KR20130043856A - 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침 - Google Patents

강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침 Download PDF

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KR20130043856A
KR20130043856A KR1020110108008A KR20110108008A KR20130043856A KR 20130043856 A KR20130043856 A KR 20130043856A KR 1020110108008 A KR1020110108008 A KR 1020110108008A KR 20110108008 A KR20110108008 A KR 20110108008A KR 20130043856 A KR20130043856 A KR 20130043856A
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    • E01D19/042—Mechanical bearings
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Abstract

본 발명의 교량용 디스크받침은, 교량의 상부 구조물이 거치되는 상부 플레이트; 교량의 하부 구조물과 연결되는 하부 플레이트; 상부 플레이트 하부에 설치되는 중간 플레이트; 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에 배치되며, 상부 플레이트와 중간 플레이트의 마찰을 방지하고, 외부에서 횡압력이 가해질 때, 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에서 미끄러짐이 일어나 전단 변형이 발생되는 전단 변형부; 중간 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 배치되는 탄성 디스크; 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이에 상기 탄성 디스크를 관통하도록 배치되는 전단키; 상부 플레이트의 하부로 연장되는 가이드박스; 및 가이드박스와 중간 플레이트 사이에 배치되는 강재 스프링으로서, 디스크 받침의 전단 변형을 복원시키는 강재 스프링 복원부재를 포함하여 구성된다.

Description

강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침 {DISK BEARING FOR BRIDGE USING STEEL BEARING}
본 발명은 교량용 디스크받침에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 교량에 설치되는 상부 플레이트와 교각에 설치되는 하부 플레이트 사이에 설치되는 디스크받침에 있어서 복원 성능을 개선하도록 강재 스프링을 이용하는 교량용 디스크받침에 관한 것이다.
일반적으로, 건설구조물의 시공은 지진 등의 피해를 예방하고 구조물의 수명을 증가시킬 수 있도록 내진 설계를 필요로 한다. 특히, 교량의 경우 구조적으로 지진 피해에 대한 우려가 높아 내진 안정성을 확보하기 위한 설계와 내진 보강 작업이 필요하다. 내진 설계가 반영되지 아니한 교량은 수평방향으로 작용하는 지진력이 교량 받침에 집중되어 지진 발생 시 교량받침이 파괴되거나, 상판의 이탈, 붕괴 등이 초래될 수 있다.
여기서, 교량받침이란 교량의 상부 구조물과 하부 구조물 사이에서 상부 구조물의 하중을 하부 구조물로 원활하게 전달할 수 있도록 하는 장치로서, 과거에는 단순하게 하중을 전달하는 역할을 했으나, 근래에는 하중 및 충격을 감소시키는 역할을 하기도 한다.
이러한 교량받침은 사용되는 주재료에 따라 강재 받침과 고무 받침 등으로 구별되고, 기능에 따라서는 내진받침과 면진받침으로 분류된다. 대표적인 내진받침으로는 포트받침(Pot Bearing), 탄성받침(Rubber Bearing), 스페리컬 받침(Spherical Bearing), 디스크받침(Disk Bearing) 등이 있고, 또한, 면진받침으로는 납 면진받침(Lead Rubber Bearing: LRB), EQS(Eradi-Quake System), FPB(Friction Pot Bearing), 스틸댐퍼(Steel Damper) 등이 있다.
여기서, 내진이란 지진에 대해 교각이나 교대 등 하부 구조물이 완벽하게 저항을 한다는 뜻으로, 일반적으로 고정단 교각에 지진력이 집중되게 함으로써 하부 구조물이 매우 크게 설계된다. 반면에, 면진이란 지진을 회피한다는 뜻으로 일반적인 단주기의 지진파에 대해 교량을 장주기화 시킴으로써 지진력을 감쇄시키는 것을 말한다. 따라서 내진 교량에 비해 면진 교량은 하부 구조물이 매우 얇게 설계된다.
국내에서는 일반적으로 포트받침은 Steel Box교에 사용되고, 탄성받침은 PC Beam 교에 주로 사용되며, 최근에 디스크받침이 다양한 형식의 교량에 적용되고 있다. 이러한 디스크받침은 교량의 상부 구조물 형식에 상관없이 안정적으로 적용할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 면진용 디스크 받침은 교량의 상부 구조에 작용하는 하중을 하부 구조에 전달하는 장치로서, 교량의 내구성, 안정성에 관련된 중요한 장치이다. 이러한 면진용 디스크 받침은 설계에 따라 일정 방향으로의 변위 및 회전 자유도를 제공할 수 있으며, 우수한 상부 하중 지지능력을 가지고 있어 교량의 지진 격리시 마찰 감쇠기로 사용할 수 있다.
