KR100964847B1 - 구조물용 베어링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상부구조물 및 하부구조물 사이에 배치되는 구조물용 베어링장치에 관한 것으로서, 상부구조물 및 하부구조물에 일정 간격을 두고 각각 설치되는 상부지지판 및 하부지지판과; 상부지지판과 하부지지판 사이에 개재되며, 상부지지판과 하부지지판의 판면방향을 따라 상부지지판과 하부지지판을 상대 슬라이딩 이동시키는 복수의 슬라이딩패드와; 상부지지판과 하부지지판 중 어느 하나의 판면방향의 가로방향으로 마련되는 가이드핀과; 상부지지판과 하부지지판 중 다른 하나에 마련되어 가이드핀을 수용하는 슬라이딩 안내부를 포함하며, 가이드핀은 슬라이딩 안내부에 수용되어, 상부지지판과 하부지지판의 상대 슬라이딩 이동을 안내하도록 슬라이딩 안내부에 접촉 회전하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 상부구조물과 하부구조물 사이에 작용되는 외력에 의해 발생되는 중력방향 및 지면방향의 진동 에너지를 효과적으로 흡수 및 감쇠시켜 구조물들 간의 위치를 복원시키는 동시에 구조물들의 파손을 방지할 수 있다.

가이드핀, 베어링부, 슬라이딩 안내부, 슬라이딩패드, 지지패드

Description

구조물용 베어링장치{BEARING APPARATUS FOR STRUCTURE}

본 발명은, 구조물용 베어링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상부구조물과 하부구조물 사이에 개재되어 지반의 진동 및 풍하중과 같은 기타 외력으로 인한 진동으로부터 상부 및 하부구조물을 보호하는 구조물용 베어링장치에 관한 것이다.

일반적으로 구조물용 베어링장치는 지진 또는 풍력과 같은 기타 외력에 의해 구조물의 파손을 방지하는 시설이다. 이러한 구조물용 베어링장치는 중력방향으로는 구조물의 하중을 지지해야 하며, 중력방향 또는 지면(해수면)방향으로의 진동 발생 시 진동에 따른 변형 및 진동에 의해 전달된 에너지를 소산할 수 있는 능력이 요구된다.

한편, 종래의 구조물용 베어링장치에는 납면진받침 또는 마찰형 포트받침 등이 널리 이용되고 있다. 납면진받침 및 마찰형 포트받침과 같은 구조물용 베어링장치는 중력방향으로의 진동 에너지는 소산할 수 있는 능력을 갖추고 있다.

그런데, 지진파는 P파(primary wave) 및 S파(secondary wave)의 수평 및 수직 진동 에너지를 동시에 전달하기 때문에 중력방향으로의 진동 에너지를 소산하는 종래의 구조물용 베어링장치로는 지면방향으로 진동 에너지에 취약한 문제점이 있다.

또한, 지진 발생이 없을 시에도 움직이는 물체는 중력방향의 하중뿐만 아니라 이동방향으로도 힘이 전달되기 때문에 차량이 이동이 많은 교량이나 사람의 이동이 많은 복합건물 등에서 지면방향의 진동도 발생하므로, 종래의 구조물용 베어링장치로는 지면방향의 진동에 취약한 문제점도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 지진 또는 풍력과 같은 기타 외력에 의해 발생되는 중력 및 지면방향의 진동에너지를 흡수 및 감쇠하여 외력에 따른 구조물의 파손을 방지할 수 있는 구조물용 베어링장치를 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 상부구조물 및 하부구조물 사이에 배치되는 구조물용 베어링장치에 있어서, 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물에 일정 간격을 두고 각각 설치되는 상부지지판 및 하부지지판과; 상기 상부지지판과 상기 하부지지판 사이에 개재되며, 상기 상부지지판과 상기 하부지지판의 판면방향을 따라 상기 상부지지판과 상기 하부지지판을 상대 슬라이딩 이동시키는 복수의 슬라이딩패드와; 상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 어느 하나의 판면방향의 가로방향으로 마련되는 가이드핀과; 상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 다른 하나에 마련되어 상기 가이드핀을 수용하는 슬라이딩 안내부를 포함하며, 상기 가이드핀은 상기 슬라이딩 안내부에 수용되어, 상기 상부지지판과 상기 하부지지판의 상대 슬라이딩 이동을 안내하도록 상기 슬라이딩 안내부에 접촉 회전하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치에 의해 이루어진다.

