KR20100010099A - 구조물용 베어링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상부구조물 및 하부구조물 사이에 마련되어 상부구조물을 지지하는 구조물용 베어링장치에 관한 것으로서, 상기 상부구조물 및 하부구조물에 각각 설치되는 상부판 및 하부판과; 상기 상부판 및 하부판 사이에 개재되어, 상기 상부구조물의 하중을 지지하며 상기 하부구조물로부터 상기 상부구조물로 전달되는 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 메인 패드와; 상기 메인 패드에 적층되어 상기 상부구조물을 슬라이딩 지지하는 슬라이딩 패드와; 상기 메인 패드와 상기 슬라이딩 패드 사이에 마련되어, 상기 메인 패드와 상기 슬라이딩 패드를 지지하는 패드 지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 지진 등에 의해 발생되는 진동을 효과적으로 흡수 및 감쇠할 수 있다.

Description

구조물용 베어링장치{BEARING APPARATUS FOR STRUCTURE}

본 발명은, 구조물용 베어링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상부구조물 및 하부구조물 사이에 마련되어 상부구조물의 하중을 지지함과 동시에, 지진에 의한 지반의 진동 등으로부터 상부구조물을 안전하게 보호하는 구조물용 베어링장치에 관한 것이다.

일반적으로 구조물용 베어링장치는 구조물의 지반운동을 차단하여 지진으로부터 구조물을 보호하는 시설이다.

이에, 구조물용 베어링 장치는 수직방향으로는 상부 구조물의 하중을 지지하여야 하며, 수직 또는 수평방향으로의 진동 발생시 충분한 변형 능력 및 에너지 소산 능력을 가져 진동에너지를 흡수 및 감쇠할 수 있는 것이 구조적으로 요구된다.

종래의 구조물용 베어링장치는, 상부구조물 및 하부구조물 사이에 상부구조물 및 하부구조물에 각각 결합되는 상부판 및 하부판을 설치하고, 상부판과 하부판 사이에는 고무 재질로 이루어진 패드를 배치하는 구성을 가진다.

그런데, 이러한 구조물용 베어링장치는 잔류변형의 원상회복에 문제점이 있고, 수직방향으로의 진동은 어느 정도 대처할 수 있으나, 수평방향으로의 진동을 효과적으로 흡수하지 못한다는 문제점이 있다.

지진파는 수직, 수평방향 뿐만 아니라 표면을 따라 파도치듯이 진동하기 때문에 어느 방향으로의 진동에도 견딜 수 있는 구조물용 베어링장치가 요구된다.

따라서, 실험실 등과 같은 진동 등에 민감한 건축구조물의 경우, 지진 등이 발생하는 경우 하부구조물인 지반의 기초 구조물로부터 상부 구조물인 건축구조물로 전달되는 수직방향의 진동뿐만 아니라 수평방향의 진동에도 대처할 수 있는 구조물용 베어링장치가 요구된다.

상기 배경기술의 문제점에서 해결하고자 하는 과제는, 본 발명에 따라, 지진 등에 의해 발생되는 진동을 효과적으로 흡수 및 감쇠할 수 있는 구조물용 베어링장치를 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은 본 발명에 따라, 상부구조물 및 하부구조물 사이에 마련되어 상부구조물을 지지하는 구조물용 베어링장치에 있어서, 상기 상부구조물 및 하부구조물에 각각 설치되는 상부판 및 하부판과; 상기 상부판 및 하부판 사이에 개재되어, 상기 상부구조물의 하중을 지지하며 상기 하부구조물로부터 상기 상부구조물로 전달되는 진동을 흡수 및 감쇠하는 메인 패드와; 상기 메인 패드에 적층되어 상기 상부구조물을 슬라이딩 지지하는 슬라이딩 패드와; 상기 메인 패드와 상기 슬라이딩 패드 사이에 마련되어, 상기 메인 패드와 상기 슬라이딩 패드를 지 지하는 패드 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치를 제공한다.

여기서, 상기 패드 지지판에 편지지되어, 상기 슬라이딩 패드를 관통하며 상기 상부판을 향해 돌출된 핀과; 상기 상부판에 함몰 형성되어, 상기 핀의 자유단부를 이동가능하게 수용하며 상기 핀의 이동을 제한하는 핀수용부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 상부판에 마련되어 상기 슬라이딩 패드에 슬라이딩하는 슬라이딩 강성체를 더 포함할 수 있다.

