KR20210035985A - 몸체 내부에 유동공이 형성된 교량 받침용 탄성 구조물 및 이를 포함하는 교량받침 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 몸체 일측에 복수 개의 유동공이 관통 형성되어 교량의 상부구조물에서 가해지는 동적 하중을 하부구조물상에서 탄력적으로 지지하고, 상부구조물의 기울어짐을 허용하는 구조를 형성하여 교량을 장기간 안정적으로 지지할 수 있어 포트받침 또는 디스크 받침으로 활용될 수 있는 교량받침용 탄성 구조물과, 이를 구비하는 교량받침에 관한 것이다.
본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물은, 교량의 상부구조물 및 하부구조물 사이에 고정되는 교량받침의 탄성 구조물에 있어서, 몸체의 중앙에서 미리 설정된 거리만큼 떨어진 가상의 반경 상에 균일한 간격으로 관통 형성된 복수 개의 유동공을 포함하는 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물은, 교량의 상부구조물 및 하부구조물 사이에 고정되는 교량받침의 탄성 구조물에 있어서, 몸체의 중앙에서 미리 설정된 거리만큼 떨어진 가상의 반경 상에 균일한 간격으로 관통 형성된 복수 개의 유동공을 포함하는 구조를 갖는다.
Description
본 발명은 몸체 일측에 복수 개의 유동공이 관통 형성되어 교량의 상부구조물에서 가해지는 동적 하중을 하부구조물상에서 탄력적으로 지지하고, 상부구조물의 기울어짐을 허용하는 구조를 형성하여 교량을 장기간 안정적으로 지지할 수 있어 포트받침 또는 디스크 받침으로 활용될 수 있는 교량받침용 탄성 구조물과, 이를 구비하는 교량받침에 관한 것이다.
교량은 도로, 철도, 수로 등의 운송로 상에 장애가 되는 하천, 계곡, 강, 호수, 해안, 해협, 등을 건너거나, 또 다른 도로, 철도, 가옥, 농경지, 시가지 등을 통과할 목적으로 건설되는 구조물이다.
일반적으로, 교량은 차량의 하중을 직접 지지하는 상부구조물과 상부구조물을 떠받치는 교각 등의 하부구조물로 구성되며, 교각과 상부구조물의 사이에는 상부구조물에서 작용하는 하중을 수용하고, 계절의 온도변화나 바람, 지진 등의 충격에 의한 상대변위 및 수평으로 작용하는 전단변위를 수용하여 교량의 내구수명을 연장하기 위해 교량받침이 설치된다.
상기 교량받침은 교량의 고정단에 설치되는 것인 경우에는 수평방향의 이동량 없이 전단변형을 일으키지 않으나 회전변형은 일어나며, 교량의 일방향 가동단이나 양방향 가동단에 설치되는 것인 경우에는 수평 이동량에 따라 전단변형 및 회전변형을 일으키면서 신축과 회전을 수용하도록 할 필요가 있다.
이를 위해, 디스크 받침, 포트 받침, 스페리컬 받침 등과 같은 다양한 교량 받침이 개발되어 교량의 특성과 용도에 따라 적용되고 있으며, 내구성, 시공용이성, 유지보수의 용이성 및 경제성 등의 제반 요소들을 중요하게 고려하여 교량받침을 설계하고 있다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 기존에 사용되고 있는 일반적인 구조의 포트 받침을 분해된 상태로 방향을 달리하여 도시한 개략적인 분해사시도이다.
도 1을 참조하면, 상기 교량받침 중에서도 포트 받침은, 강재를 이용하여 오목한 수용공간을 포함하는 포트(pot) 형태로 제작된 포트부재 내에 고무 등으로 이루어진 디스크 형태의 탄성 구조물을 내장시킨 형태의 교좌장치로서, 교량 상부구조물로부터의 큰 하중을 지지하면서 회전 거동을 하게 되는 교량받침이다.
