KR101845815B1 - 케이블 정착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 와이어가 내재된 케이블; 상기 케이블 단부를 내부에 수용하면서 케이블을 고정시키는 정착구; 상기 정착구 내주연과 상기 정착구 내부에 고정된 케이블에 의해 형성된 공간에서 케이블방향 선단부분에 충진되며 폴리부타디엔을 주재로 하는 완화재; 상기 정착구 내주연과 상기 정착구 내부에 고정된 케이블에 의해 형성된 공간에서 케이블 반대방향 후단부분에 충진되는 에폭시를 주재로 하는 마감재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 정착구조에 관한 것이다.

Description

케이블 정착구조{Cable settlement structure}

본 발명은 케이블 및 케이블을 고정하는 정착구가 피로응력에 노출되는 것을 제어하는 케이블 정착구조에 관한 것이다.

일반적으로 현수교, 사장교 등에 사용되는 케이블은 설치후 장기간 사용되어 피로응력으로 인해 사용수명이 줄어들 수 있다. 이러한 피로응력에 의한 사용성 저하는 현수교, 사장교 등 구조물 전체의 구조적 안정성을 저해하는 요인이 되므로 피로응력을 제어할 필요가 있다.

이러한 케이블이 피로응력을 받는 이유는 시공후 케이블은 바람, 비, 구조물로서 도로, 철도 등의 부하에 기인하여 큰 진동을 받는다. 이러한 진동에 의해 현수교 등 구조물의 정착구 근방에 케이블의 비틀림, 휨 등이 생기고, 그 반복 응력에 의해 케이블이 반복적으로 변형하게 됨으로써 케이블 정착구에 피로가 생긴다. 정착구의 피로는 균열 및 파단을 초래하는 것이다.

현재, 이러한 케이블 및 정착구의 피로를 방지하기 위한 기술들이 제시되고 있으며 일 예로 케이블을 정착구 내에 고정하고, 방청재를 충진하여 내부의 잔존 공간을 매립토록 하고 있다. 이러한 주입의 목적은 케이블(와이어)의 장기간에 걸친 피로응력에 노출을 방지하기 위한 것이며 방청의 기능도 발현되도록 하기 위한 것이다. 또한 방청재로서 모르타르, 에폭시 등이 제시되고 있다.

그런데 모르타르는 경제적일 수 있으나 재질자체로 피로응력을 제어할 수 없는 문제가 있다.

또한 에폭시의 경우 충진성이 떨어져 밀실한 충진이 어렵고 특히 정착구에서 와이어가 노출되는 형태로 고정이 되는데 와이어 간 미세간극에 충분한 충진을 기대할 수 없는 바, 결과적으로 에폭시의 경우도 충분한 피로응력을 제어할 수 없는 문제가 있다.

