KR102058684B1 - 탄성복원력을 활용한 교량받침장치 - Google Patents

Abstract

도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명은 탄성복원력을 활용한 교량받침장치(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 EQS 받침 대비 총 두께 감소 및 수직하중 작용에도 수축되는 것을 방지하여 교량 상부구조물(U)의 급격한 높이 변화를 방지함으로써 구조적으로 안정성을 도모 가능하도록 하는 교량받침장치(1)에 관한 것이다.

Description

탄성복원력을 활용한 교량받침장치{BEARING FOR BRIDGE USING RESTORING FORCE}

도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명은 탄성복원력을 활용한 교량받침장치(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 EQS 받침 대비 총 두께 감소 및 수직하중 작용에도 수축되는 것을 방지하여 교량 상부구조물(U)의 급격한 높이 변화를 방지함으로써 구조적으로 안정성을 도모 가능하도록 하는 교량받침장치(1)에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 구조물 등은 지진 등의 피해를 예방하고 구조물의 수명을 증가시킬 수 있도록 내진 설계를 필요로 한다. 특히, 교량의 경우 구조적으로 지진 피해에 대한 우려 및 그에 따른 피해 역시 높기 때문에 내진 안정성을 확보하기 위한 설계 및 내진 보강 작업을 필요로 한다. 이때, 내진 설계가 반영되지 않은 교량은 수평방향으로 작용하는 지진력이 교량받침에 집중되어 지진 발생시에 교량받침이 파괴되거나, 상판의 이탈, 붕괴 등이 초래될 수 있다.

여기에서, 교량받침이란 교량의 상부 구조물과 하부 구조물 사이에서 상부 구조물의 하중을 하부구조물로 원활하게 전달할 수 있도록 하는 구조물로서, 과거에는 단순하게 하중을 전달하는 역할을 했으나, 근래에는 하중 및 충격을 감소시키는 역할을 하기도 한다. 즉, 이러한 교량받침은 교량의 슬래브 구조체인 상부구조물이, 이를 지지하는 교각/교대와 같은 하부구조물 상에 적절하게 안착되어 지지되도록 하기 위해 설치되는 구조물로서, 교량의 규격이나 지지하중에 따라 여러 가지 형태와 기능을 갖는다.

이러한 교량받침은 사용되는 주재료에 따라 강재 받침과 고무 받침 등으로 구별되고, 기능에 따라서는 내진받침과 면진받침으로 분류될 수 있다. 대표적인 내진받침으로는 포트받침(Pot Bearing), 탄성받침(RubberBearing), 스페리컬 받침(Spherical Bearing), 디스크받침(Disk Bearing) 등이 있고, 또한, 면진받침으로는 납면진받침(Lead Rubber Bearing: LRB), EQS(Eradi-Quake System), FPB(Friction Pot Bearing), 스틸댐퍼(Steel Damper) 등이 있다.

이하에서는 철도교 등에 적용되는 종래의 EQS 받침의 구조 및 그에 따른 문제점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 교량 상부구조물 및 하부구조물 간 이격 공간 내에 교량받침장치가 설치된 것을 보여주는 개략도이고; 도 2는 종래의 EQS 받침 장치에 대한 단면도이다.

도 2를 참고하면, 일반적으로 철도교에 적용되는 종래의 EQS 받침(9)은 상판(91), 상판의 하 측에 배치되는 중간판(93), 중간판(93)의 저면과 접촉하는 탄성 디스크(95) 및 탄성 디스크(95)의 저면과 접촉하는 하판(97)이 형성된다. 즉 4 가지 구성으로 이루어진다. 여기에서 탄성 디스크(95)는 고강도의 탄성체 제조용 폴리우레탄 조성물을 이용하여 제조되어, 회전 변위를 허용하는 구성이다. 또한, 수직하중 발생에 의하여 충격이 가해지면 상기 탄성 디스크(95)는 가압 팽츨되도록 제작된다.

먼저, EQS 받침(9)이 적용되는 철도교의 특성을 살펴보면, 철도는 구배(Slope)의 제한이 엄격한 교통수단으로 그 선로 상에 급격한 표고의 변화가 발생하지 않는 것이 필수적이다.

전술한 바와 같이 종래의 EQS 받침(9)은 전체적으로 4 가지 구성으로 이루어지기 때문에 그 전체 두께가 증대됨으로써, 공간이 협소한 교량의 상부 및 하부구조물(U, L) 사이에 설치하는 것이 비용이하다. 또한, 수직하중 발생에 의하여 탄성 디스크(95)에 가압 수축 및 팽출이 발생하면, 받침(9) 전체의 두께에 변화와 함께, 측 방향 또는 전후 방향을 따라 두께 편차가 발생한다. 이는 곧 교량 상부구조물(U)의 지점 간 높이에도 변화를 발생시켜 경사가 형성될 수 있다.