상기 포트 받침은 디스크 형태의 탄성 구조물을 수용하는 수용홈(11)이 구비된 포트형상의 제1 베이스부재(10), 상기 수용홈(11)에 수용되는 디스크 형상의 탄성 구조물(100), 상기 탄성 구조물(100)이 수용된 수용홈(11)에 삽입되는 돌출부(31)가 구비되어 교량의 상부구조물에서 하중이 가해지면 탄성 구조물(100)을 가압하여 지지하는 판형상의 제2 베이스부재(30)를 포함하는 구조를 가지며, 이에 의해, 교량 상부구조물로부터의 큰 하중을 지지하면서 회전 거동을 허용하는 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 교량받침 중에서도 디스크 받침은, 디스크 형태의 탄성 구조물을 돌출 전단부가 구비된 상부 패널과 하부 패널 사이에 배치시킨 형태의 교좌장치로서, 교량 상부구조물로부터의 큰 하중을 지지하면서 회전 변형을 수용하게 되는 교량받침이다.
도 2는 기존에 사용되고 있는 일반적인 구조의 디스크 받침을 나타낸 분해사시도이다.
도 2를 참조하면, 디스크 받침은, 교량의 상부구조물에 설치되고, 돌출 전단부(41)를 포함하는 상부 패널(40), 내부에 돌출 전단부(41)를 수용하는 삽입공(150)이 관통형성된 디스크 형상의 탄성 구조물(100), 상기 탄성 구조물(100)이 상면에 적층되고 상기 돌출 전단부(41)를 지지하는 하부 패널(50)을 포함하는 구조를 가지며, 수평방향의 하중을 전달하는 돌출 전단부(41)가 탄성 구조물의 삽입공(150)에 삽입되어 교량의 상부 하중을 지지하고 회전 변형을 수용하는 구조를 형성할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 구조의 포트 받침 및 디스크 받침은 디스크 형상의 탄성 구조물이 각각 구비되어 교량의 상부구조물에서 동적하중이 가해지면 탄성 구조물에 가해지는 하중의 크기에 따라 수축 또는 팽창되면서 상부구조물을 탄력적으로 지지하고 상부구조물이 특정 범위 내에서 기울어지는 것을 허용하여 교량을 안정적으로 지지하는 구조를 형성하게 된다.
하지만, 기존의 탄성 구조물은 수직하중은 용이하게 지지할 수 있으나, 지진 등으로 인해 발생하는 수평 방향의 진동에 취약하여 교량의 안전성을 강화시키기 힘들고, 내진 시공에 적합하지 못한 문제가 있어, 수축과 팽창의 반복할 경우에도 쉽게 파손되지 않아 교량받침의 성능을 개선할 수 있는 방법에 관한 연구가 필요하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 몸체의 일측에 복수 개의 유동공이 관통 형성되어 상부에서 가해지는 동적 하중을 탄성적으로 지지하고, 상부구조물의 기울어짐을 허용하는 구조를 형성하는 교량 받침용 탄성 구조물에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 교량의 상부구조물에서 가해지는 수직하중을 효과적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 지진 등으로 인해 발생하는 수평 방향의 진동에도 교량을 안정적으로 지지할 수 있어 내진 시공에 적합한 교량 받침용 탄성 구조물에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 교량 받침용 탄성 구조물이 도입되어 교량을 장기간 안정적으로 지지하는 구조를 형성하는 교량받침에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 교량의 상부구조물 및 하부구조물 사이에 고정되는 교량받침의 탄성 구조물에 있어서, 몸체의 중앙에서 미리 설정된 거리만큼 떨어진 가상의 반경 상에 균일한 간격으로 관통 형성된 복수 개의 유동공을 포함하는 교량 받침용 탄성 구조물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 몸체는 복수 개의 가상의 반경 상에 복수 개의 유동공이 관통 형성된 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 유동공과 연결된 공기배출유로가 상기 몸체에 추가로 형성된 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 몸체는 내부에 일체화된 직물 원단층을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 몸체는 상부 가장자리의 원주를 따라 보강층이 추가로 형성된 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 몸체는 가장자리에 형성된 복수 개의 유동 슬롯을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 몸체의 중앙에 형성된 삽입공을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 교량 받침용 탄성 구조물을 포함하는 디스크 받침을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 교량 받침용 탄성 구조물을 포함하는 포트 받침을 제공한다.
