KR20080090744A - 마찰진자베어링 - Google Patents

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KR20080090744A
KR20080090744A KR1020070033956A KR20070033956A KR20080090744A KR 20080090744 A KR20080090744 A KR 20080090744A KR 1020070033956 A KR1020070033956 A KR 1020070033956A KR 20070033956 A KR20070033956 A KR 20070033956A KR 20080090744 A KR20080090744 A KR 20080090744A
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bearing
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이종세
황인호
신호재
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한양대학교 산학협력단
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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
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    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means

Abstract

본 발명은, 지진 등에 의해 구조물에 인가되는 진동에너지를 보다 효과적으로 흡수 및/또는 차단할 수 있을 뿐만 아니라 내구성이 향상되어 사용수명이 증가하도록 구조가 개선된 마찰진자베어링에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마찰진자베어링은 지반 기초부와 지반 기초부에 축조되는 구조물 사이에 설치되는 마찰진자베어링에 있어서, 구조물에 결합되며, 자성을 가지는 제1슬라이딩부재; 및 지반 기초부에 결합되며, 곡면 형상으로 이루어져 있으며 제1슬라이딩부재와의 상대 슬라이딩시 제1슬라이딩부재의 표면과의 사이에서 마찰력이 발생하도록 제1슬라이딩부재가 접촉하는 접촉면을 가지며, 제1슬라이딩부재와 척력이 작용하도록 하는 자성을 가지는 제2슬라이딩부재;를 구비한다.
면진, 마찰진자베어링, 마찰계수, 진동에너지, 주기

Description

마찰진자베어링{Friction pendulum system}
도 1은 마찰진자베어링의 기본 원리를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰진자베어링의 개략적인 정면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선의 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 마찰진자베어링에 있어서 자력의 영향을 확인하기 위한 실험 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 마찰진자베어링에 의한 마찰계수의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 6자유도를 가진 5층 건물의 모델을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 마찰진자베어링의 해석시스템의 개략적인 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10...지반 기초부 11...구조물
20...제1매개부재 30...제1슬라이딩부재
31...하부 표면 40...제2매개부재
50...제2슬라이딩부재 51...접촉면
100...마찰진자베어링
본 발명은 마찰진자베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물, 교량 등의 구조물에 설치되어 지진하중으로부터 구조물에 전달되는 진동에너지를 흡수 및/또는 차단하는 마찰진자베어링에 관한 것이다.
최근 들어 지진 등 동적하중에 의해 발생하는 구조물의 과도한 응답을 제어하기 위한 방법으로 기초격리시스템, 특히 면진장치가 연구단계를 넘어서서 기존의 내진구조에 대안으로서 건물, 교량, 플랜트, 발전소, 구조물 내의 설비 등 다양한 방면에서 널리 적용되고 있다. 면진장치 중에서 마찰진자베어링(FPS : Friction Pendulum System)은 Zayas, Mokha, Constantinou 등에 의해 제안된 장치이며, 최근에는 마찰진자베어링에 대하여 연구가 활발히 이루어지고 있다.
마찰진자베어링은 진자의 성질을 이용하여 지진 격리된 구조물의 고유진동수를 결정할 수 있도록 하는 면진장치로서, 마찰판의 곡률반경을 설계하여 재하하중에 관계없이 구조물의 고유진동수를 가능한 한 낮게 결정할 수 있고, 에너지 감쇠 능력을 고려하여 지진동에 의한 구조물의 응답을 감소시키는 장점을 가지고 있다.
이러한 마찰진자베어링의 기본 원리는 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 슬라이더(1)가 오목한 구형 표면(2)을 따라 움직이게 되어 마찰진자베어링에 의해 지지되는 구조물은 상방으로 들어 올려지게 된다. 마찰진자베어링의 상부에 설치되는 구조물은 반지름 R인 진자처럼 거동하게 되며, 여기서 수평변위 u에 대한 수평 방향력 F는 <수학식 1>과 같다.
<수학식 1>
Figure 112007026546699-PAT00001
(여기서, W : 구조물에 의한 수직재하하중, μ : 구형 표면(2) 마찰계수,
Figure 112007026546699-PAT00002
: 구형 표면에서의 속도임)
그리고, 마찰진자베어링이 설치된 구조물의 고유주기는 <수학식 2>로 나타낼 수 있다.
