KR20110019587A - Damper separting type seismic isolation device lead - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 교량용 면진받침에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진동에너지 흡수능력이 낮고 일차강성이 작아 교량의 상시하중(예: 풍하중, 차량 시동하중 및 제동하중 등)에 불리한 기존 탄성받침의 단점을 해소함과 동시에 납봉의 형상변형 확인이 어렵고 납봉의 크기 및 갯수가 제한적이며 납봉의 보수를 위해서는 전체를 교체해야만 했던 기존 납면진받침의 단점을 해소할 수 있는 새로운 구조의 면진받침에 관한 것이다.The present invention relates to a seismic stand for bridges, and more particularly, has a low vibration energy absorption capacity and a low primary stiffness, which is a disadvantage of the existing elastic bearings that are disadvantageous for the constant loads (eg, wind load, vehicle starting load and braking load, etc.) of the bridge. At the same time, it is difficult to check the shape deformation of lead rods, the size and number of lead rods are limited, and it is related to a new base isolation base that can solve the disadvantages of the existing lead base bearings, which had to be replaced in order to repair the lead rods.
일반적으로 교량받침이란 교량상판과 교대 혹은 교각의 접점에 위치하여 사하중 및 활하중과 같은 수직하중에 대한 하중지지기능, 교량상판의 온도신축 및 건조수축/크리이프 등과 같은 수평방향의 변위에 대한 미끄러짐(이동)기능, 차량하중에 의한 교량상판의 회전을 수용할 수 있는 굴림(회전)기능을 가짐으로서 상부구조의 변위에 의한 응력이 교대 및 교각에 과도하게 전달되지 않도록 하는 교량구조물에 있어서 중요한 부재의 일종이다.In general, bridge bearings are located at the junctions of bridge decks and bridges or bridges to support loads on vertical loads such as dead loads and live loads, and to slide against horizontal displacements such as temperature expansion and drying shrinkage / creeping of bridge decks. It is a kind of important member in the bridge structure, which has the function of rolling, which can accommodate the rotation of the bridge deck due to the vehicle load, so that the stress caused by the displacement of the superstructure is not transmitted to the alternating and pier excessively. to be.
상기한 교량받침으로는 초기 탄성재료층을 구성하는 고무 등으로 이루어진 탄성판과 강성재료층을 구성하는 내부 보강의 금속판을 번갈아 적층하고, 이것들을 서로 접착하여 상호 고착시킨 탄성받침을 사용하였다.As the bridge bearing, an elastic plate made of an elastic plate made of rubber or the like forming the initial elastic material layer and an inner reinforcing metal plate constituting the rigid material layer were alternately laminated, and these were bonded to each other and bonded to each other.
그러나, 상기 탄성받침은 지진입력가속도를 분배하여 지진하중으로부터 구조물을 보호하지만, 진동에너지 흡수능력이 낮고 일차강성이 작아 교량의 상시하중(예: 풍하중, 차량 시동하중 및 제동하중 등)에 불리하여 실용상 여러가지의 문제가 있었다.However, the elastic bearing protects the structure from earthquake loads by distributing the seismic input acceleration, but it is disadvantageous for the constant loads of bridges (e.g. wind load, vehicle starting load, braking load, etc.) due to low vibration energy absorption capacity and low primary stiffness. There were various problems in practical use.
즉, 탄성받침은 교량상부 구조물의 상시 이동량을 제어하는 쐐기(전단키)가 부착되어 교량구조물에 방향성을 가지게 하는 역할을 하는데, 쐐기는 지진하중 작용시 쐐기가 탈락된 후에 탄성받침이 지지하중에 저항하는 구조로 가정하여 설계하기 때문에 실제 지지하중 작용시 설계 이론과 부합하지 않을 수 있다.In other words, the elastic bearing has a wedge (shear key) that controls the constant amount of movement of the upper structure of the bridge to have a direction to the bridge structure, the wedge is a resistance to the supporting load after the wedge is dropped during the seismic load action Because the design assumes that the structure is designed to meet the design theory, the actual support load may not be consistent with the design theory.
