KR20060075358A - 저 마찰 구름운동 진자받침 - Google Patents

저 마찰 구름운동 진자받침 Download PDF

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KR20060075358A
KR20060075358A KR1020040114135A KR20040114135A KR20060075358A KR 20060075358 A KR20060075358 A KR 20060075358A KR 1020040114135 A KR1020040114135 A KR 1020040114135A KR 20040114135 A KR20040114135 A KR 20040114135A KR 20060075358 A KR20060075358 A KR 20060075358A
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Abstract

본 발명은 저 마찰 구름운동 진자받침에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지반과 연결된 바닥구조물과 진동으로부터 보호를 필요로 하는 진동보호 시설물이 설치되는 층 면진 구조물 사이에 장착되어 구조물 사이에 상대운동이 발생할 경우 수평변형을 비롯하여 수직변형을 추종하여 상대 구조물로의 하중전달을 최소화시키면서 동시에 전단변형이 완료된 후 다시 원래 위치로 복원할 수 있도록 하는 저 마찰 구름운동 진자받침에 관한 것이다.
그 결과, 바닥구조물과 층 면진 구조물이 서로 상대운동을 할 때 볼베어링의 구름운동으로 인하여 매우 작은 마찰을 갖으면서 상대운동을 허용하게 되어 지지파 등에 의한 층 면진의 응답가속도가 대폭 줄어들게 되며, 또한 상기 볼베어링이 구름운동을 하는 구면에 곡률에 의해 상대운동이 완료된 후, 원래의 위치로 복원하는 기능을 가지게 된다.
나아가, 수직하중의 전달경로에 구비된 탄성체에 의하여 수직방향의 강성을 자유롭게 조절가능하여 별도의 장치없이 간결한 구조와 적은 비용으로도 3차원 면진 시스템이 달성가능하게 된다.
진자받침, 볼베어링, 복원력, 리테이너, 마찰

Description

저 마찰 구름운동 진자받침{Rolling pendulum bearing with low friction}
도 1은 종래 진자받침을 나타내는 단면도
도 2는 도 1에 따른 종래 진자받침을 나타내는 분해사시도
도 3은 도 1에 따른 종래 진자받침의 거동을 나타내는 단면도
도 4는 종래 볼베어링 받침을 나타내는 단면도
도 5는 도 4에 따른 종래 볼베어링 받침을 나타내는 분해사시도
도 6은 도 4에 따른 종래 볼베어링 받침의 거동을 나타내는 단면도
도 7은 본 발명에 따른 저 마찰 구름운동 진자받침의 실시예를 나타내는 단면도
도 8은 도 7에 따른 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침을 나타내는 분해사시도
도 9는 도 7에 따른 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침의 거동을 나타내는 단면도
도 10은 도 7에 따른 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침에서 탄성체의 구조를 나타내는 단면도
도 11는 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침의 다른 실시예를 나타내는 단면도
도 12는 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도
도 13은 도 12에 따른 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침를 나타내는 분해사시도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 바닥구조물 2 : 층 면진 구조물
10 : 진자받침 11 : 받침하판
12 : 받침상판 13 : 피스톤
14 : 볼베어링 15 : 리테이너
16 : 탄성체 17 : 오목한 구형상의 표면
18 : 볼록한 구형상의 표면 19 : 포트
본 발명은 저 마찰 구름운동 진자받침에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지반과 연결된 바닥구조물과 진동으로부터 보호를 필요로 하는 진동보호 시설물이 설치되는 층 면진 구조물 사이에 장착되어 구조물 사이에 상대운동이 발생할 경우 수평변형을 비롯하여 수직변형을 추종하여 상대 구조물로의 하중전달을 최소화시키면서 동시에 전단변형이 완료된 후 다시 원래 위치로 복원할 수 있도록 하는 저 마찰 구름운동 진자받침에 관한 것이다.
통상 대형 구조물들을 지진운동으로부터 보호하기 위하여 내진설계 혹은 면진설계 중의 하나가 통상 적용되고 있으며, 이를 위하여 교량 혹은 대형탱크 등과 같은 구조물들에 대하여 하부 지반으로부터 입력되는 지진운동의 영향을 저감시키기 위하여 수직하중 지지기능을 갖는 받침, 지진에 의한 운동에너지를 흡수하여 진동을 저감시키는 감쇠기능을 갖는 감쇠기구, 그리고 지진운동이 완료된 후 상부 구조물이 다시 원래 위치로 되돌아오게 하는 복원기능을 갖는 탄성체 등을 조합한 면진 장치들이 하부지반과 상기 상부구조물 사이에 설치되게 된다.
그러나 기존 내진규정이 적용된 구조물이더라도, 특히 건축물의 경우 지진운동의 영향을 받을 때 구조물 자체의 붕괴나 파손보다는 내부에 있는 중요 기기 혹은 시설물들의 추락, 전도 등에 의하여 손상되어 본래 기능을 유지하지 못하는 경우가 많다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 기존 내진규정이 적용된 전체 구조물에 대하여 면진장치를 도입하는 경우, 전체 구조물에 대한 면진장치의 설치는 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 기존 내진규정에 의거하여 시공된 구조물에 다시 면진장치를 도입함으로써 추가 비용을 부담하는 측면이 있다.
