KR102432679B1 - Seismic isolator with reinforced vertical damping - Google Patents

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신태명
마상진
류주승
김지수
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한국교통대학교산학협력단
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Abstract

수직감쇠 보강형 면진장치가 개시된다. 본 발명에 따른 수직감쇠 보강형 면진장치는, 하부구조물의 상단부에 설치되는 하판; 상기 하판에서 이격된 상태로 상부구조물의 하단부에 설치되는 상판; 상기 하판에 설치되어 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수평방향의 진동에 따라 좌우로 탄성변형되며 진동을 감쇠하는 탄성소재의 수평감쇠부; 상기 상판과 수평감쇠부 사이에 구비된 실린더와, 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수직방향의 진동에 따라 상기 실린더 내부의 유체와 점성저항을 형성하며 선형이동하도록 상기 상판에 결합된 작동부재에 의해 진동을 감쇠하는 제1 수직감쇠부; 및 상기 하판, 상판, 수평감쇠부 및 제1 수직감쇠부를 감싸도록 구비되는 보호커버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 상,하부구조물로부터 전달된 수평방향의 진동이 1차적으로 완충 내지 감쇠되고, 실린더 내부의 유체와 점성저항을 형성하며 선형이동하도록 설치된 작동부재의 제1 수직감쇠부를 통해 수직방향의 진동이 수평감쇠부의 감쇠작동과 독립적이고 상이한 소재 및 방식으로 보완되며 2차적으로 완충 내지 감쇠됨에 따라 수평 및 수직방향의 입체적인 진동에 대한 감쇠성능의 향상과 구조물에 대한 안정성이 도모될 수 있게 된다.A vertical damping reinforcement type seismic isolator is disclosed. A vertical damping reinforcement type seismic isolator according to the present invention comprises: a lower plate installed at an upper end of a lower structure; an upper plate installed at the lower end of the upper structure while being spaced apart from the lower plate; a horizontal damping part of an elastic material installed on the lower plate and elastically deformed left and right according to the horizontal vibration transmitted from the upper and lower structures to damp the vibration; A cylinder provided between the upper plate and the horizontal damping unit, and an operating member coupled to the upper plate to linearly move while forming viscous resistance with the fluid in the cylinder according to the vibration in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures a first vertical damping unit for damping vibration; and a protective cover provided to surround the lower plate, the upper plate, the horizontal damping part, and the first vertical damping part. According to the present invention, vibrations in the horizontal direction transmitted from the upper and lower structures are primarily buffered or damped, and a viscous resistance with the fluid inside the cylinder is formed and the first vertical damping part of the operating member installed to move linearly in the vertical direction The vibration of the horizontal damping unit is independent of the damping operation of the horizontal damping part and is supplemented by different materials and methods, and as it is buffered or damped secondarily, the damping performance for three-dimensional vibration in the horizontal and vertical directions can be improved and the stability of the structure can be promoted. .

Description

수직감쇠 보강형 면진장치{SEISMIC ISOLATOR WITH REINFORCED VERTICAL DAMPING}SEISMIC ISOLATOR WITH REINFORCED VERTICAL DAMPING

본 발명은, 수직감쇠 보강형 면진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수평방향의 진동과 함께, 수직방향의 진동을 구별하여 입체적으로 감쇠할 수 있는 면진장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical damping reinforcement type seismic isolator, and more particularly, to a seismic isolator capable of three-dimensionally attenuating vibrations in the vertical direction as well as horizontal vibrations.

최근 들어 지진활동의 확대추세와 전세계적인 기후변화 등에 따른 자연재해의 증가 및 이에 대한 불확실성의 확대로 인하여 구조물에 대한 소정 수준 이상의 안전시설이나 설비의 도입은, 근래 구조물 건축에 있어서 점차 엄격하게 요구되고 있다.Recently, due to the increasing trend of seismic activity and the increase in natural disasters caused by global climate change and the increase in uncertainty about these, the introduction of safety facilities or facilities above a certain level for structures is increasingly strictly required in recent structural construction. have.

이러한 추세에도 불구하고, 최근까지 우리나라는 다양한 자연현상 중 특히, 지진으로부터 안전한 국가라는 오래된 인식으로 인해 구조물 최적화설계 및 붕괴방지 등의 연구개발에 대한 적극적 투자와 장려가 충분하게 이루어지지 못한 결과로서, 현재 국내의 구조물과 각종 시설물들의 대부분은 지진이나 태풍과 같은 예측하기 어려운 자연재해에 대하여 더욱 취약할 수밖에 없는 상황에 놓여있다.Despite this trend, until recently, due to the old perception that Korea is a safe country from earthquakes among various natural phenomena, active investment and encouragement for R&D such as structure optimization design and collapse prevention were not sufficiently made. Currently, most of the domestic structures and facilities are in a situation where they are more vulnerable to unpredictable natural disasters such as earthquakes and typhoons.

다만, 최근 고층건물이나 장대 교량과 같은 대형구조물의 건설이 종전에 비해 점점 일반화되고 증가됨에 따라 외부에서 발생하는 하중(지진, 태풍)으로부터 구조물의 안전성을 확보하기 위해 구조물 자체가 직접 진동에너지를 흡수토록 하는 내진설계가 개발되어 적용되고 있다.However, as the construction of large structures such as high-rise buildings and long bridges has become more common and increased compared to the past, the structure itself directly absorbs vibration energy in order to secure the safety of the structure from external loads (earthquakes, typhoons). An earthquake-resistant design has been developed and applied.

또한, 구조물에 유입되는 진동에너지를 소산시킬 수 있는 다양한 제진 또는 면진장치에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.In addition, research and development on various vibration damping or isolating devices capable of dissipating the vibration energy flowing into the structure are being actively conducted.

일례로, 교량의 경우, 대한민국등록특허 제10-1007694호(등록일: 2011년 01월 05일)에서 개시되고 있는 면진시스템(납 면진받침)이 교량을 구성하는 상판과 교각 사이에 설치됨으로써, 교각이나 상판으로 전달되는 진동에너지로부터 교량의 손상을 효과적으로 방지하고 있다.For example, in the case of a bridge, the seismic isolation system (lead seismic isolation bearing) disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1007694 (registration date: January 05, 2011) is installed between the upper plate and the pier constituting the bridge, so that the pier However, it effectively prevents damage to the bridge from vibration energy transmitted to the upper plate.

다만, 대한민국등록특허 제10-1007694호(등록일: 2011년 01월 05일)에서 개시되고 있는 면진시스템은, 수평진동에 대응하여 중앙부의 탄성체(30)가 좌우로 기울어지는 변형을 통해 진동을 감쇠시키지만 반면에 미소하게 구조물을 아래로 침강시키는 문제가 있고, 금속판(32)에 의한 제한으로 인해 수직진동에 대한 충분한 진동감쇠가 이루어지지 못하는 문제가 있다.However, the seismic isolation system disclosed in Republic of Korea Patent No. 10-1007694 (registration date: January 05, 2011) attenuates the vibration through the deformation of the elastic body 30 in the central part inclined to the left and right in response to the horizontal vibration. However, on the other hand, there is a problem of slightly sinking the structure down, and there is a problem that sufficient vibration damping for vertical vibration is not achieved due to the limitation by the metal plate 32 .