이와 같은 문제점들을 해결하고자, 본 발명의 발명자들은 전체 두께가 감소되면서도 철도교 등에서도 안정적으로 적용이 가능한 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 대하여 제시하고자 한다.

한국등록특허 제10-1370820호 '교량받침장치'

앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명은 상판, 중간판, 탄성 디스크 및 하판 총 4 피스로 이루어지는 기존의 EQS 장치와 달리, 상부 플레이트, 베어링 플레이트 및 베어링 수용부재 총 3 피스로 이루어져, 공간이 협소한 교량의 상부 및 하부구조물 사이에서도 용이한 설치 및 해제를 가능하도록 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 고강도의 탄성체 제조용 폴리우레탄 조성물을 이용하여 제조되는 탄성 디스크가 아닌, 강재로 이루어지는 베어링 플레이트를 구비함으로써, 제작 비용 절감에 따른 경제성을 도모하도록 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수직하중 발생에 의하더라도 강재로 이루어지는 베어링 플레이트가 수축되지 않으며 교량 상부구조물의 높이를 급격히 변화시키지 않기 때문에 철도교 등에서도 안정적으로 적용이 가능한 탄성복원력을 활용한 교량받침장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 베어링 플레이트의 외면이 원통형 및 사각판형으로 모두 형성 가능하도록 함으로써, 적용의 유연성을 도모하도록 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 베어링 플레이트의 외면이 원통형으로 형성되는 경우, 인접한 고정 플레이트와의 일정한 이격 거리를 유지하기 위하여 가이드핀삽입홀과 대응되는 높이에서 몸체부의 외면을 따라 외측으로 돌출되는 경합 플레이트를 구비함으로써 구조적 안정성을 도모하도록 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 베어링 플레이트의 외면이 원통형으로 형성되는 경우, 고정 플레이트의 외측면에 형성되고 내 측에 가이드 핀 이동을 위한 가이드 홈이 형성되는 가이드핀삽입부재를 구비함으로써, 원통형 베어링 플레이트 상에서도 탄성복원부가 안정적으로 제 기능을 수행하도록 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

