KR20180071182A - 구조 케이블용 방화 장치 - Google Patents

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Abstract

교시된 금속 보강재(32)를 포함하고 제 1 신장부(41), 제 2 신장부(42) 및 제 1 신장부 및 제 2 신장부 사이에 위치한 칼라(30)의 연결 영역(40)을 가진 구조 케이블용 방화 장치가 제안된다. 방화 장치는 제 1 및 제 2 신장부(41, 42)에서 구조 케이블(16)을 둘러싸고 연결 영역(40)에서 차단되는 보호 매트리스(34), 및 보호 매트리스(34)보다 더 단단하고, 연결 영역(40)에서 보강재(32)와 칼라(30) 사이에 배치되고 보호 매트리스와 협력하여 보강재에 제 1 신장부(41), 연결 영역(40) 및 제 2 신장부(42)를 따라 연속적인 열 보호를 제공하는 단열 고리(36)를 포함한다.

Description

구조 케이블용 방화 장치{FIRE PROTECTION DEVICE FOR A STRUCTURAL CABLE}
본 발명은 건설 작업물, 특히 케이블로 고정되거나 현수된 부분을 갖거나 단단하게 된 작업물에서 구조적 역할을 하는 케이블의 방화에 관한 것이다.
작업 단계에서 케이블 구조에 대한 주요 위험 중 하나는 화재, 예를 들어, 둑길에서, 특히 케이블 고정 지역의 부근에서, 특히 차량의 화재이다.
이러한 작업물의 구조적 케이블은 그 단부 사이에서 필요한 힘을 전달하기 위해 교시된 금속 보강재를 포함한다. 보강재는 예를 들어 플라스틱 재료로 만들어진 개별 피복물에 포함될 수 있는 금속 가닥이다. 금속 보강재의 하니스(harness)는 종종 케이블에 공기 역학적 특성, 미적 측면 및/또는 파괴행위 방지 기능을 제공하는 플라스틱 재료로 만들어진 집합적인 덮개로 둘러싸여 있다.
WO 2007/093703 A2는 케이블의 보강재 하네스를 직접 둘러싸며 집합적인 덮개에 함유되는 가요성 단열재로 이루어진 매트리스를 포함하는 방화 시스템을 기술한다.
이 시스템은 구조물의 다른 부재와 상호작용하는 특정의 단일 지점에서 케이블을 효과적으로 보호할 수 없다는 한계가 있다. 예를 들어 디비에이터 또는 댐퍼가 케이블에 대해 적용되는 경우, 매트리스의 가요성 재료의 존재는 힘의 양호한 전달 및 이 부재의 양호한 작동을 방해한다.
이러한 유형의 단일 지점은 종종 케이블의 연결장치 부근에 존재한다. 이것은 예를 들어 스테이 케이블의 댐퍼를 설치하는 경우이다. 예는 EP 0 343 054 A1 및 WO 2015/059413 A1에 기술되어 있다.
이들 단일 지점은 방화의 약점이다.
화재의 경우, 댐퍼 또는 디비에이터와 같은 주변 장치가 교체되어야하는 경우에도, 케이블의 보강재 하네스를 보호하는 것이 최우선이다.
곤란한 점은, 주변 장치가 연결되는 단일 지점의 방화가 구조의 정상 동작 중에 그 정확한 동작을 감소시키지 않아야 한다는 것이다. 예를 들어, 댐퍼 또는 디비에이터 칼라는 케이블 자체와 댐핑 또는 디비에이터 사이에 충분히 견고한 지지점을 제공해야 한다. 이러한 제약은 우수한 방화 솔루션, 특히 케이블 보강재를 감싸는 가요성 매트리스를 구현하는 솔루션의 구현과 모순될 수 있다. 칼라를 통과하는 이 매트리스는 가요성 인터페이스를 구성하여, 예를 들어, 이 칼라에 고정된 크로스 댐퍼의 성능을 저하시킬 수 있다. 전형적으로, 케이블의 세로방향 축에 직교하는 임의의 방향에서, 칼라의 가로방향 강성 값은 결코 106 N/m(100 kgf/mm) 보다 작지 않고, 바람직하게는 108 N/m(10 tf/mm)보다 크다.
본 발명의 목적은 상기한 어려움을 적어도 부분적으로 극복할 수 있는 다른 보호 방법을 제안하는 것이다.
