KR101052916B1 - 왕복식 코일형강재 댐퍼 - Google Patents

왕복식 코일형강재 댐퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지진과 같은 충격을 효율적으로 흡수하는 코일형강재 댐퍼에 관한 것으로서, 전면판(113), 후면판(114), 및 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)의 중앙을 가로질러 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)을 일체로 연결하는 중간격벽(115)으로 구성되어 전체적으로 H형 단면구조를 가지는 내부실린더(110); 상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 상부 공간에 설치되는 상부코일형강재(120); 상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 하부 공간에 설치되는 하부코일형강재(125); 상기 내부실린더(110)의 외부를 둘러싸는 외부실린더(130); 상기 내부실린더(110)의 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 상부에 결합되고 상기 상부코일형강재(120)의 상부에 압착지지되는 상부압착판(133); 및, 상기 내부실린더(110)이 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 하부에 결합되고 상기 하부코일형강재(125)의 하부에 압착지지되는 하부압착판(134);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼에 관한 것이다.
내부실린더, 외부실린더, 내부실린더캡, 외부실린더캡, 내부실린더연결철물, 외부실린더연결철물, 제1변형율증폭토글, 제2변형율증폭토클

Description

왕복식 코일형강재 댐퍼{Reciprocating type Coiled Steel Damper}
본 발명은 철골구조 또는 철골 콘크리트 건축구조물의 내진 보강하여 지진 에너지를 효율적으로 흡수하는 왕복식 코일형강재 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세히는 전면판(113), 후면판(114), 및 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)의 중앙을 가로질러 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)을 일체로 연결하는 중간격벽(115)으로 구성되어 전체적으로 H형 단면구조를 가지는 내부실린더(110); 상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 상부 공간에 설치되는 상부코일형강재(120); 상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 하부 공간에 설치되는 하부코일형강재(125); 상기 내부실린더(110)의 외부를 둘러싸는 외부실린더(130); 상기 내부실린더(110)의 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 상부에 결합되고 상기 상부코일형강재(120)의 상부에 압착지지되는 상부압착판(133); 및, 상기 내부실린더(110)이 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 하부에 결합되고 상기 하부코일형강재(125)의 하부에 압착지지되는 하부압착판(134);을 포함하여 구성되는 것을 특징 으로 한다.
국내외에서 기존에 사용되고 있는 철골 구조물 또는 콘크리틀 구조물 내진 보강공법으로서 유압댐퍼를 이용한 내진보강공법, 강재댐퍼를 이용한 내진보강공법등이 사용되고 있다.
상기 기존 기술 중 유압댐퍼를 이용한 내진보강공법은 대지진이 전국적으로 빈번하게 발생하고 있는 일본에서 주로 사용되고 있는 기술로서 외관적 환경이 거칠지 않도록 디자인이 비교적 개선되었고, 내진 보강성능 등이 뛰어나지만 국내 환경적 요인을 고려할 경우 첫째, 시공비가 과다하게 필요하고, 둘째, 국내의 지진 빈도 또는 진도로 보아 불필요할 정도로 과다 보강이 될 우려가 있다.
강재댐퍼를 이용한 내진 보강공법은 국내외에서 개발되어 근래 사용되고 있는 기술로서 비교적 시공비가 저렴하다고 할 수 있으나 주로 철골 구조물 보강용으로 개발되어 있는 실정이고, 또한 기존 강재댐퍼의 구조적인 문제점으로서 이를 사용한 내진 보강 구조물의 경우 창과 출입구 등의 사용이 불편할 정도로 제한되고, 제품의 외관이 거칠어 구조물의 미감을 저해함은 물론 정서적 불안감을 유발하고, 철골 구조에 비하여 상대적으로 변형량이 적은 RC구조물의 내진보강에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 기존 유압댐퍼를 이용한 보강공법의 문제점인 과다보강과 과다한 시공비의 문제점과 기존 강재댐퍼의 문제점인 거친 외관으로 인한 미감 저해 및 정서 적 불안감 유발, 창 및 출입구 등의 사용성 제한, 적용 범위의 제한 등의 문제점을 해결하여 합리적인 비용으로 최적의 내진 효과를 거둘 수 있는 새로운 내진보강 장치 및 공법의 필요설이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 코일형강재 댐퍼의 소성 변형을 통하여 지진 에너지를 효율적으로 흡수하여 구조물을 구성하는 부재의 변형을 방지하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 지진에 의한 건물 골조 또는 건물 골조를 구성하는 프레임의 움직임(변형율)을 증폭하여 코일형강재 댐퍼에 전달하는 수단을 제공하여 지진 에너지를 효과적으로 흡수하는 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.