따라서, 최근에는 구조물 전체에 면진장치를 도입하는 대신에 지진 후에도 기능유지를 필요로 컴퓨터 시설, 통신 및 관제시설, 의료시설 등과 같은 중요 시설 및 기기들을 지진의 영향으로부터 보호하기 위하여 전체 구조물 중에서 일부 층, 또는 구조물 내의 일부 공간 혹은 중요 진동보호 시설물에 대하여 층 면진 시스템을 적용하려는 시도가 이루어지고 있다.
상기 층 면진 시스템은 지진운동에 의하여 바닥구조물이 요동하는 경우, 상기 층 면진 구조물 및 그 위에 설치되는 진동보호 시설물의 중량을 지지하면서 수평방향으로의 상대변위를 허용함과 동시에, 층 면진 구조물로 수평방향의 전달하중을 가능한 한 절연시키는 기능을 갖는 받침이, 상기 바닥구조물과 층 면진 구조물 사이에 반드시 구비되게 된다.
상기와 같은 기능을 가지는 받침에는 여러가지 형태의 것이 사용되고 있으나, 그 중의 하나인 진자받침에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 진자받침을 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1에 따른 종래 진자받침을 나타내는 분해사시도이며, 그리고 도 3은 도 1에 따른 종래 진자받침의 거동을 나타내는 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진자받침(30)은 바닥구조물(1)과 층 면진 구조물(2) 사이에 구비되며, 상기 바닥구조물(1)에 체결되면서 일정 곡률의 구면을 갖는 받침하판(11)과, 상기 층 면진 구조물(2)과 체결되는 받침상판(12)과, 상기 받침하판(11)과 받침상판(12) 사이에 구비되는 미끄럼기구 홀더(31)와, 상기 미끄럼기구 홀더(31)와 결합되는 미끄럼기구(32) 및 윤활유를 함유한 미끄럼판(33) 등으로 이루어져 있으며, 상기 미끄럼기구(32)와 미끄럼판(33), 그리고 상기 미끄럼기구(32)와 미끄럼기구 홀더(31)는 구형상의 표면 곡률을 갖고 접촉면(34, 35)을 형성한다.
상기 층 면진 구조물(2)과 그 위에 설치되는 상기 중요 진동보호 시설물(8) 등에 의한 수직하중은 상기 받침상판(12), 미끄럼기구 홀더(31), 미끄럼기구(32), 접촉면(34, 35), 미끄럼판(33), 받침하판(11) 및 바닥구조물(1)의 전달경로로 지지된다.
만약, 지진운동 등에 의하여 상기 바닥구조물(1)과 층 면진 구조물(2) 사이에 수평방향으로의 상대운동이 일어나는 경우, 상기 바닥구조물(1)로부터 층 면진 구조물(2)로의 수평하중은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 받침의 미끄럼기구(32)와 미끄럼판(33)과의 접촉면(34)에서 미끄럼 운동에 의해 생성되는 마찰력만 전달하면서 상대운동의 전단변형을 추종하게 된다.
도시된 방향으로 상대운동이 발생하면, 상기 미끄럼판(33)과의 접촉면(34)에서 바닥구조물(1)이 상기 미끄럼기구(32)에 전달하는 힘(Fa)이 발생하게 되는데, 상대운동에 따른 상기 미끄럼판(33)과의 접촉면(34)의 마찰력으로 인하여 통상 수직하중의 3% ~ 8% 사이의 수평하중이 상기 층 면진 구조물의 요동에 기여하는 것을 알 수 있다.
한편, 상대운동이 완료된 후에 상기 층 면진 구조물(2)의 원래 위치로의 복원기능은 상기 미끄럼판(33)에 오목한 구형상의 표면 곡률을 구비함으로써 이루어지는데, 도시된 바와 같이, 상기 층 면진 구조물(2)의 수직하중(Fv)은 반경방향의 힘 성분(Fr)과 접선방향의 힘 성분(Ft)으로 나누어지며, 따라서 접선방향의 힘 성분인 복원력이 마찰력(Fb=μ×Fr)을 초과하는 경우에만 구조물은 원래 위치로 되돌아간다.
상기와 같은 진자받침(30)은 층 면진 받침으로서 갖추어야 하는 기능들을 보 유하고는 있으나, 수평방향으로 미끄럼운동에 의하여 마찰이 일어나면서 상대운동을 하기 때문에 상대적으로 마찰력이 큰 단점이 있으며, 상기 받침하판과 미끄럼기구는 일점 혹은 일면 접촉하므로 받침의 설치가 곤란하므로, 따라서 설치를 위하여 별도의 도구가 반드시 필요하게 되는 문제점이 초래된다.
