KR20120095202A - 전단 강화 패드를 포함하는 탄성 받침 - Google Patents

전단 강화 패드를 포함하는 탄성 받침 Download PDF

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KR20120095202A KR1020110014728A KR20110014728A KR20120095202A KR 20120095202 A KR20120095202 A KR 20120095202A KR 1020110014728 A KR1020110014728 A KR 1020110014728A KR 20110014728 A KR20110014728 A KR 20110014728A KR 20120095202 A KR20120095202 A KR 20120095202A
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Abstract

본 발명의 탄성 받침은, 교량의 상판측에 배치되는 상부 플레이트; 상기 교량의 교각측에 배치되는 하부 플레이트; 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 사이에 개재되어 상기 교량에 작용하는 진동 및 충격을 흡수하는 것으로, 고무층과 그 내부에 피복된 복수의 중간 플레이트로 이루어진 전단 강화 패드; 를 포함하며, 상기 전단 강화 패드의 외부 표면에 복수의 돌출부가 돌출되거나 상기 전단 강화 패드의 외부 표면의 일부가 함몰된 오목부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

전단 강화 패드를 포함하는 탄성 받침{BRIDGE BEARING INCLUDING SHEAR REINFORCED PAD}
본 발명은 교량의 상판과 교각 사이에 개재되어 제진 및 진동을 흡수하는 교량용 탄성 받침에 관한 것이다.
통상적으로 교량의 상부 구조와 하부 구조의 접점 부위에는 기온 변화, 지진 또는 풍하중, 기타 진동 및 충격의 작용시 충격 에너지를 감쇠함은 물론 적정 범위내에서 교량이 요동할 수 있게 하여 교량이 파괴되지 않도록 하는 탄성 받침이 설치된다.
그러나, 강도가 큰 지진과 같이 교량에 작용하는 전단 하중의 크기가 지나치게 큰 경우 탄성 받침의 설치 공간이 제약되어 있으므로 이에 대응하는데 한계가 있다.
또한, 전단 하중의 작용 전후에 있어 탄성 받침의 소성 변형량이 적정 범위를 넘어서면 탄성 받침이 정해진 위치를 이탈하거나 하중 감쇠 성능을 발휘할 수 없게 되므로, 동일한 부피 및 크기에 있어서 내전단력의 크기가 최대로 되도록 탄성 받침을 설계해야 한다.
본 발명은 상술한 필요성을 감안한 것으로서, 소정의 제약된 공간에 설치되더라도 최대한의 전단 하중을 감쇠할 수 있도록 탄성 받침의 재질과 형상을 특징적으로 구성하는 한편, 전단 하중의 반복적 작용시 그 작용 전후에 있어 충분한 감쇠 성능을 발휘할 수 있는 탄성 받침을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 탄성 받침은, 교량의 상판측에 배치되는 상부 플레이트; 상기 교량의 교각측에 배치되는 하부 플레이트; 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 사이에 개재되어 상기 교량에 작용하는 진동 및 충격을 흡수하는 것으로, 고무층과 그 내부에 피복된 복수의 중간 플레이트로 이루어진 전단 강화 패드; 를 포함하며, 상기 전단 강화 패드의 외부 표면에 복수의 돌출부가 돌출되거나 상기 전단 강화 패드의 외부 표면의 일부가 함몰된 오목부가 마련되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 볼록부 또는 상기 오목부은 반구 형상이고, 서로 빈틈없이 연달아 배열되며, 상기 볼록부 및 상기 오목부의 수평 배열 간격 및 수직 배열 간격은 상기 볼록부 및 상기 오목부의 직경값을 하한치로 한다.
일 실시예로서, 상기 볼록부 또는 상기 오목부가 치지하는 부피 비율은 상기 전단 강화 패드의 전체 부피의 20% 이내이다.
일 실시예로서, 상기 볼록부 또는 상기 오목부는 상기 교량의 길이 방향인 교축 방향(Longitudinal direction) 또는 상기 교축 방향에 직교하는 교직 방향(Transversal direction)을 따라 하나 또는 다수의 직선상에 배열된다.
본 발명에 따르면, 전단 강화 패드의 전체 부피에 큰 변화없이도 전단 강화 패드의 표면에 볼록부 또는 오목부를 형성함으로써 내전단력이 강화되며 전단 에너지 감쇠력이 개선된다.
도 1은 본 발명의 탄성 받침을 부분 절개한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 탄성 받침을 부분 절개한 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 탄성 받침의 전단 강화 패드의 다양한 실시예를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 탄성 받침을 부분 절개한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 탄성 받침을 부분 절개한 측면도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 탄성 받침의 전단 강화 패드(200)의 다양한 실시예를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 탄성 받침은 차량 통행을 위한 교량의 상판과, 상판을 지지하는 교각 사이에 배치되어 기온 변화시 상판이 교각에 대하여 상대 변위를 가질 수 있게 하고, 지진이나 충격 등 전단 하중의 반복적 작용시 이를 효과적으로 감쇠하는 기능을 한다.
이를 위하여 본 발명의 탄성 받침은, 상부 플레이트(110), 하부 플레이트(120), 전단 강화 패드(200)를 포함한다.
