The polyurethane spring, which provides the restoring force for a sliding bridge bearing, governs the overall behavior of the bearing. An analytical model, therefore, which reflects actual geometrical shape and can be utilized easily in engineering practice, is needed to be developed. In this paper, a simplified model for analyzing the polyurethane spring utilized in the sliding bridge bearing is presented. The model is developed for a cylindrical tube based on Gent’s model, and can be utilized for various height-diameter ratios. The accuracy of the proposed model are compared to existing models via experimental data as well as numerical analysis results. The comparison result shows that the proposed model can be used in estimating mechanical behavior of the cylindrical tube shaped polyurethane spring.

이 논문에서는 근래에 널리 사용되는 면진 장치인 폴리우레탄 스프링 복원형 디스크 받침의 동적거동에 영향을 미치는 구성재료의 인자에 대한 분석을 수행한 후, 그 결과를 이용하여 받침의 거동을 예측하여 거동 시험결과와 비교하였다. 여기서 동적거동에 영향을 미치는 인자로는 속도와 접촉압력에 따라 변하는 불소수지판(PTFE, PolyTetraFluoroEthylene, 폴리테트라플루오로에틸렌)의 마찰계수와 변형률에 따라 변화하는 폴리우레탄 스프링의 탄성계수가 고려되었다. 불소수지판은 W-PTFE virgin 제품을 사용하였고, 폴리우레탄 스프링은 직접 제작한 것을 사용하였다. 접촉압력, 속도에 따른 마찰계수 변화와 변형률에 따라 변하는 폴리우레탄 스프링의 탄성계수를 모사하는 식은 각각의 시험결과로부터 역추정 하여 사용하였다. 동특성 영향인자를 고려한 거동의 예측 결과는 동특성이 고려되지 않고 정적 인자만을 고려한 예측 결과보다 시험결과와 더 적절한 일치성을 보여주었다.

최근 대형 지진으로 인한 인적 물적 손실을 방지하기 위한 면진설계의 유용성이 입증되면서 교량, 건물 등 대형구조물을 중심으로 면진받침의 적용 사례가 증가하고 있다. 주요 면진받침 형식 중의 하나인 미끄럼식의 경우 복원력을 제공하기 위하여 스프링 등이 사용되며, 지진과 같은 급격한 하중 작용 시 이러한 스프링의 역학적 특성은 면진받침 뿐 아니라 받침이 적용된 구조물의 거동에 영향을 미치므로 정확한 파악이 중요하다. 이 연구에서는 미끄럼식 면진받침에 적용되는 폴리우레탄 스프링에 대한 실험 결과를 이용하여 역학적 특성을 분석하였다. 역학적 거동 특성에 대한 모델링을 위하여 기존 초탄성체에 대한 해석 모델을 분석하고 각 모델의 적절성을 실험 결과와의 비교를 통하여 검토하였다. 검토는 상용 유한요소해석 프로그램인 LUSAS를 이용하여 수행하였다.