한편, 또 다른 형태의 받침으로, 볼베어링 받침을 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 종래 볼베어링 받침을 나타내는 단면도이며, 도 5는 도 4에 따른 종래 볼베어링 받침을 나타내는 분해사시도이며, 그리고 도 6은 도 4에 따른 종래 볼베어링 받침의 거동을 나타내는 단면도이다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 종래 볼베어링 받침(40)은 바닥구조물(1)과 층 면진 구조물(2) 사이에 구비되며, 상기 바닥구조물(1)에 체결되면서 볼베어링(14)과 접촉하는 지압 면(17)을 갖는 받침하판(11), 상기 층 면진 구조물과 체결되면서 볼베어링과 접촉하는 지압 면(18)을 갖는 받침상판(12), 그리고 상기 받침하판(11)과 받침상판(12) 사이에 구비되는 볼베어링(14)과 리테이너(15) 등으로 이루어져 있으며, 상기 받침하판(11)과 받침상판(12)의 지압 면(17, 18)은 평행한 평면을 이루고 볼베어링(14)은 그 사이에 구비되어 접촉면을 형성한다.
이와 같은 종래 볼베어링 받침(40)의 경우 수직하중은 상기 받침상판(12), 상부 지압 면(18), 볼베어링(14), 하부 지압 면(17), 받침하판(11) 및 바닥구조물(1)의 전달경로로 지지되며, 상기 지압 면(17, 18)과 볼베어링(14)은 평면과 구형의 접촉을 형성한다.
도시된 방향으로 상대운동이 발생하면, 상기 접촉면에서 바닥구조물이 상기 볼베어링에 전달하는 힘(Fa=μ×V)인 마찰력이 발생하며, 상대운동에 따른 구름 접촉면의 마찰력으로 인하여 통상 수직하중의 0.2% ~ 0.5% 사이의 수평하중이 상기 층 면진 구조물의 요동에 기여하게 되어 이 구름운동에 의한 마찰력은 통상 미끄럼운동에 의한 마찰력의 1/10이하가 되므로 상기 바닥구조물과 층 면진 구조물을 거의 절연시킴을 알 수 있다.
그러나, 상기와 같은 볼베어링 받침(40)의 경우, 상대운동이 완료된 후에 상기 층 면진 구조물은 원래 위치로 복원하는 기능을 가져야 하나 볼베어링 받침 단독으로는 그런 기능이 없으므로, 층 면진 시스템 받침으로서 볼베어링 받침을 사용하는 경우에는 별도의 복원기능을 부여하기 위하여 통상 미리 인장력을 도입한 스프링기구가 적용되어야만 하는 문제점이 있게 된다.
이와 함께 수직방향 강성 조절의 관점에서 살펴보면, 도 1에 도시된 종래 마찰 진자받침(30)은, 상기 받침상판(12), 미끄럼기구 홀더(31), 미끄럼기구(32), 미끄럼판(33) 및 받침하판(11)이 연속하게 인접하여 구비되어 있고, 상기 미끄럼판(33)을 제외한 나머지 부품들은 통상 금속재료로 만들어지며 또한 미끄럼판(33)은 일반적으로 얇은 판으로 구비되므로 수직강성이 매우 크며 수직강성을 조절하는 것이 어렵기 때문에 수직강성을 조절하기 위해서는 별도의 부가 장치를 필요로 한다.
또한, 도 4에 도시된 종래 볼베어링 받침(40)은, 상기 받침상판(12), 볼베어링(14), 받침하판(11)이 인접하여 구비되어 있고 모든 부품들이 통상 경도가 높은 금속재료로 만들어지므로 수직강성이 강재의 수직강성과 거의 동일하며 수직강성을 조절하는 것이 역시 어렵기 때문에 수직강성을 조절하기 위해서는 별도의 부가 장치를 필요로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구조물 사이에 상대운동이 발생할 경우 수평방향으로의 상대변위를 허용하면서 수평방향으로 이동시 상대 구조물에 전달되는 수평하중이 구름운동을 할 때 발생하는 정도의 마찰력으로 최소화되도록 하고, 상대운동이 완료 후에는 원래 위치로 다시 되돌아오는 복원기능을 가지도록 하는 저 마찰 구름운동 진자받침을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래 받침들로는 조절하기 어려운 수직강성에 대하여 조절이 가능한 저 마찰 구름운동 진자받침을 제공하는 데도 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하부 지반 위에 시공된 구조물의 일부인 바닥구조물과 상부에 진동보호 시설물이 설치되는 층 면진 구조물의 사이에 설치되는 진자받침에 있어서, 상부면에 오목한 구면을 구비한 받침하판이 상기 바닥구조물과 접하여 설치되고, 하부면의 가장자리를 따라 소정높이로 돌출형성된 원통형상의 포트가 구비된 받침상판이 상기 층 면진 구조물과 접하여 설치되며, 하부면에 오목한 구면을 구비한 피스톤이 상기 포트에 안착되며, 상기 받침상판과 피스톤 사이에는 상기 피스톤의 회전운동을 추종하는 탄성체가 구비되며, 상기 피스톤과 상기 받침하판사이에서 구름운동을 하는 다수 개의 볼베어링이 상기 피스톤의 볼록한 구면과 상기 받침하판의 오목한 구면에 대응되는 