이러한 면진용 디스크 받침은 교량에 가해지는 하중 및 응력이 집중되기 때문에, 부품 교체 등의 적절한 유지관리가 필요하다.
도 1은 종래의 기술에 따른 디스크 받침의 수직 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하는 평면 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 디스크 받침은, 상부 플레이트(11), 하부 플레이트(12), 앵커 소켓(13), 플레이트 고정 볼트(14), 중간 플레이트(15), 슬라이딩 플레이트(16), 불소수지(PTFE) 플레이트(17), 탄성 디스크(18), 전단키(19), 가이드박스(Guide Box: 21), 측면 슬라이딩 플레이트(22), 탄성 중합체(Elastomer: 23), 가이드바(Guide Bar: 24), 측면 PTFE 플레이트(25) 및 가이드박스 고정 볼트(26)를 포함한다. 이때, 상기 중간 플레이트(15)에는 상기 가이드바(24)가 이동할 수 있는 가이드바 가동홀(Guide Bar Moving Hole: 15a)이 형성된다.
종래의 기술에 따른 디스크 받침은, 도 2에 도시된 바와 같이, 탄성 중합체(23), 가이드바(24) 및 측면 PTFE 플레이트(25)가 상기 중간 플레이트(15)의 4 측면에 각각 고정되어 변형이 발생하면, 상기 탄성 중합체(23)가 충격을 흡수하면서 상기 가이드바(24)가 상기 가이드바 가동홀(15a)을 따라 이동하게 된다.
도 3은 도 1에 도시된 B 영역을 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 종래의 기술에 따른 디스크 받침의 팽출을 예시하는 도면이다.
종래의 기술에 따른 디스크 받침은, 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드박스(21)에 측면 슬라이딩 플레이트(22)가 설치되고, 또한, 교량에 변형이 발생하여 상기 탄성 중합체(23)가 팽출하면, 상기 가이드바(24)가 상기 가이드바 가동홀(15a)을 따라 이동할 수 있도록 구성된다. 즉, 교량에 충격이 가해져 변형이 발생하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄성 중합체(23)가 눌리면서 팽출이 발생하게 된다.
그러나 종래의 기술에 따른 디스크 받침의 경우, 그 구조가 너무 복잡하다는 문제점이 있다. 즉, 상기 중간 플레이트(15)의 측면마다 상기 가이드바 가동홀(15a)을 형성해야 하며, 또한, 탄성 중합체(23) 및 가이드바(24)를 형성해야 한다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술에 따른 디스크 받침은 상기 탄성 중합체(23)의 팽출 발생시 상기 가이드바(24)가 상기 가이드바 가동홀(15a)을 따라 이동하게 되는데, 예를 들면, 상기 가이드바(24)가 파손된 경우, 보수 보강을 위해 상기 가이드바 가동홀(15a) 내에서 상기 가이드바(24)를 빼내는 작업이 용이하지 않다. 이에 따라, 종래의 기술에 따른 디스크 받침의 경우, 유지관리 및 보수 보강이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
1) 대한민국 등록특허번호 제10-1051059호(출원일: 2010년 7월 13일), 발명의 명칭: "면진용 디스크 받침" 2) 대한민국 공개특허번호 제2011-80359호(공개일: 2011년 7월 13일), 발명의 명칭: "교량용 받침" 3) 대한민국 등록특허번호 제10-783245호(출원일: 2006년 12월 6일), 발명의 명칭: "복수의 탄성기둥을 가지는 교좌장치" 4) 대한민국 등록특허번호 제10-0692956호(출원일: 2006년 9월 18일), 발명의 명칭: "구조물 지지장치 및 이를 위한 탄성기구" 5) 대한민국 등록실용신안번호 제20-267332호(출원일: 2001년 11월 19일), 고안의 명칭: "이중완충구조를 갖는 교좌장치" 6) 대한민국 등록실용신안번호 제20-262491호(출원일: 2001년 9월 29일), 고안의 명칭: "큰 수직완충력을 갖는 교좌장치"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 교량 및 교각 사이에 설치되는 디스크받침에서, 탄성 중합체의 중심홀에 가이드바를 형성할 필요가 없고, 중간 플레이트의 측면마다 가이드바 가동홀을 가공할 필요가 없으므로, 디스크받침의 구조를 단순화할 수 있는, 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 수평력에 의한 변형 발생시 4측면의 강재 스프링에서 동시에 디스크받침을 원상태 복원시킬 수 있는, 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침은, 교량용 디스크받침(Disk Bearing)에 있어서, 교량의 상부 구조물이 거치되는 상부 플레이트(Top Plate); 교량의 하부 구조물과 연결되는 