KR100887565B1

KR100887565B1 - Seismic isolating device with multi-damping fuction

Info

Publication number: KR100887565B1
Application number: KR1020070092066A
Authority: KR
Inventors: 김성원
Original assignee: 김성원
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-03-09

Abstract

A vibration absorbing apparatus having the complex damping function is provided that the durability of the structure including bridge can be improved since the energy absorption and dispersion are used selectively. A vibration absorbing apparatus having the complex damping function comprises a plane moving unit(110) contacting on the lower bottom plate(300) fixed to the top end portion of the bridge post, a moving unit(100) consisting of a composite moving unit(120) uniting with an upper support board(400), and a steel damper(200) interconnecting the outer circumference and lower bottom plate edge of the plane moving unit. The plane moving unit includes a first slide piece(112) including a plurality of oiling grooves in lower-part, and a first main body(114) including side bracket(114').

Description

Seismic isolating device with multi-damping fuction

본 발명은 복합 감쇠기능을 갖는 면진장치에 관한 것으로, 교각과 교량상판 사이에 평면이동구 및 복합이동구로 이루어진 가동부와 강재 댐퍼의 조합으로써 지진 시에 임의의 어느 방향에서든 입력되는 에너지를 흡수하고 분산함은 물론, 에너지 흡수 및 분산을 소성변형 및 마찰 중에서 선택하여 사용할 수 있는 기능을 가져 교량을 포함한 구조물의 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 복합 감쇠기능을 갖는 면진장치에 관한 것이다.The present invention relates to a seismic isolator having a compound damping function, and absorbs and disperses energy input in any direction during an earthquake by a combination of a steel damper and a movable part consisting of a plane moving hole and a compound moving hole between a bridge and a bridge deck. Of course, the present invention relates to a seismic isolator having a compound damping function to improve the stability and durability of a structure including a bridge by having a function of selecting energy absorption and dispersion among plastic deformation and friction.

일반적인 내진 장치는 구조물에서 발생하는 운동과 하중을 인접한 구조물에 에너지의 소산없이 그대로 전달하기 때문에 시공되는 내진 장치의 자체 크기가 커지는 단점이 있으므로, 이와 같은 에너지의 소산을 위하여 면진장치를 채택하여 사용하게 되었다.The general seismic device has the disadvantage that the seismic device itself is large in size because it transmits the motion and load generated in the structure to the adjacent structure without dissipation of energy. Therefore, the seismic isolator is adopted to use this energy dissipation. It became.

특히 교량 상판과 같은 상부 구조물은 교각과 같은 여러 개의 하부 구조물에 의하여 다점 지지되도록 하여 수직방향으로 작용하는 하중을 지지함과 동시에 수평 방향으로 가해지는 상부 구조물의 변형을 자유롭게 허용함으로써 구속력을 없애기 위하여 상부 구조물과 하부 구조물의 접점에 필수적으로 교량받침과 같은 면진장치를 사용하게 되는 것이다.In particular, upper structures such as bridge decks are supported by multiple lower structures such as bridge piers to support the loads acting in the vertical direction, and at the same time freely allow deformation of the upper structure applied in the horizontal direction to remove constraints. It is essential to use a seismic isolation device such as a bridge bearing at the contact point between the structure and the substructure.

상기와 같은 관점에서 안출된 것으로 대한민국 등록특허 제10-0646330호의 "교량의 내진장치"(이하 '선행기술')와 같은 것을 들 수 있다.In view of the above, there may be mentioned, for example, "the seismic device of the bridge" (hereinafter, "prior art") of the Republic of Korea Patent No. 10-0646330.

상기 선행기술은 도 1과 같이 교각 상단부에 고정되는 하부 베이스판(10)과, 상기 하부 베이스판(10)을 따라 일방향으로 수평 슬라이딩 가능하도록 설치되는 가동부(20)와, 일부는 상기 하부 베이스판(10)에 고정되고 다른 일부는 상기 가동부(20)와 고정되는 한 쌍의 강재댐퍼(40)와, 상기 가동부(20)의 상부에 상기 가동부(20)와 직교 방향으로 수평 슬라이딩하도록 설치되고 교량 상판에 고정되는 상부 베이스판(30)으로 이루어진 구성이다.The prior art has a lower base plate 10 fixed to the upper end of the pier as shown in FIG. 1, a movable part 20 installed to be horizontally slidable in one direction along the lower base plate 10, and a part of the lower base plate. And a pair of steel dampers 40 fixed to the movable part 20 and fixed to the movable part 20, and installed on the upper part of the movable part 20 so as to horizontally slide in the orthogonal direction with the movable part 20. The upper base plate 30 is fixed to the top plate.