따라서 상술한 바와 같이 여러 문제를 야기하는 기존 면진시스템에 대한 구조적인 개선이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for structural improvement of the existing seismic isolation system that causes various problems as described above.

대한민국등록특허 제10-1007694호(등록일: 2011년 01월 05일)Republic of Korea Patent No. 10-1007694 (Registration Date: January 05, 2011)

본 발명의 목적은, 구조물 간에 전달되는 수평방향의 진동과 수직방향의 진동을 서로 다른 소재와 감쇠 방식으로 보완하며 구별하여 입체적이고 중첩적으로 완충 내지 감쇠할 수 있는 수직감쇠 보강형 면진장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a vertical damping reinforced seismic isolator capable of three-dimensionally and overlappingly buffering or damping by supplementing and distinguishing horizontal and vertical vibrations transmitted between structures with different materials and damping methods. will do

상기 목적은, 하부구조물의 상단부에 설치되는 하판; 상기 하판에서 이격된 상태로 상부구조물의 하단부에 설치되는 상판; 상기 하판에 설치되어 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수평방향의 진동에 따라 좌우로 탄성변형되며 진동을 감쇠하는 탄성소재의 수평감쇠부; 상기 상판과 수평감쇠부 사이에 구비된 실린더와, 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수직방향의 진동에 따라 상기 실린더 내부의 유체와 점성저항을 형성하며 선형이동하도록 상기 상판에 결합된 작동부재에 의해 진동을 감쇠하는 제1 수직감쇠부; 및 상기 하판, 상판, 수평감쇠부 및 제1 수직감쇠부를 감싸도록 구비되는 보호커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직감쇠 보강형 면진장치에 의해 달성된다.The object is, the lower plate is installed on the upper end of the lower structure; an upper plate installed at the lower end of the upper structure while being spaced apart from the lower plate; a horizontal damping part of an elastic material installed on the lower plate and elastically deformed left and right according to the horizontal vibration transmitted from the upper and lower structures to damp the vibration; A cylinder provided between the upper plate and the horizontal damping unit, and an operating member coupled to the upper plate to linearly move while forming viscous resistance with the fluid in the cylinder according to the vibration in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures. a first vertical damping unit for damping vibration; and a protective cover provided to surround the lower plate, the upper plate, the horizontal damping part, and the first vertical damping part.

상기 실린더는, 내부에 형성된 가압공간에 상기 유체를 밀폐된 상태로 저장하는 함체형상으로 이루어지고, 상기 작동부재는, 상기 상판에 결합된 작동로드; 상기 작동로드의 단부에 형성되어 수직방향의 진동에 따라 상기 가압공간을 상하로 선형이동하는 작동헤드; 및 상기 작동헤드가 상기 유체와 점성저항을 형성하도록 상기 작동헤드에 복수 개로 형성된 관통공을 포함할 수 있다.The cylinder has a housing shape for storing the fluid in a sealed state in a pressurized space formed therein, and the operation member includes: an operation rod coupled to the upper plate; an actuating head formed at an end of the actuating rod to linearly move the pressure space up and down according to vibration in a vertical direction; and a plurality of through-holes formed in the operation head so that the operation head forms a viscous resistance with the fluid.

상기 제1 수직감쇠부의 작동범위에 대응하는 상기 보호커버의 영역에는, 상기 제1 수직감쇠부의 원활한 작동을 안내하기 위해, 자바라 구조의 주름부가 형성될 수 있다.In an area of the protective cover corresponding to the operating range of the first vertical attenuation unit, a wrinkle portion having a bellows structure may be formed to guide the smooth operation of the first vertical attenuation unit.

상기 유체는, 공기 또는 오일로 이루어지고, 상기 오일은, 상기 제1 수직감쇠부의 감쇠능력이 온도에 따라 가변되도록 하기 위해, 특정된 상변화 온도 범위에서 상태가 변환되는 상변이물질을 더 포함할 수 있다.The fluid may be made of air or oil, and the oil may further include a phase change material whose state is changed in a specified phase change temperature range so that the damping ability of the first vertical damping unit varies with temperature. have.

상기 수평감쇠부는, 탄성판과 금속판이 교대로 적층되며 일체화되어 상기 하판에 설치되고, 상기 상판과 상기 수평감쇠부 사이에는, 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수직방향의 진동에 따라 상하로 압축변형되며 진동을 중첩적으로 감쇠하는 제2 수직감쇠부가 개재될 수 있다.The horizontal damping part is installed on the lower plate by being integrally laminated with an elastic plate and a metal plate, and between the upper plate and the horizontal damping part, up and down according to the vibration in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures. and a second vertical damping unit for overlappingly damping vibrations may be interposed.

상기 수평감쇠부의 중앙부에는, 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수평방향의 진동에 따라 형상변형되며 상기 수평감쇠부의 감쇠능력을 보완하는 납블록이 관통하며 설치될 수 있다.In the central portion of the horizontal damping part, a lead block that is deformed in shape according to the vibration in the horizontal direction transmitted from the upper and lower structures and supplements the damping ability of the horizontal damping part may penetrate and be installed.

상기 보호커버로 둘러싸인 내부 공간에는, 상기 수평감쇠부와 상기 제1 수직감쇠부의 작동을 원활하게 하는 윤활물질과, 온도변화에 따라 가변적인 감쇠작동이 이루어지게 하는 상변이물질이 서로 혼합되어 충진될 수 있다.In the inner space surrounded by the protective cover, a lubricating material that facilitates the operation of the horizontal damping part and the first vertical damping part, and a phase change material that makes a variable damping operation according to a temperature change are mixed and filled with each other. have.

