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KR101173684B1 - 복합형 신축이음장치 - Google Patents

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KR101173684B1
KR101173684B1 KR1020120046636A KR20120046636A KR101173684B1 KR 101173684 B1 KR101173684 B1 KR 101173684B1 KR 1020120046636 A KR1020120046636 A KR 1020120046636A KR 20120046636 A KR20120046636 A KR 20120046636A KR 101173684 B1 KR101173684 B1 KR 101173684B1
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KR
South Korea
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sliding
fingers
finger
top plate
expansion joint
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Inventor
김성규
Original Assignee
(주)알티에스
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/06—Arrangement, construction or bridging of expansion joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/08—Damp-proof or other insulating layers; Drainage arrangements or devices ; Bridge deck surfacings
    • E01D19/083—Waterproofing of bridge decks; Other insulations for bridges, e.g. thermal ; Bridge deck surfacings

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  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

핑거부재의 두께감소, 앵커볼트에 걸리는 부반력의 크기 감소, 제1상판과 제2상판의 신축 불균형 등에 따른 지지빔의 좌우 위치불균형 해소, 충격력 완충, 지지빔이 안정적으로 지지되어 있으면서도 지지빔의 상하 회동을 허용할 수 있는 복합형 신축이음장치가 개시된다. 상기 복합형 신축이음장치는 핑거들의 저면을 지지하는 크로스 빔, 상기 크로스 빔을 지지하는 2이상의 지지빔들, 지지빔의 양단을 지지하는 제1, 제2슬라이딩박스들을 포함하고, 제1, 제2슬라이딩박스의 상면과 하면에는 제1미끄럼부재들이 설치되어 있고, 지지빔의 저면에는 폭 방향으로 배치된 원호형 홈 또는 구면형 홈이 형성되어 있고, 상기 원호형 홈 또는 구면형 홈에는 상기 지지빔의 상하 회동 및 활주를 허용하는 회동허용부재가 설치되어 있는 구성을 가진다.

Description

복합형 신축이음장치{Combination type expansion joint}
본 발명은 교량용 신축이음장치의 개선에 관련된 것으로, 특히 교량의 상판과 상판 사이에 설치되어 온도차 등에 의한 상판의 신축을 허용하면서도 상판과 상판 사이를 차량이 원활하게 통과될 수 있도록 하여 소음이 발생되는 것을 억제하고 충격을 완화하여 주는 교량용 신축이음장치의 개선에 관련된 것이다.
일반적으로, 교량은 계절변화에 따른 기온변화에 의한 상판의 신축, 차량의 동하중에 의한 상판의 미세 이동, 콘크리트 재료에 따른 건조수축과 크리프 등에 따른 상판의 신축 등을 원활하게 수용할 수 있도록 하면서도 차량이 원활하게 이웃하는 두 상판 사이를 통과할 수 있도록 하기 위해 이웃하는 두 상판 사이에 신축이음장치를 설치한다.
이러한 신축이음장치로는 외팔보 타입의 핑거 조인트(Cantilevered Finger Joint), 모듈러 조인트(Modular Joint) 및 모듈러 조인트를 개선한 것이 있다.
도 1은 종래의 외팔보 타입의 핑거 조인트의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I에 따른 단면도이다.
도 1에 나타낸 외팔보 타입의 핑거조인트(100)는 간격을 두고 마주보고 배치된 교량의 제1상판(10)과 제2상판(20)의 단부에 마주보고 설치된다. 제1상판(10)의 단부에는 앵커볼트(112)와 너트(114)를 통해 제1핑거부재(120)가 고정되어 있다. 제1핑거부재(120)는 교량의 폭 방향으로 간격을 두고 배치된 제1핑거(122)들과 이 제1핑거(122)들을 일체로 연결하며 앵커볼트(112)가 결합될 수 있는 구멍(123)들이 간격을 두고 형성되어 있는 제1연결부(126)로 이루어져 있다. 이웃하는 두 제1핑거(122)들 사이에는 뒤에서 설명되는 제2핑거부재(130)의 제2핑거(132)들이 각각 삽입될 수 있는 핑거삽입부(124)가 형성되어 있다.
제2상판(20)의 단부에는 앵커볼트(112)와 너트(114)를 통해 제2핑거부재(130)가 고정되어 있다. 제2핑거부재(130)는 교량의 폭 방향으로 간격을 두고 배치되어 제1핑거(122)들 사이에 형성된 핑거삽입부(124)에 삽입되는 제2핑거(132)들과 이 제2핑거(132)들을 일체로 연결하며 앵커볼트(112)가 결합될 수 있는 구멍(133)들이 간격을 두고 형성되어 있는 제2연결부(136)로 이루어져 있다. 이웃하는 두 제2핑거(132)들 사이에는 제1핑거(122)들이 각각 삽입될 수 있는 핑거삽입부(134)가 형성되어 있다.
