KR200250541Y1

KR200250541Y1 - 스프링 댐퍼 장치가 결합된 포트받침

Info

Publication number: KR200250541Y1
Application number: KR2020010019858U
Authority: KR
Inventors: 이정수; 김두훈; 권형오; 정민기; 조해진
Original assignee: 유니슨산업 주식회사
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2001-11-16

Abstract

본 고안은 스프링 댐퍼 장치(spring damper device)가 결합된 포트받침에 관한 것으로서, 상판과 교각측에 다수개 매입되는 앵커볼트들에 의하여 각각 삽착되는 상·하부판, 상기 하부판의 내측 요홈에 삽입되는 고무판, 봉함링, 중간판, 미끄럼판 및 불소수지판을 포함하여 이루어지는 포트받침에 있어서, 상기 하부판 하부에는 고정판이 상기 앵커볼트에 의해 부착되어 있으며, 상기 상부판의 양 측면에는 서로 대향하여 사각돌기가 형성되어 있고, 상기 사각돌기 하부에는 고정 블럭(fixing block)이 상기 상부판과 볼트결합되며, 상기 고정블럭과 고정판 및 상기 상부판 사이에 양단에 각각 실린더와 피스톤 헤드를 구비하는 스프링 댐퍼 장치가 상기 고정판에 고정되어 놓여짐을 특징으로 하여, 종래 포트받침과 별개로 있을 때보다 설치 및 유지상의 어려움을 해결함은 물론이고 상시에는 초기압을 제압하여 횡방향 거동을 확실히 구속할 수 있고 지진시에도 비선형 이력거동으로 지진력을 감소시키고 하중재하시 양방향의 이동량을 효과적으로 수용함으로서 별도의 복원력 장치가 불필요하여 결과적으로 지진성능이 월등히 향상된 효과를 갖는다.

Description

스프링 댐퍼 장치가 결합된 포트받침{POT BEARING COMBINED WITH SPRING DAMPER DEVICE}

본 고안은 스프링 댐퍼 장치(spring damper device, 이하 같다)가 결합된 포트받침에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 종래 포트받침과 별개로 있을 때보다 설치 및 유지상의 어려움을 해결함은 물론이고 상시에는 받침을 횡방향으로 배치할 경우 초기압을 제압하여 횡방향 거동을 확실히 구속할 수 있고 지진시에도 비선형 이력거동으로 지진력을 감소시키고, 별도의 복원력 장치가 불필요하여 결과적으로 지진시 성능 및 지진 후 복구 측면에도 월등히 향상된 스프링 댐퍼 장치가 결합된 포트받침에 관한 것이다.

일반적으로 교량받침은 교량에 있어서 상부구조물인 상판이 하부구조물인 교각 또는 교대에 안착되도록 사용되는 연결장치로서, 상판에 작용되는 하중을 하부구조물에 전달 지지하고, 상부구조물의 신축과 회전을 허용하여 상부구조물의 파손을 방지하기 위하여 설치되며, 이에는 포트받침(Pot Bearing) 타입 및 탄성받침 타입 등 여러 가지 형태가 개발되어 적용되어 오고 있으며, 상기한 교량받침 중 포트받침 타입은 특히 수직하중 지지능력이 뛰어나고 상시 온도변위 및 신축거동 등에 대한 적응능력이 뛰어나서 대하중의 교량에서 선호되고 있다.

도 1은 종래의 포트받침의 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 포트받침은 상판과 교각측에 다수개 매입되는 앵커볼트들에 의하여 각각 삽착되는 장방형의 상하부판(4, 5)과, 상기 하부판(5)의 내측 요홈에 삽입되는 고무판(61)과, 중간판(63)과, 미끄럼판(64) 및 불소수지판(65)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래의 포트받침은 상·하부판(4, 5) 사이에 삽입되는 고무판(61)과 미끄럼판(64) 및 불소수지판(65)들에 의하여 상판에 작용되는 외력에 의해 상판과 교각간에 상대적인 변위가 발생되거나 이상하중이 작용되어도 고무판(61)의 완충작용과 스테인레스 스틸로 된 미끄럼판(64) 및 불소수지판(65)간의 윤활작용에 의하여 상기한 변위 및 이상하중을 적절히 받아주고 상판 및 교각에의 외부충격을 최소화하는 작용을 한다.

