KR20110097744A - 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침 - Google Patents

강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침 Download PDF

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Abstract

보다 제작이 간편하고 경제적으로 제작할 수 있는 일반강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침이 개시된다. 예컨대 상부는 평면(평면부)이고 하부는 반구형상의 곡면(곡면부)을 가지도록 하되, 교량상판의 저부에 고정설치되는 상부좌대의 평면접촉부에 테프론 코팅이 피복되고, 교각에 고정설치되는 하부좌대에 반구 형상의 홈으로 된 곡면접촉부의 표면에도 테프론 코팅이 피복되는 것으로서 외주연에 씰링이 끼워져 설치되는 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침이 제공된다.

Description

강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침{BEARING PLATE AND SHOE THEREWITH}
본 발명은 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 교량받침에 사용되는 베어링 플레이트에 있어서 보다 제작이 간편하고 경제적으로 제작할 수 있는 일반강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침에 관한 것이다.
교량 상부구조는 슬래브와 거더를 포함한다. 이러한 교량 상부구조는 교축방향으로 온도 등에 의하여 신축이 발생하게 되므로 이러한 신축에 의한 변형을 흡수하기 위하여 교량받침을 교량 상부구조와 교량 하부구조(교각 또는 교대) 사이에 설치하게 된다.
이러한 교량받침 중, 가동받침은 상판과의 접촉면을 평면으로 하고, 교각과의 접촉면을 원주면 혹은 구면으로 한 베어링 플레이트를 사용하여 상부좌대 및 하부좌대와 각각 면접촉 시키고 평면접촉부에서는 미끄럼기능을, 곡면접촉부에서는 회전기능을 갖는 받침을 말한다.
상기의 가동받침은 뛰어난 미끄럼 특성과 높은 지압강도와 내마모성이 요구되므로 사용되는 베어링 플레이트는 동 합금중에서 강도가 가장 높은 고력황동주물 4종(HBsC4)이 사용되고, 상기 베어링 플레이트가 잘 미끄러지게 하기 위하여 접촉면에는 고체윤활제(흑연의 볼베어링 역할)를 형성시키고, 하부좌대의 곡면접촉부에 경질크롬도금층을 형성시킨 것이 소개되어 있다.
즉, 도 1a와 같이 교량상판(1)의 저부에 고정설치되는 상부좌대(2)의 평면접촉부(3)에 평면접촉 윤활작동판(4)이 설치되고, 교각(5)에 고정설치되는 하부좌대(6)에 반구 형상의 홈으로 된 곡면접촉부(7)의 표면에 경질크롬도금층(8)이 피복되며, 상부는 평면이고 하부는 반구형상의 곡면을 갖는 베어링 플레이트(9)가 그 외주연에 씰링(10)이 끼워져 상부 평면은 상기의 평면접촉 윤활작동판(4)과 접촉되고, 하부 곡면은 경질크롬도금층(8)에 접촉되게 설치된 교량의 베어링플레이트에 있어서,
상기 하부좌대(6)의 곡면접촉부(7)에 곡면접촉 윤활작동판(11)이 고정부착되도록 하되, 곡면접촉 윤활작동판(11)은 스테인레스강 특히 STS316의 재질이고, 그 하부면이 하부좌대(6)의 곡면접촉부(7)에 접착제(12)로 부착되도록 함으로서,
제조 과정상의 환경오염 물질의 배출을 방지(도금 과정)하고 정밀하고 체계화된 생산관리가 가능하여 생산성 향상의 효과가 있고, 침식 등의 방지로 하중전달기능, 신축기능, 회전기능 등의 교량받침의 기능을 향상시키는 효과를 가지도록 하는 베어링 플레이트도 소개되어 있다.
하지만 상기 베어링 플레이트를 제작하기 위한 황동은 내마모성이 뛰어나지만 일반 베어링 재료들에 비해 값이 월등히 비싸기 때문에 제작 단가를 상승시키는 주요 요인이 될 수 밖에 없었다.
이에 도 1b와 같이 표면에 마찰편의 일부가 삽입되어 고정될 수 있는 홈(21)이 형성되어 있는 일반 강재인 본체(20); 및 상기 홈(21)에 고정 장착되며 흑연을 포함하는 금속소결층(31)이 표면에 형성된 마찰편(30)들을 포함하는 베어링 플레이트가 소개된 바 있다.
