KR101353949B1 - 면진 장치 - Google Patents

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KR101353949B1
KR101353949B1 KR1020097000007A KR20097000007A KR101353949B1 KR 101353949 B1 KR101353949 B1 KR 101353949B1 KR 1020097000007 A KR1020097000007 A KR 1020097000007A KR 20097000007 A KR20097000007 A KR 20097000007A KR 101353949 B1 KR101353949 B1 KR 101353949B1
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유키노리 타케노시타
유키히로 호소노
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오일레스고교 가부시키가이샤
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    • E04H9/00Buildings, or groups of buildings, or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake, extreme climate
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    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/022Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising laminated structures of alternating elastomeric and rigid layers
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    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/08Vibration-dampers; Shock-absorbers with friction surfaces rectilinearly movable along each other

Abstract

적층 고무체의 수평변형시에, 적층 고무체 중공부 내에 적층하여 배치된 마찰판과, 적층 고무체의 상대적인 높이에 변화가 생겨도, 면진 장치(적층 고무체)의 내부로부터 이상음 발생이나, 진동, 충격의 발생을 방지하고, 내구성, 안전성, 거주성이 우수한 면진 장치를 제공한다.
탄성재료층(2b)과 강성재료층(2c)이 상하 방향으로 번갈아 적층되어 이루어지는 적층 고무체(2)와, 적층 고무체를 상하 방향으로 관통하는 중공부(2a) 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하로 복수 적층되어 봉입되는 마찰판(3)과, 적층된 마찰판의 최상부 및/또는 최하부에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하는 압력 부여 수단(4A, 4B)과, 복수의 마찰판의 각각의 외주부와, 적층 고무체의 중공부의 내주면 사이에 배치되는 마찰 저감 수단(5)을 구비하는 면진 장치. 마찰판과 적층 고무체의 중공부 내주면과의 상대적 높이가 변화해도, 마찰 저감 수단에 의해 양자 간의 슬라이딩을 원활하게 한다.
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탄성재료층, 강성재료층, 적층 고무체, 마찰판, 압력 부여 수단, 마찰 저감 수단, 면진 장치.

Description

면진 장치{EARTHQUAKE ISOLATION DEVICE}
본 발명은 면진(免震) 장치에 관한 것으로, 특히, 토목 교량, 건축물 등의 상부 구조물과, 기초 또는 하부 구조물 사이에 설치되고, 지진에 대한 상부 구조물의 요동을 억제하도록 한 면진 장치에 관한 것이다.
종래, 적층 고무체의 상하 방향에 설치된 중공부에 마찰판을 적층한 상태에서 배치하고, 상부 구조물의 연직 하중을 지지하면서, 지진 등에 의해 발생하는 수평변형시에는, 이 마찰판 사이에서 발생하는 마찰력에 의해 감쇠를 얻는 구성으로 한 면진 장치가 여러 가지 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 상하의 면판 사이에 강성을 가진 경질판과, 점탄성적 성질을 갖은 연질판을, 각각 복수개 번갈아 적층한 복합 적층체와, 복수개의 고분자 화합물을 코팅한 금속판 등의 마찰판을 적층한 적층체를 병렬로 협지하는 면진 구조체가 제안되어 있다.
또, 특허문헌 2에는, 상면판과 하면판 사이에, 경질판으로서의 동판 20장, 연질판으로서의 고무판 21층을 번갈아 적층하고, 그 적층체 부분의 중앙에 설치한 중공부에, 유리섬유 강화 불포화 폴리에스테르 수지제의 마찰판을 43장 적층한 것이 봉입되어 이루어지는 면진 구조체가 개시되어 있다. 이 면진 구조체는, 마찰판 의 적층체 상에 억제판으로서 철판을 배치하고, 중앙부에 암나사를 설치한 상부 덮개를 배치하고, 위 덮개를 150kg-cm의 토크로 죄어 마찰판 적층체에 봉입력을 가하고, 이 봉입력을 상부 덮개의 토크에 의해 조정 가능하게 하고 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 고무 등의 엘라스토머층과 중간 강성판을 상하 방향으로 번갈아 접착, 적층하여 이루어지는 가요성 지지체와, 철 합금, 구리 또는 그 합금, 폴리테트라플루오로에틸렌, 흑연 중 적어도 하나로 이루어지는 복수의 슬라이딩판을, 서로 슬라이딩 가능하게 되도록 상하 방향으로 쌓아 포갠 슬라이딩판 적층체를 구비하고, 슬라이딩판 적층체는 가요성 지지체에 둘러싸이도록 배치되고, 이들 양자가 공동하여 하중을 떠받치는 구조로 하고, 슬라이딩판 적층체의 슬라이딩판 중 몇개는 다른 슬라이딩판과 마찰계수가 다른 재질로 이루어지는 면진 지지장치가 제안되어 있다.
