KR101140160B1 - 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치 - Google Patents

면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101140160B1
KR101140160B1 KR1020110035661A KR20110035661A KR101140160B1 KR 101140160 B1 KR101140160 B1 KR 101140160B1 KR 1020110035661 A KR1020110035661 A KR 1020110035661A KR 20110035661 A KR20110035661 A KR 20110035661A KR 101140160 B1 KR101140160 B1 KR 101140160B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
external force
damper
suction part
cylinder
piston
Prior art date
Application number
KR1020110035661A
Other languages
English (en)
Inventor
임재성
Original Assignee
주식회사 씨앤엠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 씨앤엠 filed Critical 주식회사 씨앤엠
Priority to KR1020110035661A priority Critical patent/KR101140160B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101140160B1 publication Critical patent/KR101140160B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
    • F16F9/14—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect
    • F16F9/16—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts
    • F16F9/18—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00—Purpose; Design features
    • F16F2230/0023—Purpose; Design features protective

Abstract

외관을 형성하는 실린더; 상기 실린더 내에서 신축되면서 점성 변형 또는 탄성 변형되는 흡진부; 외력을 상기 흡진부에 전달하는 피스톤; 면진 대상물에 체결되는 제1 커넥터 및 제2 커넥터; 를 포함하는 면진 댐퍼 및 이를 포함하는 건물용 면진 장치가 기재된다.

Description

면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치{DAMPER AND SHOCK ABSORBING DEVICE FOR BUILDING}
본 발명은 지진 발생시 진동 또는 충격을 흡수하는 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치에 관한 것이다.
지진에 견디는 방법은 크게 내진(耐震) 설계, 면진(免震) 설계, 제진(制震) 설계로 구분할 수 있다.
내진 설계는 구조물을 튼튼하게 설계하여 지진에 대항하고자 하는 단순한 개념이다.
면진은 지진과 대항하지 않고 지진파가 갖는 에너지 대역으로부터 도피하는 방안, 지진력의 전달을 줄이거나 흡수하는 방안, 또는 지면과 건물 사이의 경계면에 진동 절연 장치를 설치하거나 진동 흡수 장치를 설치하는 방안이다.
제진은 외부에서 오는 진동과 이에 따른 구조물의 진동을 감지하는 센서를 구조물에 설치하고 외부 진동에 역위상을 갖는 제어력을 가하여 구조물의 진동을 저감시키는 능동적 제진 방법과, 강제적인 제어력을 가하지 않고 구조물의 강성이나 감쇄 특성을 순간적으로 변화시켜 진동을 제어하는 수동적 제진 방법이 있다.
능동적 제진 방법은 구조물에 입력되는 진동과 구조물의 응답을 계산하여 반대 방향의 제어력을 인위적으로 구조물에 가함으로써 진동을 저감하는 것이고, 수동적 제진 방법은 입력되는 진동의 주기성분을 즉시 분석하여 공진을 피할 수 있도록 구조물의 진동 특성을 바꾸는 방법이다.
수동적 또는 능동적 제진 방법은 이론적으로는 가능하나 실제적으로는 전자계산기에 의한 계산상의 조그만 착오로 인해서 오히려 구조물을 파괴하는 방향으로 진동을 증가시키게 될 위험성과 언제 발생할지도 모르는 지진에 대비하여 항상 설비의 유지 보수를 해야 하는 단점이 있다.
본 발명은 저렴한 비용으로 효과적인 지진 대응을 할 수 있고, 소형 건물에도 설치할 수 있으며, 정밀한 유지 보수 작업을 요하지 않는 새로운 구조의 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치를 제안한다.
종래의 면진 댐퍼는 내부에 작동 오일을 포함하고 작동 오일이 오리피스를 통하여 유입 또는 유출되면서 발생하는 에너지 손실에 의하여 진동을 흡수하였다. 따라서, 작동 오일이 외부로 유출되어 장치를 오염시키거나, 일상 생활 공간이 되는 건물의 내관 및 외관을 해치므로 면밀한 유지 보수 작업이 필요하거나, 시간 경과에 따라 작동 오일의 양이나 특성이 변동되므로 장시간 사용 신뢰성을 보장하기 어려운 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명은 액상의 오일 및 오리피스를 이용한 종래의 댐퍼 구조를 탈피하고, 분자간 마찰 또는 고체 상태에서의 점성 변형이나 탄성 변형에 의하여 진동을 흡수하는 새로운 구조의 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치를 제시한다.