한편 선행문헌의 일 예로 대한민국 특허등록 제1334750호에서는 인장 케이블의 인장력을 손쉽고 견고하게 조절할 수 있도록 하는 기술로서 특히 상호 역방향으로 대향하여 작동적으로 접하는 이중쐐기를 사용함으로써 체결력을 높인 케이블 고정장치 및 이 케이블 고정장치가 구비된 고정형 케이블 정착구를 제시하고 있는데, 본 기술의 경우 정착구 내 빈공간의 처리에 관한 어떠한 언급이 없어 결과적으로 충분한 피로환경제어를 기대할 수 없는 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제1334750호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 케이블 및 정착구가 계속적인 부하 등에 의해 피로에 노출되는 경우라도 이를 제어할 수 있는 케이블 정착구조를 제공하고자 함이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 케이블 정착구조는, 복수의 와이어가 내재된 케이블; 상기 케이블 단부를 내부에 수용하면서 케이블을 고정시키는 정착구; 상기 정착구 내주연과 상기 정착구 내부에 고정된 케이블에 의해 형성된 공간에서 케이블방향 선단부분에 충진되며 폴리부타디엔을 주재로 하는 완화재; 상기 정착구 내주연과 상기 정착구 내부에 고정된 케이블에 의해 형성된 공간에서 케이블 반대방향 후단부분에 충진되는 에폭시를 주재로 하는 마감재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 완화재는 폴리부타디엔 100중량부에 대해 에틸렌옥사이드 1 내지 5중량부, 코코넛 오일지방산 1 내지 5중량부, 인산염나트륨 1 내지 3중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여 상기 완화재에는 폴리부타디엔 100중량부에 대해 올레핀 설퍼네이트 1 내지 3중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여 상기 완화재와 상기 마감재의 접합면에는 강섬유층이 게재되어 상기 강섬유층이 접합면의 가교작용을 함과 동시에 와이어로부터의 열을 정착구로 전달하는 방열작용을 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 케이블 정착구조는 케이블과 정착구가 형성하는 공간에 충진성이 우수하고 케이블의 진동을 완화시킬 수 있는 완화재가 충진되어 피로응력에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 기본 예를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 나타내는 측단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 부분도이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 케이블 정착구조(1)는 도 1에서 보는 바와 같이 복수의 와이어가 내재된 케이블(2); 상기 케이블(2) 단부를 내부에 수용하면서 케이블(2)을 고정시키는 정착구(3); 상기 정착구(3) 내주연과 상기 정착구(3) 내부에 고정된 케이블(2)에 의해 형성된 공간(d)에서 케이블방향 선단부분(d1)에 충진되며 폴리부타디엔를 주재로 하는 완화재(4); 상기 정착구(3) 내주연과 상기 정착구(3) 내부에 고정된 케이블(2)에 의해 형성된 공간(d)에서 케이블 반대방향 후단부분(d2)에 충진되는 에폭시를 주재로 하는 마감재(5);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이블(2)은 복수의 와이어가 피복재에 의해 감싸지면서 내재된 형태로서 내재된 와이어가 철재질로 구성되며 상기에서 언급한 바와 같이 시공후 케이블은 특히 바람, 비, 구조물에 가해지는 부하(예를 들면, 도로 및/또는 철도 부하)에 기인하여 큰 진동을 받게 되며 이러한 진동에 의해 시공시 케이블(2)이 견고하게 정착구(4)에 고정이 된다고 하더라도 케이블(2)과 정착구(4)는 피로에 노출될 수 밖에 없다. 이에 본 발명에서는 이하에서 설명하는 케이블(2)과 정착구(4)에 의해 형성되는 공간(d)에 마감재(5)와 완화재(4)가 충진되도록 함으로써 특히 완화재(4)에 의해 피로저항성을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 정착구(3)는 상기 케이블(2)의 단부를 고정시키는 구성으로서 도 1에서는 개략적인 형상을 도시하고 있는 바, 다양한 공지의 기술이 존재하며 이러한 공지기술들의 일반적인 특징은 도면에 도시된 바는 없으나 케이블 단부의 둘레에 소정 형상으로 소켓을 씌우고 상기 소켓의 내주연과 상기 케이블의 외주연 사이에 쐐기가 삽입되도록 하여 쐐기의 빗면에 수직하게 발생하는 분력의 작용으로 케이블에 대하여 그 직경방향으로 가압력이 작용토록 하여 소켓과 케이블의 고정이 가능하도록 하는 것이다.

즉 상기 정착구(3)는 도 1에서 보는 바와 같이 케이블(2)의 단부가 내재되도록 하는 소켓과 도면에 도시된 바는 없으나 상기에서 언급한 쐐기에 해당하는 구성이 기본으로 포함되어야 한다. 상기 소켓 및 상기 쐐기는 다양한 공지기술이 존재하므로 그 설명은 생략한다.

한편 본 발명에서는 정착구(3)의 구체적인 일 실시 예도 제시하고 있다. 본 실시 예의 정착구(3)는 케이블(2)을 감싸는 형상의 소켓(31)이 구성되고 상기 소켓(31) 내부에서 케이블(2)의 각 와이어를 고정하면서 상기 소켓(31)의 내주연에 걸리도록 구성되는 마감판(32)이 구성되도록 한다.

도 2에 도시된 실시 예에서는 d구간에 상기 완화재(4) 및 마감재(5)가 충진되도록 하느데 도면에서 보는 바와 같이 d구간에는 케이블(2)에서 각 와이어가 노출된 상태로 존재하고 각 와이어 간, 와이어와 소켓(31) 내주연 간에 미세간극이 형성될 수 밖에 없는 바, 이러한 미세간극까지도 상기 완화재(4)가 밀실하게 충진이 되어야 피로저항성능을 보장할 수 있게 되는 것이다.

이에 본 발명에서는 충진성이 우수하며 연성에 의해 피로도를 완화시킬 수 있는 구성으로 완화재(4)를 제시하고 있다. 상기 완화재(4)는 상기 정착구(3) 내주연과 상기 정착구(3) 내부에 고정된 케이블(2)에 의해 형성된 공간(d)에서 선단부분(d1) 충진되며 폴리부타디엔을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 선단부분(d1)이라함은 상기 공간(d)에서 각 와이어 간, 와이어와 소켓(31) 내주연 간에 미세간극이 형성되는 공간으로 충분한 충진성이 확보되어야 하는 부분이며 특히 진동에 의해 피로에 더욱 크게 노출되는 부분으로 이러한 선단부분(d1)에 충분한 충진성과 연성이 확보된 상기 완화재(4)가 충진되도록 하는 것이다.