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

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치는 하기 상부 플레이트의 저면으로부터 하방으로 연장 형성되어 탄성복원력 제공부의 일 단이 고정되도록 하는 고정 플레이트를 포함하며, 교량 상부구조물과 결합하여 상 측으로부터의 하중을 하방으로 전달하는 상부 플레이트; 상면 일 측이 곡면으로 형성되며 베어링 플레이트의 저면을 수용하는 베어링 수용부재; 상기 상부 플레이트의 하측에 배치되어 하중을 하부 플레이트 측으로 전달하고 상기 상부 플레이트의 수평 변위 및 회전을 수용하는 베어링 플레이트; 및 발생한 하중을 흡수하고 복원력을 통해 면진 기능을 수행하며, 상기 고정 플레이트와 베어링 플레이트의 이격 공간 내에 배치되는 탄성복원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 베어링 수용부재는 상기 베어링 플레이트의 저면이 회전 변위를 수용하게 안착되도록 하기 위하여, 상면 일 측이 곡면 처리되는 안착부;를 포함하며, 상기 베어링 플레이트는 강재로 이루어지며 소정의 두께를 가지는 사각판형으로 형성되는 몸체부; 및 상기 베어링 플레이트가 베어링 수용부재의 일 측에 안착되도록, 상기 몸체부의 저면이 곡면 처리되는 곡면부;를 포함하고, 상기 안착부 및 곡면부는 상보적인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 안착부 및 곡면부는 상방으로 볼록한 돌출형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 몸체부는 외측면으로부터 내측으로 수평하게 함입된 가이드 홈;을 포함하고, 상기 탄성복원부는 상기 고정 플레이트의 내측면에 고정되어 내측에 가이드 핀의 일 단 측의 삽입 및 고정을 허용하는 플랜지; 일 단이 몸체부의 외측면과, 타 단이 인접한 플랜지의 내측면까지 연장되어 수평 하중 발생 시 복원력을 제공하는 탄성체; 및 일 단이 플랜지 내 측에, 타 단이 가이드 홈 내측에 위치하여, 탄성체가 가압 팽출 시 상기 가이드 홈 내측 공간을 따라 이동하는 가이드 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 가이드 홈의 내측 말단부로부터 인접한 고정 플레이트까지의 이격 거리는 가이드 핀의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 베어링 수용부재는 상기 안착부의 상면 중앙부로부터 하방 함입 형성되는 제1 키홈;을 추가로 포함하고, 상기 베어링 플레이트는 상기 곡면부의 저면 중앙부로부터 상방으로 함입 형상되는 제2 키홈;을 포함하고, 상기 제1 키홈 및 제2 키홈의 내측에 삽입되어 고정되는 전단 키;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 제1 키홈은 내주면 일 측에 나사산이 형성되며, 상기 전단 키는 외주면 일 측에 나사산이 형성되어, 상기 제1 키홈 및 전단 키의 나사 결합을 도모하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 베어링 수용부재는 상기 베어링 플레이트의 저면이 회전 변위를 수용하게 안착되도록 하기 위하여, 상면 일 측이 곡면 처리되는 안착부;를 포함하며, 상기 베어링 플레이트는 강재로 이루어지며 소정의 두께를 가지는 원통형으로 형성되는 몸체부; 및 상기 베어링 플레이트가 베어링 수용부재의 일 측에 안착되도록, 상기 몸체부의 저면이 곡면 처리되는 곡면부;를 포함하고, 상기 안착부 및 곡면부는 상보적인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 고정 플레이트는 내외측면을 관통하도록 측 방향을 따라 형성되는 가이드핀삽입홀;을 포함하고, 상기 몸체부는 상기 가이드핀삽입홀과 대응되는 높이에서 몸체부의 외면을 따라 외측으로 돌출되는 결합 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 결합 플레이트는 인접한 고정 플레이트와의 대향면이 상기 고정 플레이트의 내측면과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 탄성복원부는 상기 결합 플레이트의 외측면에 고정되어 내측에 가이드 핀의 일단 측 삽입 및 고정을 허용하는 플랜지; 일 단이 인접한 플랜지의 외측면과, 타 단이 인접한 고정 플레이트의 내측면까지 연장되어 수평 하중 발생 시 복원력을 제공하는 탄성체; 일 단이 플랜지 내 측에, 타 단이 가이드핀삽입홀을 관통하여 가이드핀삽입부재의 내 측에 배치되어, 상기 가이드핀삽입부재의 내 측 가이드 홈을 따라 이동하는 가이드 핀; 및 고정 플레이트의 외측면에 형성되고, 내 측에 가이드 핀 이동을 위한 가이드 홈이 형성되는 가이드핀삽입부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 구비되는 상기 플랜지로부터 가이드 홈 내측 말단부까지의 거리는 상기 가이드 핀의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 상판, 중간판, 탄성 디스크 및 하판 총 4 피스로 이루어지는 기존의 EQS 장치와 달리, 상부 플레이트, 베어링 플레이트 및 베어링 수용부재 총 3 피스로 이루어져, 공간이 협소한 교량의 상부 및 하부구조물 사이에서도 용이한 설치 및 해제를 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고강도의 탄성체 제조용 폴리우레탄 조성물을 이용하여 제조되는 탄성 디스크가 아닌, 강재로 이루어지는 베어링 플레이트를 구비함으로써, 제작 비용 절감에 따른 경제성을 도모하도록 하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 수직하중 발생에 의하더라도 강재로 이루어지는 베어링 플레이트가 수축되지 않으며 교량 상부구조물의 높이를 급격히 변화시키지 않기 때문에 철도교 등에서도 안정적으로 적용이 가능한 효과를 보인다.

또한, 본 발명은 베어링 플레이트의 외면이 원통형 및 사각판형으로 모두 형성 가능하도록 함으로써, 적용의 유연성을 도모하도록 하는 효과가 도출된다.

또한, 본 발명은 베어링 플레이트의 외면이 원통형으로 형성되는 경우, 인접한 고정 플레이트와의 일정한 이격 거리를 유지하기 위하여 가이드핀삽입홀과 대응되는 높이에서 몸체부의 외면을 따라 외측으로 돌출되는 경합 플레이트를 구비함으로써 구조적 안정성을 도모하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 베어링 플레이트의 외면이 원통형으로 형성되는 경우, 고정 플레이트의 외측면에 형성되고 내 측에 가이드 핀 이동을 위한 가이드 홈이 형성되는 가이드핀삽입부재를 구비함으로써, 원통형 베어링 플레이트 상에서도 탄성복원부가 안정적으로 제 기능을 수행하도록 하는 효과를 가진다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 교량 상부구조물 및 하부구조물 간 이격 공간 내에 교량받침장치가 설치된 것을 보여주는 개략도이고;
도 2는 종래의 EQS 받침 장치에 대한 단면도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 대한 분해사시도이고;
도 4는 도 3에 따른 교량받침장치의 단면도이고;
도 5는 도 3에 따른 교량받침장치의 평면도이고;
도 6은 도 3에 따른 베어링 플레이트 및 베어링 수용부재의 대체 형상을 보여주는 단면도이고;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 대한 단면도이다.

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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 대한 분해사시도이고; 도 4는 도 3에 따른 교량받침장치의 단면도이고; 도 5는 도 3에 따른 교량받침장치의 평면도이고; 도 6은 도 3에 따른 베어링 플레이트 및 베어링 수용부재의 대체 형상을 보여주는 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명은 탄성복원력을 활용한 교량받침장치(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 EQS 받침 대비 총 두께 감소 및 수직하중 작용에도 수축되는 것을 방지하여 교량 상부구조물(U)의 급격한 높이 변화를 방지함으로써 구조적으로 안정성을 도모 가능하도록 하는 교량받침장치(1)에 관한 것이다.