상기 패드 지지판으로부터 돌출되어, 상기 슬라이딩 패드의 하부 둘레를 지지하는 스토퍼를 더 포함함으로써, 하부구조물에 대한 상부구조물의 상대적 수평 이동시 슬라이딩 패드가 패드 지지판으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 지진 등에 의해 발생되는 진동을 효과적으로 흡수 및 감쇠할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명의 일 실시예로서 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치가 상부구조물인 건축구조물과 하부구조물인 기초구조물 사이에 적용되는 것에 대해 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치가 도시되어 있다. 이 들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치(30)는 상부판(31), 하부판(37), 메인 패드(41), 슬라이딩 패드(45), 패드 지지판(51)을 가진다.

상부판(31) 및 하부판(37)은 소정의 간격을 두고 건축구조물(1) 및 기초구조물(5)에 각각 설치된다.

상부판(31) 및 하부판(37)은 사각형 단면의 판형상을 가지며, 케미칼 볼트 등과 같은 체결수단(9)에 의해 건축구조물(1) 및 기초구조물(5)에 각각 결합된다. 상부판(31) 및 하부판(37)에는 체결수단(9)이 결합되는 복수의 결합공(33,39)이 각각 관통 형성되어 있다.

상부판(31)에는 후술할 핀(55)의 자유단부가 이동가능하게 수용되는 핀수용부(35)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 핀수용부(35)로서 원형단면의 관통공이 형성되어 있으며, 핀수용부(35)의 직경은 핀(55)의 직경보다 크게 형성되어 있다. 이에, 건축구조물(1)에 대한 기초구조물(5)의 전후 및 좌우 수평 방향 이동시 핀(55)의 이동을 제한하여 건축구조물(1)의 이동을 구속할 수 있게 된다. 여기서, 본 실시예에서는 핀수용부(35)로서 관통공이 형성되어 있지만, 핀수용부(35)는 상부판(31)의 판면으로부터 일정 깊이만큼 함몰 형성될 수도 있다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 핀수용부(35)는 장공형상, 타원형, 사각형 등의 다각형 단면형상을 가질 수 있다.

메인 패드(41)는 상부판(31) 및 하부판(37) 사이에 개재되어, 건축구조물(1)의 하중을 지지하며 기초구조물(5)로부터 건축구조물(1)로 전달되는 진동을 흡수 및 감쇠한다. 메인 패드(41)는 고무 등과 같은 탄성체로 이루어진다. 여기서, 메인 패드(41) 내에는 소정의 간격을 두고 판면방향으로 층상 배열되어 메인 패드(41)에 강성을 부여하는 복수의 보강판이 매설될 수 있다.

메인 패드(41)의 상부면과 하부면에는 한 쌍의 받침판(41a,41b)이 각각 배치되며, 메인 패드(41)는 각 받침판(41a,41b)에 접착제에 의해 접착에 의해 접착되거나 볼트에 의해 체결된다. 각 받침판(41a,41b)은 패드지지판(51)과 하부판(37)에 볼트에 의해 고정된다. 여기서, 각 받침판(41a,41b)은 필요에 따라 선택적으로 마련될 수 있고, 각 받침판(41a,41b)이 메인 패드(41)의 상부면과 하부면에 배치되지 않는 경우, 메인 패드(41)는 패드지지판(51)과 하부판(37)에 접착제에 의해 접착되거나 볼트에 의해 체결될 수 있다.

슬라이딩 패드(45)는 고무 등과 같은 탄성체로 이루어지며, 메인 패드(41)의 상방에 적층된다. 슬라이딩 패드(45)는 건축구조물(1)로부터 전달되는 하중을 기초구조물(5)로 전달할 뿐만 아니라 건축구조물(1)에 대한 기초구조물(5)의 수평 이동시 건축구조물(1)을 슬라이딩 지지한다. 슬라이딩 패드(45)의 중앙에는 핀(55)이 관통 결합되는 관통공(47)이 형성되어 있다. 관통공(47)은 핀(55)과 동일한 단면형상과 크기를 가진다.

패드 지지판(51)은 메인 패드(41)와 슬라이딩 패드(45) 사이에 마련되어, 메인 패드(41)와 슬라이딩 패드(45)를 지지한다.

