KR20020004164A - Directional Friction Pendulum Seismic Isolation System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마찰진자 지진격리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진하중에 의하여 교량이나 건축물 등의 구조물에 가해지는 지진력을 감소시키기 위한 지진격리장치로서, 마찰진자운동에 의하여 지진하중에 대한 격리작용을 하게 되는 새로운 구조의 지진격리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a friction pendulum seismic isolator, and more particularly, seismic isolator for reducing the seismic force applied to the structures such as bridges and buildings by the earthquake load, the seismic action of the seismic load by the friction pendulum motion It relates to a new structure of seismic isolator.
도 1a에는 종래의 다경간 연속교의 일 예로서 4경간 연속교가 개략적으로 도시되어 있는데, 종래의 일반적인 4경간 연속교에 있어서, 중간에 위치한 고정받침 교각(102)에는 고정받침(103)이 형성되어 있어 교량 상판(101)의 교축방향의 운동이 고정되어 있으나 이동받침 교각(104, 105) 및 교대(106)에는 이동받침(107)이 설치되어 있어, 교량 상판(101)의 교축방향 운동이 허용된다. 도 1b는, 도 1a에 도시된 4경간 연속교에 지진하중이 가해질 경우의 교량 변형 형상을 개략적으로 도시한 것인데, 지진에 의하여 도 1b에서 화살표 Ug로 표시된 바와 같이 지진 지반운동이 발생하여 지진하중이 가해지게 되면, 교량 상판(101)에 관성력이 발생하게 된다. 이러한 관성력은 도 1b에서 화살표 b로 표시된 바와 같이 교량 상판(101)에 교축방향으로 가해지게 되는데, 이동받침의 마찰력을 무시한다면, 상판(101)의 관성력은 고정받침(103)을 통하여 고정받침 교각(102)에 수평방향 지진력으로 작용하게 된다. 이동받침(107)은 교축방향으로 이동이 자유로우므로, 이동받침(122)을 통해서는 교량 상판(100)으로부터의 지진력이 이동받침 교각(104, 105)에 전달되지 않고, 고정받침(103)을 구비한 고정받침 교각(102)만이 교량 상판(101)으로부터의 지진력을 전부 부담하게 되어 결국 고정받침 교각(102)은 도 1b에 도시된 바와 같이 변형된다.FIG. 1A schematically illustrates a four-span continuous bridge as an example of a conventional multi-span continuous bridge. In the conventional general four-span continuous bridge, a fixed support 103 is formed in a fixed support bridge 102 positioned in the middle. Movement in the axial direction of the bridge deck 101 is fixed, but the movement bearing 107 is installed in the movable bearing piers 104 and 105 and the alternating 106 to allow the axial movement of the bridge deck 101. do. FIG. 1B schematically illustrates a bridge deformation shape when an earthquake load is applied to the four-span continuous bridge shown in FIG. 1A. An earthquake ground motion occurs as indicated by arrow U g in FIG. When a load is applied, an inertial force is generated in the bridge deck 101. This inertia force is applied to the bridge top plate 101 in the axial direction as indicated by the arrow b in Figure 1b, if the frictional force of the movable bearing is ignored, the inertial force of the top plate 101 is fixed via the fixed bearing 103 It acts as a horizontal seismic force on the 102. Since the movable support 107 is free to move in the axial direction, the seismic force from the bridge deck 100 is not transmitted to the movable support bridges 104 and 105 through the movable support 122, and thus the fixed support 103 is moved. Only the fixed support pier 102 provided bears all the seismic force from the bridge deck 101 so that the fixed support pier 102 is deformed as shown in FIG.
만일 지진에 의하여 큰 관성력이 가해지게 되면 결국 고정받침 교각(102)의 고정받침(103)이나 교각 자체에 심각한 손상을 입히게 되고, 종국에는 교각의 파괴를 초래할 수 있다. 따라서 이러한 형식의 교량에서는 지진력이 고정받침 교각(102)에 집중될 수 있기 때문에 비록 중약진지역에서 기대되는 세기의 지진에 의해서도 받침과 교각에 심각한 손상이 초래될 수 있다.If a large inertia force is applied by an earthquake, it may eventually cause serious damage to the fixed base 103 or the pier itself of the fixed base pier 102, which may eventually lead to destruction of the pier. Thus, in this type of bridge, seismic forces can be concentrated in the fixed pedestal pier 102, even if the earthquake of the strength expected in the heavy weak area can cause severe damage to the support and pier.
지진하중에 대한 교량 및 일반 구조물에서의 대책으로서, 구조물 또는 교량의 강도를 크게 하는 전통적인 방법과, 탄성고무를 적층한 적층고무받침, 마찰받침, 감쇠기 등으로 구성된 별도의 지진격리장치를 사용하여 지진에 의하여 기초로부터 구조물로 전달되는 지진하중(교량의 경우에는 교량 상판으로부터 교각으로 전달되는 지진력)을 감소시키는 방법이 이용되고 있다.As a countermeasure for bridges and general structures against seismic loads, seismic isolation devices using traditional methods of increasing the strength of a structure or bridge, and seismic isolators composed of laminated rubber bearings, friction bearings and dampers, etc. A method of reducing the seismic load (the seismic force transmitted from the bridge deck to the pier in the case of a bridge) is used.
구조물 또는 교량의 강도를 크게 하는 방법은, 구조물의 강도를 크게 하는데 한계가 있는 등의 여러 가지 문제점이 있는 것으로 지적되어, 최근에는 지진격리장치를 사용하는 두 번째 방법의 사용이 증가하는 추세이다. 적층고무받침, 납고무 받침, 마찰받침 등 다양한 종류의 지진격리장치가 개발되어 실용화되고 있다.The method of increasing the strength of a structure or a bridge is pointed out to have various problems such as a limitation in increasing the strength of a structure, and in recent years, the use of a second method using an earthquake isolation device is increasing. Various kinds of seismic isolators such as laminated rubber bearings, lead rubber bearings, friction bearings have been developed and put into practical use.
지진격리장치의 설계에서 고려되는 기본적인 원리를 살펴본다. 본 발명의 지진격리장치는 반드시 지진하중에 한정되는 것은 아니며, 구조물에 수평으로 가해지는 여러 종류의 동하중에도 적용할 수 있다.The basic principles considered in the design of seismic isolators are discussed. The seismic isolator of the present invention is not necessarily limited to earthquake loads, and can be applied to various kinds of dynamic loads applied horizontally to the structure.
도 2a에 도시된 바와 같이 구조물(201)이 기초(202)에 고정되어 있는 경우를 도 2b에 도시된 단자유도계로 근사하면, 지진하중이 발생하였을 때 구조물에 나타나는 응답(예를 들면, 바닥 전단력 또는 변위)은 응답스펙트럼을 이용하여 평가할 수 있다.If the structure 201 is fixed to the foundation 202 as shown in FIG. 2A and approximated by the terminal inductometer shown in FIG. Or displacement) can be assessed using the response spectrum.
도 2c 및 도 2d에는 가속도 응답스펙트럼의 일예에 대한 그래프와 변위 응답스펙트럼의 일예에 대한 그래프가 도시되어 있는데, 각각 두 가지 값의 감쇠비에 대한 응답스펙트럼이 도시되어 있다. 도 2c의 그래프에서, 수직축은 응답 가속도를 나타내며, 수평축은 주기를 나타낸다. 도 2d의 그래프에서, 수직축은 응답 변위를 나타내며, 수평축은 주기를 나타낸다. 수평 지반운동에 의하여 구조물과 기초간에 작용되는 바닥 전단력의 크기는 도 2c에 도시된 가속도 응답스펙트럼으로부터 평가될 수 있다. 즉, 단자유도계의 고유주기 및 감쇠비(ξ1또는 ξ2)가 주어지면 도 2c에 도시된 곡선으로부터 스펙트럴 가속도를 읽는다. 구해진 상기 가속도 값에 구조물의 질량을 곱하면 바닥 전단력이 근사적으로 구해진다.2C and 2D show graphs for one example of the acceleration response spectrum and graphs for one example of the displacement response spectrum, each showing a response spectrum for two values of attenuation ratio. In the graph of FIG. 2C, the vertical axis represents response acceleration and the horizontal axis represents period. In the graph of FIG. 2D, the vertical axis represents the response displacement and the horizontal axis represents the period. The magnitude of the bottom shear force exerted between the structure and the foundation by the horizontal ground motion can be estimated from the acceleration response spectrum shown in FIG. 2C. That is, given the natural period and the damping ratio ξ 1 or ξ 2 of the terminal induction meter, the spectral acceleration is read from the curve shown in FIG. By multiplying the obtained acceleration value by the mass of the structure, the bottom shear force is approximated.
구조물 상단과 지반과의 상대적인 변위는 도 2d에 도시된 변위 응답스펙트럼으로부터 평가될 수 있다. 스펙트럴 가속도를 구한 것과 마찬가지로, 단자유도계의 고유주기 및 감쇠비가 주어지면 도 2d에 도시된 곡선으로부터 스펙트럴 변위를 읽는다. 구해진 상기 스펙트럴 변위는 단자유도계의 지반에 대한 상대적 변위를 나타낸다.The relative displacement of the structure top and ground can be estimated from the displacement response spectrum shown in FIG. 2D. As with the spectral acceleration, the spectral displacement is read from the curve shown in FIG. 2D given the inherent period and the damping ratio of the terminal induction meter. The spectral displacements obtained represent the relative displacements with respect to the ground of the terminal induction system.
도 2c에 도시된 그래프로부터 알 수 있듯이, 일반적으로 주기가 길어지면 스펙트럴 가속도는 감소한다. 또한, 동일한 주기에서는 감쇠비가 커질수록 스펙트럴 가속도의 값은 감소한다.As can be seen from the graph shown in FIG. 2C, the spectral acceleration generally decreases with longer periods. Also, in the same period, as the damping ratio increases, the value of the spectral acceleration decreases.