이들 발명은, 적층된 마찰판의 높이가 일정하기 때문에, 적층 고무체에 생기는 경년변화 중, 연직 방향의 변위가 서서히 저하되는 크립 현상의 억제 수단, 또는 적층 고무체가 수평변형을 일으켰을 때의 연직 방향의 가라앉음 현상을 저감하는 수단으로서, 예를 들면, 단독 주택용 등의 경중량물용으로는 적합하지만, 그 반면, 면진 장치가 지지하는 하중이 클 경우에는, 마찰판 또는 마찰판 부착부에 과대한 연직 하중이 작용하여, 마찰특성의 변동, 마찰판의 파손 또한 면진 장치 자체의 파손의 우려가 있다.
그래서, 적층 고무체의 수평변형시에 발생하는 연직 방향의 가라앉음의 거동에 주목하고, 면진 장치가 수평변형을 일으킨 경우에도, 마찰판에 대하여 과대한 하중이 가해지지 않도록, 적층 고무체의 중공부 내에 적층된 마찰판의 상방 및/또는 하방에 완충재를 설치하여, 마찰판으로의 과대한 연직 하중의 하중 부여를 방지하는 기술이 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 4에는, 고무판과 금속판을 번갈아 접착함과 아울러 적층면에 수직하게 관통구멍을 설치한 적층 고무와, 이 적층 고무의 양단면에 고착된 플랜지와, 적층 고무의 구멍 내에 적층된 복수매의 마찰판과, 이 마찰판을 수직 방향으로 누르는 예압을 부여한 탄성반발 부재로 이루어지는 면진 장치가 제안되어 있다.
또, 특허문헌 5에는, 1쌍의 부착판 사이에 보강판과 탄성판을 번갈아 적층함과 아울러, 이들 부착판과 탄성판 상호, 및 탄성판과 보강판 상호를, 각각 고착하여 면진 장치 주체를 구성하고, 상기 면진 장치 주체에, 적어도 보강판 및 탄성판을 관통하는 진동 감쇠용의 구멍을 뚫어 설치한 경량 건조물용 면진 장치에 있어서, 이 구멍 내에, 저경도의 저탄성 부재와, 번갈아 적층된 강성을 갖는 판 형상체를 설치하고, 저탄성 부재의 외주부와 구멍의 구성면 사이에 간극을 만듦과 아울러, 판 형상체 상호간을 미끄어짐 자유롭게 한 경량 건조물용 면진 장치가 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 6에는, 고무와 같은 탄성층과 강성판층이 상하 방향으로 번갈아 적층된 적층부를 상하 방향으로 관통하는 관통구멍을 구비하고, 이 관통구멍 내에 복수의 마찰판을 적층 상태로 봉입한 면진 장치에 대하여, 마찰판끼리의 늘어붙음이나, 이것에 수반되는 마찰계수의 변동을 억제하여, 안정한 면진 효과가 얻어 지도록 한 면진 장치가 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특개 평8-105123호 공보
특허문헌 2: 일본 특개 평9-296845호 공보
특허문헌 3: 일본 특허 제3717287호 공보
특허문헌 4: 일본 특개 소62-141330호 공보
특허문헌 5: 일본 특허 제2990532호 공보
특허문헌 6: 일본 특개 2000-283229호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 상기 특허문헌 4 내지 6에 기재된 면진 장치 등에서는, 적층 고무체가 수평변형을 받았을 때에 발생하는 연직 방향의 가라앉음에 의해, 마찰판에 과대한 연직력이 작용하지 않도록, 마찰판의 최상부 및/또는 최하부에 완충재, 예를 들면, 특허문헌 4에서는 탄성반발 부재를, 특허문헌 5에서는 저탄성 부재를, 특허문헌 6에서는 탄성체(접시스프링)를 배치하고, 이 완충재의 연직 방향의 변형으로써 방지하는 구조로 하고 있는데, 적층된 마찰판의 높이에 관해서는, 마찰판 자체가 강이기 때문에, 수평변형해도 그 높이에 변화는 생기지 않는다.