형상으로 이루어진 리테이너에 의해 상호간 일정 위치로 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 하부 지반 위에 시공된 구조물의 일부인 바닥구조물과 상부에 진동보호 시설물이 설치되는 층 면진 구조물의 사이에 설치되는 진자받침에 있어서, 하부면에 볼록한 구면을 구비한 받침상판이 상기 층 면진 구조물과 접하여 설치되고, 상부면의 가장자리를 따라 소정높이로 돌출형성된 원통형상의 포트가 구비된 받침하판이 상기 바닥구조물과 접하여 설치되고, 상부면에 오목한 구면을 구비한 피스톤이 상기 포트에 안착되며, 상기 받침하판과 피스톤 사이에는 상기 피스톤의 회전운동을 추종하는 탄성체가 구비되며, 상기 피스톤과 상기 받침상판사이에서 구름운동을 하는 다수 개의 볼베어링이 상기 피스톤의 오목한 구면과 상기 받침상판의 볼록한 구면에 대응되는 형상으로 이루어진 리테이너에 의해 상호간 일정 위치로 유지되는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 상기 탄성체는, 볼베어링에 의해 전달되는 수직하중의 중심이 구면의 중앙에 있을 때는 균일하게 압축되어지되, 수직하중의 중심이 일측으로 치우쳐 작용할 때에는 수직하중을 많이 받는 부분이 수직하중을 적게 받은 쪽보다 더 압축되도록 하여 피스톤과 접하는 면이 비스듬히 기울어지는 기능을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 리테이너는, 상부 리테이너와 하부 리테이너로 분리형성되며, 상기 상, 하부 리테이너에는 다수 개의 볼베어링을 상호간 일정 위치로 유지하기 위한 안착공이 상호 대칭구조로 배치되어지되, 상기 안착공은 볼베어링에 대응되는 구형상의 표면곡률을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 몇 가지 실시 예에 대하여 첨부된 도면에 기초하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
(실시 예 1)
도 7은 본 발명에 따른 저 마찰 구름운동 진자받침의 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 8은 도 7에 따른 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침을 나타내는 분해사시도이며, 그리고 도 9는 도 7에 따른 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침의 거동을 나타내는 단면도이다.
본 발명에 의한 저 마찰 구름운동 진자받침(10)은, 하부 지반 위에 시공된 구조물의 일부인 바닥구조물(1)과 상부에 진동보호 시설물(8)이 설치되는 층 면진 구조물(2)의 사이에 설치된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 받침하판(11)이 상기 바닥구조물(1)과 접하여 설치되는데, 여기서 상기 받침하판(11)의 하부면은 상기 바닥구조물과 볼트(20) 등을 사용하여 통상 체결하는 방법으로 연결되며, 상부면은 오목한 구형상의 표면(17)(이하 '구면'이라 함)을 구비하도록 하여 상기 층 면진 구조물(2)에 의해 작용하는 수직하중의 접선방향 분력이 상기 받침하판(11)의 구면(17)의 중앙으로 향하도록 한다.
그리고, 받침상판(12)이 상기 층 면진 구조물(2)과 접하여 설치되는데, 여기서 받침상판(12)의 상부면은 상기 층 면진 구조물(2)과 역시 통상 체결하는 방법으로 연결되며, 하부면에는 그 가장자리를 따라 소정높이로 돌출형성된 원통형상의 포트(19)가 구비된다.
상기 받침상판(12)에 형성된 원통형상의 포트(19)에는 피스톤(13)이 안착되며, 상기 받침상판(12)과 피스톤(13) 사이에는 상기 피스톤(13)의 회전운동을 추종하는 탄성체(16)가 구비되어 상기 피스톤(13)은 상기 포트(19)내에서 탄성체(16)에 의해 변위가 가변된다.
여기서, 상기 피스톤(13)의 상부면은 상기 탄성체(16)와 접하므로 평형하게, 그리고 하부면은 볼록한 구면(17)을 구비하는데, 상기 피스톤(13)은 상기 받침상판(12)의 포트(19) 안에서 회전운동을 하므로 포트(19) 벽면과 인접한 피스톤(13)의 측면은 두께가 얇으면 곡률을 구비할 필요가 없으나, 두께가 두꺼우면 곡률을 구비하여 상시 받침상판(12)의 포트(19) 벽면과 간섭하지 않도록 해야 한다.
상기 피스톤(13)과 상기 받침하판(11)사이에는 구름운동을 하는 다수 개의 볼베어링(14)이 개재되게 되는데, 상기 볼베어링(14)은 상기 피스톤(13)의 볼록한 구면(17)과 상기 받침하판(11)의 오목한 구면(18)에 대응되는 형상으로 이루어진 리테이너(15)에 의해 상호간 일정 위치로 유지된다.
