KR101127718B1 - Hybrid vibration control apparatus using viscoelasticity and friction - Google Patents

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본 발명은 바람이나 지진으로 인한 진동 에너지를 소산할 수 있도록 제작된 제진장치에 관한 것으로, 특히 고감쇠 고무와 마찰 댐퍼의 동시적인 동작으로 제진효과를 높이도록 고안된 복합제진장치에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 동일 평면상에 일정한 이격 간격을 두고 떨어져 양측으로 배치된 한 쌍의 강재 몸체; 횡과 종 방향으로 배치되어 두께 방향으로 관통된 복수 개의 슬롯홀을 가지고 어느 일측의 강재 몸체에 고정 설치된 한 쌍의 마찰판; 일단부가 마찰판의 측면에 겹쳐져 위치되고, 타단부가 마찰판이 부착되지 않은 강재 몸체의 측면에 겹쳐지도록 위치되는 한 쌍의 연결판; 일측의 마찰판과 마주보는 일측의 연결판의 대향면 그리고 타측의 마찰판과 마주보는 타측의 연결판의 대향면에 각기 설치되어 마찰 저항하는 복수 개의 마찰패드와 점탄성 변형하는 복수 개의 고감쇠 고무; 및 한 쌍의 연결판을 한 쌍의 강재 몸체에 연결시킴과 동시에 복수 개의 마찰패드 및 복수 개의 고감쇠 고무를 한 쌍의 마찰판에 강제적으로 밀착시키는 연결판 체결수단을 포함한 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치가 제공된다.
The present invention relates to a vibration suppression device manufactured to dissipate vibration energy due to wind or earthquake, and more particularly to a composite vibration suppression device designed to increase the vibration suppression effect by simultaneous operation of high damping rubber and friction damper.
According to a preferred embodiment of the present invention, a pair of steel body disposed on both sides spaced apart at regular intervals on the same plane; A pair of friction plates disposed in the transverse and longitudinal directions and having a plurality of slot holes penetrated in the thickness direction and fixed to the steel body on either side; A pair of connecting plates, one end of which is positioned to overlap the side of the friction plate, and the other end of which is positioned to overlap the side of the steel body to which the friction plate is not attached; A plurality of high-damping rubbers, each of which is provided on an opposing surface of the connecting plate on one side facing the friction plate on one side and on an opposing surface of the connecting plate on the other side facing the friction plate on the other side, and a plurality of friction pads and viscoelastic deformations that resist friction; And connecting plate fastening means for connecting a pair of connecting plates to a pair of steel bodies and forcibly bringing a plurality of friction pads and a plurality of high damping rubbers into a pair of friction plates. Provided is a composite vibration suppression apparatus using.

Description

점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치{Hybrid vibration control apparatus using viscoelasticity and friction}Hybrid vibration control apparatus using viscoelasticity and friction}
본 발명은 바람이나 지진으로 인한 진동 에너지를 소산할 수 있도록 제작된 제진장치에 관한 것으로, 특히 고감쇠 고무와 마찰 댐퍼의 동시적인 동작으로 제진효과를 높이도록 고안된 복합제진장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration suppression device manufactured to dissipate vibration energy due to wind or earthquake, and more particularly to a composite vibration suppression device designed to increase the vibration suppression effect by simultaneous operation of high damping rubber and friction damper.
제진(制振, Vibration Control)이란 건물의 경우 바람이나 지진 등에 의해 발생하는 진동을 제어하는 것을 말하고, 진동 제어를 위해 특별한 장치나 기구 즉, 제진장치를 설치한 구조를 제진구조라 한다. 제진의 목적은 바람이나 지진 등에 의해 구조물에 입력되는 진동에너지를 제진장치를 설치하여 소산시킴으로써 구조물의 안전성과 거주성을 향상시키는 데 있다. Vibration Control refers to the control of vibrations caused by wind or earthquakes in buildings, and a structure in which a special device or mechanism is installed for vibration control is called a vibration suppression structure. The purpose of vibration suppression is to improve the safety and habitability of the structure by dissipating the vibration energy input to the structure due to wind or earthquake.
제진의 방법으로는 외부에서 오는 진동과 이에 따른 구조물의 진동을 감지하는 기능을 구조물 자체에서 갖추고 구조물의 내부나 외부에서 구조물의 진동에 대응한 제어력을 가하여 구조물의 진동을 저감시키는 능동제어와 건물에 부가적인 에너지 소산 장치를 설치하여 구조물의 감쇠 성능을 향상함으로써 건물의 동적인 응답을 제어하는 수동제어가 있다. In the method of vibration suppression, the structure itself is equipped with a function to detect the vibration from the outside and the vibration of the structure according to the active control and the building to reduce the vibration of the structure by applying a control force corresponding to the vibration of the structure inside or outside the structure. There is a manual control to control the dynamic response of the building by installing additional energy dissipation devices to improve the damping performance of the structure.