본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물은 몸체 내부에 관통형성된 유동공과 몸체 가장자리에 형성된 복수 개의 유동 슬롯이 구비되어 상부구조물에서 가해지는 동적 하중에 의해 쉽게 변형되는 구조를 형성하여 포트받침 또는 디스크 받침으로 활용가능하며 교량의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물은 몸체는 상부 가장자리의 원주를 따라 형성된 보강층과 몸체 내부에 일체화된 직물 원단층을 추가로 포함하여 수직 하중에 대한 지지력을 향상시킴과 함께 지진 등으로 유발되는 수평방향의 진동 또한 효과적으로 흡수하는 구조를 형성할 수 있어 교량의 안전성을 극대화시킬 수 있다.
상기와 같은 교량 받침용 탄성 구조물을 포함하는 포트 받침 또는 디스크 받침 등의 교량 받침은 교량슬라브의 수직하중을 안정적으로 지지함과 함께 수직 및 수평방향 유동발생을 최소화할 수 있으며, 지진 발생시 교량에 미치는 악영향을 방지할 수 있어 내진 시공에도 적합하여 교량을 장시간 안정적으로 보호할 수 있다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 기존에 사용되고 있는 일반적인 구조의 포트 받침을 분해된 상태로 방향을 달리하여 도시한 개략적인 분해사시도이다.
도 2는 기존에 사용되고 있는 일반적인 구조의 디스크 받침을 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물에서 유동공의 배열 패턴별 구조를 나타낸 상면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물에서 직물 원단층을 형성시키기 위해 사용되는 직물 원단을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물에 사용되는 직물 원단을 형성시키기 위해 사용되는 직물 섬유를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도입하기 위한 (a) 포트 받침 및 (b) 디스크 받침의 일반적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 기존에 사용되고 있는 일반적인 구조의 디스크 받침을 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물에서 유동공의 배열 패턴별 구조를 나타낸 상면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물에서 직물 원단층을 형성시키기 위해 사용되는 직물 원단을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물에 사용되는 직물 원단을 형성시키기 위해 사용되는 직물 섬유를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도입하기 위한 (a) 포트 받침 및 (b) 디스크 받침의 일반적인 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)을 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 탄성 고분자 소재를 이용해 제조한 판형상 부재로서, 몸체에 복수 개의 유동공(110)이 관통 형성된 구조를 갖는다.
구체적으로, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 몸체의 상면 중앙에서 미리 설정된 거리만큼 떨어진 가상의 반경 상에 동일한 직경의 유동공(110)이 복수 개 관통 형성된 구조를 가지고, 각각의 유동공(110)은 균일한 간격으로 배치되어 교량의 상부구조물 및 하부구조물 사이에 고정되어 상부구조물에서 가해지는 동적 하중을 상기 하부구조물상에서 탄성적으로 지지하고, 상기 상부구조물의 기울어짐을 허용하는 구조를 형성할 수 있도록 한다.
상기 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 탄성이 있는 고무 계열의 탄성 고분자 소재를 이용하여 제조할 수 있으며, 상기 탄성 고분자 소재는 천연 고무(NR), 폴리우레탄 엘라스토머(PU), 폴리클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 수소화된 NBR(HNBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 알킬화된 클로로술포네이트 폴리에틸렌 고무(ACSM), 에피클로로히드린 고무(ECO), 폴리부타디엔 고무(BR), 에틸렌 프로필렌 공중합체 고무(EPM), 에틸렌 프로필렌 디엔 삼중합체 고무(EPDM), 네오프렌 고무(neoprene), 에틸렌 옥텐 공중합체 고무(EOM), 에틸렌 부텐 공중합체 고무(EBM), 에틸렌 옥텐 삼중합체 고무(EODM), 에틸렌 부텐 삼중합체 고무(EBDM), 에틸렌 비닐아세테이트 엘라스토머 고무(EVM), 에틸렌 메틸아크릴레이트 고무(EAM), 염소화 폴리에틸렌 고무(CPE), 플루오로실리콘 고무(fluorosilicone, FVQM), 플루오로카본 고무(fluorocarbon, FKM), 폴리아크릴레이트 고무(polyacrylate, ACM), 실리콘 고무(silicone, VQM) 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
