 소요되는 문제가 있다.

또한 상기와 같은 신축이음장치(1)와 달리 경간 사이에서 신축이음장치의 역할을 수행할 수 있는 게르버 보(Gerber Beam)가 존재하기는 하나, 이는 거더의 전단 지지 높이를 감소시키게 되므로 오히려 취약부를 형성하게 되는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국등록특허 제10-1002423호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 신축이음장치의 개수를 최소화하여, 유지관리비용을 절감할 수 있도록 하는 신축이음장치를 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교량의 비지지점 신축이음장치는, 교량의 경간 비지지점에 시공되는 신축이음장치에 있어서, 제1방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제1거더와, 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제2거더 사이에 구비되어 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 신축에 따라 신축되는 변위흡수부재 및 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향 변위를 제한하는 횡변위제한유닛을 포함한다.

그리고 상기 변위흡수부재는, 상기 제1거더에 체결되는 제1체결부, 상기 제2거더에 체결되는 제2체결부 및 상기 제1체결부와 상기 제2체결부 사이를 연결하는 변위흡수부를 포함할 수 있다.

또한 상기 제1체결부 및 상기 제2체결부는 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향으로 이격되도록 형성될 수 있다.

그리고 상기 횡변위제한유닛은, 상기 제1거더 또는 상기 제2거더 중 어느 일측에 통과홀 형태로 형성된 삽입부 및 상기 제1거더 또는 상기 제2거더 중 나머지 일측에 형성되며, 상기 삽입부 방향으로 돌출되어 상기 삽입부에 삽입되고, 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 신축에 의해 상기 삽입부 내에서 슬라이딩되는 슬라이딩부를 포함할 수 있다.

또한 상기 횡변위제한유닛은 복수 개가 구비되며, 상기 제1거더 및 상기 제2거더에는 상기 삽입부와 상기 슬라이딩부가 교대로 배열될 수 있다.

그리고 상기 제1거더 및 상기 제2거더 중 적어도 어느 하나는, 하부플랜지, 상기 하부플랜지 상에 상기 제1거더 또는 상기 제2거더의 길이 방향을 따라 구비되는 복수의 주형 및 상기 하부플랜지 상에 상기 제1거더 또는 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향을 따라 구비되며, 서로 인접한 주형 사이에 구비되는 다이아프레임을 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 교량의 비지지점 신축이음장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 비지지점에 구비되어 교량 구조물의 개수를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 교량 구조물의 개수가 최소화되므로, 신축이음장치와 교량받침의 개수 역시 최소화할 수 있으므로 설계, 시공 비용과 유지관리 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 신축이음장치의 개소를 줄일 수 있어 누수부위를 없애 교량의 열화를 줄일 수 있다.

넷째, 거더의 웨브 높이와 동일 높이를 가진 변위흡수부재가 비지지점신축이음에 사용되어 취약부를 형성하지 않고, 구조적으로 안전하다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 교량에 적용되던 신축이음장치의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치의 설치 위치를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치의 구조를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치에 있어서, 제1거더의 구조를 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치에 있어서, 변위흡수부재의 구조를 나타낸 도면; 및
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치에 있어서, 횡변위제한유닛의 구조를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치(100)의 설치 위치를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치(100)는 교량의 경간, 즉 교각(10) 등 지지점이 마련되지 않는 비지지점에 시공된다.

특히 본 실시예의 경우 상기 신축이음장치(100)는 제1방향으로부터 연장된 교량 구조물의 도로 슬래브(30) 및 제1거더(200L)와, 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로부터 연장된 교량 구조물의 도로 슬래브(30) 및 제2거더(200R) 사이에 구비된다.

이에 따라 상기 제1방향으로부터 연장된 교량 구조물과 상기 제2방향으로부터 연장된 교량 구조물은 전체적으로 하나의 조인트만을 형성하게 된다. 즉 본 발명은 신축이음장치(100)의 개수 역시 최소화하여 유지관리비용을 절감할 수 있으며, 교각(10) 상에 설치되던 신축이음장치에서 필수적으로 요구되던 지지구조물을 생략하여 시공이 가능하다.