상부 플레이트(110)는 교량의 상판 측에 배치되고, 하부 플레이트(120)는 교량의 교각 측에 배치된다. 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120)는 전단 강화 패드(200)를 상하 방향 이탈을 방지하고 탄성 받침의 외관을 형성하며, 전단 하중을 전단 강화 패드(200)에 전달하는 작용을 한다.
앵커 소켓(130)은 교각 또는 상판에 고정되며, 앵커 소켓(130)에 체결되는 앵커 볼트(140)에 의하여 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120)가 교각 또는 상판의 정해진 위치에 고정된다.
전단 강화 패드(200)의 상면 및 하면은 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120) 각각에 단단하게 고정된다. 예를 들어 전단 강화 패드(200)에 고정 부재 구멍(250)을 형성하고 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120)를 관통하는 고정 부재(150)를 고정 부재 구멍(250)에 체결하면 전단 강화 패드(200)가 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120) 각각에 고정될 수 있다.
전단 강화 패드(200)는 교량에 작용하는 진동 및 충격에 대하여 전단 변형됨으로써 전단 하중을 감쇠하며, 설명의 편의상 파단이나 크랙을 유발하지 않고 대응할 수 있는 전단력의 크기 또는 전단 하중에 대한 감쇠력의 크기를 전단 강화력으로 정의한다. 이와 같이 전단 강화력이 증가된 전단 강화 패드(200)는 고무층(220) 및 그 내부에 적층된 중간 플레이트(210)를 포함한다.
고무층(220)의 실시예로서 부틸고무, NBR 등이 있고 이외에도 NR, SBR, BR, 폴리노르보오넨(Polynorbornene), 실리콘 고무, 불소고무, 클로로부틸고무, 클로로프렌고무, 우레탄 엘라스토머, 또는 이들의 혼합물이나 상기에서 예시된 물질에 보강제, 충전제, 수지류, 유연제 등을 배합하여 얻는 감쇠성이 높거나 저동 스프링 특성(Low Dynamic Spring Stiffness)을 구비한 재료로 성형된다. 고무층(220)은 특정 목적에 맞게 배합된 비율에 따라 미세하게 분산 첨가된 분자간 마찰감쇠요소와 분자간에 존재하는 점성감쇠요소의 상호작용으로 고감쇠성 또는 저동 스프링성을 나타낸다. 고무층(220)의 외곽은 자외선이나 수분, 염분 등에 의한 수명 감소를 억제하기 위하여 외부 코팅으로 보호되는 것이 바람직하다.
중간 플레이트(210)는 고무층(220)의 내부에 삽입되어 고무층(220)과 가황접착되는 강철 판으로서, 탄성 받침의 전단 계수(shear modulus)를 소정값 이상으로 확보할 수 있도록 고무층(220)의 강도 및 탄성을 보강하는 작용을 한다.
고무층(220) 및 이를 보강하는 중간 플레이트(210)를 포함하는 전단 강화 패드(200)는 기온 변화에 의한 신축 등 매우 느린 변위를 수용할 수 있음은 물론, 지진이나 강풍과 같은 고주파수의 전단 하중에 대하여는 에너지 감쇠 기능을 수행할 수 있다.
한편, 중간 플레이트(210)가 고무층(220)을 보강하기는 하지만 본 발명은 이에 더하여 고무층(220)의 크기나 물성치를 변동시키지 않고도 전단 강화 특성을 얻을 수 있도록 고무층(220)의 외곽에 볼록부(230) 또는 오목부(240)로 이루어진 엠보싱 형상의 전단 강화 수단을 구비한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전단 강화 패드(200)의 고무층(220) 주변에 일정 간격으로 돌출된 볼록부(230)가 마련되거나 일정 간격으로 함몰된 오목부(240)가 마련되면, 전단 하중(F)의 작용시 볼록부(230) 및 오목부(240)에 의하여 고무층(220) 외곽 표면의 탄성 변형이 방해되고, 상기 전단 하중(F)의 일정 부분이 볼록부(230) 및 오목부(240) 자체의 탄성 변형에 소모되므로 전단 강화 패드(200)의 내전단력 및 감쇠 특성이 향상되는 효과가 있다.
한편, 서로 인접한 볼록부(230) 및 오목부(240)가 서로 빈틈없이 배열되는 경우에 볼록부(230) 및 오목부(240)의 개수가 가장 많으며 전단 보강 효과도 최대가 된다. 따라서, 볼록부(230) 및 오목부(240)의 수평 배열 간격(L1) 및 수직 배열 간격(L2)은 볼록부(230) 및 오목부(240)의 직경값을 하한치로 한다.
또한, 볼록부(230) 및 오목부(240) 각각의 크기를 지나치게 크게 하면 탄성 변형에 의하여 그 형상이 일그러지는 비율이 적을 수 있으며, 전단 강화 패드(200)의 부피 자체를 증가시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 볼록부(230) 및 오목부(240)가 차지하는 부피 비율은 전단 강화 패드(200)의 전체 부피의 20% 이내가 최적이다.
또한, 볼록부(230) 및 오목부(240)는 교량의 길이 방향인 교축 방향(Longitudinal direction) 또는 교축 방향에 직교하는 교직 방향(Transversal direction)을 따라 하나 또는 다수의 직선상에 배열되는 것이 양호한 전단 강화력을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110...상부 플레이트(upper plate) 120...하부 플레이트(lower plate)
130...앵커 소켓(anchor socket) 140...앵커 볼트(anchor bolt)
150...고정 부재 200...전단 강화 패드
210...중간 플레이트 220...고무층
230...볼록부 240...오목부
250...고정 부재 구멍 L1...수평 배열 간격
L2...수직 배열 간격

