KR200369402Y1

KR200369402Y1 - 면진베어링

Info

Publication number: KR200369402Y1
Application number: KR20-2004-0022759U
Authority: KR
Inventors: 김동원; 정찬윤
Original assignee: 동일고무벨트주식회사
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2004-12-04

Abstract

본 고안은 상.하단의 외측에 각각 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b)가 형성되며, 내부에는 보강플레이트(11)와 고무(13)를 적층하여 가황접착되는 면진베어링(10)에 있어서, 상기 고무(13)와 접하는 상기 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 상기 보강플레이트(11)의 표면에 가공요철(15)을 형성하여 상기 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 상기 보강플레이트(11)와 상기 고무(13)와의 접착력을 높일 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 면진베어링이다.

본 고안에 따르면, 면진베어링의 고무와 접하는 플레이트 표면에 가공요철을 형성하여, 통상의 면진베어링 플레이트 표면처리보다 접착력을 증대시켜 보다 안정적인 수직강성과 향상된 수평변형 능력을 동시에 가지게 되어 제품의 내구성 및 요구성능이 향상된다.

Description

면진베어링{Seismic Isolator}

본 고안은 면진베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축물이나 교량의 하중을 지지하고, 지진에 의한 지반의 진동 및 풍하중 등의 기타 외력으로 인한 진동으로부터 건축물이나 교량등을 안전하게 보호하기 위한 면진베어링에 관한 것이다.

일반적으로, 면진베어링은 수직으로는 충분한 강성으로 지지안전성을 가지며, 수평방향으로는 지진 등의 수평진동의 발생시 충분한 변형능력 및 에너지 소산능력을 가져 진동에너지를 흡수할 수 있는 것이 구조적으로 요구된다.

면진베어링은 강재로 된 엔드플레이트를 상.하단에 형성하며, 내부에는 고무와 보강플레이트를 교대로 적층하여 가황접착시킨 것이다. 플레이트와 고무의 접착력을 통해 고무의 압축 변형을 억제시켜 하중지지 성능을 갖추며, 특수하게 배합된 고무의 탄성이나 점성적 성질 및 납과 같이 특별한 소성을 가진 댐퍼를 이용하여 지진이나 풍하중 등에 의한 수평진동에너지를 흡수하는 시스템이다.

상기와 같은 면진베어링의 요구성능을 만족시키기 위해 무엇보다도 요구되는 것이 고무와 플레이트간의 접착력이다.

종래에는 면진베어링의 플레이트와 고무를 접착하기 위해 플레이트를 표면처리 하였다. 플레이트의 표면처리방법은 플레이트 표면에 쇼트 브라스트나 철심표면을 부식시킨 다음에 인산염 피막을 형성시키는 것이었다.

이러한 종래의 플레이트 표면처리 방법의 문제점은, 두께가 얇은 플레이트의 표면처리시 플레이트 형상의 변형을 가져올 수 있으며, 브라스트의 균일도 및 인산염 피막의 형성분포에 따라 균등한 접착력을 갖추기가 힘들었다. 또한, 고무와 접착이 필요없는 부분은 향후 후가공이 필요하므로, 후가공시의 오염에 의한 접착 불량이 발생할 수 있었다. 이러한 접착 불량은 일정크기 이상의 수직하중 및 수평변형이 발생할 경우에는 접착박리 현상을 나타내며, 제품전체의 성능을 상실하게 만들 수 있었다.

또한, 종래의 철심표면 처리 방법은 면진베어링에서 다른 부분보다 특히 스트레스가 집중되는 플레이트의 특정부분의 접착력만을 향상시키기 위한 가공이 어려운 문제점등이 있었다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플레이트의 표면에 일정한 피치와 산을 가지는 요철을 형성하여, 고무와 플레이트간의 접착력을 향상시키는 면진베어링을 제공함에 있다.