수동형 제진장치는 크게 질량 동조형과 에너지 소산형으로 나눌 수 있다. 전자는 주로 건물의 최상부에 설치되어 주로 바람에 대한 거주성을 높이는 목적으로 설치되며, 후자는 주로 각 층에 설치되어 지진에 대한 안전성 및 바람에 대한 거주성을 높이기 위하여 사용된다. Passive vibration dampers can be divided into mass tuning type and energy dissipation type. The former is mainly installed on the top of the building, mainly for the purpose of enhancing the wind habitability, and the latter is mainly installed on each floor to be used for the safety of the earthquake and the wind habitability.
에너지 소산형 제진장치는 다시 변위 의존형과 속도 의존형으로 나눌 수 있는데, 변위 의존형 장치는 재료 사이의 마찰력이나 금속의 소성변형에 의한 에너지 소산 특성을 이용한 것이고, 속도 의존형은 점성, 점탄성 물질이 변형할 때 열이 발생하며 진동에너지를 소산하는 특성을 이용하는 것으로 소산되는 에너지는 속도에 비례하여 커지는 특성이 있다. Energy dissipation type vibration suppressors can be divided into displacement-dependent and speed-dependent types. Displacement-dependent devices utilize energy dissipation characteristics due to frictional forces between materials or plastic deformation of metals. By generating heat and dissipating vibration energy, the dissipated energy is large in proportion to the speed.
근래 건축물의 높이가 길이에 비해 상당히 높은 초고층 건축물이 많이 건설되고 있지만 이와 같은 상당히 큰 세장비를 갖는 건축물은 진동에 의하여 큰 영향을 받으므로 바람이나 지진 등 다양한 진동에 대응하는 제진장치가 필요하다. 지금까지는 진동원의 종류에 따라 제진장치를 별도로 설치하는 것이 일반적이었지만 그에 따른 비용의 증가나 건축 계획상의 제약이 크다는 단점이 문제로 지적되고 있다. Recently, many high-rise buildings are being constructed, which are considerably taller than their lengths. However, buildings with such large equipments are greatly affected by vibrations, so a vibration damping device is required to cope with various vibrations such as wind and earthquakes. Until now, it has been common to install a vibration damper separately according to the type of vibration source, but it is pointed out as a problem that the cost increase or the limitation of building plan is large.
특히 우리나라는 내진설계기준이 적용되기 이전에 시공된 건축물이 많이 남아 있고 오래된 건축물의 리모델링이 활성화되고 있는데 저렴한 비용으로 충분한 내진보강효과를 거둘 수 있는 수동형 제진장치의 개발이 요구되고 있다.In particular, in Korea, there are many buildings that were constructed before the seismic design standards were applied and the remodeling of old buildings is active, and the development of passive vibration damping devices that can achieve sufficient seismic reinforcement effect at low cost is required.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 창작된 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention has been made in view of the above circumstances and has the following object.
본 발명은 진동원의 종류에 따라 별도의 제진장치를 설치할 필요 없고, 내진설계가 적용되지 않은 건축물의 내진보강 및 기존 건축물의 리모델링시 저렴한 비용으로 충분한 내진보강 효과를 거둘 수 있는 복합제진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention does not need to install a separate vibration damper according to the type of vibration source, provides a seismic reinforcement effect that can achieve a sufficient seismic reinforcement effect at low cost when the seismic reinforcement of the building is not applied seismic design and remodeling existing buildings It aims to do it.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 동일 평면상에 일정한 이격 간격을 두고 떨어져 양측으로 배치된 한 쌍의 강재 몸체; 횡과 종 방향으로 배치되어 두께 방향으로 관통된 복수 개의 슬롯홀을 가지고 어느 일측의 강재 몸체에 고정 설치된 한 쌍의 마찰판; 일단부가 마찰판의 측면에 겹쳐져 위치되고, 타단부가 마찰판이 부착되지 않은 강재 몸체의 측면에 겹쳐지도록 위치되는 한 쌍의 연결판; 일측의 마찰판과 마주보는 일측의 연결판의 대향면 그리고 타측의 마찰판과 마주보는 타측의 연결판의 대향면에 각기 설치되어 마찰 저항하는 복수 개의 마찰패드와 점탄성 변형하는 복수 개의 고감쇠 고무; 및 한 쌍의 연결판을 한 쌍의 강재 몸체에 연결시킴과 동시에 복수 개의 마찰패드 및 복수 개의 고감쇠 고무를 한 쌍의 마찰판에 강제적으로 밀착시키는 연결판 체결수단을 포함한 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, a pair of steel body disposed on both sides spaced apart at regular intervals on the same plane; A pair of friction plates disposed in the transverse and longitudinal directions and having a plurality of slot holes penetrated in the thickness direction and fixed to the steel body on either side; A pair of connecting plates, one end of which is positioned to overlap the side of the friction plate, and the other end of which is positioned to overlap the side of the steel body to which the friction plate is not attached; A plurality of high-damping rubbers, each of which is provided on an opposing surface of the connecting plate on one side facing the friction plate on one side and an opposing surface of the connecting plate on the other side facing the friction plate on the other side, and a plurality of friction pads and viscoelastic deformations that are friction-resistant; And connecting plate fastening means for connecting a pair of connecting plates to a pair of steel bodies and forcibly bringing a plurality of friction pads and a plurality of high damping rubbers into a pair of friction plates. Provided is a composite vibration suppression apparatus using.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 강재 몸체는 I형 또는 H형 단면형상을 갖는 압연 강으로 구성된다.According to another suitable embodiment of the present invention, the pair of steel bodies is composed of rolled steel having an I-type or H-shaped cross-sectional shape.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 복수 개의 마찰패드가 격자 간격으로 배치되고, 복수 개의 고감쇠 고무는 각기 상하로 이웃한 2개의 마찰패드의 사이에 배치된다.According to another suitable embodiment of the present invention, a plurality of friction pads are arranged at lattice spacing, and a plurality of high damping rubbers are disposed between two friction pads each adjacent up and down.