KR100401234B1 - 접착강도가 향상된 일체형 지진격리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상·하부 플레이트와 일체로 제작된 납면진받침 또는 고무받침에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량상판이 설치되는 상부 플레이트와 교각에 설치되는 하부 플레이트, 상기 상·하부 플레이트의 사이에서 적층된 고무와 보강 철판 및 상기 고무와 보강 철판을 관통하여 삽입되는 납봉과 납 구속용 탭을 포함하는 납면진받침(LRB)에 있어서, 상기 상·하부 플레이트와 고무는 접착제에 의해 직접 접착되고, 상기 상·하부 플레이트의 접착면 단부에 수직방향 홈과 수평방향 홈을 두어 접착강도를 증진시키고 노화 여유깊이를 확보하며, 상기 철판의 곡면부와 고무의 곡면부를 두는 것을 특징으로 하여, 고무와 철판간의 접착면적을 넓혀 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라 납면진받침의 전단변형시에 접착면의 단부에 발생하는 인장응력을 전단응력으로 바꾸어 주어 접착강도를 증진시킬 수 있고 나아가 수평방향 홈의 단부에 경사면을 두어 접착부 끝단에 작용하는 응력을 감소시켜 접착면이 박리되지 않도록 하고 곡면부를 두어 납면진받침의 전단변형시 고무와의 접착면에 발생하는 응력집중을 완화하고, 고무에 곡면부를 두어 납면진받침의 과다변형시 고무에 발생하는 응력집중에 의한 찢어짐을 개선함으로서 상시변위는 물론 지진 등에 의한 과다변위 발생시에도 지진격리장치로서의 기능을 원활히 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

접착강도가 향상된 일체형 지진격리장치{Seismic Isolation Bearing of Flange Type for Improving Peel Strength}

본 발명은 상·하부 플레이트와 납면진받침 또는 고무받침이 직접 접착되어 제작된 일체형 지진격리받침에 있어서, 지진시 과다변형에 의해 상·하부 플레이트와 받침부간의 접착부가 박리되는 것을 방지하기 위하여 고무와 상·하부 플레이트간의 접착강도를 증진시킬 수 있는 접착강도가 향상된 일체형 지진격리장치에 관한 것이다.

일반적으로 교량받침이란 교량상판과 교대 혹은 교각의 접점에 위치하여 사하중 및 활하중과 같은 수직하중에 대한 하중지지기능, 교량상판의 온도신축 및 건조수축/크리이프 등과 같은 수평방향의 변위에 대한 미끄러짐(이동)기능, 차량하중에 의한 교량상판의 회전을 수용할 수 있는 굴림(회전)기능을 가짐으로서 상부구조의 변위에 의한 응력이 교대 및 교각에 과도하게 전달되지 않도록 하는 교량구조물에 있어서 중요한 부재의 일종이다.

상기한 교량받침으로는 초기 탄성재료층을 구성하는 고무 등으로 이루어진 탄성판과 강성재료층을 구성하는 내부 보강의 금속판을 번갈아 적층하고, 이것들을 가황하여 접착하여 상호 고착시킨 교량받침을 사용하였다.

그러나, 상기 교량받침은 지진입력가속도를 감소시키고 구조물을 지진의 파괴력으로부터 보호하지만, 진동에너지 흡수능력이 낮기 때문에 다른 감쇠기와 함께 사용되어지기도 한다.

이에, 소성변형에 있어서 진동에너지 흡수능력과 탄성체의 지진입력가속도의 감소능력 및 복원능력을 모두 갖추기 위하여, 상기 고무 등으로 이루어진 탄성판과 강성재료층을 구성하는 금속판이 번갈아 적층되도록 하고, 이 적층된 탄성체를 관통하여 기둥형상의 납을 삽입한 납면진받침(lead rubber bearing, 일명 'LRB')이 개발되었다. 즉, 상기한 납면진받침(lead rubber bearing, 일명 'LRB')은 고무판과 철판을 적층구조로 제작하되 초기강성 증대 및 감쇠를 증대시키는 납봉을 관통시키어, 수평강성이 수직강성에 비하여 현저히 작기 때문에 구조물을 장주기화하여 지진시 구조물의 피해를 줄이기 위한 지진격리장치로서 국내·외에서 널리 사용하고 있는 공지·공용의 기술이다.