상술한 목적은 고무와 접하는 상.하부 엔드플레이트 및 보강플레이트의 표면에 가공요철을 형성하여 상.하부 엔드플레이트 및 보강플레이트와 고무와의 접착력을 높일수 있도록 구성한 면진베어링에 의해 달성할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 면진베어링을 적용한 실시예인 면진시스템의 일부 분해사시도,

도 2는 본 고안에 따른 면진베어링을 적용한 실시예인 면진시스템의 종단면도,

도 3은 본 고안에 따른 면진베어링의 부분단면 사시도,

도 4는 본 고안에 따른 면진베어링의 가공요철을 도시하는 단면도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 면진베어링 11 : 보강플레이트

12a : 상부 엔드플레이트 12b : 하부 엔드플레이트

13 : 고무 15 : 가공요철

16 : 홀 20a : 상부 플랜지플레이트

20b : 하부 플랜지플레이트 30a : 상부 앙카플레이트

30b : 하부 앙카플레이트 50 : 면진시스템

상.하단의 외측에 각각 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b)가 형성되며, 내부에는 보강플레이트(11)와 고무(13)를 적층하여 가황접착되는 면진베어링(10)에 있어서, 상기 고무(13)와 접하는 상기 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 상기 보강플레이트(11)의 표면에 가공요철(15)을 형성하여 상기 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 상기 보강플레이트(11)와 상기 고무(13)와의 접착력을 높일수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 면진베어링을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 면진베어링이 적용된 상태를 나타내는 면진시스템의 분리사시도로서, 면진베어링(10)의 상.하단의 외측으로부터 각기 상.하부 앙카플레이트(30a)(30b) 및 상.하부 플랜지플레이트(20a)(20b)가 볼트(40)에 의하여 체결되는 면진시스템(50)으로 구성된다.

면진베어링(10)을 중심으로 상.하단에 장착되는 상.하부 플랜지플레이트(20a)(20b) 및 상.하부 앙카플레이트(30a)(30b)는 서로 대칭 형상으로 결합된다. 면진베어링(10)의 단부에 상.하부 플랜지플레이트(20a)(20b)가 장착되도록 볼트(40) 체결 한다. 상.하부 플랜지플레이트(20a)(20b)의 외측단부에는 건축물 및 교량에 매설되는 앙카볼트(미도시)가 외향되게 형성되는 상.하부 앙카플레이트(30a)(30b)가 볼트(40)에 의해 체결된다.

도 2는 면진베어링이 적용된 상태를 나타내는 면진시스템의 종단면도로서, 면진베어링(10)를 중심으로 면진베어링(10)의 상.하단에 적층된 상.하부엔드플레이트(12a)(12b)의 외측으로 각각의 상.하부 플랜지플레이트(20a)(20b) 및 상.하부 앙카플레이트(30a)(30b)를 볼트(40)로 체결한다.

면진베어링(10)의 중앙에 형성된 홀(16)에는 납등으로 만들어진 소성댐퍼(미도시)를 삽입할 수 있다. 면진베어링(10)의 종류에 따라서는 소성댐퍼를 사용하지 않을 경우에는, 홀(16)이 존재하지 않는 면진베어링(10)이 생산되기도 한다.

도 3은 면진베어링의 일부를 절개하여 면진베어링의 내부구성을 나타내는 부분단면 사시도로서, 면진베어링(10)의 외측에 형성되는 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b)와, 내부에는 보강플레이트(11) 및 고무(13)를 적층한 후 가황접착을 한다.

상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)의 사이와 면진베어링(10)의 외주면에는 고무(13)를 가황접착한다. 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)와 고무(13)가 접하는 단부에는 고무(13)와의 접착력을 높이기 위하여 가공요철(15)을 형성한다. 가공요철(15)은 상부 엔드플레이트(12a)의 저면 및 하부 엔드플레이트(12b)의 상면과 보강플레이트(11)의 상.하면에 가공처리 한다.

도 4는 도 3의 "A"를 확대하여 가공피치를 나타내는 단면도로서, 보강플레이트(11)의 상.하면에 가공요철(15)을 형성한다.