이에, 소성변형에 있어서 진동에너지 흡수능과 탄성체의 지진입력가속도의 감소능 및 복원능을 모두 갖추기 위하여, 상기 고무 등으로 이루어진 탄성판과 강성재료층을 구성하는 금속판이 번갈아 적층되도록 하고, 이 적층된 탄성체를 관통하여 기둥형상의 납이 매설되도록 한 납면진받침(lead rubber bearing, 일명 'LRB')이 개발되게 되었다. 즉, 상기한 납면진받침(lead rubber bearing, 일명 'LRB')은 고무판과 철판을 적층구조로 제작하되 초기강성 증대 및 감쇠를 증대시키는 납봉을 관통시키어, 납의 탄·소성거동으로 지진하중을 흡수·소산함으로써 구조물을 장주기화하여 지진시 구조물의 피해를 줄이기 위한 지진격리장치로서 국내·외에서 널리 사용하고 있는 공지·공용의 기술이다.Thus, in order to have both the vibration energy absorbing capacity and the ability to reduce and restore the seismic input acceleration of the elastic body in plastic deformation, the elastic plate made of the rubber or the like and the metal plate constituting the rigid material layer are alternately laminated. Lead rubber bearings ("LRBs") have been developed to allow columnar lead to be embedded through an elastomer. In other words, the lead rubber bearing (LRB) is made of a laminated structure of rubber plates and steel plates, but penetrates the lead rods to increase the initial stiffness and attenuation, thereby absorbing seismic loads by lead and plastic behavior of lead. · It is a well-known and common technique that is widely used at home and abroad as an earthquake isolation device to reduce damage of structures during earthquakes by making the structure long-term by dissipation.
그러나, 상기한 기존의 납면진받침은 다음과 같은 문제점을 안고 있다.However, the conventional napyeonjibyeon has the following problems.
먼저, 기존의 납면진받침은 납봉이 탄성받침 내부에 설치되는 구조이므로, 납면진받침 사용중에 발생할 수 있는 납봉의 형상변형 확인이 불가능하여 사용성과 유지관리에 어려움이 있다.First, since the existing lead napjin bearing has a structure that is installed inside the elastic bearing, it is difficult to check the shape deformation of the lead rod that may occur during the use of the lead napji bearing is difficult to use and maintain.
다음으로, 기존의 납면진받침은 납봉이 받침의 중심부에 설치됨으로 인해 납봉의 크기 및 갯수가 제한적이다. 특히, 지진하중과 상시하중의 크기가 커지면 납의 크기와 갯수를 증가시켜야 하는데, 이를 위해서는 기존의 경우에는 납면진받침의 전체 사이즈 또한 커져야만 하는 단점이 있다.Next, the existing lead napjin bearing is limited in size and number of lead rods because the lead is installed in the center of the base. In particular, when the magnitude of the earthquake load and the constant load increases, the size and number of lead must be increased.
또 다른 문제점으로, 기존의 납면진받침은 상시 반복하중과 지진하중과 같은 외부의 하중이 작용하여 받침 내부에 있는 납봉의 변형이 발생하면 받침 전체를 교체하여야 하므로 경제적 측면에서도 불리한 점이 있었다.In another problem, the existing lead-based earthquake bearings had disadvantages in terms of economics because the entire bearing base had to be replaced when deformation of the lead rods occurred due to the external loads such as the constant cyclic load and the earthquake load.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진동에너지 흡수능력이 낮고 일차강성이 작아 교량의 상시하중에 불리한 기존 탄성받침의 단점을 해소함과 동시에 납봉의 형상변형 확인이 어렵고 납봉의 크기 및 갯수가 제한적이며 납봉의 보수를 위해서는 전체를 교체해야만 했던 기존 납면진받침의 단점을 해소할 수 있는 새로운 구조의 납면진받침을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, low vibration energy absorption capacity and low primary stiffness to solve the disadvantages of the existing elastic support disadvantageous to the constant load of the bridge and at the same time difficult to determine the shape deformation of the lead rods and the size and number of lead rods Its purpose is to provide a new structure of lead-free support that can solve the shortcomings of the existing lead-free support that had to be replaced in order to repair the lead.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 교량 상판 등의 교량 상부구조물에 고정되는 상부플레이트와; 교대나 교각 등의 교량지지용 하부구조물에 설치되는 하부플레이트와; 고무와 그 내부에 1층 이상 적층되는 강판으로 이루어지며 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이에 개재되어 상기 상부구조물을 통해 전달되는 하중을 탄성 지지하면서 상기 교량 상판의 수평방향 변위를 허용하게 되는 탄성패드와; 상기 탄성패드 설치 영역 외측의 상부플레이트와 하부플레이트 사이에 착탈가능하게 설치되는 댐퍼유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 댐퍼 분리형 면진받침이 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention, the upper plate is fixed to the bridge upper structure, such as bridge top plate; A lower plate installed on a bridge supporting substructure such as shifts or bridge piers; An elastic pad made of rubber and a steel plate laminated therein at least one layer and interposed between the upper plate and the lower plate to elastically support a load transmitted through the upper structure and to allow horizontal displacement of the bridge top plate; ; A damper-separated seismic isolator is provided comprising a damper unit detachably installed between an upper plate and a lower plate outside the elastic pad installation area.