스펙트럴 변위의 경우, 도 2d에 도시된 그래프로부터 알 수 있듯이, 주기가 길어질수록 오히려 상대적 변위가 증가하게 된다. 또한, 동일한 주기에서는 스펙트럴 가속도와 마찬가지로 감쇠비가 커질수록 스펙트럴 변위의 값은 작아진다.In the case of the spectral displacement, as can be seen from the graph shown in FIG. 2D, the relative displacement increases as the period becomes longer. Also, in the same period, as the spectral acceleration increases, the larger the damping ratio, the smaller the value of the spectral displacement.
결국, 단자유도계에서 추론된 바와 같이, 주기가 길어질수록, 그리고 감쇠비가 높을수록 스펙트럴 가속도가 감소하여 지진력(바닥 전단력)이 작아지게 되는데, 지진격리장치는 이러한 역학적 원리를 채용한 것이다. 예를 들어, 고감쇠 적층고무받침, 납고무받침 등의 지진격리장치는 수평방향 강성이 매우 작고 감쇠 능력은 높은 역학적 특성을 가지고 있다.As a result, as inferred from the terminal induction system, the longer the period and the higher the damping ratio, the lower the spectral acceleration and the smaller the seismic force (floor shear force). The seismic isolator adopts this mechanical principle. For example, seismic isolators such as high damping laminated rubber bearings and lead rubber bearings have very low horizontal stiffness and high damping capability.
도 3a에 도시된 바와 같이 구조물(201)의 바닥 프레임과 기초(202) 사이에 지진격리장치(203)를 설치하면, 전체 구조 시스템의 고유주기는 매우 길어지게 되고 아울러 감쇠비도 증가하게 된다. 이와 같이, 고유주기가 T →Te로 길어지거나, 감쇠비가 ξ→ξe로 증가하게 되면, 도 3b에 도시된 그래프에서도 알 수 있듯이, 지진력은 크게 감소하게 된다.When the seismic isolator 203 is installed between the bottom frame and the foundation 202 of the structure 201 as shown in FIG. 3A, the natural period of the entire structural system becomes very long and the damping ratio also increases. As described above, when the natural period becomes longer from T → T e or the damping ratio increases from ξ → ξ e , the seismic force is greatly reduced, as can be seen from the graph shown in FIG. 3B.
그러나, 도 3c에 도시된 바와 같이 고유주기가 길어지면 상대적 변위는 오히려 증가하게 된다. 상대적 변위의 증가를 제한하기 위하여, 감쇠 능력이 낮은 종래의 지진격리장치에서는 별도의 감쇠기를 병행하여 설치하는 것이 일반적이다. 자체의 감쇠성능이 높고 고유주기도 길게 할 수 있어서 별도의 감쇠기가 필요하지 않는 지진격리장치 중 하나는 마찰진자받침이다. 그러나 현재 사용되고 있는 마찰진자받침은 마찰원반 위를 슬라이더가 미끄러지는 구조로 되어 있는데, 지진격리주기가 길어지면 이 원반의 직경이 매우 커지게 된다. 교량의 경우에는 일반적으로 교각 또는 교대 위에 지진격리받침을 설치할 수 있는 공간이 극히 한정되어 있다. 따라서 장주기의 지진격리 주기가 필요한 장대 교량의 경우에는 성능이 우수하지만종래의 원반형 마찰진자받침을 사용하기가 아주 곤란하다.However, as shown in FIG. 3C, when the intrinsic period becomes longer, the relative displacement is rather increased. In order to limit the increase in relative displacement, it is common to install separate dampers in parallel in conventional seismic isolators with low damping capacity. One of the seismic isolators that does not need a separate attenuator because of its high damping performance and long natural period is friction pendulum support. However, the friction pendulum bearing currently used has a structure in which the slider slides on the friction disk. As the seismic isolation period becomes longer, the diameter of the disk becomes very large. In the case of bridges, the space for installing seismic isolators on bridge piers or bridges is generally limited. Therefore, the performance of long bridges requiring long periods of seismic isolation is excellent, but it is very difficult to use conventional disk-type friction pendulum bearings.
따라서, 교량과 같이 설치 공간이 극히 제한되어 있는 경우에도 편리하게 적용될 수 있는 새로운 구조의 마찰진자 지진격리장치가 절실히 요망되어 왔다.Therefore, there is an urgent need for a friction pendulum seismic isolator having a new structure that can be conveniently applied even when installation spaces such as bridges are extremely limited.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 설치 공간에 제약을 받지 않고 용이하게 설치할 수 있는 새로운 구조의 마찰진자 지진격리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the problems in the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a friction pendulum seismic isolator having a novel structure that can be easily installed without being limited by an installation space.
또한, 본 발명은 종래의 감쇠성능이 낮은 지진격리장치에서 사용되었던 별도의 감쇠기를 사용하지 않는 마찰진자 지진격리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a friction pendulum seismic isolator that does not use a separate damper used in the conventional seismic isolator with low damping performance.
그 외에도, 본 발명은 지진격리효과를 방향별로 선택적으로 발휘하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 지진하중이 임의의 방향으로 가해져도 효과적으로 지진하중의 격리효과를 발휘할 수 있는 마찰진자 지진격리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention can provide a seismic isolator seismic isolator that can not only selectively exhibit the seismic isolation effect for each direction, but also can effectively segregate the seismic load even if the earthquake load is applied in any direction. The purpose.
도 1a는 종래의 4경간 연속교의 개략도이다.1A is a schematic diagram of a conventional four-span continuous bridge.
도 1b는 종래의 4경간 연속교에 지진이 발생할 경우의 변형 상태를 나타낸 개략도이다.1B is a schematic diagram showing a deformation state when an earthquake occurs in a conventional four-span continuous bridge.
도 2a는 기반에 고정된 구조물을 모델화하여 간략하게 나타낸 개략도이다.Figure 2a is a schematic diagram showing a simplified model of the structure fixed to the base.
도 2b는 기반에 고정된 구조물의 단자유도계 모델을 나타낸 개략도이다.Figure 2b is a schematic diagram showing a terminal induction meter model of the structure fixed to the base.
도 2c는 가속도 응답스펙트럼을 도시한 그래프이다.2C is a graph showing the acceleration response spectrum.
도 2d는 변위 응답스펙트럼을 도시한 그래프이다.2D is a graph illustrating the displacement response spectrum.
도 3a는 바닥에 지진격리장치가 설치된 구조물 모델을 도시한 개략도이다.Figure 3a is a schematic diagram showing a model of the structure is installed on the ground seismic isolation device.
도 3b는 지진격리효과에 의한 스펙트럴 가속도의 변화를 도시한 그래프이다.3B is a graph showing the change in spectral acceleration due to the seismic isolation effect.
도 3c는 지진격리효과에 의한 스펙트럴 변위의 변화를 도시한 그래프이다.Figure 3c is a graph showing the change in the spectral displacement due to the seismic isolation effect.
도 4는 본 발명에 따른 이축방향 마찰진자 지진격리장치의 개략적인 사시도이다.4 is a schematic perspective view of a biaxial friction pendulum seismic isolator according to the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치에 구비된 미끄러짐 마찰판의 개략적인 사시도 및 단면도이다.5A to 5C are schematic perspective views and cross-sectional views of a sliding friction plate provided in the biaxial friction pendulum seismic isolator of the present invention.
도 6a 내지 도6c는 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치에 구비된 미끄러짐 조립체의 개략적인 투시도 및 단면도이다.6A to 6C are schematic perspective and cross-sectional views of the slip assembly provided in the biaxial friction pendulum seismic isolator of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 상부 및 하부 미끄러짐 마찰판과 미끄러짐 조립체의 결합관계를 도시한 단면도이다.7A and 7B are cross-sectional views illustrating a coupling relationship between upper and lower slip friction plates and slip assemblies.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 지진격리장치의 작동관계를 설명하기 위한 도면이다.8a to 8d are views for explaining the operation relationship of the seismic isolation device according to the present invention.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 지진격리장치에 구비된 미끄러짐 마찰판의 또다른 실시예의 개략적인 사시도와 그 결합 사시도이다.9A and 9B are schematic perspective views and a combined perspective view of still another embodiment of a sliding friction plate provided in the seismic isolation device according to the present invention.
도 10a 내지 도 10e는 상하분리형 미끄러짐 조립체에 대한 개략도이다.10A to 10E are schematic views of the vertically slippery sliding assembly.
도 11a 내지 도 11d는 상하분리형 미끄러짐 조립체에 구비된 원구형 중간삽입체의 여러 실시예에 대한 단면도이다.11A-11D are cross-sectional views of various embodiments of a spherical intermediate insert provided in a vertically dismountable slip assembly.
도 12a 및 도 12b는 상하분리형 미끄러짐 조립체의 또다른 실시예에 대한 개략도이다.12A and 12B are schematic views of yet another embodiment of the up-and-down slip assembly.
도 13a 및 도 13b는 상하분리형 미끄러짐 조립체의 또다른 실시예에 대한 개략도이다.13A and 13B are schematic views of yet another embodiment of the up-and-down slip assembly.
도 14a 내지 도 14c는 상하분리형 미끄러짐 조립체에 구비된 원환형 중간삽입체의 여러 실시예에 대한 단면도이다.14A-14C are cross-sectional views of various embodiments of the toroidal interposer provided in the split vertical slide assembly.
도 15a 및 도 15b는 상하분리형 미끄러짐 조립체의 또다른 실시예에 대한 개략도이다.15A and 15B are schematic views of yet another embodiment of the up-and-down slip assembly.
도 16a 내지 도 16d는 상하분리형 미끄러짐 조립체에 구비된 원판형 중간삽입체의 여러 실시예에 대한 단면도이다.16A-16D are cross-sectional views of various embodiments of a disc shaped intermediate insert provided in a vertically slideable slip assembly.