Claims (4)

  1. 교량의 상판측에 배치되는 상부 플레이트;
    상기 교량의 교각측에 배치되는 하부 플레이트;
    상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 사이에 개재되어 상기 교량에 작용하는 진동 및 충격을 흡수하는 것으로, 고무층과 그 내부에 피복된 복수의 중간 플레이트로 이루어진 전단 강화 패드; 를 포함하며,
    상기 전단 강화 패드의 외부 표면에 복수의 돌출부가 돌출되거나 상기 전단 강화 패드의 외부 표면의 일부가 함몰된 오목부가 마련되는 것을 특징으로 하는 탄성 받침.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부 또는 상기 오목부은 반구 형상이고, 서로 빈틈없이 연달아 배열되며, 상기 볼록부 및 상기 오목부의 수평 배열 간격 및 수직 배열 간격은 상기 볼록부 및 상기 오목부의 직경값을 하한치로 하는 탄성 받침.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 볼록부 또는 상기 오목부가 치지하는 부피 비율은 상기 전단 강화 패드의 전체 부피의 20% 이내인 것을 특징으로 하는 탄성 받침.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼록부 또는 상기 오목부는 상기 교량의 길이 방향인 교축 방향(Longitudinal direction) 또는 상기 교축 방향에 직교하는 교직 방향(Transversal direction)을 따라 하나 또는 다수의 직선상에 배열되는 것을 특징으로 하는 탄성 받침.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104695321A (zh) * 2015-03-17 2015-06-10 河南交通职业技术学院 一种在公路桥梁上使用的弹性间隙式粘滞阻尼器
CN107022951A (zh) * 2017-05-18 2017-08-08 石家庄铁道大学 一种连续梁桥分级控制、双向抗震的连接减震装置
KR20180091144A (ko) * 2017-02-06 2018-08-16 충남대학교산학협력단 탄성받침용 탄성복합구조체 및 이의 제조방법
KR20200000650A (ko) * 2018-06-25 2020-01-03 충남대학교산학협력단 탄성복합구조체 및 이의 제조방법

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