본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention are as follows.
먼저, 기존의 납면진받침과는 달리 댐퍼가 탄성받침 외부에 노출되게 설치되는 구조이므로, 면진받침 사용중에 발생할 수 있는 댐퍼의 형상변형이 육안으로 손 쉽게 확인되므로 사용성이 우수하며 유지관리가 매우 편리하다.First of all, unlike the existing napjin bearing, the damper is installed so that the damper is exposed to the outside of the elastic bearing. Therefore, the shape deformation of the damper that can occur during the use of the seismic bearing is easily checked with the naked eye. Do.
다음으로, 납봉이 받침의 중심부에 설치됨으로 인해 납댐퍼의 크기 및 갯수가 제한적이었던 기존의 납면진받침과는 달리, 본 발명의 면진받침은 지진하중과 상시하중의 크기에 맞추어 납등으로 된 댐퍼의 크기와 갯수를 증가시켜 내진성능을 향상시킬 수 있으며, 이를 위해 특별히 면진받침의 전체 사이즈를 키울 필요도 없으므로 경제적이고 합리적인 설계 및 시공이 가능하다.Next, unlike the existing lead base bearings, which have limited size and number of lead dampers due to the fact that the lead rods are installed at the center of the base plate, the base damping plate of the present invention has a damper made of lead lamps in accordance with the magnitude of the earthquake load and the constant load. Seismic performance can be improved by increasing the size and number, and for this purpose, it is not necessary to increase the overall size of the seismic bearing, which enables economic and reasonable design and construction.
또한, 본 발명의 면진받침은 상시 반복하중과 지진하중과 같은 외부의 하중이 작용에 의해 납등으로 된 댐퍼의 변형이 발생할 경우, 받침 전체를 교체하지 않고 댐퍼 혹은 댐퍼유닛만 교체하면 되므로 경제성이 매우 우수하며 보수 및 유지관리에 매우 유리하다. In addition, the seismic isolator according to the present invention is economical because only the damper or damper unit needs to be replaced without replacing the entire support when deformation of the damper, such as lead, occurs due to the external load such as the constant cyclic load and the earthquake load. Excellent and very advantageous for maintenance and maintenance.