하부 플레이트(Bottom Plate); 상기 상부 플레이트 하부에 설치되는 중간 플레이트(Middle Plate); 상기 상부 플레이트와 상기 중간 플레이트 사이에 배치되며, 상기 상부 플레이트와 상기 중간 플레이트의 마찰을 방지하고, 외부에서 횡압력이 가해질 때, 상기 상부 플레이트와 상기 중간 플레이트 사이에서 미끄러짐이 일어나 전단 변형이 발생되는 전단 변형부; 상기 중간 플레이트 및 상기 하부 플레이트 사이에 배치되는 탄성 디스크; 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 상기 탄성 디스크를 관통하도록 배치되는 전단키(Shear Key); 상기 상부 플레이트의 하부로 연장되는 가이드박스; 및 상기 가이드박스와 상기 중간 플레이트 사이에 배치되는 강재 스프링으로서, 디스크 받침의 전단 변형을 복원시키는 강재 스프링 복원부재를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 강재 스프링 복원부재는 강재 스프링 양단부에 각각 슬라이딩 플레이트를 고정시키고, 상기 중간 플레이트 및 상기 가이드박스에 체결볼트로 연결하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 강재 스프링 복원부재는 상기 중간 플레이트 측의 강재 스프링 단부에 슬라이딩 플레이트를 고정하여 상기 중간 플레이트에 체결볼트로 연결하고, 상기 가이드박스 측의 강재 스프링 단부에 불소수지 플레이트를 고정시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 강재 스프링 복원부재는 전단력, 압축력 및 인장력에 모두 작용하며, 이때, 상기 강재 스프링 복원부재는 그 물성값이 변하지 않음으로써 전체 전단력, 압축력 및 인장력에 대응하는 스프링상수(K값)를 일정하게 유지한다.
여기서, 상기 강재 스프링 복원부재는 상기 중간 플레이트에 대하여 상기 상부 플레이트가 수평 이동할 때, 수축력이 가해지며, 가해지는 압력이 감소되면 탄성 복원력에 의해 디스크 받침의 전단 변형을 복원하되, 수평력에 의한 변형 발생시 4측면의 스프링에서 동시에 원상태로 복원시킬 수 있다.
교량 및 교각 사이에 설치되는 디스크받침에서, 종래의 기술에 따른 디스크받침의 경우, 가이드바 및 이를 안내하는 가동홀을 중간 플레이트의 측면에 형성해야 하지만, 본 발명에 따르면, 탄성 중합체의 중심홀에 가이드바를 형성할 필요가 없고, 중간 플레이트의 측면마다 가이드바 가동홀을 가공할 필요가 없으므로, 디스크받침의 구조가 단순해진다. 이에 따라, 디스크받침의 유지, 보수 및 보강이 용이해지고, 내구성이 향상된다.
본 발명에 따르면, 강재 스프링 복원부재가 전단력, 압축력 및 인장력에 모두 작용하고, 그 물성값이 변하지 않음으로써 전체 전단력, 압축력 및 인장력에 대응하는 스프링상수(K값)를 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수평력에 의한 변형 발생시 4측면의 강재 스프링에서 동시에 디스크받침의 원상태 복원이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 종래의 기술에 따른 디스크받침과 비교하면 폴리우레탄 스프링의 과대 팽출을 방지함으로써 크리프(Creep) 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 디스크 받침의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하는 평면 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 B 영역을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 디스크 받침의 팽출을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 수직 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 C-C 라인을 절개선으로 하는 평면 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 D 영역을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침에서 스프링의 동작을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 거동을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 거동을 설명하기 위한 수평 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 수직 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 F 영역을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11에 도시된 E-E 라인을 절개선으로 하는 평면 단면도이다.
