KR102214819B1 - 이방성 진자형 면진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 것에 비해 크기를 줄일 수 있고, 교각의 연단거리 확보에 유리하고, 미끄럼재를 부착하기가 쉽고 부착불량의 우려가 적은 이방성 진자형 면진장치에 대한 것이다. 상기 이방성 진자형 면진장치는 교축직각방향으로 제1곡률반경으로 굴곡된 제1오목원통표면을 가지는 제1오목원통면홈이 형성된 제1오목원통면부재, 교축방향으로 제1곡률반경보다 큰 제2곡률반경으로 굴곡되고 제1오목원통표면과 마주보는 제2오목원통표면이 형성된 제2오목원통면부재 및 일면에 제1오목원통표면과 같은 곡률반경의 제1볼록원통표면을 가지는 제1볼록부가 구비되고, 제1볼록부 반대면에 제2오목원통표면과 같은 곡률반경의 제2볼록원통표면을 가지는 제2볼록부가 구비된 슬라이드기구를 포함하는 구성을 한다.

Description

이방성 진자형 면진장치{Anisotropic pendulum type isolator}

본 발명은 면진장치의 개선에 대한 것으로, 특히 진자형 면진장치의 개선에 관한 것이다.

일반적으로, 진자형 면진장치는 상부부재와 하부부재에 오목구면을 각각 형성하고 상부부재와 하부부재 사이에 상면과 하면에 볼록구면을 가지는 슬라이딩 블록을 설치하여 지진, 풍하중, 차량의 시동하중 또는 제동하중, 온도변화, 크리프, 건조수축 등에 의한 상부구조물의 신축에 의해 수평하중이 작용할 때 슬라이딩 블록과 상부구조물이 진자운동을 할 수 있도록 하고, 진자운동 시 슬라이딩 블록과 상부부재 및/또는 하부부재 간의 오목구면 및 볼록구면의 마찰을 통해 지진력을 감소함과 아울러 구면에 작용하는 중력을 통한 복원력을 제공할 수 있도록 한 교량받침이다. 이러한 진자형 면진장치는 마찰 진자형 면진장치, 마찰 진자형 지진격리받침 등으로도 불린다.

이러한 진자형 면진장치의 일례로는 공개번호 20-2019-0002725호(고안의 명칭: 건축구조물용 펜듈럼 면진장치, 고안자: 박재원)의 공개실용신안공보에 개시된 것이 있다.

위와 같은 종래의 진자형 면진장치가 설치된 교량에서 상부구조물에 교축방향의 변위가 발생하면 면진장치의 진자운동으로 인해 이웃하는 상부구조물과의 사이에 단차가 발생하게 된다. 이러한 단차의 크기를 가능한 한 줄이기 위해 오목구면의 곡률반경을 예를 들면, 4m 등과 같이 매우 크게 해야 한다. 특히, 장대교량의 경우 교량상판 등의 상부구조물의 길이가 매우 길어서 오목곡면이 설치되는 상부부재와 하부부재 중 하나는 매우 큰 크기로 만들어야 한다.

종래의 진자형 면진장치는 상부부재와 하부부재의 넓은 면적에 걸쳐서 오목구면을 각각 형성해야 하므로 정밀하게 제작하기가 매우 어렵고, 슬라이딩블록의 상하 양면에도 볼록구면을 각각 형성해야 해서 제작하기가 어렵고, 교축직각방향의 진자운동 특성과 교축방향의 진자운동 특성이 같다.

특히, 접촉면에는 미끄럼 마찰재(이하, "미끄럼재"라고 칭함)를 부착해야 하는데, 평판상의 미끄럼재를 구면에 부착하기 위해서는, 평판상의 미끄럼재를 모든 방향에 대해 일정한 곡률로 벤딩시키면서 부착해야 하므로 넓은 면적의 오목구면에 스테인리스 스틸판 등의 미끄럼재를 구면으로 부착하기가 어렵고 슬라이딩 블록의 양측 볼록구면에도 PTFE 등으로 된 미끄럼재를 부착하기 어렵다. 이에 따라 구면으로 된 표면에 미끄럼재를 부착하는 과정에서 부착 불량이 발생할 확률이 높다.

오목구면과 볼록구면에 크롬도금을 할 수는 있으나, 넓은 면적에 걸쳐서 구면에 크롬도금하기가 매우 까다롭고, 크롬도금층의 두께를 100㎛ 또는 그 이상의 두께로 도금을 해야 하는데, 도금 단가가 매우 비싸다. 구면에 크롬도금층을 형성하더라도 상부구조물의 큰 하중에 의해 도금층이 벗겨져서 미끄럼 접촉면에 녹이 슬게 되는 문제도 있다.

또한, 종래의 진자형 면진장치가 설치된 교량에서는 교축방향의 변위를 받아주는 오목곡면의 곡률반경이 커서 복원력이 작다 보니 풍하중, 차량의 시동하중, 제동하중 등의 상시의 동하중에 의한 변위가 발생하더라도 복원되지 않고, 상시의 동하중에 의한 변위가 반복되면 이웃하는 상부구조물과의 사이에 큰 단차가 발생하는 문제도 있다.

또한, 오목구면이 형성되는 대략 정사각형 또는 원형의 하부부재를 가지는 종래의 진자형 면진장치는 교각에 설치 시 충분한 연단거리 확보를 위해 교각을 큰 단면적을 가지도록 만들어야 하는 문제도 있다.