그러나, 지진에 대한 경험과 지식의 축적으로 새로운 교량설계규준에서 내진설계규준이 강화되는 추세이므로, 상기한 포트받침만으로는 신설되는 교량의 내진설계나 기존의 교량의 내진성능으로는 강화된 내진설계 규정을 만족하지 못하는 경우가 있다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 가운데 교각(2)위에만 고정 받침(fixed bearing, B)이 설치되고 그 외에는 이동 받침(movement bearing, C)을 설치함으로서 지진시 이동 받침(C)이 이동하고 가운데 교각(2)위의 고정 받침(B)만으로 지진력을 견디도록 할 경우, 지진력을 충분히 견디도록 규정하는 내진설계규정에서 제시하는 지진하중이 증가되어 고정 받침(B)이 설치된 교각에 상기 내진설계규정에서 제시하는 과도한 지진하중이 작용하는 경우가 발생하게 되는 문제점이 있었다.

이에, 도 3에 도시된 바와 같이, 지진하중과 같이 빠른 속도로 반복되는 단기하중에 대해서는 강체로 거동하는 충격하중 잠금장치(LUD, D)를 이용하여 이동받침이 설치된 교각에 상부구조를 구속하여 지진력을 교각에 분배함으로써 지진력에 대하여 안전하게 거동할 수 있도록 하였다.

그러나 포트받침 장치와 LUD 장치를 각각 별도로 설치하기에는 그 물품비는 물론이고 설치비용, 유지보수비용 등 경제성이 없었으며, 설치상의 복잡함과 그 어려움 때문에 그 실효성이 거의 없었다.

이에, 본 출원인은 상기한 문제점을 해결하고자 도 4에 도시된 바와 같은 단면을 갖는 충격하중 잠금 장치(LUD)를 포트받침 장치 내에 도 5에 도시된 바와 같이 함께 설치하여 실용신안출원 제 2000-35266호로 출원한 바 있다.

그러나, 상기한 장치는 온도, 신축, 크리프 등과 같은 아주 느린 속도의 상부 구조물의 움직임에는 아주 작은 하중을 교각에 전달하고, 지진, 차량하중과 같은 충격성 고속하중에 대해서는 장치의 제시된 작용력까지는 잠금장치 역할을 하는 것일 뿐으로서 교량 전체에 작용하는 지진력을 감소시키는 역할을 하지 못하므로, 잠금장치가 부담해야하는 지진력이 크게 되어 잠금장치(LUD) 뿐만 아니라 결합되는 포트받침의 크기도 기형적으로 증가되는 문제점이 있었다. 또한, 교각이 짧은 교량의 경우 잠금장치를 이동받침이 설치된 교각에 설치할 경우 교량의 전체 강성이 크게 증가되어 오히려 지진시 지진하중이 증가되는 문제점도 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 종래 포트받침과 스프링 댐퍼 장치가 별개로 있을 때보다 설치 및 유지상의 어려움을 해결함은 물론이고 받침을 횡방향으로 배치했을 때 상시에는 초기압을 제압하여 횡방향 거동을 확실히 구속할 수 있고 지진시에도 비선형 이력거동으로 지진력을 감소시키고 하중재하시 양방향의 이동량을 효과적으로 수용함으로서 별도의 복원력 장치가 불필요하여 결과적으로 지진성능이 월등히 향상된 스프링 댐퍼 장치가 결합된 포트받침을 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하고자 본 고안의 스프링 댐퍼 장치가 결합된 포트받침은 상판과 교각측에 다수개 매입되는 앵커볼트들에 의하여 각각 삽착되는 상·하부판, 상기 하부판의 내측 요홈에 삽입되는 고무판, 봉함링, 중간판, 미끄럼판 및 불소수지판을 포함하여 이루어지는 포트받침에 있어서,

상기 하부판 하부에는 고정판이 상기 앵커볼트에 의해 부착되어 있으며, 상기 상부판의 양 측면에는 서로 대향하여 사각돌기가 형성되어 있고, 상기 사각돌기 하부에는 고정 블럭(fixing block)이 상기 상부판과 볼트결합되며, 상기 고정블럭과 고정판 및 상기 상부판 사이에 양단에 각각 실린더와 피스톤 헤드를 구비하는 스프링 댐퍼 장치가 상기 고정판에 고정되어 놓여짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 포트받침의 분해 사시도,