본 발명에 의하면, 상판에 이격배치된 하판에 설치되는 탄성소재의 수평감쇠부로 인해 상,하부구조물로부터 전달된 수평방향의 진동이 1차적으로 완충 내지 감쇠되고, 실린더 내부의 유체와 점성저항을 형성하며 선형이동하도록 설치된 작동부재를 포함하는 제1 수직감쇠부를 통해 수직방향의 진동이 수평감쇠부의 감쇠작동과 독립적이고 상이한 소재 및 방식으로 보완되며 2차적으로 완충 내지 감쇠됨에 따라 좌우 진동시 지지된 상부구조물이 아래쪽으로 침강하는 문제가 효과적으로 해소될 수 있고, 수평 및 수직방향의 입체적인 진동에 대한 감쇠성능의 향상으로 인해 구조물에 대한 안정성이 향상될 수 있게 된다.According to the present invention, due to the horizontal damping part of the elastic material installed on the lower plate spaced apart from the upper plate, the vibration in the horizontal direction transmitted from the upper and lower structures is primarily buffered or damped, and viscous resistance is formed with the fluid inside the cylinder. And the vibration in the vertical direction is independent of the damping operation of the horizontal damping part through the first vertical damping part including an operation member installed to move linearly and is supplemented by different materials and methods, and the upper part supported during left and right vibrations as secondary buffering or damping The problem of the structure sinking downward can be effectively solved, and the stability of the structure can be improved due to the improvement of the damping performance for three-dimensional vibrations in the horizontal and vertical directions.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직감쇠 보강형 면진장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해도이다.
도 3은 도 1의 일부분을 절단한 부분단면도이다.
도 4는 도 1의 면진장치가 수평방향의 진동에 따라 좌우로 거동하는 상태를 각각 보여주는 작동상태도이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 면진장치가 수직방향의 진동에 따라 상하로 거동하거나 기울어지는 상태를 각각 보여주는 작동상태도이다.
도 7은 도 1의 면진장치가 설치된 교량구조물을 도시한 정면도이다.
1 is a perspective view of a vertical damping reinforcement type seismic isolator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1 ;
3 is a partial cross-sectional view of a portion of FIG. 1 ;
FIG. 4 is an operation state diagram showing a state in which the seismic isolator of FIG. 1 moves left and right according to vibration in the horizontal direction.
5 and 6 are operational state diagrams respectively showing a state in which the vibration isolator of FIG. 1 moves up and down or tilts according to vibration in the vertical direction.
7 is a front view showing the bridge structure in which the seismic isolator of FIG. 1 is installed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직감쇠 보강형 면진장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해도이고, 도 3은 도 1의 일부분을 절단한 부분단면도이고, 도 4는 도 1의 면진장치가 수평방향의 진동에 따라 좌우로 거동하는 상태를 각각 보여주는 작동상태도이고, 도 5 및 도 6은 도 1의 면진장치가 수직방향의 진동에 따라 상하로 거동하거나 기울어지는 상태를 각각 보여주는 작동상태도이고, 도 7은 도 1의 면진장치가 설치된 교량구조물을 도시한 정면도이다.1 is a perspective view of a vertical damping reinforced seismic isolator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1 , FIG. 3 is a partial cross-sectional view of FIG. 1 , and FIG. 4 is the seismic isolator of FIG. It is an operation state diagram showing the state in which the device moves left and right according to the vibration in the horizontal direction, respectively, and FIGS. 5 and 6 are operation state diagrams respectively showing the state in which the vibration isolator of FIG. 1 moves up and down or inclines according to the vibration in the vertical direction. and FIG. 7 is a front view showing the bridge structure in which the seismic isolator of FIG. 1 is installed.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.Top (top), bottom (bottom), left and right (side or side), front (front, front), rear (back, back), etc., which refer to directions in the description and claims of the invention, etc. are not used for limiting rights. For convenience of explanation, it is determined based on the relative positions between the drawings and the configuration, and the three axes may be rotated to correspond to each other and changed, except where specifically limited otherwise.

본 발명에 따른 수직감쇠 보강형 면진장치(100)는, 외부에서 발생된 외력(지진, 태풍)에 의해 흔들리게 되는 구조물에 전달된 수평방향의 진동(HF)은 물론, 수직방향의 진동(VF)을 서로 독립적이고 상이한 소재 및 방식으로 보완하며 완충 내지 감쇠하기 위해 안출된 발명으로, 이로 인해 입체적인 진동에 대한 감쇠성능이 종래 보다 향상될 수 있게 된다.In the vertical damping reinforcement type seismic isolator 100 according to the present invention, in addition to the horizontal vibration (HF) transmitted to a structure that is shaken by an external force (earthquake, typhoon) generated from the outside, the vibration in the vertical direction (VF) ) is an invention devised to buffer or dampen each other independently and in different materials and methods, thereby improving the damping performance for three-dimensional vibrations compared to the prior art.

상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 수직감쇠 보강형 면진장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 하판(110), 상판(120), 수평감쇠부(130), 제1 수직감쇠부(140), 보호커버(150), 제2 수직감쇠부(160) 및 납블록(170) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In order to implement the above-described functions or actions in detail, the vertical damping reinforcement type seismic isolator 100 according to the embodiment of the present invention includes a lower plate 110, an upper plate ( 120), the horizontal attenuation unit 130, the first vertical attenuation unit 140, the protective cover 150, the second vertical attenuation unit 160, and may be configured to include a lead block 170, and the like.

이하에서는 위에 언급된 각 구성들에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, each of the above-mentioned components will be described in detail.

먼저, 하판(110) 및 상판(120)은, 하부구조물(30) 또는 상부구조물(20)로부터 전달된 입체적인 진동(HF,VF)을 후술할 수평감쇠부(130)나 제1,2 수직감쇠부(140,160) 등의 감쇠수단에 온전히 전달하기 위해 마련된 판상의 구성요소로서, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 이격배치된 상태로 각각 하부구조물(30) 및 상부구조물(20)과 일체를 이루도록 결합 내지 설치될 수 있다.First, the lower plate 110 and the upper plate 120, the three-dimensional vibration (HF, VF) transmitted from the lower structure 30 or the upper structure 20, a horizontal damping unit 130 or first and second vertical damping to be described later As a plate-shaped component provided to completely transmit to the damping means such as the parts 140 and 160, as shown in FIGS. 4 to 6, the lower structure 30 and the upper structure 20 are spaced apart from each other, respectively. It may be combined or installed to form an integral body.

이러한 하판(110) 및 상판(120)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 외측으로 플랜지가 확장형성된 견고한 금속판(134)으로 제작되어 플랜지를 관통하는 다수의 앙카 볼트 또는 볼트/너트와 같은 체결수단에 의해 각각 하부구조물(30)의 상단부 및 상부구조물(20)의 하단부에 견고히 결합될 수 있다.Although not specifically shown, the lower plate 110 and the upper plate 120 are made of a solid metal plate 134 with a flange extended to the outside, and a plurality of anchor bolts or bolts/nuts passing through the flange by fastening means such as bolts/nuts. Each may be firmly coupled to the upper end of the lower structure 30 and the lower end of the upper structure (20).

본 발명에서 하판(110)과 상판(120)을 매개로 전달되는 진동(HF,VF)은, 하부구조물(30)과 상부구조물(20)부터 유래하는 것이지만, 이러한 진동(HF,VF)으로 인해 하판(110)과 상판(120)이 위아래로 이격되거나 좌우로 엇갈리는 이동은 서로 상대적인 것이므로, 진동(HF,VF)의 근원이 하부구조물(30) 인지, 상부구조물(20) 인지는 특별히 구분하지 않기로 한다.In the present invention, the vibrations (HF, VF) transmitted through the lower plate 110 and the upper plate 120 are derived from the lower structure 30 and the upper structure 20, but due to these vibrations (HF, VF) Since the lower plate 110 and the upper plate 120 are spaced up and down or staggered left and right are relative to each other, whether the source of the vibrations (HF, VF) is the lower structure 30 or the upper structure 20 is not specifically distinguished. do.