본 발명의 목적은 한쪽 방향의 크기를 기존의 것에 비해 줄임과 아울러 상부부재와 하부부재의 크기 비율을 최적화하여 교각에 설치 시 연단거리 확보에 유리하면서도 하부부재와 상부부재의 두께를 줄일 수 있고 만들기 쉬우며 교축직각방향과 교축방향의 진자 특성이 다른 이방성 진자형 면진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 형성해야 할 구면의 면적을 최소화하거나 없앰으로써 스테인리스 스틸판과 PTFE 등의 미끄럼재를 부착하기가 쉬워 미끄럼재 부착에 따른 제품불량의 우려가 적은 이방성 진자형 면진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구면을 최소화함으로써 스테인리스 스틸판과 PTFE 등의 미끄럼재 부착이 용이하고 미끄럼재 부착에 따른 불량의 우려가 적은 이방성 진자형 면진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 교축방향 및 교축직각방향으로 충분한 복원력을 제공할 수 있는 이방성 진자형 면진장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 높이를 줄일 수 있고, 재료과 적게 소요되며, 만들기 쉬우면서도 교축직각방향과 교축방향으로의 거동을 최적화할 수 있도록 해주는 이방성 진자형 면진장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치는 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 상기 상부구조물의 교축직각방향의 변위와 교축방향의 변위를 허용하면서 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물에 지지하기 위한 이방성 진자형 면진장치에 있어서, 상기 교축직각방향으로 제1곡률반경으로 굴곡되고 상기 교축방향으로 동일선상에 배치된 부분은 같은 높이로 배치되며 상기 교축방향보다는 상기 교축직각방향으로 길게 형성된 제1오목원통표면과 상기 제1오목원통표면을 따라 상기 교축직각방향으로 형성된 제1가이드부를 가지는 제1오목원통면부재; 상기 교축방향으로 상기 제1곡률반경보다 큰 제2곡률반경으로 굴곡되고 상기 교축직각방향으로 동일선상에 배치되는 부분은 같은 높이로 배치되며 상기 교축직각방향보다는 상기 교축방향으로 길게 형성되어 상기 제1오목원통표면과 마주보는 제2오목원통표면과 상기 제2오목원통표면을 따라 상기 교축방향으로 형성된 제2가이드부를 가지는 제2오목원통면부재; 및 상기 제1오목원통면부재와 상기 제2오목원통면부재 사이에 배치되고, 일면에 상기 제1오목원통표면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 상기 제1오목원통표면과 같은 곡률반경의 제1볼록원통표면과 상기 제1가이드부의 안내를 받는 제1피가이드부를 가지는 제1볼록부가 구비되고, 상기 제1볼록부의 반대면에 상기 제2오목원통표면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 상기 제2오목원통표면과 같은 곡률반경의 제2볼록원통표면을 가지며 상기 제2가이드부의 안내를 받는 제2피가이드부를 가지는 제2볼록부가 구비된 슬라이드기구를 포함하고, ⅰ) 상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 제1오목원통표면의 상기 교축방향의 양측 단부의 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것과, ⅱ) 상기 제2가이드부는 상기 제2오목원통표면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 제2오목원통표면의 상기 교축직각방향의 양측 단부의 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 제2오목원통표면은 상기 제1오목원통표면보다 길게 형성되고, 상기 제1곡률반경은 250㎜이상이고 1000mm 보다는 작고, 상기 제2곡률반경은 1500㎜ 이상이고,
상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부는,
ⅰ) 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 마주보는 면에 각각 형성된 구면홈과 상기 구면홈에 회전 가능하게 결합하는 볼록구면을 통해 서로 결합하는 것; ⅱ) 상기 슬라이드기구는, 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치되고 상면과 하면에 볼록구면이 각각 형성된 구면블록을 구비하고, 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 상기 구면블록의 상기 볼록구면과 마주보는 부분에 상기 구면블록의 상기 볼록구면에 회전 가능하게 결합하는 구면홈이 각각 형성되는 것; ⅲ) 상기 슬라이드기구는 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치된 탄성부재 및 상기 탄성부재를 통과하여 일단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 나머지 하나에 형성된 홈에 결합되어 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 상호간의 경사를 허용하기 위한 회전은 허용하면서 상기 제1볼록부가 상기 제2볼록부에 대해 측방으로 분리되는 것을 방지하는 전단핀을 구비하여 구성되는 것; 중의 어느 하나에 의해 상호 회전 가능하게 결합하는 구성을 한다.

때에 따라, 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치는 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 상기 상부구조물의 교축직각방향의 변위와 교축방향의 변위를 허용하면서 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물에 지지하기 위한 이방성 진자형 면진장치에 있어서, 상기 교축직각방향으로 제1곡률반경으로 굴곡되며 상기 교축방향으로 동일선상에 배치된 부분은 같은 높이로 배치되고 상기 교축방향보다는 상기 교축직각방향으로 길게 형성된 제1오목원통표면과 상기 제1오목원통표면을 따라 상기 교축직각방향으로 형성된 제1가이드부를 가지는 제1오목원통면부재; 상기 교축직각방향보다는 상기 교축방향으로 길게 형성되고 상기 제1오목원통표면과 마주보는 평면과 상기 평면을 따라 상기 교축방향으로 형성된 제2가이드부를 가지는 평면부재; 및 상기 제1오목원통면부재와 상기 평면부재 사이에 배치되고, 일면에 상기 제1오목원통표면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 상기 제1오목원통표면과 같은 곡률반경의 제1볼록원통표면과 상기 제1가이드부의 안내를 받는 제1피가이드부를 가지는 제1볼록부가 구비되고, 상기 제1볼록부의 반대면에 상기 평면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 평면을 가지며 상기 제2가이드부의 안내를 받는 제2피가이드부를 가지는 제2볼록부가 구비된 슬라이드기구를 포함하고, ⅰ) 상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 제1오목원통표면의 상기 교축방향의 양측 단부 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것과, ⅱ) 상기 제2가이드부는 상기 평면부재의 상기 평면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 평면부재의 상기 평면의 상기 교축직각방향의 양측 단부의 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 평면부재의 상기 평면은 상기 제1오목원통표면보다 길게 형성되고, 상기 제1곡률반경은 250㎜이상이고 1000mm 보다는 작고,
상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부는,
ⅰ) 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 마주보는 면에 각각 형성된 구면홈과 상기 구면홈에 회전 가능하게 결합하는 볼록구면을 통해 서로 결합하는 것; ⅱ) 상기 슬라이드기구는, 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치되고 상면과 하면에 볼록구면이 각각 형성된 구면블록을 구비하고, 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 상기 구면블록의 상기 볼록구면과 마주보는 부분에 상기 구면블록의 상기 볼록구면에 회전 가능하게 결합하는 구면홈이 각각 형성되는 것; ⅲ) 상기 슬라이드기구는 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치된 탄성부재 및 상기 탄성부재를 통과하여 일단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 나머지 하나에 형성된 홈에 결합되어 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 상호간의 경사를 허용하기 위한 회전은 허용하면서 상기 제1볼록부가 상기 제2볼록부에 대해 측방으로 분리되는 것을 방지하는 전단핀을 구비하여 구성되는 것; 중의 어느 하나에 의해 상호 회전 가능하게 결합하는 구성을 할 수 있다.

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상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기 이고, 상기 제2가이드부는 상기 제2오목원통표면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기일 수 있다.

상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기이고, 상기 제2가이드부는 상기 평면부재의 상기 평면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기일 수 있다.

상기 제1가이드부와 상기 제2가이드부 중 나머지 하나는 상기 슬라이드 기구 바깥쪽의 평행한 경로를 따라 돌출되게 형성된 것일 수 있다.

상기 슬라이드기구와 면접촉하는 부분에 제1미끄럼재가 각각 설치되고, 상기 슬라이드기구에는 상기 제1미끄럼재에 면접촉하며 슬라이딩하는 제2미끄럼재가 각각 설치된 것이 좋다.

상기 교축방향의 상기 제2오목원통면부재의 양측 가장자리에 상기 제1오목원통면부재를 향해 돌출된 돌출부가 설치되고, 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 사이에 탄성복원기구가 설치될 수 있다.

상기 교축방향의 상기 평면부재의 양측 가장자리에 상기 제1오목원통면부재를 향해 돌출된 돌출부가 설치되고, 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 사이에 탄성복원기구가 설치될 수 있다.

상기 탄성복원기구는 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 중 적어도 하나에 수평으로 결합하는 축부재, 상기 축부재의 외주면에 결합되고 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 사이에 배치되는 탄성체를 구비하여 구성된 것이 바람직하다.

때에 따라, 상기 탄성복원기구는, 상기 축부재의 안쪽 단부에 설치되는 선압축판 및 상기 돌출부를 관통하여 상기 돌출부 바깥으로 돌출되는 상기 축부재의 외주면에 나사결합하는 너트를 구비하여 상기 탄성체를 선압축할 수 있도록 된 것일 수 있다.

상기 제2볼록부에 수평방향으로 안내구멍이 형성되고, 상기 탄성복원기구는 상기 선압축판에서 내측으로 돌출되어 상기 안내구멍에 이동 가능케 삽입되는 안내돌기를 가지는 것일 수 있다.

