KR101104672B1 - 지진 발생시 원자력 발전소나 일반 건축물에 설치되는 구조물의 면진 및 내진 진동 흡수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진발생시 빌딩이나 원자력 발전소 및 각종 일반 건축물에 설치되는 진동흡수 장치에 관한 것으로, 지진이나 진동 및 각종 흔들림에 의하여 건축물의 실내에 설치된 조명기구나 우수 및 오수용 등의 각종 파이프와 같은 구조물이 흔들리거나 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 건축물에 설치되는 구조물의 면진 및 내진 진동 흡수장치에 관한 것이다.
본 발명은 건축물에 설치되는 각종 관이나 조명기구 등의 구조물을 지진으로 인한 전후 좌우 및 상하 진동으로부터 보호할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같이 된 본 발명은 건축물의 실내 천장 콘크리트의 하단부에 설치되는 각종 구조물을 지진 또는 흔들림으로부터 실내의 구조물을 보호할 수 있도록 한 것으로 구조가 간단하여 제작이 용이하다.
그리고 본 발명은 지진 또는 각종 흔들림이 발생할 경우 여러 단계에 걸쳐 진동을 흡수하게 됨으로써 건축물의 콘크리트 하단부에 설치되는 각종 구조물을 전후 좌우 또는 상하진동으로부터 보호할 수가 있다.
또한, 본 발명은 진동 흡수장치에 설치된 스프링의 장력을 눈으로 식별할 수가 있기 때문에 배관이나 조명기구 등 각종 구조물의 하중에 맞는 진동 흡수장치를 설치할 수가 있는 유용한 발명이다.

Description

지진 발생시 원자력 발전소나 일반 건축물에 설치되는 구조물의 면진 및 내진 진동 흡수장치{The vibrarion absorber for an earthquake-proof and vibration isolation of structures to be installed on general building or a nuclear power plant under earthquake}

본 발명은 빌딩이나 원자력 발전소 등 각종 건축물에 설치되는 진동흡수 장치에 관한 것으로, 지진이나 진동 및 각종 흔들림에 의하여 건축물의 실내에 설치된 조명기구나 우수 및 오수용 등의 각종 파이프와 같은 구조물이 흔들리거나 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 건축물에 설치되는 구조물의 면진 및 내진 진동 흡수장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축물에는 지진으로 인한 피해를 줄이기 위하여 설계부터 지진으로 인한 대비를 하고 있다.

즉 건축물을 설계할 때 지진에 의한 피해를 최소화하기 위한 방법에는 크게 내진. 면진 제진 등의 여러 가지 방법이 있으며, 이들은 모두 건축물의 내진력(耐震力)을 증가시켜 건축물을 지진으로 인한 피해를 줄이도록 하고 있다.

좀더 상세하게 설명하면 지진발생시 지진으로 인하여 건축물을 보호하기 위한 방법으로 내진은 취약한 구조물을 보강하고 유연하게 설계하여 지진에 의해 손상이 가도 건물이 붕괴되지 않도록 하여 인명피해를 최소화로 줄이는 방법이다.

그리고 면진은 건물과 지반 사이에서 지진의 피해를 줄여주는 것이다. 즉 건물 지하와 지반 사이에 적층고무와 댐퍼, 베어링 등을 이용하여 지진 발생시 충격을 어느 정도 줄여 실제 건물에는 진동수가 줄어들어 내부에 손상이 적다.

또한, 제진은 건물 내부에 건물 총 중량의 1% 정도 되는 추나 댐퍼를 설치하여 지진 발생시 건물의 진동 반대방향으로 이동시켜서 진동을 상쇄시키는 방법이다.

그리고 차진은 지진에 의한 피해를 방지하기 위한 궁극적인 방법으로 공기 베어링, 자기력, 부력 등을 이용하여 지반과 건물 사이를 완전히 분리시켜서 지진의 영향을 전혀 받지 않도록 하는 구조이다.

상기와 같이 건축물을 지을 때 지진으로부터 건축물과 인명을 보호하기 위하여 여러 가지의 진동 흡수장치가 사용되고 있다.

그러나 상기의 방법들은 건축물에 대한 것이고, 고층건물이나 원자력 발전소 등과 같은 건축물의 내부 천장에는 각종 배관 및 조명장치 등과 같은 여러 가지의 인테리어용 구조물이 설치되며, 이와 같은 구조물은 콘크리트로 된 천장에 직접 고정하는 방식과 여러 개의 고리를 연결하여서 된 체인방식 및 반원형으로 된 밴드식 상하받침대를 고정볼트를 이용하여 고정하는 밴드방식이 사용되고 있다.

