일반기술

희생수단를 이용한 교량 내진 보호 장치

* 주요 내용 교대 또는 교각의 교좌부의 상면에 설치되어 바닥판을 지지하는 거더와 거더 사이의 직선거리를 연결하고 파이프 형태를 갖는 대칭형 주(主)지지부재 및 주지지부재의 중앙 부근에서 주지지부재의 축방향에 대하여 직각을 이루는 형태로 어느 일방향으로 돌출되어 있는 보조지지부재를 포함하는 희생수단; 및 희생수단의 보조지지부재를 전후 및 좌우 방향으로 이격되게 수용하여 거동을 제어하는 수용부를 포함하며, 교대 또는 교각의 교좌부에 고정되는 구속수단을 포함하여 이루어진 희생수단를 이용한 교량 내진 보호장치.* 배경 및 요약 종래의 교량 내진 보호장치는 다음과 같은 문제점을 안고 있었다. 첫째 기존교량 및 신설교량에 대한 적용이 어렵고, 시공을 위해서는 교통통제 등의 부담이 있으며, 특수하게 제작된 고가의 장비의 사용이 필요하는 등 비용 부담이 크다. 둘째 지진이 발생하지 않는 평상시에는 교량의 거동에 있어서 특정한 역할을 담당하지 못하므로, 상대적인 경제적 손실을 감수하여야 한다. 셋째 교축방향 및 교축직각방향 등 모든 방향의 지진하중에 대하여 저항할 수 없다. 넷째 희생수단의 탄성 및 소성 거동을 정확히 예측할 수 없으므로, 구조적인 안전성을 확보하기가 곤란하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 발명자인 김상효에 의하여 출원된 후 공개된 대한민국 특허공개 제2004-0097591호(2004.11.18)가 있다. 공개특허에 기재된 희생부재는 노치(notch)를 도입하여 단면적을 축소시킨 중앙 응력집중부를 통하여 지진시의 충격이 교량의 다른 주요부분에 미치지 않도록 하고 있다. 그러나 공개특허에서 제시된 희생부재는 비대칭 형태로 인하여 지진시 기본적으로 교축방향과 일치하는 방향으로 작용하는 항복점 이상의 진동에 대하여 효과적으로 대응할 수 있다. 그러나 희생부재는 교축방향에 직각을 이루는 방향으로 작용하는 지진 충격에 대해서는 효과적이지 못하다. 본 발명은 교량을 보호하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량에 대하여 일반적으로 작용하는 하중들에 대하여 지지수단의 역할을 할뿐 아니라, 지진하중이 작용하는 경우에 대칭형 주지지부재를 희생하는 소성거동에 의하여 에너지 소산 역할을 하여 교량의 나머지 주요 부분을 보다 안전하게 보호할 수 있도록 하는 희생수단을 이용한 교량 내진 보호장치에 관한 것이다.* 특징 및 시장성 현재 신설이나 공용중인 교량에 적용할 수 있는 여러 가지 내진장치들은 일반적으로 강진지역을 대상으로 개발되어, 교량의 내진성능 향상에는 효과적이나, 설치 및 유지관리에 상대적으로 고비용이 요구되는 반면, 본 발명의 장치는 우리나라와 같은 중·약진지역에서 목표로 하는 내진성능을 충분히 가지면서 경제적 측면에서도 합리적인 내진성능장치이다. 또한 교축 및 교축직각방향의 내진성능을 향상시키고 낙교방지의 역할도 수행한다. 본 발명의 장치는 설치가 간편하고 시공을 위한 비용이 적다. 또한, 지진이 발생하지 않는 평상시에는 교량의 2차부재로 거동하므로 지진시에만 거동하는 타 내진장치에 비하여 상대적으로 경제적 잇점이 있다. 아울러 본 장치는 설치교량에 대해 교축 및 교축직각방향의 내진성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 기존 및 신설교량에 모두 설치가 가능하므로 우리나라와 같은 중약진지역에서 수요가 높을 것으로 판단된다.* 효과 본 발명의 교량 내진 보호장치는 교량의 상부구조물의 내진분리효과와 교량 내진 보호장치에 의한 에너지 소산효과를 모두 기대할 수 있다는 장점을 갖는다. 또 가동단 구조의 교량에 있어서는 상부구조물의 교축방향 변위가 문제될 수 있는데, 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치를 통하여 희생수단이 상부구조물의 교축방향 변위를 일정량 구속하게 되므로 인접한 진동계 간의 상부구조물의 충돌을 방지하는 역할도 함께 수행하게 된다. 아울러 종래의 일반 교량에서는 지진하중으로 인하여 교축 직각방향으로 발생하는 관성력이 교축직각방향으로 구속되어 있는 특정 받침에 집중되어 그 특정 받침의 손상 및 파손이 문제될 수 있음에 비하여, 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치를 통하여 교축직각방향(좌우방향)에 대한 특정 받침의 구속 없이 교량 내진 보호장치에 의해서만 교축직각방향에 대한 거동을 제어하게 되므로 종래와 같은 교량의 손상을 방지할 수 있다.