KR20200087492A

KR20200087492A - 교량용 마찰 댐퍼

Info

Publication number: KR20200087492A
Application number: KR1020190003832A
Authority: KR
Inventors: 방경환
Original assignee: (주)광원아이앤디
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2020-07-21

Abstract

본 발명은 교량용 마찰 댐퍼(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교량 상부 구조물(91)과 교각 및/또는 교대와 같은 하부 구조물(93)의 일 측에 설치되어, 지진시 발생하는 지진에너지를 회전 운동 중 발생하는 마찰력을 통해 흡수하며, 양 방향 수평 변위에 대하여 모두 수용 및 저항 가능한 회전 마찰 댐퍼에 관한 것이다.

Description

교량용 마찰 댐퍼{FRICTION DAMPER FOR BRIDGE}

일반적으로 교량용 댐퍼는 회전운동 또는 직선운동을 통하여 구조물 등으로 전해지는 진동을 최소화함으로써 해당 교량 구조물의 파손을 예방하는 구성을 일컫는다. 이러한 기존의 댐퍼들은 상시 그리고 지진 발생과 같은 비상시 교량 상부구조물에 발생하는 수평하중을 수용 및 그에 대한 저항을 하는 기능을 수행하여 구조물에 안전성을 도모하는 것을 특징으로 한다. 현재 상용화되어 있는 댐퍼들은 교축방향으로 발생하는 하중에 의한 수평변위만을 수용하는 것이 일반적이다. 따라서, 교축방향 외의 방향으로 발생하는 수평하중에 대해서는 수용 불가능한 문제점이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자는 전방향 수평하중에 대하여 모두 수용 및 저항 가능한 교량용 마찰댐퍼에 대하여 개시하고자 한다.

국내등록특허 제10-1512122호 '진자형 마찰 댐퍼'

앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명은 전 방향 수평하중에 대하여 수용 및 저항 가능한 하중 전달부재 및/또는 하중 수용부재를 구비함으로써 교량의 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 교량용 마찰댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 회전의 가능성이 있는 위치마다 회전 저항을 극대화하는 마찰부재(들)을 배치함으로써 비상시 상부구조물에 대하여 일정 수준 이상의 수평 변위 발생을 방지하도록 하는 교량용 마찰댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼는 상부 구조물의 일 측에 형성되어 비상시 상부구조물에 대한 전 방향 수평 변위 발생을 수용 및 저항하는 제1 고정부; 및 일 단이 제1 고정부와 결합하여 상방으로부터 전달되는 하중을 수용 및 하측으로 전달하는 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제1 고정부는 상부 구조물의 하면에 형성되며 상호 이격된 한 쌍의 판형으로, 이격된 공간에 하중 전달부재의 일 측을 수용하는 제1 삽입부재; 및 일 단 측이 제1 삽입부재와, 타 단 측이 연결부재와 결합하는 하중 전달부재;를 포함하며, 상기 하중 전달부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제1 플레이트부; 상기 제1 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제1 상부 결합부; 및 상기 제1 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 상기 연결부재와 연결되는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제1 하부 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제1 고정부는 상기 제1 삽입부재 및 상기 제1 삽입부재의 이격 공간 내 배치되는 제1 상부 결합부 사이에 삽입되며 마찰 계수를 증가시켜 비상시에 상부구조물에 작용하는 수평 하중 발생시 교축 방향 변위 발생에 대하여 저항하는 제1 회전 저항부재;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 연결부재는 일 단이 제1 고정부와 결합하며, 제1 고정부와 결합하는 일 단 측에는 제1 삽입공이 형성되어 제1 연결축부재의 삽입을 허용하는 몸체부; 및 원통 형상으로 형성되어 제1 삽입공에 삽입되는 제1 연결축부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 연결부재는 상기 제1 하부 결합부와 몸체부 사이에 삽입되어 마찰계수를 증가시켜 회전력에 저항하는 제1 연결부 회전저항부재;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제1 상부 결합부는 상측 테두리가 곡면으로 이루어져, 회전 과정에서 제1 삽입부재들의 이격 공간 내 회전시 상부구조물의 하면과 간섭이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼는 교량의 상하부구조물 사이에 배치되는 하중 전달부재;를 포함하고, 상기 하중 전달부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제1 플레이트부; 상기 제1 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제1 상부 결합부; 및 상기 제1 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 상기 연결부재와 연결되는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제1 하부 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제1 하부 결합부는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 서로 다른 평면상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제1 상부 결합부의 양 측면과 제1 하부 결합부의 양 측면은 서로 직교방향으로 형성되어 평면 형상이 '＋'의 십자형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼는 상부 구조물의 일 측에 형성되어 상부구조물에 대한 전 방향 수평 변위 발생을 수용 및 저항하는 제1 고정부; 일 단이 제1 고정부와 결합하여 상방으로부터 전달되는 하중을 수용 및 하측으로 전달하는 연결부재; 및 하부 구조물의 일 측에 형성되어 상부구조물에 대한 전 방향 수평 변위 발생을 수용 및 저항하는 제2 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제1 고정부는 상부 구조물의 하면에 형성되며 상호 이격된 한 쌍의 판형으로, 이격된 공간에 하중 전달부재의 일 측을 수용하는 제1 삽입부재; 및 일 단 측이 제1 삽입부재와, 타 단 측이 연결부재와 결합하는 하중 전달부재;를 포함하며, 제2 고정부는 하부 구조물의 측면에 형성되어 상호 이격된 한 쌍의 판형으로, 이격된 공간에 하중 수용부재의 일 측을 수용하는 제2 삽입부재; 및 일 단 측이 제2 삽입부재와, 타 단 측이 연결부재와 결합하는 하중 수용부재;를 포함하며, 상기 하중 전달부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제1 플레이트부; 상기 제1 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제1 상부 결합부; 및 상기 제1 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 상기 연결부재와 연결되는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제1 하부 결합부;를 포함하며, 상기 하중 수용부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제2 플레이트부; 상기 제2 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제2 상부 결합부; 및 상기 제2 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 양 측면이 제2 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제2 하부 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제2 상부 결합부는 양 측면이 제1 하부 결합부와 동일한 수직 평면 상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 교량용 마찰 댐퍼에 구비되는 상기 제2 하부 결합부는 양 측면이 제1 플레이트부와 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 전 방향 수평하중에 대하여 수용 및 저항 가능한 하중 전달부재 및/또는 하중 수용부재를 구비함으로써 교량의 전체적인 구조적 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 회전의 가능성이 있는 위치마다 회전 저항을 극대화하는 마찰부재(들)을 배치함으로써 비상시 상부구조물에 대하여 일정 수준 이상의 수평 변위 발생을 방지하도록 하는 효과가 도출된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 사시도이고;
도 2는 도 1에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 분해사시도이고;
도 3은 도 1에 따른 하중 전달부재 및 하중 수용부재의 사시도이고;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 제1 고정부 측 개략 정면도이고;
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 개략적인 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며 청구범위에 기재된 사항을 기준으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 참고적으로 제공되는 것일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 사시도이고; 도 2는 도 1에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 분해사시도이고; 도 3은 도 1에 따른 하중 전달부재 및 하중 수용부재의 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명은 교량용 마찰 댐퍼(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교량 상부 구조물(91)과 교각 및/또는 교대와 같은 하부 구조물(93)의 일 측에 설치되어, 지진 시 발생하는 지진에너지를 회전 운동 중 발생하는 마찰력을 통해 흡수하며, 상부 구조물(91)에 작용하는 양 방향 수평 변위에 대하여 모두 수용 및 저항 가능한 회전식 마찰 댐퍼에 관한 것이다.