셋째, 외관이 미련한 코일형강재 댐퍼를 제공하여 미감을 유발하고 정서적 불안감을 해소하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
넷째, 기존 구조물의 내외부(창틀 등)에 간단히 부착할 수 있는 구조의 코일형강재 댐퍼를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 전면판(113), 후면판(114), 및 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)의 중앙을 가로질러 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)을 일체로 연결하는 중간격벽(115)으로 구성되어 전체적으로 H형 단면구조를 가지는 내부실린더(110); 상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 상부 공 간에 설치되는 상부코일형강재(120); 상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 하부 공간에 설치되는 하부코일형강재(125); 상기 내부실린더(110)의 외부를 둘러싸는 외부실린더(130); 상기 내부실린더(110)의 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 상부에 결합되고 상기 상부코일형강재(120)의 상부에 압착지지되는 상부압착판(133); 및, 상기 내부실린더(110)이 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 하부에 결합되고 상기 하부코일형강재(125)의 하부에 압착지지되는 하부압착판(134);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 코일형강재 댐퍼의 소성 변형을 통하여 지진 에너지를 효율적으로 흡수하여 구조물을 구성하는 부재의 변형을 방지할 수 있다.
둘째, 지진에 의한 건물 골조 또는 건물 골조를 구성하는 프레임의 움직임(변형율)을 증폭하여 코일형강재 댐퍼에 전달하는 수단을 제공하여 지진 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있다.
셋째, 외관이 미련한 코일형강재 댐퍼를 제공하여 미감을 유발하고 정서적 불안감을 해소할 수 있다.
넷째, 기존 구조물의 내외부(창틀 등)에 간단히 부착할 수 있는 구조의 코일 형강재 댐퍼를 제공하여 기존 구조물의 내진보강 시공을 보다 용이하고 저렴한 비용으로 수행할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.(연결핀홀(11), 플랜지(22), 코일형강재지지판(33), 충격흡수패드(44), 및 절개부(55)의 경우 기재의 간편성을 위하여 모두 동일한 부호를 적용하였다.)
도1a는 상부코일형강재(120), 하부코일형강재(125), 내부실린더(110), 및 외부실린더(130)의 결합구조를 알 수 있는 분해사시도이고, 도1b는 조립된 상태를 도시하기 위하여 외부실린더(130)를 절개한 도면이다.
내부실린더(110)는 도1a에 도시된 바와 같이 전면판(113), 후면판(114), 및 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)의 중앙을 가로질러 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)을 일체로 연결하는 중간격벽(115)으로 구성되어 측면에서 볼 경우 전체적으로 H형 단면구조가 된다.
상부코일형강재(120)는 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 내부실린더(110)의 상부 공간에 설치되고, 하부코일형강재(125)는 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 내부실린더(110)의 하부 공간에 설치된다.
외부실린더(130)는 전체적으로 사각 통로 형상을 하고 있으며 내부실린더(110)의 외부를 둘러싸는 구조가 된다.
상부압착판(133)은 내부실린더(110)의 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공 간을 가로지르도록 설치되는데, 상부압착판(133)의 양측 단부는 외부실린더(130)의 내측면 상부에 용접 등의 방법으로 결합되어 상부코일형강재(120)의 상부를 압착지지하게 된다.
하부압착판(134)은 내부실린더(110)의 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로지르도록 설치되는데, 하부압착판(134)의 양측 단부는 외부실린더(130)의 내측면 하부에 용접 등의 방법으로 결합되어 하부코일형강재(125)의 하부를 압착지지하게 된다.
도1a에 도시된 바와 같이 외부실린더(130)의 상하부 양측에 상부압착판(133)과 하부압착판(134)을 삽입할 수 있는 절개부(55)가 구비되면 상부압착판(133)과 하부압착판(134)이 내부실린더(110)를 가로지른 후 절개부(55)에 삽입되어 가조립된 상태가 되며, 이러한 가조립 상태에서 절개부(55)로 노출된 상부압착판(133) 및 하부압착판(134)을 용접하여 외부실린더(130)와 결합시키면 보다 용이하게 제작할 수 있다.