본 발명의 면진 댐퍼는, 외관을 형성하는 실린더; 상기 실린더 내에서 신축되면서 점성 변형 또는 탄성 변형되는 흡진부; 외력을 상기 흡진부에 전달하는 피스톤; 면진 대상물에 체결되는 제1 커넥터 및 제2 커넥터; 를 포함한다.
본 발명의 건물용 면진 장치는, 면진 대상물에 설치되며 지진 발생시 제1 변위를 갖는 프레임; 상기 프레임의 대각선 방향으로 마주보는 두 개의 꼭지점 위치에 각각의 일단부가 힌지 결합되는 제1 로드 및 제2 로드; 상기 프레임의 나머지 꼭지점 위치에 일단부가 힌지 결합되며, 상기 지진 발생에 따라 신축되는 면진 댐퍼; 상기 제1 로드, 상기 제2 로드 및 상기 면진 댐퍼의 타단부를 연결하는 것으로, 상기 지진 발생시 상기 제1 로드, 상기 제2 로드 및 상기 면진 댐퍼의 회동과 상기 면진 댐퍼의 신축에 따라 제2 변위를 갖는 조인트; 를 포함한다. 여기서, 상기 제2 변위가 상기 제1 변위보다 더 크게 증폭된다.
본 발명의 면진 댐퍼에 따르면 코일 스프링의 선형 단면적이나, 내경, 외경, 권선 수, 피복 고무의 두께나 형상 등의 설계 변수 조절에 따라, 구조물의 고유 주기를 장주기화하거나 구조물의 최대 변위를 흡수하거나, 면진 댐퍼의 최대 허용 하중, 최대 허용 변위, 면진 타겟이 되는 지진 주파수 대역에 따라 최적 맞춤 설계가 가능하다.
따라서, 종래의 감쇠 특성에 의존하는 작동 유체 방식 댐퍼와 현저히 차별화된다. 누유나 오염의 염려가 없고 장시간 사용 신뢰성이 향상되는 것도 주요 장점이다.
학교나 원자력 발전소 등은 저층 건물이므로 구조물의 고유 주기를 장주기화하는데 애로 사항이 있으며, 실제로 최근의 지진 사고에서 대파되는 건물은 저층 건물이 많은 실정이다. 따라서, 본 발명의 면진 댐퍼 및 면진 장치는 저층 건물의 면진 설계에 강력한 효과를 발휘하며, 구조물의 고유 주기를 장주기화할 수 있고, 구조물에 전달되는 지진 에너지를 분자간 마찰, 점성 변형, 탄성 변형 등의 형태로 소모하여 붕괴를 방지한다.
건물용 면진 장치는 건물의 창호나 문틀을 포함한 건물의 벽면에 설치된다. 지진 발생시 건물이 변형되며, 지진력은 면진 장치의 감쇠 특성에 의하여 흡수된다. 또한, 면진 장치를 통하여 건물의 고유 주기를 지진의 단주기 대역으로부터 회피시켜 공진 가능성을 억제한다.
프레임의 제1 변위(L1)가 발생하면, 조인트는 제1 로드, 제2 로드 및 면진 댐퍼의 회동 또는 신축에 따라 제2 변위(L2)를 갖게 되며, 이들 부재의 기하학적 배치 구조로 인하여 제2 변위(L2)는 제1 변위(L1)보다 더 크게 증폭된다. 프레임의 제1 변위(L1)보다 면진 댐퍼의 신축량인 제2 변위(L2)가 훨씬 증폭되며, 이에 따라 면진 댐퍼의 에너지 흡수율을 최대로 끌어올릴 수 있다.
본 발명에 따르면, ①제1 로드, 제2 로드 및 면진 댐퍼의 설치 개수와 설치 위치, ②제1 로드, 제2 로드 및 면진 댐퍼의 일단부가 결합되는 프레임 힌지의 개수와 위치, ③조인트의 개수와 위치, ④면진 댐퍼의 길이가 쇼트 타입(short type)인지 롱 타입(long type)인지 여부에 따라 결정되는 면진 장치의 형상 변경을 통하여 면진 대상물의 고유 주기 조절, 지진력의 감쇠 특성을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 면진 댐퍼의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 중립 위치에 있는 면진 댐퍼를 나타내고, 도 4는 압축된 상태의 면진 댐퍼를 나타내며, 도 5는 신장된 상태의 면진 댐퍼를 나타낸다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 면진 댐퍼의 흡진부에 대한 다양한 실시예를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 면진 댐퍼의 동작 특성을 도시한 그림이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 건물용 면진 장치의 정면도이다.
