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내진용 스피리컬베어링(ASSB)

내진용 스피리컬 베어링(ASSB)의 개요 (Outline)
『내진용 스피리컬 베어링』은 기존『오일레스 베어링』과『포트 베어링』이 갖고 있는 수직 지진계수보다 큰 내진구조로 대수평력을 견딜 수 있으며, 무급유의 이동 기능과 처짐도가 큰 강재나 종단구배 교량에도 적용되는 회전기능을 갖고 있으며, 또 어떠한 반력에도 충분한 지압 면적을 받으면서, 과도한 변위량을 제한하고, 낙교를 방지하는 장점을 포함하여 기능성, 내구성, 안정성, 경제성 등을 고려하여 아래와 같이 여섯가지 특징을 갖추고 있다.
내진용 스피리컬 베어링(ASSB)의 특징 (Special Fetures)
1) 교축방향의 이동 변위와 더불어 교축 직각 방향도 가동할 수 있는 간격을 유지함으로써, 교량의 균열을 예방하고 점차적으로
1) 교폭이 넓어지는 추세에 합당하게 4방향 형식으로 개발되었으며,
2) 내진의 큰 수평력이 고려되어 교축직각 수평력은 사하중에 1급 72%, 2급 54%, 3급 36%로 3등급으로 구분되어 편리하게
1) 사용될 수 있고, 별도의 낙교방지시설과 부반력 장치가 필요없어 안전성, 경제성이 있으며,
3) 마찰계수가 적고 내구년한이 긴 충진용 불소수지를『베어링 플레이트』에 부착하여 평상 시 이동 수평력을 줄이고 방진이
1) 되게 함으로써, 완충기능을 높이고 교각의 내구수명을 연장하였으며,
4) 『콘크리트』교량의 대부분을 차지하는 PC『빔』저면에 기존 받침상판에서 분리되어진『쏘울 플레이트』를 사전 장착
1) 함으로써, 『쏘울 플레이트』와 받침상판의 유격을 조정하여 시공오차를 줄이고, 또한 경사 교량에 상판의 수평을 유지하기
1) 위한 별도의『쏘울 플레이트』비용을 절감시켰으며,
5) PC『빔』을 얹을때까지 상관없이 방치한 기존받침을 내부가 밀폐된 조립상태로 관리함으로써 이물질 침투나 부식 및 물성
1) 변화로 인한 하자를 막고, 교량받침의 본래 기능을 보존 시공하여 사고 요인을 제거하였으며,
6) 『쏘울 플레이트』를 분리 제거한 받침은 내진 등급의 경우『콘크리트』용이나『강재』용을 동일하게 제작함으로써 교량의
1) 설계나 토목『엔지니어링』상의 구성결합을 쉽게 하고, 현장취급부터 시공, 감리에 이르기까지 혼돈되지 않도록 하였다.
내진용 스피리컬 베어링(ASSB)의 형식별 기능 설명
양방향 고정형
Full Fixed
SFo 상부의 기능은 회전만 하며, 이동은 교축방향과 교축 직각방향의 양쪽에서 고정되는 것으로, 수직 반력은 교축방향(차량진행 방향)과 교축 직각방향(유수방향)에서 커지며, 수평력 또한 교량 종, 횡축에서 강하다.
일방향 고정형
One Transverse Direction
SF1 상부의 기능은 회전을 하며, 이동은 교축방향에서만 고정되나, 교축 직각방향에는 가동하는 것으로, 수직반력은 차량진행 방향에서 커지나 유수 방향에서 작아지며, 수평력은 교량 종축에서 강하나, 교량 횡축에서는 약하다.
일방향 가동형
One longitudinal Direction
SM1 상부의 기능은 회전을 하며, 이동은 교축 방향, 교축 직각방향에서 가동되는 것으로, 수직 반력은 차량 진행 방향과 유수 방향에서 작아지며, 수평력 또한 교량 종, 횡축에서 약하다.
양방향 가동형
Free Moved
SM2 상부의 기능은 회전을 하며, 이동은 교축 방향, 교축 직각방향에서는 고정되는 것으로, 수직반력은 차량 진행 방향과 유수 방향에서 작아지며, 수평력 또한 교량 종, 횡축에서 약하다.
내진용 스피리컬 베어링(ASSB)의 설계 조건 및 재료의 허용, 지압응력도
1) 내진 받침
사하중(Rd)의 적용에 있어서 같은 전반력(R)이라도 강재교량(Steel Girder & Box, Preflex빔)이 적으므로 안전을 위하여 이보다 큰 콘크리트교량(PC Beam & RC Slab교)의 사하중(0.8R)으로 한다. 특히, 본 내진 받침은 Spherical Bearing을 근거로 교축 및 교축 직각방향의 수평력과 낙교 방지력을 증가시킨 것이며, 양방향 가동형은 내진 설계조건에서 제외된다.