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 연결판 체결수단은, 복수 개의 마찰패드의 각기 양측에 위치되어 한 쌍의 연결판의 일측 겹침구간의 면을 관통함과 동시에 한 쌍의 마찰판의 슬롯홀 및 일측 강재 몸체를 관통하여 체결되는 복수 개의 제1 체결볼트; 복수 개의 제1 체결볼트의 이웃한 2개에 각기 삽입되어 있는 와셔; 및 한 쌍의 연결판의 타측 겹칩구간의 면과 타측 강재 몸체를 관통하여 체결되는 복수 개의 제2 체결볼트를 포함한다.According to another suitable embodiment of the present invention, the connecting plate fastening means is located at both sides of each of the plurality of friction pads and passes through the surface of one side overlap section of the pair of connecting plates and at the same time slot holes of the pair of friction plates. And a plurality of first fastening bolts fastened through one side of the steel body; Washers which are respectively inserted into two adjacent two fastening bolts; And a plurality of second fastening bolts fastened through the surface of the other overlapping chip section of the pair of connecting plates and the other steel body.
본 발명에 따른 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치는, 제진 동작시 고감쇠 고무의 점탄성 변형과 마찰 댐퍼의 마찰 저항의 동시적인 동작으로 풍하중과 설계지진은 물론 최대레벨지진 시에 모두 적절히 대응할 수 있다. The composite vibration isolator using viscoelasticity and friction according to the present invention can cope with both wind load and design earthquake as well as maximum level earthquake due to the simultaneous operation of the viscoelastic deformation of the high damping rubber and the frictional resistance of the friction damper during the damping operation. .
즉, 고감쇠 고무의 변형에 의한 에너지 소산 능력과 마찰 댐퍼의 작동으로 주 구조물의 진동 에너지를 감소시켜 피해를 최소화시킨다. That is, the energy dissipation capacity due to the deformation of the high damping rubber and the operation of the friction damper reduce the vibration energy of the main structure to minimize the damage.
또한, 내진설계기준이 적용되기 이전에 시공된 건축물 및 오래된 건축물의 리모델링시 저렴한 비용으로 충분한 내진보강 효과를 거둘 수 있다.In addition, it is possible to achieve sufficient seismic reinforcement effect at a low cost when remodeling a building and an old building that were constructed before the seismic design criteria were applied.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선에서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치에 적용되는 마찰판의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치에 적용되는 연결판과 마찰패드 및 고감쇠 고무의 배치상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치의 사용상태도이다.
도 7은 인방보의 전단거동에 따른 변형형태를 나타낸 그림이다.
1 is an exploded perspective view showing a composite vibration suppression apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view showing a composite dust removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2.
Figure 4 is a front view of the friction plate applied to the composite dust removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a layout view of the connecting plate and the friction pad and high damping rubber applied to the composite vibration suppression apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a state diagram used in the composite vibration suppression apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a deformation form according to the shear behavior of the tear beam.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 정면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선에서 본 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치에 적용되는 마찰판의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치에 적용되는 연결판과 마찰패드 및 고감쇠 고무의 배치상태도이다.1 is an exploded perspective view showing a composite vibration suppression apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view showing a composite vibration suppression apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view seen from line AA of FIG. 4 is a front view of a friction plate applied to the composite vibration suppression apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a connection plate and the friction pad and the high damping rubber applied to the composite vibration suppression apparatus according to the embodiment of the present invention. Is the arrangement state of.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치는, 한 쌍의 강재 몸체(10a,10b)를 구비한다.1 to 5, the composite vibration damping apparatus according to an embodiment of the present invention includes a pair of steel bodies 10a and 10b.
강재 몸체(10a,10b)는 일정한 이격 간격(G)을 두고 양측으로 떨어져 동일 평면상으로 배치되어 있다. 강재 몸체(10a,10b)는 소정의 두께를 갖는 판형으로 제작될 수 있다. 예로, 강재 몸체(10a,10b)는 웨브(11)와 웨브(11)의 양단에 플랜지(12)를 갖는 I형 또는 H형 단면형상을 갖는 압연 형강으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 강재 몸체(10a,10b)는 I형 압연 형강으로 구성되어 있다.The steel bodies 10a and 10b are disposed on the same plane apart from both sides with a constant spacing G. Steel bodies 10a and 10b may be manufactured in a plate shape having a predetermined thickness. For example, the steel bodies 10a and 10b may be made of a rolled steel having an I-shaped or H-shaped cross-section having a flange 12 at both ends of the web 11 and the web 11. In this embodiment, the steel bodies (10a, 10b) is composed of I-shaped rolled steel.
