KR200471176Y1 - 지압판이 구비된 마찰진자 받침 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은 상부구조물과 체결되며 하면이 오목한 반구형상으로 이루어지는 상판; 하부구조물과 체결되며 상면이 오목한 반구형상으로 이루어진 하판; 상기 상판과 하판의 오목한 반구형상에 밀착 부착되는 미끄럼판; 상기 미끄럼판과 볼록한 반구형상의 접촉면을 형성하는 마찰판; 상기 미끄럼판의 오목한 면에 밀착 접촉하는 볼록한 반구형상의 마찰판을 부분 삽입하는 볼록한 반구형상의 홈을 구비한 중간판; 상기 상판, 하판의 콘크리트와 접촉하는 부분에 마찰판보다 큰 그리고 상기 상판, 하판보다는 작은 지압판; 이 포함되고, 상기 지압판(36)은 원형판으로 이루어지고, 직경(D)은 다음의 수학식 'D>Df+2×tan60°×T3'(여기서, Df는 상기 마찰판의 직경이고, T3는 마찰판의 외주면에 해당되는 상판 또는 하판의 두께이다. 그리고 2×tan60는 약 3.464이다.)을 만족하는 것을 특징으로 하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침에 관한 것이다.

Description

지압판이 구비된 마찰진자 받침{Friction pendulum bearing with pressure plates}

본 고안은 지압판이 구비된 마찰진자 받침에 관한 것으로, 대형구조물의 연직하중을 지지하고, 구조물의 처짐 등에 의한 회전을 수용하고, 상시 온도변화에 의한 구조물의 횡 방향 변위를 허용하고, 풍하중에 의한 구조물의 횡 방향 변위를 상대변위가 발생하는 면의 정지 마찰력으로 제한하며, 지진 시에는 상기 상대변위가 발생하는 면의 운동 마찰력으로 지진운동을 감쇠시키는 지압판이 구비된 마찰진자 받침에 관한 것이다.

통상 교량과 같은 대형 구조물들은 상부구조물과 하부구조물 사이에 받침을 설치하여 연직 하중을 지지하면서 횡 방향으로 변위를 허용한다. 도 1은 종래 기술에 따른 마찰진자 받침의 사시도이다. 도 1에서 보여주는 것처럼, 종래의 마찰진자 받침은 상부구조물과 체결되며 하면이 오목한 반구형상으로 이루어진 상판(31)과, 하부구조물과 체결되며 상면이 오목한 반구형상으로 이루어진 하판(32)과, 상기 상판과 하판의 오목한 반구형상에 밀착 부착되는 미끄럼판(33)과, 상기 미끄럼판과 볼록한 반구형상의 접촉면을 형성하는 마찰판(34)과, 상기 상판과 하판의 사이에 구비되어 미끄럼판의 오목한 면에 밀착 접촉하는 볼록한 반구형상의 마찰판을 부분 삽입하는 볼록한 반구형상의 홈을 구비한 중간판(35)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 종래의 마찰진자 받침은 횡 방향의 변위를 수용할 수 있도록, 받침의 상판, 하판에 부착되는 미끄럼판과 상대적으로 연질의 마찰판을 사용하여 접촉면을 형성시키는데, 통상 상기 미끄럼판의 접촉면은 일정 반경을 갖는 오목한 반구 형상으로 하고, 마찰판의 접촉면은 일정 반경을 갖는 볼록한 반구 형상으로 함으로써 진자운동을 하게 한다. 일반적으로 미끄럼판은 한 면이 경면인 얇은 판을 받침 상판, 하판에 부착하여 형성하거나 혹은 받침의 상판, 하판 자체를 오목한 반구형상으로 가공한 후 경질도금 등을 통하여 경면으로 하여 접촉면을 형성하기도 한다. 이런 경우에는 도금면을 미끄럼판으로 간주한다. 마찰판은, 상기 상판, 하판 사이에 구비되는 중간판의 상면, 하면에 볼록한 반구형상의 홈을 구비시킨 후, 삽입시켜 형성된다. 또한 상기 받침의 상판, 하판은 상부구조물과 하부구조물에 따라서 용접 혹은 별도의 앵커부재를 사용하여 고정한다.

따라서 받침의 상판, 하판은 한 면이 오목한 반구형상이므로 중심부가 가장 얇으며, 중심부에서 바깥쪽으로 멀어질수록 점점 더 두꺼워지는 형상을 가진다. 받침 상판, 하판의 최대두께는 받침크기가 크면서 반구형상의 곡률이 작을수록 더 급격하게 증가하는 경향이 있다.