상기 탄성복원기구는, 상기 제2볼록부의 측면을 지지하며 상기 제2볼록부에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 낮아지며 안쪽에서 바깥쪽으로 슬롯이 형성된 제1쐐기부재, 상기 슬롯을 통해 상기 제2오목원통면부재에 결합된 로드, 상기 로드에 결합되고 안쪽에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 높아지며 상기 제1쐐기부재에 면접촉된 제2쐐기부재, 상기 로드의 외주면에 결합된 쐐기부재가압 탄성체와 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압할 수 있도록 하기 위한 가압판 및 상기 로드에 나사결합되어 상기 가압판을 통해 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압하는 너트를 구비하여 구성된 것이 바람직하다.

상기 탄성복원기구는, 상기 제2볼록부의 측면을 지지하며 상기 제2볼록부에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 낮아지며 안쪽에서 바깥쪽으로 슬롯이 형성된 제1쐐기부재, 상기 슬롯을 통해 상기 평면부재에 결합된 로드, 상기 로드에 결합되고 안쪽에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 높아지며 상기 제1쐐기부재에 면접촉된 제2쐐기부재, 상기 로드의 외주면에 결합된 쐐기부재가압 탄성체와 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압할 수 있도록 하기 위한 가압판 및 상기 로드에 나사결합되어 상기 가압판을 통해 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압하는 너트를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 제1곡률반경은 1000mm 보다는 작은 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상부부재와 하부부재의 두께를 줄일 수 있고 만들기 쉬우면서도 기존의 것에 비해 수평 면적의 크기를 줄일 수 있어서 교각의 연단거리 확보에 유리하다.

본 발명에 따르면, 상부부재와 하부부재의 크기 비율을 최적화할 수 있어 사용되는 재료의 양을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 교축직각방향과 교축방향으로 다른 진자운동 특성을 가지는 이방성 진자형 면진장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 구면으로 형성되는 부분의 면적을 줄이고 구면이 형성되는 부품의 개수를 최소화하거나 없앰으로써 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있는 이방성 진자형 면진장치를 제공할 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 스테인리스 스틸판과 PTFE 등의 미끄럼재를 부착하기가 쉽고 부착불량의 우려가 적다.

도 1은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 조립 사시도,
도 2는 도 1 이방성 진자형 면진장치의 분리사시도,
도 3은 도 1 이방성 진자형 면진장치의 저면 분리사시도,
도 4는 도 1의 I-I에 따른 단면도,
도 5는 도 1의 J-J에 따른 단면도,
도 6은 슬라이드기구의 변형 예를 나타낸 횡단면도,
도 7은 도 6 슬라이드기구의 종단면도,
도 8은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 변형 예를 나타낸 분리사시도,
도 9와 도 10은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 변형 예를 각각 나타낸 반폭단면도,
도 11은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 또 다른 예를 나타낸 반폭단면도,
도 12는 도 11의 K-K에 따른 탄성복원기구의 부분 단면도,
도 13과 도 14는 도 8의 변형 예를 각각 나타낸 단면도,
도 15와 도 16은 본 발명의 또 다른 변형 예를 각각 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 조립 사시도, 도 2는 도 1 이방성 진자형 면진장치의 분리사시도, 도 3은 도 1 이방성 진자형 면진장치의 저면 분리사시도, 도 4는 도 1의 I-I에 따른 단면도, 도 5는 도 1의 J-J에 따른 단면도이다.

도 1 내지 5에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치(100)는 제1오목원통면부재(110)와 제2오목원통면부재(130) 및 제1오목원통면부재(110)와 제2오목원통면부재(130) 사이에 결합하는 슬라이드기구(150)를 구비하여 구성된다.

도 1 내지 도 5를 참고하면, 제1오목원통면부재(110)는 교량의 교축직각방향으로 설치되는 것으로, 상면부에 형성된 제1오목원통표면(112)을 가진다. 제1오목원통면부재(110)는 교량에 설치될 때, 바람직하게, 교각 상에 설치된다. 제1오목원통표면(112)은 교축직각방향으로 제1곡률반경으로 굴곡되고 교축방향으로 동일선상에 배치된 부분은 같은 높이로 배치된다. 바람직하게, 이 제1오목원통표면(112)의 중앙부를 따라 교축직각방향으로 제1가이드부(116)가 형성되어 있다.

이 실시 예에서 제1가이드부(116)는 홈으로 형성되어 있다. 슬라이드기구(150)는 뒤에서 설명되는 돌기 형태의 제1피가이드부(152a)를 통해 제1가이드부(116)의 안내를 받는다. 이러한 제1오목원통면부재(110)는 교량의 상부구조물에 작용하는 풍하중에는 움직이지 않다가 지진 등의 외력에 의해 교량의 상부구조물에 큰 수평력이 작용할 때 교량의 상부구조물이 횡방향으로 즉, 교축직각방향으로 이동 또는 진동하다가 외력이 제거되면 다시 원 위치로 복귀하는 복원력을 제공할 수 있도록 하고, 특히 지진이 발생한 경우에는 교량의 상부구조물이 교축직각방향으로 진동하면서 지진에너지를 소산시키는 본질적인 기능을 할 수 있도록 하기 위한 것이다. 따라서 제1오목원통표면(112)의 곡률반경은 뒤에서 설명되는 제2오목원통표면(132)에 비해 훨씬 작은 곡률반경으로 형성된다.

교량의 크기나 종류 등에 따라 차이가 있으나, 위와 같은 본질적인 기능을 수행할 수 있도록 제1오목원통표면(112)의 제1곡률반경은 교량의 상부구조물이 교축직각방향으로 변위하였다가 외력이 제거되면 중력에 의해 원위치로 복귀할 수 있는 경사를 가지도록 1000mm 미만의 곡률반경으로 형성되는 것이 바람직하다.

그 이유는, 일반적으로 교축직각방향의 수평틀림에서 보수를 하지 않아도 되는 상시의 변위 D는 15mm 정도까지이다. 그리고 일반적으로 사용되는 미끄럼재 또는 미끄럼 마찰재의 마찰계수 μ가 0.03 이상인 것이 사용된다. 이 경우, 상시 원위치 복원을 위한 제1오목원통표면(112)의 곡률반경 R은 D/R >μ를 충족시키는 1000mm 미만으로 된다.

제1오목원통표면(112)의 제1곡률반경의 하한치는 지진 시 교축직각방향의 면진을 위한 최대허용변위에 등에 따라 정해져야 할 것이고 그래서 하한치를 구체적으로 특정하기는 어렵지만, 본 발명이 적절하게 사용될 수 있는 일반 소규모 교량에 사용되는 면진장치의 용량이 100톤 정도이고, 이런 소규모 교량의 경우에도 250㎜ 이상으로 하는 것이 좋다.

바람직하게, 제1오목원통표면(112)과 제1가이드부(116)의 양 측면에는 슬라이드기구(150)와 면접촉하는 스테인리스 스틸판 등으로 된 제1미끄럼재(SM1)가 부착된다. 제1미끄럼재(SM1)로는 스테인리스 스틸판 대신 크롬도금에 의한 크롬도금층으로 형성할 수 있다.