도 17a 내지 도 17d는 하부 및 상부 슬라이더의 다양한 실시예에 대한 개략도 및 단면도이다.17A-17D are schematic and cross-sectional views of various embodiments of the lower and upper sliders.
도 18a 내지 도 18c는 1개의 미끄러짐 채널과 1개의 슬라이더를 구비한 일축방향 마찰진자 지진격리장치의 일실시예에 대한 개략도이다.18A-18C are schematic diagrams of one embodiment of a uniaxial friction pendulum seismic isolator with one slip channel and one slider.
도 19a 내지 도 19c는 2개의 미끄러짐 채널과 2개의 슬라이더를 구비한 일축방향 마찰진자 지진격리장치의 일실시예에 대한 개략도이다.19A-19C are schematic diagrams of one embodiment of a uniaxial friction pendulum seismic isolator with two slip channels and two sliders.
도 20a 및 도 20b는 일축방향 마찰진자 지진격리장치를 구조물에 적용한 형식을 도시한 개략도이다.20A and 20B are schematic views showing a type in which a uniaxial friction pendulum seismic isolator is applied to a structure.
도 21a 및 도 21b는 일축방향 마찰진자 지진격리장치를 복층으로 구조물에 적용한 형식을 도시한 개략도이다.21A and 21B are schematic diagrams showing a form in which a uniaxial friction pendulum seismic isolator is applied to a structure in multiple layers.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 지진격리장치 10 하부 미끄러짐 마찰판1 seismic isolator 10 lower slip friction plate
11 하부 미끄러짐 채널 20 상부 미끄러짐 마찰판11 Lower slip channel 20 Upper slip friction plate
21 상부 미끄러짐 채널 30 미끄러짐 조립체21 Upper slip channel 30 Slip assembly
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 마찰진자운동에 의하여 방향별로 선택적으로 지진하중을 감소시켜 구조물을 지진하중으로부터 격리시키는 방향성 마찰진자 지진격리장치가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a directional friction pendulum seismic isolator to isolate the structure from the seismic load by selectively reducing the seismic load by direction by the friction pendulum motion.
구체적으로, 본 발명에서는 구조물에 가해지는 지진하중을 감소시켜 구조물을 지진하중으로부터 격리시키기 위한 지진격리장치로서, 제1방향으로의 활주로를이루는 하부 미끄러짐 마찰판과, 제2방향으로의 활주로를 이루는 상부 미끄러짐 마찰판과, 전도(顚倒)가 되지 않는 상태로 상기 하부 미끄러짐 마찰판과 상기 상부 미끄러짐 마찰판을 따라 미끄러져 활동(滑動)하여 진자 운동하는 미끄러짐 조립체를 구비하고 있으며, 지진하중이 가해짐에 따라 상기 미끄러짐 조립체는 진자운동하여 지진하중을 감소시키는 것을 특징으로 하는 이축방향 마찰진자 지진격리장치가 제공된다.Specifically, in the present invention, the seismic isolator for reducing the seismic load applied to the structure to isolate the structure from the seismic load, the lower slip friction plate forming the runway in the first direction and the upper part forming the runway in the second direction And a slip assembly which slides along the lower slip friction plate and the upper slip friction plate and pendulums in a non-conductive state, and the seismic load is applied as the seismic load is applied. The slip assembly is provided with a biaxial friction pendulum seismic isolator characterized in that the pendulum moves to reduce the seismic load.
본 발명의 일실시예로서, 상기 하부 미끄러짐 마찰판 및 상부 미끄러짐 마찰판에는, 미끄러짐 조립체가 미끄러져 활동하게 되는 미끄러짐 채널이 각각 형성되어 있으며, 상기 미끄러짐 조립체는 판형의 지지구조체와, 상기 하부 미끄러짐 채널을 따라 미끄러져 활동하게 되는 하부 슬라이더와, 상기 상부 미끄러짐 채널을 따라 미끄러져 활동하게 되는 상부 슬라이더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이축방향 마찰진자 지진격리장치가 제공된다. 본 발명에 의한 이축방향 마찰진자 지진격리장치에서는, 상부와 하부의 마찰판에 각각 두 개 이상의 마찰채널이 형성되어 있고 그 단면의 곡률 반경은 진자운동의 곡률 반경보다 매우 작은 값으로 설정되어 임의 방향의 수평 운동에 대해서도 미끄러짐 조립체가 전도되지 않으며 미끄러짐 조립체의 슬라이더가 미끄러짐 채널을 이탈하지 않는 구조로 이루어진 특징을 가지고 있다.In an embodiment of the present invention, the lower slip friction plate and the upper slip friction plate are each formed with a slip channel through which the slip assembly slides, and the slip assembly has a plate-like support structure along the lower slip channel. A biaxial friction pendulum seismic isolator is provided which comprises a lower slider that slides and an upper slider that slides along the upper slip channel. In the biaxial friction pendulum seismic isolator according to the present invention, two or more friction channels are formed in the upper and lower friction plates, respectively, and the radius of curvature of the cross section is set to a value smaller than the radius of curvature of the pendulum motion in any direction. The slip assembly does not conduct even in the horizontal motion, and the slider of the slip assembly has a feature that does not leave the slip channel.
본 발명의 또다른 실시예에서는, 상기 미끄러짐 조립체가 상부 슬라이더가 상부면에 장착되어 있는 판형의 상부 지지구조체와, 하부 슬라이더가 하부면에 장착되어 있는 판형의 하부 지지구조체와, 상기 하부 및 상부 지지구조체 사이에 장착되는 중간삽입체로 이루어져, 연직축에 대하여 회전이 자유로운 상하분리형 미끄러짐 조립체로 구성될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the slip assembly includes a plate-shaped upper support structure in which an upper slider is mounted on an upper surface, a plate-shaped lower support structure in which a lower slider is mounted on a lower surface, and the lower and upper support. Consists of an intermediate insert that is mounted between the structure, it can be configured as a vertical separation slide assembly free to rotate about the vertical axis.
본 발명의 또다른 구체적인 실시예에서는, 상기 상하분리형 미끄러짐 조립체의 중간삽입체가 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원구로 구성되며, 상기 하부 및 상부 지지구조체에는 상기 원구로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 반구형상의 원구장착홈이 각각 형성되도록 구성할 수 있으며, 상기 하부 및 상부 지지구조체에는 상기 원구로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 반구형상의 중앙 원구홈과 상기 중앙 원구홈 주위의 외곽홈을 각각 형성하고 원구로 이루어진 중간삽입체를 위 중앙 원구홈과 외곽홈에 장착하는 것도 가능하다.In another specific embodiment of the present invention, the intermediate insert of the upper and lower type sliding assembly is composed of a sphere having a predetermined elasticity and damping ability, and the lower and upper support structures are hemispherical to which the intermediate insert consisting of the sphere can be mounted. The upper and lower spherical mounting grooves may be configured to be formed, respectively, and the lower and upper support structures respectively form a hemispherical center spherical groove and an outer groove around the center spherical groove, in which the intermediate insert consisting of the spherical body can be mounted. It is also possible to mount an intermediate insert consisting of a sphere into the upper center spherical and outer grooves.
그 외에도, 상기 하부 및 상부 지지구조체에는 반구형상의 중앙 원구홈과 상기 중앙 원구홈 주위의 외곽홈이 각각 형성되어 있으며, 상기 중앙 원구홈에는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원구로 이루어진 중간삽입체가 장착되며, 상기 외곽홈에는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원환으로 이루어진 중간삽입체가 장착되는 구성을 가진 지진격리장치가 본 발명의 일 실시예로서 제공된다.In addition, the lower and upper support structure is formed with a hemispherical center spherical groove and the outer groove around the center spherical groove, respectively, the center spherical groove is mounted with an intermediate insert made of a sphere having a predetermined elasticity and damping ability In the outer groove, an earthquake isolation device having a configuration in which an intermediate insert made of a torus having a predetermined elasticity and damping ability is mounted is provided as an embodiment of the present invention.
또한, 본 발명의 또다른 실시예에서는, 상기 상하분리형 미끄러짐 조립체의 중간삽입체는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원판으로 구성되며, 상기 하부 및 상부 지지구조체에는 상기 원판으로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 홈이 형성되도록 구성할 수 있으며, 상기 미끄러짐 채널을 다수로 형성하고 상기 미끄러짐 채널 사이에는 미끄러짐 조립체의 슬라이더가 미끄러짐 채널을 따라 미끄러질 때 미끄러짐 채널로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지용 턱을 형성하도록할 수도 있다.In addition, in another embodiment of the present invention, the intermediate insert of the vertical separation slip assembly is composed of a disc having a predetermined elasticity and damping ability, the lower and upper support structure can be mounted on the intermediate insert consisting of the disc And a plurality of the slip channels, and between the slip channels to form a break prevention jaw to prevent the slider of the slip assembly from slipping off the slip channel as it slides along the slip channel. It may be.
또한, 본 발명에서는 일축방향으로 구조물에 가해지는 지진하중을 감소시켜 구조물을 지진하중으로부터 격리시키기 위한 지진격리장치로서, 일축방향의 활주로를 이루는 미끄러짐 채널을 구비한 미끄러짐 마찰판과, 상기 미끄러짐 채널을 따라 미끄러져 활동하여 진자 운동하는 미끄러짐 조립체로 구성되며, 일축방향의 지진하중이 가해짐에 따라 상기 미끄러짐 조립체는 진자 운동하여 지진력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 일축방향 마찰진자 지진격리장치도 제공된다.In addition, according to the present invention, a seismic isolator for reducing the earthquake load applied to the structure in one axial direction to isolate the structure from the earthquake load, comprising: a sliding friction plate having a slip channel forming a runway in the uniaxial direction; It is composed of a sliding assembly that slides and pendulum moves, and the sliding assembly is also provided with a uniaxial friction pendulum seismic isolator, characterized in that the slip assembly is pendulum reduced as the seismic load is applied.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the embodiment according to the present invention.