여기서, 상기 가이드핀은, 상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 어느 하나의 판면방향의 가로 방향으로 결합되는 지지핀과; 상기 슬라이딩 안내부에 수용되며, 상기 슬라이딩 안내부의 내면을 따라 회전되도록 상기 지지판에 회전 가능하게 결합되는 베어링부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 슬라이딩패드는, 상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 어느 하나에 결합되는 강성체 재질의 제1슬라이딩패드와, 상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 다른 하나에 결합되는 불소수지 재질의 제2슬라이딩패드를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 슬라이딩패드와 상기 하부지지판 사이에 개재되어, 상기 상부지지판으로부터의 하중을 지지하는 지지패드를 더 포함할 수 있다.

상기 지지패드는 상기 지지패드 판면방향의 가로방향으로 탄성력이 제공되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 하부지지판에 결합되어, 상기 하부지지판에 적층되는 상기 복수의 슬라이딩패드 중 어느 하나와 상기 지지패드의 이탈을 저지하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 상부구조물과 하부구조물 사이에 작용되는 외력에 의해 발생되는 중력방향 및 지면방향의 진동 에너지를 효과적으로 흡수 및 감쇠시킬 수 있으므로, 구조물들 간의 위치를 복원시키는 동시에 구조물들의 파손을 방지할 수 있는 구조물용 베어링장치를 제공할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치(1)는 상부지지판(3) 및 하부지지판(5)과, 하부지지판(5)에 결합되는 가이드핀(10)과, 상부지지판(3)에 마련되어 가이드핀(10)을 수용하는 슬라이딩 안내부(30)와, 상부지지판(3)과 하부지지판(5) 사이에 개재되는 한 쌍의 슬라이딩패드(50)를 포함한다. 또한, 구조물용 베어링장치(1)는 본 발명의 슬라이딩패드(50)를 지지하는 지지패드(60)와, 한 쌍의 슬라이딩패드(50) 중 하부지지판(5)에 적층되는 어느 하나와 지지패드(60)의 이탈을 저지하는 스토퍼(70)를 더 포함한다.

상부지지판(3)은 상부구조물(미도시)에 설치된다. 그리고, 하부지지판(5)은 상부지지판(3)과 대향되게 하부구조물(미도시)에 설치된다. 여기서, 하부지지판(5)에는 후술할 스토퍼(70)의 결합부(74)에 맞물림 결합되는 결합공(7) 및 가이드핀(10)이 맞물림 결합되는 핀결합공(8)이 형성되어 있다.

한편, 상부지지판(3)과 하부지지판(5)에는 각각 상부구조물과 하부구조물을 향해 복수의 앵커볼트(9)가 마련된다. 앵커볼트(9)는 본 발명의 일 실시예로서, 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 판면에 각각 4개씩 마련된다. 그러나, 앵커볼트(9)의 개수는 설계상의 변경에 따라 4개 미만일 수도 있고, 4개를 초과할 수도 있다. 앵커볼트(9)는 상부구조물 및 하부구조물에 매입되어, 각각 상부지지판(3) 및 하부지지판(5)을 상부구조물 및 하부구조물에 고정 지지시킨다. 앵커볼트(9)는 상부지지판(3) 및 하부지지판(5)에 착탈 가능하게 결합된다.

가이드핀(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상부지지판(3)과 하부지지판(5) 중 어느 하나의 판면방향의 가로방향으로 마련된다. 가이드핀(10)은 본 발명의 일 시예로서, 하부지지판(5)의 핀결합공(8)에 삽입 결합된다. 가이드핀(10)은 하부지지판(5)의 핀결합공(8)에 삽입 결합되는 지지핀(12)과, 슬라이딩 안내부(30)의 내면을 따라 접촉 회전하는 베어링부(14)를 포함한다. 가이드핀(10)은 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 상대 슬라이딩 이동을 가이드 즉, 안내하는 역할을 한다.