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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 수직 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 C-C 라인을 절개선으로 하는 평면 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침은, 상부 플레이트(110), 하부 플레이트(120), 앵커 소켓(130), 플레이트 고정 볼트(140), 중간 플레이트(150), 슬라이딩 플레이트(160), 불소수지(PTFE) 플레이트(170), 탄성 디스크(180), 전단키(190), 가이드박스(Guide Box: 210) 및 강재 스프링 복원부재(220)를 포함한다.
상기 상부 플레이트(110) 위에는 교량의 상부 구조물이 거치되며, 상기 상부 플레이트(110)는 세트 앵커, 스터드 볼트 등의 결합 부재를 이용하여, 교량의 상부 구조물에 고정될 수 있다.
상기 상부 플레이트(110)와 상기 중간 플레이트(150) 사이에는 전단 변형부가 배치된다. 상기 전단 변형부는 서스(SUS) 재질의 슬라이딩 플레이트(160) 및 불소수지 플레이트(170)를 포함한다.
상기 슬라이딩 플레이트(160) 및 불소수지 플레이트(170)는 각각 상기 상부 플레이트(110)와 상기 중간 플레이트(150)에 고정된다. 예를 들어, 상기 슬라이딩 플레이트(160)는 상기 상부 플레이트(110) 하면에 결합될 수 있으며, 상기 불소수지 플레이트(170)는 상기 중간 플레이트(150)의 상부에 형성된 홈에 안착되어 고정될 수 있다. 상기 슬라이딩 플레이트(160)는 스테인레스 스틸로 형성될 수 있으며, 상기 불소수지 플레이트(170)는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지로 형성될 수 있다. 이때, 상기 슬라이딩 플레이트(160) 및 불소수지 플레이트(170)는 원형, 다각형 등의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 전단 변형부는 상기 상부 플레이트(110)와 상기 중간 플레이트(150)의 마찰을 방지하고, 외부에서 횡압력이 가해질 때, 상기 상부 플레이트(110)와 상기 중간 플레이트(150) 사이에서 미끄러짐이 일어나 면진용 디스크 받침의 전단 변형을 발생시킨다.
상기 상부 플레이트(110)는 하부로 연장되는 가이드박스(210)와 결합되며, 상기 가이드박스(210)와 상기 중간 플레이트(150) 사이에 강재 스프링 복원부재(220)가 배치된다.
상기 강재 스프링 복원부재(220)는 탄성체로서, 상기 중간 플레이트(150)의 네 변에 대응하여 복수개가 배치될 수 있다. 이때, 면진용 디스크 받침의 용도 및 기능에 따라 상기 강재 스프링 복원부재(220)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 네 측면에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 강재 스프링 복원부재(220)는 전단력, 압축력 및 인장력에 모두 작용하며, 또한, 상기 강재 스프링 복원부재(220)는 그 물성값이 변하지 않음으로써 전체 전단력, 압축력 및 인장력에 대응하는 스프링상수(K값)를 일정하게 유지한다.
또한, 상기 강재 스프링 복원부재(220)는 상기 중간 플레이트(150)에 대하여 상기 상부 플레이트(110)가 수평 이동할 때, 수축력이 가해지며, 가해지는 압력이 감소되면 탄성 복원력에 의해 디스크 받침의 전단 변형을 복원하되, 수평력에 의한 변형 발생시 4측면의 스프링에서 동시에 원상태로 복원시킬 수 있다. 다시 말하면, 상기 전단 변형부의 전단 변형이 일어날 때, 즉, 상기 중간 플레이트(150)에 대하여 상기 상부 플레이트(110)가 수평 이동할 때, 상기 강재 스프링 복원부재(220)에는 수축력이 가해지고, 이에 대응하여 상기 강재 스프링 복원부재(220)는 수축하며, 가해지는 압력이 감소되면, 탄성 복원력에 의해 면진용 디스크 받침의 전단 변형을 복원할 수 있는데, 특히, 수평력에 의한 변형 발생시 4측면의 스프링에서 동시에 원상태로 복원시킬 수 있다.
상기 탄성 디스크(180)는 상기 중간 플레이트(150) 및 하부 플레이트(120) 사이에 배치된다. 상기 탄성 디스크(180)의 위치를 안내할 수 있도록 상기 중간 플레이트(150)의 하면과 상기 하부 플레이트(120)의 상면에는 각각 상기 탄성 디스크(180)의 형상에 대응되는 홈이 형성될 수 있다.
