KR200360336Y1 - 고감쇠 고무를 이용한 교좌장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교량의 상부구조와 하부구조의 접점부위에 위치하면서 교량의 상부 구조를 상ㆍ하 방향에서 안정시킨 상태에서 수평방향으로 요동할 수 있게 하는 교좌장치에 관한 것으로 고무상탄성판과 보강용 철판을 교대로 중첩하여 가황접착한 탄성체의 가운데에 상ㆍ하로 관통하는 관통공을 형성하고 관통공의 내부에 고감쇠 일래스토머를 충진하여 지진이나 강풍 등에 의하여 교량에 가해지는 충격이나 진동을 흡수 감쇠할 수 있게 한 것이 특징이다.

Description

고감쇠 고무를 이용한 교좌장치{Bearing for high damping elastomers}

본 고안은 고진동 감쇄효과를 갖는 교좌장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 교량의 교좌장치에서 기본적으로 요구되는 받침과 굴림 및 미끄럼과 같은 매우 느린 속도로 진행되는 변위를 수용하면서 지진과 같은 순간적인 변위나 충격을 흡수 감쇄할 수 있는 내진성 교좌장치에 관한 것이다.

통상적인 교량의 교좌장치는 교량의 상부구조와 하부구조의 접점부위에 위치하면서 교량의 상부구조를 상ㆍ하방향에서 안정시킨 상태에서 수평방향으로 요동할 수 있도록 상부구조에서 전달되는 하중을 하부구조에 전달하는 받침기능과 지진이나 바람 등에 의한 굴림과 기온변화에 의한 팽창 및 수축에 따른 미끄럼을 수용하는 완충기능으로 교량의 안전을 도모하고 내구수명을 연장하게 하며 이를 위하여 포트교좌장치(Pot bearing), 스페리칼 교좌장치(Spherical bearing), 납면진 교좌장치 (Lead rubber bearing), 초고감쇠 고무 교좌장치(Super high damping rubber bearing)등 다양한 종류의 교좌장치가 개발된바 특히 지진과 같은 순간적인 충격에 대한 감쇠기능을 강화한 것으로 납면진 교좌장치와 초고감쇠 고무 교좌장치가 있었다.

종래 납면진 교좌장치는 철판으로된 상ㆍ하부 플레이트와 상ㆍ하부 플레이트 사이에 고무등으로 형성된 탄성판과 강성재료층을 형성하는 금속판을 번갈아 적층 되도록하고 적층된 탄성체를 관통하여 기둥형상으로 납을 충진되도록 한 것으로 초기 강성 및 진동감쇠능력을 증대시켜 지진과 같은 외부 충격에도 구조물의 피해를 줄이는 지진 격리장치로 널리 공지ㆍ공용되고 있으나 상기한 다른 교좌장치에 비하여 고가격이며 교량의 교각사이의 간격이 길수록 교좌장치의 높이가 너무 높아지며 충진된 납이 변형 후 원상태로 되돌아 오기 어렵고 납과 고무간의 접착에 따르는 제작상의 어려움이 있었으며, 또다른 면진 교좌장치인 초고감쇠 고무 교좌장치는 고무분자 간의 마찰감쇠 요소와 고무분자 간에 존재하는 점성체에 의한 점성감쇠요소에 의하여 충격에 따른 진동을 감쇠할 수 있는 초고감쇠 고무(Super high damping Rubber, HDR-S)를 보강용 철판과 층상형태로 적층한 것으로 수직 하중에 대하여는 고무의 좌굴현상 없이 지탱할 수 있으며 지진과 같은 진동은 초고감쇠 고무에 의하여 흡수되는 면진교좌장치로 공지된 바 있었으나 초고감쇠 고무의 가격이 고가격이어서 감쇠장치가 지나치게 비싸진다는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 교량의 상부구조를 상ㆍ하방향에서 안정시킨 상태에서 수평방향으로 요동 가능하게 지지하되 지진과 같은 충격이나 진동에너지를 흡수ㆍ감쇠할 수 있는 댐퍼기능을 갖는 교좌장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 또다른 목적은 제작비용이 저렴한 교좌장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 납면진 교좌장치의 단면도

도 2는 종래 초고감쇠 고무 교좌장치의 단면도

도 3은 본 고안 고감쇠 일래스토머를 이용한 교좌장치의 단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 21, 31. 상부구조

