KR100762941B1 - 구조물용 면진 베어링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상부구조물 및 하부구조물에 소정의 간격을 두고 각각 설치되는 상부판 및 하부판과, 상부판 및 하부판 사이에 개재되어 상부구조물을 하부구조물에 대해 상대 이동가능하게 지지하는 지지부를 갖는 구조물용 면진 베어링장치에 관한 것으로서, 상부판과 하부판 중 어느 하나에 마련되는 쐐기와, 상부판과 하부판 중 다른 하나에 마련되어 쐐기를 수용하는 쐐기수용부와, 상부구조물과 하부구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며 쐐기를 탄성 지지하는 탄성지지부를 가지며, 상대 수평 이동한 상부구조물과 하부구조물을 원래의 위치로 수평 이동시키는 하나 이상의 복원부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 상부구조물 및 하부구조물간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시킴과 동시에, 상부구조물과 하부구조물간의 위치를 복원시켜 면진효과의 극대화와 상부구조물과 하부구조물이 원래의 위치로 복원 가능하다.

Description

구조물용 면진 베어링장치{BEARING APPARATUS FOR STRUCTURE}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도,

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 도 1의 복원부의 요부 확대 평면도,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도,

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도,

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도,

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10a,10b,10c,10d,10e : 베어링장치 11 : 상부구조물

13 : 하부구조물 21 : 상부판

25 : 하부판 31 : 슬라이딩 지지부

33 : 슬라이딩 패드 35 : 슬라이딩 강성체

41a,41b,41c,41d,41e : 복원부 43 : 쐐기

45 : 쐐기수용부 51 : 스프링

61 : 고무핀 67 : 고무판

71 : 사이드 블록

본 발명은, 구조물용 면진 베어링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상부구조물 및 하부구조물 사이에 마련되어 상부구조물의 하중을 지지함과 동시에, 지진에 의한 지반의 진동 및 풍하중 등의 기타 외력으로 인한 진동으로부터 상부구조물 및 하부구조물을 안전하게 보호하는 구조물용 면진 베어링장치에 관한 것이다.

종래의 구조물용 면진 베어링장치는 탄성고무와 강재를 적층하여 적층구조에 납을 삽입한 구조를 하고 있으며, 이는 수평방향의 면진에 적용되는 장치이다.

이러한 고무-강재의 적층형 면진 베어링은 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 수평 방향의 지진에 대해서는 면진기능을 제공할 수 있으나, 수직방향의 지진에 대해서는 높은 면진베어링의 수직강성 특성으로 인하여 상부구조물에서의 큰 지진하중 증폭을 야기할 수 있다.

이러한 문제점을 보완하여 수직면진이 가능한 장치를 결합하여 수직과 수평지진 모두에 대하여 면진성능을 갖도록 하여 수평 및 수직방향 모두에 대해 지진하중을 차단하는 면진베어링이 이용되고 있다.

그런데, 종래의 구조물용 면진 베어링장치는, 수평 및 수직 방향의 단순한 면진 기능만을 할 수 있을 뿐, 상부구조물과 하부구조물을 본래의 위치로 되돌리는 복원기능의 한계가 있으며, 구조물간의 이탈을 초래할 수 있고, 면진기능에서도 효율적인 효과를 볼 수 없고, 구조물의 수명도 단축되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상부구조물 및 하부구조물간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시킴과 동시에, 상부구조물과 하부구조물간의 위치를 복원시켜 면진효과의 극대화와 상부구조물과 하부구조물이 원래의 위치로 복원 가능한 구조물용 면진 베어링장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상부구조물 및 하부구조물에 소정의 간격을 두고 각각 설치되는 상부판 및 하부판과, 상기 상부판 및 하부판 사이에 개재되어 상기 상부구조물을 상기 하부구조물에 대해 상대 이동가능하게 지지하는 지지부를 갖는 구조물용 면진 베어링장치에 있어서, 상기 상부판과 상기 하부판 중 어느 하나에 마련되는 쐐기와, 상기 상부판과 상기 하부판 중 다른 하나에 마련되어 상기 쐐기를 수용하는 쐐기수용부와, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며 상기 쐐기를 탄성 지지하는 탄성지지부를 가지며, 상대 수평 이동한 상기 상부구조물과 상기 하부구조물을 원래의 위치로 수평 이동시키는 하나 이상의 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 탄성지지부는 스프링으로 이루어지며, 상기 스프링은 상기 쐐기수용부의 둘레를 따라 간격을 두고 상기 쐐기수용부의 둘레로부터 돌출되게 설치 되어, 상기 쐐기의 측면을 탄성 지지할 수도 있다.