지지핀(12)은 본 발명의 일 실시예로서, 원통 형상으로 마련된다. 지지핀(12)의 일단은 하부지지판(5)의 핀결합공(8)에 삽입되고, 타단은 베어링부(14)와 결합된다. 지지핀(12)은 본 발명에 일 실시예로서, 하부지지판(5)의 핀결합공(8)에 삽입되는 일단의 지름보다 베어링부(14)가 결합되는 타단의 지름이 더 작다.

베어링부(14)는 슬라이딩 안내부(30)에 수용되는 지지핀(12)의 일단에 지지핀(12)에 대해 회전 가능하게 결합된다. 베어링부(14)는 슬라이딩 안내부(30)에 수용되어 상부구조물과 하부구조물에 지진과 같은 외력이 작용될 때, 상부지지판(3)과 하부지지판(5)이 상대 슬라이딩 이동되도록 슬라이딩 안내부(30)의 내면을 따라 회전한다. 즉, 지지핀(12)에 결합된 베어링부(14)는 상부지지판(3)과 하부지지판(5)이 외력에 의해 이동될 때 슬라이딩 안내부(30)의 내면을 따라 회전하면서 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 상대 이동을 안내하는 것이다.

여기서, 베어링부(14)는 슬라이딩 안내부(30)의 내면에 접촉되는 외측부(14a)와, 지지핀과 결합되는 내측부(14b)를 포함한다. 외측부(14a)는 슬라이딩 안내부(30)의 접촉에 따른 마모를 견디는 동시에 슬라이딩 안내부(30)의 내면에 접촉에 따른 충격을 흡수할 수 있도록 탄성력이 있는 고무와 같은 재질로 마련된다. 그리고, 내측부(14b)는 베어링부(14)가 지지핀(12)에 대해 회전 가능하도록 금속제의 베어링 구조로 제작되어 있다. 베어링부(14)와 지지핀(12)의 결합면 사이에는 지지핀(12)에 대해 베어링부(14)의 회전에 따른 마모를 방지하기 위해 윤활유가 공급되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 안내부(30)는 상부지지판(3)과 하부지지판(5) 중 다른 하나에 마련된다. 즉, 슬라이딩 안내부(30)는 상부지지판(3)과 하부지지판(5) 중 가이드핀(10)이 결합되지 않는 쪽에 마련되는 것이다. 본 발명의 일 실시예로서, 도면에 도시된 바와 같이 가이드핀(10)이 결합되지 않은 상부지지판(3)에 마련된다. 슬라이딩 안내부(30)는 가이드핀(10)과 인접하는 상부지지판(3)의 판면으로부터 상부구조물을 향해 함몰 형성된다.

슬라이딩 안내부(30)는 본 발명의 일 실시예로서, 원형 형상으로 마련된다. 즉, 슬라이딩 안내부(30)는 원형 형상으로 마련되어 베어링부(14)가 원주방향을 따라 접촉 회전되게 함으로써, 상부지지판(3)과 하부지지판(5)이 상대 슬라이드 이동 범위가 충분히 확보하는 것이다.

반면, 슬라이딩 안내부(30)는 설계 시 상부구조물과 하부구조물의 외력범위에 따라 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 상대 슬라이딩 이동 범위가 일방향으로 더 크도록 타원형과 같은 형상으로 마련될 수도 있다. 그러나, 슬라이딩 안내부(30)는 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 상대 슬라이딩 이동범위가 동일하도록 본 발명의 일 실시예와 같이 원형 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.

다음으로 슬라이딩패드(50)는 상부지지판(3)과 하부지지판(5) 사이에 개재되며, 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 판면방향을 따라 상부지지판(3)과 하부지지판(5)을 상대 슬라이딩 이동시킨다.