도 2는 종래 포트받침의 문제점을 예시하는 도면,

도 3은 종래 포트받침의 설치구성도,

도 4는 종래 충격하중 잠금 장치(lock up device, LUD)의 단면도,

도 5는 종래 충격하중 잠금 장치를 포트받침 장치 내에 함께 설치한 사시도,

도 6은 본 고안의 스프링 댐퍼 장치(spring damper device)가 결합된 포트받침의 분해 사시도,

도 7은 본 고안에서의 스프링 댐퍼 장치의 내부 단면도,

도 8은 포트받침과 결합된 상태의 본 고안에서의 스프링 댐퍼 장치의 단면도,

도 9는 본 고안에서의 스프링 댐퍼 장치의 거동특성을 나타내는 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 상판 2 : 교각

3 : 앵커볼트 4, 5 : 상·하부판

61 : 고무판 62 : 봉함링

63 : 중간판 64 : 미끄럼판

65 : 불소수지판 7 : 고정판

8 : 고정 블럭 9 : 체결볼트

10 : 스프링 댐퍼 장치 13 : 피스톤 헤드

14 : 실린더

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 6은 본 고안의 스프링 댐퍼 장치(spring damper device)가 결합된 포트받침의 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 스프링 댐퍼 장치(spring damper device)가 결합된 포트받침은 상판(1)과 교각(2)측에 다수개 매입되는 앵커볼트(3)들에 의하여 각각 삽착되는 상·하부판(4, 5), 상기 하부판(5)의 내측 요홈에 삽입되는 고무판(61), 봉함링(62), 중간판(63), 미끄럼판(64) 및 불소수지판(65)을 포함하여 이루어지는 포트받침에 있어서, 상기 하부판(5) 하부에는 고정판(7)이 상기 앵커볼트(3)에 의해 부착되어 있으며, 상기 상부판(4)의 양 측면에는 서로 대향하여 사각돌기(41)가 형성되어 있고, 상기 사각돌기(41) 하부에는 고정 블럭(fixing block, 8)이 상기 상부판(4)과 볼트(9)에 의해 볼트결합되며, 상기 고정블럭(8)과 고정판(7) 및 상기 상부판(4) 사이에 양단에 각각 실린더(101)와 피스톤 헤드(102)를 구비하는 스프링 댐퍼 장치(10)가 상기 고정판(7)에 고정되어 놓여짐을 특징으로 한다.

즉, 본 고안의 포트받침은 일반적인 포트받침과 마찬가지로 하부로부터 하부판(5), 고무판(61), 봉함링(62), 피스톤(63), 불소수지판(65), 미끄럼판(64), 상부판(4) 순으로 결합되어지고, 상기 봉함링(62)은 상기 고무판(61)의 평면이동을 제한할 뿐만 아니라 부차적으로 상기 고무판 위의 중간판(63)까지 고무판 위에 고정시키는 역할을 하며, 상기 미끄럼판(sliding plate, 64)은 녹이 슬지 않는 스테인레스 강철(stainless steel)로 이루어져 있다. 또한, 상기 불소수지판(65)은 내마모성 및 지압강도가 높은 특수 불소수지판(PTFE; PolyTetrafluoroEthylene)이 바람직하다.

다만, 종래 포트받침과 달리 하부판의 하부에 스프링 댐퍼 장치(Sprimg Damper Device)를 고정시키는 고정판(7)이 부착되어지고, 상기 상부판(4)의 양 측면에는 서로 대향하여 사각돌기(41)가 형성되어 있고, 상기 사각돌기(41) 하부에는 고정 블럭(Fixing Block, 8)이 부착결합되어진다.