바람직하게는, 상기 탄성 고분자는 상부구조물에서 가해지는 동적 하중 압력의 크기에 따라 수축 또는 팽창되면서 상부구조물의 하중을 탄력적으로 지지하여주고 상부구조물이 일측으로 기울어지는 것을 허용할 수 있도록 쇼어 경도(type A durometer hardness, HAD)가 50 내지 60 A인 천연고무, 폴리우레탄 엘라스토머 고무 또는 네오프렌(neoprene) 등과 같은 인공 합성고무를 사용할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 탄성 고분자는 탄성이 우수한 폴리우레탄 엘라스토머(PU), 인장강도가 우수한 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 내후성, 내한성(저온특성)이 우수한 EPDM 고무, 내열성과 내한성이 우수해 계절변화 시에도 충분한 탄성을 유지하는 실리콘 고무 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
또한, 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 상면에 유동공(110)과 연결되는 공기 배출유로(111)가 음각된 구조로 내입 형성되어 유동공(110) 내부에 존재하는 공기가 이동할 수 있는 구조를 형성하도록 구성할 수 있다. 공기 배출유로(111)는 교량 받침용 탄성 구조물(100) 몸체의 가장자리를 지향하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있으며, 이에 의해, 상기 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 상부구조물에서 가해지는 동적 하중에 의해 쉽게 변형되는 구조를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 유동공(110)에 형성된 공기 배출유로(111)는 유동공(110) 각각을 네트워크 구조로 서로 연결되도록 형성되어 유동공(110) 각각의 수용공간에 존재하는 공기가 인접하는 유동공(110)으로 이동할 수 있는 구조를 형성할 수도 있으며, 동적 하중이 가해지지 않는 상태에서는 교량 받침용 탄성 구조물(100) 몸체 본래의 두께를 쉽게 회복하는 구조를 형성할 수 있어 교량을 안정적으로 지지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)에서 유동공(110)의 배열 패턴 구조를 나타낸 상면도이다.
도 4(a) 내지 도 4(d)를 참조하면, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 유동공(110)의 배열과 직경을 조절하여 교량 받침용 탄성 구조물(100)이 상부구조물(T)에서 동적 하중이 가해질 때 변형되는 변형율을 조절할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 교량 받침용 탄성 구조물은 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 몸체의 중앙에서 이격되어 배치되는 가상의 반경(R1) 상에 복수 개의 유동공(110)을 형성시킬 수 있고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 가상의 반경(R1, R2) 상에 복수 개의 유동공(110)을 형성시키도록 구성할 수도 있다.
또한, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 유동공(110)의 직경(d1 및 d2)을 다양하게 조합하여 형성시킬 수 있으며, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 가상의 반경의 크기(R3 및 R4) 및 갯수 등을 조절할 수 있어 상부구조물(T)에서 동적 하중이 가해질 때 변형되는 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 변형율을 조절할 수 있다.
그리고, 몸체에 형성되는 유동공(110)은 몸체 중앙에서 사방으로 바퀴살처럼 내뻗친 모양을 이루도록 방사상으로 배치하여 형성시킬 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 수축과 팽창을 반복할 경우에도 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 몸체 일부가 쉽게 파손되지 않도록 보강층(120)이 추가로 형성된 구조를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보강층(120)은 교량 받침용 탄성 구조물(100) 몸체의 상측 가장자리에 원주를 따라 형성되며, 상기 보강층(120)은 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 몸체와 일체화된 구조를 갖는다.
상기 보강층(120)은 교량 받침용 탄성 구조물(100) 몸체를 형성시키기 위해 사용되는 탄성 고분자 보다 경도가 높은 고경도의 탄성 고분자 소재를 사용하여 형성시킬 수 있으며, 이와 같은 보강층(120)은 탄성이 낮고 경도가 높아 교량 받침용 탄성 구조물(100)이 수축과 팽창을 반복할 경우에도 몸체 일부가 쉽게 파손되지 않도록 할 수 있으며, 바람직하게는, 쇼어 경도(HAD)가 60 내지 80 A인 고경도 고무층을 형성시킬 수 있는 고무 조성물을 도입하여 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 상기 몸체의 내부에 일체화된 직물 원단층(130)을 추가로 포함하는 구조를 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기와 같이 직물 원단층(130)이 도입된 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 상부구조물에서 강한 동적 하중이 가해져 수축과 팽창을 반복하는 상태에서도 몸체를 강하게 지지하여 전단변형을 방지하여 쉽게 파손되지 않도록 하며, 동적 하중이 가해지지 않는 상태에서 쉽게 교량 받침용 탄성 구조물(100) 몸체 본연의 형태를 회복시킬 수 있도록 하고, 수평 진동이 발생하는 경우에도 교량의 상부구조물을 안정적으로 지지하는 구조를 형성할 수 있다.