상기 완화재(4)로 폴리부타디엔이 주재인 완화재(4)를 사용하는 이유는 폴리부타디엔의 재질에 의해 상기 정착구(3) 내주연과 상기 정착구(3) 내부에 고정된 케이블(2)에 의해 형성된 공간에 밀실한 충진이 가능하도록 하기 위한 것이며 시공후 각종 원인에 의한 진동에 대해 폴리부타디엔의 연성에 의해 진동을 완화시켜 우수한 내충격성이 발현되기 때문이다.

특히 도 2에서 보는 바와 같이 일반적으로 정착구(3)에서 케이블(2) 고정시 정착구(3) 내에서는 케이블(2)의 와이어가 노출된 상태이므로 완화재(4)는 와이어 사이에 밀실하게 충진되어야 하는 바, 상기에서 언급한 바와 같이 종전의 에폭시의 경우 이러한 와이어 간 미세한 틈에는 충분한게 충진되지 못하여 빈공간이 형성되고 시공후 케이블(2)에 의해 전달되는 진동에 의해 이러한 빈공간은 크랙 등의 발생원으로서 작용을 하여 결국 피로환경에 노출되도록 하는 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 폴리부타디엔을 주제로 한 완화재(4)가 충진되도록 하여 상기에서 언급한 미세한 틈에도 밀실한 충진이 이루어지도록 하는 것이다.

이에 더하여 상기 완화재(4)에는 폴리부타디엔 100중량부에 대해 에틸렌옥사이드 1 내지 5중량부, 코코넛 오일지방산 1 내지 5중량부, 인산염나트륨 1 내지 3중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

상기 에틸렌옥사이드는 페이스트 내에서 미세기포를 발생시키는 특징이 있는 바, 이렇게 에틸렌옥사이드가 첨가됨에 의해 충진성을 더욱 높이게 되는 것이며 시공후 기후의 변화 특히 동결과 융해가 반복되는 과정에서 완화재(4) 자체의 부피변동에 의한 균열이 발생될 수 있는데 상기 에틸렌옥사이드에 의해 형성된 미세기포에 의해 이러한 부피변동을 완화시켜 줄 수 있게 되는 것이며 이러한 미세기포에 의해 와이어로부터 전달되는 진동을 완화시켜 줄 수 있게 되는 것이다.

상기 코코넛 오일지방산은 상기 완화재(4)를 충진시 조기에 겔화가 되는 것을 방지하는 것으로 상온에서 겔화를 지연시켜 완화재(4)의 밀실한 충진이 가능하도록 하는 것이다.

상기 인산염나트륨은 충진성을 높이되, 특히 와이어의 외주연을 밀실하게 도포되도록 하기 위한 것으로 와이어에는 다수의 미세균열이 존재하여 밀실한 도포가 용이하지 않으며 이러한 미세균열에 내재된 공기 등이 향후 와이어와 완화재(4) 간 부착력을 저하시키는 요인이 될 수 있는 바, 상기 인산염나트륨은 친수기와 소수기를 동시에 가지고 있는 계면활성구조로 계면장력을 감소시키고, 습윤을 가속화하며, 확산력을 증가시키는 역할을 함으로써 완화재(4)의 와이어에 균일하고 밀실한 도포가 이루어지도록 하여 부착력향상, 와이어 열화방지 등의 기능이 발현되도록 하는 것이다.

또한 상기 완화재(4)에는 폴리부타디엔 100중량부에 대해 올레핀 설퍼네이트 1 내지 3중량부가 더 포함되도록 할 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이 상기 에틸렌옥사이드의 첨가에 의해 페이스트 내에 미세기포가 연행되도록 하는데 이러한 미세기포는 시간경과에 따라 파쇄가 되어 상기에서 언급한 동결 및 융해의 반복에 대한 물성저하 방지, 진동전달의 완화 등의 기능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.

이에 본 발명에 있어 상기 완화재(4)에는 올레핀 설퍼네이트가 더 첨가되도록 하는데 상기 올레핀 설퍼네이트는 미세기포의 표면장력을 높여 주는 기능을 수행하여 시간경과에 따라 파포되는 미세기포의 량을 현저히 줄일 수 있게 하는 것이다.

상기 정착구(3) 내주연과 상기 정착구(3) 내부에 고정된 케이블(2)에 의해 형성된 공간(d)에서 케이블방향 선단부분(d1)에 완화재(4)가 충진되면 상기 공간(d)에서 나머지 부분 즉 케이블 반대방향 후단부분(d2)에 에폭시를 주재로 하는 마감재(5)를 충진하여 공간(d)을 완전히 충진하게 되는 것이다. 후단부분(d2)은 전단부분(d1)에 비해 상대적으로 간극이 커서 에폭시를 주재로 하는 마감재(5)만으로도 충분히 경제적으로 충진이 가능하고 상대적으로 피로도에 노출될 수 있는 확률이 적어 에폭시를 주재로 하는 마감재(5)만의 충진으로도 충분히 피로도를 저하시킬 수 있게 되는 것이다. 여기서 에폭시를 주재로 하는 마감재(5)는 기존 공지의 충진제로 사용하는 것으로 그 상세 설명은 생략한다.