상기 탄성 디스크(180)는 원형 또는 사각형 등의 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 탄성 디스크(180)의 측면에는 수평선에 평행한 방향으로 상기 탄성 디스크(180)의 측면을 따라 연장되는 측면 홈이 형성될 수 있다. 이때, 상기 측면 홈은 V자 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 측면 홈은 15 내지 60도의 아크(Arc) 형상을 가질 수도 있다.
상기 탄성 디스크(180)는 고무, 폴리우레탄 등으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 디스크(180)는 고내구성 및 고강도를 갖는 탄성체제조용 폴리우레탄 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성 디스크(180)의 두께는 약 10 내지 약 200mm일 수 있으며, 원하는 강도 및 탄성에 따라 달라질 수 있다.
상기 중간 플레이트(150)와 상기 하부 플레이트(120) 사이에는 상기 탄성 디스크(180)를 관통하는 전단키(190)가 배치된다. 상기 전단키(190)는 수직 방향으로 연장되는 핀(pin) 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 전단키(190)는 상기 중간 플레이트(150) 및 상기 탄성 디스크(180), 상기 하부 플레이트(120)에 수평 하중을 전달하며, 상기 전단키(190)는 중간 플레이트(150)에 고정될 수 있다.
하부 플레이트(120)는 앵커 소켓(130)에 의해 하부 구조물과 연결된다. 상기 앵커 소켓(130)은 스터드 볼트(140) 등을 포함할 수 있다.
한편, 도 7은 도 5에 도시된 D 영역을 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침에서 스프링의 동작을 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 강재 스프링 복원부재(220)는 상기 가이드박스(210)와 상기 중간 플레이트(150) 사이에 배치되는 강재 스프링으로서, 디스크 받침의 전단 변형을 복원시킨다. 이때, 상기 강재 스프링 복원부재(220)는 강재 스프링 양단부에 각각 슬라이딩 플레이트를 고정시키고, 상기 중간 플레이트(150) 및 상기 가이드박스(210)에 체결볼트(230)로 연결한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침은, 평상시 도 8의 b)와 같은 상태를 유지하며, 도 8의 a)는 측면에서 신장이 발생한 경우를 나타내며, 도 8의 c)는 수직으로 압축된 경우를 나타내고, 도 8의 d)는 수직으로 신장이 발생한 경우를 나타낸다.
한편, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 거동을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 거동을 설명하기 위한 수평 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침은, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 수평 거동 변형이 발생하면, 우측의 강재 스프링 복원부재(220a)는 압축이 발생하고, 또한, 좌측의 강재 스프링 복원부재(220b)는 신장이 발생하는 것을 나타낸다.
한편, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침의 수직 단면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 F 영역을 구체적으로 나타내는 도면이며, 도 13은 도 11에 도시된 E-E 라인을 절개선으로 하는 평면 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침은, 상부 플레이트(110), 하부 플레이트(120), 앵커 소켓(130), 플레이트 고정 볼트(140), 중간 플레이트(150), 슬라이딩 플레이트(160), 불소수지(PTFE) 플레이트(170), 탄성 디스크(180), 전단키(190), 가이드박스(Guide Box: 210), 제2 슬라이딩 플레이트(310), 강재 스프링(320), 제2 불소수지 플레이트(330)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침은, 제2 슬라이딩 플레이트(310), 강재 스프링(320) 및 제2 불소수지 플레이트(330)를 포함하는 점을 제외하면, 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침과 비교하면, 다른 구성요소는 실질적으로 동일하므로 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침에서, 상기 강재 스프링 복원부재는 상기 중간 플레이트(150) 측의 강재 스프링(320) 단부에 슬라이딩 플레이트를 고정하여 상기 중간 플레이트(150)에 체결볼트(340)로 연결하고, 상기 가이드박스(210) 측의 강재 스프링 단부에 불소수지 플레이트(330)를 고정시킨다. 이때, 상기 슬라이딩 플레이트 및 상기 불소수지 플레이트(330)의 위치를 상기 중간 플레이트(150)의 위치로 옮길 수 있다.
또한, 상기 강재 스프링 복원부재(320)는 상기 중간 플레이트(150)의 네 변에 대응하여 복수개가 배치될 수 있다. 이때, 면진용 디스크 받침의 용도 및 기능에 따라 상기 강재 스프링 복원부재(220)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 네 측면에 배치되는 것이 바람직하다.