특히, 상기와 같이 직물 원단층(130)이 도입된 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 상부구조물에서 가해지는 동적 하중이 특정 지점에 집중되어 응력이 과도하게 발생되는 경우에도 직물 원단이 도입되지 않는 구조물에 비해 물성이 현저히 향상되어 역치 하중 이상의 압력이 가해질 경우에도 쉽게 파손되지 않는 장점을 가지며, 지진 등으로 인해 발생되는 수평 진동에 노출된 경우에도 안정적으로 교량의 상부구조물을 지지할 수 있도록 하며, 이로 인해 교량의 유지 보수 비용을 크게 절감할 수 있다.
상기 직물 원단층(130)은 교량 받침용 탄성 구조물(100) 몸체 내부에 직물 원단을 도입하고 일체화시켜 형성시킬 수 있으며, 상기와 같은 구조의 직물 원단은 1층 이상 도입되어 교량 받침용 탄성 구조물(100)을 형성시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 직물 원단층(130)을 형성시키기 위해 사용되는 직물 원단(131, 131′)을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 직물 원단(131, 131′)을 제조하기 위해 사용되는 직물 섬유(133, 133′)를 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 직물 원단(131, 131′)은 상기 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 몸체와 일체화된 구조를 형성하여 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 기계적 물성, 탄성 및 장기 내구성 등의 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 직물 원단(131, 131′)은 탄성이 우수한 직물 섬유(133, 133′)를 이용해 재직 또는 평직하여 제조한 직물 원단(131, 131′)을 사용할 수 있으나, 바람직하게는, 이종 고분자 소재를 사용하여 제조한 복합 직물 섬유를 이용해 제조한 직물 원단(133, 133′)을 사용하여 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 직물 섬유(133, 133′)는 도 6에 도시된 바와 같이, 탄성이 우수한 폴리우레탄 섬유(PU)를 중심사로 도입하고, 인장강도, 강인성 특성을 나타내는 아라미드 섬유(A)를 커버링사로 커버링하여 꼬임가공한 복합 직물 섬유(133, 133′)를 사용할 수 있으며, 이와 같은 복합 직물 섬유(133, 133′)를 평직 또는 이중직으로 직조한 재직물(도 5(a))을 이용하거나, 편직한 편직물(도 5(b))을 이용하여 표면에 규칙적인 요철이 형성된 구조의 직물 원단(131, 131′)을 제조할 수 있다. 이와 같은 구조의 직물 원단(131, 131′)은 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 몸체를 형성하는 탄성 고분자와 접합성이 크게 향상되어 교량 받침용 탄성 구조물(100)을 강하게 지지하는 구조를 형성할 수 있게 되며, 상부구조물(T)에서 가해지는 동적 하중에 의해 탄력있게 인장되는 특성을 나타내면서도, 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 몸체를 강하게 지지하여 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 물성을 현저히 향상시키는 구조를 형성할 수 있다.
특히, 상기 복합 직물 섬유(133, 133′)는 중심사의 주위에 커버링사를 Z 방향 또는 S 방향의 단일방향으로 커버링하여 제조한 단일 커버링 구조의 복합 직물 섬유(도 6(a) 참조)를 사용할 수 있고, 또는, 상기 중심사의 주위에 2개의 커버링사를 각각 Z 방향과 S 방향의 양방향으로 꼬아 이중 커버링하도록 한 이중 커버링 구조의 복합 직물 섬유(도 6(b) 참조)를 이용해 제조한 것을 사용할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 몸체의 상부 가장자리의 원주를 따라 형성된 보강층(120)과 몸체 내부에 일체화된 직물 원단층(130)을 추가로 포함하여 수직 하중에 대한 지지력을 향상시킴과 함께 지진 등으로 유발되는 수평방향의 진동 또한 효과적으로 흡수하는 구조를 형성할 수 있어 교량의 안전성을 극대화시킬 수 있다.