건설 작업물의 구조 케이블의 방화 장치가 제안되고, 구조 케이블은 교시된 금속 보강재를 포함하고 제 1 신장부, 제 2 신장부 및 제 1 신장부 및 제 2 신장부 사이에 위치한 칼라의 연결 영역을 가진다. 방화 장치는 다음을 포함한다:
- 적어도 제 1 및 제 2 신장부에서 구조 케이블을 둘러싸고 연결 영역에서 차단되는 보호 매트리스; 및
- 보호 매트리스보다 더 단단하고, 연결 영역에서 보강재와 칼라 사이에 배치되고 보호 매트리스와 협력하여 보강재에 제 1 신장부, 연결 영역 및 제 2 신장부를 따라 연속적인 열 보호를 제공하는 단열 고리.
상기 장치는 칼라의 연결 영역을 형성하는 딘일 지점에서 보조 보호를 획득하면서, 이러한 연결 영역의 양측의 보호 매트리스에 의해 보강 하니스를 여전히 보호한다.
보호의 연속성은 케이블 근처의 화재에 의해 방출된 열을 금속 보강재에 전달할 수 있는 열 브리지를 방지한다.
방화는 작업물에 대해 고려해야 할 화재의 위험성에 따라 케이블의 연결장치에 인접한 영역으로 제한되거나 케이블의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다.
한 실시태양에서, 단열 고리는 방화 씰(firebreak seal)로 안감을 받친 표면을 따라 상호 접촉하는 보강재 주위에 조립된 여러 요소를 포함한다.
플라스틱 재료로 제조된 디비에이터 튜브는 연결 영역에서 단열 고리와 보강재 사이에 배치될 수 있다.
다른 재료 중에서, 섬유 강화 콘크리트가 단열 고리를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 섬유 강화 콘크리트는 금속 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 포함할 수 있다.
보호 매트리스는 구조 케이블의 제 1 및 제 2 신장부 중 적어도 하나에 종단 대면(end-to-end)으로 배치된 여러 세그먼트로 이루어질 수 있고, 오버레이 매트리스는 인접한 2개의 세그먼트 주위에 배치되어 열 보호의 연속성을 보장한다.
연결 영역의 양측에서 열 보호의 연속성을 보장하기 위해, 보호 매트리스는 제 1 신장부의 측면 및 제 2 신장부의 측면 상에서 단열 고리와 세로방향으로 접촉하여 배치될 수 있다.
보호 매트리스는 단열 고리를 가진 세로방향 오버레이, 보강재 및 단열 고리를 갖는 부분을 가진다.
선행 기술을 보완할 수 있는 또 다른 가능성은 제 1 신장부의 측면 및 제 2 신장부의 측면 상의 보호 매트리스와 단열 고리 사이의 계면에서 팽창성 재료를 갖는 것이다.
방화 장치의 한 실시태양은 제 1 및 제 2 신장부 중 적어도 하나에 구조 케이블의 보강재가 수납되는 튜브를 추가로 포함하고, 보호 매트리스는 이 튜브 둘레에 배치된다.
전형적인 실시태양에서, 단열 고리는 보호 매트리스의 강성보다 적어도 100배 큰 강성을 갖는다.
본 발명의 다른 양태는 적어도 하나의 구조 케이블 및 연결 영역에서 구조 케이블에 연결된 칼라를 포함하는 건설 작업물에 관한 것이다. 구조 케이블은 교시된 금속 보강재 및 칼라의 연결 영역의 양측에 제 1 신장부 및 제 2 신장부를 포함한다. 건설 작업물은 다음을 포함하는 방화 장치를 포함한다:
- 적어도 제 1 및 제 2 신장부에서 구조 케이블을 둘러싸는 보호 매트리스; 및
- 보호 매트리스보다 더 단단하고, 연결 영역에서 보강재와 칼라 사이에 배치되고 보호 매트리스와 협력하여 보강재에 제 1 신장부, 연결 영역 및 제 2 신장부를 따라 연속적인 열 보호를 제공하는 단열 고리.
작업물의 한 실시태양에 따르면, 구조 케이블은 보강재를 둘러싸는 외부 덮개 및 제 1 및 제 2 신장부 중 적어도 하나에서 보호 매트리스를 추가로 포함한다.
칼라는 구조 케이블의 진동을 감쇠시키기 위해 구조 케이블에 적어도 하나의 댐퍼 요소의 연결을 제공하는 기능을 가질 수 있다.
건설 작업물은 특히 사장교(cable-stayed bridge), 엑스트라도즈드교(extradosed bridge), 현수교(suspension bridge) 또는 사장탑(cable-stayed tower)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 실시태양의 비 제한적인 예에 대한 이하의 설명에 나타날 것이다.
도 1은 사장교의 개략적인 단면도이다.