도 1과 2를 참조하면, 제1핑거(122)의 끝단 저면과 제2핑거(132)의 끝단 저면에는, 제1상판(10)과 제2상판(20)의 간격이 좁아질 때, 타측 상판의 표면에 접촉되지 않도록 상방으로 단이 지게 형성되어 있다.
제1핑거부재(120)와 제2핑거부재(130)의 하부에는 L자 단면모양의 베이스플레이트(140)가 각각 설치되어 있다. 두 베이스 플레이트(140)의 수평부(142)는 제1, 제2핑거부재(120, 130)의 저면을 지지하고, 하방으로 수직하게 배치된 수직부(144)는 제1, 제2상판(10, 20)의 마주보는 면에 각각 고정되어 있다. 마주보는 두 수직부(144)에는 상부로부터 교량의 하부로 유입되는 물이나 이물질을 차단하기 위한 고무로 된 방수재(150)가 방수재 고정용 볼트와 너트 등으로 통해 설치되어 있다.
상기와 같은 외팔보 타입의 핑거 조인트(100)는 구성이 복잡하지 않으나 제1, 제2핑거(120, 130)가 외팔보 형태로 차량의 동하중을 지지하기 때문에 차량 통과 시 큰 모멘트를 받는다. 이 때문에 외팔보 타입의 핑거 조인트(100)는 핑거부재의 두께가 매우 커야 한다. 또한, 외팔보 타입의 핑거 조인트(100)는 차량 통과 시 핑거부재에 큰 모멘트가 작용하기 때문에, 핑거부재의 고정부위가 파손될 우려가 크고 두 상판 사이의 간격을 크게 할 수 없다는 단점이 있다. 일반적으로 신축량이 비교적 큰 외팔보 타입의 핑거 조인트는 핑거부재의 두께가 매우 두꺼워 매우 비싸다.
외팔보 타입의 핑거 조인트는 일반적으로, 신축량이 약 400mm정도 되면, 일반 핑거의 두께는 100mm정도 된다. 이에 따라 핑거부재를 교량 상판의 단부에 고정하기 위한 앵커볼트는 매우 크게 설계되어야 한다. 이 때문에 장대교량 등 상판의 신축량이 큰 곳에 사용되는 외팔보 타입의 핑거 조인트는 단가가 너무나 비싸고 구조물과 앵커볼트의 연결에 대한 문제가 생긴다. 또한, 외팔보 형태의 일반 핑거 조인트의 경우, 핑거부재를 고정하는 앵커볼트에 걸리는 부반력이 크기 때문에 앵커볼트는 매우 크게 설계할 수밖에 없다. 이에 따라 신축량이 큰 교량에서는 어쩔 수 없이 모듈러 조인트를 주로 사용하고 있는 실정이다.
또한, 기존의 핑거 조인트(100)에서, 제1, 제2핑거부재(120, 130)를 고정하는 앵커볼트(112)와 너트(114)는 탄력성 없이 견고하게 제1연결부(126)와 제2연결부(136)를 제1상판(10)과 제2상판(20)에 각각 고정한다. 이 때문에, 제1, 제2핑거(120, 130)는 차량의 동하중에 의해 큰 충격 모멘트를 받는다. 이 경우 앵커볼트(112)나 앵커볼트(112)를 고정하고 있는 제1, 제2상판(10, 20)은 파손되기 쉽다.
모듈러 조인트는 교량 상판의 폭 방향으로 간격을 두고 2이상 마주보는 위치에 슬라이딩 박스들을 설치하고, 이 슬라이딩 박스들에 지지빔들을 걸쳐서 교량 상판의 신축을 허용하고, 지지빔들 위에 폭 방향으로 여러 개의 이상의 레일을 설치하여 차량이 이웃하는 두 상판 사이를 원활하게 통과할 수 있도록 하는 것으로, 상판의 신축량이 비교적 큰 곳에도 사용할 수 있지만, 부품이 너무 많고 구조가 복잡하다는 단점이 있다. 최근 들어, 모듈러 조인트는 잦은 하자발생(레일과 레일사이 갭에 의한 충격이 큼)으로 발주처에서 권장하지 않는 경향이고, 차량 통행 시 소음이 심하여 도로주변의 주민들에 의한 민원발생을 종종 일으킨다.
소음을 줄이고 주행성을 좋게 하기 위해 레일 상단에 핑거 형태의 추가판을 조립하여 사용한 것이 등록번호 20-0371566호(복합식 신축이음장치, 이하 "선출원 발명"이라 함)의 등록실용신안공보에 개시되어 있다.
선출원 발명은, 컨트롤 박스 가장자리의 상면과 하면에 슬라이딩 베어링을 장착하고, 이 슬라이딩 베어링에 지지빔이 지지되어 좌우 이동 가능케 설치되어 있고, 교축직각방향으로 간격을 두고 배치된 2이상의 지지빔들 위에 레일이 교량 상판의 폭 방향으로 배치되고 그 위에 중간핑거부재가 장착된 구성으로 되어 있다.