여기서, 상기 리테이너(15)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 리테이너(15a)와 하부 리테이너(15b)로 분리형성되며, 상기 상, 하부 리테이너(15a, 15b)에는 다수 개의 볼베어링(14)을 상호간 일정 위치로 유지하기 위한 안착공(15c)이 상호 대칭구조로 배치되어지되, 상기 안착공(15c)은 볼베어링에 대응되는 구형상의 표면곡률을 갖도록 형성된다.
따라서, 어느 일측의 리테이너의 안착공(15c)에 볼베어링(14)을 안착시킨 다 음, 타측의 리테이너를 대응되게 위치시켜 결합하도록 하여 본 발명에 따른 리테이너(15)를 완성하게 되며, 그 결과 볼베어링(14)은 상기 리테이너(15)에 의해 상대운동시 볼베어링 상호간 일정 위치에서 유지되면서 구름운동을 하게 된다.
그리고, 상기 리테이너(15)는 다수 개의 볼베어링(14)이 원래의 간격을 유지시키는 기능만으로 충분하므로 이동할 때 상기 받침하판(11), 피스톤(13), 그리고 볼베어링(14)을 손상시키지 않도록 상기 부품들보다 연한 재질, 예를 들면 고무류, 수지류 혹은 비철금속들과 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본원 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침(10)에 의해 수직하중은 상기 층 면진 구조물(2)로부터 받침상판(12), 탄성체(16), 피스톤(13), 볼베어링(14), 그리고 받침하판(11) 및 바닥구조물(1)의 전달경로로 지지된다.
도 9에 도시된 바와 같이 상기 바닥구조물(1)과 층 면진 구조물(2) 사이에 상대운동이 발생하게 되더라도 수평방향의 하중은 상기 피스톤(13)과 받침하판(11) 사이의 볼베어링(14)의 구름운동에 의하여 최소화되면서 그 변위를 추종하며, 상기 받침하판(11) 상부면의 오목한 구면(17)과 피스톤(13)의 하부면에 구비된 볼록한 구면(18)에 의해 생기는 접선방향의 힘 성분(도 3의 Ft 참조)이 마찰력보다 크도록 곡률을 정함으로써 원래 위치로 되돌아오는 복원이 이루어지게 된다.
즉, 층 면진 구조물(2)의 자중으로 인하여 작용하는 상기 접선방향의 힘 성분에 의하여 오목한 구면(17)의 중심부로 층 면진 구조물(2)이 복원하는 기능을 갖고 있기 때문에 별도의 복원장치를 필요로 하지 않게 된다.
이때, 상기 볼베어링(14)이 받침하판(11) 상부면의 오목한 구면(17) 위를 이동할 때 생기는 높이 변화는, 상기 피스톤(13)과 받침상판(12) 사이에 구비된 탄성체(16)의 회전변형 혹은 압축변형에 의하여 흡수가 가능하다.
한편, 수직강성에 대하여는 수직하중 전달경로상에 위치하는 상기 탄성체(16)의 형상, 치수 및 재질 등을 통하여 조절할 수가 있는데, 도 10은 도 7에 따른 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침에서 탄성체의 구조를 나타내는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상기 탄성체(16)는 볼베어링(14)에 의해 전달되는 수직하중의 중심이 구면의 중앙에 있을 때는 균일하게 압축되어지되, 수직하중의 중심이 일측으로 치우쳐 작용할 때에는 수직하중을 많이 받는 부분이 수직하중을 적게 받은 쪽보다 더 압축되도록 하여 피스톤(13)과 접하는 면이 비스듬히 기울어지는 기능을 갖게 된다.
상기 탄성체(16)는 구비해야할 수직강성의 크기에 따라 상기 받침상판(12)의 포트(19)와 피스톤(13)이 이루는 공간의 일부를 빈 공간으로 할 수 있으며(a)(b), 상기 받침상판(12)의 포트(19)와 피스톤(13)이 이루는 공간을 다 채울 수도 있으며(c), 아니면 스프링(d)으로도 할 수도 있다.
따라서, 상기와 같은 기능을 구비한 탄성체(13)라면 어떠한 형상의 것이라도 다 적용이 가능하다 할 것이며, 이 모두는 본 발명의 사상의 범주내에 포함된다고 할 수 있다.
(실시 예 2)
도 11는 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침의 다른 실시예를 나타내는 단 면도로, 실시 예 1의 경우와 달리하는 점 위주로 설명을 하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 저 마찰 구름운동 진자받침(10)은, 하부 지반 위에 시공된 구조물의 일부인 바닥구조물(1)과 상부에 진동보호 시설물(8)이 설치되는 층 면진 구조물(2)의 사이에 설치된다.
도 11에 도시된 바와 같이 하부면은 상기 바닥구조물(1)과 통상 체결하는 방법으로 연결되며, 상부면은 가장자리를 따라 소정높이로 돌출형성된 원통형상의 포트(19)가 구비되는 받침하판(11)이 상기 바닥구조물(1)과 접하여 설치된다.