일측 강재 몸체(10a)에는 후술할 제1 체결볼트(60)의 조립을 위해 다수 개의 슬롯홀(102a)이 형성되어 있고, 타측 강재 몸체(10b)에는 제2 체결볼트(80)의 조립을 위해 다수 개의 볼트공(102b)이 형성되어 있다. 여기서 어느 한 쪽 강재 몸체(10a)에 형성된 슬롯홀(102a)과 다른 한쪽 강재 몸체(10b)에 형성된 볼트공(102b)은 동일한 배열구조를 갖거나 서로 다른 배열 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 슬롯홀(102a)과 볼트공(102b)이 서로 다른 배열 구조로 이루어져 있다. One side of the steel body (10a) is formed with a plurality of slot holes (102a) for the assembly of the first fastening bolt 60 to be described later, the other steel body (10b) for the assembly of the second fastening bolt (80) A plurality of bolt holes 102b are formed. Here, the slot hole 102a formed in one of the steel bodies 10a and the bolt hole 102b formed in the other steel body 10b may have the same arrangement structure or different arrangement structures. In the present embodiment, the slot hole 102a and the bolt hole 102b have different arrangements.
강재 몸체(10a,10b) 중 어느 하나의 양쪽 웨브에는 한 쌍의 마찰판(20a,20b)이 각기 용접으로 부착되어 있다. 마찰판(20a,20b)은 소정의 두께를 갖는 박판형으로 구성된다. 이때 마찰판(20a,20b)은 횡방향의 길이가 후술할 연결판의 길이에 비해 대략 반 정도로 짧고, 그의 종방향 높이가 연결판(30a,30b)의 높이와 동일하게 구성된다. 마찰판(20a,20b)은 알루미늄 또는 알루미늄합금, 합금주철 또는 주강품, 철계 또는 비철계의 주조품 등으로 제작될 수 있으나, 바람직하게는 후술할 마찰패드와 접촉하여 정량적인 마찰저항 값을 유지할 수 있는 스테인레스강 또는 스테인레스 합금강으로 제작될 수 있다.A pair of friction plates 20a and 20b are attached to both webs of either of the steel bodies 10a and 10b by welding, respectively. The friction plates 20a and 20b are configured in a thin plate shape having a predetermined thickness. At this time, the friction plate 20a, 20b is about half shorter than the length of the connecting plate to be described later, the longitudinal height is configured to be equal to the height of the connecting plate (30a, 30b). The friction plates 20a and 20b may be made of aluminum or aluminum alloy, alloy cast iron or cast steel, cast iron or non-ferrous metal, etc., but are preferably stainless in contact with a friction pad to be described later to maintain a quantitative frictional resistance value. It can be made of steel or stainless alloy steel.
마찰판(20a,20b)에는 도 4와 같이 횡과 종 방향으로 배치되어 두께 방향으로 관통된 복수 개의 슬롯홀(202)이 형성되어 있다. 복수 개의 슬롯홀(202)은 각기 일측의 강재 몸체(10a)측 복수 개의 슬롯홀(102a)과 동일한 크기로 일대일 대응하여 동일한 위치에 배열되어 있다.The friction plates 20a and 20b are formed with a plurality of slot holes 202 disposed in the transverse and longitudinal directions and penetrating in the thickness direction as shown in FIG. 4. Each of the plurality of slot holes 202 is arranged at the same position in one-to-one correspondence with the same size as the plurality of slot holes 102a on the side of the steel body 10a on one side.
이때 슬롯홀(202)은 제1 체결볼트(60)의 개수와 동일한 개수로 구성되며, 슬롯홀(202)은 높이 방향으로 길게 형성된 장공 형태를 이룬다.At this time, the slot hole 202 is composed of the same number as the number of the first fastening bolt 60, the slot hole 202 has a long hole shape formed long in the height direction.
마찰판(20a,20b)의 각기 일측으로 연결판(30a,30b)이 각각 배치된다. 한 쌍의 연결판(30a,30b)은 그의 일단부가 일측 마찰판(20a)의 측면에 일정한 겹침 구간(L1)으로 겹쳐져 위치되고, 그의 타단부가 마찰판(20a,20b)이 부착되지 않은 강재 몸체(10b)의 측면에 일정한 겹침 구간(L2)으로 겹쳐져 위치된다. 따라서 한 쌍의 연결판(30a,30b)은 서로 이격 간격(G)을 가지고 배치된 한 쌍의 강재 몸체(10a.10b)를 서로 연결시킴과 동시에 마찰판(20a,20b)을 강재 몸체(10a)에 밀착시키는 기능을 한다. 이때 'L1'과 'L2'의 겹침 구간은 서로 동일하거나 어느 한쪽으로 너무 겹쳐져 치우치지 않도록 함이 바람직하다.Connection plates 30a and 30b are disposed at one side of the friction plates 20a and 20b, respectively. The pair of connecting plates 30a and 30b are positioned so that one end thereof is overlapped with a constant overlapping section L1 on the side of one side friction plate 20a, and the other end thereof has no steel plate 20a and 20b attached thereto. On the side of 10b) is placed overlapping with a constant overlap section (L2). Accordingly, the pair of connecting plates 30a and 30b connect the pair of steel bodies 10a and 10b disposed at a spaced interval G to each other and simultaneously connect the friction plates 20a and 20b to the steel body 10a. It serves to adhere to. At this time, it is preferable that the overlapping sections of 'L1' and 'L2' are the same or not overlapped with each other too much.