수평감쇠부(130)는, 상,하부구조물(20,30)로부터 전달된 수평방향의 진동(HF)에 따라 좌우로 탄성변형되며 진동을 감쇠하는 탄성소재로 이루어진 구성요소로서, 하판(110)과 일체화되도록 설치되어 하판(110)을 통해 하부구조물(30)의 진동(HF,VF)을 전달받게 된다.The horizontal damping unit 130 is a component made of an elastic material that is elastically deformed left and right according to the vibration (HF) in the horizontal direction transmitted from the upper and lower structures 20 and 30 and attenuates the vibration, and the lower plate 110 . It is installed to be integrated with the lower plate 110 to receive the vibrations (HF, VF) of the lower structure 30 .

이러한 수평감쇠부(130)는, 상하로 압축가능하고, 상단면과 하단면이 각각 좌우 반대방향으로 상대이동하는 탄성변형이 가능하며, 외력 즉, 진동(HF,VF)이 제거되면 원래의 형태로 복원가능한 우레탄 결합을 가진 열가소성의 고분자 화합물인 폴리우레탄을 소재로 기둥형 블록으로 제작될 수 있다.The horizontal damping unit 130 is compressible up and down, and elastic deformation in which the upper and lower surfaces move relative to the left and right, respectively, is possible. Polyurethane, a thermoplastic polymer compound with a urethane bond that can be restored with

여기서 폴리우레탄은 고분자 화합물의 조성과 첨가제 등의 함량 조절에 따른 강도 변화를 통해 폭넓은 범위의 탄성 구현이 용이하고 내구성 또한 우수하기 때문에, 본 발명에 따른 면진장치(100)는, 다양한 물성과 탄성으로 개별 제작된 폴리우레탄 블록을 적절히 선택하거나 교체함으로써, 수평감쇠부(130)의 복원능력과 진동감쇠능력을 필요에 따라 다양하게 가변시킬 수 있게 된다.Here, since polyurethane can easily implement a wide range of elasticity and has excellent durability through a change in strength according to the composition of the polymer compound and the content of additives, etc., the seismic isolator 100 according to the present invention has various properties and elasticity. By appropriately selecting or replacing the individually manufactured polyurethane block, it is possible to variously vary the restoration ability and vibration damping ability of the horizontal damping unit 130 as needed.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 수평감쇠부(130)는, 수직방향의 진동(VF)보다는 수평방향의 진동(HF)에 대한 감쇠기능을 전담하기 위해, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 위아래로 배열된 탄성판(132)과 금속판(134)이 교대로 적층되며 일체화된 형태로 제작하게 된다.However, the horizontal damping unit 130 according to the embodiment of the present invention is dedicated to the damping function for the horizontal vibration (HF) rather than the vertical direction vibration (VF), as shown in Figs. Likewise, the elastic plates 132 and the metal plates 134 arranged in the upper and lower positions are alternately stacked and manufactured in an integrated form.

여기서, 탄성판(132)과 금속판(134) 간의 일체화는, 에폭시 등과 같은 접착물질에 의해 상호 결합되어 이루어지거나 또는 적층된 탄성판(132)과 금속판(134) 간을 관통하며 이들을 가압고정하는 볼트/너트, 와이어 등과 같은 체결수단에 의해 이루어질 수 있다.Here, the integration between the elastic plate 132 and the metal plate 134 is made by mutually bonding by an adhesive material such as epoxy or the like, or a bolt passing through the laminated elastic plate 132 and the metal plate 134 and pressing and fixing them. / It can be made by fastening means, such as a nut or wire.

한편, 탄성판(132)으로만 구성하지 않고 금속판(134)이 탄성판(132) 사이에 개재되도록 한 이유는, 수직방향에 대한 탄성판(132)의 탄성변형은 금속판(134)에 의한 지지로 일정하게 제한하면서도 각각의 탄성판(132)이 수평방향 성분의 진동(HF)에 대하여 금속판(134)을 기준으로 상대적으로 인장되며 탄성변형(TD) 및 복원되도록 변형의 방향을 정확히 안내하기 위함이다.On the other hand, the reason why the metal plate 134 is interposed between the elastic plates 132 instead of only the elastic plate 132 is that the elastic deformation of the elastic plate 132 in the vertical direction is supported by the metal plate 134 . In order to accurately guide the direction of deformation so that each elastic plate 132 is relatively tensioned with respect to the metal plate 134 with respect to the horizontal component vibration (HF) and elastically deformed (TD) and restored. to be.

본 발명의 실시예에 따른 탄성판(132)은, 상술한 바와 같이 우레탄 결합을 가진 열가소성의 고분자 화합물인 폴리우레탄을 소재로 하여 판형상으로 제작할 수 있고, 다양한 물성과 탄성으로 개별 제작된 폴리우레탄 판을 적절히 선택하거나 조합함으로써 수평감쇠부(130)의 복원능력과 진동감쇠능력을 필요에 따라 다양하게 가변시킬 수 있게 된다.The elastic plate 132 according to the embodiment of the present invention can be manufactured in a plate shape using polyurethane, which is a thermoplastic polymer compound having a urethane bond, as a material, as described above, and is individually manufactured with various properties and elasticity. By appropriately selecting or combining the plates, it is possible to variously vary the restoring ability and vibration damping ability of the horizontal damping unit 130 as needed.

이러한 탄성판(132)과 금속판(134)의 적층구조로 인해, 상,하부구조물(20,30)로부터 전달된 진동(HF,VF) 중 수평방향 성분의 진동(HF)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 수평감쇠부(130) 및 보호커버(150) 자체를 통해 1차로 감쇠되고, 나머지 수직방향 성분의 진동(VF)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 후술할 제1,2 수직감쇠부(140,160), 보호커버(150) 자체 및 납블록(170) 등으로 분산되며 순차적 또는 중첩적으로 완충 내지 감쇠됨으로써, 진동(HF,VF)에 대한 감쇠처리가 효율적, 중첩적으로 이루어질 수 있게 된다.Due to the stacked structure of the elastic plate 132 and the metal plate 134 , the horizontal component vibration HF among the vibrations HF and VF transmitted from the upper and lower structures 20 and 30 is shown in FIG. 4 . As shown, the horizontal attenuation unit 130 and the protective cover 150 are primarily attenuated through itself, and the vibration (VF) of the remaining vertical components is the first, to be described later, as shown in FIGS. 5 and 6 , 2 The vertical attenuation unit 140, 160, the protective cover 150 itself and the lead block 170, etc. are dispersed and sequentially or overlappingly buffered or attenuated, so that the damping process for vibrations (HF, VF) is efficient and overlapping. can be done

상술한 바와 같이 하판(110)에 설치되는 수평감쇠부(130)는, 하판(110)과 상판(120)을 둘러싸도록 구비되는 보호커버(150)에 의해 면진장치(100)의 내부에 수용되어 외기와의 접촉이 차단됨으로써, 외부 환경에 의한 탄성소재(탄성판(132) 또는 폴리우레탄 블록)의 변성이나 열화가 저감될 수 있게 된다.As described above, the horizontal damping unit 130 installed on the lower plate 110 is accommodated in the seismic isolator 100 by the protective cover 150 provided to surround the lower plate 110 and the upper plate 120 . By blocking the contact with the outside air, it is possible to reduce the deformation or deterioration of the elastic material (elastic plate 132 or polyurethane block) due to the external environment.