또한, 선출원 발명에서, 교량 상판의 마주보는 단부에 설치되는 좌우의 핑거부재는 볼트를 통해 양측 교량 상판의 단부에 각각 탄력성 없이 고착되어 있고, 핑거부재 하측에는 상부로부터 교량의 하부로 유입되는 물이나 이물질을 차단하기 위한 플렉시블(Flexible)한 방수재가 설치되어 있다.
선출원 발명의 모듈러 개선형 신축이음장치는 소음발생이 줄고 주행성이 좋다는 장점은 있으나 추가의 구성요소들로 인해 구성이 복잡하고 가격도 너무 비싸다는 단점이 있다.
특히, 선출원 발명의 모듈러 개선형 신축이음장치는 일측 상판이 침하할 경우 레일을 지지하는 지지빔이 기울어지면서 슬라이딩 베어링을 파손할 우려가 있고, 지진 등이 발생했을 때 지지빔이 컨트롤박스에서 이탈하거나 상판과 충돌할 우려가 있다. 이를 방지하기 위해서는 복잡한 구성의 간격유지기를 별도로 설치하여 레일들을 서로 잡아주어야 한다.
본 발명의 목적은 이웃하는 두 상판들 간에 단차가 발생하더라도 지지빔이 상하로 회전하여 자세를 쉽게 조정할 수 있고, 안정적인 슬라이딩을 할 수 있도록 해주는 복합형 신축이음장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 간격유지기 없이도 지지빔이 슬라이딩 박스에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 복합형 신축이음장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 지진 등에 의해 제1, 제2상판이 빠르게 움직이는 경우에도 지지빔과 슬라이딩 박스 내벽면 간의 충격을 완충하여줄 수 있는 복합형 신축이음장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1 및 제2핑거의 걸리는 모멘트 최소화함으로써 제1 및 제2핑거부재의 두께를 감소시킬 수 있는 복합형 신축이음장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 앵커볼트에 걸리는 부반력을 감소시킴으로써 상판이 파손될 우려를 감소시킨 복합형 신축이음장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 신축이음장치는 간격을 두고 배치된 복수의 제1핑거들과 상기 제1핑거들을 일체로 연결하고 제1상판의 단부에 고정되는 제1연결부를 가지는 제1핑거부재, 상기 제1핑거들이 삽입될 수 있도록 간격을 두고 배치되고 상기 제1핑거들 사이에 각각 삽입될 수 있는 제2핑거들과 상기 제2핑거들을 일체로 연결하고 상기 제1상판과 간격을 두고 마주보고 배치된 제2상판의 단부에 고정되는 제2연결부를 가지는 제2핑거부재를 구비하는 신축이음장치에 있어서, 상기 제1상판과 상기 제2상판의 사이를 따라 배치되고 상기 제1핑거들 또는 상기 제2핑거들 또는 상기 제1 및 제2핑거들의 저면을 지지하는 크로스 빔; 일 단부는 상기 제1상판에 지지되고 타 단부는 상기 제2상판에 지지되어 상기 크로스 빔과 교차되게 배치되고 상기 크로스 빔을 지지하며 상기 크로스 빔의 길이 방향으로 간격을 두고 배치된 2이상의 지지빔들; 상기 제1핑거부재 하부의 상기 제1상판에 설치되고 상기 지지빔들의 상기 일단부들을 각각 지지하면서 상기 지지빔들의 슬라이딩을 허용하며 상기 크로스 빔의 길이 방향으로 간격을 두고 배치된 2이상의 제1슬라이딩박스들; 및 상기 제2핑거부재 하부의 상기 제2상판에 설치되고 상기 지지빔들의 상기 타단부들을 각각 지지하면서 상기 지지빔들의 슬라이딩을 허용하며 상기 크로스 빔의 길이 방향으로 간격을 두고 배치된 2이상의 제2슬라이딩박스들을 포함하고,
상기 제1슬라이딩박스들과 상기 제2슬라이딩박스들의 상면과 하면에는 제1미끄럼부재들이 설치되어 있고, 상기 지지빔의 일단부와 타단부의 저면에는 상기 지지빔의 폭 방향으로 배치된 원호형 홈 또는 구면형 홈이 각각 형성되어 있고, 상기 원호형 홈 또는 구면형 홈에는 상기 지지빔의 상하방향 회동을 허용하면서 상기 지지빔을 상기 제1슬라이딩박스와 상기 제2슬라이딩박스의 하면에 지지할 수 있도록 상측 표면이 원호형 곡면 또는 구면형 곡면을 이루고 있고 하측 표면은 상기 하면의 상기 제1미끄럼부재에 미끄럼 접촉되는 회동허용부재가 설치되어 있는 구성을 가진다.
상기 지지빔의 일단부와 타단부의 상면에는 상기 제1미끄럼부재와 미끄럼 접촉되는 제2미끄럼부재 및 상기 지지빔의 일단부와 타단부의 상면에 장착되어 초기 압축된 상태로 상기 제2미끄럼부재를 상기 제1미끄럼부재를 향해 상방으로 탄력적으로 가압하는 탄성체가 설치되어 있는 것이 좋다.