이하에서는 본 발명의 신축이음장치(100)의 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치(100)의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 신축이음장치(100)는 변위흡수부재(110)와, 횡변위제한유닛(120, 130)을 포함한다.

상기 변위흡수부재(110)는 제1방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제1거더(200L)와, 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제2거더(200R) 사이에 구비되어 상기 제1거더(200L)와 제2거더(200R)의 신축에 따른 변위를 흡수하는 역할을 수행한다.

또한 상기 횡변위제한유닛(120, 130)은, 상기 제1거더(200L)와 제2거더(200R)의 신축 시 함께 발생할 수 있는 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향 변위를 제한하도록 마련되며, 본 실시예의 경우 상기 횡변위제한유닛(120, 130)은 서로 대응되도록 형성되는 삽입부(130)와 슬라이딩부(130)를 포함한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치에 있어서, 제1거더(200L)의 구조를 나타낸 도면이다. 본 도면에서는 제1거더(200L)만을 대표적으로 도시하고 있으나, 이와 같은 제1거더(200L)의 구조는 제2거더(200R)에도 동일하게 적용될 수 있는 것은 물론이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1거더(200L)는 하부플랜지(230)와, 주형(210)과, 다이아프레임(220)을 포함한다.

상기 하부플랜지(230)는 상기 제1거더(200L)의 전체적인 지지 구조를 형성하며, 상기 주형(210)과 상기 다이아프레임(220)의 설치 기반을 제공한다.

그리고 상기 주형(210)은 상기 하부플랜지(230) 상에 기립된 형태로 구비되며, 상기 제1거더(200L)의 길이 방향을 따라 연장된다. 본 실시예에서 상기 주형(210)은 I빔 형태로 형성되어, 제1상부플랜지(212) 및 제1웨브(214)를 포함하는 형태를 가진다.

즉 상기 주형(210)은 상기 제1웨브(214)가 상기 하부플랜지(230) 상에 기립되고, 상기 제1상부플랜지(212)는 상기 하부플랜지(230)와 평행하게 형성되어 상부의 도로 슬래브(30)를 지지하게 된다.

또한 상기 주형(210)은 복수 개가 상기 제1거더(200L)의 길이 방향에 대한 횡 방향으로 각각 이격되어 구비된다.

상기 다이아프레임(220) 역시 마찬가지로 상기 하부플랜지(230) 상에 기립된 형태로 구비되며, 상기 제1거더(200L)의 길이 방향에 대한 횡 방향을 따라 구비된다. 본 실시예에서 상기 다이아프레임(220) 역시 주형(210)과 동일하게 I빔 형태로 형성되어, 제2상부플랜지(222) 및 제2웨브(224)를 포함하는 형태를 가진다.

즉 상기 다이아프레임(220)은 상기 제2웨브(224)가 상기 하부플랜지(230) 상에 기립되되 상기 제1웨브(214)에 대해 수직하게 연결되며, 상기 제2상부플랜지(222)는 상기 하부플랜지(230)와 평행하게 형성된다. 이때 상기 제2상부플랜지(222)의 높이는 상기 제1상부플랜지(212)보다 다소 낮게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 제2상부플랜지(222)의 상부는 상기 제1상부플랜지(212)의 하부에 용접되어 보강 강도를 높일 수 있다.

그리고 이와 같은 상기 다이아프레임(220)은, 복수 개가 서로 인접한 주형(210) 사이에 구비될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1거더(200L)는 전체적으로 평면 상 격자 형태를 형성하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치(100)에 있어서, 변위흡수부재(110)의 구조를 나타낸 도면이다.