한편, 마찰판을 둘러싸는 적층 고무체는, 전술한 바와 같이, 수평변형을 일으키면 연직 방향으로 가라앉음을 생기게 하기 때문에, 예를 들면, 도 5(a)에 도시한 면진 장치(41)의, 강성재료층(42a)과 탄성재료층(42b)으로 이루어지는 적층 고무체(42)에서, 이 적층 고무체(42)의 수평변형시에 있어서의 마찰판(43)의 단면과 적층 고무체(42)의 중공부 내주면(42c)의 맞닿음 상황은, 상하 방향으로 스치면서 수평변형하게 된다.
그때에, 마찰판(43)과 적층 고무체(42)의 중공부 내면(42c)과의 맞닿음 부분에서의 마찰이 크면, 양자가 서로 연직 방향으로 원활하게 이동할 수 없고, 경우에 따라서는, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 적층 고무체(42)에 사용되고 있는 강성재료층(42a)과 마찰판(43)이 걸린 상태로 되어, 수평변형과 함께 적층 고무체(42)의 내부로부터 큰 마찰음이 생기거나, 진동이나 충격이 적층 고무체(42)의 내부로부터 생겨, 면진 성능에 문제가 생길 우려가 있다.
또한, 마찰판(43) 또는 강성재료층(42a)의 변형이나 파손의 우려나, 면진 장치(41)의 내구성이나 안전성 자체에 지장이 생길 우려도 있어, 비교적 발생 빈도가 많은 중소 지진 시에 면진 장치로부터 이상음이 발생하여, 면진 구조물의 사용자나 관리자에 대하여 필요하지 않은 불안감을 줄 우려도 있다.
특히, 이 현상은, 적층 고무체(42)에 사용되는 탄성재료층(42b)의 1층당의 두께가 큰 경우에, 적층 고무체(42)가 수평변형에 의해 가라앉음량이 커지는 결과, 현저하게 드러날 우려가 있고, 구체적으로는, 교량 대형 면진 장치의 설계에서, 거더의 회전 흡수 능력과의 관계에서 탄성재료층(42b)의 1층당의 두께를 크게 하는 경우가 많아, 바꿔 말하면 대형의 면진 장치를 사용하는 크고 긴 다리 등에서 특히 문제가 된다.
그래서, 본 발명은, 상기 종래의 면진 장치 등에서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 적층 고무체의 수평변형시에 있어서, 적층 고무체의 중공부 내에 적층하여 배치된 마찰판과, 적층 고무체의 상대적인 높이에 변화가 생겨도, 이 마찰판과 적층 고무체의 중공부 내주면과의 슬라이딩 상황을 원활하게 행할 수 있어, 그 결과, 지진시 등에 의해 면진 장치(적층 고무체)에 수평변형이 생겨도, 면진 장치(적층 고무체)의 내부로부터 이상음의 발생이나, 진동, 충격의 발생을 방지하여, 내구성, 안전성, 또한 거주성이 우수한 면진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 면진 장치로서, 탄성재료층과 강성재료층이 상하 방향으로 번갈아 적층되어 이루어지는 적층 고무체와, 이 적층 고무체를 상하 방향으로 관통하는 중공부 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하로 복수 적층되어 봉입되는 마찰판과, 이 적층된 마찰판의 최상부 및/또는 최하부에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하고, 연직 방향의 변위를 흡수하는 압력 부여 수단과, 상기 복수의 마찰판의 각각의 외주부와, 상기 적층 고무체의 중공부의 내주면 사이에 배치되는 마찰 저감 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의하면, 지진 등에 의해 적층 고무체가 수평 방향으로 변형했을 때에, 마찰판과 적층 고무체의 중공부 내주면과의 상대적인 높이에 변화가 발생해도, 마찰 저감 수단에 의해, 마찰판과, 적층 고무체의 중공부 내주면의 슬라이딩을 원활하게 할 수 있음과 아울러, 마찰판의 최상부 및/또는 최하부에 압력 부여 수단이 배치되어 있기 때문에, 마찰판에 걸리는 부하를 저감할 수 있어, 이상음의 발생이나, 마찰판의 파손을 방지할 수 있다. 그 결과, 면진 장치의 내구성 뿐만 아니라, 면진 장치의 안전성 및 주거 등의 거주성도 향상시키는 것이 가능하게 된다.
상기 면진 장치에서, 상기 마찰판을, 안정한 마찰력을 얻을 수 있고, 또한, 높은 마찰력을 얻을 수 있는 재료인 금속, 수지, 수지 조성물, 섬유강화 수지 혹은 소결체, 또는, 이들 중 2종 이상의 재료의 복합재로 형성할 수 있다.