상기 받침하판(11)에 형성된 원통형상의 포트(19)에는 피스톤(13)이 안착되며, 상기 받침하판(11)과 피스톤(13) 사이에는 상기 피스톤(13)의 회전운동을 추종하는 탄성체(16)가 구비되어 있어 상기 피스톤(13)은 상기 포트(19)내에서 탄성체(16)에 의해 변위가 가변된다.
여기서, 상기 피스톤(13)의 하부면은 상기 탄성체(16)와 접하므로 평형하게, 그리고 상부면은 오목한 구면(17)을 구비하도록 상기 층 면진 구조물(2)에 의해 작용하는 수직하중의 접선방향 분력이 상기 피스톤(13)의 오목한 구면(17)의 중앙으로 향하도록 한다.
상기 피스톤(13)은 상기 받침하판(11)의 포트(19) 안에서 회전운동을 하므로 포트(19) 벽면과 인접한 피스톤(13)의 측면은 두께가 얇으면 곡률을 구비할 필요가 없으나, 두께가 두꺼우면 곡률을 구비하여 상시 받침하판(11)의 포트(19) 벽면과 간섭하지 않도록 해야 한다.
한편, 받침상판(12)은 상기 층 면진 구조물(2)과 접하여 설치되는데, 여기서 상기 받침상판(11)의 상부면은 상기 층 면진 구조물(2)과 역시 통상 체결하는 방법으로 연결되며, 하부면은 볼록한 구면(18)을 구비하게 된다.
상기 피스톤(13)과 상기 받침상판(12)사이에는 구름운동을 하는 다수 개의 볼베어링(14)이 개재되게 되는데, 상기 볼베어링(14)은 상기 피스톤(13)의 오목한 구면(17)과 상기 받침상판(12)의 볼록한 구면(18)에 대응되는 형상으로 이루어진 리테이너(15)에 의해 상호간 일정 위치로 유지된다.
상기 리테이너(15)는 앞서 상술한 바와 같이, 상부 리테이너(15a)와 하부 리테이너(15b)로 분리형성되며, 상기 상, 하부 리테이너(15a, 15b)에는 다수 개의 볼베어링(14)을 상호간 일정 위치로 유지하기 위한 안착공(15c)이 상호 대칭구조로 배치되어지되, 상기 안착공(15c)은 볼베어링에 대응되는 구형상의 표면곡률을 갖도록 형성된다.
그 외 리테이너(15)의 설명은 실시예 1에서 이미 상술한 바와 같이 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성된 본원 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침(10)에 의해 수직하중은 상기 층 면진 구조물(2)로부터 받침상판(12), 볼베어링(14), 피스톤(13), 탄성체(16), 그리고 받침하판(11) 및 바닥구조물(1)의 전달경로로 지지된다.
또한 상기 바닥구조물(1)과 층 면진 구조물(2) 사이에 상대운동이 발생하게 되더라도 수평방향의 하중은 상기 피스톤(13)과 받침상판(12) 사이의 볼베어링(14)의 구름운동에 의하여 최소화되면서 그 변위를 추종하며, 상기 받침상판(12) 하부면의 볼록한 구면(18)과 피스톤(13)의 상부면에 구비된 오목한 구면(17)에 의해 생 기는 접선방향의 힘 성분(도 3의 Ft 참조)이 마찰력보다 크도록 곡률을 정함으로써 원래 위치로 되돌아오는 복원이 이루어지게 된다.
즉, 층 면진 구조물(2)의 자중으로 인하여 작용하는 상기 접선방향의 힘 성분에 의하여 오목한 구면(17)의 중심부로 층 면진 구조물(2)이 복원하는 기능을 갖고 있기 때문에 별도의 복원장치를 필요로 하지 않게 된다.
이때, 상기 볼베어링(14)이 피스톤(13) 상부면의 오목한 구면(17) 위를 이동할 때 생기는 높이 변화는, 상기 피스톤(13)과 받침하판(11) 사이에 구비된 탄성체(16)의 회전변형 혹은 압축변형에 의하여 흡수가 가능하다.
그리고 수직강성에 대하여는 상기 탄성체(16)의 형상, 치수 및 재질 등을 통하여 충분히 조절할 수가 있게 되며, 그 외 상기 탄성체(16)에 대한 설명은 실시예 1에서 이미 상술한 바와 같이 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.
(실시 예 3)
도 12는 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 13은 도 12에 따른 분해사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 저 마찰 구름운동 진자받침(10)은, 상부면에 오목한 구면(17)을 구비한 받침하판(11)이 상기 바닥구조물(1)과 접하여 설치되고, 하부면에 볼록한 구면(18)을 구비한 받침상판(12)이 상기 층 면진 구조물(2)과 접하여 설치된다.
그리고, 상기 받침하판(11)과 상기 받침상판(12)사이에서 구름운동을 하는 다수 개의 볼베어링(14)이 상기 받침하판(11)의 오목한 구면(17)과 상기 받침상판(12)의 볼록한 구면(18)에 대응되는 형상으로 이루어진 리테이너(15)에 의해 상호간 일정 위치로 유지되게 된다.