상기 변위흡수부재(110)는 전술한 바와 같이 제1거더(200L)와 제2거더(200R) 사이에 구비되며, 제1거더(200L)와 제2거더(200R)의 신축에 따른 변위를 흡수하는 역할을 수행한다. 상기 변위흡수부재(110)는 제한 없이 다양한 재질로 형성될 수 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 변위흡수부재(110)는 제1체결부(112a)와, 제2체결부(112b)와, 변위흡수부(114)를 포함한다.

상기 제1체결부(112a)는 상기 변위흡수부재(110)의 일단부에 형성되며, 상기 제1거더(200L)에 체결 가능하도록 상기 제1거더(200L)와 면접촉될 수 있다.

또한 상기 제2체결부(112b)는 상기 변위흡수부재(110)의 타단부에 형성되며, 상기 제2거더(200R)에 체결 가능하도록 상기 제2거더(200R)와 면접촉될 수 있다.

본 실시예의 경우 상기 제1체결부(112a) 및 상기 제2체결부(112b)는 각각 상기 제1거더(200L) 및 상기 제2거더(200R)의 대향면에 체결부재를 통해 결합되는 것으로 하였으나, 그 결합 방식은 제한 없이 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이다.

상기 변위흡수부(114)는 상기 제1체결부(112a)와 상기 제2체결부(112b) 사이를 연결하며, 곡선 형태를 가지도록 형성된다.

본 실시예의 경우 상기 변위흡수부(114)는 강재로 형성되며, S자 형태로 형성되어 제1거더(200L)와 제2거더(200R)의 신축에 따라 변형 및 복원되며 변위를 흡수하게 된다. 즉 상기 제1거더(200L)와 상기 제2거더(200R)가 교량의 길이 방향으로 신축될 경우 상기 변위흡수부(114)는 상기 제1체결부(112a) 및 상기 제2체결부(112b) 사이에서 변형되며 변위를 흡수할 수 있다.

다만, 상기 변위흡수부(114)의 형태는 곡선 형태 이외의 형태로 형성될 수도 있으며, 그 성질 역시 탄성, 비탄성 등 다양한 성질을 가질 수 있음은 물론이다.

특히 본 실시예에서 상기 제1체결부(112a) 및 상기 제2체결부(112b)는 상기 제1거더(200L) 및 상기 제2거더(200R)의 길이 방향에 대한 횡 방향으로 이격되도록 형성되어 서로 어긋난 위치에 체결되며, 이에 따라 상기 변위흡수부(114)에 인가되는 응력을 최소화하는 동시에 시공 편의성을 증대시킬 수 있다.

또한 본 실시예에서 상기 변위흡수부재(110)는 한 쌍이 구비되는 것으로 하였으며, 이들은 교량의 길이 방향 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 형태로 구비된다. 따라서 상기 한 쌍의 변위흡수부재(110)는 전체적으로 균일하게 압축 및 신장될 수 있다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 비지지점 신축이음장치(100)에 있어서, 횡변위제한유닛(120, 130)의 구조를 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같이 상기 횡변위제한유닛(120, 130)은, 상기 제1거더(200L)와 제2거더(200R)의 신축 시 발생할 수 있는 상기 제1거더(200L) 및 상기 제2거더(200R)의 길이 방향에 대한 횡 방향 변위를 제한할 수 있도록 상기 제1거더(200L)와 제2거더(200R)의 신축 방향을 가이드하는 역할을 수행한다.

그리고 본 실시예에서 상기 횡변위제한유닛(120, 130)은 서로 대응되도록 형성되는 삽입부(130)와 슬라이딩부(130)를 포함한다.

본 실시예의 경우 상기 삽입부(130)는 상기 제1거더(200L) 또는 상기 제2거더(200R) 중 어느 일측에 통과홀 형태로 형성되며, 상기 슬라이딩부(120)는 상기 제1거더(200L) 또는 상기 제2거더(200R) 중 나머지 일측에 형성되며, 상기 삽입부(130) 방향으로 돌출되어 상기 삽입부(130)에 삽입될 수 있도록 형성된다.