이러한 납면진받침 또는 고무받침에 상·하부 플레이트를 두어 볼트체결 또는 용접 등을 통하여 구조물에 설치한다. 받침부와 상·하부 플레이트간의 결합방법에 따라 두가지 형식으로 나누는데 하나는 납면진받침 또는 고무받침의 상하단에 단부 플레이트를 두어 상·하부 플레이트간에 볼트 연결하는 형식(이하 '볼트형'이라 함)과 다른 하나는 납면진받침 또는 고무받침을 직접 상·하부 플레이트에 접착한 형식(이하 '일체형' 이라 함)이 있다.

상기 볼트형의 경우에는 제작금형의 활용도가 높고 제작이 간편하여 널리 쓰이고 있으나 받침 상·하면에 볼트탭을 천공한 단부 플레이트 2층이 추가로 설치되기 때문에 철판의 소모량이 증가할 뿐만 아니라 받침의 높이가 증가하는 단점이 있다. 일부 구조물의 경우에는 받침을 설치하기 위한 높이의 제약이 따르기 때문에 이러한 경우에는 단부 플레이트가 제거되어 높이를 낮춘 일체형 받침을 사용하기도한다.

납면진받침 또는 고무받침을 상·하부 플레이트와 일체로 제작한 경우, 지진시 대변위가 발생하면 고무와 상·하부 플레이트간의 접착부 끝단에 응력이 집중하여 박리되기도 한다. 뿐만 아니라 온도변위 등에 의한 지속하중을 받으면 설치초기에는 접착면이 박리되지 않더라도, 시간이 경과함에 따라 접착제와 철판과의 물리적인 흡착력의 손실로 인하여 박리되기도 한다.

이러한 고무와 철판간의 접착면에 박리가 발생하면 상시에는 고무와 철판과의 마찰에 의해 미끄러짐이 발생하지 않으므로 사용상 큰 문제없이 사용될 수 있으나 지진시 상부하중이 일시적으로 줄어들어 마찰력이 감소하는 경우에는 박리면에 미끄러짐이 발생하여 복원력 제공기능을 상실하는 등의 지진격리받침으로서의 기능을 상실하는 문제점이 야기된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상·하부 플레이트와 납면진받침 또는 고무받침이 직접 접착되어 제작된 일체형 받침에 있어서 과다변형시 상·하부 플레이트와 받침부간의 접착면이 박리되는 것을 방지하기 위하여 고무와 상·하부 플레이트간의 접착강도를 증진시킬 수 있는 접착강도가 향상된 일체형 지진격리장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 교량상판이 설치되는 상부 플레이트(1)와 교각에 설치되는 하부 플레이트(1'), 상기 상·하부 플레이트(1, 1')의 사이에 적층된 고무(2)와 보강 철판(3) 및 상기 고무와 보강 철판을 관통하여 삽입되는 납봉(5) 및 납구속용 캡(4)을 포함하는 납면진받침(LRB)에 있어서, 상기 납면진받침의 상하평면으로서 상·하부 플레이트(1, 1')와 고무(2)간의 접착에 있어서 고무(2)의 끝단부위에 위치한 상·하부 플레이트(1, 1')에 수직방향 홈(8) 및 수평방향 홈(9)을 두어 고무와 상·하부 플레이트(1, 1')간의 접착부가 확대되어 접착된 것을 특징으로 한다.