즉, 종래 베어링플레이트를 제작함에 있어 고가의 황동을 사용하지 않고 기계구조용강(SM45C)를 이용하여 제작된 본체를 사용하는 예도 있으나 회전 또는 마찰기능을 확보하기 위하여 별도의 흑연을 포함하는 금속소결층(31)이 표면에 형성된 마찰편(30)을 기계구조용강(SM45C)에 일일이 장착해야 하는 등의 공정이 추가적으로 필요하다는 한계가 있을 수 밖에 없었다.
이때, 상기 금속소결층(31)은 금속재료의 내마모성을 향상시키는 방법으로 금속재료의 표면에 내마모성의 금속을 소결하여 코팅하는 방법인데, 이러한 금속소결층은 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 주석(Sn) 분말에 흑연을 혼합한 것을 표면에 약 50㎏/㎠ 이상 300㎏ /㎠ 이하의 압력으로 압착시킨 후 소결하여 형성시키며 이러한 소결온도는 구리는 녹고 철은 녹지 않는 온도범위가 적당함이 알려져 있다.
하지만, 내마모성의 금속을 모재 표면에 소결하여 코팅하는 데에는 워낙 높은 고온, 고압의 장비가 필요하기 때문에 내마모성의 금속을 모재 표면에 소결하는 것은 바람직하지 않다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 기본적으로 교량받침에 사용되는 베어링 플레이트에 있어서 고가의 황동을 사용하지 않아 제작비용을 절감할 수 있으면서도 마찰을 감소시킬 수 있는 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트 및 이를 이용한 교량받침을 제공하는 것이다.
이에 본 발명은 기본적으로 황동을 이용하여 베어링 플레이트를 제작하되,
첫째, 강재를 이용하여 베어링 플레이트를 제작하되, 상기 베어링 플레이트에 테프론(PTFE) 코팅을 함으로서 미끄럼 기능을 확보할 수 있도록 하였다.
둘째, 강재를 이용하여 베어링 플레이트를 제작하되, 상기 베어링 플레이트에 구멍을 형성시킨 후에, 상기 베어링 플레이트에 황동 또는 크롬을 도금하고 고체윤활제를 도포하였다.
셋째, 강재를 이용하여 베어링 플레이트를 제작하되, 상기 베어링 플레이트 표면에 홈을 형성시킨 후에 테프론(PTFE) 커버를 상기 구멍에 장착하였다.
이를 위하여 본 발명은
강재를 이용하여 제작된 베어링 플레이트에 있어서,
상기 베어링 플레이트의 표면에는 테프론(폴리-4-플루오르화 에틸렌, PTFE) 코팅이 일정한 두께로 형성되도록 하여 상기 테프론(PTFE) 코팅이 베어링 플레이트의 미끄럼 기능을 가지도록 하는 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트를 제공한다.
또한 바람직하게는
강재를 이용하여 제작된 베어링 플레이트에 있어서,
상기 베어링 플레이트에 형성된 구멍;
상기 구멍이 형성된 베어링 플레이트의 표면에 형성된 크롬 또는 황동 도금;및
강기 구멍과 베어링 플레이트에 도포된 흑연인 고체윤활제를 포함하는 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트를 제공한다.
또한 바람직하게는
강재를 이용하여 제작된 베어링 플레이트에 있어서,
상기 베어링 플레이트에 형성된 홈; 및 상기 홈에 장착되는 것으로서 테프론(폴리-4-플루오르화 에틸렌, PTFE)으로 제작된 테프론(PTFE) 커버;를 포함하는 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트를 제공한다.
또한 바람직하게는 상기 강재를 이용한 베어링 플레이트들 중 어느 하나가 장착된 교량용 받침을 제공한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 기본적으로 기계구조용강(SM45C)을 이용하여 베어링 플레이트를 제작하기 때문에 베어링 플레이트 제작비용을 현저하게 절감할 수 있도록 하였다.
또한, 미끄럼기능을 가지기 위하여 테프론(PTFE) 코팅 또는 테프론(PTFE) 미끄럼편을 이용함으로서 미끄럼 기능을 보다 효율적으로 확보할 수 있도록 하였다.
도 1a는 종래 교량받침에 있어 베어링 플레이트의 설치단면도,
도 1b는 종래 베어링 플레이트의 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 베어링 플레이트의 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 다른 베어링 플레이트의 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 베어링 플레이트의 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[ 베어링 플레이트(100)에 테프론(PTFE) 코팅(120) ]
