KR100955707B1 - 탄 소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼 및 이를 이용한 구조물 내진보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼 및 이를 이용한 구조물 보강방법에 관한 것으로서, 상기 브라켓형 댐퍼는 양 측 탄성 흡수 마감판; 상기 탄성 흡수 마감판 사이에 고정되어 적어도 1개 이상의 에너지 흡수 구멍이 관통되도록 형성되며 각각이 병렬로 이격되어 세팅된 다수의 병렬 탄소성 판; 및 상기 이격된 병렬 탄소성 판 사이에 설치되며, 상기 에너지 흡수 구멍에 대응하는 위치 및 크기로 관통 구멍이 형성된 탄성 간격재;를 포함하는 충격 흡수체; 및 상기 병렬 탄소성 판과 탄성 간격재를 관통하여 일체화시키기 위하여 설치된 체결볼트와 너트를 포함하는 고정구;를 포함한다.

건축물, 댐퍼, 탄소성 판

Description

탄 소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼 및 이를 이용한 구조물 내진보강방법{STRUCTURAL AND SEISMIC BRACKET DAMPER AND ITS STRENGTHENING TECHNIQUES USING MULTI-LAYERED ELASTIC-PLASTIC CASTELLATED PLATES AND ELASTIC RUBBERS}

본 발명은 탄소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼를 이용한 구조물 보강방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으론 신설 또는 기존 구조물의 내진보강 등에 사용되는 댐퍼 및 이를 이용한 구조물 보강방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명과 대비되는 종래 벽체용 댐퍼(damper)를 도시한 것이다.

즉, 상기 벽체의 높이방향으로 형성되면서 길이방향을 따라 등간격으로 형성되는 다수의 슬릿(13)을 갖는 슬릿 내진강판(11)과, 상기 슬릿 내진강판의 상면 및 하면에 각각 부착되는 보강판(12)으로 구성된 슬릿 내진강판 구조체가 소개되어 있다.

그리고, 슬릿 내진강판(11)은 일정 두께, 높이 및 길이를 갖는 것으로서, 벽체를 구성함에 있어 초기 변형이 발생하지 않을 정도의 두께를 가지면서, 슬릿 내진강판(11)에는 벽체의 높이방향으로 슬릿(13)이 형성되어 있다. 이 슬릿(13)은 벽 체의 길이방향을 따라 등간격으로 다수개 형성된다.

이렇게 다수의 슬릿(13)이 형성된 슬릿 내진강판(11)은 강판의 전단좌굴 등의 영향을 최소화 할 수 있고, 휨거동에 따른 소성변형 능력이 향상되어 에너지 흡수능력면에서 유리하기 때문이라 할 수 있다.

이로써, 슬릿 내진강판 구조체는 전체적으로 H형 단면으로 형성되도록 함을 알 수 있다.

하지만, 이러한 슬릿 내진강판 구조체는 1개의 슬릿 내진강판(11)과 보강판(12)를 사용하기 때문에, 댐핑능력을 조절할 수 있도록 제작하지 못하고 일정한 댐핑능력을 가진 슬릿 내진강판 구조체 다수를 설치하는 방식으로 댐핑능력을 조절할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래 벽체용 댐퍼(damper)는 상하로 세팅된 구조물 보강에 있어서는 그 형태 및 설치방법에 있어 불편함이 많아 그 적용에 한계가 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 1개의 댐퍼할지라도 다양한 댐핑능력을 가진 댐퍼로써 기능할 수 있도록 함으로써, 보다 효율적인 설계 및 적용이 가능한 댐퍼를 제공할 수 있도록 하면서도, 상하로 세팅된 구조물 보강이 용이하도록 함을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, 지진과 같은 하중작용에 대하여 댐퍼 역할을 하는 탄소성 판을 사용하되, 이러한 탄소성 판은 다수가 병렬로 이격되어 설치될 수 있도록 하였다.