상기 제1슬라이딩박스의 하면과 상기 제2슬라이딩박스의 하면에는 상기 회동허용부재가 바깥으로 일정 거리 이상 이동 시 상기 회동허용부재에 걸림으로써 상기 회동허용부재가 바깥으로 더 이동하는 것을 방지 또는 억제하는 스토퍼가 설치되어 있는 것이 좋다.
상기 제1연결부와 상기 제2연결부에는 볼트구멍들이 간격을 두고 설치되고, 상기 제1핑거부재와 상기 제2핑거부재는 탄력고정구를 통해 상기 제1상판의 단부와 상기 제2상판의 단부에 탄력적으로 회동 가능케 각각 고정되고,
상기 탄력고정구는 상기 볼트구멍에 삽입되는 앵커볼트, 상기 앵커볼트 외주면에 결합된 탄성체, 상기 앵커볼트에 이동 가능케 설치되고 상기 앵커볼트 외주면에 결합된 상기 탄성체보다 단면적이 큰 가압부재 및 상기 앵커볼트에 결합되어 상기 가압부재를 통해 상기 앵커볼트 외주면에 결합된 상기 탄성체를 가압하여 압축시키기 위한 조임너트를 포함하여 구성된 것이 좋다.
상기 탄력고정구의 상기 탄성체는 고무경도 65A 내지 100A의 폴리우레탄으로 된 머스프링(MER)인 것이 가장 바람직하다.
상기 제1핑거부재와 상기 제1상판 및 상기 제2핑거부재와 상기 제2상판은 소정 간격의 오버랩 스페이스를 가지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1미끄럼부재는 스테인리스 스틸판이고, 상기 탄성체는 일레스토머릭 베어링인 것이 좋다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치는 일반 핑거조인트와 모듈러 조인트의 구성을 혼용하여 구성한 것으로, 핑거에 작용하는 모멘트의 크기를 줄임으로써 핑거부재의 두께와 앵커볼트에 걸리는 부반력의 크기를 현격하게 감소시키는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치는, 제1상판과 제2상판 중 어느 하나가 더 빨리 설계된 변위량까지 수축되더라도 슬라이딩박스 입구의 스토퍼는 회동허용부재와 접촉되어 지지빔이 슬라이딩박스로부터 이탈되어 탈락되지 않도록 한다. 이러한 스토퍼는 일반 강재 등 지지빔이 슬라이딩박스로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있는 강도를 가지는 재료를 용접 또는 볼트로 고정한 것이 적당하다.
경우에 따라 스토퍼로는 탄성체가 사용될 수도 있다. 이 경우, 스토퍼는 스토퍼에 걸린 지지빔을 끌어당김으로써 제1상판과 제2상판 중 어느 하나가 설계된 변위량 이상 축소되는 것을 어느 정도 허용하고, 제1상판과 제2상판의 신축 불균형이나 다른 원인에 의한 지지빔의 좌우 위치불균형을 축소하는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치는, 제1핑거부재와 제2핑거부재가 탄성체를 가지는 탄력고정구에 의해 고정되기 때문에 통과되는 차량에 의해 핑거부재에 작용하는 동하중에 의한 충격력을 완충하여 받아줄 수 있어 수명이 길다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치는, 지지빔의 하면에는 회동허용부재를 설치하고 지지빔의 상면에는 제1미끄럼부재와 접촉되는 제2미끄럼부재를 가지는 탄성체를 초기 압축하여 설치함으로써 지지빔이 슬라이딩박스에 안정적으로 지지되어 있으면서도 지지빔의 상하 회동을 허용할 수 있다는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치는 모듈러 조인트에서 사용하고 있는 레일과 레일 사이의 간격을 조절하는 간격조절기가 필요치 않다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치는 일반 핑거조인트와 같이 차량 통과 시 소음이 작고 주행성이 양호하고 신축량이 커도 경제적이다.
도 1은 종래의 외팔보 타입의 핑거 조인트의 평면도,
도 2는 도 1의 I-I에 따른 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 복합형 신축이음장치의 평면도,
도 4는 도 3의 J-J에 따른 단면도,
도 5는 회동허용부재의 사시도,
도 6은 회동허용부재의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복합형 신축이음장치를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 복합형 신축이음장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 J-J에 따른 단면도이다.
도 3과 4는 간격을 두고 마주보고 배치된 제1상판(10)과 제2상판(20)의 마주보는 단부에 설치된 본 발명에 따른 복합형 신축이음장치(200)를 도시하고 있다. 도 3과 4에 나타낸 바와 같이, 제1상판(10)의 단부에는 탄력고정구(210)들을 통해 제1핑거부재(220)가, 제2상판(20)의 단부에는 탄력고정구(210)드을 통해 제2핑거부재(230)가 각각 고정되어 있다.
