KR101940454B1 - 지진 격리용 면진받침 - Google Patents

지진 격리용 면진받침 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지진 격리용 면진받침에 관한 것으로서, 교량 또는 빌딩 등과 같은 건축물에 전달되는 지진에너지를 신속하게 흡수함과 함께 구조물의 원위치 복귀가 효과적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 하부판(10)의 상면에 형성된 곡면홈(11)에는 구면자(20)가 안착 구성되고, 상기 구면자(20) 상부에는 상부판(30)이 구성되며, 상기 하부판(10)에는 다수의 앵커소켓(50)이 구성된 지진 격리용 면진받침에 있어서, 상기 상부판(30)의 하부에는 구면자(20)의 이탈을 방지하기 위한 이탈방지판(40)이 구성되고; 상기 상부판(30)의 저면과 구면자(20)의 상면은 일정 곡률을 이루는 곡면부(30a,20a)를 형성하며; 상기 구면자(20)의 상부 중앙에는 가이드볼(21)이 탄성스프링(22)에 의해 탄성 지지되는 홈부(23)가 형성되고; 상기 상부판(30)의 저면 중앙에는 가이드볼(21)의 위치 지지를 위한 가이드홈(31)이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

지진 격리용 면진받침{SUPPORT BEARING DEVICE FOR EARTHQUAKE-RESISTANT}
본 발명은 면진받침에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교량이나 건축물에 설치되어 평상시에는 상부구조에서 발생되는 하중을 하부로 전달함과 함께 지진 발생시 전달되는 지진에너지를 소산시키기 위한 지진 격리용 면진받침에 관한 것이다.
일반적으로, 교량 등과 같은 건축 구조물과 각종 시설물들은 지진재해에 대하여 더욱 취약할 수밖에 없는 상황에 놓여있다. 지진하중에 대응하기 위하여 구조물은 일정 하중 하에서 하중저항능력과 기능성의 요구를 충족시키고 경제적인 요인도 충족할 수 있어야 한다. 이에 따라 관련기술의 점차적인 발전으로 인하여 현재에는 면진설계의 일반화가 이루어지고 있다.
이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제402870호에는 조합형 지진격리장치가 게시되어 있으며, 등록특허공보 제402870호는 하부 구조물에 고정되는 하판, 상부 구조물에 고정되는 상판, 하판과 상판 사이에 설치되어 상부 구조물의 수직하중을 지지하고, 하판과 상판 상호간의 수평이동을 허용하는 수직하중지지수단 및 하판과 상판을 탄성적으로 연결하여 하판과 상판 상호간에 발생된 수평이동의 복원력을 제공하는 복원수단을 포함하는 구성으로 이루어져 있고, 상황에 따라 다양한 조건으로 설계할 수 있도록 해주며, 그 제조에 소요되는 시간과 인력을 획기적으로 줄일 수 있고, 상황에 따라 면진, 내진 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그러나 등록특허공보 제402870호는 교량의 상부구조물에 인가되는 수직하중이 수직하중지지수단에 전달되면, 완충고무판이 구비되더라도 제1 마찰판과 제2 마찰판 간 마찰력이 수직하중의 크기에 비례하여 대폭 증가하게 되며, 이에 따라 지진파의 종류 및 크기에 따라 교량의 면진받침이 흡수하는 진동에너지의 크기는 물론 상판과 하판 간 수평방향 상대이동거리를 예측하기 힘든 단점이 있었다.
등록특허공보 제402870호는 제1 마찰판과 제2 마찰판 간 마찰에 의해 지진 등 외력을 흡수한 후에 복원수단의 탄성 회복력에 의해 하판을 기준으로 상판의 위치가 수평방향으로 복귀되도록 이루어져 있으나, 상판의 위치가 수평방향으로 복귀되는 데에는 상당한 시일이 소요됨에 따라, 인장된 상태가 오래 지속된 상태에서 내부 에너지에 의해 복원수단의 탄성이 빠르게 소실되는 단점이 있었다.
특히, 날씨나 온도 변화가 심한 지역이나 지진이 자주 발생하는 지역 등 가혹한 조건에 건설된 교량에 설치된 경우에는 복원수단의 탄성 재질에서 부식이나 균열이 쉽게 발생하여 하판을 기준으로 하는 상판 위치의 원상복귀가 제대로 이루어지지 않게 되는 문제가 있다.
