KR100795937B1

KR100795937B1 - 구조물용 면진 베어링장치

Info

Publication number: KR100795937B1
Application number: KR1020060091299A
Authority: KR
Inventors: 김용성; 김용철
Original assignee: (주)엠피기술산업
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-01-22

Abstract

본 발명은, 구조물용 면진 베어링장치에 관한 것으로서, 상부구조물 및 하부구조물에 소정의 간격을 두고 각각 설치되는 상부판 및 하부판과; 상부판 및 하부판 사이에 개재되어, 상부구조물과 하부구조물에 작용하는 수직 하중을 지지하며 수직 방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 탄성지지부와; 상부판과 하부판을 상호 연결하며 부반력을 제어하고, 상부구조물과 하부구조물 사이의 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 적어도 하나의 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 상부구조물 및 하부구조물간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 수직 및 수평방향의 진동에너지를 효과적으로 흡수 및 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 발명에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 설치상태를 도시한 정단면도,

도 2는 도 1의 구조물용 면진 베어링장치의 정단면도,

도 3은 도 2의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 베어링장치 11 : 상부구조물

13 : 하부구조물 21 : 상부판

25 : 제1브래킷 27 : 하부판

31 : 제2브래킷 35 : 탄성지지부

41 : 댐퍼 43 : 실린더본체

45 : 로드

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.

일반적으로 구조물용 면진 베어링장치는 구조물에 전달되는 지반운동을 차단하여 지진으로부터 구조물을 보호하는 시설이다. 수직방향으로는 구조물의 하중을 지지하여야 하며, 수직 또는 수평방향으로의 진동 발생시 충분한 변형 능력 및 에너지 소산 능력을 가져 진동에너지를 흡수 및 감쇠할 수 있는 것이 구조적으로 요구된다.

종래에는 납면진받침, 마찰형 포트받침 등을 구조물용 면진 베어링장치로서 널리 이용하고 있다. 이러한 구조물용 면진 베어링장치는 잔류변형의 원상회복에 문제점이 있고, 수직방향으로의 진동은 어느 정도 대처할 수 있으나, 수평방향으로의 진동을 효과적으로 흡수하지 못한다는 문제점이 있다.

지진파는 수직, 수평방향 뿐만 아니라 표면을 따라 파도치듯이 진동하기 때문에 어느 방향으로의 진동에도 견딜 수 있는 구조물용 면진 베어링장치가 요구된다.

또한, 지진 발생이 없다하여도 움직이는 물체는 중력방향으로 하중을 지닐 뿐만 아니라 이동방향으로도 힘이 전달되기 때문에, 차량이나 사람의 이동이 많은 구조물에서는 수평방향의 진동도 발생하고 있다. 따라서, 구조물에는 어느 방향으로의 진동에도 대처할 수 있는 면진 베어링장치가 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 지진 등의 진동에 의해 발생되는 수직 및 수평방향의 진동에너지를 효과적으로 흡수 및 감쇠하고, 상부구조물과 하부구조물간에 위치를 복원시켜 면진효과를 극대화시키고, 상부구조물이 하부구조물로부터 이탈되지 않고 각 구조물을 지지할 수 있는 구조물용 면진 베어링장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 구조물용 면진 베어링장치에 있어서, 상부구조물 및 하부구조물에 소정의 간격을 두고 각각 설치되는 상부판 및 하부판과; 상기 상부판 및 하부판 사이에 개재되어, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물에 작용하는 수직 하중을 지지하며 수직 방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 탄성지지부와; 상기 상부판과 하부판 중 어느 하나에 연결되고, 작동유체를 수용하는 실린더본체와; 상기 실린더본체에 수용되는 피스톤과; 상기 상부판과 하부판 중 다른 하나에 연결되고, 상기 피스톤을 지지하며 왕복운동하는 로드를 가지며, 상기 탄성지지부의 둘레를 따라 설치되어, 상기 상부판과 상기 하부판을 상호 연결하며 부반력을 제어하고, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물 사이의 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 적어도 하나의 댐퍼와; 상기 상부판의 각 변의 외측에 상기 하부판을 향해 하향 돌출되어 상기 로드가 연결되는 제1브래킷과; 상기 하부판의 각 변의 외측에 상기 상부판을 향해 상향 돌출되어 상기 실린더본체가 연결되는 제2브래킷을 포함하며, 상기 제2브래킷과 제1브래킷에는 상기 실린더본체와 로드의 각 단부가 회동가능하게 결합되는 회동결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치에 의해 달성된다.