도1b와 같은 구조로 내부실린더(110)와 외부실린더(130)가 결합된 상태에서 내부실린더(110)를 윗 방향으로 잡아당기고 외부실린더(130)는 아랫 방향으로 잡아당기게 되면 상부코일형강재(120)는 압축되고 하부코일형강재(125)는 이완되는데, 압축이 진행됨에 따라 상부코일형강재(120)는 탄성한계를 넘어 소성변형이 발생하게 된다.
반대로, 내부실린더(110)를 아랫 방향으로 밀어주고 외부실린더(130)는 윗 방향으로 밀어주게 되면 상부코일형강재(120)는 이완되고 하부코일형강재(125)는 압축되는데, 압축이 진행됨에 따라 하부코일형강재(125)는 탄성한계를 넘어 소성변형이 발생하게 된다.
이와 같이 상부코일형강재(120)와 하부코일형강재(125)의 소성변형을 통하여 지진에 의한 충격 에너지를 효과적으로 흡수하게 된다.
코일형강재지지판(33)은 도1a에 도시된 바와 같이 상부코일형강재(120)의 상부와 상부압착판(133)의 하부면 사이, 상부코일형강재(120)의 하부와 중간격벽(115)의 상부면 사이, 하부코일형강재(125)의 상부와 중간격벽(115)의 하부면 사이, 및 하부코일형강재(125)의 하부와 하부압착판(134)의 상부면 사이에 각각 구비된다.
또한 완충 역할을 할 수 있는 다양한 종류의 고무재질로 만들어진 충격흡수패드(44)가 상부압착판(133)의 하부면과 하부압착판(134)의 상부면, 및 중간격벽(115)의 상부면과 하부면 각각에 맞닿는 코일형강재지지판(33) 각각의 표면에 구비된다.
다시 말하면, 상부압착판(133)과 그 하부에 위치하는 코일형강재지지판(33) 사이, 중간격벽(115)과 그 상부에 위치하는 코일형강재지지판(33) 사이, 중간격벽(115)과 그 하부에 위치하는 코일형강재지지판(33) 사이, 및 하부압착판(134)과 그 상부에 위치하는 코일형강재지지판(33) 사이에 각각 충격흡수패드(44)가 설치된다.
외부실린더캡(132)은 도2에 도시된 바와 같이 외부실린더(130)의 길이 방향 일측 단부에 용접 등의 방법으로 결합되고, 내부실린더캡(112)은 외부실린더 캡(132)이 결합되지 않은 외부실린더(130)의 길이 방향 타측 단부로 노출된 내부실린더(110)의 일측 단부에 용접 등의 방법으로 결합된다.
내부실린더연결철물(140)은 도3에 도시된 바와 같이 내부실린더캡(112)의 외측면에 볼트 결합되는데, 내부실린더연결철물(140)의 일측 단부에는 연결핀홀(11)이 구비되고, 타측 단부에는 내부실린더캡(112)과 볼트 결합을 하기 위한 플랜지(22)가 마련되어 있다.
외부실린더연결철물(150)은 도3에 도시된 바와 같이 외부실린더캡(132)의 외측면에 볼트 결합되는데, 외부실린더연결철물(150)의 일측 단부에는 연결핀홀(11)이 구비되고, 타측 단부에는 외부실린더캡(132)과 볼트 결합을 하기 위한 플랜지(22)가 마련되어 있다.
제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)은 각각 도4(a)에 도시된 바와 같이 양측 단부에 각각 연결핀홀(11)이 하나씩 구비된 형상일 수도 있고, 도4(b)에 도시된 바와 같이 제1변형율증폭토글(160)의 경우 일측 단부에는 2개의 연결핀홀(11)이 구비되고 타측 단부에는 1개의 연결핀홀(11)이 구비되는 형상일 수도 있다.
도5(a)에 도시된 바와 같이 제1변형율증폭토글(160)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11) 및 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 각각 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 회동가능하도록 핀결합되거나, 도5(b)에 도시된 바와 같이 제1변형율증폭토글(160)의 일측 단부에 구비된 2개의 연결핀홀(11) 가운데 어느 하나가 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 회동가 능하도록 핀결합되고, 제1변형율증폭토글(160)의 일측 단부에 구비된 나머지 하나의 연결핀홀(11)은 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)에 회동가능하도록 핀결합된다.