그리고, 본 발명의 면진받침은 납이나 주석, 폴리우레탄등으로 된 댐퍼가 탄성패드 밖으로 나오게 됨으로써 구조물에 작용하는 상시하중 및 지진하중의 방향에 따라 수평강성 및 수직강성을 조정할 수 있으므로 구조물 설계에도 유리하다.In addition, since the damper made of lead, tin, polyurethane, and the like comes out of the elastic pad, the seismic isolator according to the present invention can adjust the horizontal stiffness and the vertical stiffness according to the direction of the normal load and the earthquake load acting on the structure. Do.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 to 12.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이다.1 is a perspective view showing the structure of a damper type seismic isolation base according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view along the line I-I of Figure 2, Figure 4 It is sectional drawing along the II-II line | wire of FIG.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침 은, 교량 상판 등의 교량 상부구조물에 고정되는 상부플레이트(1)와; 교대나 교각 등의 교량지지용 하부구조물에 설치되는 하부플레이트(2)와; 고무와 그 내부에 1층 이상 적층되는 강판으로 이루어지며 상기 상부플레이트(1)와 하부플레이트(2) 사이에 개재되어 상기 상부구조물을 통해 전달되는 하중을 탄성 지지하면서 상기 교량 상부구조물의 수평방향 변위를 허용하게 되는 탄성패드(3)와; 상기 탄성패드(3) 설치 영역 외측의 상부플레이트(1)와 하부플레이트(2) 사이에 착탈가능하게 설치되는 댐퍼유닛(4)을 포함하여 구성된다.Referring to these drawings, the damper-separated seismic isolator according to the first embodiment of the present invention includes: an upper plate (1) fixed to a bridge upper structure such as a bridge top plate; A lower plate (2) installed on the bridge supporting lower structure such as shifts or bridge piers; A horizontal displacement of the bridge upper structure while elastically supporting the load transmitted through the upper structure interposed between the upper plate (1) and the lower plate (2) made of rubber and steel plate laminated therein at least one layer therein An
이때, 댐퍼유닛(4)은, 상부플레이트(1)의 하면 또는 하부플레이트(2)의 상면에 체결되며 댐퍼의 단부가 삽입되는 요입홈(42a)이 구비된 댐퍼고정구(42)와, 댐퍼고정구(42)의 요입홈(42a)에 단부가 위치하여 고정되는 댐퍼(41)를 포함하여 구성된다. At this time, the
그리고, 상기 댐퍼(41)는 탄성거동과 소성거동에 의해 에너지소산이 가능한 납, 폴리우레탄, 주석중 어느 하나로 이루어지며, "일자형"을 이루게 된다. In addition, the
즉, 본 실시예에 따르면, 납이나 폴리우레탄 혹은 주석으로 된 댐퍼(41)는 탄성패드(3)와 분리되어 설치되며, 상부플레이트(1)와 하부플레이트(2)의 사이에 "일자형"을 이루도록 설치된다. That is, according to the present embodiment, the
이와 같이 구성된 본 실시예의 면진받침의 작용은 다음과 같다.The action of the base isolator of this embodiment configured as described above is as follows.
본 실시예에 따른 면진받침은 교량의 상부구조물과 하부구조물을 이어주는 면진받침으로서 납, 폴리우레탄, 주석 등으로 만들어진 댐퍼(41)를 탄성패드(3) 외부에 분리 장착하는 구조의 면진받침이다.The base isolating base according to the present embodiment is an isolating base which connects the upper structure and the lower structure of the bridge is a base of the structure for separating and mounting the
이에 따라, 본 실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침은 납, 폴리우레탄, 주석의 탄성거동과 소성거동에 의하여 에너지 소산 능력을 가지게 됨과 아울러 탄성패드(3)가 가지고 있는 복원능력과 조화를 이루어 면진받침으로서 기능하게 된다.Accordingly, the damper-separated seismic isolator according to the present embodiment has energy dissipation capacity by the elastic and plastic behavior of lead, polyurethane, and tin, and is in harmony with the restoring ability of the
즉, 본 실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침은 탄성패드(3) 외부 영역에 납, 폴리우레탄, 주석 등으로 된 에너지 소산능력을 가진 댐퍼(41)가 장착되어 상시 수평력과 지진하중에 저항하게 되며, 비선형 특성을 갖는 상기 댐퍼(41)가 복원성능을 갖는 탄성패드(3)의 특성과 결합하여 면진받침의 기능을 수행하게 된다. That is, the damper type seismic isolation base according to the present embodiment is equipped with a
참고로, 주석은 기본적으로 납보다는 강성이 강한 재질로서 항복강성이 납에 비하여 1.7배 정도 크고, 주석도 납처럼 상온에서 재결정화가 이루어진다는 것이 확인되었다. 또한 최근에 「환경에 대한 부담저하」및 「유해물질의 사용저감」이라는 슬로건으로 납을 대신하는 물질인 주석을 면진받침에 적용하는 노력이 계속되고 있다. 한편, 상기 폴리우레탄은 경도를 조정하여 댐퍼로서 기능하게 하는 것이 가능하다. For reference, tin is basically a material that is stronger than lead, and yield yield is 1.7 times larger than lead, and tin is recrystallized at room temperature like lead. In recent years, efforts have been made to apply tin, which is a substitute for lead, to seismic isolators under the slogans `` reduce the burden on the environment '' and `` reduce the use of harmful substances. '' On the other hand, the polyurethane can be made to function as a damper by adjusting the hardness.