연결판(30a,30b)에는 도 5와 같이 일측에 제1 체결볼트(60)가 조립되기 위해 복수 개의 제1 볼트공(301)과, 타측에 제2 체결볼트(80)가 조립되기 위해 복수 개의 제2 볼트공(302)이 형성되어 있다.A plurality of first bolt holes 301 to assemble the first fastening bolt 60 on one side and a second fastening bolt 80 on the other side are assembled in the connecting plates 30a and 30b as shown in FIG. 5. Second bolt holes 302 are formed.
한 쌍의 연결판(30a,30b)과 마찰판(20a,20b)의 마주하는 면 사이에는 복수 개의 마찰패드(40) 및 복수 개의 고감쇠 고무(50)가 개재되어 있다. 즉, 일측 연결판(30a)과 이웃한 일측 마찰판(20a)의 면 사이 그리고 타측 연결판(30b)과 이웃한 타측 마찰판(20b)의 면 사이에는 복수 개의 마찰패드(40) 및 복수 개의 고감쇠 고무(50)가 각기 위치되어 있다. 마찰패드(40) 및 고감쇠 고무(50)는 한 쌍의 연결판(30a,30b)에 고정 설치된다.A plurality of friction pads 40 and a plurality of high damping rubbers 50 are interposed between the pair of connecting plates 30a and 30b and the opposing surfaces of the friction plates 20a and 20b. That is, a plurality of friction pads 40 and a plurality of high attenuations are provided between one side of the connecting plate 30a and the adjacent one side friction plate 20a and between the other side of the connecting plate 30b and the adjacent side friction plate 20b. The rubbers 50 are located respectively. The friction pad 40 and the high damping rubber 50 are fixedly installed on the pair of connecting plates 30a and 30b.
이때 복수 개의 마찰패드(40)는 도 5와 같이 각기 좌우로 이웃한 2개의 제1볼트공(301)의 사이에 위치하여 격자 간격으로 배치되고, 복수 개의 고감쇠 고무(50)는 각기 상하로 이웃한 2개의 마찰패드(40)의 사이에 배치되어 있다. 마찰패드(40)와 고감쇠 고무(50)는 견고한 장착을 위해 각기 연결판(30a,30b)에 형성된 마찰패드 장착홈(401)과 고감쇠 고무 장착홈(501)에 일정 깊이로 끼워져 설치됨이 바람직하다.At this time, the plurality of friction pads 40 are disposed between the two first bolt holes 301 adjacent to each other left and right as shown in FIG. It is arrange | positioned between two adjacent friction pads 40. As shown in FIG. The friction pad 40 and the high damping rubber 50 are installed in a predetermined depth in the friction pad mounting groove 401 and the high damping rubber mounting groove 501 formed in the connecting plates 30a and 30b, respectively, for firm mounting. desirable.
각각의 마찰패드(40)는 알루미늄 또는 알루미늄합금에 세라믹입자를 분산강화시킨 알루미늄 복합재료, 탄소-탄소 복합재, 금속섬유(Steel-Fiber)를 사용하는 세미 메탈릭(Semi-Metalic)계 마찰재, 금속섬유 및 유ㆍ무기계 섬유를 혼용 사용하는 로 스틸(Low-Steel)계 마찰재, 금속섬유를 전혀 사용하지 않고 유ㆍ무기계 섬유만 사용하는 논스틸(Non-Steel)계 마찰재 중 어느 하나로 제작된 것이 될 수 있다. 바람직하게는 성능 및 환경적인 측면을 고려하여 비석면유기체(Non Asbetos Organism:NAO)로 제작될 수 있다.Each friction pad 40 is made of aluminum composite, carbon-carbon composite, and semi-metal based friction material using metal fiber, which are dispersed and strengthened ceramic particles in aluminum or aluminum alloy, and metal fiber. And low-steel friction materials using organic / inorganic fibers and non-steel friction materials using only organic / inorganic fibers without using any metal fibers. have. Preferably, in consideration of performance and environmental aspects can be made of non-asbestos organic (Non Asbetos Organism: NAO).
각각의 고감쇠 고무(50)는 동일한 크기와 두께를 갖는 직육면체 형상으로 구성된다. 고감쇠 고무(50)는 이 분야에서 공지된 임의의 고감쇠 고무가 사용될 수 있으며, 일반적으로 천연고무 또는/및 카본블랙에 충전제, 가황제, 노화방지제 및 가소제 등과 같은 첨가제를 첨가한 후 일정한 온도와 압력을 가하는 가황과정을 거쳐 제작된다. 고감쇠 고무의 탄성은 첨가제의 비율에 따라 조절될 수 있고 탄성에 의해 에너지 소산 능력이 좌우된다. 고감쇠 고무(50)는 설치 위치에서의 고정력을 확보하기 위해 접착제가 사용될 수 있다.Each high damping rubber 50 is configured in a rectangular parallelepiped shape having the same size and thickness. The high damping rubber 50 may be any of the high damping rubbers known in the art, and generally has a constant temperature after adding additives such as fillers, vulcanizing agents, antioxidants and plasticizers to natural rubber or carbon black. It is manufactured through vulcanization process under pressure and pressure. The elasticity of the high damping rubber can be adjusted according to the ratio of the additives and the energy dissipation capacity is determined by the elasticity. The high damping rubber 50 may be adhesive used to secure the fixing force in the installation position.