제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170) 각각의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)과 외부실린더연결철물(150)에 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 철골구조물의 철골프레임 부분에 도6 내지 도11과 같은 방법으로 핀결합되어 지진 에너지를 효과적으로 흡수하는데 사용될 수 있다.
도6은 2개의 수평철골프레임(180) 및 2개의 수직철골프레임(190) 각각의 양측 단부가 용접결합 또는 볼트결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고, 왕복식 슬릿강재 댐퍼(100) 2개가 사각 형태의 틀 내부에 결합되어 모듈화된 제품이다.
여기서 사용되는 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)는 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)이 부착되지 않고 외부실린더연결철물(150)과 내부실린더연결철물(140)만 구비된 형태가 사용된다.
왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 어느 하나(도면상 좌측)는 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)이 도면상 상부에 위치하는 수평철골프레임(180)의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고, 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)은 도면상 하부에 위치하는 수평철골프레임(180)과 도면상 좌측에 위치한 수직철골프레임(190)이 만나는 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합된다.
왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 나머지 하나(도면상 우측)는 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)이 도면상 상부에 위치하는 수평철골프레임(180)의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고, 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)은 도면상 하부에 위치하는 수평철골프레임(180)과 우측에 위치한 수직철골프레임(190)이 만나는 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합된다.
따라서 2개의 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)이 도면상 상부에 위치하는 수평철골프레임(180)의 중앙부에 결합되어 2개의 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)가 각각 삼각형의 빗변을 형성하는 형태가 된다.
도7은 2개의 수평철골프레임(180) 및 2개의 수직철골프레임(190) 각각이 용접결합 또는 볼트결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고, 1개의 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)가 사각 형태의 틀 내부에 결합되어 모듈화된 제품이다.
여기서 사용되는 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)의 경우 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 회동가능하게 핀결합된 형태가 사용된다.
제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)과 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 각각 수평철골프레임(180)과 수직철골프레임(190)이 만나는 4개의 모서리 가운데 서로 대각선 상에 위치하는 2개의 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합된다.
외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)은 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)의 연결핀홀(11)이 결합되지 않은 나머지 2개의 모서리 가운데 어느 하나의 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합된다.
도8은 2개의 수평철골프레임(180) 및 2개의 수직철골프레임(190) 각각이 용 접결합 또는 볼트결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고, 2개의 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)가 사각 형태의 틀 내부에 결합되어 모듈화된 제품이다.
여기서 사용되는 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)의 경우 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 회동가능하게 핀결합된 형태가 사용된다.
왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 어느 하나(도면상 좌측)는 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고, 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 좌측 상하 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합된다.
왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 다른 하나(도면상 우측)는 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고, 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 우측 상하 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합되는데, 여기서 2개의 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 수평철골프레임(180)의 중앙부에서 만나 동축상에 결합된다.
도9는 2개의 수평철골프레임(180) 및 2개의 수직철골프레임(190) 각각의 양측 단부가 회동가능하도록 핀결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고, 1개의 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)가 사각 형태의 틀 내부에 결합되어 모듈화된 제품이다.
여기서 사용되는 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)의 경우 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 회동가능하게 핀결합된 형태가 사용된다.
제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)과 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 수평철골프레임(180)과 수직철골프레임(190)이 만나는 4개의 모서리 가운데 서로 대각선 상에 위치하는 2개의 모서리 핀결합 부위 각각에 회동가능하도록 핀결합된다.
다시 말하면 수평철골프레임(180)과 수직철골프레임(190)이 결합되는 핀에 제1변형율증폭토글(160)의 연결핀홀(11)이나 제2변형율증폭토글(170)의 연결핀홀(11)이 함께 결합되는 구조이다.
외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)은 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)의 연결핀홀(11)이 결합되지 않은 나머지 2개의 모서리 가운데 어느 하나의 모서리 핀결합 부위에 회동가능하도록 핀결합된다.
도10은 2개의 수평철골프레임(180) 및 2개의 수직철골프레임(190) 각각의 양측 단부가 회동가능하도록 핀결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고, 2개의 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 2개가 사각 형태의 틀 내부에 결합되어 모듈화된 제품이다.
여기서 사용되는 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)의 경우 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 회동가능하게 핀결합된 형태가 사용된다.
왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 어느 하나(도면상 좌측)는 제1변형율증 폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 도면상 하부에 위치하는 수평철골프레임(180)의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고, 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 좌측 상하 모서리 핀결합 부위 각각에 회동가능하도록 핀결합된다.
상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 다른 하나(도면상 우측)는 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 도면상 하부에 위치하는 수평철골프레임(180)의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고, 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 우측 상하 모서리 핀결합 부위 각각에 회동가능하도록 핀결합되는데, 2개의 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 하부에 위치하는 수평철골프레임(180)의 중앙부에서 동축상에 결합된다.
도11은 2개의 수평철골프레임(180) 및 2개의 수직철골프레임(190) 각각의 양측 단부가 용접결합 또는 볼트결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고, 1개의 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)가 사각 형태의 틀 내부에 결합되어 모듈화된 제품이다.
여기서 사용되는 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)의 경우 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 회동가능하게 핀결합된 형태가 사용되는데, 다른 제품과는 달리 도5(b)에 도시된 형태의 것이 사용된다.
제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)과 제2변형율증 폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 수평철골프레임(180)과 수직철골프레임(190)이 만나는 4개의 모서리 가운데 서로 대각선상에 위치하는 2개의 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합되고, 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)은 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)의 연결핀홀(11)이 결합되지 않은 나머지 2개의 모서리 가운데 어느 하나의 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합된다.
이와 같이 모듈화된 제품은 내진 보강이 필요한 철골구조물이나 콘크리트구조물의 출입구나 창의 크기에 맞추어 제작되며, 내진 보강이 필요할 경우 사각 형태의 틀을 간단하게 출입구나 창의 틀에 부착할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
도1a는 상부코일형강재(120), 하부코일형강재(125), 내부실린더(110), 및 외부실린더(130)의 결합구조를 알 수 있는 분해사시도이고, 도1b는 조립된 상태를 도시하기 위하여 외부실린더(130)를 절개한 도면이다.
도2는 외부실린더캡(132)과 내부실린더캡(112)이 각각 외부실린더(130)의 일측 단부, 내부실린더(110)의 일측 단부에 결합된 상태를 도시한다.
도3은 외부실린더연결철물(150)과 내부실린더연결철물(140)이 결합된 상태를 도시한다.
도4는 (a)제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)을 도시하고, (b)는 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)의 다른 실시예를 도시한다.
도5 (a), (b)는 제1변형율증폭토글(160)과 제2변형율증폭토글(170)이 내부실린더연결철물(140)과 결합된 구체적 실시예를 각각 도시하고 있다.
도6는 사각 형태의 틀을 구성하는 철골프레임에 외부실린더연결철물(150)과 내부실린더연결철물(140)이 결합되어 모듈화된 제품의 실시예인데, 사각 형태의 틀 내부에 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 2개가 사용된 경우이다.
도7은 사각 형태의 틀을 구성하는 철골프레임에 외부실린더연결철물(150), 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)이 결합되어 모듈화된 제품의 실시예인데, 사각 형태의 틀 내부에 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 1개가 사용된 경우이다.
도8은 사각 형태의 틀을 구성하는 철골프레임에 외부실린더연결철물(150), 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)이 결합되어 모듈화된 제품의 실시예인데, 사각 형태의 틀 내부에 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 2개가 사용된 경우이다.
도9은 사각 형태의 틀을 구성하는 철골프레임이 회동가능하도록 핀결합되고, 여기에 외부실린더연결철물(150), 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)이 결합되어 모듈화된 제품의 실시예인데, 사각 형태의 틀 내부에 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 1개가 사용된 경우이다.
도10는 사각 형태의 틀을 구성하는 철골프레임이 회동가능하도록 핀결합되고, 여기에 외부실린더연결철물(150), 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)이 결합되어 모듈화된 제품의 실시예인데, 사각 형태의 틀 내부에 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 2개가 사용된 경우이다.
도11은 사각 형태의 틀을 구성하는 철골프레임이 회동가능하도록 핀결합되고, 여기에 외부실린더연결철물(150), 제1변형율증폭토글(160) 및 제2변형율증폭토글(170)이 결합되어 모듈화된 제품의 실시예인데, 사각 형태의 틀 내부에 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 1개가 사용된 경우로서 도8과는 제1변형율증폭토글(160)의 형태를 달리하고 있다.