제1오목원통면부재(110)는, 바람직하게, 교축방향보다는 교축직각방향으로 길게 형성되어 제1볼록부(151)에 대해 교축직각방향으로만 상대적인 이동을 허용하고, 교축방향으로의 이동을 허용하지 않는다. 이 경우, 제1볼록부(151)는 제1가이드부(116)의 안내를 받으면서 교축직각방향으로 이동한다.

제2오목원통면부재(130)는 교량의 교축방향으로 설치되는 것으로, 제1오목원통면부재(110)와 마주보는 면에 형성된 제2오목원통표면(132)을 가진다. 제2오목원통면부재(130)는 교량에 설치될 때, 바람직하게, 교량의 상부구조물 저면에 결합된다. 제2오목원통표면(132)은 바람직하게, 교축방향으로 제1곡률반경보다는 큰 제2곡률반경으로 굴곡되고 교축직각방향으로 동일선상에 배치된 부분은 같은 높이로 배치된다. 제2오목원통표면(132)은 교축직각방향보다는 교축방향으로 길게 형성되어 제1오목원통표면(112)과 마주보고 배치된다.

제2오목원통표면(132)의 제2곡률반경은, 이웃하는 교량상판 간의 상하 단차로 인해 차량의 원활한 주행에 문제가 생기지 않고 교량상판이 한쪽으로 기울어져 교량상판의 일 단부가 위로 들어 올려 짐에 따른 구조적인 문제가 발생되지 않도록 하는 크기로 하는 것이 중요하다. 상시의 최대 허용단차의 크기는 허용 주행속도와 지지구조 등에 따라 달리 정해진다. 또한, 교량상판에서 발생되는 단차의 크기는 교량상판의 교축방향으로의 최대 허용변위, 제2오목원통표면(132)의 제2곡률반경, 교량상판의 길이에 따라 달라지므로 하한치를 구체적으로 특정하기는 어렵지만 본 발명이 적절하게 사용될 수 있는 일반 소규모 교량에 사용되는 면진장치의 용량이 100톤 정도이고, 이런 소규모 교량의 경우를 감안하더라도 1500mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

즉, 제2오목원통표면(132)의 제2곡률반경은, 바람직하게, 제1곡률반경의 1.5배 이상이다. 제2곡률반경이 커지는 경우, 교축방향으로의 복원을 위한 별도의 탄성복원기구가 설치되는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.

때에 따라, 제2곡률반경은 무한대일 수 있다. 즉, 제2오목원통면부재(130)는 바닥이 평면으로 구성을 할 수 있는데, 이에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.

제2오목원통표면(132)에는 제2오목원통표면(132)을 따라 교축방향으로 제2가이드부(138)가 형성되어 있다. 이 제2가이드부(138) 역시 바람직하게, 제2오목원통표면(132)의 중앙부를 따라 홈 형태로 형성되어 있다.

위와 같은 제2오목원통면부재(130)는 교축직각방향보다는 교축방향으로 길게 형성되어, 바람직하게, 제2볼록부(156)에 대해 교축방향으로만 상대적인 이동을 허용하도록 형성된다. 제2볼록부(156)는 뒤에서 설명되는 돌기 형태의 제2피가이드부(157a)를 통해 제2가이드부(138)의 안내를 받는다. 제2오목원통면부재(130)는 제2오목원통표면(132)을 통해 지진뿐만 아니라 계절의 변화에 따른 온도변화, 크리프, 건조수축, 풍하중 등에 따른 상시의 상부구조물의 교축방향의, 교축직각방향보다는 상대적으로 큰 신축이나 변위를 받아줄 수 있도록 함과 아울러 교량의 상부구조물에 대해 교축방향으로 복원력을 제공할 수 있도록 하고, 지진이 발생한 경우 교량의 상부구조물이 교축방향으로 진동하면서 미끄럼 마찰을 통해 지진에너지를 소산시키는 역할도 한다.

바람직하게, 제2오목원통표면(132)과 제2가이드부(138)의 측벽에도 슬라이드기구(150)와 면접촉하는 면에 스테인리스 스틸판 등으로 된 제1미끄럼재(SM1)가 부착된다.

본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치(100)는 제1오목원통면부재(110)와 제2오목원통면부재(130) 사이에서 제1오목원통면부재(110) 및 제2오목원통면부재(130)와 각각 결합하는 슬라이드기구(150)를 가진다.

슬라이드기구(150)는 일면에 제1오목원통표면(112)에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 제1오목원통표면(112)과 같은 곡률반경의 제1볼록원통표면(152)을 가지는 제1볼록부(151)를 구비한다. 제1볼록부(151)의 반대편에 제2오목원통표면(132)에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 제2오목원통표면(132)과 같은 곡률반경의 제2볼록원통표면(157)을 가지는 제2볼록부(156)가 구비된다.

제1볼록원통표면(152)에는 교축직각방향으로 돌기 형상의 제1피가이드부(152a)가 형성되고, 제2볼록원통표면(157)에는 교축방향으로 돌기 형상의 제2피가이드부(157a)가 형성된다.

제1볼록원통표면(152)은 상대적으로 작은 곡률반경을 가지도록 형성되고 제2볼록원통표면(157)은 상대적으로 큰 곡률반경을 가지도록 형성된다. 바람직하게, 슬라이드기구(150)의 제1볼록원통표면(152)과 제2볼록원통표면(157)에는 PTFE 등으로 된 제2미끄럼재(SM2)가 설치된다. 때에 따라, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)는 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 변성 폴리페닐렌옥사이드 등의 엔지니어링 플라스틱으로 구성될 수 있고, 이 경우, 제2미끄럼재(SM2)를 별도로 설치하지 않을 수 있다. 위와 같은 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)가 서로에 대해 모든 방향으로 경사를 허용할 수 있도록 상호 회동 가능하게 결합될 수 있게 서로 마주보는 면에는 구면홈(153, 158)이 각각 형성되어 있다.

슬라이드기구(150)는 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156) 사이에 설치되는 구면블록(155)을 가진다. 구면블록(155)의 상면과 하면에 구면홈(153, 158)에 결합되어 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)의 전방향 회전을 허용하는 볼록구면(155a, 155b)이 각각 형성되어 있다. 이에 따라, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)는 서로에 대해 전 방향으로 경사질 수 있도록 전 방향으로 회전을 허용한다.

바람직하게, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)의 구면홈(153, 158)과 구면블록(155)의 볼록구면(155a, 155b)에도 서로 면접촉하는 부분에 미끄럼재들이 설치될 수 있다. 구면블록(155)이 엔지니어링플라스틱으로 구성되는 경우 면접촉 표면에 PTFE 등의 미끄럼재를 부착하지 않아도 된다. 경우에 따라, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)도 엔지니어링플라스틱으로 구성될 수 있고, 이 경우 역시 면접촉 표면에 별도의 PTFE 등의 미끄럼재를 설치하지 않아도 된다.