여기서 고감쇠 고무(50)의 두께는 설치 전에 마찰패드(40)의 두께 보다 상대적으로 크게 구성된다. 따라서 제1 체결볼트(60)를 체결 조임시키기 전에는 마찰패드(40)와 마찰판(20a,20b)의 면 사이에는 간격이 존재한다. 그러나 제1 체결볼트(60)를 도 3과 같이 완전히 체결 조임시키게 되면 각각의 고감쇠 고무(50)는 강제적으로 압축되어 마찰판(20a,20b)에 밀어 붙여져 밀착된다. 따라서 작은 진동의 발생시에 고감쇠 고무(50)는 정위치에서 그 진동을 흡수 감쇠시킨다.Here, the thickness of the high damping rubber 50 is configured to be relatively larger than the thickness of the friction pad 40 before installation. Therefore, before fastening and fastening the first fastening bolt 60, there is a gap between the friction pad 40 and the surface of the friction plate (20a, 20b). However, when the first fastening bolt 60 is fully fastened and tightened as shown in FIG. 3, each of the high damping rubbers 50 is forcibly compressed to be pressed against the friction plates 20a and 20b to be in close contact with each other. Thus, when a small vibration occurs, the high damping rubber 50 absorbs and attenuates the vibration at the correct position.
한 쌍의 연결판(30a,30b)을 한 쌍의 강재 몸체(10a,10b)에 연결시키기 위해 연결판 체결수단이 설치된다. 연결판 체결수단은 나사 방식의 체결력으로 복수 개의 마찰패드(40) 및 복수 개의 고감쇠 고무(50)를 한 쌍의 마찰판(20a,20b)에 강제적으로 밀착시키는 역할을 한다.Connecting plate fastening means are installed to connect the pair of connecting plates 30a and 30b to the pair of steel bodies 10a and 10b. The connecting plate fastening means serves to forcibly close the plurality of friction pads 40 and the plurality of high damping rubbers 50 to the pair of friction plates 20a and 20b using a screw-type fastening force.
연결판 체결수단은 연결판(30a,30b)의 일측 제1 볼트공(301)과 마찰판(20a,20b)의 슬롯홀(202) 및 일측 강재 몸체(10a)의 슬롯홀(102a)을 관통하여 너트(62)에 체결되는 복수 개의 제1 체결볼트(60)와, 복수 개의 제1 체결볼트(60) 에서 좌우로 이웃한 2개에 삽입되어 있는 와셔(70)와, 연결판(30a,30b)의 타측 제2 볼트공(302)과 타측 강재 몸체(10b)의 볼트공(102b)을 관통하여 너트(304)에 체결되는 복수 개의 제2 체결볼트(80)로 구성된다.The connecting plate fastening means penetrates through the first bolt hole 301 of the connecting plates 30a and 30b, the slot hole 202 of the friction plates 20a and 20b, and the slot hole 102a of the one steel body 10a. A plurality of first fastening bolts 60 fastened to the nut 62, washers 70 inserted into two adjacent left and right sides of the plurality of first fastening bolts 60, and connecting plates 30a and 30b. And a plurality of second fastening bolts 80 fastened to the nut 304 by penetrating the other second bolt hole 302 and the bolt hole 102b of the other steel body 10b.
이같이 조립된 복합제진장치는 슬롯홀(102a과 202)의 장방향 길이가 제1 체결볼트(60)의 단면 직경 보다 길게 구성되므로서 바람과 설계지진(Design-Based Earthquakes)에 모두 대응할 수 있는 고감쇠 고무(50)의 점탄성 변형과 마찰패드(40)의 상대적인 마찰 변위를 허용하게 되고, 이러한 고감쇠 고무(50)의 점탄성 변형과 마찰패드(40)의 마찰 변위에 따른 저항으로 진동의 흡수 및 감쇠가 가능해진다.The assembled vibration damping device is configured such that the longitudinal length of the slot holes 102a and 202 is longer than the cross-sectional diameter of the first fastening bolt 60, so that it can cope with both wind and design-based earthquakes. Allows the viscoelastic deformation of the damping rubber 50 and the relative frictional displacement of the friction pad 40, and the absorption of vibration and the resistance according to the viscoelastic deformation of the high damping rubber 50 and the frictional displacement of the friction pad 40. Attenuation becomes possible.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치는 풍하중이나 설계지진 또는 최대레벨지진 하중이 작용할 경우 강재 몸체(10a,10b)측 마찰판(20a,20b)과 연결판(30a,30b)의 사이에 개재된 복수 개의 고감쇠 고무(50)가 변형하면서 진동 에너지를 흡수하고, 마찰판(20a,20b)과 마찰패드(40) 사이의 마찰저항으로 지진에너지를 소산시키게 된다.That is, the composite vibration isolator according to an embodiment of the present invention is provided between the friction plates 20a and 20b of the steel body 10a and 10b and the connecting plates 30a and 30b when a wind load, a design earthquake or a maximum level earthquake load are applied. The high damping rubber 50 interposed therebetween deforms and absorbs vibration energy, and dissipates seismic energy by frictional resistance between the friction plates 20a and 20b and the friction pad 40.