이를 위하여, 상기 마찰 댐퍼(1)는 제1 고정부(10), 연결부재(30)와, 제2 고정부(50)를 포함할 수 있다.

제1 고정부(10)는 상부 구조물(91)의 일 측에 형성되며, 바람직하게 하면/저면에 형성되어 지진 발생 등과 같은 비상시에 상부구조물(91)에 대한 일 방향 또는 양 방향 수평 하중 작용시 해당 하중을 모두 수용 및 하측으로 전달함으로써 상부구조물(91)의 양 방향 수평 변위 발생에 대하여 모두 수용 및 저항 가능하도록 하는 구성이다.

이를 위하여, 제1 고정부(10)는 제1 삽입부재(110), 하중 전달부재(130), 상부 축부재(150), 상부 가압부재(170)와, 제1 회전 저항부재(190)를 포함할 수 있다.

제1 삽입부재(110)는 상부구조물(91)의 일 측에, 바람직하게 하면에 형성되어 후술할 하중 전달부재(130)와 결합하는 구성이다. 제1 삽입부재(110)는 상호 이격된 한 쌍이 판형으로, 예를 들어 하면이 곡면 형상으로 형성되어, 회전시 하중 전달부재(130)의 플레이트부(131)의 상면과의 간섭이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니며, 사각판형으로 형성될 수도 있다.