12, 22, 32. 하부구조

14, 24, 34. 상부 플레이트

15, 25, 35. 하부 플레이트

16, 26, 36. 보강용 철판

17, 27, 37. 고무상 탄성판

18. 납봉 18' 납 보호관

33. 고감쇠 일래스토머

19, 29, 39. 탄성체

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안 고감쇠 고무 교좌장치(HDRB)는 외관상의 형태는 납면진 교좌장치(LRB)와 극히 유사하나 면진구조(Isolarion System)에 사용되는 재료인 고무가 초고감쇠 효과를 갖는다는 것이 납면진 교좌장치와는 다른 특징이다. 따라서 감쇠구조가 내장되는 형태가 되므로 별도의감쇠기구를 구비할 필요가 없어 교좌장치의 설치가 간단하다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안 고감쇠 고무 교좌장치의 단면도로서 도면에 도시된 바와같이 교량 상부구조(31)와 결합수단에 의하여 결합되는 상부 플레이트(34)와 교량하부구조(32)와 결합되는 하부 플레이트(35)사이에는 가운데에 관통구멍이 형성된 보강용 철판(36)과 압축영구변형이 작은 고무상탄성판(37)을 교대로 적층하고 가황 접착하여 교량상부구조(31)의 수직하중에 대하여는 고무상탄성판(37)의 좌굴현상없이 지탱할 수 있으며 수평하중에 의한 변위는 수용할 수 있는 탄성체(39)를 형성한다.

상ㆍ하방향으로 형성된 탄성체(39)의 내부 관통구멍에는 고무상탄성판(37)에 가해지는 진동에너지의 흡수 감쇠작용을 하는 고감쇠 일래스토머(33)를 충진한다.

이때 충진되는 고감쇠 일래스토머(33)는 보강용철판(36) 및 고무상탄성판 (37)과 일체로 가황하여 성형하는 것이 바람직하며 이는 물성의 특성상 크리프 (Creep) 발생량이 큰 고감쇠 일래스토머(33)가 압축되고 팽출하여 내부변형이 발생하는 것을 방지할 수 있어 내구성을 향상할 수 있다.

따라서 주위의 탄성체(39)에 의하여 구속되어 있는 고감쇠 일래스토머(33)는 고무상탄성판(37)이 압축되어 변형이 발생하는 것과 같이 압축되어 수직하중을 지지하면서 교량에 작용하는 충격이나 진동을 흡수한다.

고감쇠 일래스토머는 구체적으로 부틸고무, NBR 등이 있고 이외에도 NR, SBR, BR, 폴리노르보오넨(Polynorbornene), 실리콘 고무, 불소고무, 클로로부틸고무, 클로로프렌고무,, 우레탄 일래스토머, 또는 이들의 혼합물이나 상기에서 예시된 물질에 보강체, 충전제, 수지류, 유연제등을 배합하여 얻는 감쇠성이 높거나 저동 스프링 특성(Low Dynamic Spring Stiffness)을 구비한 재료로서 특정목적에 맞게 배합된 비율에 따라 미세하게 분산 첨가된 분자간 마찰감쇠요소와 분자간에 존재하는 점성감쇠요소의 상호작용으로 고감쇠성 또는 저동스프링성을 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안 고감쇠 고무를 이용한 교좌장치는 종래의 적층형 고무탄성 교좌장치와 서로 호환이 가능하고, 교량상부 구조물에 대하여 수평 및 수직방향에서 작용하는 매우 느린 변위를 수용할 수 있으며 강풍이나 지진등에 의하여 순간적으로 가해지는 충격에 대한 에너지 감쇠가 가능하며 별도의 댐퍼를 설치할 필요가 없을 뿐아니라 납면진 교좌장치(LRB)와는 달리 면진기능을 변형 후 원상회복이 용이하며 초고감쇠 고무 교좌장치(HDR-S)와 같이 고감쇠기능을 가지면서 값비싼 재료의 사용을 줄여 저렴한 비용으로 교좌장치를 제공할 수 있게할 뿐 아니라 탄성고무와 고감쇠 일레스토머는 쉽게 접착하여 일체화할 수 있어 사용중에 분리되는 현상이 발생하지 않아 보다 장기간 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 고무상탄성판(37)과 보강용 철판(36)을 교대로 중첩하여 가황접착한 탄성체 (39)를 갖는 교좌장치에 있어서, 탄성체(39)의 가운데를 상ㆍ하로 관통하는 관통공을 형성하고 상기 관통공 내부에는 고감쇠 일래스토머(33)를 충진한 것을 특징으로 하는 고감쇠 고무를 이용한 교좌장치.