도 14는 본 발명의 건물용 면진 장치의 다양한 실시예를 도시하는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 면진 댐퍼(100)의 외관 사시도이다. 도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 도 3은 중립 위치에 있는 면진 댐퍼(100)를 나타내고, 도 4는 압축된 상태의 면진 댐퍼(100)를 나타내며, 도 5는 신장된 상태의 면진 댐퍼(100)를 나타낸다. 도 6 내지 도 10은 본 발명의 면진 댐퍼(100)의 흡진부에 대한 다양한 실시예를 도시한 단면도이다. 도 11은 본 발명의 면진 댐퍼(100)의 동작 특성을 도시한 그림이다.
도 1 내지 도 11을 함께 참조하며 본 발명의 면진 댐퍼(100)의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 면진 댐퍼(100)는 실린더(102)와, 실린더(102) 내에 장착되는 흡진부와, 외력을 흡진부에 전달하는 피스톤(130)을 포함한다.
실린더(102)는 면진 댐퍼(100)의 외관을 형성하는 것으로, 중공 파이프를 절단하여 형성하거나 두 장의 반원형 원통을 용접하여 형성할 수 있다. 실린더(102)의 일측 단부에는 면진 대상물에 체결되는 제1 커넥터(191)가 형성되고, 실린더(102)의 타측 단부에는 실린더(102)를 밀봉하거나 흡진부에 예압을 가하는 실린더 캡(104)이 체결된다.
실린더 캡(104)은 흡진부와 같은 실린더(102) 내부의 수용물이 외부로 이탈되지 않도록 실린더(102)를 밀봉하며, 흡진부에 외력을 전달하는 연결봉(133)의 이동을 안내하는 기능을 한다.
일 실시예로서, 실린더 캡(104)의 외주에 캡 나사부(105)가 형성되고, 실린더(102)의 단부 내주에 실린더 나사부(103)가 형성되며, 캡 나사부(105) 및 실린더 나사부(103)의 나사 체결에 의하여 실린더 캡(104)이 실린더(102)에 고정된다.
피스톤(130)은 흡진부에 접촉되어 흡진부에 외력을 전달하는 외력 전달판(131)과, 외력 전달판(131)에서 실린더(102) 외부로 연장되며 제2 커넥터(192)에 연결되는 연결봉(133)을 포함한다. 연결봉 단부(132)가 제2 커넥터(192)에 고정되며, 제2 커넥터(192)를 통하여 전달되는 외력은 연결봉(133) 및 외력 전달판(131)을 거쳐 흡진부에 전달된다.
커버(106)는 고무 재질로 된 자바라 형상일 수 있으며, 제2 커넥터(192)와 실린더 캡(104) 사이에 개재되어 외부 이물질 유입을 차단하고, 실린더 캡(104)을 통하여 노출된 상태로 이동되는 연결봉(133)을 감싸서 면진 댐퍼(100)의 작동시 틈새에 물체가 끼어서 발생하는 안전 사고를 방지한다.
면진 댐퍼(100)의 양단부에는 면진 대상물이 연결되며, 면진 대상물이란 지진력이 작용하는 건물이나 구조물을 말한다. 면진 댐퍼(100)와 면진 대상물의 체결을 위하여, 면진 댐퍼(100)의 양단부에 제1 커넥터(191) 및 제2 커넥터(192)가 마련된다. 제1 커넥터(191)는 실린더(102)의 단부에 연결되고, 제2 커넥터(192)는 피스톤(130)의 연결봉 단부(132)에 연결된다.
일 실시예로서, 제1 커넥터(191) 및 제2 커넥터(192)는 핀 또는 볼트가 회동 가능한 상태로 체결되는 조인트(250) 결합에 의하여 면진 대상물에 체결된다. 면진 댐퍼(100)는 축 방향으로만 외력을 전달받고 면진 댐퍼(100)의 휨 변형 우려가 있는 횡방향의 전단력은 피할 수 있도록 결합 구멍(193)에 핀이나 볼트 등이 회동 가능하게 체결되는 것이 바람직하다.