제1핑거부재(220)는 간격을 두고 배치된 복수의 제1핑거(222)들을 구비한다. 이웃하는 제1핑거(222)들 사이는 뒤에서 설명되는 제2핑거(232)들이 삽입될 수 있는 핑거삽입부(224)를 형성한다. 제1핑거부재(220)는 또한 제1핑거(222)들을 일체로 연결하고 제1상판(10)의 단부에 고정되는 제1연결부(226)를 구비한다. 그리고 제1연결부(226)에는 앵커볼트 등을 삽입하여 제1연결부(226)를 제1상판(10)의 단부에 고정할 수 있도록 하기 위한 복수의 볼트구멍(228)들이 간격을 두고 형성되어 있다.
또한, 제2핑거부재(230)는 간격을 두고 배치되고 제1핑거(222)들 사이의 핑거삽입부(224)들에 각각 삽입될 수 있는 제2핑거(232)들과 제2핑거(232)들을 일체로 연결하고 제2상판(20)의 단부에 고정되는 제2연결부(236)를 구비한다. 이웃하는 제2핑거(232)들 사이에 제1핑거(222)가 삽입될 수 있는 핑거삽입부(234)가 형성되어 있다. 또한, 제2연결부(236)에도 볼트 등을 결합하여 제2연결부(236)를 제2상판(20)의 단부에 고정할 수 있도록 하기 위한 복수의 볼트구멍(238)들이 간격을 두고 형성되어 있다.
제1핑거부재(220)와 제2핑거부재(230)의 하부에는 L자 단면모양의 베이스플레이트(240)가 제1상판(10)과 제2상판(20)에 각각 고정되어 있다. 두 베이스 플레이트(240)의 각각의 수평부(242)는 제1, 제2핑거부재(220, 230)의 일부 저면을 각각 지지하고, 하방으로 수직하게 배치된 각각의 수직부(244)는 제1, 제2상판(10, 20)의 마주보는 면에 각각 고정되어 있다. 베이스플레이트(240)에는 베이스플레이트(240)가 제1상판(10)과 제2상판(20)에 견고하게 고정될 수 있도록 하기 위한 앵커부재(246)들이 설치되어 있다. 이러한 베이스플레이트(240)에는 앵커볼트(212)가 통과될 수 있는 구멍(243)들이 간격을 두고 형성되어 있다.
위와 같은 제1핑거부재(220)와 제1상판(10) 및 제2핑거부재(230)와 제2상판(20)은 전체 이동구간(MC) 중 일부 구간에서는 제1핑거(222)와 제2상판(20) 및 제2핑거(232)와 제1상판(10)이 서로 상하로 겹칠 수 있도록 하여 소정 간격의 오버랩 스페이스(OS)를 가지도록 설치된 것이 바람직하다. 이렇게 하기 위해서는 제1핑거(222)의 길이, 이웃하는 제1핑거(222)들 사이에 형성되는 핑거삽입부(224)의 길이, 제2핑거(232)의 길이 및 이웃하는 제2핑거(232)들 사이에 형성되는 핑거삽입부(234)의 길이를 조정하여 좌우 양쪽에 오버랩 스페이스(OS)가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하는 경우, 오버랩 스페이스(OS)가 없는 경우에 비해 전체 이동구간(MC)을 허용하기 위한 제1상판(10)과 제2상판(20) 간의 간격을 줄일 수 있고, 결과적으로 뒤에서 설명되는 크로스 빔(250)을 지지하는 지지빔(260)의 두께 및 길이를 많이 줄일 수 있다.
위와 같은 제1핑거부재(220)와 제2핑거부재(230)는 앵커볼트(212)를 가지는 탄력고정구(210)를 통해 제1상판(10)의 단부와 제2상판(20)의 단부에 탄력적으로 회동 가능케 각각 고정되어 있다.
탄력고정구(210)는 제1연결부(226)와 제2연결부(236)에 형성된 볼트구멍(228, 238)과 베이스플레이트(240)들에 형성된 구멍(243)들에 각각 삽입되어 결합되는 앵커볼트(212)를 구비한다. 앵커볼트(212)로는 일단에 볼트 머리(212a)가 있는 것 또는 볼트 머리(212a) 대신에 앵커볼트(212)의 일 단부에 나선을 형성하고 너트를 결합한 것이 이용될 수 있다.
베이스플레이트(240)의 구멍(243)을 통과한 베이스플레이트(240) 하부의 앵커볼트(212) 외주면에는 탄성체(214)가 결합되어 있다. 탄성체(214) 아래쪽에는 가압부재(216)가 앵커볼트(212)에 이동 가능케 설치되어 있고 그 아래에 조임너트(218)가 결합되어 있다. 가압부재(216)는 탄성체(214)보다 단면적을 크게 하여 조임너트(218)에 의해 볼트 머리(212a)쪽으로 가압될 때 탄성체(214)의 단부 전체를 가압할 수 있도록 하는 것이 좋다. 조임너트(218)는 앵커볼트(212)에 결합되어 가압부재(216)를 탄성체(214) 반대편에 설치된 볼트 머리(212a) 쪽으로 가압하여 탄성체(214)를 압축할 수 있도록 한다.