(선행기술 0001) 대한민국특허등록 제1030750호(2011.04.15 등록) (선행기술 0002) 대한민국특허공개 제2001-74179호(2001.08.04 공개)
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 지진발생시 전달되는 지진에너지를 신속하게 흡수함과 함께 원위치로의 복원이 효과적으로 이루어질 수 있는 면진받침 구조를 제공함으로서 교량 등과 같은 건축물의 지진 안전성을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 하부판의 상면에 형성된 곡면홈에는 구면자가 안착 구성되고, 상기 구면자 상부에는 상부판이 구성되며, 상기 하부판에는 다수의 앵커소켓이 구성된 지진 격리용 면진받침에 있어서, 상기 상부판의 하부에는 구면자의 이탈을 방지하기 위한 이탈방지판이 구성되고; 상기 상부판의 저면과 구면자의 상면은 일정 곡률을 이루는 곡면부를 형성하며; 상기 구면자의 상부 중앙에는 가이드볼이 탄성스프링에 의해 탄성 지지되는 홈부가 형성되고; 상기 상부판의 저면 중앙에는 가이드볼의 위치 지지를 위한 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 면진받침은, 교량 또는 빌딩 등과 같은 건축물에 전달되는 지진에너지를 신속하게 흡수함과 함께 구조물의 원위치 복귀가 효과적으로 이루어질 수 있게 됨으로 구조물의 지진 안전성을 향상시키는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 면진받침 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 면진받침 분리상태 단면도.
도 3은 본 발명에서 가이드볼 설치부 단면 확대도.
도 4는 본 발명의 면진받침 결합상태 단면도.
도 5는 본 발명의 면진받침 측면 구조도.
도 6은 본 발명 면진받침의 지진격리 동작시 상태도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에서의 가이드볼 설치부 상세 구조도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지진격리용 면진받침의 구성을 도 1 내지 도 5를 통해 살펴보면 다음과 같다.
본 실시 예에서의 면진받침은, 사각형상을 이루는 하부판(10)의 상면에 형성된 곡면홈(11)에 원형의 구면자(20)가 안착 구성되고, 상기 구면자(20) 상부에는 상부판(30)이 구성되며, 상기 하부판(10)에는 다수의 앵커소켓(50)이 체인(60)과 함께 구성된다. 상기 체인(60)은 하부 콘크리트의 철근과 간섭이 방지됨으로서 시공이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 상부판(30)의 하부에 구면자(20)의 이탈을 방지하기 위한 이탈방지판(40)이 구성되고, 상부판(30)의 저면과 구면자(20)의 상면은 일정 곡률을 이루는 곡면부(30a,20a)를 형성하며, 구면자(20)의 상부 중앙에는 홈부(23)가 형성됨과 함께 홈부(23)에는 구형상의 가이드볼(21)이 탄성스프링(22)에 의해 탄성 지지되는 구성을 이루고, 상부판(30)의 저면 중앙에는 가이드볼(21)의 위치 지지를 위한 가이드홈(31)이 반원형상의 단면 구조를 이루어 형성된 것을 확인할 수 있다.
이때, 구면자(20)의 상면과 저면에는 마찰계수 저감을 위한 몰리브덴 코팅층(24)이 용사(Thermal Spray) 공법에 의해 코팅 형성된다. 용사란 분말 혹은 선형재료를 고온 열원으로 부터 용융 액적으로 변화시켜 고속으로 기재에 충돌시켜 급냉 응고 적층한 피막을 형성하는 기술로서, 재료의 가열, 용융을 위해 에너지 밀도가 높은 연소 화염, Arc 및 플라즈마 등의 열원을 필요로 하며, 재료기능의 다양화 및 고도화를 가능하게 하는 표면처리법이다.
또한, 홈부(23)에는 가이드볼(21)의 회동에 따른 표면 마찰력 저감을 위한 윤활유(S)가 보관된다. 이때, 윤활유(S)에는 탄성스프링(22)의 산화 방지 및 점도 향상을 위한 엘라스토머, 치오글리콜산 및 피리독신산이 추가로 첨가됨이 바람직한데, 이때에는 윤활유(S) 100중량부를 기준으로 엘라스토머 5~10중량부, 치오글리콜산 5~10중량부, 피리독신산 1~5중량부의 비율로 첨가되어지게 된다.
이와 같은 구성을 이루는 본 발명 지진격리용 면진받침의 동작상태를 살펴보기로 한다.
본 발명의 면진받침은 교량받침 또는 건축물의 슬라브받침의 용도로 설치가 이루어지게 되며, 평상시에는 상부하중을 받쳐주는 기능을 수행하는 가운데 지진 발생시에는 급격하게 전달되는 지진에너지를 소산시키는 지진격리작용이 이루어지게 된다.
일 예로, 교량 설치시에는 하부판(10)은 교각 상부에 결합되고, 상부판(30)은 상부슬라브 저면에 결합시공이 이루어지게 된다.
이러한 설치 상태에서, 평상시에는 도 4 및 도 5에서와 같이 하부판(10)과 상부판(30)이 구면자(20)에 의해 안정적인 지지상태를 이루게 되며, 이때에는 탄성스프링(22)에 의해 탄성 지지되는 가이드볼(21)이 상부판(30)의 가이드홈(31)에 의해 지지됨으로서 안정적인 중심위치가 지지되어질 수 있게 된다.
한편, 지진발생시에는 급격한 수평방향 지진에너지가 전달되어지게 되는데, 이때에는 순간적인 유동력으로 인해 가이드볼(21)은 홈부(23)로 진입되어짐과 함께 도 6에서와 같이 구면자(20)와 상부판(30)의 위치 변형이 이루어지게 된다.