도12는 지진이 발생한 경우 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)와 건물골조 프레임의 변형을 보여주는 것으로서 건물골조 프레임은 횡방향으로 흔들리지만 C점을 기준으로 보면 A점에 비하여 B점의 이동거리가 2-3배 증폭된다는 것을 보여준다. 이 와 같이 증폭된 움직임은 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)의 소성변형을 유발하고, 이러한 소성변형을 통하여 지진 에너지를 효과적으로 흡수하게 된다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:왕복식 코일형강재 댐퍼
110:내부실린더
112:내부실린더캡
113:전면판
114:후면판
115:중간격벽
120:상부코일형강재
125:하부코일형강재
130:외부실린더
132:외부실린더캡
133:상부압착판
134:하부압착판
140:내부실린더연결철물
150:외부실린더연결철물
160:제1변형율증폭토글
170:제2변형율증폭토글
180:수평철골프레임
190:수직철골프레임
11:연결핀홀
22:플랜지
33:코일형강재지지판
44:충격흡수패드
55:절개부

Claims (13)

  1. 충격을 흡수하는 코일형강재 댐퍼에 관한 것으로서,
    전면판(113), 후면판(114), 및 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)의 중앙을 가로질러 상기 전면판(113)과 상기 후면판(114)을 일체로 연결하는 중간격벽(115)으로 구성되어 전체적으로 H형 단면구조를 가지는 내부실린더(110);
    상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 상부 공간에 설치되는 상부코일형강재(120);
    상기 중간격벽(115)을 경계로 구분되는 상기 내부실린더(110)의 하부 공간에 설치되는 하부코일형강재(125);
    상기 내부실린더(110)의 외부를 둘러싸는 외부실린더(130);
    상기 내부실린더(110)의 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 상부에 결합되고 상기 상부코일형강재(120)의 상부에 압착지지되는 상부압착판(133); 및,
    상기 내부실린더(110)의 전면판(113)과 후면판(114) 사이의 공간을 가로질러 양측 단부가 상기 외부실린더(130)의 내측면 하부에 결합되고 상기 하부코일형강재(125)의 하부에 압착지지되는 하부압착판(134);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  2. 제1항에서,
    상기 외부실린더(130)의 길이 방향 일측 단부에 결합되는 외부실린더캡(132); 및,
    상기 외부실린더캡(132)이 결합되지 않은 상기 외부실린더(130)의 길이 방향 타측 단부로 노출된 상기 내부실린더(110)의 일측 단부에 결합되는 내부실린더캡(112);
    을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  3. 제2항에서,
    상기 상부코일형강재(120)의 상부와 상기 상부압착판(133)의 하부면 사이, 상기 상부코일형강재(120)의 하부와 상기 중간격벽(115)의 상부면 사이, 상기 하부코일형강재(125)의 상부와 상기 중간격벽(115)의 하부면 사이, 및 상기 하부코일형강재(125)의 하부와 상기 하부압착판(134)의 상부면 사이에 각각 코일형강재지지판(33);
    이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  4. 제3항에서,
    상기 상부압착판(133)의 하부면과 상기 하부압착판(134)의 상부면, 및 상기 중간격벽(115)의 상부면과 하부면 각각에 맞닿는 상기 코일형강재지지판(33) 각각의 표면에는 충격흡수패드(44);
    가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  5. 제4항에서,
    상기 내부실린더캡(112)의 외측면에는 연결핀홀(11)이 구비된 내부실린더연결철물(140)이 결합되고,
    상기 외부실린더캡(132)의 외측면에는 연결핀홀(11)이 구비된 외부실린더연결철물(150)이 결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  6. 제5항에서,
    양측 단부에 각각 연결핀홀(11)이 구비되는 제1변형율증폭토글(160); 및,
    양측 단부에 각각 연결핀홀(11)이 구비되는 제2변형율증폭토글(170);
    을 더 포함하고,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 각각 상기 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 회동가능하도록 핀결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  7. 제5항에서,
    일측 단부에는 2개의 연결핀홀(11)이 구비되고 타측 단부에는 1개의 연결핀홀(11)이 구비되는 제1변형율증폭토글(160); 및,
    양측 단부에 각각 연결핀홀(11)이 구비되는 제2변형율증폭토글(170);
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 일측 단부에 구비된 2개의 연결핀홀(11) 가운데 어느 하나가 상기 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 일측 단부에 구비된 나머지 하나의 연결핀홀(11)은 제2변형율증폭토글(170)의 일측 단부에 구비된 연결핀홀(11)에 회동가능하도록 핀결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  8. 제5항에서,
    2개의 수평철골프레임(180); 및,
    2개의 수직철골프레임(190);
    이 더 포함되되,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 2개가 함께 사용되고,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 어느 하나는,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)은 상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)과 핀결합되지 않은 나머지 하나의 상기 수평철골프레임(180)과 좌측에 위치한 상기 수직철골프레임(190)이 만나는 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 나머지 하나는,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 내부실린더연결철물(140)의 연결핀홀(11)은 상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)과 핀결합되지 않은 나머지 하나의 상기 수평철골프레임(180)과 우측에 위치한 상기 수직철골프레임(190)이 만나는 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합되어,