이러한 보호커버(150)는, 상술한 수평감쇠부(130)나 후술할 제1,2 수직감쇠부(140,160) 등의 변형(TD,CD)에 따라 함께 변형될 수 있도록 탄성소재로 이루어지고, 볼트나 접착물질 등과 같은 소정의 체결수단에 의해 하판(110), 상판(120) 및 수평감쇠부(130)에 견고히 결합될 수 있다.The protective cover 150 is made of an elastic material so that it can be deformed together according to the deformation (TD, CD) of the above-described horizontal damping part 130 or the first and second vertical damping parts 140 and 160 to be described later, It may be firmly coupled to the lower plate 110 , the upper plate 120 , and the horizontal damping unit 130 by a predetermined fastening means such as a bolt or an adhesive material.

한편, 상술한 바와 같은 보호커버(150)는, 후술할 제1 수직감쇠부(140)의 작동범위에 대응하는 영역을 따라 자바라 구조의 주름부(152)가 형성될 수 있는데, 이는 제1 수직감쇠부(140)의 원활한 작동을 안내하기 위함이다.On the other hand, in the protective cover 150 as described above, the wrinkle part 152 of the bellows structure may be formed along the area corresponding to the operating range of the first vertical damping part 140 to be described later, which is a first vertical This is to guide the smooth operation of the damping unit 140 .

제1 수직감쇠부(140)는, 상,하부구조물(20,30)로부터 전달된 수직방향의 진동(VF)에 대응하여 상하로 선형이동하며 진동을 감쇠하는 구성요소로서, 유체(F)와의 점성저항(VR)을 이용한 댐퍼구조로 이루어질 수 있다.The first vertical damping unit 140 is a component that linearly moves up and down in response to the vibration (VF) in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures 20 and 30 and attenuates the vibration, and It may be formed of a damper structure using a viscous resistor (VR).

상술한 바와 같은 댐퍼구조를 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 제1 수직감쇠부(140)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더(142) 및 작동부재(144) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In order to specifically implement the damper structure as described above, the first vertical damping unit 140 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3 , a cylinder 142 and an operating member 144 ) and the like.

여기서 실린더(142)는, 내부에 형성된 가압공간에 유체(F)를 밀폐된 상태로 저장하는 함체형상의 구성요소로서, 상판(120)과 수평감쇠부(130) 사이에 구비될 수 있다.Here, the cylinder 142 is a housing-shaped component that stores the fluid F in a sealed state in the pressurized space formed therein, and may be provided between the upper plate 120 and the horizontal damping unit 130 .

본 발명의 실시예에 따른 실린더(142)에 채워지는 유체(F)는, 공기 또는 오일로 이루어질 수 있는데, 특히 오일인 경우, 순수한 실리콘오일을 사용할 수 있고, 순수한 실리콘오일에 상변이물질이 일정비율로 혼합될 수 있다.The fluid F filled in the cylinder 142 according to the embodiment of the present invention may be made of air or oil. In particular, in the case of oil, pure silicone oil may be used, and a phase change material is contained in a certain ratio of pure silicone oil. can be mixed with

이때, 상변이물질은, 특정된 상변화 온도 범위에서 상태가 변환(고체↔액체)되는 물질로서, 위와 같이 오일에 혼합되면 오일의 점성저항(VR)은 상변이물질이 액화되는 특정된 상변화 온도 범위에서는 작아지고, 상변이물질이 고화되는 저온(특정된 상변화 온도 범위보다 낮은 온도)에서는 커져 제1 수직감쇠부(140)의 감쇠능력을 증대시키게 된다.At this time, the phase change material is a material whose state is changed (solid ↔ liquid) in a specified phase change temperature range. When mixed with oil as above, the viscosity resistance (VR) of the oil is the specified phase change temperature range in which the phase change material is liquefied. is small, and increases at a low temperature (a temperature lower than a specific phase change temperature range) at which the phase change material is solidified, thereby increasing the damping ability of the first vertical damping unit 140 .

이러한 상변이물질은, 설계상 요구되는 제1 수직감쇠부(140)의 감쇠능력, 면진장치(100)가 설치되는 주변환경 등에 따라 선택될 수 있는데, 일례로 상변화 온도 범위가 상온 범위인 파라핀계 왁스 또는 상변화 온도 범위가 대략 0℃를 포함하는 유기계열의 알케인(Alkane) 등일 수 있다.Such a phase change material may be selected according to the damping ability of the first vertical damping unit 140 required for design, the surrounding environment in which the vibration isolator 100 is installed, etc. For example, a paraffinic material having a phase change temperature range of room temperature. It may be wax or an organic alkane having a phase change temperature range of about 0°C.

물론, 상변이물질의 상변화 온도범위는, 여러 종류의 상변이물질을 다양한 비율로 혼합하여 변경할 수 있고, 이에 따라 상변이물질을 함유한 유체(F)의 점성저항(VR)에 기초하여 감쇠작동하는 제1 수직감쇠부(140)는 온도에 따라 다양하게 가변되는 감쇠능력을 발휘할 수 있게 된다.Of course, the phase change temperature range of the phase change material can be changed by mixing various types of phase change materials in various ratios, and accordingly, the damping operation is based on the viscous resistance (VR) of the fluid F containing the phase change material. 1 The vertical damping unit 140 is able to exhibit variously variable damping ability according to the temperature.

작동부재(144)는, 상,하부구조물(20,30)로부터 전달된 수직방향의 진동(VF)에 따라 상술한 실린더(142) 내부의 유체(F)와 점성저항(VR)을 형성하며 선형이동함으로써 진동(VF)을 감쇠하는 구성요소로서, 작동로드(144a), 작동헤드(144b) 및 관통공(144c) 등을 포함할 수 있다.The operation member 144 forms a viscous resistance VR with the fluid F inside the cylinder 142 described above according to the vibration VF in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures 20 and 30, and is linear As a component for damping the vibration VF by moving, it may include an operation rod 144a, an operation head 144b, and a through hole 144c.

이때, 작동로드(144a)는 상술한 실린더(142)를 밀폐된 상태로 관통하여 상판과 후술할 작동헤드(144b)를 연결하는 막대형상의 구성요소이다.At this time, the operation rod 144a is a bar-shaped component that passes through the above-described cylinder 142 in a closed state and connects the upper plate and the operation head 144b to be described later.