위와 같은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치(100)는 제1오목원통면부재(110) 및 제2오목원통면부재(130)와 슬라이드기구(150) 간의 접촉면에 구면대신 원통형 표면을 형성하고, 작은 면적의 구면을 가지는 구면블록(155) 및 제1, 제2볼록부(151, 156)의 구면에만 미끄럼재를 부착하거나 크롬도금을 하면 되므로 제작이 쉽고, 정밀하게 제작할 수 있고, 넓은 면적의 구면에 미끄럼재 등을 부착하거나 크롬을 도금해야 함에 따른 문제점을 개선할 수 있다. 원통형 표면에 스테인리스 스틸판이나 PTFE 등의 미끄럼재를 부착하는 것은 구면에 부착하는 것에 비해 월등히 수월하고 불량의 우려도 적다. 원통형 표면은 한 방향으로만 굴곡되지만 구면은 모든 방향으로 굴곡되기 때문에 가공 및 부착이 매우 어렵다.

위와 같은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치(100)는 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 교량 상부구조물의 교축직각방향으로는 상대적으로 작은 변위를 허용하면서 제1오목원통표면(112)과 중력의 작용으로 큰 복원력을 제공할 수 있고, 교축방향으로는 상대적으로 큰 변위를 허용하면서 제2오목원통표면(132)과 중력의 작용으로 작은 복원력을 제공한다. 교축방향으로도 더 큰 복원력을 제공하고자 하는 경우에는, 별도의 탄성복원기구가 더 설치될 수 있다. 이는 제2오목원통표면(132)의 곡률반경이 무한대인 평면인 경우에도 마찬가지이다.

위에서 설명한 제1오목원통면부재(110)와 제2오목원통면부재(130)에는 교각의 상면과 상부구조물 저면에 설치되는 앵커 볼트 또는 앵커 너트에 너트나 볼트를 통해 각각 고정하기 위한 통공을 가지는 고정부(115, 136)가 더 형성될 수 있다. 때에 따라, 제1오목원통면부재(110)와 제2오목원통면부재(130)는 용접이나 여타의 고정수단을 통해 교각과 상부구조물 저면에 부착될 수 있다.

도 6은 슬라이드기구의 변형 예를 나타낸 횡단면도이고, 도 7은 도 6 슬라이드기구의 종단면도이다.

때에 따라, 슬라이드기구(150)는, 도 6과 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156) 사이에 배치된 탄성패드 형태의 탄성부재(161) 및 탄성부재(161)를 통과하여 일단은 제2볼록부(156)에 고정되고 타단은 제1볼록부(151)에 형성된 핀홈(162)에 결합되어 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156) 상호간의 회동은 허용하면서 제1볼록부(151)가 제2볼록부(156)에 대해 측방으로 분리되는 것을 방지하는 전단핀(163)을 가지는 구성을 할 수 있다. 경우에 따라, 전단핀(163)의 일단은 제1볼록부(151)에 고정되고 타단은 제2볼록부(156)에 형성되는 핀홈에 결합되어 구성될 수 있다. 이렇게 하는 경우, 구면으로 형성되는 부분 없이 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치(100)를 구성할 수 있다.

바람직하게, 제1오목원통면부재(110)는 고정부(115)를 통해 하부구조물을 구성하는 교각(10) 등에 설치된 앵커 너트(AN) 또는 앵커 볼트에 결합하는 볼트(B) 또는 너트를 통해 교각(10) 등의 하부구조물에 고정된다.

제2오목원통면부재(130)는 용접을 통해 교량상판 등의 상부구조물(20)의 저면에 고정된다. 다른 다양한 고정방식이 이용될 수 있다.

나머지는 도 1 내지 도 5를 통해서 앞에서 설명한 것과 같다.

도 8은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 변형 예를 나타낸 분리사시도이다.

때에 따라, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)의 마주보는 면에 구면홈(158)과 구면홈(158)에 결합하는 볼록구면(154)을 각각 형성하여 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)가 서로에 대해 전 방향으로 경사질 수 있게 회전할 수 있도록 결합될 수 있다. 볼록구면(154)이 제1볼록부(151)에 일체로 형성되므로, 슬라이드기구(150)를 2개의 부품으로 구성할 수 있다. 제1오목원통표면(112)의 길이를 줄이고자 하는 경우, 제1볼록부(151)의 교축직각방향으로의 길이는 볼록구면(154)이 형성된 부분까지 줄여서 구성할 수 있다.

구면홈(158)과 구면홈(158)에 결합하는 볼록구면(154)은 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)에 그 설치위치를 서로 바꾸어 형성될 수 있다.

또한, 제1가이드부(116)는 제1오목원통표면(112)의 가장자리를 따라 슬라이드 기구(150) 바깥쪽의 평행한 경로를 따라 돌출되게 형성하여 제1볼록부(151)의 양 측면을 가이드 하도록 할 수 있다. 이 경우, 제1가이드부(116)의 교축직각방향 양 단부에는 제1볼록부(151)의 이탈을 방지하기 위한 돌출부(116a)가 각각 형성된다. 도 8에 나타낸 바와 같이 제1가이드부(116)를 형성하는 경우, 제1오목원통면부재(110)의 높이가 앞 실시 예들에서보다 다소 커지고, 재료가 많이 소요되며, 제작하기가 다소 어려운 측면이 있다.

제2가이드부는 앞 실시 예들에서와 같이 제2오목원통면부재(130)의 중앙부를 따라 홈형태로 형성될 수 있다.

나머지는 도 1 내지 도 5를 통해 앞에서 설명한 것과 같다.

도 9와 도 10은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 변형 예를 각각 나타낸 반폭단면도이다.

때에 따라, 앞 실시 예의 제2오목원통면부재 대신 제1오목원통면부재(110)의 제1오목원통표면(112)과 마주보는 평면(145a)을 가지는 평면부재(140)가 사용될 수 있다. 이 경우, 제1오목원통면부재(110)와 평면부재(140) 사이에 배치되는 슬라이드기구(150)의 일면에는 앞 실시 예에서 설명한 것과 같이 제1오목원통표면(112)에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 제1오목원통표면(112)과 같은 곡률반경의 제1볼록원통표면(152)을 가지는 제1볼록부(151)로 형성하고, 제1볼록원통표면(152) 반대면에는 평면(145a)에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 평면(159)을 가지는 제2볼록부(156)를 형성할 수 있다.

도 9를 참고하면, 제1, 제2가이드부(116, 148)는 각각 제1오목원통표면(152)과 평면(145a)의 중앙부를 따라 형성된 홈으로 형성하고, 제1, 제2피가이드부(152a, 157a)는 제1, 제2가이드부(116, 148)의 대응 위치에 형성된 돌기로 형성할 수 있다.

때에 따라, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제1가이드부(116)는 제1오목원통표면(152)의 중앙부를 따라 형성된 홈으로 형성하고, 제1피가이드부(152a)는 제1가이드부(116)의 대응 위치에 형성된 돌기로 형성할 수 있다. 반면에, 제2가이드부(148)는 제2볼록부(156) 바깥쪽의 평행한 경로를 따라 하방으로 돌출되게 형성되어, 제2볼록부(156)의 양측면을 가이드 하도록 구성될 수 있다.