이를 위하여, 교량받침장치(1)는 상부 플레이트(10), 베어링 수용부재(30), 베어링 플레이트(50), 탄성복원부(70) 및 전단 키(90)를 포함할 수 있다.

상부 플레이트(10)는 교량 상부구조물(U)의 일 측에 배치되고, 예를 들어 상부구조물(U)의 저면 측과 결합하여 상 측으로부터의 하중을 하방으로 전달하는 구성이다. 이러한 상부 플레이트(10)는 강재로 형성되며, 그 형상에 별도의 제한이 있는 것은 아니고 예를 들어 소정의 두께를 가지는 사각판형으로 형성될 수 있다. 상부 플레이트(10)는 결합수단을 통해 교량 상부구조물(U)에 고정될 수 있다. 결합수단은 일 예로 볼트일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 공지된 또는 공지될 임의의 다양한 구성일 수 있음에 유의하여야 한다.

상부 플레이트(10)는 강판부(110) 및 고정 플레이트(130)를 포함할 수 있다.

강판부(110)는 상부 플레이트(10)의 저면에, 예를 들어 스테인리스 강판 재질로, 형성되는 구성이다. 이러한 강판부(110)는 후술할 마찰판(570)과 면 접촉하고 상부 플레이트(10)와 베어링 플레이트(50) 간 접촉 마찰을 감소시켜 상기 상부 플레이트(10)의 용이한 슬라이딩을 도모하는 구성이다. 또한, 강판부(110)는 상부 플레이트(10)의 저면에 용접을 통해 고정될 수 있다.

고정 플레이트(130)는 상부 플레이트(10)의 저면으로부터 하방으로 소정 길이 연장 형성되어 후술할 탄성복원력 제공부(70)의 일 측 또는 일 단이 고정되도록 하는 구성이다. 고정 플레이트(130)는 상부 플레이트(10)의 저면 테두리부와 인접한 측에 형성되는 것이 바람직하고, 상기 사각판형 상부 플레이트(10)의 저면 테두리부와 인접한 측에서 그 저면 형상이 사각 테두리부형으로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 교축 방향으로 연장되며 교축 직각 방향으로 서로 이격되는 한 쌍이, 그리고 교축 직각 방향으로 연장되고 교축 방향으로 서로 이격되는 한 쌍이 형성될 수 있다. 이러한 고정 플레이트(130)는 용접에 의하여, 또는 결합수단 삽입에 의하여 상부 플레이트(10)의 저면과 결합될 수 있으며 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 하기에서 상세히 설명하겠지만, 고정 플레이트(130)의 내측면에 또는 내측면과 인접한 측에 후술할 플랜지(710)가 배치된다.

베어링 수용부재(30)는 그 상면 일 측이 곡면으로 형성됨으로써 베어링 플레이트(50)의 저면을 수용하며 상 측의 하중을 교량 하부구조물(L)로 전달하는 구성이다. 또한, 베어링 수용부재(30)는 강재로 이루어지며, 그 외면이 전체적인 사각판 형태로 형성될 수 있다.

이를 위하여, 베어링 수용부재(30)는 안착부(310), 관통홀(330) 및 제1 키홈(350)을 포함할 수 있다.

안착부(310)는 후술할 베어링 플레이트(50)의 저면이 안착됨으로써 회전 변위를 수용하도록 하기 위하여, 베어링 수용부재(30)의 상면 일 측에 곡면으로 형성되는 구성이다. 안착부(310)는 베어링 수용부재(30)의 상면 중앙부에 형성되는 것이 바람직하며, 베어링 플레이트(50)의 저면과 상보적인 형상으로 형성된다.

안착부(310)는 예를 들어 하방으로 볼록한 함입형으로 형성될 수도(도 4 참고), 또는 상방으로 볼록한 돌출형으로 형성될 수 있으며(도 6 참고) 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 따라서, 곡면 처리된 안착부(310) 상에 베어링 플레이트(50)의 저면이 안착됨으로써, 상기 베어링 플레이트(30)가 회전 변위를 용이하게 수용하도록 한다. 안착부(310)의 곡면은 그 곡률반경이 일정하게 형성될 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 이러한 안착부(310) 및 베어링 플레이트(50) 사이 공간에는 PTFE와 같은 미끄럼재가 장착되는 것이 일반적이다.