따라서 바람과 지진에 모두 효과적으로 대응할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치는 마찰판(20a,20b)와 마찰패드(40)로 구성된 마찰 댐퍼와 점탄성 변형으로 진동을 억제하는 고감쇠 고무(50)를 하나로 조합한 제진장치를 통해 최대레벨지진이나 바람 및 설계지진시 진동에너지를 소산시킨다.Therefore, it can effectively respond to both wind and earthquake. That is, the composite vibration damper according to an embodiment of the present invention is a vibration damper comprising a friction damper composed of friction plates 20a and 20b and a friction pad 40 and a high damping rubber 50 that suppresses vibration by viscoelastic deformation. It dissipates vibration energy during maximum level earthquake or wind and design earthquake.
본 실시예는 마찰판(20a,20b)을 도 1에서와 같이 좌측의 강재 몸체(10a)에 설치하였으나 우측의 강재 몸체(10b)에 설치하여도 좋다. 이때 마찰패드(40)와 고감쇠 고무(50)의 설치 위치도 우측의 강재 몸체(10b)가 됨은 물론이다.In this embodiment, the friction plates 20a and 20b are installed in the steel body 10a on the left side as shown in FIG. 1, but may be installed in the steel body 10b on the right side. At this time, the installation position of the friction pad 40 and the high damping rubber 50 also becomes a steel body 10b on the right.
이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치는 바람과 지진에 모두 대응하기 위해 구조물의 다양한 위치에 설치될 수 있다. 그 일 예로서 도 6에서와 같이 좌우측 인방보(100)에 매입철근조립체(120)가 매설되고, 매입철근조립체(120)는 한 쌍의 U자형 철근(121)과 U자형 철근(121)의 굴곡부에 결합되는 굴곡강판(122) 및 한 쌍의 U자형 철근(121)을 감싸도록 결합되는 스터럽 철근(123)으로 구성되고, 매입철근조립체(120)의 U자형 철근(121)이 본 발명의 일 실시예의 댐퍼 몸체(10a,10b)에 용접으로 접합됨으로써 고정 설치될 수 있다.Composite vibration suppression apparatus according to an embodiment of the present invention configured as described above may be installed at various locations of the structure to cope with both wind and earthquake. As an example, as shown in FIG. 6, the embedded rebar assembly 120 is embedded in the left and right pulleys 100, and the embedded rebar assembly 120 includes a pair of U-shaped rebars 121 and U-shaped rebars 121. The U-shaped reinforcement 121 of the bent reinforcing bar assembly 120 is composed of a bent steel plate 122 coupled to the bent portion and the stub steel reinforcement 123 coupled to surround the pair of U-shaped reinforcement 121. It can be fixedly installed by welding to the damper body (10a, 10b) of one embodiment.
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진댐퍼가 인방보에 설치된 예를 가지고 바람 및 설계지진 작용시 그리고 최대레벨지진 작용시 거동을 구체적으로 설명한다.In the following, the composite vibration damper according to an embodiment of the present invention has an example installed in a pulley beam, and specifically describes the behavior during the wind and design earthquake action and the maximum level earthquake action.
도 7은 인방보의 전단거동에 따른 변형형태를 나타낸 개념도이다.7 is a conceptual view showing a deformation form according to the shear behavior of the pulverulent beam.
도 6에 나타낸 것처럼 구조물에 바람이나 지진이 작용하면 인방보에는 전단력이 발생하게 되고, 도 5에서와 같이 인방보의 중앙부에 설치된 본 발명에 따른 복합제진댐퍼는 기본적으로 바람이나 지진에 의해 발생하는 전단력에 의해 거동하게 된다. As shown in FIG. 6, when wind or earthquake acts on the structure, shear force is generated in the pulley. As shown in FIG. It is behaved by shear force.
바람이나 설계지진에 의한 미소변형이 발생할 경우 압축력을 받고 있는 고감쇠 고무(50)가 전단거동에 반응하여 미소하게 변형하면서 진동을 저감하게 된다. When micro deformation occurs due to wind or design earthquake, the high damping rubber 50, which is subjected to the compressive force, deforms in response to the shearing behavior and reduces the vibration.
최대레벨지진에 의한 대변형이 발생할 경우 고감쇠 고무(50)의 점탄성 변형과 마찰판(20a,20b)와 마찰패드(40) 사이에서 마찰력이 발생하면서 지진에너지를 소산시키게 된다.When the large deformation caused by the maximum level earthquake occurs, the seismic energy is dissipated while the viscoelastic deformation of the high damping rubber 50 and the friction force are generated between the friction plates 20a and 20b and the friction pad 40.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be. The invention is not limited by the invention as such variations and modifications but only by the claims appended hereto.