도 2에 나타낸 베어링 플레이트(100)는 본체(110) 상방으로 볼록한 구면부(111)와 그 반대면에 평면으로 배치된 평면부(112)를 구비한다.
상기 본체(110)로는 기계구조용강(SM45C) 등의 일반적인 강재가 사용될 수 있다.
이러한 강재는 종래 황동을 이용하는 것과 대비하여 베어링 플레이트의 제작비용을 절감하기 위한 것이라 할 수 있다.
이러한 일반 강재로 제작된 베어링 플레이트(100)는 교량받침으로서 미끄럼 기능을 가져야 한다.
이러한 미끄럼 기능을 가지기 위하여 본 발명은 본체(110)에 테프론(폴리-4-플루오르화 에틸렌, PTFE) 코팅(120)을 하게 된다.
상기 테프론(PTFE) 코팅(120)은 바람직하게는 소성 PTFE을 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 소성 PTFE 는, 현탁중합 또는 유화중합에 의해 얻은 PTFE 분말을 용융온도까지 상승 (소성) 시킨 후에 분쇄하여 얻은 것을 의미한다.
또한, 상기 소성 PTFE는 소성 전에 압축성형시키고, 소성 후에 분쇄시킨 것도 포함한다.
특히, 현탁중합에 의해 얻은 PTFE 분말을 일단 성형시킨 후에 소성시켜 분쇄함으로써 얻은 PTFE 를 사용하는 것도 바람직하다.
현탁중합에 의해 얻은 분말은 몰딩 파우더 (molding powder) 로서 사용되고, 유화중합에 의해 얻은 분말은 파인 파우더 (fine powder) 로서 사용된다.
그러한 소성분말을 사용함으로써, PTFE 로서는 비교적 경질의 것을 얻을 수 있으며, 우수한 저마찰성은 물론, 우수한 내마모성도 나타낼 수 있다.
상기 소성 PTFE는 입상이다.
그의 평균입경은 특별하게 한정되지는 않지만, 그 평균입경이 7 ㎛ 이상인 PTFE 를 이용하면, 보다 우수한 저마찰성과 내마모성을 얻을 수 있다.
한편, 평균입경이 7 ㎛ 미만인 PTFE 를 이용하는 경우에는, PTFE 가 바인더 내에 미세하게 분산되어, 바인더의 마찰특성을 바람직하게 향상시킬 수 있다.
가장 바람직하게는, 평균입경이 7 ㎛ 이상인 PTFE 0.5 내지 10 질량% 와, 평균입경 7 ㎛ 미만의 PTFE 2 내지 30 질량% 를 조합하여 이용할 수도 있다.
이에 상기 본체(110)에 테프론(폴리-4-플루오르화 에틸렌, PTFE) 코팅(120)에 의하여 베어링 플레이트가 잘 미끄러지게 하기 위하여 접촉면에는 고체윤활제(흑연의 볼베어링 역할)를 형성시키지 않아도 된다.
[ 베어링 플레이트(100)에 황동 또는 크롬을 도금 및 고체윤활제를 도포]
도 3에 나타낸 베어링 플레이트(100)는 본체(110) 상방으로 볼록한 구면부(111)와 그 반대면에 평면으로 배치된 평면부(112)를 구비한다.
상기 본체(110)로는 역시 기계구조용강(SM45C) 등의 일반적인 강재가 사용될 수 있다.
이러한 강재는 종래 황동을 이용하는 것과 대비하여 베어링 플레이트의 제작비용을 절감하기 위한 것이라 할 수 있다.
이러한 일반 강재로 제작된 베어링 플레이트(100)는 교량받침으로서 미끄럼 기능을 가져야 한다.
다음으로는 본체(110)에 다수의 구멍(140)을 형성시키고,
이러한 미끄럼 기능을 가지기 위하여 본 발명은 본체(110)에 일단 크롬 또는 황동을 도금하여 크롬 또는 황동 도금(130)을 형성시키게 된다.
이 경우는 본체로 사용하는 일반 강재의 강도가 다소 낮은 경우에 사용하는 예라 할 수 있다.
크롬 도금은 통상 베어링 플레이트 도금처리 방법(예컨대 공지된 크롬 전기도금 방식)으로 도금시키면 되고, 황동 도금은 황동을 이용하여 도금처리하는 방법으로서 금속 제품의 표면에 구리와 아연의 합금인 황동을 이용하여 얇은 층을 입혀 형성시키게 된다. 예컨대 25~33 % 아연을 유지하면서 도금층의 두께는 보통 얇으며 2.5 μ 이하로 형성시키면 된다.
다음으로는 상기 구멍과 본체 외면에 종전의 흑연과 같은 고체윤활제(150)를 도포하게 된다.
이에 베어링 플레이트의 니켈 또는 황동 도금층에 의하여 기본적인 미끄럼 기능을 가지게 되며 윤활작용을 위한 흑연과 같은 고체윤활제에 의하여 미그럼 기능을 보완하게 된다.
[ 베어링 플레이트(100)의 구멍에 테프론(PTFE) 미끄럼편 커버 장착]
도 4에 나타낸 베어링 플레이트(100)는 본체(110) 상방으로 볼록한 구면부(111)와 그 반대면에 평면으로 배치된 평면부(112)를 구비한다.