상기의 체인을 이용한 방법은 콘크리트 천장에 고정된 인서트 플레이트에 여러 개의 고리가 연결된 체인의 한쪽을 고정하고, 체인의 다른 쪽에는 구조물을 고정하는 방식이다.

그러나 상기의 방식은 건축물에 지진으로 인하여 진동이 발생할 경우 전후좌우 진동은 흡수하지만 피해를 가장 많이 발생시키는 상하진동은 흡수하지 못함으로 체인에 고정된 구조물이 심하게 상하로 흔들리거나 파손되는 문제점이 있다.

한편, 상기 후자의 반원형으로 된 밴드식 상하받침대를 고정볼트를 이용하여 고정하는 방법은, 건축물의 천장에 각종 배관 및 중량물과 구조물을 고정하기 위하여 천정의 콘크리트 내에 매설된 인서트 플레이트에 결합 되어 배관 및 중량물을 천정으로부터 일정간격 유지하고 배관 및 중량물의 수평 상태를 항상 일정하게 유지하며, 배관 내의 유체 흐름으로 인해 발생하는 배관 및 중량물의 이완 또는 처짐을 방지하도록 밴드식 상하받침대를 고정볼트를 이용하여 고정하였다.

그러나 상기의 방법은 지진이나 흔들림이 발생할 경우 건축물이 흔들리게 되고, 이 흔들림이 그대로 관으로 연결됨으로써 관의 연결부위가 파손되는 단점이 있다.

또한, 고 하중의 구조물이 설치되었을 경우 건물의 흔들림에 의하여 추와 같은 역할을 하게 되므로 구조물이 같이 흔들리게 되어 구조물을 고정하고 있는 인서트 플레이트가 파손되거나 구조물을 고정하고 있는 연결부위가 파손되어 구조물이 지면으로 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 건축물에 지진이나 진동이 발생할 경우 구조물이 흔들리지 않도록 한 진동흡수 장치가 안출되었다.

상기의 진동 흡수 방식은 건축물의 콘크리트 천장에 설치된 인서트 플레이어에 고정되는 고정축과 고정축에 체결되는 상부받침대 사이에 스프링을 설치하여 진동이 발생할 경우 스프링의 탄성에 의하여 진동이 흡수되도록 함으로써 구조물이 흔들리는 것을 방지하고 자 하였다.

그러나 상기의 방법은 구조물을 천장에 고정되는 상부 받침대와 구조물을 받치는 하부받침대가 체결볼트에 의하여 고정되고 상부받침대에 설치된 스프링이 구조물의 하중을 견딜 수 있는 제품 인지를 식별할 수가 없는 문제점이 있다.

즉 시설물이 배관일 경우 우수와 오수 및 난방용 배관 등 여러 종류의 배관이 설치되므로 각 배관들의 하중이 다르기 때문에 각 배관을 지지할 수 있는 강도를 계산하여 스프링을 설치하여야 함으로써 강도를 계산하는 시간이 매우 복잡하고 오래 걸리는 단점이 있다.

또한, 받침용 스프링의 위치와 간격이 따라 각각의 스프링에 맞는 하중을 계산하기 어려워 대략적인 감각에 의해 스프링의 강도를 선택적으로 사용함으로써 스프링의 강도가 정확하지 않음으로 지진 발생시 제 역할을 못하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 건축물에 설치되는 각종 관이나 조명기구 등의 구조물을 지진으로 인한 전후 좌우 및 상하 진동으로부터 보호할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 부가적인 목적으로는 진동흡수장치의 스프링에 인가되는 장력변화를 정확하게 식별하여 부하에 맞는 정확한 스프링을 사용할 수 있도록 하는데 그 부가적인 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단을 설명하면 다음과 같다.