각각의 제1 삽입부재(110)에는 양 측면을 관통하여 후술할 상부 축부재(150)의 삽입을 허용하는 제1 관통공(111)이 형성된다. 또한, 한 쌍의 제1 삽입부재(110)의 이격 거리는 후술할 하중 전달부재(130)의 상부 결합부(133)의 두께와 대략 일치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또는, 상부 결합부(133) 및 후술할 한 쌍의 제1 회전 저항부재(190)의 두께를 합한 것과 대략 일치하도록 형성될 수도 있다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 하중 전달부재(130)는 교량 상부구조물(91)로부터 전달하는 수평 하중을 하측으로 전달하는 구성이며, 더욱 상세하게는 양 방향 수평 하중을 수용 가능하도록 형성되는 구성이다. 즉, 예를 들어 교축 방향을 따라 발생하는 수평 하중 뿐만 아니라, 상기 수평 하중에 대하여 직교 방향으로 발생하는 또 다른 수평 하중 역시 수용 가능하도록 구성된다. 더욱 상세하게는, 전 방향 수평하중은 모두 x축 및 y축 벡터값으로 분해되기 때문에 모든 방향의 수평하중에 대하여 수용 및 저항이 가능하여 교량의 전체적인 구조적 안정성이 향상될 수 있다.

즉, 종래의 댐퍼 부재는 지진시 발생하는 수평하중에 저항하기 위하여 교축 방향으로 발생하는 수평하중만을 고려하는 것이 일반적이다. 이와 같은 문제를 극복하고자, 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 전달부재(130)는 전 방향 수평하중에 대하여 수용 및 저항 가능한 것에 특징이 있다.

여기에서 하중 전달부재(130)는 상부구조물(91)의 하 측에 결합되는 것으로 설명하고 있으나, 이러한 하중 전달부재(130) 및 후술할 하중 수용부재(530)는 상하부구조물(91, 93) 사이 어느 위치에라도 배치될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어 하중 전달부재(130) 또는 하중 수용부재(530)는 상하부구조물(91, 93) 사이 관절부에 배치될 수도 있다.

이를 위하여, 하중 전달부재(130)는 제1 플레이트부(131), 제1 상부 결합부(133)와 제1 하부 결합부(135)를 포함할 수 있다.

제1 플레이트부(131)는 하중 전달부재(130)의 일 측에 형성되어 제1 상부 및 하부 결합부(133, 135)와 결합하는 구성으로, 예를 들어 하중 전달부재(130)의 대략 중앙 높이에 수평판형으로 형성된다. 제1 플레이트부(131)의 형상에는 제한이 없으며 예를 들어 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 이러한 플레이트부(131)에 의하여 후술할 제1 상부 결합부(133)와 제1 하부 결합부(135)를 형성 가능함과 동시에 양 결합부들(133, 135)을 공간적으로 분리할 수 있다.

제1 상부 결합부(133)는 제1 플레이트부(131)의 상면으로부터 상방으로 소정 높이 연장 형성되는 구성으로, 제1 플레이트부(131)와 연직 방향으로 연장 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제1 상부 결합부(133)는 그 외면이 반원형 또는 타원형상으로 형성될 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 다만 그 상측이 곡면으로 이루어져, 회전 과정에서 제1 삽입부재들(110)의 이격 공간 내에서 회전시 상부구조물(91)의 하면과 간섭이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 상방으로 소정 높이 직선형으로 연장되며, 다시 해당 높이에서 반원과 같은 곡선형으로 연장될 수 있다.

또한, 도 3을 참고하면, 제1 상부 결합부(133)의 양 측면에는 후술할 상부 축부재(150)의 삽입을 허용하도록, 제1 수용공(133a)이 형성된다. 따라서, 제1 수용공(133a)과 한 쌍의 제1 관통공(111)을 매칭시킨 이후, 상부 축부재(150)를 삽입하여 제1 상부 결합부(133)와 제1 삽입부재(110)가 상호 결합되도록 할 수 있다. 제1 상부 결합부(133)는 제1 수용공(133a)의 양 말단부가 외측으로 노출되는 측 양 측면이 상부구조물(91)의 교축 방향과 대략 평행하도록 배치하여 제1 삽입부재(110)와 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 제1 상부 결합부(133)가 교축 방향으로 발생하는 수평 하중에 대하여 수용 및 저항 가능하다.

제1 하부 결합부(135)는 제1 플레이트부(131)의 하면으로부터 하방으로 소정높이 연장 형성되는 구성으로, 제1 플레이트부(131)와 연직 방향으로 연장 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 하부 결합부(133)는 그 외면이 반원형 또는 타원형상과 같은 곡면형으로 형성될 수 있고 제1 상부 결합부(131)와 동일 형상으로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 다만, 제1 하부 결합부(135)는 그 형상이 사각판형으로 형성될 수도 있으며 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

또한, 제1 하부 결합부(135)의 양 측면에는 후술할 연결부재(30)의 제1 연결축부재(330)의 삽입을 허용하도록, 제2 수용공(135a)이 형성된다. 그러므로, 제2 수용공(135a)과 후술할 연결부재(30)의 제1 삽입공(311a)을 매칭시킨 이후, 제1 연결축부재(330)를 삽입하여 제1 하부 결합부(135)와 연결부재(30)의 상단 측이 결합되도록 할 수 있다. 제1 하부 결합부(135)는 연결부재(30)와 상호 밀착 또는 대면하는 양 측면이 제1 상부 결합부(133)의 제1 삽입부재(110)와 대면하는 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 것이 바람직하며, 제1 상부 결합부(133)의 양 측면과 서로 직교방향으로 형성되도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 제1 상하부 결합부(133, 135) 간 그 평면 형상은 '＋'와 같이 십자형으로 형성된다. 이와 같은 구조로 인하여 전 방향 수평하중에 대하여 유연하게 수용 및 저항 가능한 것이다.