그리고 작동헤드(144b)는 작동로드(144a)의 단부에 형성되어 수직방향의 진동(HF,VF)에 따라 실린더(142)의 가압공간을 상하로 선형이동하는 판상의 구성요소이다.And the operation head (144b) is formed at the end of the operation rod (144a) is a plate-shaped component that linearly moves the pressure space of the cylinder 142 up and down according to the vibrations (HF, VF) in the vertical direction.

그리고 관통공(144c)은 작동헤드(144b)가 유체(F)와 점성저항(VR)을 형성하도록 작동헤드(144b)에 복수 개로 관통형성된 구성요소로서, 개수와 배치 및 직경의 크기를 변경하게 되면, 제1 수직감쇠부(140)의 감쇠능력은 다양하게 가변될 수 있다.And the through hole 144c is a component that is formed through a plurality of the operation head 144b so that the operation head 144b forms a fluid F and a viscous resistance VR, and the number, arrangement and size of the diameter are changed. Then, the damping ability of the first vertical damping unit 140 may be variously varied.

이때, 작동헤드(144b)와 유체(F) 간의 점성저항(VR)은, 점성을 갖는 유체(F)가 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 수직방향의 진동(HF,VF)에 의해 상하로 이동하는 작동헤드(144b)의 관통공(144c)을 통해 작동헤드(144b)로 구획되는 가압공간의 위쪽과 아래쪽으로 각각 유출입됨으로써 발생하게 된다.At this time, the viscous resistance VR between the operation head 144b and the fluid F is, as shown in FIGS. It is generated by flowing in and out of the pressurized space partitioned by the operation head 144b through the through-hole 144c of the operation head 144b moving up and down, respectively.

제2 수직감쇠부(160)는, 상판(120)과 수평감쇠부(130) 사이에 개재되어 상,하부구조물(20,30)로부터 전달된 수직방향의 진동(VF)에 따라 상하로 변형(CD,TD)되며 진동을 감쇠하는 구성요소로서, 압축과 복원이 원활하게 이루어질 수 있는 금속이나 합성수지 등을 소재로 제작된 코일 또는 나선형의 스프링일 수 있다.The second vertical damping part 160 is interposed between the upper plate 120 and the horizontal damping part 130 and is vertically deformed according to the vibration (VF) in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures 20 and 30 ( CD, TD) and vibration damping components, it may be a coil or spiral spring made of metal or synthetic resin that can be compressed and restored smoothly.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 제2 수직감쇠부(160)는, 초탄성 형상기억합금을 소재로 제작하여 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 코일형상의 가운데 공간에 제1 수직감쇠부(140)가 위치하도록 배치한 상태에서 하단부가 수평감쇠부(130)를 지지하고 상단부가 상판(120)의 하면을 지지하도록 설치하게 된다.However, the second vertical attenuation unit 160 according to an embodiment of the present invention is made of a superelastic shape memory alloy as a material, and as shown in FIGS. 4 to 6 , the first vertical attenuation is formed in the center space of the coil shape. In a state in which the portion 140 is positioned, the lower end supports the horizontal damping unit 130 and the upper end supports the lower surface of the upper plate 120 .

여기서 초탄성 형상기억합금(superelasticity shape memory alloy, 超彈性 形狀記憶合金)이란, 소성변형이 가해지고 난 후에 열이 가해지지 않더라도 실온에서 원래의 형상으로 복원되도록 제작된 합금 소재로서, 본 발명의 실시예에서는 외력에 대한 잔류변형의 최소화와 원형 복원이 실온의 작동환경에서 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위해 니티놀 합금을 사용하여 제2 수직감쇠부(160)를 코일형상의 스프링으로 제작하게 된다.Here, superelasticity shape memory alloy (superelasticity shape memory alloy, 超彈性 形狀記憶合金) is an alloy material manufactured to restore to its original shape at room temperature even if heat is not applied after plastic deformation is applied, and the practice of the present invention In the example, the second vertical damping unit 160 is manufactured as a coil-shaped spring using a nitinol alloy in order to minimize residual deformation due to external force and to restore original shape smoothly in an operating environment at room temperature.

이러한 제2 수직감쇠부(160)는, 상술한 바와 같이 초탄성 형상기억합금의 소재 선정, 열처리방식에 대한 변경과, 본 발명이 적용되는 설치장소나 용도, 구조물에 가해지는 예상 하중 등에 대응하여 제2 수직감쇠부(160)의 나선 굵기를 다르게 하거나 나선의 턴 수를 증감하는 변경을 통해, 수직방향 진동(VF)에 대한 복원능력과 감쇠능력을 종래의 면진장치에 비해 풍성하고 다양하게 조절 및 제한할 수 있게 된다.As described above, the second vertical damping unit 160 responds to the selection of the material of the superelastic shape memory alloy, the change of the heat treatment method, the installation place or use to which the present invention is applied, the expected load applied to the structure, etc. By varying the thickness of the helix of the second vertical damping unit 160 or changing the number of turns of the helix, the restoration ability and the damping ability for the vertical vibration (VF) are abundantly and diversely adjusted compared to the conventional seismic isolator. and may be limited.

한편, 제2 수직감쇠부(160)는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상판(120)과 수평감쇠부(130) 사이에서 유격 없이 하판(110)의 하방이동이나 상판(120)의 상방이동과 같은 수직방향의 진동(VF)에 즉각 반응하며 완충할 수 있도록 하기 위해, 상판(120)과 수평감쇠부(130) 사이에서 미리 압축변형된 상태로 설치될 수 있다.On the other hand, the second vertical damping unit 160, as shown in (b) of FIG. 5, moves downward of the lower plate 110 or the upper plate 120 without play between the upper plate 120 and the horizontal damping part 130. ) may be installed in a pre-compression-deformed state between the upper plate 120 and the horizontal damping part 130 in order to immediately respond to and buffer the vibration (VF) in the vertical direction such as upward movement of the upper plate 120 .

이상에서 살펴본 바와 같은 제2 수직감쇠부(160)와 제1 수직감쇠부(140)는, 감쇠능력이 상이한 소재와 작동방식으로 각각 구현되고, 수평방향의 진동(HF)을 감쇠하는 수평감쇠부(130)와 서로 연계되나 각각 독립적으로 작동함으로 인해 수직방향의 진동(VF)에 대하여 상호 보완적이고 중첩적인 감쇠작동을 효과적으로 수행할 수 있게 된다. As described above, the second vertical attenuation unit 160 and the first vertical attenuation unit 140 are respectively implemented in materials and operating methods having different attenuation capabilities, and are horizontal attenuation units that attenuate vibration (HF) in the horizontal direction. (130) is linked to each other, but because each operates independently, it is possible to effectively perform a mutually complementary and overlapping damping operation with respect to the vertical vibration (VF).