또한, 상기 탄성지지부는, 다른 실시예로서 고무핀으로 이루어지며, 상기 고무핀은 상기 쐐기와 상기 쐐기수용부의 둘레 중 어느 하나로부터 돌출되게 설치될 수도 있다.

그리고, 상기 탄성지지부는, 또 다른 실시예로서 고무판으로 이루어지며, 상기 고무판은 상기 쐐기와 상기 쐐기수용부의 둘레 중 어느 하나에 장착될 수도 있다.

상기 상부구조물과 상기 하부구조물을 상호 연결하며, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물의 상대 수직 이동을 제한하는 사이드 블록을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 제1실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치가 도시되어 있다. 구조물용 면진 베어링장치(10a)는 상부구조물(11) 및 하부구조물(13) 사이에 마련되어 상부구조물(11)의 하중을 지지함과 동시에, 상부구조물(11)을 하부구조물(13)에 대해 슬라이딩 지지한다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10a)는, 소정의 간격을 두고 상부구조물(11) 및 하부구조물(13)에 각각 설치되 는 상부판(21) 및 하부판(25)과, 상부구조물(11)을 하부구조물(13)에 대해 슬라이딩 지지하는 슬라이딩 지지부(31)와, 상대 수평 이동한 상부구조물(11)과 하부구조물(13)을 원래의 위치로 수평 이동시키는 한 쌍의 복원부(41a)를 가진다.

본 발명의 일실시예에 따른 상부구조물(11)은 콘크리트로 이루어지며, 하부구조물(13)은 콘크리트로 이루어진 콘크리트부(15)와, 콘크리트부(15)의 상측에 마련되어 하부판(25)이 설치되는 에폭시 레진을 함유하는 모르타르부(17)를 가진다.

상부판(21)에는 콘크리트로 이루어진 상부구조물(11)에 매입되어 상부판(21)을 상부구조물(11)에 고정하는 다수의 앵커볼트(23)가 마련되어 있다.

하부구조물(13)의 모르타르부(17)에 설치되는 하부판(25)에는 모르타르부(17)에 매입되어 하부판(25)을 하부구조물(13)에 고정하는 다수의 앵커볼트(27)가 마련되어 있다.

슬라이딩 지지부(31)는 상부판(21)과 하부판(25) 사이에 마련되고, 상부구조물(11)을 하부구조물(13)에 대해 슬라이딩 지지하는 슬라이딩 패드(33)와, 상부판(21)과 슬라이딩 패드(33) 사이에 마련되어 슬라이딩 패드(33)에 대해 슬라이딩하는 슬라이딩 강성체(35)를 가진다.

슬라이딩 패드(33)는 상부구조물(11)로부터 전달되는 하중, 회전, 방향의 이동을 하부구조물(13)에 전달한다. 여기서, 슬라이딩 패드(33)는 전단 변형이 우수한 고무의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

슬라이딩 강성체(35)는 상부구조물(11)에 변위가 발생하여 상부구조물(11)이 이동하는 경우, 상부구조물(11)의 이동방향을 따라 슬라이딩 패드(33)의 상측에서 슬라이딩하게 된다.

한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10a)는, 한 쌍의 복원부(41a)가 마련되어 있으며, 한 쌍의 복원부(41a)는 슬라이딩 지지부(31)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다.

복원부(41a)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부판(21)에 마련되는 쐐기(43)와, 하부판(25)에 마련되어 쐐기(43)를 수용하는 쐐기수용부(45)와, 상부구조물(11)과 하부구조물(13)의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며 쐐기(43)를 탄성 지지하는 탄성지지부를 가진다.

본 실시예에서의 쐐기(43)는 사각단면의 블록형상을 가진다.

쐐기수용부(45)는 쐐기(43)를 수용하도록 쐐기(43)와 대응하는 단면형상을 가지며, 쐐기(43)와 대응하는 위치에 하부판(25)의 판면으로부터 함몰 형성되어 있다. 쐐기수용부(45)의 투영면적은 쐐기의 단면적 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 쐐기수용부(45)는 쐐기수용부(45)에 수용된 쐐기(43)의 상단부가 하부판(25)으로부터 돌출되도록 함몰 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서의 탄성지지부는 다수개의 스프링(51)으로 이루어지며, 각 스프링(51)은 하부판(25)에 장착되어 있다. 스프링(51)은 쐐기(43)의 각 측면을 탄성 지지하도록 쐐기수용부(45)의 둘레(47)를 따라 간격을 두고, 쐐기수용부(45)의 둘레(47)로부터 돌출되게 설치되어 있다. 한편, 쐐기(43)의 각 측면에는 쐐기수용부(45)의 둘레(47)로부터 돌출된 각 스프링(51)의 말단부에 밀착하는 밀착판(53)이 장착되어 있다. 또한, 각 스프링(51)의 상방에는, 일체로 형성된 스프링 커버(55) 가 볼트(57)에 의해 하부판(25)에 체결되어 있으며, 이에 하부판(25)에 장착된 스프링(51)은 하부판(25)으로부터 이탈하지 않게 된다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10a)는 상부구조물(11)과 하부구조물(13)을 상호 연결하며, 상부구조물(11)과 하부구조물(13)의 상대 수직 이동을 제한하는 사이드 블록(71)을 더 가진다.