도 2를 참고하면, 상부 축부재(150)는 제1 삽입부재(110) 및 하중 전달부재(130)의 일 측에 삽입되어 지진 발생과 같은 비상시 작용하는 수평 하중에 직간접적으로 저항하는 구성이다. 예를 들어 상부 축부재(150)는 볼트로 이루어질 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

상부 가압부재(170)는 하중 전달부재(130)의 측면과 밀착되어 상부 축부재(150)의 일단 및/또는 양단에 끼워지는 구성으로, 예를 들어 너트로 이루어질 수 있다. 상부 가압부재(170)에 의하여 하중 전달부재(130)가 제1 삽입부재(110)와 더욱 밀착되도록 할 수 있다.

제1 회전 저항부재(190)는 제1 삽입부재(110) 및 하중 전달부재(130) 사이에 삽입되어 비상시 상부구조물(91)에 수평 하중 작용시, 변위 발생에 대하여 저항하는 구성이다. 예를 들어, 상부구조물(91)에 하중이 발생하면, 일체로 형성되는 제1 삽입부재(110)가 하중 발생 방향을 따라 이동하려고 한다. 이 때 하중 전달부재(130) 및/또는 상부 축부재(150)가 제1 삽입부재(110)의 변위 발생에 따라 일정 수준 회전하는 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 제1 회전 저항부재(190)는 제1 삽입부재(110) 및 하중 전달부재(130) 간 대면하는 측 면의 마찰계수를 증가시켜 하중 전달부재(130)의 회전에 대하여 저항한다. 따라서, 비상시 구조상 더욱 안정된 역할을 수행함으로써 상부구조물(91)의 낙교 발생 역시 방지 가능하다.

이러한 제1 회전 저항부재(190)는 예를 들어 UHMWPE(Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene)로 이루어질 수 있으며, 그 형상은 상부 축부재(150)의 관통을 허용하도록 대략 링(Ring) 형상으로 형성될 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

연결부재(30)는 일 단이 제1 고정부(10)와, 타 단이 후술할 제2 고정부(50)와 결합하여 상방으로부터 전달되는 양 방향 수평 하중을 수용하여 하측으로 전달하는 구성이다.

이를 위하여, 연결부재(30)는 몸체부(310), 제1 연결축부재(330), 제2 연결축부재(350), 제1 연결부 회전저항부재(370)와, 제2 연결부 회전저항부재(390)를 포함할 수 있다.

몸체부(310)는 양 말단 측이 제1 및 제2 고정부(10, 50)와 결합하여 상부구조물(91)로부터의 하중을 하부구조물(93)로 전달하는 한 쌍의 구성이다. 예를 들어 몸체부(310)는 제1 고정부(10) 및 제2 고정부(50)와 결합하는 측 양 말단이 반원형과 같은 곡면 처리된 사각판 형상의 몸체부(310)가 형성될 수 있다.

따라서, 연결부재(30)의 양 말단이 제1 고정부(10) 및 제2 고정부(50)와의 간섭을 방지 가능하다. 또한, 제1 고정부(10)와 결합하는 측 일단에는 제1 삽입공(311a)이 형성되어 제1 연결축부재(330)의 삽입을, 타단에는 제2 삽입공(311b)이 형성되어 제2 연결축부재(350)의 삽입을 허용할 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 몸체부(310)는 한 쌍이 아닌 일체로 형성되어 양 말단부 측에 하중 전달부재(130) 및/또는 하중 수용부재(530)의 일 측의 삽입을 허용하는 함입부가 형성될 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

제1 연결축부재(330) 및 제2 연결축부재(350)는 예를 들어 원통 형상으로 형성되며 연결부재(30)가 각각 제1 고정부(10) 및 제 고정부(50)와 결합하도록 하는 구성이다.