상기 면진 장치에서, 상기 압력 부여 수단을, 고무와 같은 탄성체, 접시스프링, 판스프링 또는 코일스프링으로 할 수 있다. 이것에 의해, 상하 방향으로 압력을 부여하여, 연직 방향의 변위를 흡수하는 것이 가능하게 된다.
상기 면진 장치에서, 상기 마찰 저감 수단을, 상기 마찰판의 각각의 외주 단면에 가열 부착하거나 또는 일체로 만들어진 슬라이딩부로 할 수 있다. 또, 이 슬라이딩부의 재료로서, 윤활성을 갖는 수지 혹은 수지 조성물, 또는 자기 윤활성 고무로 할 수 있다. 구체적으로는, 4불화에틸렌 수지, 충전재 들이 4불화에틸렌 수지, 아세탈 수지, 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르계 수지 또는 자기 윤활성 고무를 사용할 수 있다. 또한, 상기 마찰판의 각각의 외주 단부에 그리스를 도포하여 상기 슬라이딩부로 할 수도 있다.
또한, 상기 면진 장치에서, 상기 마찰 저감 수단을, 적층 고무체의 중공부 내주면과 상기 적층된 마찰판 사이에 배치된 통 형상 슬라이딩부로 할 수 있고, 이 통 형상 슬라이딩 부재의 재료를, 윤활성 및 가요성을 갖는 수지 혹은 수지 조성물, 또는 자기 윤활성 고무로 할 수 있다. 구체적으로는, 폴리에틸렌 수지, 4불화 에틸렌 수지, 또는 자기윤활성 고무로 이루어지는 필름, 시트 또는 튜브 등을 사용할 수 있다. 이것에 의해, 통 내부에 적층하여 배치되어 있는 마찰판의 단면과, 적층 고무체의 중공부 내주면 사이의 마찰을 저감시켜, 적층 고무체의 수평변형시에 발생하는 마찰판과 적층 고무체 중공부 내주면의 연직 방향의 마찰에 의한 문제를 방지하는 것이 가능하게 된다.
상기 면진 장치에서, 상기 마찰 저감 수단의 슬라이딩부 또는 통 형상 슬라이딩부의, 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층에 대한 마찰계수를, 상기 마찰판의 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층에 대한 마찰계수보다 작게 할 수 있다.
상기 면진 장치에서, 상기 통 형상 슬라이딩부의 내측에 적층된 상기 마찰판의 각각은, 외주 단면에 가열 부착하거나 또는 일체로 만들어진 슬라이딩부를 가질 수 있다. 이것에 의해, 마찰판과 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층 사이의 슬라이딩을 보다 원활하게 할 수 있다.
상기 면진 장치에서, 상기 마찰판의 외연부 또는 상기 마찰 저감 수단의 슬라이딩부의 외연부를 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 형성할 수 있다. 구체적으로는, R 형상 또는 C 모따기로 할 수 있다. 이것에 의해, 마찰판과 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층 사이의 슬라이딩을 보다 원활하게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 통 형상 슬라이딩부의 통 내부에 적층하여 배치되는 마찰판의 외연부 또는 이 마찰판에 설치된 마찰 저감 수단으로서의 슬라이딩부의 외연부를, 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 형성할 수 있다.
(발명의 효과)
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 적층 고무체의 상하 방향에 설치된 중공부에 마찰판을 적층한 상태에서 배치하고, 상부 구조물의 연직 하중을 지지하면서, 지진 등에 의해 발생하는 수평변형 시에는, 이 마찰판 간에 발생하는 마찰력에 의해 감쇠를 얻는 구성으로 한 면진 장치에 있어서, 적층 고무체의 수평변형 시에, 적층 고무체의 중공부 내에 적층하여 배치된 마찰판과, 적층 고무체의 상대적인 높이에 변화가 발생해도, 이 마찰판과 적층 고무체의 중공부 내주면과의 슬라이딩을 원활하게 행할 수 있고, 지진시 등에 의해 면진 장치에 수평변형이 발생해도, 면진 장치의 내부로부터 이상음의 발생이나 진동, 충격의 발생을 방지하여, 내구성, 안전성, 거주성이 우수한 면진 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 면진 장치의 제 1 실시형태의 전체 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 면진 장치의 마찰판의 외주면에 설치된 링 형상의 마찰 저감 수단을 도시하는 도면으로, (a)는 평면도, (b)는 단면도, (c), (d), (e)는 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 면진 장치의 제 2 실시형태의 전체 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 3의 면진 장치의 통 형상의 마찰 저감 수단과 마찰판의 관계를 나타내는 사시도이다.