도 4에는 본 발명에 따른 이축방향 마찰진자 지진격리장치의 일실시예가 개략적인 사시도로 도시되어 있다.Figure 4 is a schematic perspective view of an embodiment of a biaxial friction pendulum seismic isolator according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치(1)는, 제1방향으로의 활주로를 이루는 하부 미끄러짐 마찰판(10)과, 상기 제2방향으로의 활주로를 이루는 상부 미끄러짐 마찰판(20)과, 상기 하부 미끄러짐 마찰판(10)과 상기 상부 미끄러짐 마찰판(20) 사이에서 이축방향으로 미끄러져 활동하여 진자운동하는 미끄러짐 조립체(30)를 구비하고 있다.As shown in FIG. 4, the biaxial friction pendulum seismic isolator 1 of the present invention includes a lower slip friction plate 10 constituting a runway in a first direction and an upper slip constituting a runway in the second direction. The friction plate 20 and the sliding assembly 30 which slides in the biaxial direction between the lower sliding friction plate 10 and the upper sliding friction plate 20 to pendulum-move.
도 5a 내지 도 5c에는 하부 미끄러짐 마찰판(10)이 상세히 도시되어 있는데, 도 5a는 하부 미끄러짐 마찰판(10)의 사시도이고, 도 5b와 도 5c는 각각 도 5a에서 선 C-C 및 선 D-D에 따른 단면도이다. 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 하부 미끄러짐 마찰판(10)에는 후술하는 미끄러짐 조립체(30)가 미끄러져 활동하게 되는하부 미끄러짐 채널(11)이 형성되어 있다. 상기 하부 미끄러짐 채널(11)은 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이 소정 곡률반경(rT)의 오목한 원호단면으로 이루어져 있으며, 길이 방향 즉, 제1방향으로는 소정 곡률반경(RT)의 원호 형상으로 형성되어 있다. 원호단면의 곡률반경(rT)은 진자운동의 곡률반경(RT) 보다는 매우 작은 값을 갖는다. 도 4에서 설명되지 아니한 도면부호 12는 하부 미끄러짐 마찰판(10)을 구조물에 고정설치하기 위하여 볼트 등과 같은 체결수단(12)이다.The lower slip friction plate 10 is shown in detail in FIGS. 5A to 5C, FIG. 5A is a perspective view of the lower slip friction plate 10, and FIGS. 5B and 5C are cross-sectional views taken along the line CC and the line DD in FIG. 5A, respectively. . As shown in FIG. 5A, the lower slip friction plate 10 is formed with a lower slip channel 11 through which the slip assembly 30, which will be described later, slides and acts. An arc shape having a predetermined radius of curvature (r T) consists of a concave arcuate cross section in the longitudinal direction That is, the predetermined radius of curvature in a first direction (R T) as shown in the lower slide channels 11 Figure 5b It is formed. The radius of curvature r T of the arc cross section is much smaller than the radius of curvature R T of the pendulum motion. Reference numeral 12, which is not described in FIG. 4, is a fastening means 12, such as a bolt, for fixing the lower slip friction plate 10 to the structure.
도시된 실시예에서, 하부 미끄러짐 채널(11)은 한 쌍의 평행한 채널로 형성되어 있는데, 채널의 개수는 이에 한정되지 아니하며, 2개 이상의 채널로 형성될 수도 있다. 그러나 임의 방향의 수평 운동에 대해서 미끄러짐 조립체(30)가 전도되는 것을 방지하기 위해서는 최소한 한 쌍의 평행한 채널이 형성되어야 한다.In the illustrated embodiment, the lower slip channel 11 is formed of a pair of parallel channels, but the number of channels is not limited thereto and may be formed of two or more channels. However, at least one pair of parallel channels must be formed to prevent the slip assembly 30 from conducting for horizontal movement in any direction.
본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치에 있어서, 상부 미끄러짐 마찰판(20) 역시 위에서 설명한 하부 미끄러짐 마찰판(10)과 동일하게, 소정 곡률반경(rL)의 오목한 원호단면으로 이루어져 있으며, 길이 방향(제2방향)으로는 소정 곡률반경(RL)의 원호 형상으로 형성되어 미끄러짐 조립체(30)가 미끄러져 활동하게 되는 한 쌍의 평행한 상부 미끄러짐 채널(21)이 형성되어 있다. 상부 미끄러짐 마찰판(20)에도 하부 미끄러짐 마찰판(10)과 같이 2개 이상의 미끄러짐 채널이 형성될 수 있으며, 임의 방향의 수평 운동에 대해서 미끄러짐 조립체(30)가 전도되는 것을 방지하기 위해서는 최소한 한 쌍의 평행한 채널이 형성되어야 한다.In the biaxial friction pendulum seismic isolator of the present invention, the upper slip friction plate 20 also has a concave arcuate section of a predetermined radius of curvature r L , similarly to the lower slip friction plate 10 described above, and has a longitudinal direction ( In the second direction), a pair of parallel upper slip channels 21 are formed in a circular arc shape having a predetermined radius of curvature R L and the slip assembly 30 slides and is active. The upper slip friction plate 20 may also have two or more slip channels, such as the lower slip friction plate 10, and at least one pair of parallel to prevent the slip assembly 30 from conducting against horizontal movement in any direction. One channel must be formed.
상기 하부 미끄러짐 마찰판(10)과 상부 미끄러짐 마찰판(20) 사이에는, 각각의 미끄러짐 채널(11, 21)을 따라 미끄러져 활동하는 미끄러짐 조립체(30)가 장착된다. 도 6a 및 도 6b에는 미끄러짐 조립체(30)의 일실시예에 대한 개략적인 투시도 및 단면도가 각각 도시되어 있다. 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 장치에 구비되는 미끄러짐 조립체(30)는, 판형의 지지구조체(31)와, 상기 지지구조체(31)의 하부에 형성되어 있으며 하부 미끄러짐 마찰판(10)의 하부 미끄러짐 채널(11)을 따라 미끄러져 활동하게 되는 하부 슬라이더(32)와, 상기 지지구조체(31)의 상부에 형성되어 있으며 상부 미끄러짐 마찰판(20)의 상부 미끄러짐 채널(21)을 따라 활동하게 되는 상부 슬라이더(33)로 구성된다.Between the lower slip friction plate 10 and the upper slip friction plate 20, a slip assembly 30 sliding along the respective slip channels 11, 21 is mounted. 6A and 6B show schematic perspective and cross-sectional views of one embodiment of the slip assembly 30, respectively. As shown in FIG. 6A, the slip assembly 30 provided in the apparatus of the present invention is formed in a plate-shaped support structure 31 and a lower portion of the support structure 31 and has a lower slip friction plate 10. A lower slider 32 which is slid along the lower slip channel 11 of the upper surface of the support structure 31 and acts along the upper slip channel 21 of the upper slip friction plate 20. Consisting of an upper slider 33.
상기 판형의 지지구조체(31)는 원판형상에 한정되지 아니하며, 도 6c에 도시된 바와 같이, 사각형을 포함하는 다각형, 타원형 등 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 하부 슬라이더(32) 및 상부 슬라이더(33)는 각각 하부 미끄러짐 채널(11) 및 상부 미끄러짐 채널(21)의 개수에 맞추어 한 쌍 또는 다수개로 구성될 수 있다. 또다른 미끄러짐 조립체(30)의 변형실시예에 대해서는 후술한다.The plate-shaped support structure 31 is not limited to a disc shape, and as shown in FIG. 6C, it may be configured in various shapes such as polygons, ellipses, and the like including quadrangles. In addition, the lower slider 32 and the upper slider 33 may be configured as a pair or a plurality according to the number of the lower slip channel 11 and the upper slip channel 21, respectively. Another variation of the slip assembly 30 will be described later.
다음에서는 앞서 설명한 하부 및 상부 미끄러짐 마찰판(10, 20)과 상기 미끄러짐 조립체(30)의 결합관계를 설명한다.Next, the coupling relationship between the lower and upper slip friction plates 10 and 20 and the slip assembly 30 will be described.