또한, 도 4(a) 내지 도 4(d)를 참조하면, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 상부구조물에서 가해지는 동적 하중이 큰 경우에도 충분히 변형될 수 있도록 수용공간을 형성하기 위해서, 복수 개의 유동 슬롯(140)이 추가로 형성된 구조를 가질 수 있다.
상기 유동 슬롯(140)은 교량 받침용 탄성 구조물(100) 몸체의 가장자리에 위치하는 원주를 따라 홈 형상으로 형성되어 상부구조물에서 동적 하중이 한 곳에 집중되는 경우에도 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 몸체가 변형되어 유입될 수 있는 충분한 유동 공간을 제공할 수 있어 교량을 안정적으로 지지하는 구조를 형성할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도시한 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 삽입공(150)이 추가로 관통형성된 구조를 가질 수 있으며, 이와 같이 삽입공(150)이 형성된 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 교량 받침 중 돌출 전단부가 상부 패널에 형성된 형태의 디스크 받침에 도입될 수 있고, 삽입공(150)을 통해 탄성 구조물이 상부 패널의 돌출 전단부에 결합되어 교량을 안정적으로 지지하는 구조를 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물은 몸체 내부에 관통형성된 유동공과 몸체 가장자리에 형성된 복수 개의 유동 슬롯이 구비되어 상부구조물에서 가해지는 동적 하중에 의해 쉽게 변형되는 구조를 형성하여 포트받침 또는 디스크 받침으로 활용가능하며 교량의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 교량 받침용 탄성 구조물은 몸체는 상부 가장자리의 원주를 따라 형성된 보강층과 몸체 내부에 일체화된 직물 원단층을 추가로 포함하여 수직 하중에 대한 지지력을 향상시킴과 함께 지진 등으로 유발되는 수평방향의 진동 또한 효과적으로 흡수하는 구조를 형성할 수 있어 교량의 안전성을 극대화시킬 수 있다.
상기와 같은 교량 받침용 탄성 구조물을 포함하는 포트 받침 또는 디스크 받침 등의 교량 받침은 교량슬라브의 수직하중을 안정적으로 지지함과 함께 수직 및 수평방향 유동발생을 최소화할 수 있으며, 지진 발생시 교량에 미치는 악영향을 방지할 수 있어 내진 시공에도 적합하여 교량을 장시간 안정적으로 보호할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 교량 받침용 탄성 구조물(100)을 포함하는 포트 받침을 제공한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교량 받침용 탄성 구조물을 도입하기 위한 (a) 포트 받침 및 (b) 디스크 받침의 일반적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 8(a)를 참조하면, 본 발명에 따른 포트 받침은 탄성 구조물을 수용하는 수용홈(11)이 구비된 포트형상의 제1 베이스부재(10), 상기 수용홈(11)에 수용되는 디스크 형상의 탄성 구조물(100), 상기 탄성 구조물(100)이 수용된 수용홈(11)에 삽입되는 돌출부(31)가 구비되어 교량의 상부구조물에서 하중이 가해지면 탄성 구조물(100)을 가압하여 지지하는 판형상의 제2 베이스부재(30)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 교량 받침용 탄성 구조물(100)을 포함하는 디스크 받침을 제공한다.
도 2 및 도 8(b)를 참조하면, 본 발명에 따른 디스크 받침은 상부 패널, 하부 패널 및 탄성 구조물을 디스크로 포함하는 구조를 가질 수 있다.
상기 포트 받침 또는 디스크 받침은 각각 교량의 상부구조물(top structure, T) 및 하부구조물(bottom structure, B)의 사이에 설치되고, 상기 상부구조물(T)에서 가해지는 동적 하중을 상기 하부구조물(B) 상에서 탄성적으로 지지하고, 상부구조물(T)의 기울어짐을 허용하는 구조를 형성하여 교량의 안전성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 제1 베이스부재(10), 제2 베이스부재(30), 상부 패널(40) 및 하부 패널(50)은 각각 판형상의 구조물로서, 충분한 강성을 확보하기 위해 금속 소재로 제조된 것을 사용할 수 있다.