그러나, 상기 선행기술은 평상시에는 교량 상판의 길이 방향으로 이동을 허용하고 교량 상판의 길이방향에 직교하는 방향으로는 이동을 구속하면서 구조물을 유지하게 되지만, 지진 시에는 교량 상판의 길이 방향으로의 에너지 흡수를 하지 못하는 한계점이 있었던 것이다.However, the prior art is to maintain the structure while allowing the movement in the longitudinal direction of the bridge deck in normal and restrained movement in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the bridge deck, the energy in the longitudinal direction of the bridge deck in the event of an earthquake There was a limit that can not be absorbed.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지진 시에 임의의 어느 방향에서든 입력되는 에너지를 흡수하고 분산함은 물론, 에너지 흡수 및 분산을 소성변형 및 마찰 중에서 선택하여 사용할 수 있는 기능을 가져 교량을 포함한 구조물의 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 복합 감쇠기능을 갖는 면진장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention absorbs and disperses the energy input in any direction during an earthquake, as well as has the function of selecting the energy absorption and dispersion from plastic deformation and friction. An object of the present invention is to provide a seismic isolator having a compound damping function to improve the stability and durability of the structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 교각의 상단부에 고정되는 하부 바닥판과, 상기 하부 바닥판 상에서 슬라이딩 가능한 가동부와, 일부는 상기 하부 바닥판에 나머지 부분은 상기 가동부와 각각 결합되어 교각에서 가해지는 하중을 흡수하는 강재 댐퍼와, 상기 가동부의 상부에 결합되어 교량 상판에 고정되는 상부 받침판으로 이루어져 교각과 교량 상판을 상호 연결하는 면진장치에 있어서, 상기 가동부는 상면이 볼록 또는 오목하고, 하면이 상기 하부 바닥판과 접촉하여 전방향으로 슬라이딩을 허용하는 평면이동구와, 하면이 오목 또는 볼록하여 상기 평면이동구의 상면과 접촉 회동하고, 상면이 상기 상부 받침판과 결합하여 직선방향으로의 슬라이딩을 허용하는 복합이동구로 이루어지고, 상기 강재 댐퍼는 복수개의 원호 형상이며 각각의 일단이 상기 평면이동구의 외주면을 따라 회동 가능하게 결합되고 타단이 상기 하부 바닥판의 가장자리와 각각 회동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a bottom bottom plate is fixed to the upper end of the pier, a movable part that is slidable on the bottom bottom plate, and part of the lower bottom plate is coupled to the movable part, respectively in the pier In the seismic isolation device for interconnecting the bridge and the bridge top plate consisting of a steel damper for absorbing the applied load and an upper support plate coupled to the upper portion of the movable portion and fixed to the bridge top plate, the movable portion is convex or concave, A planar port for contacting the bottom plate and allowing sliding in all directions; a lower surface is concave or convex to rotate in contact with the upper surface of the planar port, and an upper surface engages with the upper base plate and slides in a linear direction It is made of a composite movable hole to allow the steel damper is a plurality of arc-shaped Each end is rotatably coupled along the outer circumferential surface of the planar movement port, and the other end is rotatably coupled to the edge of the lower bottom plate, respectively.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 상시에는 온도편차에 따라 교량 상판과 교각 사이에서 발생하는 미세한 정도의 상대변위를 수용하면서도 교량 상판의 길이방향에 직각인 방향으로는 강재댐퍼가 구비한 저항력만큼 하중을 지지하면서 일반적인 면진장치의 기능을 수행할 수 있음은 물론, 지진 시와 같이 교량 상판과 교각 사이에서 빠른 속도로 발생하는 큰 상대변위에 대하여는 복합이동구 상부면과 상부 받침판과의 마찰에 의한 감쇠기능 또는 평면이동구와 하부 바닥판 상호간을 연결하는 강재 댐퍼의 탄소성 변형에 의한 감쇠기능을 설계자가 적절히 선택하여 적용할 수 있으므로 지진에 대한 구조물의 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 특장점이 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the steel sheet is damped by the steel damper in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the bridge top plate while accommodating a minute degree of relative displacement occurring between the bridge top plate and the bridge according to the temperature deviation at all times. It can carry out the functions of the general seismic isolation device while supporting the load, and for the large relative displacement that occurs at high speed between the bridge deck and the pier, such as during an earthquake, the friction between the upper surface of the compound moving port and the upper support plate The damping function or the damping function by the elastic deformation of the steel damper connecting the plane moving hole and the bottom plate can be selected and applied appropriately by the designer, which has the advantage of improving the stability and durability of the structure against earthquakes. .