도 7a는 도 4에서 선 A-A에 따른 단면도이고, 도 7b는 도 4에서 선 B-B에 따른 단면도이다. 도면에 도시된 실시예에 있어서, 미끄러짐 조립체(30)의 하부 슬라이더(32)는 하부 미끄러짐 마찰판(10)의 하부 미끄러짐 채널(11)에 삽입되고 상부 슬라이더(33)는 상부 미끄러짐 마찰판(20)의 상부 미끄러짐 채널(21)에 삽입되어 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 직립한 상태로 장착된다. 미끄러짐 조립체(30)의 중심으로부터 슬라이더(32 또는 33)의 중심까지의 거리(B)와, 미끄러짐 조립체(30)의 높이(H)의 비(B/H) (도 6b)가, 슬라이더와 미끄러짐 채널 사이의 마찰계수 보다 크게 되면, 미끄러짐 조립체(30)가 미끄러짐 채널을 따라 활동하여 진자주기 운동을 할 때, 전도에 대하여 안전성을 유지할 수 있다. 만약, B/H가 1.0 보다 크다면 마찰계수에 관계없이 전도에 대하여 안전성을 유지하게 된다. 도 7a에서 상부 미끄러짐 마찰판(20)에 형성된 상부 미끄러짐 채널(21)의 원호단면의 곡률반경(rL)이 제1방향 진자운동의 곡률반경(RT) 보다는 매우 작은 값을 갖게 되면 미끄러짐 조립체(30)가 하부 미끄러짐 마찰판(10)에 형성된 하부 미끄러짐 채널(11)에서 진자운동을 하는 동안 상부 슬라이더(33)는 상부 미끄러짐 마찰채널(21)에서 이탈하지 않게 된다. 도 7b에서는 하부 미끄러짐 마찰판(10)에 형성된 하부 미끄러짐 채널(11)의 원호단면의 곡률반경(rT)이 제2방향 진자운동의 곡률반경(RL) 보다는 매우 작은 값을 갖게 되면 미끄러짐 조립체(30)가 상부 미끄러짐 마찰판(20)에 형성된 상부 미끄러짐 채널(21)에서 진자운동을 하는 동안 하부 슬라이더(32)는 하부 미끄러짐 마찰채널(11)에서 이탈하지 않게 된다.FIG. 7A is a cross sectional view along line AA in FIG. 4, and FIG. 7B is a cross sectional view along line BB in FIG. 4. In the embodiment shown in the figure, the lower slider 32 of the slip assembly 30 is inserted into the lower slip channel 11 of the lower slip friction plate 10 and the upper slider 33 is of the upper slip friction plate 20. It is inserted into the upper slip channel 21 and mounted in an upright position as shown in FIGS. 7A and 7B. The distance B from the center of the slip assembly 30 to the center of the slider 32 or 33 and the ratio B / H of the height H of the slip assembly 30 (FIG. 6B) are slipped with the slider. When the coefficient of friction between the channels is greater than the slip assembly 30, the slip assembly 30 may maintain safety against conduction when the slip assembly 30 moves along the slip channel to perform a pendulum cycle. If B / H is greater than 1.0, it maintains safety against conduction regardless of friction coefficient. In FIG. 7A, when the radius of curvature r L of the circular cross section of the upper slip channel 21 formed in the upper slip friction plate 20 has a value smaller than the radius of curvature R T of the first direction pendulum movement, the slip assembly ( The upper slider 33 does not escape from the upper slip friction channel 21 while 30 pendulums in the lower slip channel 11 formed in the lower slip friction plate 10. In FIG. 7B, when the radius of curvature r T of the arc cross section of the lower slip channel 11 formed in the lower slip friction plate 10 has a value smaller than the curvature radius R L of the second direction pendulum motion, the slip assembly ( The lower slider 32 is not released from the lower slip friction channel 11 while 30 pendulums in the upper slip channel 21 formed in the upper slip friction plate 20.
다음에서는 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치(1)가 교량에 설치된 예를 도시한 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 본 발명의 작동에 대하여 설명한다. 구체적으로 도 8a에 도시된 바와 같이, 상부 미끄러짐 마찰판(20)은 상부 미끄러짐 채널(21)이 교축방향이 되도록 즉, 제2방향이 교축방향이 되도록 교량 상판(101)에고정 설치되고, 하부 미끄러짐 마찰판(10)은 하부 미끄러짐 채널(11)이 교축방향과 직각이 되도록 즉, 제1방향이 교축방향과 직각이 되도록 교량의 교각(110) 및 교대(120)에 고정 설치되며, 지진하중이 가해지는 경우를 예로 들어 설명한다.Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A to 8D showing an example in which the biaxial friction pendulum seismic isolator 1 of the present invention is installed on a bridge. Specifically, as shown in FIG. 8A, the upper slip friction plate 20 is fixed to the bridge upper plate 101 so that the upper slip channel 21 is in the axial direction, that is, the second direction is in the axial direction, and the lower slip plate 20 is fixed. The friction plate 10 is fixedly installed on the bridge pier 110 and the bridge 120 so that the lower slip channel 11 is perpendicular to the bridge direction, that is, the first direction is perpendicular to the bridge direction, and the earthquake load is applied. The case of losing is explained using an example.
본 발명의 지진격리장치에 있어서, 하부 미끄러짐 채널(11)의 원호단면의 곡률반경(rT) 보다 상부 미끄러짐 채널(21)의 길이방향의 원호 곡률반경(RL)이 더 크므로, 상부 미끄러짐 마찰판(20)에 가해지는 수평력이 상부 미끄러짐 채널(21)의 내부면과 상부 슬라이더(33)의 접촉면 사이의 마찰력을 초과하게 되는 경우, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상부 슬라이더(33)가 상부 미끄러짐 채널(21)을 따라 미끄러져 움직이게 된다.In the seismic isolator of the present invention, since the arc radius of curvature R L in the longitudinal direction of the upper slip channel 21 is larger than the radius of curvature r T of the circular arc cross section of the lower slip channel 11, the upper slip is When the horizontal force applied to the friction plate 20 exceeds the friction force between the inner surface of the upper slip channel 21 and the contact surface of the upper slider 33, as shown in FIG. 8B, the upper slider 33 is It slides along the slip channel 21.
따라서, 도 8a에 도시된 교량에서 지진하중이 가해져서 교량 상판(101)에 교축방향으로 소정 크기 이상의 지진력(상부 미끄러짐 채널(21)의 내부면과 상부 슬라이더(33)의 접촉면 사이의 마찰력을 초과하는 지진력)이 작용하게 되면, 도 8b에 도시된 바와 같이 미끄러짐 조립체(30)가 상부 미끄러짐 채널(21)을 따라 미끄러져 활동하게 되고, 그에 따라 교량 상판(101)이 도 8c에 도시된 바와 같이 교축방향으로 이동하게 된다. 즉, 미끄러짐 조립체(30) 위의 상부 미끄러짐 채널(21)이 교축방향으로 이동하여 교량 상판이 도 8c에 도시된 바와 같이 이동하게 되는 것이다. 이 때, 미끄러짐 조립체(30)는 앞서 살펴본 바와 같이 전도에 대해 안전성을 유지한다.Therefore, an earthquake load is applied to the bridge shown in FIG. 8A to exceed the friction force between the inner surface of the upper sliding channel 21 and the contact surface of the upper slider 33 by a predetermined magnitude or more in the axial direction to the bridge top plate 101. When the seismic force is applied, the slip assembly 30 slides along the upper slip channel 21, as shown in FIG. 8B, so that the bridge deck 101 is shown in FIG. 8C. It moves in the axial direction. That is, the upper slip channel 21 on the slip assembly 30 moves in the axial direction such that the bridge top plate moves as shown in FIG. 8C. At this time, the slip assembly 30 maintains safety against conduction as discussed above.
이와 같이, 지진하중이 교량 상판(101)에 가해져도, 교량 상판(101)이 교각에 대하여 수평방향으로 이동하게 되므로 고정받침을 사용하는 경우에 비하여 극히 일부의 지진하중만이 교각으로 전달된다. 그러므로, 본 발명에 따른 지진격리장치를 구조물에 설치하게 되면, 지진하중과 같은 지진하중이 가해지더라도 지진하중이 직접 구조물에 미치는 영향은 경미하게 된다.As such, even when an earthquake load is applied to the bridge deck 101, the bridge deck 101 moves horizontally with respect to the bridge, so only a part of the earthquake load is transmitted to the bridge as compared with the case of using the fixed base. Therefore, when the seismic isolator according to the present invention is installed on the structure, even if an earthquake load such as an earthquake load is applied, the effect of the earthquake load directly on the structure is slight.
도 8d는 도 8b를 위아래 뒤집어서 도시한 것으로, 지진 등의 하중에 의하여 상부 미끄러짐 마찰판(20)이 좌우로 이동함에 따라 미끄러짐 조립체(30)가 슬라이딩하는 현상은, 도 8d에 도시된 바와 같이, 미끄러짐 조립체(30)가 상부 미끄러짐 채널(21)을 따라 진자운동을 하는 것으로 모델링할 수 있다.FIG. 8D illustrates the upside down view of FIG. 8B. The sliding assembly 30 slides as the upper sliding friction plate 20 moves from side to side due to a load such as an earthquake, as illustrated in FIG. 8D. The assembly 30 can be modeled as penduluming along the upper slip channel 21.
상부 슬라이더(33)가 상부 미끄러짐 채널(21)을 따라 미끄러져 중립위치에서 소정 각도(θ) 만큼 이동하게 되면, 진자효과에 의하여 도 8d에 도시된 바와 같이 중립위치로 회귀시키려는 복원력(PT)이 작용하게 된다. 상부 슬라이더(33)와 상부 미끄러짐 채널(21)간의 마찰 등의 에너지 손실에 의하여 결국 미끄러짐 조립체(30)의 진자 운동은 정지하게 되고, 그에 따라 지진력에 의한 구조물의 이동도 정지하게 된다.When the upper slider 33 slides along the upper slip channel 21 and moves from the neutral position by a predetermined angle θ, the restoring force P T to return to the neutral position by the pendulum effect as shown in FIG. 8D. This will work. Due to energy loss such as friction between the upper slider 33 and the upper slip channel 21, the pendulum motion of the slip assembly 30 is stopped, thereby stopping the movement of the structure due to seismic force.
만일 상부 슬라이더(33)와 상부 미끄러짐 채널(21) 간의 마찰계수가 영이라면, 도 8b에서 상부 슬라이더(33)는 상부 미끄러짐 채널(21)을 따라 자유진자운동을 하게 되고, 그 진자운동의 주기(T)는 다음의 수학식 1과 같이 계산된다.If the friction coefficient between the upper slider 33 and the upper slip channel 21 is zero, in FIG. 8B the upper slider 33 is free to pendulum along the upper slip channel 21, and the period of the pendulum motion ( T) is calculated as in Equation 1 below.
위의 수학식 1에서, 중립위치로부터 이동한 각도(θ)가 영에 가까운 값이라면, 주기(T)는 상부 미끄러짐 채널(21)의 곡률반경(RL)의 평방근에 비례하여 증가하게 된다. 위의 수학식 1에서 g는 중력가속도를 나타낸다.In Equation 1 above, if the angle θ moved from the neutral position is close to zero, the period T is increased in proportion to the square root of the radius of curvature R L of the upper slip channel 21. In Equation 1 above, g represents gravity acceleration.