<수학식 2>
Figure 112007026546699-PAT00003
(여기서, g : 중력 가속도, R : 구형 표면(2)의 곡률 반경임)
수학식 <2>로부터 마찰진자베어링의 고유주기는 구조물의 질량과는 관련이 없고 마찰진자베어링의 기하학적 형상, 즉 구형 표면(2)의 곡률 반경과 관련이 있음을 알 수 있다. 또한, 마찰진자베어링의 수평 방향력은 수직재하하중과 비례함을 알 수 있다.
마찰진자베어링의 마찰재로는, 테프론(Teflon) 계열의 합성수지로서 마찰계수가 작고 내열성 및 내식성, PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 기본 소재로 탄소, 유리섬유, 구리 등 여러 성분을 혼합한 복합 재료가 개발되어 사용되고 있다. 그리고, Mokha 등의 연구에 따르면, 마찰진자베어링의 특성은 마찰판의 마찰계수에 크게 영향을 받으며 마찰력은 마찰면의 조도와 베어링의 압력, 마찰면의 표면 상태 에 좌우되는 것으로 알려져 있다.
그런데, 상술한 마찰진자베어링에 있어서, 적절한 마찰력을 얻기 위해 마찰재로서 PTFE를 사용하는 경우 마찰재의 수직응력 한도 내에서 응력을 변화시켜 본 결과 PTFE 재료의 마모가 증가하여 장시간의 활용이 어렵게 되는 문제점이 있었다. 즉, 마찰재에 작용하는 수직응력이 증가하게 되면, 마찰진자베어링의 사용수명이 줄어들게 된다.
따라서, 마찰재에 작용하는 수직응력이 증가하더라도 마찰진자베어링의 성능 및 사용수명을 향상시키기 위하여, 마찰재의 재료적인 접근에서 벗어난 다른 접근 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 지진 등에 의해 구조물에 인가되는 진동에너지를 보다 효과적으로 흡수 및/또는 차단할 수 있을 뿐만 아니라 내구성이 향상되어 사용수명이 증가하도록 구조가 개선된 마찰진자베어링을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마찰진자베어링은 지반 기초부와 상기 지반 기초부에 축조되는 구조물 사이에 설치되는 마찰진자베어링에 있어서, 상기 구조물에 결합되며, 자성을 가지는 제1슬라이딩부재; 및 상기 지반 기초부에 결합되며, 곡면 형상으로 이루어져 있으며 상기 제1슬라이딩부재와의 상대 슬라이딩시 상기 제1슬라이딩부재의 표면과의 사이에서 마찰력이 발생하도록 상기 제 1슬라이딩부재가 접촉하는 접촉면을 가지며, 상기 제1슬라이딩부재와 척력이 작용하도록 하는 자성을 가지는 제2슬라이딩부재;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰진자베어링의 개략적인 정면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 마찰진자베어링(100)은 지반 기초부(10)와 구조물(11) 사이에 설치되어 지진 등의 동적 하중 발생시 구조물에 전달되는 진동에너지를 흡수 및/또는 차단한다. 여기서, 구조물(11)은 지반 기초부(10)에 축조되는 것으로서, 건물, 교량, 플랜트, 발전소, 구조물 내의 설비 등 다양하다.
마찰진자베어링(100)은 제1매개부재(20)와, 제1슬라이딩부재(30)와, 제2매개부재(40)와, 제2슬라이딩부재(50)를 포함한다.
제1매개부재(20)는 구조물(11)에 고정되어 있다. 제1매개부재(20)는 절연성 소재로 이루어져 있어서, 후술하는 제1슬라이딩부재(30)의 자성에 영향을 받지 않는다.
제1슬라이딩부재(30)는 지반 기초부(10)와 구조물(11) 중 어느 하나에 결합되는데, 특히 본 실시예에서는 구조물(11)에 결합되어 있다. 즉, 제1슬라이딩부재(30)는 제1매개부재(20)에 결합되어 있다. 따라서, 제1슬라이딩부재(30)와 구조물(11)은 지진 등의 동적 하중 발생시 함께 거동한다. 제1슬라이딩부재(30)는 자 성을 가지고 있는데, 특히 본 실시예에서는 하나의 자극, 예를 들어 N극을 가지는 자석으로 이루어져 있다.
제1슬라이딩부재(30)의 하부 표면(31)은 곡면 형상으로 이루어져 있다. 여기서, 곡면의 곡률 중심은 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)의 상방에 배치되어 있어서, 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)은 하방으로 볼록한 곡면 형상을 가지게 된다.