도 9와 도 10 경우, 바람직하게, 평면부재(140)의 교축방향의 양측 가장자리에 제1오목원통면부재(110)를 향해 돌출된 돌출부(147)를 설치하고, 돌출부(147)와 제2볼록부(156) 사이에 탄성복원기구(170)를 설치할 수 있다. 이 탄성복원기구(170)는 도 9와 도 10에 나타낸 바와 같이, 평면부재(140)에 평면(145a)이 형성되고, 제2볼록부(156)의 대응 접촉면을 평면(159)으로 구성하는 경우에, 교량의 상부구조물에 교축방향으로 복원력을 제공할 수 있도록 하기 위한 것이다. 평면부재(140)와 제2볼록부(156)에 곡률반경이 매우 큰 제2오목원통표면과 제2볼록원통표면이 형성되는 경우에도 도 9와 도 10에 나타낸 바와 같이 돌출부와 제2볼록부 사이에 탄성복원기구(170)가 설치될 수 있음은 물론이다.

도시된 바와 같이, 탄성복원기구(170)는 돌출부(147)에 수평으로 결합하는 축부재(171)와 축부재(170)의 외주면에 결합되어 돌출부(147)와 제2볼록부(156) 사이를 탄성적으로 지지할 수 있는 탄성체(172)를 가진다. 탄성체(172)로는 폴리우레탄 등으로 구성된 머스프링(MER Spring)이 적당하다. 때에 따라, 탄성복원기구(170)의 축부재(171)는 제2볼록부(156)에 수평으로 결합되어 설치될 수 있다.

도 9와 도 10을 참고하면, 탄성복원기구(170)는 바람직하게, 축부재(171)의 안쪽 단부에 설치되는 선압축판(173)을 가진다. 축부재(171)는 일단이 돌출부(147)를 관통하여 돌출부(147) 바깥으로 돌출되고, 돌출부(147) 바깥으로 돌출된 축부재(171)의 외주면에 너트(174)가 나사결합 된다. 너트(174)를 잠가서 탄성체(172)를 선압축한 상태로 도 9와 도 10에 나타낸 바와 같이 설치할 수 있다. 이와 같이 탄성체(172)가 선압축된 상태로 설치되면 지진 등에 의해 평면부재(140) 상에 설치된 상부구조물이 교축방향으로 움직일 때 한쪽의 탄성복원기구(170)는 압축되면서 충격을 완충하였다가 복원력을 제공하고, 나머지 한쪽의 탄성복원기구(170)는 제2볼록부(156)에서 떨어지므로 평면부재(140) 위에 설치되는 상부구조물의 변위를 증가시키는 힘을 작용시키지 않는다.

때에 따라, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제2볼록부(156)에 수평방향으로 안내구멍(156a)을 형성하고, 탄성복원기구(170)에는 선압축판(173)에서 내측으로 돌출되어 안내구멍(156a)에 이동 가능케 삽입되는 안내돌기(175)를 가지도록 할 수 있다. 안내구멍(156a)의 깊이와 안내돌기(175)의 길이는 전체 탄성체(172)의 최대 수축량을 고려하여 조정할 수 있다.

또한, 축부재(171) 외주면에 설치되는 탄성체(172)를 2개 또는 3개 이상으로 분할하고, 이웃하는 탄성체(172) 사이의 축부재(171) 외주면에 축부재(171)를 따라 이동 가능한 분할판(176)을 설치하여 지지강성을 키움과 아울러 탄성체(172)가 압축될 때 바깥으로 볼록해진 부분이 평면부재(130) 등과 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

때에 따라, 작은 면적으로 매우 큰 하중을 지지해야 하는 등의 특수한 경우, 제1, 제2가이드부(116, 148)의 바닥에 스테인리스스틸 등으로 된 제1미끄럼재를 설치하고, 제1, 제2피가이드부(152a,157a)의 대응 표면에 PTFE 등으로 된 제2미끄럼재를 설치하여 제1, 제2가이드부(116, 148)와 제1, 제2피가이드부(152a,157a)의 상호간에도 하중을 부담하도록 할 수 있다.

나머지는 도 6과 도 7을 통해 설명한 것과 같다.

도 11은 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치의 또 다른 예를 나타낸 반폭단면도, 도 12는 도 11의 K-K에 따른 탄성복원기구의 부분 단면도이다.

때에 따라, 탄성복원기구(180)는 제1쐐기부재(181)와 제2쐐기부재(183), 탄성체(185), 로드(186), 가압판(187) 및 너트(189)를 이용하여 구성할 수 있다.

제1쐐기부재(181)는 제2볼록부(156)의 측면을 지지하며 제2볼록부(156)에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 낮아지며 안쪽에서 바깥쪽으로 슬롯(181a)이 형성된 구성을 한다. 슬롯(181a)은 도 12에 나타낸 바와 같이 간격을 두고 2개 정도 형성하고, 제2쐐기부재(183), 탄성체(185), 로드(186), 가압판(187), 너트(189) 등은 각 슬롯(181a) 마다 1개씩 설치하는 것이 바람직하다. 로드(186)는 슬롯(181a)을 통해 평면부재(140)에 결합된다. 바람직하게, 로드(186)는 나사결합을 통해 평면부재(140)에 고정된다. 제2쐐기부재(183), 쐐기부재가압 탄성체(185) 및 가압판(187)은 구멍을 통해 로드(186)의 외주면에 결합된다. 제2쐐기(183)는 안쪽에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 높아지게 배치되어 제1쐐기부재(181)와 면접촉 한다.

너트(189)는 로드(186)에 나사결합되어 가압판(187)을 통해 쐐기부재가압 탄성체(185)를 제2쐐기부재(183)를 향해 가압한다. 너트(189)의 결합정도를 조정하여 쐐기부재가압 탄성체(185)의 압축정도를 조정함으로써 제2쐐기부재(183)가 제1쐐기부재(181)를 가압하는 초기 가압력을 조정할 수 있다.

바람직하게, 제1쐐기부재(181)의 표면에는 스테인리스 스틸판과 같은 제1미끄럼재(SM1)가 부착되고, 제1쐐기부재(181)와 평면부재(140) 사이 및 제2쐐기부재(183)의 표면에 PTFE 등의 제2미끄럼재(SM2)가 설치된다.

도 11에 나타낸 바와 같은 상태에서, 지진 등에 의해 평면부재(140)에 수평하중이 가해지는 경우, 제2볼록부(156)에 의해 제1쐐기부재(181)가 바깥으로 이동하면서 쐐기부재가압 탄성체(185)를 압축시키고, 외력이 제거되면 쐐기부재가압 탄성체(185)가 제2쐐기부재(183)를 제1쐐기부재(181)를 향해 가압하여 제1쐐기부재(181)에 복원력을 제공한다. 이러한 과정에서 제1쐐기부재(181)와 제2쐐기부재(183) 간에 및 제1쐐기부재(181)와 평면부재(140)에 설치된 제2미끄럼재(SM2) 간의 마찰에 의해 지진에너지가 소산된다.

나머지는 도 6과 도 7을 통해 앞에서 설명한 것과 같다.

이상 설명한 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치(100)는 상하로 뒤집힌 상태로 설치될 수 있음은 물론이다. 이는 이하의 실시 예에서도 마찬가지이다.

도 13과 도 14는 도 8의 변형 예를 각각 나타낸 단면도이다.

이 실시 예들은, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)를 엔지니어링 플라스틱으로 일체로 각각 형성하되, 제1볼록부(151) 상면에 볼록구면(154)을 형성하고, 제2볼록부(156) 저면에 오목구면(158)을 형성하여 제2볼록부(156)가 제1볼록부(151)에 대해 전방향으로 경사를 허용하도록 구성한 것을 예시하고 있다. 이 경우, 제1볼록부(151)와 제2볼록부(156)에는 서로 면접촉하는 접촉면 또는 다른 부재와의 면접촉하는 접촉면에 PTFE 등의 별도의 미끄럼재를 설치하지 않아도 된다.