제1 연결부 회전저항부재(370)는 제1 하부 결합부(135)와 몸체부(310) 사이에 삽입되어 비상시 상부구조물(91)에 교량 상부구조물(91)에 대한 수평 하중 발생시, 상기 상부구조물(91)의 진동 또는 변위 발생에 대하여 저항하는 구성이다. 상부구조물(91)에 전술한 바와 같은 하중이 발생하면, 일체로 형성되는 제1 삽입부재(110)가 하중 발생 방향을 따라 이동하려고 한다. 이 때, 연결부재(30)의 일단 측에, 제1 연결축부재(330)와 함께 회전력이 작용하며, 제1 연결부 회전저항부재(370)는 이러한 회전력에 따른 회전 변위 발생에 저항하는 기능을 수행한다. 따라서, 지진에너지 등을 마찰력을 통해 흡수 가능하다. 따라서, 제1 연결부 회전저항부재(370)는 제1 하부 결합부(135)와 몸체부(310) 간 대면하는 측 양 면에 마찰계수를 증가시키는 구성이다.

제2 연결부 회전저항부재(390)는 후술할 제2 상부 결합부(533)와 몸체부(310) 사이에 삽입되는 구성으로, 제1 연결부 회전저항부재(370)와 동일 재질로 이루어지며, 동일 기능을 수행하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다. 또한, 제1 및 제2 연결부 회전저항부재(370, 390)은 모두 예를 들어 UHMWPE로 이루어질 수 있으며, 그 형상은 축부재의 관통을 허용하도록 대략 링 형상으로 형성될 수 있다.

제2 고정부(50)는 하부구조물(93)의 일 측에, 바람직하게 하부구조물(93)의 측면에 형성되어 상부구조물로부터 전달되는 수평 하중에 대한 수용 및 저항하는 구성이다.

이를 위하여, 제2 고정부(50)는 제2 삽입부재(510), 하중 수용부재(530), 하부 축부재(550), 하부 가압부재(570)와, 제2 회전 저항부재(590)를 포함할 수 있다.

제2 삽입부재(510)는 하부구조물(93)의 측면 일 측에 형성되며, 바람직하게 하부구조물(93)과 일체로 형성되어 후술할 하중 수용부재(530)와 결합하는 상호 이격된 한 쌍의 구성이다. 제2 삽입부(510)는 상호 이격된 한 쌍의 판형으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제2 삽입부재(510)는 제1 삽입부재(110)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

각각의 제2 삽입부재(510)에는 양 측면을 관통하여 후술할 하부 축부재(550)의 삽입을 허용하는 제2 관통공(511)이 형성된다. 또한, 한 쌍의 제2 삽입부재(510)의 이격 거리는 후술할 하중 수용부재(530)의 제2 상부 결합부(533)의 두께와 대략 일치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또는 제2 상부 결합부(533) 및 한 쌍의 제2 회전 저항부재(590)의 두께를 합한 것과 대략 일치하도록 형성될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 하중 수용부재(530)는 상측으로부터 전달되는 양 방향 수평 하중을 수용하며, 바람직하게는 전 방향 수평 하중을 수용하는 구성이다. 또한, 하중 전달부재(130)와 동일 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 교축 방향을 따라 발생하는 수평 하중 뿐만 아니라, 상기 수평 하중에 대하여 직교 방향으로 발생하는 또 다른 수평 하중 역시 수용 가능하다.

이를 위하여, 하중 수용부재(530)는 제2 플레이트부(531), 제2 상부 결합부(533)와, 제2 하부 결합부(535)를 포함할 수 있다.

하중 수용부재(530)는 상기 하중 전달부재(130)와 동일 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 플레이트부(131)가 교축 방향과 대략 평행하게 배치되는 반면, 하중 수용부재(530)는 제2 플레이트부(531)가 제1 플레이트부(131)와 대략 직교 방향으로 배치되는 것에 차이점이 있을 수 있다.

제2 플레이트부(531)는 하중 수용부재(530)의 일 측에, 바람직하게 하중 수용부재(530)의 대략 중앙 높이에 수평판 형상으로 형성되는 구성이다. 이러한 제2 플레이트부(531)에 의해, 제2 상부 및 하부 결합부(533, 535)을 형성함과 동시에 상호 간에 공간적으로 분리 가능하다.

제2 상부 결합부(533)는 제2 플레이트부(531)의 상면으로부터 상측으로 소정의 높이 연장 형성되는 구성으로, 제2 플레이트부(531)와 연직 방향으로 연장 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 상부 결합부(533)는 그 외면이 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

또한, 제2 상부 결합부(533)는 양 측면에 후술할 하부 축부재(550)의 삽입을 허용하도록, 제3 수용공(533a)이 형성된다. 그러므로, 제3 수용공(533a)과 제2 삽입공(311b)을 매칭한 이후, 하부 축부재(550)를 삽입하여 제2 상부 결합부(533)가 연결부재(30)의 하단 측과 결합되도록 할 수 있다. 제2 상부 결합부(533)는 제3 수용공(533a)의 양 말단부가 외측으로 노출되는 측 양 측면이 교축 방향과 상호 평행하지 않도록 형성되는 것이 바람직하며, 상호 직교하도록 형성된다. 즉, 제2 상부 결합부(533)는 제1 하부 결합부(135)와 대략 평행하도록 또는 동일 평면상에 위치하도록 배치한다.