슬라이딩 패드(45)를 향하는 패드 지지판(51)의 판면에는 슬라이딩 패드(45)의 하부 둘레를 지지하는 스토퍼(53)가 패드 지지판(51)으로부터 돌출되어 있다. 본 실시예에서는 스토퍼(53)가 슬라이딩 패드(45)의 둘레를 따라 연속적으로 형성되어 있다. 이에, 기초구조물(5)에 대한 건축구조물(1)의 상대적 수평 이동시 슬라이딩 패드(45)가 패드 지지판(51)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있게 된다. 여기서, 본 실시예에서의 스토퍼(53)는 슬라이딩 패드(45)의 둘레를 따라 연속적으로 형성되어 있는 것으로 설명하고 있지만, 스토퍼(53)는 슬라이딩 패드(45)의 둘레를 따라 불연속적으로 형성되거나, 슬라이딩 패드(45)의 특정 둘레를 따라 형성될 수도 있다.

한편, 패드 지지판(51)에는 슬라이딩 패드(45)를 관통하며 상부판(31)을 향해 돌출된 핀(55)이 편지지되어 있다. 본 실시예에서의 핀(55)은 원형 단면의 봉형상을 가지며, 핀(55)의 자유단부에는 고무 재질로 이루어진 완충재(57)가 장착되어 있으며, 완충재(57)는 핀(55)이 핀수용부(35)의 내벽에 접촉 지지될 때, 핀(55)과 핀수용부(35) 사이를 완충하는 역할을 한다. 완충재(57)는 원형단면의 링형상을 가지며, 완충재(57)의 직경은 핀(55)의 자유단부가 상부판(31)의 핀수용부(35)를 이동가능하도록 핀수용부(35)의 직경보다 작은 크기를 가진다. 또한, 핀(55)의 길이는 핀(55)의 자유단부가 상부판(31)의 상면으로부터 돌출되지 않는, 즉 후술할 상부판(31)의 핀수용부(35)에 수용가능한 길이를 가진다. 여기서, 완충재(57)는 핀수용부(35)와 대응하는 단면형상을 가지거나, 상이한 단면형상을 가질 수 있다. 또한, 완충재(57)와 핀수용부(35)는 동일한 단면 크기를 가질 수 있다.

그리고, 상부판(31)에는 슬라이딩 패드(45)에 슬라이딩하는 슬라이딩 강성체(61)가 마련되어 있다. 슬라이딩 강성체(61)는 판형상을 가지며, 슬라이딩 패 드(45)를 향하는 상부판(31)의 판면에 지지되어 있다. 이에, 건축구조물(1)에 대해 기초구조물(5)의 수평 이동시, 즉 건축구조물(1)과 기초구조물(5) 사이에 상대 수평이동 발생시 슬라이딩 강성체(61)는 기초구조물(5)에 대한 건축구조물(1)의 수평이동방향을 따라 슬라이딩 패드(45) 상측에서 슬라이딩하게 된다. 슬라이딩 강성체(61)의 중앙에는 핀(55)이 관통 결합되는 연통공(63)이 형성되어 있다. 연통공(63)은 핀수용부(35)와 동일한 단면형상과 크기를 가진다.

이러한 구성에 의하여, 일 실시예로서 도 3을 참조하여, 건축구조물(1)의 바닥(4)과, 기초구조물(5)의 바닥(8) 사이에 설치되는 본 발명에 따른 구조물용 베어링의 작동 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 구조물용 베어링의 설치과정을 살펴보면, 건축구조물(1)의 바닥(4)과 기초구조물(5)의 바닥(8)에 각각 상부판(31) 및 하부판(37)을 케미칼 볼트 등과 같은 체결수단(9)으로 결합한다.

다음, 하부판(37) 위에 메인 패드(41), 패드 지지판(51)을 순차적으로 적층한다. 이 때, 하부판(37)과 패드 지지판(51) 사이에 개재된 메인 패드(41)를 각각 하부판(37)과 패드 지지판(51)에 접착제를 이용하여 접착하거나 볼트를 이용하여 체결시킨다.

이어서, 패드 지지판(51) 위에 슬라이딩 패드(45)를 적층한다. 이 때, 패드 지지판(51)에 편지지된 핀(55)이 슬라이딩 패드(45)의 관통공(47)을 관통하도록 패드 지지판(51) 위에 슬라이딩 패드(45)를 적층한다.

계속하여, 상부판(31)의 판면에 고정된 슬라이딩 강성체(61)가 슬라이딩 패 드(45) 위에 위치하도록 상부판(31)을 적층한다. 이 때, 패드 지지판(51)에 편지지된 핀(55)이 슬라이딩 강성체(61)의 연통공(63)을 관통하여 상부판(31)의 핀수용부(35)에 수용시킨다.

이로써, 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치(30)의 설치가 완료된다.