이러한 구성에 의하여, 상부구조물(11) 및 하부구조물(13)에 각각 상부판(21) 및 하부판(25)을 고정시키고, 상부구조물(11) 및 하부구조물(13) 사이에 슬라이딩 지지부(31)와 복원부(41a)를 배치하여 본 발명에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10a)의 설치가 완료된다.

이에, 상부구조물(11)에 지진 등과 외력에 의해 수평 변위가 발생하여 상부구조물(11)이 하부구조물(13)에 대해 일방향으로 상대 수평 이동하는 경우, 슬라이딩 강성체(35)가 상부구조물(11)을 지지하면서 슬라이딩 패드(33) 위에서 상부구조물(11)의 수평 이동방향을 따라 슬라이딩하게 된다.

동시에, 쐐기수용부(45)에 수용된 각 쐐기(43)가 상부구조물(11)의 수평 이동방향을 따라 이동하게 된다. 이 때, 쐐기(43)는 상부구조물(11) 및 하부구조물(13)간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시킨다.

한편, 쐐기(43)의 수평 이동에 의해 가압되는 스프링(51)은 압축된 후, 상부구조물(11)에 작용하는 외력이 제거되면, 압축된 각 스프링(51)의 탄성력에 의해 쐐기(43)는 상부구조물(11)의 수평 이동반대방향으로 이동하게 되고, 이에 상부구 조물(11)은 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원하게 되어, 면진효과가 증대된다.

도 4에는 본 발명의 제2실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10b)는 전술한 제1실시예와는 달리, 복원부(41b)의 탄성지지부가 다수개의 고무핀(61)으로 이루어진다.

고무핀(61)은 막대형상의 핀부(63)와, 핀부(63)의 일단부로부터 반구단면형상으로 연장 형성된 헤드(65)를 가진다.

고무핀(61)은 쐐기(43)의 네 측면을 따라 헤드(65)가 돌출되게 장착되어 있다.

이에, 상부구조물(11)에 지진 등과 외력에 의해 수평 변위가 발생하여 상부구조물(11)이 하부구조물(13)에 대해 일방향으로 상대 수평 이동하는 경우, 쐐기(43)에 장착된 고무핀(61)의 헤드(65)가 고무재질의 탄성력에 의해 신축하며 상부구조물(11)의 수평 변위에 대응한 후, 상부구조물(11)을 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원시킨다.

또한, 도 5에는 본 발명의 제3실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 제3실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10c)는 복원부(41c)의 탄성지지부가 다수개의 고무핀(61)으로 이루어지며, 전술한 제2실시예와는 달리 각 고무핀(61)은 쐐기수용부(45)의 둘레(47)를 따라 간격을 두고 쐐기수용부(45)에 장착되어 있으며, 각 고무핀(61)의 헤드(65)가 쐐기의 네 측면을 향하도록 쐐기수용부(45)의 둘레(47)를 따라 장착되어 있다.

이에, 상부구조물(11)에 지진 등과 외력에 의해 수평 변위가 발생하여 상부구조물(11)이 하부구조물(13)에 대해 일방향으로 상대 수평 이동하는 경우, 쐐기수용부(45)에 장착된 고무핀(61)의 헤드(65)가 고무재질의 탄성력에 의해 신축하며 상부구조물(11)의 수평 변위에 대응한 후, 상부구조물(11)을 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원시킨다.

본 발명의 제4실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도가 도 6에 도시되어 있다. 본 발명의 제4실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10d)는 전술한 실시예들과는 달리, 복원부(41d)의 탄성지지부가 고무판(67)으로 이루어진다.

고무판(67)은 쐐기(43)의 네 측면을 따라 장착되어 있다.

이에, 상부구조물(11)에 지진 등과 외력에 의해 수평 변위가 발생하여 상부구조물(11)이 하부구조물(13)에 대해 일방향으로 상대 수평 이동하는 경우, 쐐기(43)에 장착된 고무판(67)이 고무재질의 탄성력에 의해 신축하며 상부구조물(11)의 수평 변위에 대응한 후, 상부구조물(11)을 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원시킨다.