제2 하부 결합부(535)는 제2 플레이트부(531)의 하면으로부터 하측으로 소정의 높이 연장 형성되는 구성으로, 제2 플레이트부(531)와 연직 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 하부 결합부(535)는 그 외면이 원형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 제2 하부 결합부(535)는 이격된 한 쌍의 제2 삽입부재(510)의 내측에 삽입된다.

또한, 제2 하부 결합부(535)의 양 측면에는 하부 축부재(550)의 삽입을 허용하도록, 제4 수용공(535a)이 형성된다. 따라서, 제4 수용공(535a) 및 제2 관통공(511)을 매칭시킨 후, 하부 축부재(550)를 삽입하여 하중 수용부재(530)가 제2 삽입부재(510)와 결합되도록 할 수 있다.

제2 하부 결합부(535)의 양 측면은 교축 방향과 대략 평행하도록 배치하여 제2 삽입부재(510)와 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 상부 결합부(133)와 대략 평행하도록 배치된다. 제2 하부 결합부(535)는 제1 상부 결합부(133)와 대략 직교하도록 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 제2 하부 결합부(535)는 제1 플레이트부(133)와 대략 평행하도록 배치된다.

하부 축부재(550)는 제2 삽입부재(510) 및 하중 수용부재(530)의 일 측에 삽입되어 지진 발생과 같은 비상시 작용하는 수평 하중에 직간접적으로 저항하는 구성이며, 예를 들어 볼트로 이루어질 수 있다.

하부 가압부재(570)는 하중 수용부재(530)의 측면과 밀착되어 하부 축부재(550)의 일단 및/또는 양단에 끼워지는 구성으로, 예를 들어 너트로 이루어질 수 있다.

제2 회전 저항부재(590)는 제2 삽입부재(510) 및 하중 수용부재(530) 사이에 삽입되며, 더욱 상세하게는 제2 하부 결합부(535)와 제2 삽입부재(510)의 이격 틈 사이에 배치되며, 제1 회전 저항부재(190)와 동일 재질로 이루어지고 같은 기능을 수행하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

상기에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼(1)는 상부구조물(91)의 교축방향을 따라 수평 변위 발생시 제1 상부 결합부(133)를 통해 전달되는 수평 하중이 제2 하부 결합부(535)를 통해 하부구조물(93)로 전달된다. 따라서 비상시 작용하는 교축 방향 수평 하중에 대한 수용 및 저항 기능을 수행할 수 있다.

또한, 교축 방향과 직교 방향으로 발생하는 수평 하중에 대해서도, 제1 하부 결합부(135) 및 제2 상부 결합부(533) 그리고 연결부재(30)에 의하여 수용 가능하게 형성된다. 그러므로, 양 방향 수평 하중에 대하여 모두 수용 가능함으로써 더욱 안정된 마찰 댐퍼(1)를 제공할 수 있다.

또한, 회전 저항부재들에 의하여 각각의 관절부 측 회전에 대하여 저항력을 높임으로써 상부구조물(91)의 일정 수준 이상의 변위 발생을 미연에 방지하여 낙교 발생을 차단 가능하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 제1 고정부 측 개략 정면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼(1')에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼(1')는 일방향 상시 거동을 위한 댐퍼(1')에 관한 것으로, 전술한 일 실시예에 따른 제1 고정부(10), 연결부재(30)와, 제2 고정부(50)와 동일한 구성을 가지며, 제1 삽입부재(110')만이 상이하게 형성된다.

제1 삽입부재(110')에 전후면을 따라 관통 형성되는 관통공(110')의 형상을 원형이 아닌, 수평 방향을 따라 소정의 거리 연장 형성되도록 한다. 예를 들어, 관통공(110')은 사각 형상을 가지고, 양 측 말단이 반원 형상으로 형성된다. 즉, 양 측면에 형성되는 내주면은 반원형으로, 상하측 내면은 일정거리 연장 형성되는 직선형으로 형성되도록 한다. 또한, 상하측 내면 간 이격 거리는 상부 축부재(150)의 직경과 대략 동일 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 그러므로, 수평 변위 발생시 상부구조물(91)의 일 방향 상시 거동을 가능하게 할 수 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼의 개략적인 정면도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼(1'')에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량용 마찰 댐퍼(1'')는 일 실시예에 따른 마찰 댐퍼(1)와 연결부재(30'')의 형상에만 차이점을 가지며 이하에서 상세히 설명하도록 한다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재(30'')는 제1 고정부(10'') 측과 결합하는 일단으로부터 제2 고정부(50'') 측과 결합하는 타단 측으로 연장됨에 따라 정면 형상이 곡면형으로 형성될 수 있다. 따라서, 상시에 수평하중 발생시 가요성이 부여되는 곡면형 연결부재(30'')가 펴짐으로써 해당 수평하중을 일정 수준 수용함과 동시에 일정 수준 이상의 수평 변위 발생을 방지할 수 있다.