상기와 같은 저 마찰 구름운동 진자받침(10)은, 바닥구조물(1)과 층 면진 구조물(2)이 상대운동을 하게 되면, 상기 볼베어링(14)의 구름운동에 의하여 수평방향의 변위를 추종하면서, 층 면진 구조물(2)의 자중으로 인하여 작용하는 접선방향의 힘 성분에 의하여 오목한 구면(17)의 중심부로 층 면진 구조물(2)이 복원하게 된다.
이때 상기 진자받침(10)에는 높이변화가 발생하게 되나, 그 높이변화는 상기 받침상판(12)과 받침하판(11)에 구비된 곡률이 커짐에 따라 그 변화가 작으며, 또한 상대운동량이 작을수록 높이변화가 점점 작아지므로 곡률이 크고 이동량이 작은 경우에 사용하면 적합하다.
특히, 상기 실시예의 경우 제작이 간편하고 부품 종류가 줄어드는 장점이 있게 된다.
이상과 같이 하여 본원 발명은 상대운동이 일어나는 구조물 사이에 다수 개의 볼베어링을 구비하도록 하여 볼베어링의 구름운동을 통하여 수평변형을 추종하면서 상대운동이 완료된 후 다시 원래위치로 복원되도록 하고, 또한 수직하중 전달경로상에 탄성체를 위치시켜 수직강성을 조절할 수 있도록 하는 저 마찰 구름운동 진자받침을 제공하고자 하는데 기본적인 기술적 사상이 있음을 알 수 있다.
따라서, 비록 앞서 기술되지 않은 실시예라 하더라도 오목한 구면과 볼록한 구면 사이에서 다수 개의 볼베어링이 구름운동하거나, 이에 더하여 수직하중 전달경로상에 탄성체가 구비되는 경우라면 모두 본 발명의 기술적 범주내에 포함됨은 물론이라 할 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.
바닥구조물과 층 면진 구조물이 상대운동을 할 때 볼베어링의 구름운동으로 인하여 매우 작은 마찰을 갖고 상대운동을 허용하므로 지진파 등에 의한 층 면진의 응답가속도가 대폭 줄어들게 되어 상대 구조물로의 하중전달을 최대한 억제할 수가 있다.
또한, 층 면진 구조물의 자중에 의한 접선방향의 힘 성분에 의하여 오목한 구면의 중심부로 층 면진 구조물이 복원하는 기능을 갖고 있기 때문에 별도의 복원장치를 필요로 하지 않는다.
그리고, 무엇보다 수직하중 전달경로상에 구비된 탄성체의 수직강성을 조절함으로써 기존 받침에는 구비되지 못하는 수직방향의 강성을 자유롭게 조절하는 것이 가능하게 된다.
그 결과 별도의 복원장치와 수직강성 조절장치 없이 본 발명의 받침과 감쇠장치만으로도 3차원 면진 시스템의 구성이 가능하게 되어 제작비용과 사용 공간 등을 대폭 절감할 수가 있게 된다.

Claims (4)

  1. 하부 지반 위에 시공된 구조물의 일부인 바닥구조물(1)과 상부에 진동보호 시설물(8)이 설치되는 층 면진 구조물(2)의 사이에 설치되는 진자받침에 있어서,
    상부면에 오목한 구면(17)을 구비한 받침하판(11)이 상기 바닥구조물(1)과 접하여 설치되고, 하부면의 가장자리를 따라 소정높이로 돌출형성된 원통형상의 포트(19)가 구비된 받침상판(12)이 상기 층 면진 구조물(2)과 접하여 설치되며, 하부면에 볼록한 구면(18)을 구비한 피스톤(13)이 상기 포트(19)에 안착되며, 상기 받침상판(12)과 피스톤(13) 사이에는 상기 피스톤(13)의 회전운동을 추종하는 탄성체(16)가 구비되며,
    상기 피스톤(13)과 상기 받침하판(11)사이에서 구름운동을 하는 다수 개의 볼베어링(14)이 상기 피스톤(13)의 볼록한 구면(18)과 상기 받침하판(11)의 오목한 구면(17)에 대응되는 형상으로 이루어진 리테이너(15)에 의해 상호간 일정 위치로 유지되는 것을 특징으로 하는 저 마찰 구름운동 진자받침.