이에 따라 제1,2 수직감쇠부(140,160)가 적용된 본 발명에 따른 면진장치(100)는, 수직방향의 입체적 진동(HF,VF)을 종래 면진장치에 비해 보다 효율적으로 완충 내지 감쇠시킬 수 있는 것이다.Accordingly, the seismic isolator 100 according to the present invention to which the first and second vertical damping units 140 and 160 are applied is capable of buffering or damping the three-dimensional vibrations (HF, VF) in the vertical direction more efficiently than the conventional seismic isolator. will be.

납블록(170)은, 본 발명에 따른 면진장치(100)의 감쇠능력을 보완적으로 증대시키기 위해 수평감쇠부의 중앙부에 관통설치되는 납소재로 된 기둥형상의 구성요소이다.The lead block 170 is a pillar-shaped component made of a lead material that is installed through the center of the horizontal damping part in order to supplementally increase the damping ability of the seismic isolator 100 according to the present invention.

이러한 납블록(170)은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상단부가 제1 수직감쇠부(140)의 하단부 즉, 실린더(142)에 지지되고, 하단부는 수평감쇠부(130)의 중앙부를 관통하며 하판(110)에 지지되도록 설치됨으로써, 상,하부구조물(20,30)로부터 전달된 수평방향의 진동(HF)에 따라 형상변형되며 수평감쇠부(130)의 감쇠능력을 보완하게 된다.As shown in FIGS. 4 to 6 , the lead block 170 has an upper end supported on the lower end of the first vertical damping unit 140 , that is, the cylinder 142 , and the lower end of the horizontal damping unit 130 . By passing through the central part and being installed to be supported by the lower plate 110, the shape is deformed according to the horizontal vibration (HF) transmitted from the upper and lower structures 20 and 30, and the damping ability of the horizontal damping unit 130 is supplemented. do.

이러한 납블록(170)은, 대략 20℃ 상온에서 외력에 의해 변형된 후 재결정과 분자복원의 과정을 통해 원래의 형상으로 복원될 수 있는 납을 소재로 제작될 수 있다.The lead block 170 may be made of lead, which can be restored to its original shape through recrystallization and molecular restoration after being deformed by an external force at room temperature of about 20°C.

즉, 납블록(170)은, 상부구조물(20) 또는 하부구조물(30)로부터 인가된 수평방향의 진동(HF)에 의해 일단 일방향으로 휘어지는 방식으로 진동(HF)을 흡수한 후, 진동(HF)이 제거되면 상온에서 원래의 직선 형상으로 서서히 복원되는 거동을 수행하게 된다.That is, the lead block 170 absorbs the vibration (HF) in a manner that is once bent in one direction by the vibration (HF) in the horizontal direction applied from the upper structure 20 or the lower structure 30, and then the vibration (HF) ) is removed, the behavior is gradually restored to the original linear shape at room temperature.

한편, 상판(120), 하판(110), 보호커버(150)로 둘러싸인 내부 공간에는, 수평감쇠부(130), 제1,2 수직감쇠부(140,160) 등의 작동을 원활하게 하는 윤활물질이 충진될 수 있다. 이때, 온도변화에 따라 가변적인 감쇠작동이 이루어질 수 있도록, 윤활물질에는 상술한 바와 같은 상변이물질이 혼합될 수 있다.On the other hand, in the inner space surrounded by the upper plate 120, the lower plate 110, and the protective cover 150, a lubricating material that facilitates the operation of the horizontal damping part 130, the first and second vertical damping parts 140, 160, etc. can be filled. In this case, the phase change material as described above may be mixed with the lubricating material so that a variable damping operation can be made according to the temperature change.

위와 같이 윤활물질에 다양한 상변이물질들 중에서 윤활물질의 최적 작동온도 범위에 대응하는 상변이물질이 첨가되면, 윤활물질의 열저장능력이 향상될 수 있게 된다.As described above, when a phase change material corresponding to the optimum operating temperature range of the lubricating material among various phase change materials is added to the lubricating material, the heat storage capacity of the lubricating material can be improved.

그리고 주변 온도에 따라 상변화되는 상변이물질로 인해 윤활물질의 점성이 변화되면, 제2 수직감쇠부(160) 등은 원활하게 윤활되면서도 온도에 따라 가변적인 감쇠작동을 수행할 수 있게 된다.And when the viscosity of the lubricating material is changed due to the phase-change material that changes according to the ambient temperature, the second vertical damping unit 160 and the like can be smoothly lubricated while performing a variable damping operation according to the temperature.

이러한 상변이물질은, 상술한 바와 같이 상변화 온도 범위가 상온 범위인 파라핀계 왁스 또는 상변화 온도 범위가 대략 0℃를 포함하는 유기계열의 알케인(Alkane) 등일 수 있다. 이때에도 여러 종류의 상변이물질을 다양한 비율로 혼합하여 상변화 온도범위를 변경할 수 있다.As described above, the phase change material may be a paraffinic wax having a phase change temperature range of room temperature, or an organic alkane having a phase change temperature range of approximately 0°C. Even at this time, the phase change temperature range may be changed by mixing various types of phase change materials in various ratios.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 수직감쇠 보강형 면진장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 하중이 지속적으로 작용하게 되는 교량구조물(10) 등의 하부를 지지하며 하중을 완충하는 면진받침으로 사용될 수 있다.As described above, the vertical damping reinforcement type seismic isolator 100 according to the embodiment of the present invention supports the lower part of the bridge structure 10, etc. to which various loads are continuously applied, as shown in FIG. It can be used as a seismic isolation bearing that cushions the load.

여기서 교량구조물(10)은, 교량의 도로면을 이루는 보(12)와 보(12)를 지지하는 교각(14) 등의 주요 프레임, 거셋(16)을 매개로 역 V자형, V자형, 토글형 등의 다양한 형태로 교량을 보강하는 가새(18) 및 가세와 교각(14)에 결합되어 하부구조물(30)인 지면에 고정설치되는 상부구조물(20)로 이루어질 수 있다.Here, the bridge structure 10 is an inverted V-shape, V-shape, toggle through the main frame, gusset 16, etc., such as the beam 12 constituting the road surface of the bridge and the pier 14 supporting the beam 12. It may be made of a brace 18 for reinforcing the bridge in various forms, such as a shape, and an upper structure 20 that is coupled to the brace and pier 14 and is fixedly installed on the ground, which is the lower structure 30 .

이때, 본 발명의 실시예에 따른 면진장치(100)는, 상부구조물(20)과 하부구조물(30)인 지면 사이에 설치되어 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 하부구조물(30) 또는 상부구조물(20)로부터 전달되는 다양한 형태의 입체적 진동(HF,VF) 즉, 외부 하중(태풍, 지진 등)을 수평 및 수직방향 성분으로 분할하여 효과적이고 상호 보완적으로 완충 내지 감쇠시키는 작용을 수행하게 된다.At this time, the seismic isolator 100 according to the embodiment of the present invention is installed between the upper structure 20 and the ground which is the lower structure 30, and as shown in FIGS. 4 to 6 , the lower structure 30 or the upper part Various types of three-dimensional vibrations (HF, VF) transmitted from the structure 20, that is, external loads (typhoons, earthquakes, etc.) are divided into horizontal and vertical components to effectively and complementarily buffer or dampen do.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, but it is common knowledge in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Accordingly, such modifications or variations should not be individually understood from the spirit or point of view of the present invention, and the modified embodiments should belong to the claims of the present invention.