흡진부는 신장 또는 압축되면서 분자간 마찰 또는 고체 상태에서의 점성 변형이나 탄성 변형에 의하여 외력을 흡수한다. 즉, 흡진부는 압축 변형되면서 에너지를 소모하고 이에 따라 외력을 감쇠시키거나, 신장 변형되면서 에너지를 소모하여 외력을 감쇠한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 실시예에 따르면, x축으로 표시된 축방향을 따라 피스톤(130)이 이동될 때, 피스톤(130)의 일측에 제1 흡진부(110)가 배치되고 피스톤(130)의 타측에 제2 흡진부(120)가 배치된다.
도 2를 참조하면 면진 댐퍼(100)의 조립 전에 제1 흡진부(110) 및 제2 흡진부(120)의 초기 길이는 L0이다. 도 3을 참조하면, 제1 흡진부(110) 및 제2 흡진부(120)의 초기 길이 L0가 예압 길이 L1 및 L2보다 크다고 가정할 때, 실린더 캡(104)의 체결에 의한 예압(preload)을 받아 제1 흡진부(110)의 길이는 L1으로 수축되고 제2 흡진부(120)의 길이도 L2로 수축된다. 도 3은 면진 댐퍼(100)에 외력이 작용하지 않을 때를 도시한다.
도 4는 제1 커넥터(191) 및 제2 커넥터(192) 사이의 거리를 감소시키는 외력으로서 면진 댐퍼(100)에 압축력이 작용할 때를 도시한다. 면진 댐퍼(100)에 압축력이 작용하면, 피스톤(130)에 연결된 외력 전달판(131)이 일측으로 이동하며 제1 흡진부(110)를 가압한다. 제1 흡진부(110)는 가압에 의하여 길이 L1'로 수축 변형되면서 외력을 흡수한다. 제2 흡진부(120)에는 외력이 작용하지 않으므로 도 3의 예압 길이 L2 로부터 도 4의 L2'로 자유 신장된다. 도 4의 경우, 제2 흡진부(120)의 길이 L2'는 도 2의 조립 전 초기 길이인 L0까지 최대로 신장될 수 있다.
도 5는 제1 커넥터(191) 및 제2 커넥터(192) 사이의 거리를 증가시키는 외력으로서 면진 댐퍼(100)에 인장력이 작용할 때를 도시한다. 면진 댐퍼(100)에 인장력이 작용하면, 피스톤(130)에 연결된 외력 전달판(131)이 타측으로 이동하면서 제2 흡진부(120)를 가압한다. 제2 흡진부(120)는 가압에 의하여 길이 L2"로 수축 변형되면서 외력을 흡수한다. 제1 흡진부(110)에는 외력이 작용하지 않으므로 도 3의 예압 길이 L1으로부터 도 5의 L1"로 자유 신장된다. 도 5의 경우에도, 제1 흡진부(110)의 길이 L1"는 도 2의 조립 전 초기 길이인 L0까지 최대로 신장될 수 있다.
위에서는 외력 전달판(131) 및 흡진부의 연결 방법에 있어서 외력 전달판(131)이 흡진부에 단순 접촉 상태로 연결되므로 흡진부에 압축력만 전달할 수 있는 경우를 설명한다. 즉, 제1 흡진부(110) 및 제2 흡진부(120) 중 어느 하나가 수축될 때만 외력을 흡수하는 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여기에 한정되지 않고 흡진부 및 피스톤(130)의 설치 구조에 따라 흡진부가 신장될 때도 외력 흡수가 가능하게 할 수 있다.
일 실시예로서, 외력 전달판(131)이 제1 흡진부(110) 및 제2 흡진부(120)를 신장 및 압축시킬 수 있도록 결합되면, 제1 흡진부(110)의 신장 변형은 물론 압축 변형에 의하여 외력을 흡수할 수 있고, 제2 흡진부(120)의 신장 변형은 물론 압축 변형에 의하여 외력을 흡수할 수 있다. 이때, 외력 전달판(131)은 흡진부의 단부에 단순 접촉되지 않고 접착제, 용접, 볼트 고정 등에 의하여 완전히 접합 고정된다.