여기서 수직방향 홈(8)은 고무(2)와 상·하부 플레이트(1, 1')간의 접착면적을 넓혀 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라 납면진받침의 전단변형시 접착면에 발생하는 인장응력을 전단응력으로 바꾸어 주어 접착강도를 높여준다. 그리고 수평방향 홈(9)은 고무(2)와 철판간의 접착면적을 넓혀 접착력을 향상시키고 접착면에 발생하는 인장응력을 전단응력으로 바꾸어 주어 접착강도를 높여주는 역할 외에도 수평방향 홈(9)의 단부를 경사면 처리하여 접착부 끝단에 작용하는 응력을 최소화 하여 접착면이 박리되지 않도록 하였다.

이외에도 상·하부 플레이트(1, 1')의 수직방향 홈(8)의 내측 모서리에 곡면부(7)를 두어 납면진받침의 전단변형시 고무(2)와의 접착면에 발생하는 응력집중을 완화하고 고무(2)와 상·하부 플레이트(1, 1')와의 접합면 끝단부위의 고무(2)에 곡면부(6)을 두어 납면진받침의 전단변형시 고무(2)에 발생하는 응력집중을 감소시켜 고무의 찢어짐을 방지하도록 하였다.

도 1은 본 발명에 의한 일체형 납면진받침의 단면도이고,

도 2는 종래 방법에 의한 일체형 납면진받침의 단면도이고,

도 3는 종래 방법에 의한 볼트형 납면진받침의 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1. 1' : 상·하부 플레이트

2 : 고무 3 : 내부 보강 철판

4 : 납구속용 캡 5 : 납봉

6 : 고무의 곡면부 7 : 철판의 곡면부

8 : 수직방향 홈 9 : 수평방향 홈

10 : 단부 플레이트 11 : 볼트 체결공

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 일체형 납면진받침의 단면도이고, 도 2는 기존 방법에 의한 일체형 납면진받침의 단면도이다. 그리고 도 3은 기존 방법에 의한 볼트형 납면진받침의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 교량상판이 설치되는 상부 플레이트(1)와 교각에 설치되는 하부 플레이트(1'), 상기 상·하부 플레이트(1, 1')의 사이에 적층된 고무(2)와 보강 철판(3) 및 상기 고무와 보강 철판을 관통하여 삽입되는 납봉(5) 및 납구속용 캡(4)을 포함하는 납면진받침(LRB)에 있어서, 상기 납면진받침의 상하평면으로서 상·하부 플레이트(1, 1')와 고무(2)간의 접착면 끝단부위에 위치한 상·하부 플레이트(1, 1')에 수직방향 홈(8) 및 수평방향 홈(9)을 두고 수직방향 홈(8) 내측 철판에 곡면부(7)를 두고 고무의 끝단 주변에 곡면부(6)를 두어 응력집중을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 접착면 끝단에 수직방향 홈(8)과 수평방향 (9)을 둔 이유는 고무(2)와 상·하부 플레이트(1, 1')간의 접착면적을 확대하여 접착력을 높이고 접착면에 작용하는 인장응력을 전단응력으로 전환하여 부착강도를 높이기 위함이다.

또한, 수평방향 홈(9)의 단부를 경사면 처리하여 접착부 끝단에 작용하는 응력을 줄어들도록 하여 접착면의 박리 가능성을 최소화 하였다.

뿐만 아니라 상·하부 플레이트(1, 1')의 접착면 전체를 블라스트(Blast) 처리를 통한 표면의 청결화를 통하여 고무(2)와의 접착강도를 더욱 증진시킨다.

상·하부 플레이트(1, 1')의 수직방향 홈(8)의 내측 모서리에 설치된 곡면부(7)는 납면진받침의 전단변형시 고무(2)와의 접착면에 발생하는 응력집중을 완화하여 접착면 박리를 방지하고, 접착면 끝단부위 고무의 곡면부(6)는 납면진받침의 전단변형시 고무(2)에 발생하는 응력집중을 방지하기 위함이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 일체형 납면진받침 또는 고무받침에 있어서 접착면 끝단에 수직방향 홈(8)과 수평방향 홈(9)을 두어 고무(2)와 상·하부 플레이트(1, 1')간의 접착부 면적을 확대하여 접착력을 높이고 접착면에 작용하는 인장응력을 전단응력으로 전환하여 접착강도를 높였다. 또한 수평방향 홈(9)의 단부를 경사면 처리하여 접착부 끝단에 작용하는 응력을 줄어들도록 하여 접착면의 박리 가능성을 최소화 하였다.