도 2는 댐핑 장치의 연결 칼라 근처에서 스테이 케이블의 축 방향 단면도이다.
도 3은 칼라 상의 스테이 케이블의 횡 단면도이다.
본 발명은 사장교에 대한 비 제한적인 응용분야에서 이후에 기술된다. 그것은 또한 외래 교량, 현수교 또는 사장탑에 적용될 수 있음을 이해된다. 화재로부터 보호될 구조 케이블은 콘크리트로 만든 작업물의 외부 사전 가압 케이블(pre-stressed cable)일 수 있다.
도 1의 실시예에서, 고려된 구조 케이블(16)은 데크(14)를 매달기 위해 다리의 철탑(20)과 이의 데크(14) 사이에서 연장되는 다리의 스테이 케이블이다.
하나 또는 여러 스테이 케이블(16)은 하부 연결장치의 근처에 위치한 부착 점(P)과 데크(14) 사이에서(예를 들어, 스테이 케이블의 전체 길이의 몇 % 지점에서) 스테이 케이블(16)로 횡방향으로 연장되는 암을 포함하는 댐핑 장치(22)를 구비한다.
지점 P에서 댐핑 장치(22)의 암을 스테이 케이블(16)에 연결하기 위해, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 칼라(30)가 사용된다.
유사한 칼라가 구조 케이블을 고정된 디비에이터(댐퍼 없이)에 연결하는 데 사용될 수 있으며, 이를 통해, 예를 들어, 스테이 구조 또는 스테이 파일론 상에서 지지된다. 응용분야의 또 다른 예는 현수교의 데크 근처에 위치된 교수형 칼라를 위한 것이다. 교수형 칼라가 약 10m 미만, 최대 18-20m의 높이인 경우, 차량 화재로 인해 영향을 받을 수 있으며, 이런 방식으로 이후에 기술된 측정이 유리하게 채택될 수 있다.
스테이 케이블(16)을 형성하는 구조 케이블은 데크(14) 상에 하나 및 파일론(20) 상에 다른 하나, 단부에 배치된 2개의 연결 장치(도시되지 않음) 사이에 신장된 금속 보강재(32)의 하니스를 포함한다. 보강재(32)는 예를 들어 가닥, 특히 개별적으로 피복되고 그리스 또는 왁스를 바른 가닥이다.
스테이 케이블(16)의 주요 부분에서, 보강재(32)는, 예를 들어, WO 2007/093703 A2에 기술된 것과 동일한 재료로 형성될 수 있는 가용성 보호 매트리스(34)에 의해 화재로부터 보호된다. 매트리스(34)는 스테이 케이블의 전체 길이에서 연장될 수 있거나, 전체 길이에 걸쳐 방화가 요구되지 않는 경우 스테이 케이블의 일부분에서만 연장될 수 있다.
도 2는 스테이 케이블(16)의 제 1 신장부(41)와 제 2 신장부(42) 사이에 위치된 칼라(30)의 연결 영역(40)을 도시한다. 각각의 신장부(41, 42)는 연결 영역(40)으로부터 스테이 케이블의 연결장치 또는 다른 단일 지점 또는 보호 매트리스가 더 이상 필요하지 않은 주요 부분의 지점으로 연장된다.
보호 매트리스(34)는 제 1 및 제 2 신장부(41, 42)에서 스테이 케이블(16)을 둘러싸고 연결 영역(40)에서 중단된다. 실제로, 매트리스(34)의 가요성은 칼라(30)를 통해 스테이 케이블(16)에 연결된 장비의 기능에 반드시 적합한 것은 아니다. 보다 엄격한 상호작용이 전형적으로 이 수준에서 요구된다.
이를 위해, 고리(36)는 보호 매트리스(34)보다 더 강성이며(예를 들어, K≥100, 예를 들어 K≥10,000에도 K배 더 강함), 연결 영역(40)에서 보강재(32)와 칼라 (30) 사이에 배치된다. 단열 고리(36)의 강성은 106 N/m 이상, 또는 심지어 108 N/m 일 수 있다.
고리(36)은 또한 스테이 케이블(16)의 금속 보강재 및 칼라(30) 사이의 열 브리지를 방지하는데 사용된다. 보강재에 제 1 신장부(41), 연결 영역(40) 및 제 2 신장부(42) 모두를 따라 연속적인 열 보호를 제공하기 위해 고리는 단열이며 보호 매트리스(34)와 합력한다.