한편 본 발명에서는 정착구(3) 내부의 충진제로 완화재(4)와 마감재(5)가 사용됨에 따라 완화재(4)와 마감재(5) 간 접합면(J)이 형성되는데 이러한 접합면(J)은 이질의 재질에 기해 열팽창율의 차이, 계속적인 진동 등에 의해 접합면(J)에 사후적인 들뜸공간이 형성될 수 있는데 이러한 들뜸공간은 계속적인 진동의 전달로 더욱 커지게 될 수 있으며 이렇게 커진 들뜸공간은 와이어를 부식시킬 수 있는 수분 등의 유입로로서 작용할 수 있게 된다.

또한 외부로부터 정착구(3)에 전달된 열은 와이어를 통해 열(H1)이 마감재(5)에서 완화재(4)로 전달되거나 반대방향에서 열(H2)이 와이어를 통해 완화재(4)에서 마감재(5)로 전달되는데 이질의 재질간 즉 완화재(4)와 마감재(5) 간 열의 전달은 상기에서 언급한 바와 같이 열팽창계수의 차이로 접합면(J)에 들뜸을 야기시킬 수 있다.

이에 본 발명에서는 도 3에서 보는 바와 같이 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 실시 예를 제시하고 있다. 본 실시 예에서는 상기 완화재(4)와 상기 마감재(5)의 접합면(J)에 강섬유층(6)이 게재되어 상기 강섬유층(6)이 접합면의 가교작용을 함과 동시에 와이어로부터의 열을 정착구(3)로 전달하는 방열작용을 하도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉 상기에서 본 바와 같이 상기 정착구(3) 내주연과 상기 정착구(3) 내부에 고정된 케이블(2)에 의해 형성된 공간(d)에서 케이블방향 선단부분(d1)에 완화재(4)를 먼저 충진하고, 상기 완화재(4)가 경화되기 전에 강섬유를 분사하여 강섬유층(6)이 형성되도록 한 후에 상기 공간(d)에서 나머지 부분 즉 케이블 반대방향 후단부분(d2)에 에폭시를 주재로 하는 마감재(5)를 충진토록 하는 것으로 마감재(5)를 충진함에 따라 마감재(5)의 주입압력에 의해 상기 강섬유층(6)을 구성하는 강섬유는 도 3에서 보는 바와 같이 일부는 마감재(5)에 내재되고 일부는 완화재(4)에 내재된 형상으로 강섬유층(6)이 형성되는 것이다.

이렇게 상기 강섬유층(6)을 구성하는 강섬유가 완화재(4)와 마감재(5) 간에 매입되도록 하여 강섬유에 의해 물리적인 가교작용에 의해 접합면(J)의 들뜸을 방지토록 하는 것이며 양 방향에서 열(H1, H2)이 강섬유층(6)을 통해 정착구(3)로 전달되어 방열됨으로써 완화재(4)와 마감재(5) 간 열전달을 차단하여 열팽창계수의 차이에 의한 들뜸을 방지토록 하는 것이고 강섬유층(6)에 의해 완화재(4)와 마감재(5)의 열노출 시간을 단축시킴에 의해 장시간 열의 노출에 의한 열화를 방지할 수 있도록 하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명 2 : 케이블
3 : 정착구 4 : 완화재
5 : 마감재

Claims (4)

1. 복수의 와이어가 내재된 케이블; 상기 케이블 단부를 내부에 수용하면서 케이블을 고정시키는 정착구; 상기 정착구 내주연과 상기 정착구 내부에 고정된 케이블에 의해 형성된 공간에서 케이블방향 선단부분에 충진되며 폴리부타디엔을 주재로 하는 완화재; 및 상기 정착구 내주연과 상기 정착구 내부에 고정된 케이블에 의해 형성된 공간에서 케이블 반대방향 후단부분에 충진되는 에폭시를 주재로 하는 마감재;를 포함하고,
   상기 완화재는 폴리부타디엔 100중량부에 대해 에틸렌옥사이드 1 내지 5중량부, 코코넛 오일지방산 1 내지 5중량부, 인산염나트륨 1 내지 3중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 케이블 정착구조.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 완화재에는 폴리부타디엔 100중량부에 대해 올레핀 설퍼네이트 1 내지 3중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 케이블 정착구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 완화재와 상기 마감재와 접합면에는 강섬유층이 게재되어 상기 강섬유층이 접합면의 가교작용을 함과 동시에 와이어로부터의 열을 정착구로 전달하는 방열작용을 하는 것을 특징으로 하는 케이블 정착구조.

Images