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 복합 감쇠기능을 갖는 면진장치의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A' 선 단면을 나타낸 개념도이며, 도 4는 도 2의 B 시점에서 바라본 평면 개념도이다.Figure 2 is an exploded perspective view showing the overall configuration of a seismic isolation device having a complex damping function according to the present invention, Figure 3 is a conceptual view showing a cross-section AA 'of Figure 2, Figure 4 is a plan view as viewed from the point B of FIG. to be.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 복합 감쇠기능을 가지는 면진장치는 교각의 상단부에 고정되는 하부 바닥판(300) 상에 접촉하는 평면이동구(110)와, 상기 평면이동구(110) 상면에 접촉 회동하고 상면에 상부 받침판(400)과 결합하는 복합이동구(120)로 이루어진 가동부(100) 및 상기 평면이동구(110) 외주면과 하부 바닥 판(300) 가장자리를 상호 연결하는 복수개의 강재 댐퍼(200)로 이루어진 것임을 알 수 있다.As shown, the seismic isolator having a composite damping function according to the present invention is a flat moving port 110 in contact with the lower bottom plate 300 is fixed to the upper end of the piers, the contact with the upper surface of the plane moving port 110 A plurality of steel dampers for connecting the movable portion 100 and the outer peripheral surface of the planar movement hole 110 and the bottom bottom plate 300, each of which comprises a movable movement hole 120 which rotates and is coupled to the upper support plate 400 on the upper surface. It can be seen that it consists of 200).

참고로, 도 2에서 도면부호 114인 제1 본체의 상면과 도면부호 124인 미끄럼 매개편 상면에 표시된 원호 형상의 곡선은 실제로 존재하는 것이 아니라, 상면이 볼록한 것임을 나타낸 가상선임을 밝혀두고자 한다.For reference, in FIG. 2, the arc-shaped curves displayed on the upper surface of the first main body 114 and the upper surface of the sliding medium piece 124 are not actually present but are imaginary lines indicating that the upper surface is convex.

또한, 도 2에서 미설명부호로 510은 각각 안내편(128)과 제2 본체(120) 상호간을, 520은 강재 댐퍼(520)와 하부 바닥판(300) 상호간을, 530 및 540은 상기 하부 바닥판(300)과 교각 상호간을 각각 결합 고정하는 고정구를 나타낸다.In addition, in FIG. 2, reference numeral 510 denotes a guide piece 128 and a second body 120, and 520 denotes a steel damper 520 and a lower bottom plate 300, respectively, and 530 and 540 denote the lower portion. The bottom plate 300 and the pier each represents a fastener for coupling and fixing each other.

본 발명에 따른 상기 가동부(100)의 평면이동구(110)는 상면이 볼록 또는 오목하고 하면이 상기 하부 바닥판(300)과 접촉하여 전방향으로 슬라이딩을 허용하는 것으로, 크게 제1 미끄럼편(112) 및 제1 본체(114)로 이루어진다.The plane moving port 110 of the movable part 100 according to the present invention is a top sliding surface convex or concave and the bottom surface is in contact with the lower bottom plate 300 to allow sliding in all directions, the first sliding piece ( 112 and the first body 114.

상기 제1 미끄럼편(112)은 상기 하부 바닥판(300) 상에 구비된 하부 미끄럼 플레이트(302) 상에서 전방향으로 슬라이딩하면서 상대운동을 하는 것으로, 하면에 도 3과 같이 복수개의 주유홈(112')을 구비하고, 상기 주유홈(112')에 그리스와 같은 윤활제를 도포하여 원활한 슬라이딩 동작을 구현할 수 있도록 한다.The first sliding piece 112 is a relative movement while sliding in the forward direction on the lower sliding plate 302 provided on the lower bottom plate 300, a plurality of oil grooves 112 as shown in FIG. ') And to apply a lubricant, such as grease to the oiling groove (112') to implement a smooth sliding operation.

즉, 상기 제1 미끄럼편(112)의 슬라이딩 동작은 후술할 미끄럼 매개편(124)의 접촉 회동 동작과 함께 교량 상판 및 교각에 가해지는 에너지, 즉 상기 상부 받침판(400)과 가동부(100) 상부측의 마찰 저항이 상기 제1 미끄럼편(112)과 미끄럼 매개편(124)의 접촉면에 발생하는 마찰 저항보다 더 클 경우 발생하게 된다.That is, the sliding operation of the first sliding piece 112 is the energy applied to the bridge top plate and the pier along with the contact rotation operation of the sliding medium piece 124 which will be described later, that is, the upper support plate 400 and the upper portion of the movable part 100. If the frictional resistance of the side is greater than the frictional resistance generated on the contact surface of the first sliding piece 112 and the sliding medium piece 124.

즉, 상기 제1 미끄럼편(112)의 슬라이딩 동작은 지진과 같이 교량 상판 및 교각에 상시 가해지는 에너지보다 크고, 에너지가 전달되는 속도 또한 상시보다 상대적으로 빠를 경우 상기 강재댐퍼(200)가 파손되는 일 없이 적정도의 범위에서 탄소성 변형을 일으키면서 에너지를 감쇠하기 위하여 이루어지는 것이라 할 수 있다.That is, the sliding motion of the first sliding piece 112 is greater than the energy applied to the bridge deck and the bridge at all times, such as an earthquake, and the steel damper 200 is broken when the speed at which energy is delivered is also relatively faster than the usual time. It can be said to be made to attenuate the energy while causing the elastic deformation in the range of appropriateness without work.