즉, 도 2에 도시된 흡진부 및 실린더(102)의 조립 전 초기 길이 L0와 도 3에 도시된 흡진부 및 실린더(102)의 조립 후 길이 L1 또는 L2의 상관 관계를 불문하고, 도 4와 같이 면진 댐퍼(100)에 압축력이 작용하면 피스톤(130)이 일측으로 이동되고, 제1 흡진부(110)는 L1에서 L1'로 길이가 감소되면서 외력을 흡수하고, 제2 흡진부(120)는 L2에서 L2'로 길이가 증가되면서 외력을 흡수한다.
도 5와 같이 면진 댐퍼(100)에 인장력이 작용하면 피스톤(130)이 타측으로 이동되고, 제1 흡진부(110)는 L1에서 L1"로 길이가 증가되면서 외력을 흡수하고, 제2 흡진부(120)는 L2에서 L2"로 길이가 감소되면서 외력을 흡수한다.
위에서 설명한 실시예를 정리하면, 면진 댐퍼(100)에 압축 방향의 외력 또는 인장 방향의 외력이 작용할 때, 제1 흡진부(110) 및 제2 흡진부(120) 중 적어도 하나가 인장 또는 수축됨에 따라 외력을 흡수한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 실시예는 외력 전달판(131)을 가운데 두고 일측 및 타측에 제1 흡진부(110) 및 제2 흡진부(120)가 설치되는 실시예를 설명한다.
그러나, 도시되지 않은 실시예로서, 외력 전달판(131)의 어느 한 쪽에만 흡진부가 단수 또는 복수로 설치되는 실시예도 가능하다.
즉, 외력 전달판(131)의 일측에 제1 흡진부(110)가 설치되거나 외력 전달판(131)의 타측에 제2 흡진부(120)가 설치되거나, 외력 전달판(131)의 일측에 복수의 흡진부가 설치된다. 흡진부의 압축 변형 또는 수축 변형에 의하여 외력이 흡수된다.
예를 들어 외력 전달부의 일측에 제1 흡진부(110)만 설치되는 경우, 제1 흡진부(110)의 양단이 실린더(102) 및 외력 전달부에 접합 고정되면, 면진 댐퍼(100)에 압축력이 작용할 때 제1 흡진부(110)가 압축 변형되면서 외력을 흡수하고 면진 댐퍼(100)에 인장력이 작용할 때 제1 흡진부(110)가 인장 변형되면서 외력을 흡수한다.
또한, 외력 전달부의 타측에 제2 흡진부(120)만 설치되는 경우, 제2 흡진부(120)의 양단이 실린더 캡(104) 및 외력 전달부에 접합 고정되면, 면진 댐퍼(100)에 압축력이 작용할 때 제2 흡진부(120)가 인장 변형되면서 외력을 흡수하고 면진 댐퍼(100)에 인장력이 작용할 때 제2 흡진부(120)가 압축 변형되면서 외력을 흡수한다.
도 6 내지 도 9는 압축 변형 또는 인장 변형에 따라 외력을 흡수하는 흡진부의 다양한 실시예를 도시한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 흡진부는 나선형의 코일 스프링(111)과 이것을 감싸는 피복 고무(113)를 포함한다. 코일 스프링(111) 및 피복 고무(113)는 고체 상태에서 변형되고 에너지를 소모하여 외력을 흡수한다.
코일 스프링(111)은 분자간 마찰, 점성 변형, 탄성 변형, 변형시 발생하는 열의 형태로 외력의 일부를 소모하고, 흡진부의 변형시 좌굴(toggle)을 방지하거나 축 방향으로만 외력이 작용하도록 하여 피복 고무(113)가 축 방향 이외의 방향으로 틀어지지 않게 하며, 실린더(102)나 피스톤(130)이 외력에 의하여 파손되지 않게 완충 작용을 한다.
피복 고무(113)는 내부 마찰에 의한 댐핑 역할을 하며, 큰 변위에 견딜 수 있는 형상 및 두께로 설계되고, 코일 스프링(111)의 과도한 변형, 피로 파괴, 소성 변형을 억제한다. 피복 고무(113)는, 분자간 마찰, 점성 마찰, 쿨롱 마찰, 점성 변형, 탄성 변형, 변형시 발생하는 열 등 다양한 형태로 외력의 일부를 소모함과 동시에 고무의 내부 마찰에 의해 댐핑 역할을 하고, 외력의 작용시 실린더(102), 피스톤(130), 코일 스프링(111)을 보호한다.