또한, 지진 발생 등으로 인한 비상시 소정의 범위를 넘어서는 수평 하중이 발생하면 연결부재(30'')가 파단되도록 하여 상하부 축부재(150'', 550'')의 파손을 방지할 수 있다. 상하부 축부재(150'', 550'')는 각각 상하부구조물(91, 93)과 일체로 결합되어 있으므로, 파손시 재설치에 대한 문제가 발생한다. 다만, 연결부재(30'')는 파단시 신규 부재를 다시 상하부 축부재(150'', 550'')에 결합함으로써 경제성 및 안정성을 도모할 수 있다.

그리고, 이러한 연결부재(30'')는 곡면형으로 형성됨과 동시에 대략 'S'자로 형성되도록 하여 하중 전달경로의 길이를 최대한 길게 형성하는 것이 바람직하다. 이 때 비상시 발생하는 하중에 대한 저항수준을 최대화할 수 있는 이점이 발생한다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부재(30'')는 그 정면 형상이 대략 사각 형상으로 형성되며, 제1 고정부(10'') 측으로부터 제2 고정부(50'') 측으로 연장되는 방향을 따라 한 개 이상의 절개공(330'')을 포함할 수 있으며, 다수의 절개공(330'')을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 절개공들(330'')은 전술한 바와 같이 제1 고정부(10'') 측으로부터 제2 고정부(50'') 방향으로 연장되되, 인접한 절개공들(330'')이 연장 방향과 대략 수직 방향으로 일정 거리 이격 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 절개공들(330'')의 연장 방향은 상부구조물(91)의 연장 방향과 대략 일치하도록 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 비상시 교축 방향을 따라 수평 하중 발생시 안정된 저항력을 발생시킬 수 있다.

따라서, 상시에는 수평 하중을 발생에 따라 제1 고정부(10'')에서 소정 거리 수평 변위 발생시, 수평 하중이 전달되는 연결부재(30'')에 소성 변형이 발생한다. 또한, 지진 발생 등과 같은 비상시에는, 연결부재(30'')가 절개공(330'')의 연장 방향을 따라 저항하다가 파단되도록 유도함으로써, 제1 및 제2 고정부(10'', 50'')의 파손을 방지할 수 있다. 파단된 연결부재(30'')는 신규 연결부재(30'')로 대체 가능하여 안정성에 문제가 발생하지 않는다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연결부재(30'')는 그 정면 형상이 대략 사각 형성으로 형성되되, 일 부재 삽입공(310'')이 일 에지부(Edge)와 인접한 위치에, 타 부재 삽입공(310'')이 타 에지부(Edge)와 인접한 위치에 형성되도록 하여, 일 에지부 측이 제1 고정부(10'')와, 타 에지부 측이 제2 고정부(50'')와 결합되도록 한다. 또한, 연결부재(30'')의 외면 내측으로 상기 연결부재(30'')의 외면과 상보적인 형상을 가지는 개방공(350'')이 형성된다. 따라서, 개방공(350'')의 4 에지부 중 대향하는 2 에지부는 각각 제1 및 제2 고정부(10'', 50'')와 인접하도록 위치한다.

이러한 연결부재(30'')로 인하여, 상시 수평 변위 발생시 연결부재(30'')가 수평 하중 발생 방향을 따라 용이하게 소성 변형 가능하도록 할 수 있다. 또한, 지진 발생 등과 같은 비상시, 제1 및 제 고정부(10'', 50'')의 파손에 앞서 연결부재(30'')가 파단되도록 할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.

1 : 교량용 마찰 댐퍼
10 : 제1 고정부
110 : 제1 삽입부재 111 : 제1 관통공
130 : 하중 전달부재 131 : 제1 플레이트부
133 : 제1 상부 결합부 133a : 제1 수용공
135 : 제1 하부 결합부 135a : 제2 수용공
150 : 상부 축부재 170 : 상부 가압부재
190 : 제1 회전 저항부재
30 : 연결부재
310 : 몸체부 311a : 제1 삽입공
311b : 제2 삽입공
330 : 제1 연결축부재 350 : 제2 연결축부재
370 : 제1 연결부 회전저항부재 390 : 제2 연결부 회전저항부재
50 : 제2 고정부
510 : 제2 삽입부재 511 : 제2 관통공
530 : 하중 수용부재 531 : 제2 플레이트부
533 : 제2 상부 결합부 533a : 제3 수용공
535 : 제2 하부 결합부 535a : 제4 수용공
550 : 하부 축부재 570 : 하부 가압부재
590 : 제2 회전 저항부재