상기 마찰진자 받침은 상기 받침의 상판, 하판을 상부구조물 혹은 교각에 콘크리트 타설하여 시공하므로 상부구조물로부터 받침에 전달되는 하중은 받침의 상판, 중간판 그리고 하판을 통하여 교각의 콘크리트가 지지해야 한다.

도 2는 필요지압면적에 따라 상판, 하판의 두께변화를 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 미끄럼판과 마찰판의 접촉면의 크기를 Df라고 하고, 상기 상판, 하판과 콘크리트의 접촉면에서 콘크리트의 허용지압응력을 만족시키기 위한 최소 필요지압면적의 크기를 Dp1이라고 하면, 상기 상판, 하판의 최소두께는 T1을 필요로 한다. 만일 상기 상판, 하판과 콘크리트의 접촉면에서 콘크리트의 허용지압응력을 만족시키기 위한 최소 필요지압면적의 크기를 Dp2라고 하면, 상기 상판, 하판의 최소두께는 T2를 필요로 한다. 따라서 상기 받침의 상판, 하판은, 도 2의 점선으로 나타낸 것처럼, 더 큰 지압면적을 필요로 하면 부재 두께를 T1에서 T2로 증가시켜야 한다.

마찰진자 받침의 상판, 하판의 두께가 두꺼워지면, 완성된 받침높이가 증가함으로써 더 높은 형하공간을 필요로 하여 구조적 불안정성도 증가하며, 중량이 증가하여 제작비가 상승하며, 또한 중량이 증가하면 더 큰 용량의 장비가 시공시 필요로 하며, 더 두꺼운 강재를 수급하기 위해서 어떤 경우에는 새로운 강재 제조방법을 필요로 하여 제품비용이 증가하는 문제가 있다. 따라서 인접한 콘크리트의 허용 지압응력을 초과하지 않으면서 마찰진자 받침의 상판, 하판의 두께를 얇게 하는 것은 매우 중요한 문제이다.

KR 10-1244717 B1 "충격 흡수 기능이 구비된 마찰 진자 받침" KR 10-0635478 B1 "저 마찰 구름운동 진자받침"

본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은, 받침높이를 줄여 형하공간을 낮추어 교량의 안정성을 향상시키는 데, 중량을 감소시켜 제작비와 시공비를 절감하는 데 그리고 별도 제조공정으로 강재를 제작하기보다 기존 압연강재로의 수급이 용이하도록 사용강재의 두께를 가능한 한 감소시켜 부재비용을 줄이는 지압판이 구비된 마찰진자 받침을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 지진에너지를 소산하는 마찰진자 받침에 있어서, 상부구조물 하부에 체결되며 하면이 오목한 반구형상으로 이루어진 상판; 하부구조물 상부에 체결되며 상면이 오목한 반구형상으로 이루어진 하판; 상기 상판과 하판 각각의 오목한 반구형상에 밀착하여 부착되는 미끄럼판; 상기 미끄럼판 각각에 면접촉되는 마찰판; 상면과 하면에 상기 마찰판을 부분 삽입하는 볼록한 반구형상의 홈을 구비한 중간판; 및 상기 상부구조물과 상판 사이 및 상기 하부구조물과 하판 사이에 각각 구비되되, 상기 마찰판 보다 상대적으로 크고 상기 상판 및 하판 보다 상대적으로 작은 지압판;이 포함되고, 상기 지압판은 원형판으로 이루어지고, 직경(D)은, 다음의 수학식 'D>Df+2×tan60°×T3'을 만족하는 것을 특징으로 한다.
(여기서, Df는 상기 마찰판의 직경이고, T3는 마찰판의 외주면에 해당되는 상판 또는 하판의 두께이다. 그리고 2×tan60는 약 3.464이다.)

삭제

삭제

삭제

상기 지압판은, 외측면을 따라 경사진 환형 돌출부가 형성되어 상기 상판 및 하판 각각에 접촉면적을 넓힌 것을 특징으로 한다.

상기 지압판은, 상부구조물 및 하부구조물에 각각 매립되는 것을 특징으로 한다.