상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)의 표면에 형성된 가공요철(15)의 피치(P)는 산과 산사이의 거리를 나타내며, 높이(H)는 산의 높이를 나타낸다. 가공요철(15)의 피치(P)는 0.1~3mm이며, 높이(H)는 0.1~3mm의 길이로 가공된다.

가공요철(15)은 고무(13)와 접착되는 상.하 엔드플레이트(12a)(12b) 전체표면적의 일부인 20~60%, 상기 보강플레이트(11) 전체표면적의 40~100%에 해당하는 표면에 형성된다. 가공요철(15)은 일반적으로 나선 또는 동심원의 형태로 가공한다. 가공요철(15)의 다른 실시예로서 직선의 형태로 가공할 수 있다.

가공요철(15)의 형상은 ("","","") 중에서 선택된 하나의 형상으로 가공된다.

즉, 이러한 가공요철(15)을 형성함으로서, 고무(13)와 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)간의 접착력이 향상되어 지진시에 횡방향의 순간 극하중이 작용할 때, 면진베어링의 우수한 횡 방향 변형 능력을 제공할 수 있다.

본 고안에 따른 면진베어링(10)을 제조하는 과정은 다음과 같다.

본 고안에서의 면진베어링(10)은 고무(13)와 접착되는 상.하부 엔드플레이트

(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)의 표면에 물리적 혹은 화학적 처리를 통해 가공요철(15)을 형성시키고 프라이머와 접착제를 도포한 후 완전히 건조시킨다. 그 다음 접착제가 도포된 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)와 고무(13)를 금형에 넣고 일체로 가황시킨다. 가공요철(15)은 여러가지 방법으로 실시하여 접착력과 수직강성 최대 파단변위를 측정 최적의 가공요철(15)조건을 찾았다.

이하 본 고안의 실시예로서, 요철이 형성된 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11) 표면을 갖는 면진베어링(10)의 제작과 성능을 제 1 및 제 2 실시예로 나누어 상세히 설명한다.

제 1 실시예로서, 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)의표면을 통상의 방법으로 처리한 후 용제로 세척하고 로드(LOAD)사의 켐록 205와 252를 차례로 도로한다. 그리고 고무(13)는 천연고무를 기본으로 하는 [표 1]의 배합을 적용하였다. 가황조건은 250톤 압력과 150℃의 온도에서 300분이다. 가황후 3일이 경과한 후 1개의 제품은 수직강성 시험 및 최대파단변위 측정시험을 실시하고, 다른 1개의 제품은 절단하여 보강플레이트(11)와 고무(13)의 접착력을 한국산업규격의 가황고무 물리시험 방법(KSM 6518)에 따라 실시하였으며, 상기의 시험결과는 [표 2]와 같다. 수직강성 시험의 조건은 제품의 유효단면적당 100kgf의 수직하중을 가한 후 수직시험최대하중의 ±30%를 3회 반복 재하하여 3회째의 압축강성을 측정하는 것이다. 최대 파단변위 측정시험은 제품의 유효단면적당 100kgf의 수직하중을 가한후 수평방향으로 제품 파단시까지 변형을 주고 이때의 변위를 측정하여 제품의 전체 고무(13) 두께와의 백분비로서 나타낸 시험결과 값이다.

[표 1]

구 분	규 격	메이커	배합비율
천연고무(13)	CV 50	말레이시아 産	100
산화아연	일반	한일아연화	5
스테아린산	일반	삼광고화켐	2
카본블랙	FEF	동양제철화학	50
노방제	RD	동양제철화학	2
촉진제	DM	동양제철화학	1
유황	일반	미원상사	2

[표 2]

구 분	A	B	C
플레이트표면처리	Sand blast	Shot ball blast	강산+인산염피막
세척	톨루엔	톨루엔	-
프라이머	켐록 205	켐록 205	켐록 205
접착제	켐록 252	켐록 252	켐록 252
접착력(kgf/cm)	9.4	9.2	8.9
수직강성(tonf/cm)	459	456	452
최대파단변위(%)	357	343	335