이때, 구면자(20)는 이탈방지판(40)에 걸려짐으로서 일정 유동범위 내에서만 수평이동이 이루어질 수 있게 되며, 이후 지진에너지가 감소되어짐에 따라 곡면부(20a,30a) 상호간의 곡률 작용에 의해 구면자(20)는 상부판(30)의 중앙으로 점차 이동되어 원위치로 복귀가 이루어질 수 있게 된다.
이러한 위치 복원과정에서는 구면자(20) 표면에 코팅 형성된 몰리브덴 코팅층(24)의 윤활작용 및 가이드볼(21)의 자체 회동에 따라 윤활유(S)가 계속적으로 가이드볼(21) 표면에 묻혀지게 됨으로서 마찰계수가 감소되어 보다 효율적인 원위치 복원이 이루어질 수 있게 된다.
특히, 윤활유(S)에는 열가소성 물질인 엘라스토머가 첨가됨으로서 윤활유의 점도가 안정적으로 유지되며, 치오글리콜산은 탄성스프링(22)의 산화를 방지하고, 피리독신산은 엘라스토머 성분의 결빙 및 고형화를 방지하는 기능을 수행하게 된다.
따라서, 본 발명의 지진격리용 면진받침은 교량 또는 빌딩 등과 같은 건축물에 전달되는 지진에너지를 신속하게 흡수함과 함께 구조물의 원위치 복귀가 효과적으로 이루어질 수 있게 됨으로 구조물의 지진 안전성을 향상시키는 효과를 나타내게 된다.
한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 홈부(23)의 내벽면에는 가이드볼(21)의 완충지지력을 증대시킴과 함께 윤활유(S)의 흡습이 이루어질 수 있는 스펀지 또는 우레탄 등의 탄성재질 패드부(23a)가 원통형상을 이루어 구비되되, 상기 패드부(23a)는 웨이브 형태의 연속된 돌출형 구조를 이루며, 상기 패드부(23a) 내에는 수직방향 지지력 향상을 위한 형상기억합금 재질의 심재(23b)가 매립 구비된다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 패드부(23a)에 의한 2중 탄성지지력에 의해 가이드볼(21)이 지지되어지며, 심재(23b) 및 웨이브 형상의 돌출형 구조로 인해 안정적인 지지력이 유지되어질 수 있게 된다.
또한, 패드부(23a)에 윤활유(S)가 흡수된 상태에서 가이드볼(21)과 접촉이 이루어짐으로서 가이드볼(21) 표면에 대한 보다 균일한 윤활유(S)의 마찰 공급이 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.
10 : 하부판 11 : 곡면홈
20 : 구면자 20a: 곡면부
21 : 가이드볼 22 : 탄성스프링
23 : 홈부 24 : 몰리브덴 코팅층
30 : 상부판 30a: 곡면부
31 : 가이드홈 40 : 이탈방지판
50 : 앵커소켓 60 : 체인

Claims (5)

  1. 하부판(10)의 상면에 형성된 곡면홈(11)에는 구면자(20)가 안착 구성되고, 상기 구면자(20) 상부에는 상부판(30)이 구성되며, 상기 하부판(10)에는 다수의 앵커소켓(50)이 구성된 지진 격리용 면진받침에 있어서,
    상기 상부판(30)의 하부에는 구면자(20)의 이탈을 방지하기 위한 이탈방지판(40)이 구성되고;
    상기 상부판(30)의 저면과 구면자(20)의 상면은 일정 곡률을 이루는 곡면부(30a,20a)를 형성하며;
    상기 구면자(20)의 상부 중앙에는 홈부(23)가 형성되되, 상기 홈부(23)에는 구형상의 가이드볼(21)이 탄성스프링(22)에 의해 탄성 지지되고
    상기 상부판(30)의 저면 중앙에는 가이드볼(21)의 위치 지지를 위한 가이드홈(31)이 반원형상으로 형성되며;
    상기 구면자(20)의 상면과 저면에는 마찰계수 저감을 위한 몰리브덴 코팅층(24)이 용사(Thermal Spray) 공법에 의해 코팅 형성되고;
    상기 홈부(23)에는 가이드볼(21)의 회동에 따른 표면 마찰력 저감을 위한 윤활유(S)가 보관되며;
    상기 홈부(23)의 내벽면에는 가이드볼(21)의 완충지지력을 증대시킴과 함께 윤활유(S)의 흡습이 이루어질 수 있는 패드부(23a)가 원통형상을 이루어 구비되되, 상기 패드부(23a)는 웨이브 형태의 연속된 돌출형 구조를 이루고;
    상기 패드부(23a) 내에는 수직방향 지지력 향상을 위한 형상기억합금 재질의 심재(23b)가 매립 구비된 것을 특징으로 하는 지진 격리용 면진받침.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 윤활유(S)에는 탄성스프링(22)의 산화 방지 및 점도 향상을 위한 엘라스토머, 치오글리콜산 및 피리독신산이 추가로 첨가된 것을 특징으로 하는 지진 격리용 면진받침.
  5. 삭제
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