또한, 이 실시 예들은, 제2오목원통표면(132)을 가지는 제2오목원통면부재(130)의 돌출부(137)와 제1볼록부(156) 사이에 탄성복원기구(170)가 설치된 것을 보여준다. 제2오목원통면부재(130)의 교축방향 양단부에 제1오목원통면부재(110)를 향해 하방으로 돌출된 돌출부(137)를 형성하고, 이 돌출부(137)와 제2볼록부(156) 사이에 탄성복원기구(170)를 설치할 수 있다. 즉, 제2오목원통표면(132)의 곡률반경이 큰 경우에는 제2오목원통면부재(130)가 설치되는 교량 상판 등의 상부구조물의 복원을 위한 탄성복원기구(170)가 설치될 수 있다.

그리고 탄성복원기구(170)에 설치되는 탄성체(172)를 3개 이상으로 분할하되 각 탄성체(172) 사이에 분할판(176)을 설치할 수 있다. 이 실시 예들에서는 4개의 탄성체(172)와 3개의 분할판(176)을 가지는 탄성복원기구(170)가 설치된 것을 보여준다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 제1가이드부(116)와 제1피가이드부(152a)는 각각 2개 이상의 홈과 돌기로 형성될 수 있다. 이는 제2가이드부(138, 148)와 제2피가이드부(157a)에 대해서도 마찬가지이다.

그 외에 도 11에 나타낸 탄성복원기구(170) 역시 이 실시 예에 설치될 수 있을 것이다.

때에 따라, 제1, 제2가이드(116, 138)의 바닥면과 제1, 제2피가이드부(152a, 157a)의 대응면에 제1미끄럼재와 제2미끄럼재가 설치될 수 있다.

나머지는 도 8을 통해서 앞에서 설명한 것과 같다.

도 15와 도 16은 본 발명의 또 다른 변형 예를 각각 나타낸 단면도이다.

도 15와 도 16을 참고하면, 제1가이드부(116)와 제2가이드부(138)가 돌기 형태로 형성되고, 제1피가이드부(152a)와 제2피가이드부(157a)는 홈 형태로 형성될 수 있다.

나머지는 도 1 내지 도 5를 통해 앞에서 설명한 것과 같다.

위에서 설명한 실시 예에서, 본 발명에 따른 이방성 진자형 면진장치(100)의 지지를 받는 상부구조물이 교축직각방향으로 변위하였다가 다시 복원함으로 별도의 탄성복원기구를 설치할 필요가 없지만, 보다 확실한 복원을 보장하고자 하거나 교축직각방향으로의 완충기능이 필요한 경우 교축직각방향의 제1볼록부(151)의 양단에 제2볼록부(156)를 향하도록 돌출되는 돌출부를 형성하고, 이 돌출부와 제1볼록부(151) 사이에 별도의 탄성복원기구가 더 설치될 수 있다. 이 경우의 탄성복원기구는 교축방향으로 설치되는 탄성복원기구보다 훨씬 짧은 것이 설치될 것이다. 이 역시 발명의 기술사상에 포함된다.

본 발명은 교축직각방향과 교축방향으로 서로 다른 진자운동 특성이 요구되는 교량이나 각종 구조물에 설치되어 교축직각방향으로는 슬라이드기구의 진자운동에 의해 큰 복원력을 제공할 수 있고 교축방향으로는 온도변화에 따른 상부구조물의 신축, 크리프, 건조수축 등의 변형을 허용하고, 차량의 시제동하중에 따른 변위를 허용하였다가 복원될 수 있고, 지진 시에 면진, 복원, 지진에서지 소산의 기능을 수행할 수 있는 면진장치를 만드는데 이용될 가능성이 있다.

100: 이방성 진자형 면진장치 110: 제1오목원통면부재
112: 제1오목원통표면 116: 제1가이드부
130: 제2오목원통면부재 132: 제2오목원통표면
138, 148: 제2가이드부 145a, 159: 평면
150: 슬라이드기구 151: 제1볼록부
152: 제1볼록원통표면 153, 158: 구면홈
155: 구면블록 155a, 155b: 볼록구면
156: 제2볼록부 157: 제2볼록원통표면
157a: 제2피가이드부 161: 탄성부재
162: 핀홈 163: 전단핀
170, 180: 탄성복원기구

Claims (16)