이때, 상기 탄소성 판은 이격된 상태를 유지시켜 주기 위하여 특히 탄성 간격재를 사용하고, 상기 병렬로 탄성 간격재에 의하여 설치된 탄소성 판은 서로의 일체성을 확보하기 위하여 체결볼트 및 너트와 같은 고정구로 압착되도록 하였다.

둘째, 다수가 병렬로 이격되어 탄성 간격재에 의하여 일체화된 탄소성 판의 일 측면 단부에는 구조물 연결용 탄성흡수 마감판이 설치되도록 하여, 본 발명의 댐퍼가 상하에 세팅된 보강 대상구조물과의 연결이 용이하도록 하였다.

본 발명에 의한 댐퍼는 작용하중을 상쇄 또는 흡수할 수 있는 탄소성 판의 설치개수를 자유롭게 조정할 수 있도록 함으로써, 댐핑능력을 조정할 수 있기 때문에 매우 효율적이고 경제적인 댐퍼 시공이 가능하게 되며, 특히 상하로 세팅된 보 강대상구조물의 보강에 용이한 형태로 되어 있어 그 작업성이 매우 증진된다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

상기 브라켓 댐퍼(100a)는 크게 병렬 탄소성 판(110a), 탄성 간격재(120a), 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a) 및 고정구(200a)로 구성된다.

먼저, 상기 병렬 탄소성 판(110a)은 탄성적 재질의 강판 등을 이용한 부채꼴형 형태의 판재가 다수 병렬로 이격되어 설치된 것을 이용하면 된다. 이러한 부채꼴형 형태의 병렬 탄소성 판(110a)을 사용하는 것은 보강 대상 구조물이 상하로 세팅되어 있기 때문에 이들 사이에 용이하게 댐퍼를 설치하기 위함이라 할 수 있다.

이러한 병렬 탄소성 판(110a)을 구성하는 각각의 탄소성 판(111a,112a,113a,114a,115a)은 서로 병렬로 이격되어 설치됨을 알 수 있다. 즉 각각의 탄소성 판들이 서로 일체화 되어 거동하지만, 그 이격되어 설치된 각각의 탄소성 판의 설치개수를 조정하면 자연스럽게 댐핑능력을 조정할 수 있게 된다.

이에 1개의 탄소성 판의 댐핑능력을 정하게 되면, 이를 다수 병렬로 이격시켜 설치됨으로써 일체화된 병렬 탄소성 판(110a)은 그 댐핑능력이 그 설치개수에 의하여 결정되도록 함을 알 수 있다.

이러한 각각의 탄소성 판(111a,112a,113a,114a,115a)에는 적어도 1개 이상의 에너지 흡수 구멍(A)이 관통되도록 형성됨을 알 수 있다.

이러한 에너지 흡수 구멍(A)은 종래의 댐퍼와 유사하게 탄소성판의 전단좌굴 등의 영향을 최소화 할 수 있고, 휨거동에 따른 소성변형 능력이 향상되어 에너지 흡수능력면에서 유리하기 때문에 설치되는 것인데, 본 발명의 경우에는 에너지 흡수 구멍(A)은 그 설치 위치가 탄소성판 각각에 서로 동일하게 형성되도록 함으로써, 다수의 병렬 탄소성판에 있어 서로 연통되도록 한다는 것이다.

이는 병렬 탄소성 판(110a)은 서로 일체화되어 거동하기 때문에 에너지 흡수 구멍(A)도 서로 동일한 위치에 형성되도록 함으로써 병렬 탄소성 판의 소성변형이 예측 가능하게 발생되도록 함에 그 특징이 있다.

이러한 병렬 탄소성 판(110a)을 서로 일정 간격 이격되도록 하는 것이 탄성 간격재(120a)이다.

상기 탄성 간격재(120a)는 일정한 두께를 가지며 각각의 병렬 탄소성판(110a)과 동일한 길이 및 높이를 가진 고무판 등을 이용하면 되며, 각각의 탄소성 판(111a,112a,113a,114a,115a) 사이에 역시 각각의 탄성 간격 재(121a,122a,123a,124a)가 설치된다.