10a,10b : 강재 몸체
20a,20b : 마찰판
30a,30b : 연결판
40: 마찰 패드
50: 고감쇠 고무
60: 제1 체결볼트
70: 와셔
80: 제2 체결볼트
10a, 10b: steel body
20a, 20b: friction plate
30a, 30b: connecting plate
40: friction pad
50: high damping rubber
60: first fastening bolt
70: washer
80: second fastening bolt

Claims (4)

  1. 동일 평면상에 일정한 이격 간격을 두고 떨어져 양측으로 배치된 한 쌍의 강재 몸체(10a,10b);
    횡과 종 방향으로 배치되어 두께 방향으로 관통된 복수 개의 슬롯홀(202)을 가지고 어느 일측의 강재 몸체(10a 또는 10b)에 고정 설치된 한 쌍의 마찰판(20a,20b);
    일단부가 마찰판(20a,20b)의 측면에 겹쳐져 위치되고, 타단부가 마찰판(20a,20b)이 부착되지 않은 강재 몸체(10b)의 측면에 겹쳐지도록 위치되는 한 쌍의 연결판(30a,30b);
    일측의 마찰판(20a)과 마주보는 일측의 연결판(30a)의 대향면 그리고 타측의 마찰판(20b)과 마주보는 타측의 연결판(30b)의 대향면에 각기 설치되어 마찰 저항하는 복수 개의 마찰패드(40)와 점탄성 변형하는 복수 개의 고감쇠 고무(50); 및
    한 쌍의 연결판(30a,30b)을 한 쌍의 강재 몸체(10a,10b)에 연결시킴과 동시에 복수 개의 마찰패드(40) 및 복수 개의 고감쇠 고무(50)를 한 쌍의 마찰판(20a,20b)에 강제적으로 밀착시키는 연결판 체결수단을 포함한 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
    A pair of steel bodies 10a and 10b disposed on both sides of the same plane at regular intervals apart;
    A pair of friction plates 20a and 20b disposed in the transverse and longitudinal directions and fixed to the steel body 10a or 10b on either side with a plurality of slot holes 202 penetrating in the thickness direction;
    A pair of connecting plates 30a and 30b, one end of which is positioned to overlap the sides of the friction plates 20a and 20b, and the other end of which is positioned to overlap the sides of the steel body 10b to which the friction plates 20a and 20b are not attached. ;
    A plurality of friction pads each provided on the opposite surface of the connecting plate 30a on one side facing the friction plate 20a on one side and the opposite surface of the connecting plate 30b on the other side facing the other side friction plate 20b 40 and a plurality of high-damping rubber 50 to viscoelastic deformation; And
    While connecting the pair of connecting plates 30a and 30b to the pair of steel bodies 10a and 10b, the plurality of friction pads 40 and the plurality of high damping rubbers 50 are connected to the pair of friction plates 20a, Combination device for viscoelasticity and friction characterized in that it comprises a connecting plate fastening means forcibly in close contact with 20b).
  2. 청구항 1에 있어서
    한 쌍의 강재 몸체(10a,10b)는 I형 또는 H형 단면형상을 갖는 압연형강으로 구성된 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
    Claim 1
    The pair of steel bodies (10a, 10b) is a composite vibration suppression apparatus using viscoelasticity and friction, characterized in that consisting of a rolled steel having an I-type or H-shaped cross-sectional shape.
  3. 청구항 1에 있어서,
    복수 개의 마찰패드(40)가 격자 간격으로 배치되고, 복수 개의 고감쇠 고무(50)는 각기 상하로 이웃한 2개의 마찰패드(40)의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
    The method according to claim 1,
    The plurality of friction pads 40 are arranged at a lattice interval, and the plurality of high damping rubbers 50 are disposed between two friction pads 40 adjacent to each other up and down, using viscoelasticity and friction. Compound vibration damper.
  4. 청구항 1에 있어서,
    연결판 체결수단은,
    복수 개의 마찰패드(40)의 각기 양측에 위치되어 한 쌍의 연결판(30a,30b)의 일측 겹침구간의 면을 관통함과 동시에 한 쌍의 마찰판(20a,20b)의 슬롯홀(202) 및 일측 강재 몸체(10a)를 관통하여 체결되는 복수 개의 제1 체결볼트(60);
    복수 개의 제1 체결볼트(60)의 이웃한 2개에 각기 삽입되어 있는 와셔(70); 및
    한 쌍의 연결판(30a,30b)의 타측 겹칩구간의 면과 타측 강재 몸체(10b)를 관통하여 체결되는 복수 개의 제2 체결볼트(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
    The method according to claim 1,
    Connecting plate fastening means,
    The slot holes 202 of the pair of friction plates 20a and 20b are located at both sides of the plurality of friction pads 40 and penetrate the surface of one side overlapping section of the pair of connecting plates 30a and 30b. A plurality of first fastening bolts 60 fastened through one side of the steel body 10a;
    Washers 70 are respectively inserted into two adjacent two of the plurality of first fastening bolts (60); And
    Composite using viscoelasticity and friction, characterized in that it comprises a plurality of second fastening bolts 80 which are fastened through the surface of the other overlapping chip section of the pair of connecting plates (30a, 30b) and the other steel body (10b) Vibration damper.
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