상기 지압판은, 상판 및 하판 각각에 용접 혹은 볼트로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 지압판은, 콘크리트와 인접한 면에 스터드가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 상판 및 하판의 형상은, 원형 혹은 사각형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은, 지압판이 상부구조물 혹은 하부구조물에 매립되므로 받침 설치높이가 작아 상부구조물과 하부구조물 사이의 형하공간을 최소화할 수 있어 구조물의 안정성을 증대시킬 수 있다. 또한 부가적으로 선형높이를 변경하지 않고도 과거 시공된 형하공간이 낮은 받침의 보수보강이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은 상대적으로 중량이 가벼워 제작비용이 적고, 시공 시에도 작은 용량의 장비를 사용함으로써 취급이 용이하고 경제적인 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은 작은 두께를 갖는 강재를 사용할 수 있어, 재료 수급이 용이하여 납기를 줄이는 것이 가능하고 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은, 지압판이 상기 받침의 상판, 하판과 일체로 결합되고 그리고 상부구조물 혹은 하부구조물에 매립되기 때문에, 상기 지압판 측면은 수평하중이 작용하는 경우 콘크리트와 접촉하면서 지압저항을 생성하므로 수평하중을 분담할 수 있어 상기 상판, 하판을 상부구조물 혹은 하부구조물에 고정시키는 앵커부재의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침은, 지압판이 마찰판보다 큰 것을 특징으로 하고 있으므로 상기 받침 상판, 하판이 수직하중에 의한 전단변형을 보강하는 효과가 있어 안정성을 향상시키는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 마찰진자 받침의 사시도.
도 2는 필요지압면적에 따른 상판 혹은 하판의 두께변화를 나타내는 단면도.
도 3은 본 고안의 바람직한 일실시 예에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침의 사시도.
도 4는 본 고안의 바람직한 일실시 예에 따른 지압응력의 분포를 나타내는 단면도.
도 5는 본 고안의 바람직한 다른 실시 예에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 지압판이 구비된 마찰진자 받침의 사시도를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 도 1에서 살펴본 종래의 마찰 진자받침과 마찬가지로, 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 지진에너지를 소산하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침은, 상판(31), 하판(32), 미끄럼판(33), 마찰판(34) 그리고 중간판(35)이 구비되고, 상기 상부구조물과 상판 사이에 및 하부구조물과 하판 사이에 각각 구비되며 상기 마찰판보다 상대적으로 크고 상기 상판 및 하판보다 상대적으로 작은 지압판(36)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 상판(31)은 상부구조물 하부에 체결되며 하면이 오목한 반구형상으로 이루어진다.

상기 하판(32)은 하부구조물 상부에 체결되며 상면이 오목한 반구형상으로 이루어진다.

상기 미끄럼판(33)은 상기 상판(31)과 하판(32) 각각의 오목한 반구형상에 밀착하여 부착되게 된다.

상기 마찰판(34)은 상기 미끄럼판(33) 각각에 면접촉되게 된다.

상기 중간판(35)은 상면과 하면에 상기 마찰판(34)을 부분 삽입하는 볼록한 반구형상의 홈을 구비한 것이다.

상기 지압판(36)은 상기 상부구조물과 상판(31) 사이 및 상기 하부구조물과 하판(32) 사이에 각각 구비되되, 상기 마찰판(34) 보다 상대적으로 크고 상기 상판(31) 및 하판(32) 보다 상대적으로 작은 것이다.

여기서 '크기'라 함은 수평면적을 의미하는 것이고, 상기 지압판(36), 상판(31), 하판(32) 및 마찰판(34)은 동일 중심선상에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 지압판은 콘크리트와 인접한 면에 스터드가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 상판(31) 및 하판(32)의 형상은, 원형 혹은 사각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는데 본 고안에서는 원형으로 실시하였다.

이때, 상기 지압판(36) 및 상판(31), 하판(32) 및 지압판(36)은 동심원상에 위치하여 그 직경 차이로 크기를 구분할 수 있다.

도 4는 본 고안의 바람직한 일실시 예에 따른 지압응력의 분포를 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 지압판(36)과 콘크리트인 상부구조물이 접촉하는 면의 지압응력분포를 보여준다.

상기 지압판(36)과 상부구조물가 접촉하는 면에서 지압응력은 두꺼운 상판(31), 하판(32)이 적용되었을 때와 동일한 크기라는 것을 보여준다.

상기 지압판(36)의 크기에 대해서는, 예를 들면, 두께(To)를 갖는 부재의 하면에 콘크리트가 타설되었을 경우, 부재에 직경(Do)에 해당하는 면적(Ao)에 하중을 가하면, 면적(Ao)에서 접촉면압(po)이 발생하며 또한 하중을 가하는 부재 뒷면에 있는 인접한 콘크리트에도 접촉면압(p1)이 발생된다.

이때, 콘크리트에 접촉면압(p1)을 발생시키는 면적(A1)은, 두께(To)의 크기에 따라 의존하는데 그 크기의 직경(Do + tan60° x To)에 해당한다.