건축물의 천장에 고정되며 저면 중앙부 저면에 연결용 체인(3)가 고정되도록 된 연결부(2)를 형성하고 일정한 간격으로 콘크리트에 고정될 수 있도록 볼트나 콘크리트 못이 체결되는 체결공이 형성된 고정구(1);

상기 고정구(1)의 저면에 형성된 연결부(2)에 다수개의 고리가 연결된 체인(3)으로 된 전, 후, 좌, 우 360°진동을 흡수하는 제 1 진동 흡수부;

상기 제 1 진동 흡수부의 하단부에 연결되며, 천장과 구조물 간의 높낮이를 조절할 수 있도록 와이어(4)로 된 전, 후, 좌·우 진동을 흡수하는 제 2 진동 흡수부;

상기 제 2 진동 흡수부의 하단부에 연결되며, 다수개의 고리가 연결된 체인(11)으로 된 전, 후, 좌, 우 진동을 흡수하는 제 3 진동 흡수부;

상기 제 3 진동 흡수부(11)에 연결되며 상/하 진동을 흡수하도록 스프링(7)이 설치된 상/하 진동 흡수부;

상기 상/하 진동 흡수부의 하단부에 연결되며 다수개의 고리가 연결된 체인(8)으로 된 전, 후, 좌,우 진동을 흡수하는 제 4 진동 흡수부;

상기 제 4 진동 흡수부에 연결되도록 상측 중앙부에 연결고리(10)가 형성되며, 천정판을 관통하여 실내에 돌출되도록 하며, 저면에 조명기구나 배관 등의 각종 구조물을 고정할 수 있도록 와이어가 설치된 고정판(9);을 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.

상기 상/하 진동 흡수부는 외통(5)의 내부에 스프링(7)을 내장하되 스프링의 상하부가 각각 외통의 상/하부로 돌출되게 하고, 외통의 한쪽에는 내부에 삽입되어 있는 스프링(7)이 보이도록 수직으로 장공(6)을 형성하되 장공(6)의 양측에는 스프링(7)의 장력을 알 수 있도록 눈금표시부(12)를 형성하여서 된 것이다.

상기 스프링(7)의 중간부에는 중간 부분에 스프링(7) 중간부의 위치를 표시하는 중간 표시부(13)를 구성하여도 바람직하다.

상기와 같이 된 본 발명은 건축물의 실내 천장 콘크리트의 하단부에 설치되는 각종 구조물을 지진 또는 흔들림으로부터 실내의 구조물을 보호할 수 있도록 한 것으로 구조가 간단하여 제작이 용이하다.

그리고 본 발명은 지진 또는 각종 흔들림이 발생할 경우 여러 단계에 걸쳐 진동을 흡수하게 됨으로써 건축물의 콘크리트 하단부에 설치되는 각종 구조물을 전후좌우 또는 상하진동으로부터 보호할 수가 있다.

또한, 본 발명은 진동 흡수장치에 설치된 스프링의 장력을 눈으로 식별할 수가 있기 때문에 배관이나 조명기구 등 각종 구조물의 하중에 맞는 진동 흡수장치를 설치할 수가 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 전체 구정을 보인 개략 사시도
도 2는 본 발명의 요부 절개상태를 보인 정면도
도 3은 본 발명의 설치상태를 보인 개략 정면도

도 1 및 도 2에서와 같이 고정구(1)가 건축물의 콘크리트 천장에 고정되고, 천정 고정판(9)의 하단부에 조명기구나 각종 배관이 고정되며 그 하단부에 천정판을 설치하여 보이지 않도록 함으로써 조명기구나 각종 배관을 고정하고 있는 각 진동 흡수장치의 체인과 와이어 및 스프링에 장력이 발생하게 된다.

상기와 같이 건축물의 실내 천장 콘크리트에 본 발명이 설치된 상태에서 지진이나 각종 흔들림에 의하여 건축물이 흔들리게 되면 각 실내의 천장에 설치된 고정구(1)가 같이 흔들리게 되고, 이와 동시에 고정구(1)의 하단부에 설치된 제 1 진동 흡수부의 체인(3)이 흔들리게 된다.

이때 건축물의 콘크리트에 고정된 고정구(1)의 연결부(2)에 연결된 부분이 여러 개의 고리로 된 체인(3)이기 때문에 건축물이 흔들릴 경우 고정구(1)가 흔들리면서 전후좌우로 발생하는 진동을 각각의 고리로 된 체인(3)에서 1차로 흡수하게 된다.

그리고 본 발명에서 도시된 미설명 부호 20은 천정판, 21은 전등기구를 보인 것이다.

한편, 1차 진동 흡수부를 이루고 있는 체인(3)의 하단부에는 와이어(4)가 설치되어 있기 때문에 1차 진동 흡수부를 통과한 전후좌우 진동파는 와이어(4)로 이루어진 2차 진동 흡수부에서 다시 흡수하면서 완충하게 되고, 이와 동시에 와이어(4)의 하단부에 설치된 체인(11)에 의하여 3차로 전후좌우 진동파를 흡수하게 된다.