관통홀(330)은 베어링 수용부재(30)의 상면 일 측에서 하방으로 관통되어 내측에 결합수단의 삽입을 허용하는 구성이다. 이러한 관통홀(330)을 관통한 결합수단은 상기 관통홀(330)과 매칭되어 위치하는 앵커 소켓(미도시)에 부분 삽입되어, 베어링 수용부재(30)와 앵커 소켓이 견고히 고정되도록 한다. 관통홀(330)은 예를 들어 전체적으로 외면이 사각판형으로 형성되는 베어링 수용부재(330)의 4 모서리부와 인접한 측에 형성될 수도, 또는 베어링 수용부재(330)에 형성된 별도의 고정리브에 형성될 수도 있으며 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

제1 키홈(350)은 안착부(310)의 일 측에 형성되며, 바람직하게 상기 안착부(310)의 상면 중앙부로부터 하방 함입되는 구성이다. 그 함입 형상에는 별도의 제한이 있는 것은 아니며, 예를 들어 원통형홈 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 키홈(350)의 내측에 후술할 전단 키(90)의 하 측이 삽입된다. 또한, 전단 키(90)와의 견고한 결합을 위하여 제1 키홈(350)의 내주면에는 나사산이 형성되어, 전단 키(90)가 부분 나사결합되도록 할 수 있다.

베어링 플레이트(50)는 상부 플레이트(10)의 하측에 배치되어 교량 상부구조물(U)로부터의 하중을 하부 플레이트(10) 측으로 전달하고 수평 변위 및 회전을 수용하는 구성으로, 상기 베어링 수용부재(30)의 일 측에 안착된다.

이하에서는 종래의 EQS 받침의 구조 및 그 문제점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2를 참고하면, 일반적으로 철도교에 적용되는 종래의 EQS 받침(9)은 상판(91), 상판의 하 측에 배치되는 중간판(93), 중간판(93)의 저면과 접촉하는 탄성 디스크(95) 및 탄성 디스크(95)의 저면과 접촉하는 하판(97)이 형성된다. 즉 4 가지 구성으로 이루어진다. 여기에서 탄성 디스크(95)는 고강도의 탄성체 제조용 폴리우레탄 조성물을 이용하여 제조되어, 회전 변위를 허용하는 구성이다. 또한, 수직하중 발생에 의하여 충격이 가해지면 상기 탄성 디스크(95)는 가압 팽츨되도록 제작된다.

먼저, EQS 받침(9)이 적용되는 철도교의 특성을 살펴보면, 철도는 구배(Slope)의 제한이 엄격한 교통수단으로 그 선로 상에 급격한 표고의 변화가 발생하지 않는 것이 필수적이다.

전술한 바와 같이 종래의 EQS 받침(9)은 전체적으로 4 가지 구성으로 이루어지기 때문에 그 전체 두께가 증대됨으로써, 공간이 협소한 교량의 상부 및 하부구조물(U, L) 사이에 설치하는 것이 비용이하다. 또한, 수직하중 발생에 의하여 탄성 디스크(95)에 가압 수축 및 팽출이 발생하면, 받침(9) 전체의 두께에 변화와 함께, 측 방향 또는 전후 방향을 따라 두께 편차가 발생한다. 이는 곧 교량 상부구조물(U)의 지점 간 높이에도 변화를 발생시켜 경사가 형성될 수 있다.

이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치(1)는 종래의 중간판(93) 및 탄성 디스크를(95)를 구비하지 않으며, 강재로 형성되는 베어링 플레이트(50)만을 구비한다(도 3 및 도 4 참고). 따라서, 전체 구성이 상부 플레이트(10), 베어링 수용부재(30) 및 베어링 플레이트(50)만으로 이루어져, 받침장치(1) 전체 두께가 현저히 감소될 수 있다. 그러므로, 교량 상부 및 하부구조물(U, L) 사이 이격 공간이 협소하여도 용이한 설치 및 해제에 문제가 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 플레이트(50)는 강재로 형성되므로, 수직 하중 발생에 의하더라도 상기 베어링 플레이트(50)가 수축되지 않는다. 그러므로, 교량 상부구조물(U)의 높이를 변화시키지 않기 때문에, 구조적 안정성이 한층 도모되는 장점이 있다. 즉, 철도교에 더욱 적합한 교량받침장치(1)를 제공할 수 있다.

추가로, 제조 단가가 상대적으로 높은 탄성 디스크(95)를 구비할 필요가 없으므로 제작 비용이 절감되는 장점 역시 발생한다.

이를 위하여, 베어링 플레이트(50)는 몸체부(510), 곡면부(530), 마찰판수용홈(550), 마찰판(570) 및 제2 키홈(590)을 포함할 수 있다.