따라서, 기존의 납면진받침은 납봉이 탄성패드 내부에 설치됨으로 인해, 받침 사용중에 발생할 수 있는 납봉의 형상 변형을 육안으로 확인하는 것이 불가능하여 사용성과 유지관리에 어려움이 있으나, 본 실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침은 납봉, 폴리우레탄, 주석 등으로 된 댐퍼(41)가 탄성패드(3)에서 분리되어 외부로 노출되게 설치되는 구조이므로 형상변형을 육안으로 확인할 수 있어 유지관리가 용이해진다.Therefore, the existing lead napjin bearing is difficult to check the shape deformation of the lead rod that may occur during the use of the support because the lead rod is installed inside the elastic pad, there is a difficulty in useability and maintenance, according to the present embodiment Damper type seismic isolation base is a structure that is installed so that the
또한, 기존의 납면진받침은 납봉이 탄성패드의 내부 중심에 설치됨으로써 납 봉의 크기와 설치 갯수에 제한이 따르며, 이에 따라 지진하중과 상시하중의 크기가 커짐에 따라 납의 크기와 갯수를 증가시켜야 할 경우에는 탄성패드의 크기 또한 커져야 하므로 면진받침의 전체적인 사이즈가 커져야만 한다. In addition, the existing lead nap base bearing is limited to the size of the lead rod and the number of installations because the lead rod is installed at the inner center of the elastic pad, and accordingly, the size and number of lead should be increased as the magnitude of the earthquake load and the constant load increases. In this case, the size of the elastic pad must be increased, so the overall size of the base support base must be increased.
그러나, 본 실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침은, 지진하중과 상시하중의 크기에 대응하여 납봉이나 폴리우레탄 혹은 주석으로 된 댐퍼(41)의 크기와 갯수를 조정하여 외부에 적절히 배치함으로써 받침의 전체 사이즈의 증가없이 원하는 성능이 발휘되도록 할 수 있다.However, the damper-separated seismic isolator according to this embodiment adjusts the size and number of
즉, 지진하중과 상시하중의 크기에 대응하여 다른 규격의 댐퍼로 교체하거나 설치 갯수를 늘리는 등의 조정을 통하여 면진받침이 원하는 성능을 발휘할 수 있으므로, 경제적이고 합리적인 설계 및 시공이 가능해진다.In other words, by adjusting dampers of different specifications or increasing the number of installations in response to the magnitude of the earthquake load and the constant load, the seismic isolator can exhibit the desired performance, thereby enabling economical and rational design and construction.
또한, 기존의 납면진받침은 상시 반복하중과 지진하중과 같은 외부하중이 작용하여 탄성패드 내부에 있는 납봉의 변형이 발생하면 납면진받침 전체를 교체하여 보수하여야 하나, 본 실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침은 다른 부분은 그대로 두고 댐퍼(41)의 형상변화를 확인하여 교체가 필요할 경우 탄성패드(3)와 분리 설치된 댐퍼(41)만 부분 교체하면 되므로 경제성 측면에서 매우 우수하다.In addition, the existing lead surface bearings have to be repaired by replacing the entire lead surface bearings when deformation of the lead rod inside the elastic pad occurs due to external loads such as constant repetitive loads and earthquake loads. The base isolator is very excellent in terms of economics because it is necessary to replace only the
그리고, 본 발명의 면진받침은 납이나 주석, 폴리우레탄등으로 된 댐퍼(41)가 탄성패드 밖으로 나오게 됨으로써 구조물에 작용하는 상시하중 및 지진하중의 방향에 따라 수평강성 및 수직강성을 조정할 수 있으므로 구조물 설계에도 유리하다.In addition, since the