HF: 수평방향의 진동 VF: 수직방향의 진동
TD: 인장변형 CD: 압축변형
VR: 점성저항
10: 교량구조물 12: 보
14: 교각 16: 거셋
18: 가새 20: 상부구조물
30: 하부구조물
100: 수직감쇠 보강형 면진장치
110: 하판 120: 상판
122: 체결부 130: 수평감쇠부
132: 탄성판 134: 금속판
140: 제1 수직감쇠부 142: 실린더
F: 유체 144: 작동부재
144a: 작동로드 144b: 작동헤드
144c: 관통공 150: 보호커버
152: 주름부 160: 제2 수직감쇠부
170: 납블록
HF: Vibration in the horizontal direction VF: Vibration in the vertical direction
TD: Tensile strain CD: Compressive strain
VR: viscous resistance
10: bridge structure 12: beam
14: Pier 16: Gusset
18: brace 20: superstructure
30: substructure
100: vertical damping reinforcement type seismic isolator
110: lower plate 120: upper plate
122: fastening part 130: horizontal attenuation part
132: elastic plate 134: metal plate
140: first vertical damping unit 142: cylinder
F: fluid 144: operation member
144a: actuating rod 144b: actuating head
144c: through hole 150: protective cover
152: wrinkle 160: second vertical attenuation part
170: lead block

Claims (7)

하부구조물의 상단부에 설치되는 하판; 상기 하판에서 이격된 상태로 상부구조물의 하단부에 설치되는 상판; 상기 하판에 설치되어 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수평방향의 진동에 따라 좌우로 탄성변형되며 진동을 감쇠하는 탄성소재의 수평감쇠부; 상기 상판과 수평감쇠부 사이에 구비된 실린더와, 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수직방향의 진동에 따라 상기 실린더 내부의 유체와 점성저항을 형성하며 선형이동하도록 상기 상판에 결합된 작동부재에 의해 진동을 감쇠하는 제1 수직감쇠부; 및 상기 하판, 상판, 수평감쇠부 및 제1 수직감쇠부를 감싸도록 구비되는 보호커버를 포함하고,
상기 수평감쇠부는, 탄성판과 금속판이 교대로 적층되며 일체화되어 상기 하판에 설치되고,
상기 상판과 상기 수평감쇠부 사이에는, 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수직방향의 진동에 따라 상하로 압축변형되며 진동을 중첩적으로 감쇠하는 제2 수직감쇠부가 개재되고,
상기 수평감쇠부의 중앙부에는, 상기 상,하부구조물로부터 전달된 수평방향의 진동에 따라 형상변형되며 상기 수평감쇠부의 감쇠능력을 보완하는 납블록이 관통하며 설치되고,
상기 보호커버로 둘러싸인 내부 공간에는,
상기 수평감쇠부와 상기 제1,2 수직감쇠부의 작동을 원활하게 하는 윤활물질과, 온도변화에 따라 가변적인 감쇠작동이 이루어지게 하는 상변이물질이 서로 혼합되어 충진되는 것을 특징으로 하는 수직감쇠 보강형 면진장치.
a lower plate installed at the upper end of the lower structure; an upper plate installed at the lower end of the upper structure while being spaced apart from the lower plate; a horizontal damping part of an elastic material installed on the lower plate and elastically deformed left and right according to the horizontal vibration transmitted from the upper and lower structures to damp the vibration; A cylinder provided between the upper plate and the horizontal damping unit, and an operating member coupled to the upper plate to linearly move while forming viscous resistance with the fluid in the cylinder according to the vibration in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures a first vertical damping unit for damping vibration; and a protective cover provided to surround the lower plate, the upper plate, the horizontal damping part and the first vertical damping part,
The horizontal damping unit is installed on the lower plate by being integrated with an elastic plate and a metal plate being alternately stacked,
A second vertical damping part is interposed between the upper plate and the horizontal damping part, which is compressively deformed up and down according to the vibration in the vertical direction transmitted from the upper and lower structures and overlaps the vibration,
In the central portion of the horizontal damping part, a lead block that is deformed in shape according to the vibration in the horizontal direction transmitted from the upper and lower structures and supplements the damping ability of the horizontal damping part is installed and penetrates,
In the inner space surrounded by the protective cover,
A vertical damping reinforcement type, characterized in that a lubricating material for smooth operation of the horizontal damping part and the first and second vertical damping parts, and a phase change material for variable damping operation according to temperature change are mixed and filled with each other isolator.
제1항에 있어서,
상기 실린더는,
내부에 형성된 가압공간에 상기 유체를 밀폐된 상태로 저장하는 함체형상으로 이루어지고,
상기 작동부재는,
상기 상판에 결합된 작동로드;
상기 작동로드의 단부에 형성되어 수직방향의 진동에 따라 상기 가압공간을 상하로 선형이동하는 작동헤드; 및
상기 작동헤드가 상기 유체와 점성저항을 형성하도록 상기 작동헤드에 복수 개로 형성된 관통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직감쇠 보강형 면진장치.
According to claim 1,
The cylinder is
Consists of a housing shape for storing the fluid in a sealed state in the pressurized space formed therein,
The operating member is
an operation rod coupled to the upper plate;
an actuating head formed at an end of the actuating rod to linearly move the pressing space up and down according to vibration in a vertical direction; and
and a plurality of through-holes formed in the operation head so that the operation head forms viscous resistance with the fluid.
제2항에 있어서,
상기 제1 수직감쇠부의 작동범위에 대응하는 상기 보호커버의 영역에는,
상기 제1 수직감쇠부의 원활한 작동을 안내하기 위해, 자바라 구조의 주름부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수직감쇠 보강형 면진장치.
3. The method of claim 2,
In the area of the protective cover corresponding to the operating range of the first vertical damping part,
In order to guide the smooth operation of the first vertical damping part, a vertical damping reinforcement type seismic isolator, characterized in that a bellows structure is formed.
제2항에 있어서,
상기 유체는, 공기 또는 오일로 이루어지고,
상기 오일은,
상기 제1 수직감쇠부의 감쇠능력이 온도에 따라 가변되도록 하기 위해, 특정된 상변화 온도 범위에서 상태가 변환되는 상변이물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직감쇠 보강형 면진장치.
3. The method of claim 2,
The fluid is made of air or oil,
The oil is
The vertical damping reinforcement type seismic isolator further comprising a phase change material whose state is changed in a specified phase change temperature range so that the damping ability of the first vertical damping part varies with temperature.
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