몸체부(510)는 베어링 플레이트(50)의 몸체를 형성하는 구성으로, 그 저면의 곡면부(530)를 제외한 측이 소정의 두께를 가지는 사각판형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 몸체부(510)는 4 외측면 중 어느 하나 이상의 외측면으로부터 내측으로 대략 수평하게 함입된 가이드 홈(511)을 포함할 수 있다. 이러한 가이드 홈(511)은 몸체부(510)의 4 외측면에, 1 외측면 별 수평 방향으로 서로 이격되어 1 개 이상 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 외측면에 3 개씩 형성되어 총 12 개 형성될 수 있다. 다만 이는 예시적인 것일 뿐이며 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

또한 각각의 가이드 홈(511)의 내측 말단부로부터 인접한 고정 플레이트(130)까지의 이격 거리는 후술할 가이드 핀(750)의 길이보다 길게 형성되어 상기 가이드 핀(750)의 가이드 홈(511) 내측에서 소정 거리 이동을 가능하게 하는 것이 바람직하다.

곡면부(530)는 베어링 플레이트(50)가 베어링 수용부재(30)의 일 측에 안착되도록, 몸체부(510)의 저면에 곡면 처리된 구성이다. 예를 들어 곡면부(530)는 예를 들어 하방으로 볼록한 함입형으로 형성될 수도(도 4 참고), 또는 상방으로 볼록한 돌출형으로 형성될 수 있으며(도 6 참고) 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 따라서, 곡면 처리된 안착부(310) 상에 상기 곡면부(530)와 상보적인 형상의 곡면부(530)가 안착되고, 상기 안착부(310) 상에서 회전 가능하도록 함으로써, 상기 베어링 플레이트(30)가 회전 변위를 용이하게 수용하도록 한다. 이러한 안착부(310) 및 곡면부(530) 사이 공간에는 PTFE와 같은 미끄럼재가 장착되는 것이 일반적이다. 또한, 곡면부(530) 역시 안착부(310)와 마찬가지로 일정한 곡률 반경을 가지고 형성될 수도 있다.

마찰판수용홈(550)은 베어링 플레이트(50)의 상면으로부터 하방으로 소정 깊이 함입되어 내 측에 마찰판(570)을 수용하는 구성이다. 이러한 마찰판(570)은 PTFE와 같은 일종의 미끄럼재에 해당한다.

제2 키홈(590)은 곡면부(530)의 저면 일 측에 형성되고, 바람직하게 상기 곡면부(530)의 저면 중앙부로부터 상방으로 소정 깊이 함입 형성되어 내 측에 전단키(90)의 삽입을 허용하는 구성이다.

탄성복원부(70)는 지진 발생 등에 의한 수평하중 발생 시 상기 수평하중을 흡수하여 면진 기능을 수행하는 구성으로, 이를 위하여 플랜지(710), 탄성체(730) 및 가이드 핀(750)을 포함할 수 있다.

플랜지(710)는 고정 플레이트(130)의 내측면에 직간접적으로 고정되어 내측에 가이드 핀(750)의 일 단 측의 삽입 및 고정을 허용하는 구성이다.

탄성체(730)는 일 단이 베어링 플레이트(30)의 외측면과, 그리고 타 단이 인접한 플랜지(710)의 내측면까지 연장되어 수평 하중 발생 시 복원력을 제공하는 구성이다. 지진 발생 등과 같은 비상시, 상부 플레이트(10)가 베어링 플레이트(30)에 대하여 일 측으로 이동하려는 변위가 발생하면, 일 측의 탄성체(730)가 수축하고, 가해지는 압력이 감소되면 복원력을 통해 상부 플레이트(10)를 원 위치로 복원시킬 수 있다. 일반적으로 이러한 탄성체(730)는 폴리우레탄으로 이루어진다. 또한, 탄성체(730)의 내측에는 수평방향 관통홀(731)이 형성되며, 상기 관통홀(731) 내 측에 후술할 가이드 핀(750)이 배치된다.

가이드 핀(750)은 일 단이 플랜지(710)의 내 측에, 그리고 타 단이 가이드 홈(511) 내 측에 위치하여, 교량에 수평 하중 발생으로 탄성체(730)가 가압되어 팽출하면 가이드 홈(511) 내측 공간을 따라 이동하는 구성이다.

전단키(90)는 베어링 플레이트(50) 및/또는 베어링 수용부재(30)에 수평 하중을 전달하는 구성으로, 제1 키홈(350) 및 제2 키홈(590)의 내측에 삽입되어 고정된다. 상기 전단키(90)는 예를 들어 핀형상 또는 원통형상으로 형성될 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 또한, 전단키(90)의 외주면 일 측에는 나사산이 형성되어 제1 키홈(350)과 나사결합되도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치에 대한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치(1')에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량받침장치(1')는 전술한 교량받침장치(1)와 고정 플레이트(130), 베어링 플레이트(50) 및 탄성복원부(70)만이 상이하므로, 중복되는 내용은 생략하도록 한다.

도 7을 참고하면, 고정 플레이트(130')는 후술할 가이드 핀(750')의 삽입을 허용하기 위하여, 측 방향을 따라 관통 형성되는 가이드핀삽입홀(131')을 포함한다.