Claims

상부 구조물의 일 측에 형성되어 비상시 상부구조물에 대한 전 방향 수평 변위 발생을 수용 및 저항하는 제1 고정부; 및
일 단이 제1 고정부와 결합하여 상방으로부터 전달되는 하중을 수용 및 하측으로 전달하는 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제1항에 있어서,
상기 제1 고정부는 상부 구조물의 하면에 형성되며 상호 이격된 한 쌍의 판형으로, 이격된 공간에 하중 전달부재의 일 측을 수용하는 제1 삽입부재; 및
일 단 측이 제1 삽입부재와, 타 단 측이 연결부재와 결합하는 하중 전달부재;를 포함하며,
상기 하중 전달부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제1 플레이트부; 상기 제1 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제1 상부 결합부; 및 상기 제1 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 상기 연결부재와 연결되는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제1 하부 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제2항에 있어서,
상기 제1 고정부는 상기 제1 삽입부재 및 상기 제1 삽입부재의 이격 공간 내 배치되는 제1 상부 결합부 사이에 삽입되며 마찰 계수를 증가시켜 비상시에 상부구조물에 작용하는 수평 하중 발생시 교축 방향 변위 발생에 대하여 저항하는 제1 회전 저항부재;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제2항에 있어서,
상기 연결부재는 일 단이 제1 고정부와 결합하며, 제1 고정부와 결합하는 일 단 측에는 제1 삽입공이 형성되어 제1 연결축부재의 삽입을 허용하는 몸체부; 및
원통 형상으로 형성되어 제1 삽입공에 삽입되는 제1 연결축부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰댐퍼.
제4항에 있어서,
상기 연결부재는 상기 제1 하부 결합부와 몸체부 사이에 삽입되어 마찰계수를 증가시켜 회전력에 저항하는 제1 연결부 회전저항부재;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제2항에 있어서,
상기 제1 상부 결합부는 상측 테두리가 곡면으로 이루어져, 회전 과정에서 제1 삽입부재들의 이격 공간 내 회전시 상부구조물의 하면과 간섭이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
교량의 상하부구조물 사이에 배치되는 하중 전달부재;를 포함하고,
상기 하중 전달부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제1 플레이트부; 상기 제1 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제1 상부 결합부; 및 상기 제1 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 상기 연결부재와 연결되는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제1 하부 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제7항에 있어서,
상기 제1 하부 결합부는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 서로 다른 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제7항에 있어서,
상기 제1 상부 결합부의 양 측면과 제1 하부 결합부의 양 측면은 서로 직교방향으로 형성되어 평면 형상이 '＋'의 십자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
상부 구조물의 일 측에 형성되어 상부구조물에 대한 전 방향 수평 변위 발생을 수용 및 저항하는 제1 고정부;
일 단이 제1 고정부와 결합하여 상방으로부터 전달되는 하중을 수용 및 하측으로 전달하는 연결부재; 및
하부 구조물의 일 측에 형성되어 상부구조물에 대한 전 방향 수평 변위 발생을 수용 및 저항하는 제2 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제10항에 있어서,
상기 제1 고정부는 상부 구조물의 하면에 형성되며 상호 이격된 한 쌍의 판형으로, 이격된 공간에 하중 전달부재의 일 측을 수용하는 제1 삽입부재; 및 일 단 측이 제1 삽입부재와, 타 단 측이 연결부재와 결합하는 하중 전달부재;를 포함하며,
제2 고정부는 하부 구조물의 측면에 형성되어 상호 이격된 한 쌍의 판형으로, 이격된 공간에 하중 수용부재의 일 측을 수용하는 제2 삽입부재; 및 일 단 측이 제2 삽입부재와, 타 단 측이 연결부재와 결합하는 하중 수용부재;를 포함하며,
상기 하중 전달부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제1 플레이트부; 상기 제1 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제1 상부 결합부; 및 상기 제1 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 상기 연결부재와 연결되는 양 측면이 제1 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제1 하부 결합부;를 포함하며,
상기 하중 수용부재는 일 측에 수평판 형상으로 형성되는 제2 플레이트부; 상기 제2 플레이트부의 상면으로부터 상방 연장 형성되는 제2 상부 결합부; 및 상기 제2 플레이트부의 하면으로부터 하방 연장 형성되며 양 측면이 제2 상부 결합부의 양 측면과 상호 평행하지 않도록 형성되는 제2 하부 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제11항에 있어서,
상기 제2 상부 결합부는 양 측면이 제1 하부 결합부와 동일한 수직 평면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.
제11항에 있어서,
상기 제2 하부 결합부는 양 측면이 제1 플레이트부와 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 교량용 마찰 댐퍼.