즉 상기 삽입부(130) 및 상기 슬라이딩부(120)는 상기 제1거더(200L)와 상기 제2거더(200R)의 대향면을 형성하도록 상기 제1거더(200L) 및 상기 제2거더(200R)의 최전방에 위치되는 다이아프레임(220)에 형성되며, 상기 슬라이딩부(120)는 상기 제1거더(200L) 및 상기 제2거더(200R)의 신축에 의해 상기 삽입부(120) 내에서 슬라이딩되며 상기 제1거더(200L)와 제2거더(200R)의 신축 방향을 가이드하게 된다.

또한 본 실시예의 경우 상기 횡변위제한유닛(100)은 상기 제1거더(200L)와 상기 제2거더(200R)에 각각 복수 개가 구비되며, 특히 상기 제1거더(200L)와 상기 제2거더(200R) 각각에는 상기 삽입부(120)와 상기 슬라이딩부(130)가 교대로 배열되는 형태를 가진다.

즉 상기 제1거더(200L)와 상기 제2거더(200R) 중 어느 일측에만 동일한 구성요소가 구비되지 않도록 하여, 상기 제1거더(200L)와 상기 제2거더(200R)의 신축 시 상기 신축이음장치(100)의 전체 면적에 걸쳐 균일하게 응력을 분포시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

30: 도로 슬래브 100: 신축이음장치
110: 변위흡수부재 112a: 제1체결부
112b: 제2체결부 114: 변위흡수부
120: 슬라이딩부 130: 삽입부
200L: 제1거더 200R: 제2거더
210: 주형 212: 제1상부플랜지
214: 제1웨브 220: 다이아프레임
222: 제2상부플랜지 224: 제2웨브
230: 하부플랜지

Claims (6)

1. 교량의 경간 비지지점에 시공되는 신축이음장치에 있어서,
   제1방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제1거더와, 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로부터 연장된 교량 구조물의 제2거더 사이에 구비되어 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 신축에 따라 변형되어 변위를 흡수하는 변위흡수부재; 및
   상기 제1거더 및 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향 변위를 제한하는 횡변위제한유닛;
   을 포함하는 교량의 비지지점 신축이음장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변위흡수부재는,
   상기 제1거더에 체결되는 제1체결부;
   상기 제2거더에 체결되는 제2체결부; 및
   상기 제1체결부와 상기 제2체결부 사이를 연결하는 변위흡수부;
   를 포함하는 교량의 비지지점 신축이음장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1체결부 및 상기 제2체결부는 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향으로 이격되도록 형성된 교량의 비지지점 신축이음장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 횡변위제한유닛은,
   상기 제1거더 또는 상기 제2거더 중 어느 일측에 통과홀 형태로 형성된 삽입부; 및
   상기 제1거더 또는 상기 제2거더 중 나머지 일측에 형성되며, 상기 삽입부 방향으로 돌출되어 상기 삽입부에 삽입되고, 상기 제1거더 및 상기 제2거더의 신축에 의해 상기 삽입부 내에서 슬라이딩되는 슬라이딩부;
   를 포함하는 교량의 비지지점 신축이음장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 횡변위제한유닛은 복수 개가 구비되며,
   상기 제1거더 및 상기 제2거더에는 상기 삽입부와 상기 슬라이딩부가 교대로 배열되는 교량의 비지지점 신축이음장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1거더 및 상기 제2거더 중 적어도 어느 하나는,
   하부플랜지;
   상기 하부플랜지 상에 상기 제1거더 또는 상기 제2거더의 길이 방향을 따라 구비되는 복수의 주형; 및
   상기 하부플랜지 상에 상기 제1거더 또는 상기 제2거더의 길이 방향에 대한 횡 방향을 따라 구비되며, 서로 인접한 주형 사이에 구비되는 다이아프레임;
   를 포함하는 교량의 비지지점 신축이음장치.

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