도 5는 종래의 면진 장치에서의 지진발생시의 동작 설명도이다.
(부호의 설명)
1 면진 장치 2 적층 고무체
2a 중공부 2b 탄성재료층
2c 강성재료층 2d 내주면
3(3A , 3B) 마찰판 4(4A, 4B) 압력 부여 수단
5 마찰 저감 수단 5a 돌출부
6A 상측 전단키 6B 하측 전단키
7A 상측 플랜지판 7B 하측 플랜지판
8A 상측 연결 강판 8B 하측 연결 강판
9A 부착 볼트 9B 부착 볼트
21 면진 장치 25 마찰 저감 수단
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
다음에 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 면진 장치의 제 1 실시형태를 나타내며, 이 면진 장치(1)는, 대별하여, 탄성재료층(2b)과 강성재료층(2c)이 적층된 적층 고무체(2)와, 적층 고무체(2)의 상하 방향으로 관통하는 중공부(2a) 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하로 복수 적층되어 봉입되는 마찰판(3)과, 적층된 마찰판(3)의 최상부 및 최하부에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하여, 연직 방향의 변위를 흡수하는 압력 부여 수단(4)과, 복수의 마찰판(3)의 각각의 외주부와 적층 고무체(2)의 내주면 사이에 배치되는 마찰 저감 수단(5)으로 구성된다.
적층 고무체(2)는 구조물 등을 안정한 상태로 지지함과 아울러, 지진 등에 있어서의 수평 방향의 진동을 완화시키고, 구조물의 요동을 장주기화 하기 위하여 구비되며, 고무로 이루어지는 탄성재료층(2b)과, 철판으로 이루어지는 강성재료층(2c)이 상하 방향으로 번갈아 적층되어, 전체적으로 원기둥 형상으로 구성된다. 이 적층 고무체(2)의 중심부에는 중공부(2a)가 뚫어 설치되며, 전술한 바와 같이, 중공부(2a)의 내부에 복수의 마찰판(3)이 적층된다.
마찰판(3)은 지진 등에 의해 발생하는 수평 방향의 진동을, 상하 방향에 인접하는 마찰판(3) 사이에 발생하는 마찰력에 의해 저감하기 위하여 구비되며, 적층 고무체(2)의 중공부(2a)의 내부에 복수 적층된다. 이 마찰판(3)은 안정한 마찰력을 얻을 수 있고, 또한, 높은 마찰력을 얻을 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 금속, 수지, 수지 조성물, 섬유강화 수지 혹은 소결체로 구성할 수 있고, 또, 이들 재료의 2종 이상에 의해 형성한 복합재, 예를 들면, 금속 박판과, 소결층과, 수지 조성물층으로 이루어지는 것과 같은 복층 슬라이딩판을 사용하거나, 상기 각 판재를 번갈아 적층한 것을 사용할 수 있다. 또한, 각종 브레이크용 마찰판을 사용해도 된다.
압력 부여 수단(4A, 4B)은 적층 고무체(2)의 연직 방향의 변위를 흡수하고, 또한 마찰판(3)에 압력을 부여하기 위하여, 각각, 마찰판(3)의 최상부와 상측 전단키(6A) 사이, 마찰판(3)과 하측 전단키(6B) 사이에 개재된다. 이 압력 부여 수단(4)(4A, 4B)은, 과대한 하중이 마찰판(3)에 작용하지 않도록 힘을 전달하면서 연직 방향으로 변위 흡수 능력이 있으면 되며, 고무와 같은 탄성체, 접시스프링, 판 스프링 또는 코일스프링을 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 마찰판(3)의 최상부와 최하부의 양쪽에 압력 부여 수단(4)을 배치했지만, 마찰판(3)의 최상부 또는 최하부의 어느 한쪽에 배치하도록 구성할 수도 있다.
마찰 저감 수단(5)은 도 2(a), (b)에 도시하는 바와 같이, 각각의 마찰판(3)의 외주부에, 직사각형 형상 단면을 갖는 링 모양에 일체로 고착 장착되고, 이 마찰판(3)의 외주부와, 도 1에 도시한 적층 고무체(2)의 중공부(2a)의 내주면(2d)의 슬라이딩을 원활하게 하여, 양자 간의 마찰을 저감하기 위하여 구비된다.