또한 상기 탄성 간격재(120a)는 병렬 탄소성 판(110a)의 에너지 흡수 구멍(A)과 동일한 위치 및 크기로 관통 구멍(B)이 형성되도록 하여, 상기 에너지 흡수 구멍(A)과 관통 구멍(B)은 서로 연통될 수 있도록 한다.

또한 상기 에너지 흡수 구멍(A)과 관통 구멍(B)은 각각 다양한 형태, 모양으로 다수개 형성될 수 있다.

위에서 살펴본 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)는 댐퍼로써 작용 하중을 상쇄 또는 흡수하는 중요한 역할을 하는 구성들이고 이는 일체로 거동하게 된다.

이에 상기 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)를 서로 결속시켜 주어야 필요가 있는데 이러한 기능을 하는 것이 체결볼트와 너트를 포함하는 고정구(200a)이다.

먼저, 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)를 서로 압착하여 일체화될 수 있도록 상기 각각의 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)에 볼트구멍(210a,220a)을 각각 다수 형성시키고, 상기 볼트구멍(210a,220a)에 체결볼트(230)를 삽입한 후, 너트(240)로 체결볼트를 바깥쪽 탄소성 판(115)에 체결시키게 된다.

이러한 볼트구멍(210a,220a)은 바람직하게는 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)의 중앙부에 형성시킨 에너지 흡수 구멍(A)과 관통 구멍(B)의 주변에 다수를 형성시키는 것이 바람직하다.

이때, 상기 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)는 주로 작용하중에 대한 상쇄 또는 흡수를 담당하므로 특히 본 발명에 있어 충격흡수체라 지칭하기로 한다.

다음으로는 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a)을 이용하여 일체화된 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)의 일 측면 단부면을 마감시키게 된다. 이러한 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a)은 보강하고자 하는 구조물(보강 대상 구조물)과 접하는 부재로써 작용하중을 일체화된 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)에 전달하는 역할을 하게 된다.

이에 작용하중을 일체화된 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)에 분산시켜 전달되도록 하는 것이 바람직하므로, 상기 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a)은 병렬 탄소성 판(110a)과 동일한 재질로 일체화된 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)의 일 측면 단부면 전체를 커버할 수 있는 크기로 제작된 판재 형태의 부재를 이용하면 되고, 보강하고자 하는 구조물에 고정될 수 있도록 앵커볼트와 같은 연결재(300a)가 장착될 수 있는 연결구멍(133)이 형성될 수 있도록 하게 된다.

이와 같은 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a)은 브라켓형 댐퍼(100a)를 보강하고자 하는 구조물과 연결시키고자 하는 것이므로 적어도 1개 이상이 브라켓형 댐퍼(100a)에 설치될 수 있을 것이며, 일체화된 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)의 일 측면 단부면보다 큰 단면적을 가지도록 하는 것이 바람직하다.

이에 본 발명에 의한 댐퍼(100a)의 경우 영구적으로 설치되는 것이 일반적이 므로 처음부터 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a)을 서로 일체화된 병렬 탄소성 판(110a)과 탄성 간격재(120a)의 일 측 단부면에 고정시킨 상태에서,

상기 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a) 앵커볼트와 같은 연결재(300a)를 이용하여 도 3a 및 도 3b와 같이 상부 보강 대상구조물과 하부 보강 대상구조물에 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

이에 본 발명의 댐퍼(100a)를 특히 브라켓 형태로 상,하부 보강 대상구조물 사이에 설치된다 하여 브라켓형 댐퍼라 지칭한다.

상기 도 3a는 특히 상기 브라켓형 댐퍼(100a)를 설치한 예를 도시한 것인데, 건축물에 있어, 보강 대상구조물(600a)을 구성하는 기둥구조물(610a)의 측면과 부속 보강구조물을 구성하는 빔구조물(620a) 저면 사이에 설치되도록 하거나, 슬래브구조물(630a)의 저면과 빔구조물(620a)의 측면 사이에 설치할 수 있음을 알 수 있다.