탄성체(214)로는 고무경도 65A 내지 100A의 폴리우레탄으로 된 머스프링(MER)이 가장 적당하다. 이 머스프링(Mass Energy Regulator Spring)은 어느 정도 초기압축(Pre-compression)을 주어 조립함으로써 제1상판(10) 또는 제2상판(20)의 회전 또는 상하진동 시에 작용하는 힘을 완충하여준다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치(200)는, 제1핑거부재(220)와 제2핑거부재(230) 아래쪽의 제1상판(10)의 단부와 제2상판(20)의 마주보는 단부에 설치되고 마주보는 측방으로 개구되어 있는 제1슬라이딩박스(270)와 제2슬라이딩박스(280)를 구비한다. 제1슬라이딩박스(270)와 제2슬라이딩박스(280)의 상면과 하면에는 스테인리스 스틸판 등으로 된 제1미끄럼부재(S1)가 부착되어 있다. 이 제1슬라이딩박스(270)와 제2슬라이딩박스(280)는 뒤에서 설명되는 지지빔(260)의 양단을 지지하면서 제1상판(10)과 제2상판(20)의 신축을 허용하도록 하기 위한 것이다.
제1, 제2슬라이딩박스(270, 280)의 입구쪽 가장자리 내측 하면에는 스토퍼(272, 282)가 각각 설치되어 있다. 이 스토퍼(272, 282)는 뒤에서 설명되는 회동허용부재(262)가 바깥으로 일정 거리 이상 벗어나는 것을 방지 또는 억제하여 지지빔(260)이 제1, 제2슬라이딩박스(270, 280)에서 이탈되는 것을 방지하거나, 제1상판(10) 또는 제2상판(20)이 많이 수축할 때 일측 슬라이딩박스을 당겨주어 지지빔의 위치를 조정하고, 지지빔이 타측의 슬라이딩박스의 내벽면과 충돌하는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치(200)는 크로스 빔(cross beam, 250)을 구비한다. 이 크로스 빔(250)은 제1상판(10)과 제2상판(20) 사이를 따라, 제1 및 제2상판(10, 20)의 폭 방향으로, 즉, 교축직각방향으로 배치되어 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들의 저면을 지지하여주기 위한 것이다. 특수한 경우, 이 크로스 빔(250)은 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들 중 어느 하나의 핑거들만 지지하도록 설치될 수도 있음은 물론이다.
크로스 빔(250)의 상면은 상방으로 볼록한 곡면으로 형성하여 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들을 지지하면서도 제1상판(10)과 제2상판(20)의 상하방향 회전 시 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들의 회전을 방해하지 않도록 하고 또한 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들이 수평방향으로 이동하는 것을 방해하는 것을 최소화하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 크로스 빔(250)의 상면이 수평한 평면으로 되어 있으면, 제1상판(10)과 제2상판(20)의 상하방향 회전 시 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들이 상기 수평한 평면의 가장자리에 걸리기 때문에 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들에 무리한 힘이 가해져서 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들이 파손되거나 변형될 우려가 있다.
크로스 빔(250)이 제1핑거(222)들과 제2핑거(232)들의 저면을 지지함에 따라 제1핑거부재(220)와 제2핑거부재(230)를 고정하고 있는 앵커볼트(212)에 걸리는 부반력이 크게 줄어들고, 약간의 부반력이 걸리더라도 탄성체(214)가 앵커볼트(212)를 탄력적으로 지지하여 주므로 제1핑거부재(220)와 제2핑거부재(230) 및 이들이 고정되는 제1상판(10)과 제2상판(20)에는 큰 충격력이 작용되지 않는다. 이에 따라 본 발명에 따른 복합형 신축이음조인트(200)는 구성이 복잡하지 않으면서도 고장이나 파손이 발생되지 않고 상판을 파손시키지 않기 때문에 수명이 길다. 제1, 제2핑거부재(220, 230)의 두께를 작게할 수 있다.
크로스 빔(250)은 제1상판(10)과 제2상판(20)의 폭 방향으로 간격을 두고 설치된 2개 이상의 지지빔(260) 상에 걸쳐진 상태로 고정되어 있다.
지지빔(260)은 제1, 제2상판(10, 20)의 길이방향, 즉, 교축방향으로 설치되어 일단은 제1상판(10)에 걸쳐지고, 타단은 제2상판(20)에 걸쳐진 것이다. 물론, 경우에 따라 지지빔(260)은 교축방향에 대해 약간 경사지게 설치될 수도 있다. 크로스 빔(250)의 길이 방향으로 간격을 두고 배치된 2개 이상의 지지빔(260)은 크로스 빔(250)과 교차되게 배치되어 있고 크로스 빔(250)을 지지한다.
지지빔(260)의 일단은 제1슬라이딩박스(270)에 삽입되어 활주 가능케 지지되어 있고, 타단은 제2슬라이딩박스(280)에 삽입되어 활주 가능케 지지되어 있다.