이 마찰 저감 수단(5)은 윤활성을 갖는 수지 혹은 수지 조성물, 또는 자기 윤활성 고무로 할 수 있다. 도 2(a), (b)에 도시한 형상 이외에, 도 2(c)에 도시하는 바와 같이, 단면이 원형인 링 형상으로 해도 되고, 도 2(d)에 도시하는 바와 같이, 마찰판(3)과의 맞닿음부에 돌출부(5a)를 구비하고, 마찰판(3)과의 결합이 보다 강해지도록 구성할 수도 있다. 또, 도 2(e)에 도시하는 바와 같이, 외주부를 두껍게 형성한 원판 형상의 마찰 저감 수단(5)을 상하 방향에서 2장의 마찰판(3)(3A, 3B)으로 협지하는 것과 같은 구성으로 할 수도 있다. 또한, 마찰 저감 수단(5)을 마찰판(3)의 각각의 외주 단면에 일체로 고착 또는 장착하는 것이 아니고, 마찰판(3)의 각각의 외주 단면에 가열 부착할 수도 있다. 또, 마찰판(3)의 각각의 외주 단부에 그리스를 도포하여, 마찰 저감 수단의 슬라이딩부로 할 수도 있다.
도 1의 상측 플랜지판(7A) 및 하측 플랜지판(7B)은, 각각, 마찰판(3) 및 압력 부여 수단(4)을 중공부(2a)에 수용한 적층 고무체(2)의 상측 연결 강판(8A) 및 하측 연결 강판(8B)과, 상측 전단키(6A), 하측 전단키(6B), 및 부착 볼트(9A, 9B)를 통하여 접합된다. 상측 플랜지판(7A)은, 예를 들면, 교량의 상부공 등에, 하측 플랜지판(7B)은 하부공 등에 연결된다.
다음에, 상기 구성을 갖는 면진 장치(1)의 동작에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에서, 통상의 상태에서는, 적층 고무체(2)는 상측 플랜지판(7A)에 일체로 된 구조물 등을 안정한 상태로 지지하고 있다. 지진 등에 의해 면진 장치(1)에 외력이 작용하면, 적층 고무체(2)는 수평 방향의 진동을 완화하고, 구조물 등의 요동을 장주기화 시킨다. 한편, 상하 방향에 인접하는 마찰판(3) 사이에 발생하는 마찰력에 의해 수평 방향의 진동을 저감한다. 이것에 의해, 구조물 등에의 지진 등에 의한 에너지를 흡수하여, 구조물 등의 손상, 파괴를 방지한다.
이때, 적층 고무체(2)가 수평변형을 일으켰을 때에 연직 방향으로 가라앉아, 적층 고무체(2)의 중공부 내주면(2d)과 마찰판(3)의 상대적인 높이에 변화가 생겨, 중공부 내주면(2d)과 마찰판(3)의 단부가 서로 슬라이딩하게 되는데, 마찰 저감 수단(5)이, 중공부 내주면(2d)과 마찰판(3) 사이에 발생하는 마찰을 경감하여, 양자 간의 불필요한 걸림이나, 높은 마찰에 의한 응력의 집중, 및 마찰판(3)의 변형 추종성에 지장이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 적층 고무체(2)의 수평변형시에 생기는 연직 방향의 가라앉음에 의해, 마찰판(3)에 대하여 과대한 하중이 부가되려고 하는데, 마찰판(3)의 최상부 및 최하부에 고착된 압력 부여 수단(4)에 의해 마찰판(3)으로의 과대한 연직 하중의 하 중 부가를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 면진 장치(1)에 의하면, 종래의 면진 장치에서 발생할 우려가 있는 이상음이나, 마찰판의 파손을 방지할 수 있고, 그 결과, 면진 장치의 내구성 뿐만 아니라, 면진 장치의 안전성 및 주거 등의 거주성도 향상시키는 것이 가능하게 된다.
다음에, 본 발명에 따른 면진 장치의 제 2 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 이 면진 장치(21)는, 대별하여, 탄성재료층(2b)과 강성재료층(2c)이 적층된 적층 고무체(2)와, 적층 고무체(2)의 상하 방향으로 관통하는 중공부(2a) 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하로 복수 적층되어 봉입되는 마찰판(3)과, 적층된 마찰판(3)의 최상부 및 최하부에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하는 압력 부여 수단(4)과, 적층 고무체(2)의 중공부(2a)의 내주면(2d)과 적층된 마찰판(3) 사이에 배치된 통 형상의 마찰 저감 수단(25)으로 구성된다.