도 7에는 본 발명의 제5실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 제5실시예에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10e)는 전술한 제4실시예와는 달리, 복원부(41e)의 탄성지지부가 고무판(67)으로 이루어지며, 고무판(67)은 진다.

고무판(67)은 쐐기(43)의 네 측면을 향하도록 쐐기수용부(45)의 둘레(47)를 따라 장착되어 있다.

이에, 상부구조물(11)이 하부구조물(13)에 대해 일방향으로 상대 수평 이동하는 경우, 쐐기수용부(45)에 장착된 고무판(67)이 고무재질의 탄성력에 의해 신축하며 상부구조물(11)의 수평 변위에 대응한 후, 상부구조물(11)을 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원시킨다.

이와 같이, 상부판과 하부판 사이에 상대 수평 이동한 상부구조물과 하부구조물을 원래의 위치로 수평 이동시키는 하나 이상의 복원부를 마련함으로써, 상부구조물 및 하부구조물간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시킴과 동시에, 상부구조물과 하부구조물간의 위치를 복원시켜 면진효과의 극대화와 상부구조물과 하부구조물이 원래의 위치로 복원 가능하게 된다.

한편, 전술한 실시예들에서는 쐐기가 상부판에 마련되고 쐐기수용부가 하부판에 마련되는 것으로 설명하고 있지만, 쐐기는 하부판에 마련되고 쐐기수용부는 상부판에 마련될 수도 있다.

또한, 전술한 실시예들에서는 한 쌍의 복원부가 마련되어 있는 것으로 설명하고 있지만, 상호 이격 배치되는 한 쌍의 슬라이딩 지지부 사이에 단일의 복원부를 마련하거나, 사각단면형상의 슬라이딩 지지부의 각 변에 대응하여 두 쌍의 복원부를 마련할 수도 있다.

그리고, 전술한 실시예들에서는, 상부구조물이 콘크리트로 이루어지는 것으로 설명하고 있지만, 상부구조물은 강재로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상부구조물과 상부판 사이에 솔플레이트(sole plate)를 마련하여, 솔플레이트를 강재와 상 부판에 각각 용접하여 상부구조물과 상부판을 상호 연결할 수 있다.

또한, 전술한 실시예들에서는 상부판 및 하부판 사이에 슬라이딩지지부를 마련하여 상부구조물을 하부구조물에 대해 슬라이딩 지지하는 것으로 설명하고 있지만, 상부판 및 하부판 중 어느 하나에 지지부를 장착하여, 상부구조물을 하부구조물에 대해 상대 이동가능하게 지지할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상부구조물 및 하부구조물간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시킴과 동시에, 상부구조물과 하부구조물간의 위치를 복원시켜 면진효과의 극대화와 상부구조물과 하부구조물이 원래의 위치로 복원 가능한 구조물용 면진 베어링장치가 제공된다.

Claims (5)

1. 상부구조물 및 하부구조물에 소정의 간격을 두고 각각 설치되는 상부판 및 하부판과, 상기 상부판 및 하부판 사이에 개재되어 상기 상부구조물을 상기 하부구조물에 대해 상대 이동가능하게 지지하는 지지부를 갖는 구조물용 면진 베어링장치에 있어서,

   상기 상부판과 상기 하부판 중 어느 하나에 마련되는 쐐기와, 상기 상부판과 상기 하부판 중 다른 하나에 마련되어 상기 쐐기를 수용하는 쐐기수용부와, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며 상기 쐐기를 탄성 지지하는 탄성지지부를 가지며, 상대 수평 이동한 상기 상부구조물과 상기 하부구조물을 원래의 위치로 수평 이동시키는 하나 이상의 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 탄성지지부는 스프링으로 이루어지며, 상기 스프링은 상기 쐐기수용부의 둘레를 따라 간격을 두고 상기 쐐기수용부의 둘레로부터 돌출되게 설치되어, 상기 쐐기의 측면을 탄성 지지하는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탄성지지부는 고무핀으로 이루어지며, 상기 고무핀은 상기 쐐기와 상기 쐐기수용부의 둘레 중 어느 하나로부터 돌출되게 설치되는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 탄성지지부는 고무판으로 이루어지며, 상기 고무판은 상기 쐐기와 상기 쐐기수용부의 둘레 중 어느 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 상부구조물과 상기 하부구조물을 상호 연결하며, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물의 상대 수직 이동을 제한하는 사이드 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치.

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