슬라이딩패드(50)는 본 발명의 일 실시예로서, 상부지지판(3)에 결합되는 제1슬라이딩패드(52)와, 하부지지판(5)에 결합되는 제2슬라이딩패드(54)를 포함한다. 여기서, 제1슬라이딩패드(52)와 제2슬라이딩패드(54)의 접촉면은 제1슬라이딩패드(52)와 제2슬라이딩패드(54)가 상대 슬라이딩 이동 가능하도록 마찰계수가 적은 것이 바람직하다.

제1슬라이딩패드(52)는 제1슬라이딩패드(52)의 외관을 형성하는 제1패드본체(52a)와, 제1패드본체(52a)의 중심영역에 슬라이딩 안내부(30)의 형상에 대응하여 관통 형성된 연통공(52b)을 포함한다. 제1슬라이딩패드(52)는 강성체 재질로 마련된다.

제2슬라이딩패드(54)는 제2슬라이딩패드(54)의 외관을 형성하는 제2패드본체(54a)와, 제2패드본체(54a)의 중심영역에 가이드핀(10)의 지지핀(12) 단면 형상에 대응하여 관통 형성된 관통공(54b)을 포함한다. 제2슬라이딩패드(54)는 불소수지 재질로 마련된다. 그러나, 제2슬라이딩패드(54)는 마찰계수가 작은 합성수지와 같은 재질로도 마련될 수 있다.

지지패드(60)는 제2슬라이딩패드(54)와 하부지지판(5) 사이에 개재된다. 지지패드(60)는 지지패드(60)의 외간을 형성하는 지지패드본체(62)와, 지지패드본체(62)의 중심영역에는 가이드핀(10)의 지지핀(12)이 관통되도록 형성된 패드관통공(62)을 포함한다. 지지패드(60)는 제2슬라이딩패드(54)를 지지하여, 제2슬라이딩패드(54)가 제1슬라이딩패드(52)와의 상대 슬라이딩 이동을 원활히 하는 동시에 상부구조물의 하중에 의해 파손되는 것을 방지한다.

여기서, 지지패드(60)는 본 발명의 일 실시예로서, 탄성력이 있는 고무 재질로 마련된다. 그러나, 지지패드(60)는 고무와 같은 탄성력이 있는 재질이면 공지된 재료 중 어떤 재료로 제작해도 무관하다. 지지패드(60)는 판면방향의 가로방향으로 탄성력이 제공된다. 즉, 지지패드(60)는 자체에 탄성력이 있으므로, 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 접촉 방향으로의 외력에 대해 유연하게 탄성변형될 수 있는 것이다.

스토퍼(70)는 하부지지판에 결합되어 하부지지판에 적층되는 복수의 슬라이딩패드(50) 중 어느 하나와 지지패드(60)의 이탈을 저지한다. 스토퍼(70)는 본 발명의 일 실시예에서, 하부지지판(5)에 적층되는 지지패드(60)와 지지패드(60)에 적층되는 제2슬라이딩패드(54)의 이탈을 저지한다.

스토퍼(70)는 프레임 형태로 마련되어, 제2슬라이딩패드(54)와 지지패드(60)를 둘러싼다. 스토퍼(70)는 프레임으로 이루어진 스토퍼본체(72)와, 스토퍼본체(72)로부터 하부지지판(5)으로 하향 돌출되어 하부지지판(5)의 결합공(7)에 삽입되는 복수의 결합부(74)를 포함한다. 스토퍼(70)는 제1슬라이딩패드(52)와 제2슬라 이딩패드(54)의 상대 슬라이딩 이동에 따른 마찰력에 의해 제2슬라이딩패드(54)가 하부지지판(5)으로부터 이탈되는 것을 저지한다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 구조물용 베어링장치(1)의 조립과정 및 작동과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.

우선, 상부지지판(3) 및 하부지지판(5)에 각각 앵커볼트(9)를 결합한다. 앵커볼트(9)가 결합된 하부지지판(5)의 판면의 대향면에 스토퍼(70)를 결합한다. 그리고, 스토퍼(70)의 내부영역에 지지패드(60) 및 제2슬라이딩패드(54)를 적층한다.