그리고, 상기 제1 본체(114)는 도 3과 같이 하면에 상기 제1 미끄럼편(112)이 장착되는 수용홈(113)을 구비하고, 상면이 볼록(또는 오목, 오목한 경우는 후술할 실시예에서 설명)하여 후술할 복합이동구(120)의 하면과 접촉하며, 외주면을 따라 일정 간격으로 이격 형성되어 후술할 강재 댐퍼(200)의 일단을 회동 가능하게 결합시키는 측면 브라켓(114')을 복수개 구비한 것이다.In addition, the first main body 114 has a receiving groove 113 in which the first sliding piece 112 is mounted on the lower surface as shown in FIG. 3, and the upper surface is convex (or concave or concave). A plurality of side brackets 114 'are formed in contact with the bottom surface of the composite moving hole 120 to be described later and spaced apart at regular intervals along the outer circumferential surface to rotatably couple one end of the steel damper 200 to be described later. It is equipped.

한편, 본 발명에 따른 상기 가동부(100)의 복합이동구(120)는 하면이 오목 (또는 볼록, 볼록한 경우는 후술할 실시예에서 설명)하여 상기 평면이동구(110)의 제1 본체(114) 상면과 접촉 회동하고, 상면이 상기 상부 받침판(400)과 결합하여 직선 방향으로의 슬라이딩을 허용하는 역할을 하게 된다.On the other hand, the composite moving hole 120 of the movable part 100 according to the present invention has a lower surface is concave (or convex, if the convex described in the embodiment to be described later) the first body 114 of the planar moving port 110 The upper surface rotates in contact with the upper surface, and the upper surface is combined with the upper support plate 400 to allow sliding in a linear direction.

즉, 상기 복합이동구(120)는 직선 방향 및 입체(곡면) 방향으로의 이동을 동시에 허용하는 복합 기능을 수행하는 것이라 할 수 있으며, 크게 제2 본체(122), 미끄럼 매개편(124) 및 제2 미끄럼편(126)으로 이루어진다.That is, the composite moving hole 120 may be said to perform a complex function that allows movement in a linear direction and a three-dimensional (curved) direction at the same time. The second body 122, the sliding medium piece 124 and The second sliding piece 126 is formed.

상기 제2 본체(122)는 하면이 상기 제1 본체(114)의 상면과 대응하는 형상, 즉 오목한 형상이며 상면에 상기 상부 받침판(400)의 길이방향으로 따라 형성된 안내홈(404)에 대응하는 안내돌기(128')를 구비한 안내편(128)이 장착되는 것이다.The second main body 122 has a lower surface corresponding to the guide groove 404 having a shape corresponding to the upper surface of the first main body 114, that is, a concave shape and formed on the upper surface in the longitudinal direction of the upper support plate 400. The guide piece 128 having the guide protrusion 128 'is mounted.

그리고, 상기 미끄럼 매개편(124)은 상기 제2 본체(122) 하면과 상기 제1 본체(114) 상면 사이에 장착되어 상기 제1, 2 본체(114, 122) 상호간의 접촉 회동을 보조하는 역할을 수행하는 것으로, 오목한 하면에 도 3과 같이 복수개의 주유홈(124')을 구비하여 상기 제1 본체(114)의 볼록한 상면과 접촉 회동하게 된다.The sliding medium piece 124 is mounted between the bottom surface of the second body 122 and the top surface of the first body 114 to assist contact rotation between the first and second bodies 114 and 122. As shown in FIG. 3, a plurality of oil filling grooves 124 ′ are provided in the concave lower surface to be in contact with the convex upper surface of the first main body 114.

여기서, 상기 미끄럼 매개편(124)의 하면에는 상기 주유홈(124')을 포함하여 그리스와 같은 윤활제를 도포하여 원활한 접촉 회동을 도모할 수 있으며, 상기 미끄럼 매개편(124)의 상면은 도 3과 같이 상기 제2 본체(122)의 오목한 하면에 형성된 안착홈(123)과 대응하는 형상이므로, 상기 안착홈(123)에 안착 고정되게 된다.Here, the lower surface of the sliding medium piece 124 may include a lubrication groove 124 'to apply a lubricant such as grease to facilitate smooth contact rotation, and the upper surface of the sliding medium piece 124 is shown in FIG. 3. Since the shape corresponding to the mounting groove 123 formed on the concave lower surface of the second body 122 as described above, it is fixed to the mounting groove 123.