제2매개부재(40)는 지반 기초부(10)에 고정되어 있다. 제2매개부재(40)는 절연성 소재로 이루어져 있어서, 후술하는 제2슬라이딩부재(50)의 자성에 영향을 받지 않는다.
제2슬라이딩부재(50)는 지반 기초부(10)와 구조물(11) 중 다른 하나에 결합되는데, 특히 본 실시예에서는 지반 기초부(10)에 결합되어 있어서 제1슬라이딩부재(30)의 하방에 배치되어 있다. 즉, 제2슬라이딩부재(50)는 제2매개부재(40)에 결합되어 있다. 따라서, 제2슬라이딩부재(50)와 지반 기초부(10)는 지진 등의 동적 하중 발생시 함께 거동한다.
제2슬라이딩부재(50)는 자성을 가지고 있는데, 특히 본 실시예에서는 제1슬라이딩부재(30)와 동일한 자극, 즉 N극을 가지는 자석으로 이루어져 있다. 이와 같이, 제2슬라이딩부재(50)와 제1슬라이딩부재(40)가 N극을 가지는 자석으로 이루어져 있으며 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 서로 마주하도록 배치되어 있어서, 제2슬라이딩부재(50)와 제1슬라이딩부재(40) 사이에는 척력이 작용하게 된다.
제2슬라이딩부재(50)에는 접촉면(51)이 형성되어 있다.
접촉면(51)은, 제2슬라이딩부재(50)의 상부 표면에 형성된 것으로서, 곡면 형상으로 이루어져 있다. 특히, 본 실시예에서, 접촉면(51)의 곡률중심은 접촉면(51)의 상방에 배치되어 있으며, 접촉면(51)은 열호(劣弧) 형상으로 이루어져 있다. 여기서, 열호라 함은 원주(圓周)가 그 원주 상에 배치되는 두 개의 점에 의해 나뉠 때에, 두 개의 점을 잇는 선분이 원의 지름이 아닐 때 짧은 호를 말한다.
접촉면(51)에는 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)이 접촉한다. 여기서, 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)과 접촉면(51) 사이에는 면접촉이 이루어지는 것이 바람직하다. 제1슬라이딩부재(30)와 제2슬라이딩부재(50)가 지진 등의 동적 하중에 의해 상대 슬라이딩되면, 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)이 제2슬라이딩부재의 접촉면(51)과 접촉한 상태를 유지하면서 접촉면(51)에 대해 상대 슬라이딩하게 되므로, 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)과 제2슬라이딩부재의 접촉면(51) 사이에는 마찰력이 발생하게 된다. 이러한 마찰력에 의해 지진 등의 동적 하중이 흡수되며, 나아가 제1슬라이딩부재(30)와 제2슬라이딩부재(50)의 상대 슬라이딩에 의해 구조물의 주기가 변화하게 됨으로써, 지진 등의 동적 하중에 대하여 구조물을 안전하게 보호할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 마찰진자베어링(100)은 구조물(11)을 지지하도록 설치되어 있으며, 특히 제1슬라이딩부재(30)와 제2슬라이딩부재(50)가 모두 N극을 가지는 자석으로 이루어져 있어서 제1슬라이딩부재(30)와 제2슬라이딩부재(50) 사이에 척력이 발생하게 되므로, 종래에 비해 마찰진자베어링(100)에 가해지는 구조물의 수직하중이 줄어들게 된다. 이와 같이 구조물(11)을 수직하중이 줄 어들게 되면, 마찰계수에 영향을 주는 수직항력(N)을 감소시킬 수 있게 되므로, 결국 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)과 제2슬라이딩부재의 접촉면(51) 사이의 마찰계수를 줄일 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예와 같이 제1슬라이딩부재(30)와 제2슬라이딩부재(50) 사이에 척력이 발생하는 경우, 마찰계수가 줄어드는 점을 확인하기 위하여 도 4a에 도시되어 있는 바와 같은 장치를 구성하여 다음과 같이 실험을 하였다.