그리고 지진이나 충격파에 의하여 건축물이 흔들리면서 발생하는 상/하 진동파는 체인(11)의 하단부에 설치된 스프링(7)에 의하여 흡수된다.

상기 상/하 진동 흡수부는 외통(5)의 내부에 스프링(7)이 내장되어 있기 때문에 상하진동이 발생할 경우 각종 구조물에 의하여 늘어난 스프링(7)이 상하로 완충 되면서 진동을 흡수하게 된다.

그리고 도 2에서와 같이 상하진동을 흡수하는 스프링(7)이 내장된 외통(5)에는 눈금이 표시된 눈금 표시부(12)가 구성된 장공(6)이 형성되어 있고, 외통(5)의 내부에 삽입되는 스프링(7)의 중간부에는 중간 표시부(13)가 구성되어 있어 설치시 외통의 내부에서 스프링(7)이 늘어나는 길이에 따라 배관이나 조명 기구 등 각종 시설물에 맞는 스프링인지를 눈으로 식별할 수가 있으며, 장력의 상태가 나쁜 것을 간단하게 교체할 수가 있는 것이다.

한편, 3차 진동 흡수부를 지난 진동파는 스프링(7)의 하단부에 설치된 체인에 의하여 4차로 전, 후, 좌, 우 진동파가 흡수된다.

이와 같이 본 발명은 지진 발생시 원자력 발전소나 일반 건축물의 실내에 설치되어 있는 구조물에 발생하는 면진 및 내진의 진동을 다단계식으로 4차례에 의하여 흡수하게 됨으로써 구조물이 파손되거나 구조물이 떨어져 사람이 다치는 등의 안전사고를 방지할 수가 있는 것이다.

1. 고정구 2. 연결구
3. 8. 11. 체인 4. 와이어
5. 외통 6. 장공
7. 스프링 9. 고정판
10. 연결고리 12. 눈금 표시부
13. 중간 표시부

Claims (2)

1. 건축물의 천장에 고정되며 저면 중앙부 저면에 연결용 체인(3)가 고정되도록 된 연결부(2)를 형성하고 일정한 간격으로 콘크리트에 고정될 수 있도록 볼트나 콘크리트 못이 체결되는 체결공이 형성된 고정구(1);
   상기 고정구(1)의 저면에 형성된 연결부(2)에 다수개의 고리가 연결된 체인(3)으로 된 전, 후, 좌, 우 360°진동을 흡수하는 제 1 진동 흡수부;
   상기 제 1 진동 흡수부의 하단부에 연결되며, 천장과 구조물 간의 높낮이를 조절할 수 있도록 와이어(4)로 된 전, 후, 좌, 우 진동을 흡수하는 제 2 진동 흡수부;
   상기 제 2 진동 흡수부의 하단부에 연결되며, 다수개의 고리가 연결된 체인(11)으로 된 전, 후, 좌, 우 진동을 흡수하는 제 3 진동 흡수부;
   상기 제 3 진동 흡수부(11)에 연결되며 상/하 진동을 흡수하도록 스프링(7)이 설치된 상/하 진동 흡수부;
   상기 상/하 진동 흡수부의 하단부에 연결되며 다수개의 고리가 연결된 체인(8)으로 된 전, 후, 좌, 우 진동을 흡수하는 제 4 진동 흡수부;
   상기 제 4 진동 흡수부에 연결되도록 상측 중앙부에 연결고리(10)가 형성되며, 천정판을 관통하여 실내에 돌출되도록 하며, 저면에 조명기구나 배관 등의 각종 구조물을 고정할 수 있도록 와이어가 설치된 고정판(9);을 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 지진 발생시 원자력 발전소나 일반 건축물에 설치되는 구조물의 면진 및 내진 진동 흡수장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상/하 진동 흡수부는 외통(5)의 내부에 스프링(7)을 내장하되 스프링의 상하부가 각각 외통의 상하부로 돌출되게 하고, 외통의 한쪽에는 내부에 삽입되어 있는 스프링(7)이 보이도록 수직으로 장공(6)을 형성하되 장공(6)의 양측에는 스프링(7)의 장력을 알 수 있도록 눈금표시부를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 지진 발생시 원자력 발전소나 일반 건축물에 설치되는 구조물의 면진 및 내진 진동 흡수장치.

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