가이드핀(10)을 하부지지판(5)에 삽입 결합한다. 즉, 가이드핀(10)의 지지핀(12)이 제2슬라이딩패드(54)의 관통공(54b)과 지지패드(60)의 패드관통공(62)을 관통하여 하부지지판(5)의 핀결합공(8)에 결합되는 것이다.

가이드핀(10)의 베어링부(14)를 상부지지판(3)에 마련된 슬라이딩 안내부(30)에 수용시킨다.

한편, 상부구조물 및 하부구조물에 각각 설치된 상부지지판(3) 및 하부지지판(5)은 외력에 의해 상대 운동한다. 예를 들어, 지면방향으로 외력이 작용하면 상부지지판(3)과 하부지지판(5)의 사이에 개재된 슬라이딩패드(50) 및 슬라이딩 안내부(30)를 따라 접촉 회전하는 가이드핀(10)의 작동에 의해 상부구조물 및 하부구조물로 전달된 진동 에너지가 소산된다.

반면, 중력방향으로 외력이 작용하면 지지패드(60)에 제공된 탄성력에 의해 상부구조물 및 하부구조물로 전달된 중력방향의 진동 에너지가 소산된다. 물론, 지면방향과 중력방향으로 복합적인 진동 에너지가 전달될 때도 그 진동 에너지를 소 산시킬 수 있다.

이에, 상부구조물과 하부구조물 사이에 작용되는 외력에 의해 발생되는 중력방향 및 지면방향의 진동 에너지를 효과적으로 흡수 및 감쇠시킬 수 있고, 이에 따라 구조물들 간의 위치를 복원시키는 동시에 구조물들의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치의 분해 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 구조물용 베어링장치의 결합 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 구조물용 베어링장치의 Ⅲ-Ⅲ 선의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치의 가이드핀 분해 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치의 작동 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 상부지지판 5 : 하부지지판

10 : 가이드핀 12 : 지지핀

14 : 베어링부 30 : 슬라이딩 안내부

50 : 슬라이딩패드 52 : 제1슬라이딩패드

54 : 제2슬라이딩패드 60 : 지지패드

70 : 스토퍼

Claims (6)

1. 상부구조물 및 하부구조물 사이에 배치되는 구조물용 베어링장치에 있어서,

   상기 상부구조물 및 상기 하부구조물에 일정 간격을 두고 각각 설치되는 상부지지판 및 하부지지판과;

   상기 상부지지판과 상기 하부지지판 사이에 개재되며, 상기 상부지지판과 상기 하부지지판의 판면방향을 따라 상기 상부지지판과 상기 하부지지판을 상대 슬라이딩 이동시키는 복수의 슬라이딩패드와;

   상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 어느 하나의 판면방향의 가로방향으로 마련되는 가이드핀과;

   상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 다른 하나에 마련되어 상기 가이드핀을 수용하는 슬라이딩 안내부를 포함하며,

   상기 가이드핀은, 상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 어느 하나의 판면방향의 가로 방향으로 결합되는 지지핀과; 상기 슬라이딩 안내부에 수용되며, 상기 슬라이딩 안내부의 내면을 따라 회전되도록 상기 지지핀에 회전 가능하게 결합되는 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 슬라이딩패드는,

   상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 어느 하나에 결합되는 강성체 재질의 제1슬라이딩패드와,

   상기 상부지지판과 상기 하부지지판 중 다른 하나에 결합되는 불소수지 재질의 제2슬라이딩패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 슬라이딩패드와 상기 하부지지판 사이에 개재되어, 상기 상부지지판으로부터의 하중을 지지하는 지지패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 지지패드는 상기 지지패드 판면방향의 가로방향으로 탄성력이 제공되는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 하부지지판에 결합되어, 상기 하부지지판에 적층되는 상기 복수의 슬라이딩패드 중 어느 하나와 상기 지지패드의 이탈을 저지하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.

Images