  2. 하부 지반 위에 시공된 구조물의 일부인 바닥구조물(1)과 상부에 진동보호 시설물(8)이 설치되는 층 면진 구조물(2)의 사이에 설치되는 진자받침에 있어서,
    하부면에 볼록한 구면(18)을 구비한 받침상판(12)이 상기 층 면진 구조물(2)과 접하여 설치되고, 상부면의 가장자리를 따라 소정높이로 돌출형성된 원통형상의 포트(19)가 구비된 받침하판(11)이 상기 바닥구조물(1)과 접하여 설치되고, 상부면 에 오목한 구면(17)을 구비한 피스톤(13)이 상기 포트(19)에 안착되며, 상기 받침하판(11)과 피스톤(13) 사이에는 상기 피스톤(13)의 회전운동을 추종하는 탄성체(16)가 구비되며,
    상기 피스톤(13)과 상기 받침상판(12)사이에서 구름운동을 하는 다수 개의 볼베어링(14)이 상기 피스톤(13)의 오목한 구면(17)과 상기 받침상판(12)의 볼록한 구면(18)에 대응되는 형상으로 이루어진 리테이너(15)에 의해 상호간 일정 위치로 유지되는 것을 특징으로 하는 저 마찰 구름운동 진자받침.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성체(16)는, 볼베어링에 의해 전달되는 수직하중의 중심이 구면의 중앙에 있을 때는 균일하게 압축되어지되, 수직하중의 중심이 일측으로 치우쳐 작용할 때에는 수직하중을 많이 받는 부분이 수직하중을 적게 받은 쪽보다 더 압축되도록 하여 피스톤과 접하는 면이 비스듬히 기울어지는 기능을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 저 마찰 구름운동 진자받침.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리테이너(15)는, 상부 리테이너(15a)와 하부 리테이너(15b)로 분리형성되며, 상기 상, 하부 리테이너에는 다수 개의 볼베어링(14)을 상호간 일정 위치로 유지하기 위한 안착공(15c)이 상호 대칭구조로 배치되어지되, 상기 안착공은 볼베어링에 대응되는 구형상의 표면곡률을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 저 마찰 구름운동 진자받침.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100761906B1 (ko) * 2006-08-31 2007-09-28 (주)원에스티 면진장치
KR100857152B1 (ko) * 2008-04-10 2008-09-05 (주)한국건설안전진단 안전진단 시스템이 장착되는 교좌장치
KR100914032B1 (ko) * 2009-05-15 2009-08-28 (주)중원기업 원추형 홈이 구비된 볼베어링 면진장치
KR101379014B1 (ko) * 2012-04-25 2014-04-02 삼성중공업 주식회사 파이프라인 지지 장치
KR101528555B1 (ko) * 2014-04-03 2015-06-12 (주) 제이에이치컴퍼니 면진장치
CN106120548A (zh) * 2016-08-26 2016-11-16 济南大学 减震球型支座
CN106149550A (zh) * 2016-08-26 2016-11-23 济南大学 滚动球型支座
CN106284061A (zh) * 2016-09-27 2017-01-04 成都市大通路桥机械有限公司 一种转换式摩擦摆式减震隔震支座
CN106368119A (zh) * 2016-11-14 2017-02-01 济南大学 球型支座
CN109371826A (zh) * 2018-11-26 2019-02-22 中铁大桥科学研究院有限公司 一种用于跨海大桥简支钢梁架设的滑道型减振器
KR102228046B1 (ko) * 2020-07-31 2021-03-16 주식회사 큐 시설물의 안전 구조
KR102470550B1 (ko) * 2022-01-11 2022-11-25 주식회사 큐원 수평 및 높이조절이 용이한 면진장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105756218A (zh) * 2016-04-20 2016-07-13 长安大学 一种自复位橡胶隔震支座装置
CN111663436B (zh) * 2020-07-07 2021-12-28 山东交通学院 圆柱面支座

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100761906B1 (ko) * 2006-08-31 2007-09-28 (주)원에스티 면진장치
KR100857152B1 (ko) * 2008-04-10 2008-09-05 (주)한국건설안전진단 안전진단 시스템이 장착되는 교좌장치
KR100914032B1 (ko) * 2009-05-15 2009-08-28 (주)중원기업 원추형 홈이 구비된 볼베어링 면진장치
KR101379014B1 (ko) * 2012-04-25 2014-04-02 삼성중공업 주식회사 파이프라인 지지 장치
KR101528555B1 (ko) * 2014-04-03 2015-06-12 (주) 제이에이치컴퍼니 면진장치
CN106149550A (zh) * 2016-08-26 2016-11-23 济南大学 滚动球型支座
CN106120548A (zh) * 2016-08-26 2016-11-16 济南大学 减震球型支座
CN106120548B (zh) * 2016-08-26 2018-01-12 济南大学 减震球型支座
CN106284061A (zh) * 2016-09-27 2017-01-04 成都市大通路桥机械有限公司 一种转换式摩擦摆式减震隔震支座
CN106368119A (zh) * 2016-11-14 2017-02-01 济南大学 球型支座
CN109371826A (zh) * 2018-11-26 2019-02-22 中铁大桥科学研究院有限公司 一种用于跨海大桥简支钢梁架设的滑道型减振器
CN109371826B (zh) * 2018-11-26 2020-09-29 中铁大桥科学研究院有限公司 一种用于跨海大桥简支钢梁架设的滑道型减振器
KR102228046B1 (ko) * 2020-07-31 2021-03-16 주식회사 큐 시설물의 안전 구조
KR102470550B1 (ko) * 2022-01-11 2022-11-25 주식회사 큐원 수평 및 높이조절이 용이한 면진장치

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