그리고, 상기 제2 미끄럼편(126)은 상기 제2 본체(122) 상면의 안내편(128) 양측에 각각 형성된 고정홈(121)에 고정 결합되어 상기 상부 받침판(400)의 하면에 구비된 상부 미끄럼 플레이트(402)와 접촉 슬라이딩하게 된다.In addition, the second sliding piece 126 is fixedly coupled to fixing grooves 121 formed on both sides of the guide piece 128 on the upper surface of the second body 122, and is provided on the lower surface of the upper support plate 400. In sliding contact with the sliding plate (402).

여기서, 상기 안내편(128)은 상기 상부 받침판(400)의 안내홈(404)과 함께 교량 상판의 길이방향과 일치하는 방향으로 배치되도록 하고, 상기 제2 미끄럼편(126)은 상부 미끄럼 플레이트(402)의 안내홈(404) 형성방향으로 슬라이딩하면서 아무런 구속없이 상대운동을 허용하되, 상기 안내홈(404)에 직교하는 방향으로의 상대운동은 철저히 차단하게 된다.Here, the guide piece 128 is to be arranged in the direction corresponding to the longitudinal direction of the bridge top plate together with the guide groove 404 of the upper support plate 400, the second sliding piece 126 is the upper sliding plate ( While allowing the relative movement without any restriction while sliding in the guide groove 404 forming direction of the 402, the relative movement in the direction orthogonal to the guide groove 404 is completely blocked.

이때, 상기 제2 미끄럼편(126)은 지진 등과 같은 빠른 속도의 상대 운동시 에는 일정한 마찰계수를 유지하며 슬라이딩하면서 강재 댐퍼(200)를 통한 에너지 소산을 목적으로 하는 상기 제1 미끄럼편(112) 및 미끄럼 매개편(124)에 비하여 외력이 작용하는 속도 및 상기 제2 미끄럼편(126)과 접촉하는 상부 미끄럼 플레이트(402)에 작용하는 면압에 영향을 받기 때문에 별도의 윤활제를 주유할 필요는 없을 것이다.In this case, the second sliding piece 126 is the first sliding piece 112 for the purpose of energy dissipation through the steel damper 200 while maintaining a constant coefficient of friction during the relative movement of a high speed, such as earthquake. And the surface pressure acting on the upper sliding plate 402 in contact with the second sliding piece 126 and the surface pressure acting on the second sliding piece 126 in comparison with the sliding medium piece 124, there is no need to supply a separate lubricant. will be.

대신에 상기 제2 미끄럼편(126)에는 상기 강재 댐퍼(200)를 일방향용 댐퍼로 사용하고자 할 때 윤활제를 도포하여 사용하는 등의 응용 및 변형을 가할 수도 있음은 물론이다.Instead, the second sliding piece 126 may be applied to and modified by applying a lubricant when the steel damper 200 is to be used as a one-way damper.

상기 제2 미끄럼편(126)은 상기 교량 상판에서부터 가해지는 하중 및 진동에는 상기 안내홈(404)의 형성방향으로의 미세한 길이만큼의 왕복 슬라이딩, 즉 상대운동은 허용하여도, 상기 안내홈(404)에 직교하는 방향으로의 슬라이딩은 차단함으로써 교량 상판 및 교각의 안정적인 배치를 도모하고자 함이다.The guide groove 404 may allow the second sliding piece 126 to reciprocate in a direction in which the guide groove 404 is formed, i.e., relative movement, to the load and vibration applied from the bridge upper plate. By sliding in the direction orthogonal to), it is intended to achieve stable arrangement of the bridge deck and piers.

한편, 본 발명에 따른 상기 강재 댐퍼(200)는 복수개의 원호 형상이며 각각의 일단이 상기 평면이동구(110), 더욱 상세히는 제1 본체(114)의 외주면을 따라 이격 형성된 측면 브라켓(114')과 회동 가능하게 결합되고 타단이 상기 하부 바닥판(300)의 가장자리를 따라 형성된 결합 브라켓(304)과 회동 가능하게 결합되어 상기 평면이동구(110)의 이동에 따른 하중, 진동 및 충격을 분산하는 역할을 하는 것이다.On the other hand, the steel damper 200 according to the present invention has a plurality of circular arc shape and each end of the side bracket 114 'formed along the outer circumferential surface of the planar movement port 110, more specifically the first body 114 ) Rotatably coupled with the other end and rotatably coupled with the coupling bracket 304 formed along the edge of the lower bottom plate 300 to distribute the load, vibration, and impact caused by the movement of the planar movement hole 110. It is to play a role.

상기 강재 댐퍼(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 원호 형상의 것이 전부 일방향을 지향하며 방사상으로 이격 형성된 측면 브라켓(114')과 결합 브라켓(304)을 상호 연결하면서 상기 복합이동구(120) 및 평면이동구(110) 상호간의 접촉 회동에 따른 에너지를 전방향 이동에 의한 탄소성 거동으로써 감쇠하게 되는 것이다.As shown in FIG. 4, the steel damper 200 has a circular arc shape in one direction and connects the side bracket 114 ′ and the coupling bracket 304 formed radially spaced apart from each other while the composite movement hole 120 is connected to the steel damper 200. And the plane moving holes 110 are attenuated by the elasto-plastic behavior by omni-directional movement.