상기 댐퍼는 다른 실시예로서, 스프링의 탄성력에 의해 진동을 흡수 및 감쇠하는 다이내믹 댐퍼가 적용될 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 구조물용 면진 베어링장치가 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10)는, 소정의 간격을 두고 상부구조물(11) 및 하부구조물(13)에 각각 설치되는 상부판(21) 및 하부판(27)과, 상부구조물(11)과 하부구조물(13) 사이의 수직 하중을 지지함과 동시에 수직방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 탄성지지부(35)와, 상부판(21)과 하부판(27)을 상호 연결하며 부반력을 제어하고 상부구조물(11)과 하부구조물(13) 사이의 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 두 쌍의 댐퍼(41)를 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상부구조물(11)은 콘크리트 또는 강재로 이루어지며, 하부구조물(13)은 콘크리트로 이루어진 콘크리트부(15)와, 콘크리트부(15)의 상측에 마련되어 하부판(27)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. 본 실시예에서의 상부판(21)은 사각판형상을 가지며, 상부판(21)의 각 변에는 후술할 댐퍼(41)의 로드(45)가 연결되는 제1브래킷(25)이 형성되어 있다. 제1브래킷(25)은 하부판(27)을 향해 하향 돌출되어 있다.

하부구조물(13)의 모르타르부(17)에 설치되는 하부판(27)에는 모르타르부(17)에 매입되어 하부판(27)을 하부구조물(13)에 고정하는 다수의 앵커볼트(29)가 마련되어 있다. 본 실시예에서의 하부판(27)은 사각판형상을 가지며, 하부판(27)의 각 변에는 후술할 댐퍼(41)의 실린더본체(43)가 연결되는 제2브래킷(31)이 형성되어 있다. 제2브래킷(31)은 상부판(21)을 향해 상향 돌출되어 있다.

탄성지지부(35)는 상부판(21)과 하부판(27) 사이에 마련되며, 본 실시예에서의 탄성지지부(35)는 사각단면형상을 가진다. 탄성지지부(35)는 고무 등과 같은 탄성체로 이루어지며, 상부구조물(11)과 하부구조물(13) 사이의 수직 하중을 지지함과 동시에 수직방향의 진동을 흡수 및 감쇠한다.

두 쌍의 댐퍼(41)는 탄성지지부(35)의 각 장변과 단변을 따라 대향 배치되어 있다.

댐퍼(41)는 공지된 유압식 댐퍼, 즉 작동유체를 수용하는 실린더본체(43)와, 실린더본체(43)에 수용되는 피스톤(미도시)과, 피스톤을 지지하며 왕복운동하는 로 드(45)를 가진다.

본 실시예에서의 실린더본체(43)와 로드(45)는 각각 하부판(27)의 제2브래킷(31)과 상부판(21)의 제1브래킷(25)에 연결된다. 하부판(27)의 제2브래킷(31)과 상부판(21)의 제1브래킷(25)에 결합되는 실린더본체(43)와 로드(45)의 각 단부는 구형단면형상을 가지며, 제2브래킷(31)과 제1브래킷(25)에는 실린더본체(43)와 로드(45)의 각 단부가 회동가능하게 결합되는 회동결합부(33)가 형성되어 있다. 회동결합부(45)는 실린더본체(43)와 로드(45)의 각 단부에 대응하는 구형단면형상의 홈을 형성한다. 이에, 실린더본체(43)와 로드(45)는 회동결합부(33)에 회동가능하게 수용 지지되고, 수평변위에 대응하여 로드(45)가 신축할 때 실린더본체(43)와 로드(45)는 회동결합부(33)로부터 이탈하지 않게 된다.

이에, 댐퍼(41)는 실린더본체(43)와 로드(45)의 축선이 상부판(21) 및 하부판(27)에 대해 평행을 이루며 상부판(21) 및 하부판(27)에 상호 연결되어 댐퍼(41)에 발생하는 수평변위에 대응할 수 있을 뿐만 아니라 댐퍼(41)에 작용하는 수직 하중에 유연하게 대응하여 댐퍼(41)의 손상을 줄일 수 있게 된다. 여기서, 도시되어 있지 않지만, 실린더본체(43)와 로드(45)는 볼트 등과 같은 체결수단에 의해 각각 하부판(27)의 제2브래킷(31)과 상부판(21)의 제1브래킷(25)에 연결될 수도 있다.

이로써, 댐퍼(41)는 외력에 의해 실린더본체(43)로부터 돌출된 로드(45)의 길이가 축소되면, 피스톤이 실린더본체(43) 내의 작동유체를 가압하며 작동유체의 점성 저항이 발생하여, 진동에너지를 흡수 및 감쇠한다. 한편, 댐퍼(41)에 가해진 외력이 제거되면, 실린더본체(43) 내의 작동유체가 피스톤을 원래의 위치로 이동하 도록 가압하게 되고, 로드(45)는 실린더본체(43)로부터 길이 신장하여 원래 상태의 길이를 가지며 실린더본체(43)로부터 돌출된다.

여기서, 댐퍼(41)는 도시되어 있지 않지만 다른 실시예로서, 스프링의 탄성력에 의해 진동을 흡수 및 감쇠하는 댐퍼, 즉 공지된 다이내믹 댐퍼가 적용될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 구조물용 면진 베어링장치의 시공방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 댐퍼(41)가 연결되는 제1브래킷(25)과 제2브래킷(31)이 각각 형성된 상부판(21)과 하부판(27)을 상부구조물(11) 및 하부구조물(13)에 각각 설치한다.

다음, 하부판(27)의 중앙영역에 상부구조물(11)과 하부구조물(13)에 작용하는 수직 하중을 지지하며 수직 방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 탄성지지부(35)를 설치한다.