본 발명의 지진격리장치는, 앞서 설명한 실시예에서와 같이, 상부 미끄러짐 마찰판(20)은 교량 상판(100)에 장착하고 하부 미끄러짐 마찰판(10)은 교각에 설치할 수 있으므로 장치의 설치 공간에 제약을 받지 않는다. 따라서, 미끄러짐 마찰판(10, 20)에 형성되어 있는 미끄러짐 채널(11, 21)의 곡률반경(RT, RL)을 크게 할 수 있다.In the seismic isolator of the present invention, as in the above-described embodiment, the upper slip friction plate 20 may be mounted on the bridge upper plate 100 and the lower slip friction plate 10 may be installed on the piers, thereby limiting the installation space of the device. Do not receive. Therefore, the curvature radii R T and R L of the slip channels 11 and 21 formed in the slip friction plates 10 and 20 can be increased.
미끄러짐 채널(11, 21)의 곡률반경(RT, RL)을 크게 할 수 있다는 것은 큰 장점을 갖는데, 구체적으로 위의 실시예에서 상부 미끄러짐 채널(21)의 곡률반경(RL)을 크게 하면 위의 수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이 전체 구조 시스템의 고유주기(T)를 길어지게 할 수 있게 된다. 고유주기가 T →Te로 길어지게 되면, 도 3b에 도시된 그래프에서도 알 수 있듯이, 지진력은 크게 감소하게 된다. 이 때, 마찰계수를 적절하게 조절함으로써 높은 에너지 소산 효과(감쇠효과)를 얻을 수 있기 때문에 변위도 제한할 수 있다.It is a great advantage that the radius of curvature R T , R L of the slip channels 11, 21 can be large, specifically, the radius of curvature R L of the upper slip channel 21 is large in the above embodiment. As can be seen in Equation 1 above, the intrinsic period T of the entire structural system can be lengthened. As the natural period becomes longer from T → T e , the seismic force is greatly reduced, as can be seen in the graph shown in FIG. 3B. At this time, since a high energy dissipation effect (damping effect) can be obtained by appropriately adjusting the friction coefficient, the displacement can be limited.
이와 같이, 본 발명에 따른 지진격리장치는 종래의 지진격리장치에 비하여 지진력을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.As such, the seismic isolator according to the present invention can significantly reduce the seismic force compared to the conventional seismic isolator.
한편, 지진에 의한 지진력은 교축방향뿐만 아니라 교축에 직교하는 방향으로도 작용할 수 있는데, 만일 교축에 직교하는 방향의 지진력이 교량 상판(100)에 가해지게 되면, 앞서 살펴본 바와 유사하게, 미끄러짐 조립체(30)의 하부 슬라이더(32)는 하부 미끄러짐 채널(11)을 따라 자유진자운동을 하게 되어, 교축에 직교하는 방향으로의 지진력을 감소시키게 된다. 이와 같이, 본 발명의 지진격리장치에서는 이축방향에 대하여 동시에 독립적으로 지진력 감소효과를 발휘하게 된다.Meanwhile, the seismic force due to the earthquake may act not only in the axial direction but also in the direction orthogonal to the axial axis. If the seismic force in the direction orthogonal to the axial axis is applied to the bridge top plate 100, the slip assembly ( The lower slider 32 of 30 performs a free pendulum movement along the lower slip channel 11 to reduce the seismic force in the direction orthogonal to the throttle. As described above, in the seismic isolating apparatus of the present invention, the seismic force reducing effect can be exerted independently of the biaxial direction simultaneously.
위에서 예시한 실시예에서는 교축방향과 교축에 직교하는 방향에 대하여 지진력 감소효과를 발휘하도록 본 발명의 지진격리장치를 설치하였으나, 본 발명에서는 하부 미끄러짐 마찰판(10)과 상부 미끄러짐 마찰판(20)의 설치방향을 자유롭게 선택할 수 있다.In the above-described embodiment, the seismic isolator of the present invention is installed to exert an effect of reducing the seismic force in the direction of orthogonal to the orthogonal axis, but in the present invention, the lower slip friction plate 10 and the upper slip friction plate 20 are installed. You can freely choose the direction.
특히, 임의방향으로 작용하는 지진력은 교축방향과 그 직교하는 방향으로 성분을 분리할 수 있으며 각 성분은 앞서 설명한 바와 같은 원리에 의해서 각각 감소될 수 있다. 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치에서는, 하부 미끄러짐 채널(11)이 제1방향으로 향하도록 설치되고, 상부 미끄러짐 채널(21)이 제2방향으로 향하도록 설치되더라도 상기 제1방향과 제2방향의 조합을 통하여 상부 미끄러짐 마찰판(20)과 하부 미끄러짐 마찰판(10)은 서로에 대하여 어느 방향으로든지 상대운동이 가능하다. 따라서, 모든 수평방향에 대하여 효과적인 지진격리작용이 얻어지게 된다.In particular, the seismic force acting in an arbitrary direction can separate the components in the axial direction and its orthogonal direction and each component can be reduced respectively by the principle as described above. In the biaxial friction pendulum seismic isolator of the present invention, the lower slip channel 11 is installed to face in the first direction, and the upper slip channel 21 is installed to face in the second direction. Through the combination of directions, the upper slip friction plate 20 and the lower slip friction plate 10 can be relative to each other in any direction. Therefore, effective seismic isolation is obtained for all horizontal directions.
다음에서는 본 발명의 지진격리장치에 구비된 미끄러짐 마찰판의 변형실시예에 대하여 설명한다.Next, a modified embodiment of the slip friction plate provided in the seismic isolator of the present invention will be described.
도 9a에는, 미끄러짐 조립체(30)가 하부 미끄러짐 채널(11)을 따라 슬라이딩할 때, 미끄러짐 조립체(30)의 하부 슬라이더(31)가 하부 미끄러짐 채널(11)을 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지용 턱(14)이 형성된 하부 미끄러짐 마찰판(10)의 사시도가 도시되어 있다. 상기 이탈 방지용 턱(14)은 두 개의 하부 미끄러짐 채널(11) 사이 및/또는 각각의 하부 미끄러짐 채널(11)의 양측에 형성될 수 있다.9A, the anti-seizure jaw to prevent the lower slider 31 of the slip assembly 30 from leaving the lower slip channel 11 when the slip assembly 30 slides along the lower slip channel 11. A perspective view of the lower slip friction plate 10 on which 14 is formed is shown. The departure preventing jaw 14 may be formed between two lower slip channels 11 and / or on both sides of each lower slip channel 11.
상부 미끄러짐 마찰판(20) 역시 하부 미끄러짐 마찰판(10)과 마찬가지로 이탈 방지용 턱을 구비할 수 있다. 도 9b에는 이탈 방지용 턱을 구비한 하부 미끄러짐 마찰판(10)과 상부 미끄러짐 마찰판(20)이 결합된 상태가 개략적으로 도시되어 있다.Like the lower slip friction plate 10, the upper slip friction plate 20 may be provided with a jaw for preventing separation. 9b schematically shows a state in which the lower slip friction plate 10 and the upper slip friction plate 20 having the jaw for preventing separation are coupled.
다음에서는 도 10a 내지 도 17b를 참조하여 본 발명의 지진격리장치에 사용되는 미끄러짐 조립체(30)의 다양한 변형실시예에 대하여 설명한다.Next, various modified embodiments of the slip assembly 30 used in the seismic isolator of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A to 17B.
본 발명의 지진격리장치에 구비되는 미끄러짐 조립체(30)는 앞서 살펴본 바와 같이, 일체형으로 구성될 수도 있지만, 상부와 하부가 별개로 제작되어 결합되어 있는 상하분리형으로 구성될 수도 있다. 상하분리형 미끄러짐 조립체(30)는, 상부 슬라이더(33)가 상부면에 장착되어 있는 판형의 상부 지지구조체(35)와, 하부 슬라이더(32)가 하부면에 장착되어 있는 판형의 하부 지지구조체(34)와, 상기 하부 및 상부 지지구조체(34, 35) 사이에 장착되는 중간삽입체(36)로 구성된다.Slip assembly 30 provided in the seismic isolator of the present invention, as described above, may be configured in one piece, but may also be configured as a top and bottom separation type that the top and bottom are separately manufactured and combined. The vertically separated sliding assembly 30 includes a plate-shaped upper support structure 35 on which the upper slider 33 is mounted on the upper surface, and a plate-shaped lower support structure 34 on which the lower slider 32 is mounted on the lower surface. And an intermediate insert 36 mounted between the lower and upper support structures 34 and 35.
도 10a 내지 도 10e에는 상하분리형 미끄러짐 조립체(30)의 일예가 도시되어 있는데, 도 10a는 결합사시도이고, 도 10b 및 도 10c는 분해사시도이다. 도시된 실시예에서는 중간삽입체(36)가 소정의 탄성과 감쇠능력을 가진 원구로 구성되어있으며, 원구로 이루어진 중간삽입체(36)가 장착될 수 있도록 하부 및 상부 지지구조체(34, 35)에는 각각 반구형상의 원구장착홈(37)이 형성되어 있다. 도 10d에는 원구로 이루어진 중간삽입체(36)를 구비한 상하분리형 미끄러짐 조립체(30)를 가진 본 발명에 지진격리장치의 단면도가 도시되어 있다. 본 발명에 있어서, 하부 및 상부 지지구조체(34, 35)는 원판 형상에 한정되지 아니하며, 도 10e에 도시된 바와 같이, 사각형을 포함하는 다각형, 타원형 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다.10A to 10E illustrate an example of a vertically dismountable sliding assembly 30, in which FIG. 10A is a combined perspective view and FIGS. 10B and 10C are exploded perspective views. In the illustrated embodiment, the intermediate insert 36 is composed of a sphere having a predetermined elasticity and damping ability, and the lower and upper support structures 34 and 35 are mounted so that the intermediate insert 36 formed of the sphere can be mounted. Hemispherical spherical mounting holes 37 are formed in the grooves. FIG. 10D shows a cross-sectional view of the seismic isolator in the present invention with a vertically dismountable slip assembly 30 having an intermediate insert 36 consisting of a sphere. In the present invention, the lower and upper support structures 34 and 35 are not limited to the shape of a disk, and as shown in FIG. 10E, the lower and upper support structures 34 and 35 may be manufactured in various shapes such as polygons, ellipses, and the like.