그리고, 상기 강재 댐퍼(200)는 양단에 비하여 중간부로 갈수록 상대적으로 두터워지는 'C'자 형상으로 제작함으로써 외부로부터 가해지는 충격에 따른 신축 변형, 즉 탄소성 변형을 통한 에너지 감쇠의 능력을 향상시킬 수 있다.In addition, the steel damper 200 is manufactured in a 'C' shape that is relatively thicker toward the middle portion than both ends thereof, thereby improving the ability of energy damping through elastic deformation, that is, elastic deformation, due to the impact applied from the outside. Can be.

즉, 상기 강재 댐퍼(200)는 직선, 평면 및 입체(곡면) 등의 전방향으로부터 가해지는 충격을 분산하면서 도 5과 같은 변형 거동을 나타낼 수 있는 바, 즉 도 5(a)와 같이 양단이 좁혀지게 압축되는 강재 댐퍼(200')가 존재하는 것에 대하여 반대측은 도 5(b)와 같이 상기 압축된 강재 댐퍼(200')와 반대로 양단이 멀어지게 신장되는 강재 댐퍼(200") 또한 공존하면서 에너지를 감쇠하게 되는 것이다.That is, the steel damper 200 may exhibit deformation behavior as shown in FIG. 5 while dispersing impacts applied from all directions such as straight lines, planes, and three-dimensional (curved surfaces), that is, both ends thereof as shown in FIG. While the steel damper 200 'that is narrowly compressed is present, the opposite side also coexists with the steel damper 200 "which is extended at both ends away from the compressed steel damper 200' as shown in FIG. 5 (b). It will attenuate energy.

한편, 본 발명에 따른 복합 감쇠기능을 가지는 면진장치는 도 6과 같은 실시예를 적용할 수도 있다.On the other hand, the base isolation device having a complex damping function according to the present invention may be applied to the embodiment as shown in FIG.

즉, 본 발명에 따른 미끄럼 매개편(124)은 도시된 바와 같이 하면을 상기 제1 본 체(114)의 오목한 상면에 형성된 안착홈(115)에 안착 고정시키고, 상면에 복수개의 주유홈(124")을 구비하여 상기 제2 본체(122)의 볼록한 하면과 접촉 회동하게 실시할 수 있는 것이다.That is, the sliding medium piece 124 according to the present invention seats and secures the lower surface to the seating groove 115 formed on the concave upper surface of the first body 114 as shown, and a plurality of oil grooves 124 on the upper surface. It is possible to carry out contact rotation with the convex lower surface of the said 2nd main body 122 with ").

여기서, 상기 미끄럼 매개편(124)의 하면에는 상기 주유홈(124')을 포함하여 그리스와 같은 윤활제를 도포하여 원활한 접촉 회동을 도모할 수 있다.In this case, the lower surface of the sliding medium piece 124 may include a lubrication groove 124 'to apply a lubricant such as grease to facilitate smooth contact rotation.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 복합 감쇠기능을 가지는 면진장치의 이력특성에 관하여 도 7 내지 도 9를 참고로 살펴보고자 한다.The hysteresis characteristics of the base isolation device having a complex damping function according to the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 7 to 9.

도 7은 본 발명에 따른 제2 미끄럼편(126)이 속도와 마찰계수와의 관계에 따라 면압이 가변되는 관계를 나타낸 그래프이며, 도 8은 상기 제2 미끄럼편(126)이 마찰에 따라 에너지를 감쇠하는 것을 나타낸 그래프이며, 도 9는 지진시 전방향으로의 상대운동에 따른 상기 강재 댐퍼(200)의 탄소성 변형 거동에 따라 에너지를 감쇠하는 것을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a relationship in which the surface pressure is variable according to the relationship between the speed and the friction coefficient of the second sliding piece 126 according to the present invention, Figure 8 is the energy according to the friction of the second sliding piece 126 9 is a graph showing damping, and FIG. 9 is a graph showing damping energy according to the elastoplastic deformation behavior of the steel damper 200 according to the relative movement in the forward direction during an earthquake.

교량 상판과 교각이 지진 시에 가해진 에너지로 인하여 빠른 속도로 상대운동을 할 때 상기 제1 미끄럼편(112), 미끄럼 매개편(124) 및 제2 미끄럼편(126) 중 실제로 슬라이딩이 일어나는 부분은 상기 각편(112, 124, 126) 중 가장 저항력이 작은 개소의 접촉면에서 발생하게 된다.Part of the first sliding piece 112, the sliding medium piece 124, and the second sliding piece 126 that actually slides when the bridge plate and the pier make relative motion at a high speed due to the energy applied during the earthquake are It arises in the contact surface of the smallest resistance force among the said pieces 112, 124, and 126.