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 댐퍼 분리형 면진받침은 기존의 탄성받침 에 적용되는 쐐기를 없애고 대신 납, 폴리우레탄, 주석 등의 에너지 소산능력을 가진 댐퍼(41)를 대신 설치함으로써, 추가되는 비용의 증가없이 기존의 탄성받침을 지진하중을 흡수 소산하는 면진장치로 변경시킴으로써 교량 하부구조물의 경제적인 설계를 유도하여 교량 공사비를 절감하고 내진성능을 향상시킬 수 있다. As described above, the damper-separated seismic isolator according to the present invention eliminates the wedge applied to the existing elastic bearing, and instead of installing a
도 5 내지 도 10은 본 발명의 제2실시예 내지 제4실시예에 따른 각각의 댐퍼 분리형 면진받침 및 그 댐퍼유닛을 나타낸 사시도로서, 본 발명은 외부로 노출된 댐퍼(41)의 형상을 전술한 제1실시예의 "일자형" 대신 "S자형", "C자형", "U자형" 등으로 구성하고, 상부구조물 이동량의 크기, 상시하중, 지진하중의 크기에 따라 그 형상을 달리함으로써 소규모교량 뿐만 아니라 장대교량에도 적용할 수 있으므로, 우수한 적용성을 나타내게 된다. 5 to 10 are perspective views showing the damper-separated seismic isolation base and its damper unit according to the second to fourth embodiments of the present invention. Small bridges made of "S-shaped", "C-shaped", "U-shaped", etc. instead of the "straight-shaped" of the first embodiment and varying in shape depending on the size of the superstructure moving amount, constant load, and earthquake load. In addition, since it can be applied to long bridges, it shows excellent applicability.
도 11은 본 발명의 댐퍼고정구의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 12는 도 11의 댐퍼고정구의 결합 상태를 보여주는 평면도로서, 본 실시예의 댐퍼고정구(42)는 좌우로 반쪽씩 분할된 구조로서, 좌우로 분할된 부분이 서로 형합됨에 따라 댐퍼(41) 단부가 삽입되는 요입홈(42a)이 완성된다.Figure 11 is a perspective view showing another embodiment of the damper fixture of the present invention, Figure 12 is a plan view showing a coupling state of the damper fixture of Figure 11, the
따라서, 본 실시예에 따르면, 분리형 댐퍼고정구(42)로 인해 댐퍼(41)의 교체시 댐퍼고정구(42)의 한쪽 부분만 체결을 해제시킨 상태에서 댐퍼(41)의 분리가 가능하게 되며, 이에 따라 부분 교체 작업이 보다 용이하게 수행되어 질 수 있다.Therefore, according to the present embodiment, when the
상기한 본 발명의 각 실시예에 따른 댐퍼분리형 면진받침의 거동특성을 납 면진받침의 경우를 예로들어 나타내면 도 13과 같다. 13 illustrates the behavior of the damper-separated seismic isolator according to each embodiment of the present invention as shown in FIG. 13.
도 13을 참조하면, 풍하중, 제동하중, 지진하중과 같이 빠른 속도로 작용하는 단기하중에 대해서는 납의 초기강성으로 저항하여 교량구조물의 흔들림에 저항하며, 교량 상판의 온도변화에 따른 장기하중에 대해서는 납의 크리프 변형특성으로 인하여 작은 항복 강성으로 저항하므로 하부구조에 영향을 주지 않는다.Referring to FIG. 13, resistance to initial stiffness of lead is applied to short-term loads acting at high speeds such as wind load, braking load, and earthquake load to resist shaking of the bridge structure and lead to long-term load caused by temperature change of the bridge deck. Due to the creep deformation property, it resists with small yield stiffness and does not affect the substructure.
따라서, 본 발명의 댐퍼 분리형 납 면진받침은 장대교량의 면진장치로서 탁월한 성능을 발휘하므로, 신설교량의 내진받침으로 적당하고, 내진설계가 적용되지 않은 기존 교량의 성능개선에 적합하다.Therefore, the damper-separated lead seismic isolator of the present invention exhibits excellent performance as a seismic isolator of a long bridge, and thus is suitable for seismic bearing of a new bridge, and is suitable for improving performance of an existing bridge to which seismic design is not applied.