제 2 실시예로서, 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 보강플레이트(11)의 표면을 본 고안의 여러가지 형상으로 가공한 후 용제로 세척하고 로드(LOAD)사의 켐록 205와 252를 차례로 도포한다. 그리고, 고무(13)는 천연고무를 기본으로 한 [표 1]의 배합을 적용하였었다. 가황조건은 250톤 압력과 150℃의 온도에서 300분이다. 가황후 3일이 경과한 후 1개의 제품은 수직강성 시험 및 최대파단변위 측정시험을 실시하고, 다른 1개의 제품은 절단하여 보강플레이트(11)와 고무(13)의 접착력을 한국산업규격의 가황고무 물리시험 방법(KSM 6518)에 따라 실시하였으며, 상기의 시험결과는 [표 2]와 같다. 수직강성 시험의 조건은 제품의 유효단면적당 100kgf의 수직하중을 가한 후 수직시험최대하중의 ±30%를 3회 반복 재하하여 3회째의 압축강성을 측정하는 것이다. 최대 파단변위 측정시험은 제품의 유효단면적당 100kgf의 수직하중을 가한후 수평방향으로 제품 파단시까지 변형을 주고 이때의 변위를 측정하여 제품의 전체 고무(13) 두께와의 백분비로서 나타낸 시험결과 값이다.

[표3]

구 분	D	E	F	G
플레이트표면가공	피치(mm)	1	0.8	0.5	0.3
플레이트표면가공	높이(mm)	1	0.8	0.5	0.3
세척	톨루엔	톨루엔	톨루엔	톨루엔
프라이머	켐록 205	켐록 205	켐록 205	켐록 205
접착제	켐록 252	켐록 252	켐록 252	켐록 252
접착력(kgf/cm)	9.5	10.5	10.7	9.9
수직강성(tonf/cm)	458	463	467	461
최대파단변위(%)	355	403	410	397

이상과 같이, 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나,본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 실용신안등록청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 고안에 따르면, 면진베어링의 고무와 접하는 플레이트 표면에 가공요철을 형성하여, 통상의 면진베어링 플레이트 표면처리보다 접착력을 증대시켜 보다 안정적인 수직강성과 향상된 수평변형 능력을 동시에 가지게 되어 제품의 내구성 및 요구성능이 향상되는 우수한 효과가 있다.

두께가 얇은 플레이트의 표면처리시 플레이트 형상의 변형이 일어나지 않으며, 가공요철을 고르게 분포시켜 균등한 접착력을 갖을 수 있는 효과가 있다. 또한, 가공요철을 스트레스가 집중되는 플레이트의 특정부분에 형성하여 플레이트 일정부분의 접착력만을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

즉, 이러한 가공요철부에 의한 고무와 플레이트와의 접착력 향상은 지진시에 횡방향의 순간 극하중이 작용할 때, 면진베어링의 우수한 횡방향 변형능력을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상.하단의 외측에 각각 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b)가 형성되며, 내부에는 보강플레이트(11)와 고무(13)를 적층하여 가황접착되는 면진베어링(10)에 있어서,

상기 고무(13)와 접하는 상기 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 상기 보강플레이트(11)의 표면에 가공요철(15)을 형성하여 상기 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 및 상기 보강플레이트(11)와 상기 고무(13)와의 접착력을 높일수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)의 피치(P)는 0.1~3mm 이고, 높이(H)가 0.1~3mm 인것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)은 나선 형태인 것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)은 동심원 형태인 것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)은 직선 형태인 것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)은 상기 고무(13)와 접착되는 상기 상.하부 엔드플레이트(12a)(12b) 전체표면적의 일부인 20~60%, 상기 보강플레이트(11) 전체표면적의 40~100%에 해당하는 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)의 형상은 "" 인 것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)의 형상은 "" 인 것을 특징으로 하는 면진베어링.
제 1항에 있어서,

상기 가공요철(15)의 형상은 "" 인 것을 특징으로 하는 면진베어링.