여기서, 저항력은 상기 각편(112, 124, 126) 공히 접촉하는 면, 즉 상기 제1 미끄럼편(112)과 하부 미끄럼 플레이트(302)가 접촉하는 면, 상기 미끄럼 매개편(124) 상면 또는 하면이 접촉하는 면, 상기 제2 미끄럼편(126)과 상부 미끄럼 플레이트(402)가 접촉하는 면의 마찰계수에 따라 영향을 받게 된다.Here, the resistance force is a surface in contact with each of the pieces 112, 124, 126, that is, a surface in which the first sliding piece 112 and the lower sliding plate 302, the upper surface or the lower surface of the sliding medium piece 124 is The surface in contact with the second sliding piece 126 and the upper sliding plate 402 is affected by the friction coefficient of the surface in contact.

이때, 상기 제1 미끄럼편(112)과 하부 미끄럼 플레이트(302)가 접촉하는 면에 작용하는 저항력은 강재 댐퍼(200)가 탄소성 변형을 할 때의 저항력에 의하여도 영향을 받게 된다.In this case, the resistance force acting on the surface where the first sliding piece 112 and the lower sliding plate 302 contact is also affected by the resistance force when the steel damper 200 undergoes elastic deformation.

특히, 도 7에 도시된 바와 같이 마찰계수는 속도가 빨라질수록 그리고 면압이 작을수록 커지는 것임을 알 수 있는 바, 윤활제를 주유한 면의 마찰계수는 속도와 면압에 의존하지 않고 윤활제의 점성에 따라 일정하며 윤활제를 주유하지 않은 면의 마찰계수보다 작으며, 지진 시의 상대운동은 항상 저항력이 작은 쪽에서 발생하게 되는 것이다.In particular, as shown in FIG. 7, it can be seen that the friction coefficient increases as the speed increases and the surface pressure decreases. The friction coefficient of the surface in which the lubricant is lubricated is constant depending on the viscosity of the lubricant without depending on the speed and the surface pressure. It is smaller than the coefficient of friction of the surface without lubrication, and the relative motion during an earthquake will always occur on the side with less resistance.

따라서, 상기 강재 댐퍼(200)의 탄소성 변형에 의한 저항력과 상기 제1 미끄럼편(112)의 마찰계수에 의한 저항력의 합이 상기 제2 미끄럼편(126)의 마찰계수에 의한 저항력보다 작으면 상기 제1 미끄럼편(112)과 하부 미끄럼 플레이트(302) 사이에서 상대 운동이 발생하면서 상기 강재 댐퍼(200)가 탄소성 변형을 일으키게 된 다.Therefore, when the sum of the resistance due to the elastic deformation of the steel damper 200 and the resistance due to the friction coefficient of the first sliding piece 112 is smaller than the resistance due to the friction coefficient of the second sliding piece 126. As the relative motion occurs between the first sliding piece 112 and the lower sliding plate 302, the steel damper 200 causes elastic deformation.

반면, 상기 강재 댐퍼(200)의 탄소성 변형에 의한 저항력과 상기 제1 미끄럼편(112)의 마찰계수에 의한 저항력의 합이 상기 제2 미끄럼편(126)의 마찰계수에 의한 저항력보다 크면 상기 제2 미끄럼편(126)이 상부 미끄럼 플레이트(402)에 접촉하면서 마찰에 의한 에너지의 감쇠를 수행하게 되는 것이다.On the other hand, when the sum of the resistance due to the elastic deformation of the steel damper 200 and the resistance due to the friction coefficient of the first sliding piece 112 is greater than the resistance due to the friction coefficient of the second sliding piece 126. The second sliding piece 126 is in contact with the upper sliding plate 402 to perform attenuation of energy due to friction.

한편, 설계자는 설계하고자 하는 구조물의 용도에 따라 외력이 전달되는 속도가 매우 빠른 지진 등과 같은 경우 도 8과 같이 마찰에 의한 감쇠 기능을 가지거나, 도 9와 같이 강재 댐퍼(200)의 탄소성 변형에 의한 감쇠 기능을 가짐을 알 수 있는 바, 마찰 또는 탄소성 변형에 의한 감쇠 기능을 적절히 선택할 수 있음은 물론이다.On the other hand, the designer has a damping function due to friction as shown in FIG. 8 or in the case of an earthquake such as an earthquake in which the external force is transmitted very fast according to the use of the structure to be designed, or the elastic deformation of the steel damper 200 as shown in FIG. As it can be seen that the damping function is obtained by, the damping function by friction or elastic deformation can be appropriately selected.