한편, 본 발명의 댐퍼 분리형 면진받침은, 납이나 주석 혹은 폴리우레탄 댐퍼의 단면형상을 변경하여 수평강성 및 수직강성을 조정할 수 있다. 수평강성의 변화(단면형상 및 크기 조정)를 줌으로써 구조물에 작용하는 상시하중 및 지진하중의 방향에 따라 적절하게 강성변화를 주어 구조물 설계에 합리적이고 경제적인 설계를 유도할 수 있다. 단면형상은 실시예 도면을 통해 도시된 원형 뿐만 아니라, 직사각형, 모서리가 둥근 직사각형, 오각형, 팔각형, 혹은 타원형, 트랙형 등으로 하며 임의의 단면형상으로도 할 수 있다.On the other hand, the damper-separated seismic isolator of the present invention, by changing the cross-sectional shape of the lead, tin or polyurethane damper can adjust the horizontal and vertical stiffness. By changing the horizontal stiffness (adjusting the cross-sectional shape and size), it is possible to induce reasonable and economical design in the structure design by appropriately changing the rigidity according to the direction of the constant load and the seismic load acting on the structure. The cross-sectional shape may be any cross-sectional shape as well as a circular shape shown in the embodiment drawing, a rectangle, a rounded rectangle, a pentagon, an octagon, an ellipse, a track shape, and the like.
즉, 기존의 납면진납침은 단면형상이 원형으로만 되어 있어 하중의 방향 및 크기에 따라 유용하게 적용을 할 수 없는 구조이나, 본 발명의 면진받침에서는 댐퍼를 직사각형, 모서리가 둥근 직사각형, 오각형, 팔각형, 혹은 타원형, 트랙형 등으로 할 수 있어 하중의 방향 및 크기에 따라 단면 형상을 유용하게 변경시킬 수 있다. In other words, the conventional lead flat needles have a circular cross-section only, so that they cannot be usefully applied depending on the direction and size of the load, but the damper is rectangular, rounded rectangle, pentagon, It can be octagonal, elliptical, or track shape, so that the cross-sectional shape can be changed usefully according to the direction and size of the load.
부언컨대, 교량과 같은 구조물은 삼차원공간(주로 X 방향 : 종방향, Y 방향 : 횡방향, Z 방향 : 연직방향)에 있는 요소로 보아 모델링을 하여 해석한다. In other words, structures such as bridges are analyzed by modeling them as elements in three-dimensional space (mainly X direction: longitudinal direction, Y direction: transverse direction, Z direction: vertical direction).
이때, 교량과 같은 구조물에 작용하는 하중은 크게보아 상시하중과 지진하중으로 나뉘며, 다시 상시하중은 자중과 같이 중력방향으로 작용하는 고정하중과 수평으로 작용하는 풍하중과 차량의 시동하중과 제동하중 등으로 나뉘게 된다. 그리고, 지진하중의 경우 우리나라의 토목설계 시방서(도로교 설계기준)는 수평하중(종방향과 횡방향)만을 고려하도록 명시되어 있다(연직하중 제외).At this time, the load acting on the structure such as the bridge is divided into normal load and earthquake load, and the normal load is fixed load acting in the direction of gravity like wind weight, wind load acting horizontally, starting load and braking load of the vehicle, etc. It is divided into. In the case of earthquake loads, the civil engineering design specification (road bridge design criteria) of Korea is specified to consider only horizontal loads (vertical and lateral) (except vertical loads).
면진장치의 경우 지진하중이 몇 백년에 한번 오는 경우에 대해 대비하는 장치이고 지진하중을 흡수 소산하여 구조물에 작용하는 지진피해를 줄이는 목적이 있지만, 면진장치는 우선적으로 상시하중에 안전해야 한다.The seismic isolator is a device to prepare for the case of earthquake load once every several hundred years and the purpose is to reduce the earthquake damage on the structure by absorbing and dissipating the earthquake load, but the seismic isolator should be safe at all times.
풍하중은 교량의 측면(횡방향)으로 작용하는 하중이므로, 상시하중인 풍하중에 견디기 위해선 이론적으로 횡방향 댐퍼의 강성(일차강성)만이 필요하다. Since the wind load is a load acting on the side of the bridge (lateral direction), only the stiffness (primary stiffness) of the lateral damper is theoretically required to withstand the constant wind load.