종래의 기술에 따른 디스크받침의 경우, 가이드바 및 이를 안내하는 가동홀을 중간 플레이트의 측면에 형성해야 하지만, 본 발명에 따르면, 탄성 중합체의 중심홀에 가이드바를 형성할 필요가 없고, 중간 플레이트의 측면마다 가이드바 가동홀을 가공할 필요가 없으므로, 디스크받침의 구조가 단순해진다. 이에 따라, 디스크받침의 유지, 보수 및 보강이 용이해지고, 내구성이 향상된다.
기존의 폴리우레탄 스프링은 압축 시에만 작용하지만, 본 발명에 따른 강재 스프링 복원부재는 전단력, 압축력 및 인장력에 모두 작용하여 스프링상수(K값)를 병합할 수 있고, 또한, 그 물성값이 변하지 않음으로써 전체 전단력, 압축력 및 인장력에 대응하는 스프링상수(K값)를 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수평력에 의한 변형 발생시 4측면의 강재 스프링에서 동시에 디스크받침의 원상태 복원이 가능해진다. 또한, 종래의 기술에 따른 디스크받침과 비교하면 폴리우레탄 스프링의 과대 팽출을 방지함으로써 크리프(Creep) 발생을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
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.
110: 상부 플레이트(Top Plate)
120: 하부 플레이트(Bottom Plate)
130: 앵커 소켓(Anchor Socket)
140: 플레이트 고정 볼트
150: 중간 플레이트(Middle Plate)
160: 슬라이딩 플레이트(Sliding Plate)
170: 불소수지(Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene: PTFE) 플레이트
180: 탄성 디스크(폴리우레탄 디스크)
190: 전단키(Shear Key)
210: 가이드박스(Guide Box)
220, 320: 스프링(Spring)
310: 제2 슬라이딩 플레이트
330: 제2 불소수지(PTFE) 플레이트

Claims (6)

  1. 교량용 디스크받침(Disk Bearing)에 있어서,
    교량의 상부 구조물이 거치되는 상부 플레이트(Top Plate);
    교량의 하부 구조물과 연결되는 하부 플레이트(Bottom Plate);
    상기 상부 플레이트 하부에 설치되는 중간 플레이트(Middle Plate);
    상기 상부 플레이트와 상기 중간 플레이트 사이에 배치되며, 상기 상부 플레이트와 상기 중간 플레이트의 마찰을 방지하고, 외부에서 횡압력이 가해질 때, 상기 상부 플레이트와 상기 중간 플레이트 사이에서 미끄러짐이 일어나 전단 변형이 발생되는 전단 변형부;
    상기 중간 플레이트 및 상기 하부 플레이트 사이에 배치되는 탄성 디스크;
    상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 상기 탄성 디스크를 관통하도록 배치되는 전단키(Shear Key);
    상기 상부 플레이트의 하부로 연장되는 가이드박스; 및
    상기 가이드박스와 상기 중간 플레이트 사이에 배치되는 강재 스프링으로서, 디스크 받침의 전단 변형을 복원시키는 강재 스프링 복원부재
    를 포함하는 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강재 스프링 복원부재는 강재 스프링 양단부에 각각 슬라이딩 플레이트를 고정시키고, 상기 중간 플레이트 및 상기 가이드박스에 체결볼트로 연결하는 것을 특징으로 하는 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강재 스프링 복원부재는 상기 중간 플레이트 측의 강재 스프링 단부에 슬라이딩 플레이트를 고정하여 상기 중간 플레이트에 체결볼트로 연결하고, 상기 가이드박스 측의 강재 스프링 단부에 불소수지 플레이트를 고정시키는 것을 특징으로 하는 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강재 스프링 복원부재는 전단력, 압축력 및 인장력에 모두 작용하는 것을 특징으로 하는 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강재 스프링 복원부재는 그 물성값이 변하지 않음으로써 전체 전단력, 압축력 및 인장력에 대응하는 스프링상수(K값)를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 강재 스프링 복원부재는 상기 중간 플레이트에 대하여 상기 상부 플레이트가 수평 이동할 때, 수축력이 가해지며, 가해지는 압력이 감소되면 탄성 복원력에 의해 디스크 받침의 전단 변형을 복원하되, 수평력에 의한 변형 발생시 4측면의 스프링에서 동시에 원상태로 복원시키는 것을 특징으로 하는 강재 스프링을 이용한 교량용 디스크받침.
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