도시된 바와 같이 지지빔(260)의 양 단부 저면에는 단면이 원호모양을 가지는 원호형 홈(260a)이 지지빔(260)의 폭 방향으로 형성되어 있다.
각각의 원호형 홈(260a)에는 제1상판(10)과 제2상판(20) 중 어느 하나가 다른 하나보다 더 많이 침하 또는 상승하는 경우 지지빔(260)의 상하방향 회동을 허용하면서 지지빔(260)을 제1슬라이딩박스(270)와 제2슬라이딩박스(280)의 하면에 지지할 수 있도록 상측 표면이 원호형 곡면을 이루고 있는 반원통상의 회동허용부재(262)가 각각 결합되어 있다. 이 회동허용부재(262)의 하측 표면은 제1, 제2슬라이딩박스(270, 280) 하면의 제1미끄럼부재(S1)에 접촉되며 바람직하게 평면을 이루고 있다.
지지빔(260)이 제1상판(10)과 제2상판(20)에 대해 한계를 벗어난 위치로 상대적인 이동을 하려고 할 때 이 회동허용부재(260)는 스토퍼(272, 282)에 걸려서 제1, 제2슬라이딩박스(270, 280)의 안쪽으로 탄성력을 받게 된다. 즉, 앞에서 설명한 제1, 제2슬라이딩박스(270, 280)의 입구 쪽 가장자리 내측 하면에 설치된 스토퍼(272, 282)는 회동허용부재(262)가 바깥으로 더 이동하는 것을 방해 또는 억제하고, 경우에 따라 회동허용부재(262)를 제1, 제2슬라이딩박스(270, 280) 안쪽으로 탄성적으로 밀어주는 기능을 한다.
또한, 지지빔(260)의 일단부와 타단부의 상면에는 제1, 제2슬라이딩박스(270, 280)의 상면에 설치된 제1미끄럼부재(S1)와 미끄럼 접촉되는 제2미끄럼부재(S2) 및 제2미끄럼부재(S2)를 지지빔(260)의 일단부와 타단부의 상면에 탄력적으로 각각 지지하는 탄성체(264)가 설치되어 있다.
제2미끄럼부재(S2)로는 PTFE, UPE, Nylon 등 마찰계수가 작은 플라스틱 마찰재가 적당하다.
탄성체(264)는 지지빔(260)의 상면에 형성된 장착홈(260b)에 안착되어 있다. 이 탄성체(264)로는 탄성중합체(elastomer)가 바람직하다. 이러한 탄성체(264)는 일정량의 초기압축(Pre-compression)을 주어 지지빔(260)과 그 상하의 회동허용부재(262), 탄성체(264) 및 제2미끄럼부재(S2)가 제1, 제2슬라이딩박스(270, 280)의 상면과 하면에 꽉 끼어 있도록 한다.
지지빔(260) 아래쪽의 마주보는 두 제1상판(10)과 제2상판(20)의 단부에는 상부로부터 교량의 하부로 유입되는 물이나 이물질을 차단하기 위한 고무로 된 방수재(290)가 방수재 고정용 볼트(292)와 너트(294) 등으로 통해 설치되어 있다.
도 5는 회동허용부재의 사시도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 회동허용부재(262)는 대략 반원통의 형상을 하고 있다. 이러한 회동허용부재(262)로는 차량 통과 시 처짐이 발생되지 않도록 고력황동을 사용하거나 일반 스틸의 표면에 PTFE, UPE, Nylon 등의 미끄럼재를 부착한 것을 사용하면 된다. 도 4를 더 참조하면, 도 5에 나타낸 바와 같은 회동허용부재(262)가 결합되는 원호형 홈(260a)은 회동허용부재(262)의 상측부가 삽입되어 결합될 수 있도록, 대략 회동허용부재(262)의 상측부 형상을 하고 있다.
도 6은 회동허용부재의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
경우에 따라, 회동허용부재(262) 저면에는 원호형 홈(260a) 대신에 구면형 홈이 형성될 수 있고, 이 경우 회동허용부재(262)로는 도 6에 나타낸 바와 같은 반구형상의 것이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 복합형 신축이음장치는 종래의 것에 비해 두께가 얇은 재료를 사용하면서도 파손의 우려가 없고, 앵커볼트의 직경을 줄일 수 있고, 안정적이면서도 이웃하는 두 상판 간의 단차발생에도 적응적으로 대처할 필요가 있는 신축이음장치를 만드는 데 이용될 수 있다.