또한, 베어링 플레이트(50')는 별도의 가이드 홈을 구비하지 않으며, 그 몸체부(510')는 전체적으로 원통형으로 형성된다. 또한, 몸체부(510')는 그 외면이 원통형으로 형성되기 때문에 인접한 고정 플레이트(130')와의 일정한 이격 거리를 유지하기 위하여, 가이드핀삽입홀(131')과 대응되는 높이에서 몸체부(510')의 외면을 따라 외측으로 돌출되는 결합 플레이트(511')가 형성된다.

결합 플레이트(511')는 전술한 바와 같이 인접한 고정 플레이트(130')와의 일정한 이격 거리를 유지하기 위하여, 가이드핀삽입홀(131')과 대응되는 높이에서 몸체부(510')의 외면을 따라 외측으로 돌출되는 구성이다. 베어링 플레이트(50')의 외면은 곡면처리된 형상으로 형성되기 때문에, 결합 플레이트(511')가 형성되지 않는 경우 가이드 핀(750')의 길이가 그 배치 위치에 따라 서로 상이하여야 한다. 또한, 가이드 핀(750')의 길이가 일정하면, 베어링 플레이트(50')의 내측에 삽입되는 다수의 가이드 핀(750')이 베어링 플레이트(50')의 중심을 향해 삽입되기 때문에 수평 하중에 대한 탄성복원부(70')의 제 기능을 수행할 수 없다. 그러므로, 인접한 고정 플레이트(130')와의 대향면이 상기 고정 플레이트(130')의 내측면과 대략 평행하게 형성되는 결합 플레이트(511')의 배치가 필수적이다.

따라서, 결합 플레이트(511')를 구비하여 인접한 고정 플레이트(130')와의 이격 거리를 일정하게 유지하면서, 베어링 플레이트(50')의 동일 측면부 측에 형성되는 가이드 핀(750')이 서로 평행을 유지한 채 배치되도록 할 수 있다. 이러한 결합 플레이트(511')는 베어링 플레이트(50')의 소정 높이에서, 상기 베어링 플레이트(50')의 전체 외면을 감싸도록 형성될 수도, 또는 가이드 핀(750')이 배치되는 위치에서만 상기 베어링 플레이트(50')의 외면으로부터 외측으로 돌출되도록 형성될 수도 있으며 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 그리고, 결합 플레이트(511')의 형상에는 제한이 없으며, 고정 플레이트(130')와의 대향면만 상기 고정 플레이트(130')와 대략 평행인 상태를 유지하기만 하면 된다.

탄성복원부(70')는 지진 발생 등에 의한 수평하중 발생 시 상기 수평하중을 흡수하여 면진 기능을 수행하는 구성으로, 이를 위하여 플랜지(710'), 탄성체(730'), 가이드 핀(750'), 가이드핀삽입부재(770')를 포함할 수 있다.

플랜지(710')는 결합 플레이트(511')의 외측면에 고정되어 내측에 가이드 핀(750')의 일 단 측의 삽입 및 고정을 허용하는 구성이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지(710)는 고정 플레이트(130)의 내측면에 고정되나, 여기에서는 결합 플레이트(511')의 외측면에 고정되는 차이점이 있다. 결국, 탄성체(730') 수축 시 가이드 핀(750')이 베어링 플레이트(30')을 향하여 이동하는 것이 아니고, 고정 플레이트(130')를 향하여 이동하는 것에 특징이 있으며, 이는 베어링 플레이트(30')의 외형이 사각판형이 아닌 원통형으로 형성되는 것에 기인한 것이다.

탄성체(730')는 일 단이 인접한 플랜지(710')의 외측면과, 타 단이 인접한 고정 플레이트(130')의 내측면까지 연장되어 수평 하중 발생 시 복원력을 제공하는 구성이다. 또한, 길이 방향으로 형성되는 내측 관통홀(731') 내에 후술할 가이드 핀(730')이 삽입된다.

가이드 핀(750')은 일 단이 플랜지(710') 내 측에, 그리고 타 단이 가이드핀삽입홀(131')을 관통하여 후술할 가이드핀삽입부재(770')의 내 측에 배치되어, 상기 가이드핀삽입부재(770')의 내 측 가이드 홈(771') 내 측 공간을 따라 이동하는 구성이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량받침장치(1)에서는 가이드 핀(750)이 베어링 플레이트(50)의 가이드 홈(511)을 향해 이동하는 반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량받침장치(1')에서는 가이드 핀(750')이 베어링 플레이트(50')와 멀어지는 방향으로 이동하는 것에 차이점이 있다.