이 면진 장치(21)의 특징 부분은 마찰 저감 수단(25)으로, 제 1 실시형태에서의 면진 장치(1)의 마찰 저감 수단(5) 대신 배치되어 있다. 또한, 마찰 저감 수단(25) 이외의 구성요소는 도 1에 도시한 면진 장치(1)와 동일하기 때문에, 동일한 구성요소에 대해서는, 동일한 참조번호를 붙여 상세 설명을 생략한다.
마찰 저감 수단(25)은, 내부에 적층되어 있는 마찰판(3)의 각각의 단면과, 적층 고무체(2)의 중공부(2a)의 내주면(2d) 사이의 마찰을 저감시켜, 적층 고무 체(2)의 수평변형시에 발생하는 마찰판(3)의 단부와 중공부 내주면(2d)의 연직 방향의 스침에 의한 문제를 방지하기 위하여 구비되며, 도 4에 도시하는 바와 같이, 원통 형상으로 구성됨과 아울러, 내부에 마찰판(3)이 다수 적층된다.
이 마찰 저감 수단(25)에는, 윤활성 및 가요성을 갖는 재료를 사용하고, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 4불화에틸렌 수지, 또는 자기 윤활성 고무로 이루어지는 필름, 시트 또는 튜브 등을 사용할 수 있다. 또, 본 실시형태에서도, 마찰판(3)의 외주 부분의 형상을 R 형상, 또는 C 모따기 하여 마찰판(3)과 마찰 저감 수단(25) 사이의 슬라이딩을 원활하게 행하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 구성을 갖는 면진 장치(21)의 동작에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다.
통상의 상태에서는, 적층 고무체(2)는 상측 플랜지판(7A)에 일체로 된 구조물 등을 안정한 상태로 지지하고 있다. 그리고, 지진 등에 의해 면진 장치(21)에 외력이 작용하면, 적층 고무체(2)는 수평 방향의 진동을 완화하여, 구조물 등의 요동을 장주기화 시킨다. 한편, 상하 방향에 인접하는 마찰판(3) 사이에 발생하는 마찰력에 의해 수평 방향의 진동을 저감한다. 이것에 의해, 구조물 등으로의 지진 등에 의한 에너지를 흡수하여, 구조물 등의 손상, 파괴를 방지한다.
이때, 적층 고무체(2)가 수평변형을 일으켰을 때에 연직 방향으로 가라앉아, 적층 고무체(2)의 중공부 내주면(2d)과 마찰판(3)의 상대적인 높이에 변화가 생기지만, 양자 사이에는 통 형상의 마찰 저감 수단(25)이 존재하기 때문에, 적층 고무체(2)의 중공부 내주면(2d)과 마찰판(3)은 직접 접촉하지 않고, 마찰 저감 수 단(25)과 중공부 내주면(2d) 및 마찰판(3)의 슬라이딩 상태로 되어, 중공부 내주면(2d)과 마찰판(3) 사이의 불필요한 걸림이나, 높은 마찰에 의한 응력의 집중, 및 마찰판(3)의 변형 추종성에 지장이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 적층 고무체(2)의 수평변형시에 발생하는 연직 방향의 가라앉음에 의해, 마찰판(3)에 대하여 과대한 하중이 부가되려고 하지만, 마찰판(3)의 최상부 및 최하부에 고착된 압력 부여 수단(4)에 의해 마찰판(3)으로의 과대한 연직 하중의 하중 부가를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 면진 장치(21)에 의해서도, 종래의 면진 장치에서 발생할 우려가 있는 이상음이나, 마찰판의 파손을 방지할 수 있고, 그 결과, 면진 장치의 내구성 뿐만 아니라, 면진 장치의 안전성 및 주거 등의 거주성도 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 적층 고무체(2)의 탄성재료층(2b)의 1층당의 두께가 비교적 큰 토목 교량 등에 사용하는 면진 장치(1), 면진 장치(21)를 예로 들어 설명했는데, 적층 고무체(2)의 탄성재료층(2b)의 1층당의 두께가 비교적 얇은 건축물에 사용하는 면진 장치에 대해서도, 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 탄성재료층과 강성재료층이 상하 방향을 번갈아 적층되어 이루어지는 적층 고무체와,
    이 적층 고무체를 상하 방향으로 관통하는 중공부 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하에 복수 적층되어 봉입되는 마찰판과,
    이 적층된 마찰판의 최상부 또는 최하부 중 적어도 한 쪽에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하여, 연직 방향의 변위를 흡수하는 압력 부여 수단과,
    상기 복수의 마찰판의 각각의 외주부와, 상기 적층 고무체의 중공부의 내주면 사이에 배치되는 마찰 저감 수단을 구비하고,
    상기 마찰판은 금속, 수지, 수지 조성물, 섬유강화 수지 또는 소결체로 이루어지거나, 또는, 이것들 중 2종 이상의 재료의 복합재로 이루어지고,