도 7에는 본 고안에서의 스프링 댐퍼 장치의 내부 단면이 도시되어 있으며, 도 8에는 포트받침과 결합된 상태의 본 고안에서의 스프링 댐퍼 장치의 단면이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 상기 스프링 댐퍼 장치(10)는 양단 각각에 피스톤 헤드(13), 실린더(14)를 구비하고 있고, 상기 실린더(14) 내부에는 저속시 점도가 낮고 고속시 점도가 높은 실리콘(silicone)계열의 특수유체(19)가 내부에 들어 있고 또한, 상기 스프링 댐퍼 장치(10)는 상기 피스톤 헤드(13)를 연결하는 피스톤 막대(12), 상기 피스톤 막대(12)가 관통하고 실린더(14)를 밀봉시키는 플랜지(15), 상기 스프링 댐퍼 장치(10)의 원통면을 이루는 하우징(16), 상기 하우징(16)에 형성되어 상기 스프링 댐퍼 장치(10)의 중앙에 공기압을 이루게 하는 에어홀(17), 상기 실린더(14), 하우징(16), 플랜지(15) 사이에 위치하는 커브링(18)을 구비하고있다.

상기 스프링 댐퍼 장치(10)는 온도변위 등과 같이 구조물이 느린 속도로 움직일 때에는 피스톤 헤드 및 피스톤 막대가 실린더 내부의 공간을 특수유체(16)와 접촉하면서 서서히 이동할 수 있도록 되어 있고, 지진 등과 같은 충격성 하중이 작용할 경우에는 빠르게 이동할 수 있도록 되어 있다.

다만, 스프링 댐퍼 장치의 거동특성을 나타내는 도 9에 도시된 바와 같이 본 고안의 특징은 본 고안에서의 스프링 댐퍼 장치(10)의 거동 특성이 상기 특수유체의 압축성(Compressibility)을 이용하여 선형 스프링(Spring) 장치로 사용이 가능하고, 실린더 내부 유체의 양을 조절하여 초기하중(Preload)을 적절하게 가하여 일정한 하중까지 변위을 구속시킬 수 있으며, 초기 하중 이상의 하중에는 이동하면서 점성유체 감쇠기의 특성을 가진다는 것이다.

충격성 하중이 작용한 이후에는 상기 스프링 댐퍼 장치가 가지는 복원력에 의해 처음 상태로 되돌아오므로 별도의 복원력 장치가 불필요하다.

본 고안에서 사용되는 스프링 댐퍼 장치는 여러가지가 사용될 수 있으나 바람직하게는 소형일수록 좋다.

본 고안에서 사용되는 포트받침은 상기한 포트받침 외에도 본 발명의 포트받침과 스프링 댐퍼 장치의 유기적인 결합을 용이하게 이뤄 후술하는 효과를 이룬다는 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 구조의 포트받침을 사용할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이, 본 고안의 스프링 댐퍼 장치가 결합된 포트받침은 종래 포트받침과 별개로 있을 때보다 설치 및 유지상의 어려움을 해결함은 물론이고 상시에는 초기압을 제압하여 횡방향 거동을 확실히 구속할 수 있고 지진시에도 비선형 이력거동으로 지진력을 감소시키고 하중재하시 양방향의 이동량을 효과적으로 수용함으로서 별도의 복원력 장치가 불필요하여 결과적으로 지진성능이 월등히 향상된 효과를 갖는다.

특히, 별도의 복원력 장치가 불필요한 바, 철도교에 있어서는 그 효능이 뛰어나다.

Claims

상판(1)과 교각(2)측에 다수개 매입되는 앵커볼트(3)들에 의하여 각각 삽착되는 상·하부판(4, 5), 상기 하부판(5)의 내측 요홈에 삽입되는 고무판(61), 봉함링(62), 중간판(63), 미끄럼판(64) 및 불소수지판(65)을 포함하여 이루어지는 포트받침에 있어서,

상기 하부판(5) 하부에는 고정판(7)이 상기 앵커볼트(3)에 의해 부착되어 있으며, 상기 상부판(4)의 양 측면에는 서로 대향하여 사각돌기(41)가 형성되어 있고, 상기 사각돌기(41) 하부에는 고정 블럭(fixing block, 8)이 상기 상부판(4)과 볼트결합되며, 상기 고정블럭(8)과 고정판(7) 및 상기 상부판(4) 사이에 양단에 각각 실린더(14)와 피스톤 헤드(13)를 구비하는 스프링 댐퍼 장치(10)가 상기 고정판(7)에 고정되어 놓여짐을 특징으로 하는 스프링 댐퍼 장치가 결합된 포트받침.