제1 베이스부재(10), 제2 베이스부재(30), 상부 패널(40) 및 하부 패널(50)은 각각 일측에 복수 개의 앵커공이 관통 형성되어 앵커 볼트 등의 설치수단을 이용해 교량의 빔이나 거더, 상판 등의 상부구조물(T) 또는 하부구조물(B)에 앵커 볼트 또는 앵커 너트 등을 이용해 고정설치될 수 있다.
특히, 제1 베이스부재(10)는 상면이 개방되고 내부에 수용공간이 형성된 포트(pot) 형상의 수용홈(11)이 구비된 구조를 가지고 있어, 교량 받침용 탄성 구조물(100)이 상기 수용홈(11)에 수용될 수 있도록 하며, 제2 베이스부재(30)는 돌출부(31)가 구비되어 교량의 상부구조물(T)에서 하중이 가해지면 탄성 구조물(100)을 가압하여 지지하는 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상부 패널(40)은 중앙에 돌출 전단부(41)가 형성된 구조를 가지고 있어, 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 삽입공(150)이 관통형성된 구조를 가지며, 하부 패널(50)은 탄성 구조물(100)이 상면에 적층되고 상기 돌출 전단부(41)를 지지하는 구조를 형성하여 교량의 상부구조물(T)에서 하중이 가해지면 탄성 구조물(100)을 가압하여 지지하는 구조를 형성할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 포트 받침 및 디스크 받침에서 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 각각 교량의 상부구조물(T) 및 하부구조물(B)의 사이에 배치되어 교량의 상부구조물(T)에서 동적 하중이 가해지는 하중가력 상태에는 유동공(110)에 존재하는 공기가 공기 배출유로(111)를 통해 배출되고, 교량 받침용 탄성 구조물(100)이 변형되어 유동공(110)의 수용공간으로 몸체가 유입되며 교량 받침용 탄성 구조물(100)의 두께가 쉽게 줄어들게 되는 구조를 형성할 수 있다.
이에 의해, 교량 받침용 탄성 구조물(100)은 상하방향으로 유동하며 수평방향의 움직임은 제한받게 되어 기울어짐을 허용하는 구조를 형성하여 교량의 상부구조물(T)의 하중을 탄성적으로 지지하면서도 어느 일측으로 상부구조물(T)의 기울어짐을 허용하는 구조를 형성할 수 있어, 지진 발생시 교량에 미치는 악영향을 방지할 수 있어 내진 시공에도 적합하여 교량을 장시간 안정적으로 보호할 수 있다.
10 : 제1 베이스부재
30 : 제2 베이스부재
40 : 상부 패널
50 : 하부 패널
100 : 교량 받침용 탄성 구조물
110 : 유동공
120 : 보강층
130 : 직물 원단층
140 : 유동 슬롯
150 : 삽입공
30 : 제2 베이스부재
40 : 상부 패널
50 : 하부 패널
100 : 교량 받침용 탄성 구조물
110 : 유동공
120 : 보강층
130 : 직물 원단층
140 : 유동 슬롯
150 : 삽입공
Claims (9)
- 교량의 상부구조물 및 하부구조물 사이에 고정되는 교량받침의 탄성 구조물에 있어서,
몸체의 중앙에서 미리 설정된 거리만큼 떨어진 가상의 반경 상에 균일한 간격으로 관통 형성된 복수 개의 유동공을 포함하는 교량 받침용 탄성 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 몸체는 복수 개의 가상의 반경 상에 복수 개의 유동공이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 교량 받침용 탄성 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 유동공과 연결된 공기배출유로가 상기 몸체에 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 교량 받침용 탄성 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 몸체는 내부에 일체화된 직물 원단층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 받침용 탄성 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 몸체는 상부 가장자리의 원주를 따라 보강층이 추가로 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 교량 받침용 탄성 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 몸체는 가장자리에 형성된 복수 개의 유동 슬롯을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 받침용 탄성 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 몸체의 중앙에 형성된 삽입공을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 받침용 탄성 구조물. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 교량 받침용 탄성 구조물을 포함하는 디스크 받침.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 교량 받침용 탄성 구조물을 포함하는 포트 받침.
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