도 4d에 도시된 곡면 형상의 자석(61)을 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 상판(60)에 삽입하고, 도 4c에 도시되어 있는 바와 같이 평판 형상의 자석(71)을 하판(70)에 삽입하고, 상판의 자석(61)과 하판의 자석(71)이 서로 접촉하도록 상판(60)과 하판(70)을 결합하였다. 여기서, 제작 및 실험의 편의를 위해서 하판의 자석(71) 표면은 평평하게 형성하여 상판의 자석(61)과 하판의 자석(71)이 상호 선접촉하도록 하였다. 이와 같이 상판(60)과 하판(70)을 결합한 후에, 상판, 즉 구조물의 변위 및 자석 사이의 마찰력을 측정하기 위한 측정장치(80)를 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이 설치하였다.
상술한 바와 같이 실험 준비를 완료한 후에, 구조물에 의한 수직하중에 따른 마찰력을 측정하기 위해서 5kg의 무게추(90)의 수를 점차 증가시키면서, 측정장치(80)를 작동시켜 상판(60)을 밀거나 당김으로써 마찰력을 측정하였다. 한편, 상판(60) 및 하판(70)에 삽입되는 자석(61,71)을 비자성체로 바꾼 후에 상술한 바와 동일한 과정을 거쳐서 마찰력을 측정하였다.
상술한 바와 같은 실험을 통해서 <표 1>을 얻었다.
<표 1>
하중(㎏) 척력 미작용시 마찰력(N) 자력에 의한 척력 작용시 마찰력(N)
10 12.4 9.6
15 26.2 20.2
20 36.6 29.2
25 45.3 35.1
그리고, <표 1>의 결과를 피팅하게 되면, 도 5의 그래프를 얻을 수 있다. 도 5를 참조하면, 본 실시예와 마찬가지로 마찰면에서 척력이 작용하도록 구성된 경우에는 마찰계수(μ)가 0.17이며, 종래와 마찬가지로 척력이 작용하지 않도록 구성된 경우에는 마찰계수가 0.22임을 알 수 있다. 따라서, 자력에 의한 척력을 이용하는 경우에는 마찰계수가 약 20%정도 줄어들게 됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 마찰계수가 줄어들게 되면, 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)과 제2슬라이딩부재의 접촉면(51)의 파손이 감소하게 되므로, 마찰진자베어링(100)의 내구성이 종래에 비해 증가하여 구조물의 하중이 증가하더라도 사용수명이 향상되게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 구성되어 사용수명이 향상된 본 실시예의 마찰진자베어링(100)의 면진 성능이 종래의 마찰진자베어링과 비교하여 어느 정도 우수한지 확인하기 위하여, 다음과 같은 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 도 6 에 도시되어 있는 바와 같이 1987년에 Kelly 등이 사용한 6자유도를 가진 5층 건물에 대해 수행하였다. 구조물의 질량, 강성계수 및 감쇠계수는 Kelly 등이 수치해석에서 사용한 값과 동일한 값으로서 <표 2>에 기재되어 있다. 그리고, 구조물은 첫번째 모드에서 2%의 감쇠와 0.3초의 고유주기를 가진다.
<표 2>
층별 질량(㎏) 층별 강성계수(kN/m) 층별 감쇠계수(kNs/m)
mb = 6800 kb = 231.5 cb = 3.74
m1 = 5897 k1 = 33732 c1 = 67
m2 = 5897 k2 = 29093 c2 = 58
m3 = 5897 k3 = 28621 c3 = 57
m4 = 5897 k4 = 24954 c4 = 50
m5 = 5897 k5 = 19059 c5 = 38
그리고, 5층 구조물에 대한 입력지진동으로서는 각기 다른 특성을 지닌 것으로 널리 알려져 있는 엘 센트로(El Centr) 지진, 멕시코(Mexico) 지진 및 게브제(Gebze) 지진 등 3가지 형태를 설정하였다. 이와 같이 구조물 및 입력지진동을 설정하여, 구조물이 지반에 고정된 상태, 종래와 같은 마찰진자베어링이 설치된 상태 및 본 실시예의 마찰진자베어링이 설치된 상태에 있어서 지반 기초부에 고정된 베이스의 변위와 구조물의 상대 변위 및 최상층의 가속도를 각각 비교하였다.
수치해석은 구조물의 운동방정식을 상태 공간방정식으로 변환하여 시간영역 에서 이루어졌다. 운동방정식은 <수학식 3>과 같다.