그리고, 종방향 하중인 시동하중 및 제동하중의 경우는 이론적으로 댐퍼의 종방향 강성만 있으면 된다. 즉, 구조물에 작용하는 수평하중의 크기를 도로교시방서에 따라 측정하여, 그 크기에 따라 형상변화를 주어 댐퍼의 강성을 적절히 조정하게 된다. 예를 들면 어떤 구조물에 작용하는 하중이 풍하중에 지배적이라면 본 발명 댐퍼의 횡방향 강성을 크게하고 종방향 강성을 상대적으로 작게하여 경제적인 설계를 유도 할 수 있다.In the case of the starting load and the braking load, which are the longitudinal loads, theoretically, only the longitudinal rigidity of the damper is required. That is, the magnitude of the horizontal load acting on the structure is measured according to the road bridge specification, and the shape change is made according to the magnitude of the damper to appropriately adjust the stiffness. For example, if the load acting on a structure is dominant in wind load, economical design can be induced by increasing the lateral stiffness of the damper of the present invention and making the longitudinal stiffness relatively small.
본 발명은 상기한 실시예들로 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한 여러가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 물론이다. 예컨대, 본 실시예의 도면에서는 댐퍼유닛(4)이 한쪽에 하나만 설치된 구조를 도시하고 있으나, 한쪽에 하나만 설치되는 것이 아니라 한쪽에 여러개의 댐퍼유닛이 설치될 수 있음은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made in various forms without departing from the scope of the technical spirit of the present invention. For example, in the drawings of the present embodiment, but only one
따라서, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예들로 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.Accordingly, the rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by what is stated in the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self evident.
이상에서와 같이, 본 발명의 면진받침은 납등의 댐퍼가 외부에 장착되어 사용중에 발생할 수 있는 댐퍼의 형상변형 확인이 손쉽게 이루어지므로 사용성과 유지관리가 매우 편리하고, 지진하중과 상시하중의 크기에 맞추어 납댐퍼 등의 크기와 갯수를 증가시켜 내진성능을 향상시킬 수 있으므로 경제적이고 합리적인 설계 및 시공이 가능하며, 상시 반복하중과 지진하중과 같은 외부의 하중이 작용에 의해 납 댐퍼 등의 변형이 발생할 경우에도 받침 전체를 교체하지 않고 댐퍼 혹은 댐퍼유닛만 교체하면 되므로 경제성이 매우 우수하므로, 산업상 이용가능성이 매우 높다. As described above, the seismic isolator of the present invention is easy to check the deformation of the damper that may occur during use because the damper, such as lead is mounted on the outside, very convenient to use and maintenance, the size of earthquake load and constant load As the size and number of lead dampers can be increased to improve seismic performance, economical and reasonable design and construction are possible, and deformation of lead dampers can be caused by external loads such as cyclic loads and earthquake loads. Even if only the damper or damper unit needs to be replaced without replacing the whole support, the economic feasibility is very excellent, and thus the industrial applicability is very high.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침의 구조를 보여주는 사시도1 is a perspective view showing the structure of a damper type seismic isolation base according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 평면도2 is a plan view of FIG. 1
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도3 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 2.
도 4는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도4 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침을 나타낸 사시도5 is a perspective view showing a damper-type seismic isolation base according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 도 5의 댐퍼유닛 확대 정면도Figure 6 is an enlarged front view of the damper unit of Figure 5
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침을 나타낸 사시도7 is a perspective view showing a damper-type seismic isolation base according to a third embodiment of the present invention;
도 8은 도 7의 댐퍼유닛 확대 정면도8 is an enlarged front view of the damper unit of FIG. 7;
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 댐퍼 분리형 면진받침을 나타낸 사시도9 is a perspective view showing a damper-type seismic isolation base according to a fourth embodiment of the present invention;
도 10은 도 9의 댐퍼유닛 확대 정면도10 is an enlarged front view of the damper unit of FIG.
도 11은 본 발명의 댐퍼고정구의 다른 실시예를 나타낸 사시도11 is a perspective view showing another embodiment of the damper fixture of the present invention
도 12는 도 11의 댐퍼고정구의 결합 상태를 보여주는 평면도 12 is a plan view illustrating a coupled state of the damper fixture of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1:상부플레이트 2:하부플레이트1: upper plate 2: lower plate
3:탄성패드 4:댐퍼유닛3: elastic pad 4: damper unit
41:댐퍼 42:댐퍼고정구41: damper 42: damper fixture
42a:요입홈42a: Indentation groove
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