    상기 마찰 저감 수단은 상기 마찰판의 각각의 외주 단면에 가열 부착하거나 또는 일체로 만들어진 슬라이딩부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  2. 탄성재료층과 강성재료층이 상하 방향을 번갈아 적층되어 이루어지는 적층 고무체와,
    이 적층 고무체를 상하 방향으로 관통하는 중공부 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하에 복수 적층되어 봉입되는 마찰판과,
    이 적층된 마찰판의 최상부 또는 최하부 중 적어도 한 쪽에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하여, 연직 방향의 변위를 흡수하는 압력 부여 수단과,
    상기 복수의 마찰판의 각각의 외주부와, 상기 적층 고무체의 중공부의 내주면 사이에 배치되는 마찰 저감 수단을 구비하고,
    상기 마찰판은 금속, 수지, 수지 조성물, 섬유강화 수지 또는 소결체로 이루어지거나, 또는, 이것들 중 2종 이상의 재료의 복합재로 이루어지고,
    상기 마찰 저감 수단은 상기 적층 고무체의 중공부 내주면과 상기 적층된 마찰판 사이에 배치된 통 형상 슬라이딩부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 부여 수단은 고무와 같은 탄성체, 접시스프링, 판스프링 또는 코일스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  4. 탄성재료층과 강성재료층이 상하 방향을 번갈아 적층되어 이루어지는 적층 고무체와,
    이 적층 고무체를 상하 방향으로 관통하는 중공부 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하에 복수 적층되어 봉입되는 마찰판과,
    이 적층된 마찰판의 최상부 또는 최하부 중 적어도 한 쪽에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하여, 연직 방향의 변위를 흡수하는 압력 부여 수단과,
    상기 복수의 마찰판의 각각의 외주부와, 상기 적층 고무체의 중공부의 내주면 사이에 배치되는 마찰 저감 수단을 구비하고,
    상기 마찰 저감 수단은 상기 마찰판의 각각의 외주 단면에 가열 부착하거나 또는 일체로 만들어진 슬라이딩부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  5. 탄성재료층과 강성재료층이 상하 방향을 번갈아 적층되어 이루어지는 적층 고무체와,
    이 적층 고무체를 상하 방향으로 관통하는 중공부 내에, 수평 방향으로 슬라이딩 가능하고 상하에 복수 적층되어 봉입되는 마찰판과,
    이 적층된 마찰판의 최상부 또는 최하부 중 적어도 한 쪽에 배치되고, 상하 방향으로 압력을 부여하여, 연직 방향의 변위를 흡수하는 압력 부여 수단과,
    상기 복수의 마찰판의 각각의 외주부와, 상기 적층 고무체의 중공부의 내주면 사이에 배치되는 마찰 저감 수단을 구비하고,
    상기 마찰 저감 수단은 상기 적층 고무체의 중공부 내주면과 상기 적층된 마찰판 사이에 배치된 통 형상 슬라이딩부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 마찰 저감 수단의 슬라이딩부의, 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층에 대한 마찰계수가, 상기 마찰판의, 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층에 대한 마찰계수보다 작은 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 마찰 저감 수단의 통 형상 슬라이딩부의, 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층에 대한 마찰계수가, 상기 마찰판의, 상기 탄성재료층 또는 상기 강성재료층에 대한 마찰계수보다 작은 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 마찰판의 각각의 상기 외주 단면에 설치된 슬라이딩부는 윤활성을 갖는 수지 혹은 수지 조성물, 또는 자기 윤활성 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 통 형상 슬라이딩부는 윤활성 및 가요성을 갖는 수지 혹은 수지 조성물, 또는 자기 윤활성 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 통 형상 슬라이딩부의 내측에 적층된 상기 마찰판의 각각은, 외주 단면에 가열 부착 또는 일체로 만들어진 슬라이딩부를 갖는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 마찰판의 외연부 또는 상기 마찰 저감 수단의 슬라이딩부의 외연부는, 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 면진 장치.
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