이상과 같이 본 발명은 직선, 면 및 공간 등 다양하고 복잡한 방향으로 작용하는 진동 및 충격을 효과적으로 분산하여 교량을 포함한 구조물의 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 복합 감쇠기능을 갖는 면진장치를 제공하는 것을 그 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.As described above, the present invention provides a seismic isolator having a compound damping function to improve the stability and durability of a structure including a bridge by effectively dispersing vibrations and shocks acting in various complex directions such as straight lines, planes, and spaces. It can be seen that the basic technical idea.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용이 가능함은 물론이다.In addition, many modifications and applications are possible to those skilled in the art within the scope of the basic technical idea of the present invention.

도 1은 종래 면진장치의 전체적인 구성을 나타낸 분해사시도1 is an exploded perspective view showing the overall configuration of a conventional isolation device;

도 2는 본 발명에 따른 복합 감쇠기능을 갖는 면진장치의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도Figure 2 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the base isolation device having a complex damping function according to the present invention

도 3은 도 2의 A-A' 선 단면을 나타낸 개념도3 is a conceptual diagram showing a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.

도 4는 도 2의 B 시점에서 바라본 평면 개념도4 is a plane conceptual view seen from a point B of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 강재 댐퍼의 변형 거동을 나타낸 개념도5 is a conceptual diagram showing the deformation behavior of the steel damper according to the present invention

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 감쇠기능을 갖는 면진장치의 전체적인 구성을 나타낸 단면 개념도Figure 6 is a cross-sectional conceptual view showing the overall configuration of a seismic isolation device having a complex damping function according to an embodiment of the present invention

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 이력특성 곡선을 나타내는 그래프7 to 9 are graphs showing hysteresis curves according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100...가동부 110...평면이동구100 ... 110 moving parts ...

120...복합이동구 200...강재 댐퍼120 ... Composite Drive 200 ... Steel Damper

300...하부 바닥판 400...상부 받침판300 ... bottom plate 400 ... top plate

Claims

A lower bottom plate fixed to an upper end of the pier, a movable part slidable on the lower bottom plate, a steel damper that partially couples the lower bottom plate to the movable part and absorbs a load applied by the pier; In the seismic isolation device that is coupled to the upper portion of the movable portion consisting of an upper support plate fixed to the bridge top plate to interconnect the bridge and the bridge top plate,

The movable part 100 has a top surface convex or concave, the bottom surface is in contact with the lower bottom plate 300, the plane moving port 110 to allow sliding in all directions;

The lower surface is concave or convex and rotates in contact with the upper surface of the planar movement port, the upper surface is made of a composite movement hole 120 to allow the sliding in the linear direction in combination with the upper support plate 400,

The steel damper 200 has a plurality of circular arcs, each end of which is rotatably coupled along the outer circumferential surface of the plane moving port, and the other end of the complex damping, which is rotatably coupled to the edge of the bottom plate. Isolation device with function.

The method of claim 1,

The plane moving port 110,

A first sliding piece 112 sliding forward on a lower sliding plate 302 provided on the lower bottom plate 300 and having a plurality of oil filling grooves 112 'on a lower surface thereof; And

It has a receiving groove 113 to the first sliding piece is mounted on the lower surface, the upper surface is convex or concave contact with the lower surface of the composite movable port 120, is formed spaced apart at regular intervals along the outer peripheral surface of the steel damper ( A first main body 114 having a plurality of side brackets 114 'for rotatably coupling one end of the 200;

The first main body is coupled to the lower base plate through the coupling damper 304 formed along the edge of the lower base plate and the steel damper coupled to both ends of the side bracket, the base damping having a composite damping function Device.

The method of claim 2,

The composite mover 120,

A guide piece having a lower surface corresponding to the upper surface of the first body 114 and having guide protrusions 128 'corresponding to the guide grooves 404 formed along the longitudinal direction of the upper support plate 400 on the upper surface. A second body 122 on which 128 is mounted;

A sliding media piece (124) mounted between the lower surface of the second body and the upper surface of the first body to assist contact rotation between the first and second bodies; And

A seismic isolation having a complex damping function, comprising: a second sliding piece 126 mounted on both sides of the guide piece on the upper surface of the second main body and in contact with the upper sliding plate 402 provided on the lower surface of the upper support plate. Device.

The method of claim 3, wherein

The sliding medium piece 124,

The upper surface is seated and fixed in the mounting groove 123 formed in the concave lower surface of the second body 122,

A base isolation device having a compound damping function, comprising a plurality of oil filling grooves (124 ') on the bottom surface and contacting with the convex top surface of the first body (114).

The method of claim 3, wherein

The sliding medium piece 124,

The lower surface is seated and fixed to the seating groove 115 formed in the concave upper surface of the first body 114,

A base damping apparatus having a compound damping function, comprising a plurality of oil filling grooves (124 ") provided on an upper surface thereof to rotate in contact with the convex lower surfaces of the second body (122).