이와 같이, 원구로 이루어진 중간삽입체(36)를 구비한 상하분리형 미끄러짐 조립체(30)를 사용하는 경우, 상기 원구에 탄성과 감쇠능력을 부여할 수 있으므로, 수직방향으로의 지진격리효과가 발휘될 수 있으며, 시공상의 오차로 인하여 발생할 수 있는 예기치 못한 응력을 흡수할 수 있게 된다. 중간삽입체(36)로 사용되는 원구는 도 11a에 도시된 바와 같이 속이 채워진 중실 원구로 구성될 수도 있으나, 도 11b에 도시된 바와 같이 속이 비워진 중공형 원구 또는 두 가지 재료로 이루어진 이중 쉘형 원구(도 11c) 또는 세 가지 재료로 이루어진 삼중 쉘형 원구(도 11d)로 구성될 수 있다. 특히, 쉘형 원구의 경우, 최외곽 쉘은 탄성체로 제작하고, 내부 쉘은 점탄성재료로 제작하게 되면 연직방향의 지진격리효과와 감쇠효과를 발휘할 수 있는 우수한 3차원의 지진격리장치를 구성할 수 있다.As such, when using the vertically-slip type slip assembly 30 having the intermediate insert 36 made of a circle, elasticity and damping ability can be imparted to the sphere, so that the seismic isolation effect in the vertical direction can be exhibited. It is possible to absorb unexpected stresses that may occur due to construction errors. The sphere used as the interstitial body 36 may be composed of a solid sphere filled with solid as shown in FIG. 11A, but a hollow hollow sphere or a double-shelled sphere composed of two materials as shown in FIG. 11B ( FIG. 11C) or a triple shelled sphere (FIG. 11D) consisting of three materials. In particular, in the case of a shell-type sphere, when the outermost shell is made of an elastic body and the inner shell is made of a viscoelastic material, an excellent three-dimensional seismic isolator capable of exhibiting seismic isolation effect and damping effect in the vertical direction can be constructed. .
도 12a 및 도 12b에는 상하분리형 미끄러짐 조립체(30)의 또다른 실시예가 도시되어 있다. 도 12a는 미끄러짐 조립체(30)의 분해 사시도이고, 도 12b는 하부 지지구조체(34)에 중간삽입체(36)가 장착된 상태의 평면도이다. 후술하는 외곽홈(38)을 도시하기 위하여, 도 12a에서는 하부 지지구조체(34)의 일부를 절단한 상태로 도시하였다. 도시된 실시예에서는, 하부 및 상부 지지구조체(34, 35)의 내부면에 원형의 외곽홈(38)과 중앙의 원구홈(39)을 형성하고, 상기 외곽홈(38)과 원구홈(39)에는 원구로 이루어진 중간삽입체(36)가 장착되어 있다. 본 발명의 이축방향 지진격리장치에서는, 이축방향의 운동이 독립적으로 이루어지기 때문에 미끄러짐 조립체(30)에 예상치 않은 비틂 응력이 가해질 수 있는데, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같은 미끄러짐 조립체(30)의 구성에서는, 하부 지지구조체(34) 및 상부 지지구조체(35)가 수직축에 대하여 자유롭게 회전할 수 있으므로, 미끄러짐 조립체(30)에 유익하지 못한 비틂 응력이 발생하는 것이 방지된다.12A and 12B show another embodiment of the up-and-down slippery assembly 30. 12A is an exploded perspective view of the slip assembly 30, and FIG. 12B is a plan view of the lower support structure 34 in which the intermediate insert 36 is mounted. In order to illustrate the outer groove 38 to be described later, a portion of the lower support structure 34 is cut in FIG. 12A. In the illustrated embodiment, a circular outer groove 38 and a central spherical groove 39 are formed on the inner surfaces of the lower and upper support structures 34 and 35, and the outer groove 38 and the spherical groove 39 are formed. ) Is equipped with an intermediate insert 36 consisting of a sphere. In the biaxial seismic isolator of the present invention, since the biaxial movement is independent, an unexpected torsional stress may be applied to the slip assembly 30, and the slip assembly 30 as shown in FIGS. 12A and 12B. In the configuration, since the lower support structure 34 and the upper support structure 35 can rotate freely about the vertical axis, the occurrence of undesirable torsional stresses in the slip assembly 30 is prevented.
위와 같은 실시예의 변형실시예로서, 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 외곽 홈(38)에는 원환(40)을 장착하고, 중앙의 원구홈(39)에는 원구(41)를 장착하는 것도 가능하다. 도 13a는 분해 사시도이고, 도 13b는 단면도이다. 이 경우, 원환(40)은 도 14a에 도시된 바와 같이 속이 채워진 중실 원환으로 구성될 수 있으며, 도 14b에 도시된 바와 같은 중공 원환 또는 도 14c에 도시된 바와 같은 다중 쉘 원환으로 구성될 수 있다.13A and 13B, as shown in FIGS. 13A and 13B, the outer groove 38 may be equipped with an annular ring 40, and the central sphere groove 39 may be equipped with a circular ball 41. It is possible. 13A is an exploded perspective view and FIG. 13B is a sectional view. In this case, the torus 40 may be composed of a solid torus filled as shown in FIG. 14A, and may be composed of a hollow torus as shown in FIG. 14B or a multi-shell torus as shown in FIG. 14C. .
한편, 또다른 변형실시예로서, 도 15a의 분해 사시도 및 도 15b의 단면도에 도시되어 있는 바와 같이, 하부 및 상부 지지구조체(34, 35)에 홈(42)을 형성하고, 상기 홈(42)에 원판(43)으로 이루어진 중간삽입체를 장착하는 것도 가능하다. 원판(43)은 도 16a 내지 도 16d에 도시된 바와 같이, 속이 채워진 중실 원판(도 16a), 중공 원판(도 16b), 다중 쉘 원판(도 16c) 또는 여러 층의 탄성재료로 이루어진 다층 원판(도 16d)으로 구성될 수 있다. 상기 원판형 중간삽입체는 상, 하로약간의 곡면을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.Meanwhile, as another modified embodiment, as shown in the exploded perspective view of FIG. 15A and the cross-sectional view of FIG. 15B, grooves 42 are formed in the lower and upper support structures 34 and 35, and the grooves 42 are formed. It is also possible to mount the intermediate insert consisting of the disc 43 on the plate. The disc 43 is a solid disc (FIG. 16A), a hollow disc (FIG. 16B), a multi-shell disc (FIG. 16C), or a multi-layer disc made of various layers of elastic materials, as shown in FIGS. 16A to 16D. 16d). The disc-shaped intermediate insert is preferably formed to have a curved surface up and down.
도 13a 내지 도 15b에 도시된 실시예 역시 하부 지지구조체(34) 및 상부 지지구조체(35)가 수직축에 대하여 자유롭게 상대적으로 회전할 수 있다.The embodiment shown in FIGS. 13A-15B also allows the lower support structure 34 and the upper support structure 35 to rotate freely relative to the vertical axis.
본 발명의 지진격리장치에 구비되는 미끄러짐 조립체(30)에 있어서, 하부 및 상부 미끄러짐 채널(11, 21)과 접촉하는 하부 및 상부 슬라이더(32, 33) 역시 다양한 변형실시가 가능하다.In the slip assembly 30 provided in the seismic isolator of the present invention, the lower and upper sliders 32 and 33 in contact with the lower and upper slip channels 11 and 21 may also be modified in various ways.
도 17a 내지 도 17d에는 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치에서 사용되는 하부 및 상부 슬라이더(32, 33)의 다양한 실시예가 도시되어 있는데, 각각의 도면에는 슬라이더의 사시도와 단면도가 도시되어 있다. 상기 하부 및 상부 슬라이더(32, 33)는, 도 17a에 도시된 바와 같이, 슬라이더의 표면을 기계적 가공에 의하여 마무리하거나, 또는 도 17b에 도시된 바와 같이, 내마모성, 내열성이 우수하면서 소정의 마찰특성을 갖는 마찰재료(44)로 슬라이더의 표면을 코팅할 수 있다. 위 마찰재료(44)는 구조 설계에 따라 공지된 다양한 마찰재료 중에서 적절한 것을 선택하여 사용한다.17A-17D show various embodiments of the lower and upper sliders 32, 33 for use in the biaxial friction pendulum seismic isolator of the present invention, each of which shows a perspective view and a cross-sectional view of the slider. The lower and upper sliders 32 and 33 may finish the surface of the slider by mechanical processing, as shown in FIG. 17A, or as shown in FIG. 17B, and have excellent frictional resistance and heat resistance and predetermined friction characteristics. The surface of the slider can be coated with a friction material 44 having a. The friction material 44 is used by selecting a suitable from a variety of known friction materials according to the structural design.
또한, 도 17c 및 도 17d에 도시된 바와 같이, 하부 및 상부 슬라이더(32, 33)를 슬라이더 지지체(45)와, 우수한 성능의 마찰재료로 이루어진 개별 슬라이더(46)의 결합으로 구성할 수 있다. 이 경우에는 슬라이더의 마찰 특성이 열화된 경우, 미끄러짐 조립체 전체를 교체하지 않고 단지 개별 슬라이더(46) 만을 분리 교체할 수 있으므로 매우 경제적이다. 상기 슬라이더 지지체(45)의 형상은, 각기둥, 원기둥, 타원기둥 등 다양한 형상으로 제작될 수 있으며, 특별한 제한은없다.Further, as shown in Figs. 17C and 17D, the lower and upper sliders 32 and 33 can be constituted by the combination of the slider support 45 and the individual slider 46 made of a friction material of excellent performance. In this case, if the friction characteristics of the slider are deteriorated, it is very economical because only the individual slider 46 can be separated and replaced without replacing the entire slip assembly. The slider support 45 may be manufactured in various shapes such as a prismatic cylinder, a cylinder, an elliptic cylinder, and the like.