이것은 기존 실험결과로부터 60도 방향으로 면압이 전달되는 특성에 기인한다.

따라서 상기 지압판(36) 크기는 마찰판(34) 보다는 크고, 상기 상판(31) 혹은 하판(32)보다는 작게 되어야 한다.

그러므로 상기 지압판(36)은 원형판으로 이루어지는 경우에는 직경(D)은 다음의 수학식 'D>Df+2 × tan60°×T3'을 만족하는 것을 특징으로 한다.

(여기서, Df는 상기 마찰판의 직경이고, T3는 마찰판의 외주면에 해당되는 상판 또는 하판의 두께이다. 그리고 2×tan60는 약 3.464이다.)

상기 상판(31), 하판(32)의 크기를 정할 때, 미리 접촉면압을 만족하도록 하기 때문에, 지압판(36)이 상기 상판(31), 하판(32)보다 더 커지는 것은 잉여중량이 추가되므로 제조비용이 증가하여 경쟁력이 떨어지며 기능에는 하등 영향이 없다.

상기 지압판(36)의 모양은 상기 마찰판(34)의 모양과 동일한 것이 바람직하나 상, 하면이 평평해야 한다.

상기 지압판(36)은 인접한 상판(31), 하판(32)과 일체로 각각 결합되어야 한다. 결합방법으로는 용접 혹은 볼트체결이 바람직하다.

상기 지압판(36)은 상부구조물 및 하부구조물에 각각에 매립되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 고안의 바람직한 다른 일실시 예에 따른 지압판이 구비된 마찰 진자받침의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 지압판을 제외하고는 종래의 마찰진자 받침과 동일하다.

여기서, 상기 지압판(36)은 외측면을 따라 경사진 환형 돌출부가 형성되어 상기 상판 및 하판 각각에 접촉면적을 넓힌 것을 특징으로 한다.

마찰진자 받침의 상판, 하판은 중심에서 멀어질수록 점점 더 두꺼워지는 형상이므로, 상기 마찰판이 가장자리로 이동하였을 때, 지압면적을 만족하는 최소두께를 확보하기 위해서는, 상기 지압판의 측면이 상기 받침 상판, 하판으로 갈수록 더 커지는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 고안은 상기 받침의 상판, 하판의 두께를 작게 하기 위하여 지압판을 구비한 마찰 진자받침을 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하며 이와 같은 본 고안의 기본적인 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

31: 상판
32; 하판
33: 미끄럼판
34: 마찰판
35: 중간판
36: 지압판

Claims (7)

1. 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 지진에너지를 소산하는 마찰진자 받침에 있어서,
   상부구조물 하부에 체결되며 하면이 오목한 반구형상으로 이루어진 상판(31);
   하부구조물 상부에 체결되며 상면이 오목한 반구형상으로 이루어진 하판(32);
   상기 상판과 하판 각각의 오목한 반구형상에 밀착하여 부착되는 미끄럼판(33);
   상기 미끄럼판 각각에 면접촉되는 마찰판(34);
   상면과 하면에 상기 마찰판을 부분 삽입하는 볼록한 반구형상의 홈을 구비한 중간판(35); 및
   상기 상부구조물과 상판 사이 및 상기 하부구조물과 하판 사이에 각각 구비되되, 상기 마찰판 보다 상대적으로 크고 상기 상판 및 하판 보다 상대적으로 작은 지압판(36);이 포함되고,
   상기 지압판(36)은 원형판으로 이루어지고, 직경(D)은 다음의 수학식 'D>Df+2×tan60°×T3'을 만족하는 것을 특징으로 하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침.
   (여기서, Df는 상기 마찰판의 직경이고, T3는 마찰판의 외주면에 해당되는 상판 또는 하판의 두께이다. 그리고 2×tan60는 약 3.464이다.)
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 지압판(36)은,
   외측면을 따라 경사진 환형 돌출부가 형성되어 상기 상판 및 하판 각각에 접촉면적을 넓힌 것을 특징으로 하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 지압판(36)은,
   상부구조물 및 하부구조물에 각각 매립되는 것을 특징으로 하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 지압판(36)은,
   상판 및 하판 각각에 용접 혹은 볼트로 결합되는 것을 특징으로 하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 지압판(36)은,
   콘크리트와 인접한 면에 스터드가 구비되는 것을 특징으로 하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 상판 및 하판의 형상은,
   원형 혹은 사각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지압판이 구비된 마찰진자 받침.
   
   
   
   

Images