상기 본체(110)로는 역시 기계구조용강(SM45C) 등의 일반적인 강재가 사용될 수 있다.
이러한 강재는 종래 황동을 이용하는 것과 대비하여 베어링 플레이트의 제작비용을 절감하기 위한 것이라 할 수 있다.
이러한 일반 강재로 제작된 베어링 플레이트(100)는 교량받침으로서 미끄럼 기능을 가져야 한다.
이러한 미끄럼 기능을 가지기 위하여 본 발명은 본체(110)에 홈(160)을 구면부(111)와 평면부(112)를 형성시키게 된다.
다음으로 이러한 홈(160)에는 테프론(폴리-4-플루오르화 에틸렌, PTFE)으로 제작된 테프론 커버(200)가 삽입 장착된다.
이러한 테프론 커버(200)는 홈(160)의 형상에 맞추어 제작하도록 하되, 홈(160)에 삽입되어 빠지지 않도록 해야 한다.
이러한 테프론(PTFE)도 바람직하게는 소성 PTFE을 이용하는 것이 바람직하다.
역시 상기 소성 PTFE 는, 현탁중합 또는 유화중합에 의해 얻은 PTFE 분말을 용융온도까지 상승 (소성) 시킨 후에 분쇄하여 얻은 것을 의미하며, 상기 소성 PTFE 는 소성 전에 압축성형시키고, 소성 후에 분쇄시킨 것도 포함하게 된다.
역시 현탁중합에 의해 얻은 PTFE 분말을 일단 성형시킨 후에 소성시켜 분쇄함으로써 얻은 PTFE 를 사용하는 것도 바람직하다.
상기 소성 PTFE 는 입상이다. 그의 평균입경은 특별하게 한정되지는 않지만, 그 평균입경이 7 ㎛ 이상인 PTFE 를 이용하면, 보다 우수한 저마찰성과 내마모성을 얻을 수 있다.
역시 한편, 평균입경이 7 ㎛ 미만인 PTFE 를 이용하는 경우에는, PTFE 가 바인더 내에 미세하게 분산되어, 바인더의 마찰특성을 바람직하게 향상시킬 수 있다. 가장 바람직하게는, 평균입경이 7 ㎛ 이상인 PTFE 0.5 내지 10 질량% 와, 평균입경 7 ㎛ 미만의 PTFE 2 내지 30 질량% 를 조합하여 이용할 수도 있을 것이다.
이에 상기 도 2,3,4에 의한 베어링 플레이트는 도 1a과 같은 교량받침에 있어서 베어링 프레이트로 이용된다.
예컨대 실시예 1에 의한 베어링 플레이트는 상부는 평면(평면부)이고 하부는 반구형상의 곡면(곡면부)을 가지도록 하되, 교량상판(1)의 저부에 고정설치되는 상부좌대(2)의 평면접촉부(3)에 테프론 코팅(120)이 피복되고, 교각(5)에 고정설치되는 하부좌대(6)에 반구 형상의 홈으로 된 곡면접촉부(7)의 표면에도 테프론 코팅(120)이 피복되는 것으로서 외주연에 씰링(10)이 끼워져 설치되는 교량받침용 베어링플레이트로 이용될 수 있다.
100: 본 발명의 베어링 플레이트
110: 본체
111: 평면부
112: 구면부
120: 테프론 코팅
130: 크롬 또는 황동 도금
140: 구멍
150: 고체윤활제
160: 홈
200: 미끄럼 커버

Claims (4)

  1. 강재를 이용하여 제작된 베어링 플레이트(100)에 있어서,
    상기 베어링 플레이트(100)의 표면에는 테프론(폴리-4-플루오르화 에틸렌, PTFE) 코팅(120)이 일정한 두께로 형성되도록 하여 상기 테프론(PTFE) 코팅(120)이 베어링 플레이트의 미끄럼 기능을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트.
  2. 강재를 이용하여 제작된 베어링 플레이트(100)에 있어서,
    상기 베어링 플레이트(100)에 형성된 구멍(140);
    상기 구멍이 형성된 베어링 플레이트(100)의 표면에 형성된 크롬 또는 황동 도금(130);및
    강기 구멍(140)과 베어링 플레이트(100)에 도포된 흑연인 고체윤활제(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트.
  3. 강재를 이용하여 제작된 베어링 플레이트(100)에 있어서,
    상기 베어링 플레이트(100)에 형성된 홈(160); 및
    상기 홈(160)에 장착되는 것으로서 테프론(폴리-4-플루오르화 에틸렌, PTFE)으로 제작된 테프론(PTFE) 커버(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재를 이용한 교량 받침용 베어링플레이트.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 베어링 플레이트가 장착된 교량용 받침.
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