10: 제1상판 20: 제2상판
210: 탄력고정구 212: 앵커볼트
214, 264: 탄성체 216: 가압부재
218: 조임너트 220: 제1핑거부재
222: 제1핑거 224, 234: 핑거삽입부
226; 제1연결부 230: 제2핑거부재
232: 제2핑거 236: 제2연결부
250: 크로스 빔 260: 지지빔
260a: 원호형 홈 260b: 장착홈
262: 회동허용부재 S1: 제1미끄럼부재
S2: 제2미끄럼부재 OS: 오버랩 스페이스
MC: 전체 이동구간

Claims (7)

  1. 간격을 두고 배치된 복수의 제1핑거들과 상기 제1핑거들을 일체로 연결하고 제1상판의 단부에 고정되는 제1연결부를 가지는 제1핑거부재, 상기 제1핑거들이 삽입될 수 있도록 간격을 두고 배치되고 상기 제1핑거들 사이에 각각 삽입될 수 있는 제2핑거들과 상기 제2핑거들을 일체로 연결하고 상기 제1상판과 간격을 두고 마주보고 배치된 제2상판의 단부에 고정되는 제2연결부를 가지는 제2핑거부재를 구비하는 신축이음장치에 있어서,
    상기 제1상판과 상기 제2상판의 사이를 따라 배치되고 상기 제1핑거들 또는 상기 제2핑거들 또는 상기 제1 및 제2핑거들의 저면을 지지하는 크로스 빔;
    일 단부는 상기 제1상판에 지지되고 타 단부는 상기 제2상판에 지지되어 상기 크로스 빔과 교차되게 배치되고 상기 크로스 빔을 지지하며 상기 크로스 빔의 길이 방향으로 간격을 두고 배치된 2이상의 지지빔들;
    상기 제1핑거부재 하부의 상기 제1상판에 설치되고 상기 지지빔들의 상기 일단부들을 각각 지지하면서 상기 지지빔들의 슬라이딩을 허용하며 상기 크로스 빔의 길이 방향으로 간격을 두고 배치된 2이상의 제1슬라이딩박스들; 및
    상기 제2핑거부재 하부의 상기 제2상판에 설치되고 상기 지지빔들의 상기 타단부들을 각각 지지하면서 상기 지지빔들의 슬라이딩을 허용하며 상기 크로스 빔의 길이 방향으로 간격을 두고 배치된 2이상의 제2슬라이딩박스들을 포함하고,
    상기 제1슬라이딩박스들과 상기 제2슬라이딩박스들의 상면과 하면에는 제1미끄럼부재들이 설치되어 있고,
    상기 지지빔의 일단부와 타단부의 저면에는 상기 지지빔의 폭 방향으로 배치된 원호형 홈 또는 구면형 홈이 각각 형성되어 있고,
    상기 원호형 홈 또는 구면형 홈에는 상기 지지빔의 상하방향 회동을 허용하면서 상기 지지빔을 상기 제1슬라이딩박스와 상기 제2슬라이딩박스의 하면에 지지할 수 있도록 상측 표면이 원호형 곡면 또는 구면형 곡면을 이루고 있고 하측 표면은 상기 하면의 상기 제1미끄럼부재에 미끄럼 접촉되는 회동허용부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합형 신축이음장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지빔의 일단부와 타단부의 상면에는 상기 제1미끄럼부재와 미끄럼 접촉되는 제2미끄럼부재 및 상기 지지빔의 일단부와 타단부의 상면에 장착되어 초기 압축된 상태로 상기 제2미끄럼부재를 상기 제1미끄럼부재를 향해 상방으로 탄력적으로 가압하는 탄성체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합형 신축이음장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1슬라이딩박스의 하면과 상기 제2슬라이딩박스의 하면에는 상기 회동허용부재가 바깥으로 일정 거리 이상 이동 시 상기 회동허용부재에 걸림으로써 상기 회동허용부재가 바깥으로 더 이동하는 것을 방지 또는 억제하는 스토퍼가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합형 신축이음장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1연결부와 상기 제2연결부에는 볼트구멍들이 간격을 두고 설치되고,
    상기 제1핑거부재와 상기 제2핑거부재는 탄력고정구를 통해 상기 제1상판의 단부와 상기 제2상판의 단부에 탄력적으로 회동 가능케 각각 고정되고,
    상기 탄력고정구는 상기 볼트구멍에 삽입되는 앵커볼트, 상기 앵커볼트 외주면에 결합된 탄성체, 상기 앵커볼트에 이동 가능케 설치되고 상기 앵커볼트 외주면에 결합된 상기 탄성체보다 단면적이 큰 가압부재 및 상기 앵커볼트에 결합되어 상기 가압부재를 통해 상기 앵커볼트 외주면에 결합된 상기 탄성체를 가압하여 압축시키기 위한 조임너트를 포함하는 것임을 특징으로 하는 복합형 신축이음장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄력고정구의 상기 탄성체는 고무경도 65A 내지 100A의 폴리우레탄으로 된 머스프링(MER)인 것을 특징으로 하는 복합형 신축이음장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1핑거부재와 상기 제1상판 및 상기 제2핑거부재와 상기 제2상판은 소정 간격의 오버랩 스페이스를 가지는 것을 특징으로 하는 복합형 신축이음장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1미끄럼부재는 스테인리스 스틸판이고, 상기 탄성체는 일레스토머릭 베어링인 것을 특징으로 하는 복합형 신축이음장치.
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