단열 고리(36)는 섬유-보강 콘크리트, 특히 초 고성능(UHPC)을 갖는 섬유-보강 콘크리트로 제조될 수 있다. 섬유-보강 콘크리트의 조성을 이루는 섬유는 금속 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 포함할 수 있다. 금속 섬유는 고리(36)의 기계적 강도를 향상시키는 반면 폴리프로필렌 섬유는 스폴링에 의해 야기되는 약화를 제한함으로써 온도 상승시 저항을 향상시킨다.
단열 고리(36)는 여러 주조된 요소(36a, 36b)에서 제조된 후 보강 하니스(32) 둘레에서 조립된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 고리(36)는 보강재(32) 둘레에 조립된 2개의 주조된 절반 덮개(36a, 36b)로 구성된다. 방화 씰(37)은 2개의 주조된 절반 덮개(36a, 36b)의 상호 접촉 표면 상에 배치된다.
스테이 케이블의 금속 보강재(32)에 대한 콘크리트의 접촉을 방지하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 디비에이터 튜브(38)가 고리(36)와 보강 하니스(32) 사이에 삽입된다. 튜브(38)는 예를 들어 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 플라스틱 재료로 만들어진다. 보강 하니스(32)가 칼라(30)에서 영향을 받는 작은 편차를 수용하기 위해 내부 면 상에 원환체 형상을 갖는다. 보강 하니스(32)가 다각형 횡단면(도 3의 경우에는 육각형)을 갖는다면, 디비에이터 튜브(38)는 고리(36)의 요소(36a, 36b)를 제 위치에 설정하기 전에 하니스의 면에 대해 플라스틱 재료로 만들어진 여러 판을 배치함으로써 형성될 수 있다.
도 2의 좌측 부분은 옵션으로서, 보강 하니스(32)를 함유하고 보호 매트리스 (34)에 의해 둘러싸인 튜브(44)가 제공될 수 있음을 보여준다. 예를 들어 HDPE로 만들어진 이 튜브(44)는 보강재(32)와 매트리스 (34) 사이의 공기 간극을 증가시키고 이러한 방식으로, 화재의 경우에 보강재의 열 보호를 추가로 증가시킨다. 이러한 튜브는 신장부(41, 42) 중 하나 또는 둘 모두에 존재할 수 있다.
스테이 케이블(16)을 따라 충분한 길이를 커버하기 위해, 보호 매트리스 (34)의 종단 대면 여러 세그먼트(34a, 34b)를 신장부(41, 42)의 적어도 하나에 설치하는 것이 일반적으로 필요하다(도 2). 스테이 케이블의 주요 부분에서 방화의 연속성을 보장하기 위해, 오버레이 매트리스(35)는 2개의 인접한 세크먼트(34a, 34b) 둘레에 배치되어 이들 사이의 기존 씰을 완전히 덮는다.
매트리스(34)는 접착제 또는 스트래핑 스트립, 또는 이들 2가지 유형의 수단의 조합을 사용하여 케이블(16) 상에 고정된다.
도 2는 또한 보호 매트리스(34)가 제 1 신장부(41)의 측면 및 제 2 신장부(42)의 측면 상에서 단열 고리(36)와 접촉하여 세로방향으로 배치되는 것을 도시한다. 연결 영역(40)과 신장부(41, 42) 중 하나 또는 다른 하나 사이의 보호의 연속성을 완전하게 하도록 몇몇 추가 측정이 실행될 수 있다.
특히, 세로방향 오버레이는 단열 고리(36)와 보호 매트리스(34)의 부분 사이에 배치될 수 있다(도 2). 보호 매트리스(34)의 오버레이(48)로서의 이 부분은 보강재(32)와 고리(36) 사이에서 보강 하니스(32)와 접촉하여 삽입된다.
보강재(32)와 보호 매트리스(34) 사이에 튜브(44)가 존재할 때, 공기 간격과 튜브(44)의 두께를 상쇄시키기 위해 고리(36) 근처에 방화 매트리스(45, 46)의 여유가 첨가될 수 있다.
또한, 보호 매트리스(34)와 절연 고리(36) 사이의 계면에 팽창성 재료를 코팅하는 것이 종종 적합하다. 과도한 가열의 경우에, 이 재료는 팽창되어 보강재(32)의 방향에서 열 전도를 방지한다.
칼라(30) 및 단열 고리(36)의 양측에 배치된 가요성 방화 매트리스는 일반적으로 외기에 직접 노출되지 않는다. 가요성 방화 매트리스는 플라스틱 덮개(HDPE)용 강철 튜브 중 하나를 포함하는 관형 덮개(도시되지 않음)에 의해 덮일 것이다. 이 덮개는 스테이 케이블에 공기역학적 및 미적 윤곽을 부여하고 매트리스를 기계적으로 보호한다.