뿐만 아니라 대기에 노출되면 철의 산화 등에 의하여 고무와 철판간의 접착부위에 들뜸현상이 발생하며, 시간이 흐를수록 철의 산화와 접착제의 노화가 진행되어 접착면 내부로 박리가 진행된다. 그러나 본 발명에 의한 납면진받침 또는 고무받침의 경우에는 수평방향 홈(9) 뿐만 아니라 수직방향 홈(8)에 의하여 접착면을 충분히 확보하고 있기 때문에 대기노출부위의 노화에 대한 내구성이 크게 향상되었다.

그리고 상·하부 플레이트(1, 1')의 수직방향 홈(8)의 내측 모서리에 설치된곡면부(7)는 납면진받침의 전단변형시 고무(2)와의 접착면에 발생하는 응력집중을 완화하여 접착면 박리를 방지하고, 접착면 끝단부위 고무의 곡면부(6)는 납면진받침의 대변형시 응력집중을 방지하여 고무(2)가 찢어지지 않도록 하였다.

본 발명에 의한 납면진받침 또는 고무받침은 온도변화 등에 의한 교량의 상시지속변위에 대한 접착강도가 우수하고, 지진등에 의하여 과다변위 발생시 상·하부 플레이트(1, 1')와 고무(2)간의 박리를 방지하기 때문에 일반적인 교량받침 뿐만 아니라 지진격리받침으로서의 기능수행 능력이 향상되었다. 또한 대기 노출부위의 노화깊이의 충분한 여유깊이를 확보하고 있으므로 납면진받침의 내구연한을 증대시키는 효과를 갖는다.

나아가, 납면진받침의 내구성을 향상시키므로 그 경제적 효과가 크다고 할 수 있다.

Claims (2)

1. 교량상판이 설치되는 상부 플레이트(1)와 교각에 설치되는 하부 플레이트(1'), 상기 상·하부 플레이트(1, 1')의 사이에서 적층된 고무(2)와 보강 철판(3) 및 상기 고무와 보강 철판을 관통하여 삽입되는 납봉(5)과 납 구속용 탭(4)을 포함하는 납면진받침(LRB)에 있어서,

   상기 상·하부 플레이트(1, 1')와 고무(2)는 접착제에 의해 직접 접착되고,

   상기 상·하부 플레이트(1, 1')의 접착면 단부에 수직방향 홈(8)과 수평방향 홈(9)을 두어 접착강도를 증진시키고 노화 여유깊이를 확보하며,

   상기 철판의 곡면부(7)와 고무의 곡면부(6)를 두어 응력집중을 방지하는 것을 특징으로 하는 접착강도가 향상된 일체형 납면진받침.
2. 교량상판이 설치되는 상부 플레이트(1)와 교각에 설치되는 하부 플레이트(1'), 상기 상·하부 플레이트(1, 1')의 사이에서 적층된 고무(2)와 보강 철판(3)을 포함하는 고무받침(RB)에 있어서,

   상기 상·하부 플레이트(1, 1')와 고무(2)는 접착제에 의해 직접 접착되고,

   상기 상·하부 플레이트(1, 1')의 접착면 단부에 수직방향 홈(8)과 수평방향 홈(9)을 두어 접착강도를 증진시키고 노화 여유깊이를 확보하며,

   상기 철판의 곡면부(7)와 고무의 곡면부(6)를 두어 응력집중을 방지하는 것을 특징으로 하는 접착강도가 향상된 일체형 고무받침.