    2개의 상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)이 하나의 상기 수평철골프레임(180)의 중앙부에 결합되어 2개의 상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100)가 각각 삼각형의 빗변을 형성하는 형태가 되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  9. 제6항에서,
    2개의 수평철골프레임(180); 및,
    2개의 수직철골프레임(190);
    이 더 포함되되, 각각의 양측 단부가 용접결합 또는 볼트결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)과 상기 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 각각 대각선 상에 위치하는 상기 수평철골프레임(180)과 상기 수직철골프레임(190)이 만나는 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)은 상기 제1변형율증폭토글(160) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 연결핀홀(11)이 결합되지 않은 나머지 2개의 모서리 가운데 어느 하나의 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  10. 제6항에서,
    2개의 수평철골프레임(180); 및,
    2개의 수직철골프레임(190);
    이 더 포함되되, 각각의 양측 단부가 용접결합 또는 볼트결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 2개가 함께 사용되고,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 어느 하나는,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 좌측 상하 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합되며,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 다른 하나는,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 우측 상하 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합되어,
    2개의 상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180)의 중앙부에서 동축상에 결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  11. 제6항에서,
    2개의 수평철골프레임(180); 및,
    2개의 수직철골프레임(190);
    이 더 포함되되, 각각의 양측 단부가 회동가능하도록 핀결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)과 상기 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 각각 대각선 상에 위치하는 상기 수평철골프레임(180)과 상기 수직철골프레임(190)이 만나는 모서리 핀결합 부위 각각에 동축상에서 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)은 상기 제1변형율증폭토글(160) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 연결핀홀(11)이 결합되지 않은 나머지 2개의 모서리 가운데 어느 하나의 모서리 핀결합 부위에 동축상에서 회동가능하도록 핀결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  12. 제6항에서,
    2개의 수평철골프레임(180); 및,
    2개의 수직철골프레임(190);
    이 더 포함되되, 각각의 양측 단부가 회동가능하도록 핀결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 2개가 함께 사용되고,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 어느 하나는,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 좌측 상하 모서리 핀결합 부위 각각에 동축상에서 회동가능하도록 핀결합되며,
    상기 왕복식 코일형강재 댐퍼(100) 가운데 다른 하나는,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180) 가운데 어느 하나의 중앙부에 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)은 각각 사각 형태의 틀 우측 상하 모서리 핀결합 부위 각각에 동축상에서 회동가능하도록 핀결합되어,
    2개의 상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 상기 수평철골프레임(180)의 중앙부에서 동축상에 결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
  13. 제7항에서,
    2개의 수평철골프레임(180); 및,
    2개의 수직철골프레임(190);
    이 더 포함되되, 각각의 양측 단부가 용접결합 또는 볼트결합되어 사각 형태의 틀을 구성하고,
    상기 제1변형율증폭토글(160)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)과 상기 제2변형율증폭토글(170)의 타측 단부에 구비된 연결핀홀(11)이 각각 대각선 상에 위치하는 상기 수평철골프레임(180)과 상기 수직철골프레임(190)이 만나는 모서리 내측에 각각 회동가능하도록 핀결합되고,
    상기 외부실린더연결철물(150)의 연결핀홀(11)은 상기 제1변형율증폭토글(160) 및 상기 제2변형율증폭토글(170)의 연결핀홀(11)이 결합되지 않은 나머지 2개의 모서리 가운데 어느 하나의 모서리 내측에 회동가능하도록 핀결합되는 것을 특징으로 하는 왕복식 코일형강재 댐퍼.
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