이어서, 탄성지지부(35)의 상부면에 상부판(21)이 지지되도록 상부구조물(11)과 하부구조물(13)을 이격 설치한다.

그리고, 탄성지지부(35)의 둘레를 따라 상부구조물(11)과 하부구조물(13) 사이의 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 댐퍼(41)를 배치한 후, 댐퍼(41)의 일단부를 상부판(21)의 제1브래킷(25)에 연결하고, 댐퍼(41)의 타단부를 하부판(27)의 제2브래킷(31)에 연결한다.

이로써, 본 발명에 따른 구조물용 면진 베어링장치(10)의 시공이 완료된다.

이에, 상부구조물(11)에 지진 등과 외력이 작용하면, 상부구조물(11)과 하부 구조물(13) 사이의 수직 하중은 탄성지지부(35)에 의해 지지됨과 동시에, 수직방향의 진동에너지 또한 탄성지지부(35)에 의해 흡수 및 감쇠된다.

또한, 외력에 의해 상부구조물(11)이 하부구조물(13)에 대해 일방향으로 상대 수평 이동하는 수평 변위가 발생하는 경우, 댐퍼(41)의 로드(45)가 수평 변위에 대응하여 실린더본체(43)로부터 돌출된 로드(45)의 길이가 축소되면, 피스톤이 실린더본체(43) 내의 작동유체를 가압함에 따라 작동유체의 저항이 발생하여, 상부구조물(11) 및 하부구조물(13)간에 발생되는 수평방향의 진동에너지를 흡수 및 감쇠한다.

한편, 상부구조물(11)에 작용하는 외력이 제거되면, 탄성지지부(35)는 수직 하중을 지지하게 된다. 또한, 댐퍼(41)의 실린더본체(43) 내의 작동유체가 피스톤을 원래의 위치로 이동하도록 가압하게 되고, 로드(45)는 실린더본체(43)로부터 원래 상태의 길이로 신장하여, 상부구조물(11)이 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원하게 되어, 면진효과를 증대시킨다.

이와 같이, 상부판과 하부판 사이에 수직 하중을 지지하며 수직 방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 탄성지지부와, 상부판과 하부판을 상호 연결하고 상부구조물과 하부구조물 사이의 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 댐퍼를 마련함으로써, 상부구조물 및 하부구조물간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 수직 및 수평방향의 진동에너지를 효과적으로 흡수 및 감쇠시키고 부반력을 제어함과 동시에, 상부구조물과 하부구조물간의 위치를 복원시켜 면진효과의 극대화와 상부구조물과 하부구조물이 원래의 위치로 복원 가능하게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 두 쌍의 댐퍼가 마련되어 있는 것으로 설명하고 있지만, 탄성지지부를 사이에 두고 한 쌍의 댐퍼를 대향하게 마련하거나, 탄성지지부의 일측에 단일의 댐퍼를 마련할 수도 있다.

또한, 전술한 실시예에서는, 댐퍼의 로드가 상부판에 연결되고 실린더본체가 하부판에 연결되는 것으로 설명하고 있지만, 댐퍼의 로드는 하부판에 연결되고 실린더본체는 상부판에 연결될 수도 있다.

그리고, 전술한 실시예에서는, 상부판과 하부판과 탄성지지부가 사각단면형상을 갖는 것으로 설명하고 있지만, 상부판과 하부판과 탄성지지부는 사각단면형상 이외에 다각형, 원형, 타원형의 단면형상을 가질 수 있다.

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

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

Claims

구조물용 면진 베어링장치에 있어서,

상부구조물 및 하부구조물에 소정의 간격을 두고 각각 설치되는 상부판 및 하부판과;

상기 상부판 및 하부판 사이에 개재되어, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물에 작용하는 수직 하중을 지지하며 수직 방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 탄성지지부와;

상기 상부판과 하부판 중 어느 하나에 연결되고, 작동유체를 수용하는 실린더본체와; 상기 실린더본체에 수용되는 피스톤과; 상기 상부판과 하부판 중 다른 하나에 연결되고, 상기 피스톤을 지지하며 왕복운동하는 로드를 가지며, 상기 탄성지지부의 둘레를 따라 설치되어, 상기 상부판과 상기 하부판을 상호 연결하며 부반력을 제어하고, 상기 상부구조물과 상기 하부구조물 사이의 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 적어도 하나의 댐퍼와;

상기 상부판의 각 변의 외측에 상기 하부판을 향해 하향 돌출되어 상기 로드가 연결되는 제1브래킷과;

상기 하부판의 각 변의 외측에 상기 상부판을 향해 상향 돌출되어 상기 실린더본체가 연결되는 제2브래킷을 포함하며,

상기 제2브래킷과 제1브래킷에는 상기 실린더본체와 로드의 각 단부가 회동가능하게 결합되는 회동결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치.
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제1항에 있어서,

상기 댐퍼는 스프링의 탄성력에 의해 진동을 흡수 및 감쇠하는 다이내믹 댐퍼인 것을 특징으로 하는 구조물용 면진 베어링장치.
삭제
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