가이드핀삽입부재(770')는 고정 플레이트(130')의 외측면에 형성되고, 내 측에 가이드 핀(750') 이동을 위한 가이드 홈(771')이 형성되는 구성이다. 이러한 가이드핀삽입부재(770')는 예를 들어 'ㄷ' 형상으로 형성될 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

또한, 플랜지(710')로부터 가이드 홈(771') 내측 말단부까지의 거리는 가이드 핀(750')의 길이보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.

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 : 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치
10 : 상부 플레이트
110 : 강판부 130 : 고정 플레이트
30 : 베어링 수용부재
310 : 안착부 330 : 관통홀
350 : 제1 키홈
351 : 경사부 353 : 원통홈부
50 : 베어링 플레이트
510 : 몸체부 511 : 가이드 홈
530 : 곡면부 550 : 마찰판수용홈
570 : 마찰판 590 : 제2 키홈
70 : 탄성복원부
710 : 플랜지
730 : 탄성체 731 : 관통홀
750 : 가이드 핀
90 : 전단키
910 : 제1 키몸체부 930 : 제2 키몸체부
1' : 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성복원력을 활용한 교량받침장치
130' : 고정 플레이트 131' : 가이드핀삽입홀
511' : 결합 플레이트
70' : 탄성복원부
710' : 플랜지
730' : 탄성체 731' : 관통홀
750' : 가이드 핀
770' : 가이드핀삽입부재 771' : 가이드홈
9 : 종래의 EQS 받침
91 : 상판 93 : 중간판
95 : 탄성 디스크 97 : 하판

Claims (12)

1. 상부 플레이트의 저면으로부터 하방으로 연장 형성되어 탄성복원부의 일 측이 고정되도록 하는 고정 플레이트를 포함하며, 교량 상부구조물과 결합하여 상 측으로부터의 하중을 하방으로 전달하는 상부 플레이트;
   상면 일 측이 곡면으로 형성되며 베어링 플레이트의 저면을 수용하는 베어링 수용부재;
   상기 상부 플레이트의 하측에 배치되어 하중을 하부 플레이트 측으로 전달하고 상기 상부 플레이트의 수평 변위 및 회전을 수용하는 베어링 플레이트;
   발생한 하중을 흡수하고 복원력을 통해 면진 기능을 수행하며, 상기 고정 플레이트와 베어링 플레이트의 이격 공간 내에 배치되는 탄성복원부; 및
   제1 키홈 및 제2 키홈의 내측에 삽입되어 고정되며, 외주면 일 측에 나사산이 형성되어 제1 키홈과의 나사 결합을 도모하는 전단 키;를 포함하며,
   상기 베어링 수용부재는 상기 베어링 플레이트의 저면이 회전 변위를 수용하게 안착되도록 하기 위하여, 상면 일 측이 곡면 처리되는 안착부; 및 상기 안착부의 상면 중앙부로부터 하방 함입 형성되며, 내주면 일 측에 나사산이 형성되는 제1 키홈;을 포함하고,
   상기 베어링 플레이트는 강재로 이루어지며 소정의 두께를 가지는 원통형으로 형성되는 몸체부; 및 상기 베어링 플레이트가 베어링 수용부재의 일 측에 안착되도록, 상기 몸체부의 저면이 곡면 처리되는 곡면부; 및 상기 곡면부의 저면 중앙부로부터 상방 함입 형성되는 제2 키홈;을 포함하며,
   상기 탄성복원부는 결합 플레이트의 외측면에 고정되어 내측에 가이드 핀 일 단의 고정을 허용하는 플랜지; 일 단이 인접한 플랜지의 외측면과, 타 단이 인접한 고정 플레이트의 내측면까지 연장되어 복원력을 제공하는 탄성체; 및 일 단이 플랜지 내 측에, 타 단이 가이드핀삽입홀을 관통하여 배치되는 가이드 핀;을 포함하고,
   상기 고정 플레이트는 내외측면을 관통하도록 측 방향을 따라 형성되는 가이드핀삽입홀;을 포함하고,
   상기 몸체부는 인접한 고정 플레이트와의 일정한 이격 거리를 유지하기 위하여, 상기 가이드핀삽입홀과 대응되는 높이에서 몸체부의 외면을 따라 외측으로 돌출되어, 상기 인접한 고정 플레이트의 대향면과 평행하게 형성되는 결합 플레이트;를 포함하며,
   상기 안착부 및 곡면부는 상보적인 형상으로, 각각 상방으로 볼록한 돌출형으로 형성되고, 상기 안착부 및 곡면부 사이에 PTFE 미끄럼재가 장착되는 것을 특징으로 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서, 상기 탄성복원부는
    고정 플레이트의 외측면에 형성되고, 내 측에 가이드 핀 이동을 위한 가이드 홈이 형성되는 가이드핀삽입부재;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 플랜지로부터 가이드 홈 내측 말단부까지의 거리는 상기 가이드 핀의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성복원력을 활용한 교량받침장치.
    

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