나아가, 도 3b와 같이 본 발명의 브라켓형 댐퍼와 수평형 댐퍼(100)와 서로 조합되어 설치될 수 있음을 알 수 있으며 이는 보강 구조물(600,600a)의 종류에 따라 결정하면 된다.

도 1은 종래의 벽체용 댐퍼의 정면도이다.

도 2는 본 발명의 댐퍼의 조립 사시도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 댐퍼의 설시예들을 도시한 설치사시도들이다.

<주요 도면부호의 간단한 설명>

100a:탄소성판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼

110a:병렬 탄소성 판

120a:탄성 간격재

130a:구조물 연결용 탄성 흡수 마감판

200a:고정구

300:연결재

Claims (4)

1. 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a);

   상기 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a) 사이에 고정되어 적어도 1개 이상의 에너지 흡수 구멍(A)이 관통되도록 형성되며, 각각 병렬로 이격되어 상기 에너지 흡수 구멍(A)이 서로 연통되도록 세팅된 다수의 병렬 탄소성 판(110a); 및 상기 이격된 병렬 탄소성 판 사이에 설치되며, 상기 에너지 흡수 구멍에 대응하는 위치 및 크기로 관통 구멍(B)이 상기 에너지 흡수구멍(A)과 서로 연통되도록 형성된 탄성 간격재(120a);를 포함하는 충격흡수체; 및

   상기 병렬 탄소성 판과 탄성 간격재를 관통하여 일체화시키기 위하여 상기 에너지 흡수구멍(A)과 관통구멍(B) 주변에 다수 설치된 체결볼트와 너트를 포함하되, 상기 체결볼트가 병렬 탄소성 판과 탄성 간격재에 연통되도록 형성된 볼트구멍에 삽입되어 외측 탄소성 판에 너트에 의하여 체결되어 상기 병렬 탄소성 판과 탄성 간격재가 서로 일체화되도록 한 고정구(200a);를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판에는 앵커볼트와 같은 연결재(300a)가 장착될 수 있는 연결구멍(133)이 더 형성되도록 한 탄소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼.
4. 보강 대상인 보강 대상구조물과 보강 대상구조물 사이에 직접 탄소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼를 설치하되, 상기 브라켓형 댐퍼는

   구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a);

   상기 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판(130a) 사이에 고정되어 적어도 1개 이상의 에너지 흡수 구멍(A)이 관통되도록 형성되며 각각 병렬로 이격되어 상기 에너지 흡수 구멍(A)이 서로 연통되도록 세팅된 다수의 병렬 탄소성 판(110a); 및 상기 이격된 병렬 탄소성 판 사이에 설치되며, 상기 에너지 흡수 구멍에 대응하는 위치 및 크기로 관통 구멍(B)이 상기 에너지 흡수구멍(A)과 서로 연통되도록 형성된 탄성 간격재(120a);를 포함하는 충격흡수체; 및

   상기 병렬 탄소성 판과 탄성 간격재를 관통하여 일체화시키기 위하여 설치된 체결볼트와 너트를 포함하는 고정구(200a);를 포함하여 적어도 1개 이상 설치되도록 하되, 상기 고정구에 의하여 서로 일체화된 충격흡수체는 체결볼트가 병렬 탄소성 판과 탄성 간격재에 연통되도록 형성된 볼트구멍에 삽입되어 외측 탄소성 판에 너트에 의하여 체결되어 상기 병렬 탄소성 판과 탄성 간격재가 서로 일체화되도록 하고,

   상기 구조물 연결용 탄성 흡수 마감판을 연결구로 보강대상구조물에 고정되도록 하는 단계를 포함하는 탄소성 판이 병렬로 다수 세팅된 브라켓형 댐퍼를 이용한 구조물 보강방법.

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