상기한 실시태양은 본 발명의 간단한 설명이다. 첨부된 청구항들로부터 명백해지는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 건설 작업물의 구조 케이블의 방화 장치로서, 구조 케이블(16)은 교시된 금속 보강재(32)를 포함하고 제 1 신장부(41), 제 2 신장부(42) 및 제 1 신장부 및 제 2 신장부 사이에 위치한 칼라(30)의 연결 영역(40)을 가지며, 방화 장치는 다음을 포함하는 방화 장치:
    - 적어도 제 1 및 제 2 신장부(41, 42)에서 구조 케이블(16)을 둘러싸고 연결 영역(40)에서 차단되는 보호 매트리스(34); 및
    - 보호 매트리스(34)보다 더 단단하고, 연결 영역(40)에서 보강재(32)와 칼라(30) 사이에 배치되고 보호 매트리스와 협력하여 보강재에 제 1 신장부(41), 연결 영역(40) 및 제 2 신장부(42)를 따라 연속적인 열 보호를 제공하는 단열 고리(36).
  2. 제 1 항에 있어서,
    단열 고리(36)는 방화 씰(37)로 안감을 받친 표면을 따라 상호 접촉하는 보강재(32) 주위에 조립된 여러 요소(36a, 36b)를 포함하는 방화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    플라스틱 재료로 제조된 디비에이터 튜브(38)는 연결 영역(40)에서 단열 고리(36)와 보강재(32) 사이에 배치되는 방화 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단열 고리(36)는 섬유-보강 콘크리트로 만들어지는 방화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    섬유-보강 콘크리트는 금속 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 방화 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 매트리스(34)는 구조 케이블(16)의 제 1 및 제 2 신장부(41, 42) 중 적어도 하나에 종단 대면으로 배치된 여러 세그먼트(34aa, 34b)로 이루어지며, 오버레이 매트리스(35)는 인접한 2개의 세그먼트 주위에 배치되어 열 보호의 연속성을 보장하는 방화 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 매트리스(34)는 제 1 신장부(41)의 측면 및 제 2 신장부(42)의 측면 상에서 단열 고리(36)와 세로방향으로 접촉하여 배치되는 방화 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 매트리스(34)는 보강재(32)와 단열 고리 사이에 단열 고리(36)를 갖는 세로방향 오버레이를 갖는 부분(48)을 갖는 방화 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    팽창성 재료는 제 1 신장부(41)의 측면 및 제 2 신장부(42)의 측면 상의 보호 매트리스(34)와 단열 고리(36) 사이의 계면에 배치되는 방화 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 신장부(41, 42) 중 적어도 하나에, 구조 케이블(16)의 보강재 (32)가 수납되는 튜브(44)를 더 포함하며, 보호 매트리스(34)는 상기 튜브(44) 둘레에 배치되는 방화 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단열 고리(36)는 보호 매트리스(34)의 강성보다 적어도 100배 큰 강성을 갖는 방화 장치.
  12. 적어도 하나의 구조 케이블(16) 및 연결 영역(40)에서 구조 케이블에 연결된 칼라(30)를 포함하는 건설 작업물로서, 구조 케이블은 교시된 금속 보강재(32) 및 칼라의 연결 영역의 양측에 제 1 신장부(41) 및 제 2 신장부(42)를 포함하며, 건설 작업물은 다음을 포함하는 방화 장치를 포함하는 건설 작업물:
    - 적어도 제 1 및 제 2 신장부(41, 42)에서 구조 케이블(16)을 둘러싸는 보호 매트리스(34); 및
    - 보호 매트리스(34)보다 더 단단하고, 연결 영역(40)에서 보강재(32)와 칼라(30) 사이에 배치되고 보호 매트리스와 협력하여 보강재에 제 1 신장부(41), 연결 영역(40) 및 제 2 신장부(42)를 따라 연속적인 열 보호를 제공하는 단열 고리(36).
  13. 제 12 항에 있어서,
    구조 케이블(16)은 제 1 및 제 2 신장부 중 적어도 하나에서 보강재(32) 및 보호 매트리스(34)를 둘러싸는 외부 덮개를 추가로 포함하는 건설 작업물.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    칼라(30)는 구조 케이블의 진동을 감쇠시키기 위해 구조 케이블(16)에 대한 적어도 하나의 댐퍼 요소(22)의 연결을 제공하는 건설 작업물.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사장교(cable-stayed bridge), 엑스트라도즈드교(extradosed bridge), 현수교(suspension bridge) 또는 사장탑(cable-stayed tower)으로 구성되는 건설 작업물.
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