코일 스프링(111)의 선형 단면적이나, 내경, 외경, 권선 수, 피복 고무(113)의 두께나 형상은 면진 댐퍼(100)의 최대 허용 하중, 최대 허용 변위, 면진 타겟이 되는 지진 주파수 대역에 따라 최적화된다.
도 6에 따르면, 피복 고무(113)는 코일 스프링(111)을 감싸는 원형 단면을 가지며, 코일 스프링(111)의 어느 한 코일을 감싸는 피복 고무(113)가 이웃한 코일을 감싸는 피복 고무(113)와 이격될 수 있는 정도로 피복 두께를 설정한다. 이 실시예에서는 작은 지진 하중 작용시에도 흡진부의 민감한 변형 거동을 보이는 특성이 있으므로 지진 하중의 크기가 작고 주파수가 높은 하중을 감쇠하는데 적합하다.
도 7에 따르면 어느 한 코일을 감싸는 피복 고무(113)와 이웃한 코일을 감싸는 피복 고무(113)가 연속적으로 연결되도록 피복 고무(113)의 형상을 설정한다. 이 실시예는 코일 스프링(111)보다 피복 고무(113)가 차지하는 면적이 훨씬 크므로 동일한 부피에 대하여 흡진부의 감쇠 계수를 최대화할 수 있는 장점이 있으며, 지진 하중의 크기나 진폭이 크거나 높은 감쇠율이 필요한 경우에 적합하다.
도 8에 따르면, 코일 스프링(111)을 피복 고무(113)가 감싸고 어느 한 코일을 감싸는 피복 고무(113)와 이웃한 코일을 감싸는 피복 고무(113)가 연속적으로 연결되는 점에서는 도 7과 유사하다. 그러나, 코일 스프링(111)은 흡진부의 내주에 치우치게 배치되고 피복 고무(113)는 흡진부의 외주에 배치되며 각 코일의 중심점(112)이 피복 고무(113)의 오목부(114)에 위치하도록 배치되는 특징이 있으므로 흡진부의 변형시 좌굴(toggle) 방지에 유리하고 축 방향으로만 외력이 작용하도록 하여 피복 고무(113)가 축 방향 이외의 방향으로 틀어짐을 방지하기 좋다. 또한, 코일 스프링(111)의 단면적 : 피복 고무(113)의 단면적의 비율이 1:3 이상이 되도록 피복 고무(113)의 점유 면적을 증가시켰으므로, 피복 고무(113)의 점유 면적이 커서 지진 하중의 크기가 크고 높은 감쇠율이 필요한 구조물에 적합하다.
도 2 내지 도 8에 도시된 실시예에서, 내부 마찰이 큰 가류 고무를 금속재로 된 코일 스프링(111)에 피복시키기 때문에 공진시 진폭을 감소시키는 효과가 크다. 가류 고무가 분자층 상호 간에 작용하는 진동을 흡수함으로서 고주파 진동의 흡수에 적합하다. 또 코일 스프링(111)에서 발생하는 서징(surging) 효과를 피복 고무(113)에 의하여 방지할 수 있다. 서징 효과란 코일 스프링(111)이 고유 진동수에 가까운 변동 하중을 받았을 때 코일 스프링(111) 자체의 고유 진동이 유발되는 현상을 말한다.
흡진부의 하중과 변위의 관계는 피복 고무(113)의 점성 변형 및 탄성 변형 이론과 형상 효과에 의해 비선형의 거동 특성이 얻어진다. 따라서, 하중이 변해도 스프링계의 고유 진동수가 거의 일정해진다.
흡진부의 코일 스프링(111)은 고무로 피복되므로 금속재 코일 스프링(111)의 부식이나 오염이 차단되며, 장시간 사용에 따른 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 냉지에서 사용하는 코일 스프링(111)은 결빙으로 고착되어 스프링 작용이 제약되지만 흡진부는 고착의 염려없이 주변 온도에 변동없는 감쇠 특성을 얻을 수 있다.
