교좌장치 POT / Elastomeric / LRB / HDRB Bearing

 

자주 사용되는 교량 받침(베어링)에 대해서 살펴보았다.

 

• POT Bearing, 포트 받침
• Elastomeric Bearing, 탄성 받침 / L(aminated) RB, 적층 고무 받침
• L(ead)RB, 납 고무(면진) 받침
• HDRB, 고감쇠 고무(면진) 받침

 

추가적으로, 베어링 종류를 선택하는 기준에 대해서도 살펴보았다.

 

POT Bearing, 포트 받침

---

• 강재 원통 (POT) 속에 밀폐된 고무가 유체와 같이 변형하여 상부구조를 지지함과 동시에 회전 허용
• 가동단 포트 받침의 경우, 마찰력이 적은 PTFE을 설치하여, 상부구조의 온도변위를 흡수
• 동적하중 보다는 온도 변화와 같은 정적하중에 대한 변위를 수용하기 위한 받침
• 고정단 및 일방향 고정단의 경우, 교각에 매입되는 Socket 내부의 볼트와 베어링이 연결되어 하중에 저항
• 설계력 이상의 하중이 전달될 경우, Socket 내부의 볼트가 절단(파괴)되어, 더 이상의 힘이 하부구조에 전달되지 않도록 차단하여 구조물을 보호하는 역할

 

 

 

<Fixed>                                               <One Directional>                                           <Multi Directional>

 

 

 

Elastomeric Bearing, 탄성 받침

LRB (Laminated Rubber Bearing), 적층 고무 받침

---

 

• 고무와 고무 사이에 보강용 강판을 층상 형태로 설치, 수직하중에 대하여는 고무의 좌굴을 방지하여 큰 강성을 유지하고, 수평방향으로는 고무의 유연성을 유지하는 면진설계용 받침.
• 유지보수의 편리성을 위해, 상하부 철판과 고무받침을 분리하고, 상하부 철판에 돌기형 쐐기를 설치하여, 고무와 철판의 미끌림 방지.
• 바람이나 차량의 제동 같은 일상적인 하중에 대해서는 쐐기가 저항, 지진하중 재하시에는 쐐기가 부러지면서 상부고조물의 고유주기를 증가시켜 유발되는 지진력의 크기를 감소시킴.
• 수평하중에 대한 변위가 크게 발생하는 단점이 있으며, 이를 제어하기 위해 점성댐퍼나 금속체의 비선형 거동을 이용하여 진동에너지를 흡수하는 방법 사용.

 

 

 

 

LRB (Lead Rubber Bearing), 납 면진 받침

---

• 탄성받침(적층 고무 받침)과 동일하게 상부구조물의 고유주기를 증가시켜 상부구조에 유발되는 지진력의 크기를 감소시키고자하는 면진받침의 일종.
• 에너지 흡수장치로 탄성받침 내부에 코어형태의 납을 삽입하여 금속의 비선형성을 이용한 댐퍼의 특성과 고유주기의 장주화를 한 개의 장치로 간략화함.
• 지진하중에 대하여 납이 완전히 항복하여 고무의 탄성주기에 의해 지진력의 유발을 줄이면서 교량 상판의 진동에너지를 납의 비선형거동으로 흡수하여 교량 상판의 진동을 억제함.

 

 

 

 

HDRB (High Damping Rubber Bearing), 고감쇠 면진 받침

---

 

• 탄성받침과 형상은 동일하지만 고무배합시 점성물질을 첨가하여 고분자간 마찰감쇠와 분자간에 존재하는 점성체에 의한 점성감쇠 요소가 결합하여 에너지를 흡수할 수 있는 교량받침.
• 고무배합시 점성물질을 첨가하여 일정속도 이상에서의 변형시 고무 분자간의 마찰과 점성물질의 점성감쇠를 통해 하부구조로 전달되는 지진력을 큰 폭으로 감소시키고 상부구조의 변위를 효과적으로 제어.

 

 

 

 

 

 

 

POT vs Elastomeric

---

POT
Bearing are expensive, more durable, long term serviceability and heavy load suspensibility
They are available in guided types so that can be used according to the requirement.


Elastomeric
Cheaper, less durable, easy to install having extended durability as compared to POT PTFE bearing

 

 

HDRB vs LRB

---

 

 

High Damping Rubber Bearing (HDRB)
Simple, cost-effective and maintenance-free device that provides the isolation interface. They can be designed to withstand the design earthquakes without signficant damage.


Lead Rubber Bearing (LRB)
The energy dissipation requirement is higher. Although this is also achievable by HDRB, some structural designers preferred LRB due to the established analysis model that has been well accepted and adopted in structural analysis.