지진격리받침

정의

지진격리받침은 교량 상부구조와 하부구조 사이에 끼워 넣는 면진장치다.

수평 방향으로 유연하게 움직여 지진력을 줄이고, 변위는 격리층에 모은다.

이 두 가지 역할을 이해하면 나머지 개념이 모두 연결된다.

구조와 격리층

교량은 세 부분으로 나뉜다. 위에서부터 상부구조, 격리층, 하부구조다.

격리층이 수평 유연성과 감쇠를 맡아 지반운동 에너지가 상부구조로 들어가는 양을 줄인다.

수평강성을 낮추면 고유주기가 길어진다. 식은 다음과 같다.

주기가 길어지면 장주기 영역에서 상부 가속도가 줄어 하부구조로 가는 힘이 감소한다.

에너지 소산

에너지 소산은 등가점성감쇠비로 평가한다. 분자는 한 사이클 동안 소산된 에너지다.

에너지는 납심의 항복, 고무의 점탄성 이력, 미끄럼면의 마찰에서 나온다.

지진에너지를 열로 바꿔 흩어지게 하는 방식은 받침 종류마다 다르다.

받침은 힘을 줄이는 대신 변위를 격리층에 집중시킨다. 설계의 출발점이다.

주요 받침 비교

국내 교량에서 주로 쓰는 받침은 세 가지다. 같은 기준으로 비교한다.

납고무받침은 적층고무의 전단강성과 중앙 납심의 항복 이력으로 에너지를 소산한다.

고감쇠고무받침은 납심 없이 고무의 점탄성 이력을, 마찰진자받침은 미끄럼면의 마찰을 쓴다.

결국 감쇠를 어디서 얻는지가 세 받침의 핵심 차이다.

면진받침과 일반 받침

앞 문제의 정답은 중앙 납심의 항복이다. 납심의 항복이 에너지를 소산시킨다.

일반 받침은 상부구조 변위를 구속해 힘이 교각으로 그대로 전달된다.

격리받침은 힘을 낮추는 대신 변위를 격리층에 모은다.

탄성받침은 복원력은 있지만 감쇠가 충분하지 않을 수 있다. 신축이음도 함께 검토한다.

교체 시 검토

받침을 교체하면 격리층 변위가 커진다. 주변 변위 수용 체계도 함께 검토해야 한다.

신축이음 이동량, 받침좌 폭, 낙교방지 여유를 함께 확인해야 한다.

장대교량은 온도 변위와 제동하중 거동까지 검토한다. 교체 후에는 교량대장 정보도 갱신한다.

정리

앞 문제의 정답은 힘을 줄이고 변위를 격리층에 모으는 것이다. 이제 전체를 정리한다.

지진격리받침은 수평 유연성과 감쇠로 지진응답을 분리하는 장치다.

받침 종류별 에너지 소산 원리와 교체 시 변위 수용 검토를 기억한다.

설계기준은 항상 최신 개정판으로 확인한다.