<수학식 3>
Figure 112007026546699-PAT00004
여기서,f와
Figure 112007026546699-PAT00005
는 각각 마찰진자베어링에 의한 감쇠력과 마찰진자베어링의 위치벡터를 나타낸다. 그리고,
Figure 112007026546699-PAT00006
는 지진하중을 나타내며,
Figure 112007026546699-PAT00007
는 베이스와 구조물의 변위를 나타낸다. 또한, 질량(M), 감쇠(C), 강성(K) 행렬은 다음과 같다.
Figure 112007026546699-PAT00008
여기서, mb, ms는 각각 베이스 및 구조물의 질량이며, cb, ks는 각각 베이스의 감쇠계수 및 강성계수이며, cs, ks는 각각 구조물의 감쇠계수 및 강성계수이다.
상태변수, z를
Figure 112007026546699-PAT00009
로 정의하여 마찰진자베어링을 상태공간방정식으로 표현하면, 다음과 같다.
Figure 112007026546699-PAT00010
여기서, A, B, E는 각각 시스템 행렬, 제어행렬 및 외란행렬을 나타내며, 다음과 같다.
Figure 112007026546699-PAT00011
마찰진자베어링(100)에서 저항력은 종래기술에서 설명한 <수학식 1>로 나타낼 수 있다. <수학식 1>에서 첫째 항은 질량의 상승에 따른 복원력으로 수평강성은 KH = W/R이고, 둘째 항은 제1슬라이딩부재의 하부 표면(31)과 제2슬라이딩부재의 접촉면(51) 사이의 마찰력으로 구성되어 있으며 마찰계수는 수직력과 미끄럼 속도의 함수이다. 마찰진자베어링(100)은 본질적으로 단일매개변수 시스템이고 이 매개변수는 접촉면의 반경에 의해 제어된다. 접촉면(51)의 반경은 주기에 관한 <수학식 2>에 의해서 정해진다.
그리고, 본 실시예의 마찰진자베어링은 <표 3>와 같이 설계된다.
<표 3>
설계변수 값
설계주기(T) 3초
반경(R) 2.23m
마찰계수(μ) 0.08
그리고, 종래의 마찰진자베어링도 <표 3>과 같이 설계되나, 마찰계수만 20% 정도 크게, 즉 0.1가 되도록 설계된다.
본 실시예의 마찰진자베어링(100)의 해석시스템의 구성도는 도 7에 도시되어 있는 바와 같으며, 앞서 설명한 바와 같이 종래의 마찰진자베어링과 달리 마찰계 수(μ)만을 20% 감소시켜서 설계하였다.
상술한 바와 같이 구성하여 수치해석을 하게 되면, 최대지반가속도의 강도에 의해 엘 센트로 지진, 멕시코 지진 및 게브제 지진에서 나타나는 마찰진자베어링의 성능을 베이스 변위, 구조물의 상대 변위 및 최상층 가속도를 <표 4>와 같이 얻을 수 있게 된다.
<표 4>
지진파 엘 센트로 지진 멕시코 지진 게브제 지진
최대 기초 변위[mm]
본 실시예의 마찰베어링장치 177.8065 63.8696 703.4508
종래의 마찰베어링장치 174.6820 53.8644 661.7745
구조물의 상대 변위[m]
본 실시예의 마찰베어링장치 0.1810 0.1731 0.3453
종래의 마찰베어링장치 0.2091 0.2092 0.3478
베이스 고정 8.1684 2.3240 4.2796
최상위층의 최대 가속도[g]
본 실시예의 마찰베어링장치 0.7906 0.8117 0.4696
종래의 마찰베어링장치 0.9277 0.8486 0.5541
베이스 고정 13.48 4.5296 7.4510
<표 4>를 분석하면 다음과 같다.
먼저, 본 실시예의 마찰진자베어링이 설치된 경우에는 마찰계수가 20% 줄어들게 되어 마찰진자베어링의 마찰력이 줄어들게 되므로, 종래의 마찰진자베어링이 설치된 경우에 비해서 최대 기초 변위, 즉 지반기초부에 결합된 베이스의 변위가 증가하게 됨을 알 수 있다.
다음으로, 구조물의 상대 변위를 살펴보면, 본 실시예의 마찰진자베어링이 설치된 경우에는 종래의 마찰진자베어링이 설치된 경우에 비해서 구조물의 상대 변위가 줄어들게 됨을 알 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 엘 센트로 지진의 경우에는 0.2091mm에서 0.1810mm로 줄어들게 되어 약 15% 정도 구조물의 상대 변위가 감소하며, 멕시코 지진의 경우에는 0.2092mm에서 0.1731mm로 줄어들게 되어 약 21% 정도 구조물의 상대 변위가 감소한다. 또한, 게브제 지진의 경우에는 0.3478mm에서 0.3453mm로 들어들게 되어 약 1% 정도 구조물의 상대 변위가 감소하게 된다.