이상에서는 이축방향 마찰진자 지진격리장치에 대하여 설명하였는데, 본 발명의 마찰진자 지진격리장치는 일축방향으로도 변형 실시 가능하다.In the above, the biaxial friction pendulum seismic isolator has been described, but the friction pendulum seismic isolator of the present invention can also be modified in the uniaxial direction.
도 18a 내지 도 18c에는 1개의 미끄러짐 채널과 1개의 슬라이더를 구비한 일축방향 마찰진자 지진격리장치가 도시되어 있으며, 도 19a 내지 도 19c에는, 2개의 미끄러짐 채널과 2개의 슬라이더를 구비한 일축방향 마찰진자 지진격리장치가 도시되어 있다. 도 18a 및 도 19a는 각각 미끄러짐 마찰판(100)과 미끄러짐 조립체(300)가 분해된 상태의 사시도이고, 도 18b 및 도 19b는 각각 지진격리장치의 종축방향 단면도이고, 도 18c 및 도 19c는 각각 지진격리장치의 횡축방향 단면도이다.18A to 18C show a uniaxial friction pendulum seismic isolator with one slip channel and one slider, and FIGS. 19A to 19C show uniaxial friction with two slip channels and two sliders. Pendulum seismic isolator is shown. 18A and 19A are respectively perspective views of the slip friction plate 100 and the slip assembly 300 disassembled, FIGS. 18B and 19B are longitudinal sectional views of the seismic isolator, respectively, and FIGS. 18C and 19C are respectively earthquakes. A cross-sectional view in the transverse direction of the isolation device.
본 발명에 따른 일축방향 마찰진자 지진격리장치는, 일축방향의 활주로를 이루는 미끄러짐 채널(111)을 구비한 미끄러짐 마찰판(100)과, 상기 미끄러짐 채널(111)을 따라 미끄러져 활동(滑動)하여 진자운동하는 미끄러짐 조립체(300)로 구성된다.The uniaxial friction pendulum seismic isolator according to the present invention includes a sliding friction plate (100) having a sliding channel (111) forming a uniaxial runway, and a pendulum sliding along the sliding channel (111). And a sliding assembly 300 that moves.
일축방향 마찰진자 지진격리장치에 구비된 상기 미끄러짐 마찰판(100)은 앞서 설명한 이축방향 마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 또는 상부 미끄러짐 마찰판(10, 20)과 동일한 구성을 갖는다. 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The slip friction plate 100 provided in the uniaxial friction pendulum seismic isolator has the same configuration as the lower or upper slip friction plates 10 and 20 provided in the biaxial friction pendulum seismic isolator described above. Detailed description thereof will be omitted.
미끄러짐 조립체(300)는, 판형의 지지구조체(310)와, 그 상부면에 구비되어 있으며 상기 미끄러짐 마찰판(100)의 미끄러짐 채널(111)을 따라 미끄러지는 슬라이더(320)로 구성된다. 일축방향 마찰진자 지진격리장치의 슬라이더(320)도 이축방향 마찰진자 지진격리장치에서와 같이 표면을 기계적 가공에 의해서 마무리하거나 성능이 우수한 재료로 코팅할 수 있다. 또한 지지체로부터 분리되는 개별 슬라이더(46)가 사용될 수 있다.The slip assembly 300 includes a plate-shaped support structure 310 and a slider 320 provided on an upper surface thereof and sliding along a slip channel 111 of the slip friction plate 100. The slider 320 of the uniaxial friction pendulum seismic isolator may also be coated with a material having excellent surface finish or mechanical performance, as in the biaxial friction pendulum seismic isolator. A separate slider 46 may also be used that separates from the support.
위와 같은 일축방향 마찰진자 지진격리장치의 작동과정은, 앞서 설명한 이축방향 마찰진자 지진격리장치의 경우에서 단지 1방향으로의 마찰진자운동과 같이 이루어지므로, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.The operation process of the uniaxial friction pendulum seismic isolator as described above, since the friction pendulum movement in only one direction in the case of the biaxial friction pendulum seismic isolator described above, repeated description thereof will be omitted.
일축방향 마찰진자 지진격리장치는 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같이, 일축방향의 지진격리가 필요한 구조물에 사용할 수 있는데, 도 20a는 미끄러짐 마찰판(100)을 구조물에 설치하고 미끄러짐 조립체(300)를 기초에 설치한 사용 형식이며, 도 20b는 미끄러짐 마찰판(100)을 기초에 설치하고 미끄러짐 조립체(300)를 구조물에 설치한 사용 형식이다.As illustrated in FIGS. 20A and 20B, the uniaxial friction pendulum seismic isolator may be used in a structure requiring uniaxial seismic isolation. FIG. 20A illustrates a slip friction plate 100 installed on the structure and the slip assembly 300. 20b is a usage form in which the slip friction plate 100 is installed in the foundation and the slip assembly 300 is installed in the structure.
한편, 다축방향의 지진격리가 필요한 경우에도 일축방향 마찰진자 지진격리장치를 사용할 수 있는데, 도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이, 일축방향 마찰진자형 지진격리장치를 복층으로 설치하여, 하층에는 미끄러짐 조립체가 제1방향으로 미끄러지도록 지진격리장치를 설치하고, 상층에는 미끄러짐 조립체가 제2방향으로 미끄러지도록 설치한다. 이와 같이, 일축방향 마찰진자 지진격리장치를 복층으로 설치할 경우, 미끄러짐 조립체가 제1방향과 제2방향으로 미끄러져 움직임에 따라 모든 수평방향으로의 지진격리효과가 발휘된다.On the other hand, even when multiple earthquake seismic isolation is required, a uniaxial friction pendulum seismic isolator may be used. As shown in FIGS. 21A and 21B, a uniaxial friction pendulum-type seismic isolator is provided in multiple layers, An earthquake isolation device is installed so that the slip assembly slides in the first direction, and the slip assembly is installed so that the slip assembly slides in the second direction. As described above, when the uniaxial friction pendulum seismic isolator is provided in multiple layers, the seismic isolation effect in all horizontal directions is exerted as the slip assembly slides in the first and second directions.
도 22a에서는 미끄러짐 마찰판(100)이 구조물 및 복층판의 하부면에 설치되어 있고 미끄러짐 조립체(300)가 기초 및 복층판의 상부면에 설치되어 있으나, 도22b에서와 같이, 이를 뒤집어서 설치할 수도 있다.In FIG. 22A, the slip friction plate 100 is installed on the lower surface of the structure and the multilayer board, and the slip assembly 300 is installed on the upper surface of the foundation and the multilayer board. However, as shown in FIG. 22B, it may be installed upside down.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치의 미끄러짐 상부 마찰판을 교량 상판의 거더나 슬래브에 교축방향으로 부착하고, 미끄러짐 하부 마찰판은 교각 또는 교대에 교축 직각 방향으로 또는 교축에 경사 방향으로 설치할 수 있으므로, 지진격리장치의 설치시 공간적인 제약을 받지 않게 된다.As described above in detail, the slip upper friction plate of the biaxial friction pendulum seismic isolator according to the present invention is attached to the girder or slab of the bridge upper plate in the axial direction, and the slip lower friction plate is in the axial orthogonal direction to the pier or the alternating shaft Since it can be installed in an inclined direction, the installation of the seismic isolator is not subject to space restrictions.
또한, 교축방향과 교축 직각 방향으로의 또는 교축 경사 방향으로의 지진 격리 주기를 자유롭게 선택할 수 있으므로, 교량의 동적 특성에 가장 적합한 격리 장치를 설계할 수 있다. 그 뿐만 아니라 지진이 끝난 후에도 교량의 방향이 항상 초기 상태를 유지할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the seismic isolation period in the axial direction and the axial direction of the axial axis can be freely selected, the isolation device most suitable for the dynamic characteristics of the bridge can be designed. In addition, there is an advantage that the direction of the bridge can always be maintained even after the earthquake is over.
특히, 본 발명의 이축방향 마찰진자 지진격리장치에서는, 하부 미끄러짐 채널이 제1방향으로 향하도록 설치되고 상부 미끄러짐 채널이 제2방향으로 향하도록 설치되므로, 상기 제1방향과 제2방향의 조합을 통하여 상부 미끄러짐 마찰판과 하부 미끄러짐 마찰판은 서로에 대하여 어느 방향으로든지 상대운동이 가능하다. 따라서, 모든 수평방향에 대하여 효과적인 지진격리작용이 얻어지게 된다.In particular, in the biaxial friction pendulum seismic isolator of the present invention, since the lower slip channel is installed in the first direction and the upper slip channel is directed in the second direction, the combination of the first direction and the second direction is used. Through this, the upper slip friction plate and the lower slip friction plate can be moved relative to each other in any direction. Therefore, effective seismic isolation is obtained for all horizontal directions.
한편, 본 발명 이축방향 마찰진자 지진격리장치는 수평 방향의 지진격리뿐만 아니라 연직 방향으로의 지진격리효과도 얻을 수 있다.On the other hand, the biaxial friction pendulum seismic isolating device of the present invention can obtain seismic isolating effect in the vertical direction as well as seismic isolation in the horizontal direction.
또한, 일축방향 마찰진자 지진격리장치를 사용하면, 일축방향으로의 지진격리효과만을 발휘하도록 할 수 있으며, 일축방향 마찰진자 지진격리장치를 복층으로설치하는 경우에는, 앞서 살펴본 이축방향 마찰진자 지진격리장치와 같이, 모든 수평방향으로 지진격리효과를 발휘할 수 있다.In addition, when the uniaxial friction pendulum seismic isolator is used, the seismic isolating effect in the uniaxial direction can be exhibited only. When the uniaxial friction pendulum seismic isolator is installed in two layers, the biaxial friction pendulum seismic isolator discussed above is used. Like the device, seismic isolation effects can be exerted in all horizontal directions.
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