여기서, 미 설명된 참조부호 10은 기초구조물(5)의 수직 벽체(7)와 건축구조물(1)의 수직 벽체(3) 사이에 배치되어, 기초구조물(5)의 수직 벽체(7)와 건축구조물(1)의 수직 벽체(3) 사이에 발생하는 수평 변위를 흡수 및 감쇠하는 구조물의 벽체용 베어링장치이며, 구조물의 벽체용 베어링장치(10)는 본 발명의 요지를 벗어나므로 그 설명을 생략하기로 한다.

한편, 이와 같이 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치(30)의 설치가 완료된 상태에서, 기초구조물(5)에 수평방향의 진동, 즉 수평 변위가 발생하여 기초구조물(5)이 건축구조물(1)에 대해 상대 수평 이동하는 경우, 메인 패드(41)에 전단 변형이 발생하며 메인 패드(41)는 수직방향의 진동, 즉 수직 변위뿐만 아니라 1차적으로 기초구조물(5)의 수평 변위를 흡수하게 된다.

동시에, 패드 지지판(51)에 지지된 슬라이딩 패드(45)는 기초구조물(5)의 수평 변위만큼 슬라이딩 강성체(61)를 따라 슬라이딩하게 된다. 이 때, 슬라이딩 패드(45)의 하부는 스토퍼(53)에 의해 패드 지지판(51)에 지지되어 슬라이딩 패드(45)는 패드 지지판(51)으로부터 이탈하지 않게 된다.

그리고, 슬라이딩 패드(45)가 슬라이딩 강성체(61)의 판면을 따라 슬라이딩 이동함에 따라, 패드 지지판(51)에 편지지된 핀(55)의 자유단부는 상부판(31)의 핀 수용부(35)를 따라 이동하다가 핀수용부(35)의 내벽에 접촉 지지되어, 핀(55)과 슬라이딩 패드(45)는 2차적으로 기초구조물(5)의 수평 변위를 흡수하여, 기초구조물(5)의 수평 변위가 건축구조물(1)로 전달되는 것을 흡수 및 감쇠할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치는 상부구조물과 하부구조물 사이에, 상부구조물의 하중을 지지하며 하부구조물로부터 상부구조물로 전달되는 진동을 흡수 및 감쇠하는 메인 패드와, 상부구조물을 슬라이딩 지지하는 슬라이딩 패드를 마련하고, 메인 패드와 슬라이딩 패드를 지지하는 패드 지지판에 지지함으로써, 지진 등의 진동에 의해 발생되는 수평 변위를 메인 패드와 슬라이딩 패드를 통해 이중으로 흡수 및 감쇠할 수 있게 된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치의 요부 파단 사시도,

도 2는 도 1의 정단면도,

도 3은 일 실시예로서 본 발명에 따른 구조물용 베어링장치가 시공된 상태를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 건축구조물 4 : 바닥

5 : 기초구조물 8 : 바닥

30 : 구조물용 베어링장치 31 : 상부판

35 : 핀수용부 37 : 하부판

41 : 메인 패드 45 : 슬라이딩 패드

51 : 패드 지지판 53 : 스토퍼

55 : 핀 61 : 슬라이딩 강성체

Claims (4)

1. 상부구조물 및 하부구조물 사이에 마련되어 상부구조물을 지지하는 구조물용 베어링장치에 있어서,

   상기 상부구조물 및 하부구조물에 각각 설치되는 상부판 및 하부판과;

   상기 상부판 및 하부판 사이에 개재되어, 상기 상부구조물의 하중을 지지하며 상기 하부구조물로부터 상기 상부구조물로 전달되는 진동을 흡수 및 감쇠하는 메인 패드와;

   상기 메인 패드에 적층되어 상기 상부구조물을 슬라이딩 지지하는 슬라이딩 패드와;

   상기 메인 패드와 상기 슬라이딩 패드 사이에 마련되어, 상기 메인 패드와 상기 슬라이딩 패드를 지지하는 패드 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 패드 지지판에 편지지되어, 상기 슬라이딩 패드를 관통하며 상기 상부판을 향해 돌출된 핀과;

   상기 상부판에 함몰 형성되어, 상기 핀의 자유단부를 이동가능하게 수용하며 상기 핀의 이동을 제한하는 핀수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 상부판에 마련되어 상기 슬라이딩 패드에 슬라이딩하는 슬라이딩 강성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 패드 지지판으로부터 돌출되어, 상기 슬라이딩 패드의 하부 둘레를 지지하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 베어링장치.

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