마지막으로, 최상위층의 최대 가속도를 살펴보더라도, 본 실시예의 마찰진자베어링이 설치된 경우에는 종래의 마찰진자베어링이 설치된 경우에 비해서 최상위층의 최대 가속도가 줄어들게 됨을 알 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 엘 센트로 지진의 경우에는 0.9277g에서 0.7906g로 줄어들게 되어 약 17% 정도 최대 가속도가 감소하게 되며, 멕시코 지진의 경우에는 0.8486g에서 0.8117g로 줄어들게 되어 약 5% 정도 최대 가속도가 감소하게 된다. 또한, 게브제 지진의 경우에는 0.5541g에서 0.4696g로 줄어들게 되어 약 18% 정도 최대 가속도가 감소하게 된다.
상술한 수치해석의 결과를 종합해 보면, 본 실시예의 마찰진자베어링은 종래의 마찰진자베어링에 비해서 구조물의 상대 변위 및 최상위층 최대 가속도를 감소시키게 되므로, 본 실시예의 마찰진자베어링은 종래의 마찰진자베어링보다 면진성능이 더욱 우수함을 알 수 있다.
결론적으로, 본 실시예의 마찰진자베어링은, 종래의 마찰진자베어링에 비해 마찰계수가 줄어들어 내구성이 증가할 뿐만 아니라 면진성능도 향상되는 장점을 가지게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
예를 들어, 본 실시예에 있어서는, 제1슬라이딩부재 및 제2슬라이딩부재가 각각 제1매개부재와 제2매개부재를 매개로 구조물 및 지반 기초부에 결합되도록 구성되어 있으나, 제1매개부재와 제2매개부재가 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며 제1매개부재와 제2매개부재 없이 제1슬라이딩부재와 제2슬라이딩부재가 직접 구조물 및 지반 기초부에 각각 결합되도록 구성할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 제1슬라이딩부재 및 제2슬라이딩부재가 구조물 및 지반 기초부에 각각 결합되도록 구성되어 있으나, 제1슬라이딩부재 및 제2슬라이딩부재가 지반 기초부 및 구조물에 각각 결합되도록 구성할 수도 있다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 지진 등에 의해 구조물에 인가되는 진동에너지를 보다 효과적으로 흡수 및/또는 차단되므로, 종래의 마찰진자베어링에 비해 면진성능이 개선된다.
또한, 종래의 마찰진자베어링에 비해 내구성이 향상되어 사용수명이 증가하게 된다.

Claims (4)

  1. 지반 기초부와 상기 지반 기초부에 축조되는 구조물 사이에 설치되는 마찰진자베어링에 있어서,
    상기 지반 기초부와 구조물 중 어느 하나에 결합되는 것으로서, 자성을 가지는 제1슬라이딩부재; 및
    상기 지반 기초부와 구조물 중 다른 하나에 결합되는 것으로서, 곡면 형상으로 이루어져 있으며 상기 제1슬라이딩부재와의 상대 슬라이딩시 상기 제1슬라이딩부재의 표면과의 사이에서 마찰력이 발생하도록 상기 제1슬라이딩부재가 접촉하는 접촉면을 가지며, 상기 제1슬라이딩부재와 척력이 작용하도록 하는 자성을 가지는 제2슬라이딩부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰진자베어링.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1슬라이딩부재 및 제2슬라이딩부재는 각각 상기 구조물 및 지반 기초부에 결합되며,
    상기 접촉면의 곡률 중심은, 상기 접촉면의 상방에 배치되어 있으며,
    상기 제2슬라이딩부재와 접촉하는 상기 제1슬라이딩부재의 표면은, 그 곡률 중심이 상기 제1슬라이딩부재의 표면의 상방에 배치되는 곡면 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 마찰진자베어링.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접촉면은 열호(劣弧) 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 마찰진자베어링.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1슬라이딩부재 및 제2슬라이딩부재는 서로 같은 자극을 가지는 자석인 것을 특징으로 하는 마찰진자베어링.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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