2) 형식 및 설계조건
형 식 및 설 계 조 건 I 급 II 급 III 급 단위
(양, 일방향 고정, 가동형) 전반력 R
R
X10 kgf
(양, 일방향 고정, 가동형) 사하중반력 Rd
0.8R
(양, 일방향 고정, 가동형) 활하중반력 R1 + i
0.2R
(양방 고정형) 교축방향 내진 수평력 RH1
Rd x 4KH
Rd x 3KH
Rd x 2KH
(일방 고정형) 교축방향 내진수평력 RH
Rd x 3KH
Rd x 2.25KH
Rd x 1.5KH
(일방 가동형) 교축방향 이동수평력 RH1’
fs x R
(일방 가동형)교축방향 낙교 방지력 RH1”
Rd x 2KH
Rd x 1.5KH
Rd x KH
(양방 고정, 일방 가동형) 교축직각 내진수평력RH2
Rd x 3KH
Rd x 2.25KH
Rd x 1.5KH
(일방 고정형) 교축직각 낙교방지력 RH2’
Rd x 2KH
Rd x 1.5KH
Rd x KH
(양, 일방 고정, 가동형) 상향내진 부반력 v
Rd x Kv
(일방 고정, 양방 가동형) 교축직각 이동가능량
e
mm
(양, 일방향 가동형) 교축방향 설계이동량
e'
(양, 일방향 고정, 가동형) 이동(회전)설계 마찰계수
fs(fs') 0.1(0.15)
(양, 일방향 고정, 가동형) 설계수평(수직) 지진도
KH(Kv) 0.24(0.1)
3) 재료의 허용 응력도(kgf/㎠)
재 질 축방향 응력 δa 휨 응력 δa 전단 응력 δa
인 장 압 축 인 장 압 축 일 반 볼 트 앙카볼트 ARC용접
SS400
1,400
1,400
1,400
1,400
800
900
600
800
SM45C
1,900
1,900
1,900
1,900
1,100
1,200
800
SCMn2A
1,900
1,900
1,900
1,900
1,100
SCMn1A
1,700
1,700
1,700
1,700
1,000
SC450
1,400
1,400
1,400
1,400
800
SM490B
1,400
1,400
1,400
1,400
800
800
4) 재료의 허용 지압 응력도(kgf/㎠)
불소수지판과 B.P PTFE, HB C + STS 400
상부 받침
1 급
SCMn2A + SM490B
2,800
2 급
SCMn1A + SM490B
2,500
3 급
SC450 + SM490B
2,100
하부 받침
1 급
SCMn2A + CON'C
80
2 급
SCMn1A + CON'C
3 급
SC450 + CON'C
접촉 부착력 (원형)
SS400 + CON'C
6.5
 
5) PTFE 마모율 및 마찰계수 시험결과
■ 시험조건 및 소재
Test Piece
PTFE
Sliding
CounterPart
Pressure Stock Speed
Vergin PTFE
Stainless Steel
50MPa(510Kg/㎠)
±20mm
17mm/sec
Filled PTFE
Stainless Steel
50MPa(510Kg/㎠)
±20mm
17mm/sec
※Virgin PTFE : 순수한 불소수지, Filled PTFE : 충진용 불소수지
 
■ 공식산출
 
■ 시험결과
Test Piece PTFE Coefficient of Friction SPE, Wear Rate Test Stocks
Virgin PTFE 0.071 249.1 x 10 ㎣/Nm 4,590
Filled PTFE 0.085 1.14 x 10 ㎣/Nm 12,240
▶ 시험한 두종류의 PTFE는 마모율에서 현저한 차이를 나타냈으며, Filled PTFE는 Virgin PTFE보다 200배 우수한 것으로
나타났다.
 
■ 참고자료
Institute for Composite Materials Ltd. / Erwin-Schrodinger-Str.58
University of Kaiserslautern / D-67663 Kaiserslautern
 
내진용 스피리컬 베어링(ASSB)의 규격(Specifications)
▶ 세부규격은 문의 바람.