1. 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 상기 상부구조물의 교축직각방향의 변위와 교축방향의 변위를 허용하면서 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물에 지지하기 위한 이방성 진자형 면진장치에 있어서,
   상기 교축직각방향으로 제1곡률반경으로 굴곡되고 상기 교축방향으로 동일선상에 배치된 부분은 같은 높이로 배치되며 상기 교축방향보다는 상기 교축직각방향으로 길게 형성된 제1오목원통표면과 상기 제1오목원통표면을 따라 상기 교축직각방향으로 형성된 제1가이드부를 가지는 제1오목원통면부재;
   상기 교축방향으로 상기 제1곡률반경보다 큰 제2곡률반경으로 굴곡되고 상기 교축직각방향으로 동일선상에 배치되는 부분은 같은 높이로 배치되며 상기 교축직각방향보다는 상기 교축방향으로 길게 형성되어 상기 제1오목원통표면과 마주보는 제2오목원통표면과 상기 제2오목원통표면을 따라 상기 교축방향으로 형성된 제2가이드부를 가지는 제2오목원통면부재; 및
   상기 제1오목원통면부재와 상기 제2오목원통면부재 사이에 배치되고, 일면에 상기 제1오목원통표면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 상기 제1오목원통표면과 같은 곡률반경의 제1볼록원통표면과 상기 제1가이드부의 안내를 받는 제1피가이드부를 가지는 제1볼록부가 구비되고, 상기 제1볼록부의 반대면에 상기 제2오목원통표면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 상기 제2오목원통표면과 같은 곡률반경의 제2볼록원통표면을 가지며 상기 제2가이드부의 안내를 받는 제2피가이드부를 가지는 제2볼록부가 구비된 슬라이드기구를 포함하고,
   ⅰ) 상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 제1오목원통표면의 상기 교축방향의 양측 단부의 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것과,
   ⅱ) 상기 제2가이드부는 상기 제2오목원통표면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 제2오목원통표면의 상기 교축직각방향의 양측 단부의 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
   상기 제2오목원통표면은 상기 제1오목원통표면보다 길게 형성되고,
   상기 제1곡률반경은 250㎜이상이고 1000mm 보다는 작고,
   상기 제2곡률반경은 1500㎜ 이상이고,
   상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부는,
   ⅰ) 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 마주보는 면에 각각 형성된 구면홈과 상기 구면홈에 회전 가능하게 결합하는 볼록구면을 통해 서로 결합하는 것;
   ⅱ) 상기 슬라이드기구는, 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치되고 상면과 하면에 볼록구면이 각각 형성된 구면블록을 구비하고,
   상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 상기 구면블록의 상기 볼록구면과 마주보는 부분에 상기 구면블록의 상기 볼록구면에 회전 가능하게 결합하는 구면홈이 각각 형성되는 것;
   ⅲ) 상기 슬라이드기구는 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치된 탄성부재 및 상기 탄성부재를 통과하여 일단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 나머지 하나에 형성된 홈에 결합되어 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 상호간의 경사를 허용하기 위한 회전은 허용하면서 상기 제1볼록부가 상기 제2볼록부에 대해 측방으로 분리되는 것을 방지하는 전단핀을 구비하여 구성되는 것; 중의 어느 하나에 의해 상호 회전 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
2. 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 상기 상부구조물의 교축직각방향의 변위와 교축방향의 변위를 허용하면서 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물에 지지하기 위한 이방성 진자형 면진장치에 있어서,
   상기 교축직각방향으로 제1곡률반경으로 굴곡되며 상기 교축방향으로 동일선상에 배치된 부분은 같은 높이로 배치되고 상기 교축방향보다는 상기 교축직각방향으로 길게 형성된 제1오목원통표면과 상기 제1오목원통표면을 따라 상기 교축직각방향으로 형성된 제1가이드부를 가지는 제1오목원통면부재;
   상기 교축직각방향보다는 상기 교축방향으로 길게 형성되고 상기 제1오목원통표면과 마주보는 평면과 상기 평면을 따라 상기 교축방향으로 형성된 제2가이드부를 가지는 평면부재; 및
   상기 제1오목원통면부재와 상기 평면부재 사이에 배치되고, 일면에 상기 제1오목원통표면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 상기 제1오목원통표면과 같은 곡률반경의 제1볼록원통표면과 상기 제1가이드부의 안내를 받는 제1피가이드부를 가지는 제1볼록부가 구비되고, 상기 제1볼록부의 반대면에 상기 평면에 면접촉하며 슬라이딩할 수 있도록 평면을 가지며 상기 제2가이드부의 안내를 받는 제2피가이드부를 가지는 제2볼록부가 구비된 슬라이드기구를 포함하고,
   ⅰ) 상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 제1오목원통표면의 상기 교축방향의 양측 단부 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것과,
   ⅱ) 상기 제2가이드부는 상기 평면부재의 상기 평면의 중앙부를 따라 1줄로 또는 상기 평면부재의 상기 평면의 상기 교축직각방향의 양측 단부의 사이를 따라 2줄 이상으로 형성되는 것 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
   상기 평면부재의 상기 평면은 상기 제1오목원통표면보다 길게 형성되고,
   상기 제1곡률반경은 250㎜이상이고 1000mm 보다는 작고,
   상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부는,
   ⅰ) 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 마주보는 면에 각각 형성된 구면홈과 상기 구면홈에 회전 가능하게 결합하는 볼록구면을 통해 서로 결합하는 것;
   ⅱ) 상기 슬라이드기구는, 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치되고 상면과 하면에 볼록구면이 각각 형성된 구면블록을 구비하고,
   상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부가 상호간에 경사를 허용하도록 상기 구면블록의 상기 볼록구면과 마주보는 부분에 상기 구면블록의 상기 볼록구면에 회전 가능하게 결합하는 구면홈이 각각 형성되는 것;
   ⅲ) 상기 슬라이드기구는 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 사이에 배치된 탄성부재 및 상기 탄성부재를 통과하여 일단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 중 나머지 하나에 형성된 홈에 결합되어 상기 제1볼록부와 상기 제2볼록부 상호간의 경사를 허용하기 위한 회전은 허용하면서 상기 제1볼록부가 상기 제2볼록부에 대해 측방으로 분리되는 것을 방지하는 전단핀을 구비하여 구성되는 것; 중의 어느 하나에 의해 상호 회전 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에서, 상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기 이고, 상기 제2가이드부는 상기 제2오목원통표면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기인 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
6. 제2항에서, 상기 제1가이드부는 상기 제1오목원통표면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기이고, 상기 제2가이드부는 상기 평면부재의 상기 평면의 중앙부를 따라 형성된 홈 또는 돌기인 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
7. 제1항 또는 제2항에서, 상기 제1가이드부와 상기 제2가이드부 중 나머지 하나는 상기 슬라이드 기구 바깥쪽의 평행한 경로를 따라 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
8. 제1항 또는 제2항에서,
   상기 슬라이드기구와 면접촉하는 부분에 제1미끄럼재가 각각 설치되고, 상기 슬라이드기구에는 상기 제1미끄럼재에 면접촉하며 슬라이딩하는 제2미끄럼재가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
9. 제1항에서, 상기 교축방향의 상기 제2오목원통면부재의 양측 가장자리에 상기 제1오목원통면부재를 향해 돌출된 돌출부가 설치되고, 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 사이에 탄성복원기구가 설치된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
10. 제2항에서, 상기 교축방향의 상기 평면부재의 양측 가장자리에 상기 제1오목원통면부재를 향해 돌출된 돌출부가 설치되고, 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 사이에 탄성복원기구가 설치된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
11. 제9항 또는 제10항에서, 상기 탄성복원기구는 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 중 적어도 하나에 수평으로 결합하는 축부재, 상기 축부재의 외주면에 결합되고 상기 돌출부와 상기 제2볼록부 사이에 배치되는 탄성체를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
12. 제11항에서, 상기 탄성복원기구는,
    상기 축부재의 안쪽 단부에 설치되는 선압축판 및 상기 돌출부를 관통하여 상기 돌출부 바깥으로 돌출되는 상기 축부재의 외주면에 나사결합하는 너트를 구비하여 상기 탄성체를 선압축할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
13. 제12항에서, 상기 제2볼록부에 수평방향으로 안내구멍이 형성되고, 상기 탄성복원기구는 상기 선압축판에서 내측으로 돌출되어 상기 안내구멍에 이동 가능케 삽입되는 안내돌기를 가지는 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
14. 제9항에서, 상기 탄성복원기구는,
    상기 제2볼록부의 측면을 지지하며 상기 제2볼록부에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 낮아지며 안쪽에서 바깥쪽으로 슬롯이 형성된 제1쐐기부재, 상기 슬롯을 통해 상기 제2오목원통면부재에 결합된 로드, 상기 로드에 결합되고 안쪽에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 높아지며 상기 제1쐐기부재에 면접촉된 제2쐐기부재, 상기 로드의 외주면에 결합된 쐐기부재가압 탄성체와 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압할 수 있도록 하기 위한 가압판 및 상기 로드에 나사결합되어 상기 가압판을 통해 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압하는 너트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
15. 제10항에서, 상기 탄성복원기구는,
    상기 제2볼록부의 측면을 지지하며 상기 제2볼록부에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 낮아지며 안쪽에서 바깥쪽으로 슬롯이 형성된 제1쐐기부재, 상기 슬롯을 통해 상기 평면부재에 결합된 로드, 상기 로드에 결합되고 안쪽에서 바깥으로 갈수록 높이가 점점 높아지며 상기 제1쐐기부재에 면접촉된 제2쐐기부재, 상기 로드의 외주면에 결합된 쐐기부재가압 탄성체와 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압할 수 있도록 하기 위한 가압판 및 상기 로드에 나사결합되어 상기 가압판을 통해 상기 쐐기부재가압 탄성체를 상기 제2쐐기부재를 향해 가압하는 너트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이방성 진자형 면진장치.
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