한편, 도시되지 않은 실시예로서, 흡진부는 실린더(102) 내부에 배치되며 피스톤(130)에 의하여 신축되는 점탄성 부재를 포함한다.
구체적 실시예로서, 도 9에 따르면, 흡진부는 진동을 흡수하는 점탄성 부재로서 고무 부쉬(118)를 구비한다. 서로 이웃하게 배치되는 다수의 원판(116)이 마련될 때, 한 쌍의 원판(116) 사이에 고무 부쉬(118)가 배치된다. 원판(116) 및 고무 부쉬(118)는 축방향을 따라 교대로 배열될 수 있다.
이 실시예에서는 금속 재질의 코일 스프링(111)은 생략되고 정해진 설치 공간 한도에서 댐핑 계수를 최대화할 수 있도록 댐핑 계수가 큰 고무 부쉬(118)만을 사용하여 흡진 작용을 한다.
이때, 고무 부쉬(118)의 좌굴을 방지하고 변형을 축방향으로 제한하기 위하여 고무 부쉬(118)의 길이를 최소로 하고 고무 부쉬(118) 사이에 원판(116)이 개재될 수 있다. 원판(116) 및 고무 부쉬(118)의 중앙부에는 연결봉(133)이 관통되는 구멍이 형성된다.
외경 폭에 비하여 축방향 길이가 긴 한 개의 통고무를 사용할 수도 있지만, 그것보다 축방향 길이가 짧은 고무 부쉬(118)를 여러 개 적층하면 흡진부의 변형시 좌굴(toggle) 방지에 유리하고 축 방향으로만 외력이 작용하도록 하여 고무 부쉬(118)가 축방향 이외의 방향으로 틀어짐을 방지하기 좋다. 원판(116)은 고무 부쉬(118)가 축방향 외측으로 틀어지는 것을 방지하고 외력을 고무 부쉬(118)의 축방향으로 집중 전달한다.
도 10을 참조하면, 흡진부는 진동을 흡수하는 점탄성 부재로서 고무 블록(300)을 구비한다. 고무 블록(300)은 연결봉(133)에 축방향으로 끼워지는 고무 블록 구멍(310)과, 서로 이웃한 고무 블록(300)에 대하여 축방향으로 외력을 전달하는 고무 블록 테두리(320)와, 한 쌍의 고무 블록 테두리(320) 사이에 위치하며 외력을 흡수하는 외력 흡수부(330)를 구비한다. 피스톤(130)의 외력 전달판(131)은 최외곽에 배치되는 고무 블록 테두리(320)에 밀착되며, 외력 전달판(131)은 고무 블록(300)을 압축시키거나 인장시킴으로써 외력이 고무 블록(300)에서 흡수된다.
지진이 발생하여 지표면에서의 큰 흔들림이 있으면 지표면에 놓여있는 모든 물체는 힘을 받게 되나 물체의 진동수가 지진의 진동수에 근접한 물체는 공진을 일으켜 붕괴 위험성에 직면한다. 그러므로 지진의 진동수 특성을 파악하고 이에 대비하여 구조물의 고유 진동수 및 면진 특성을 설계해야 한다.
구조물의 내진설계에 있어서 지진파의 특성을 정확히 파악하지 못한 1950년대까지는 단지 구조물을 튼튼히 설계하여 지진에 대비하고 하였으나, 지진파는 단주기 성분보다 장주기 성분에 상대적으로 에너지가 적게 내포된다는 사실을 알고 난 1960년대부터는, 구조물을 부드럽게 설계하여 고유 주기를 장주기화하는 면진 설계가 오히려 안전하다는 사실을 인지하기 시작하였다.
이와 같이 구조물을 부드럽게 설계하는 방법으로서, 초고층 구조물과 같이 높이를 높게 하여 고유 주기를 길게 하는 방법이 있으나, 저층 건축물 및 일반적인 교량 구조물은 통상적인 사용상의 하중 지지 조건을 만족해야 하므로 지지 부재의 최소 단면적이 커서 구조물의 고유 주기를 장주기화하는데 한계가 있다.
그러므로 구조물 지지 부재의 단면적을 유지한 상태에서 인위적으로 구조물의 고유 주기를 길게 하기 위한 방법으로서 본 발명과 같이 구조물의 지지 부재에 고무와 같은 점탄성 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
학교나 원자력 발전소 등은 저층 건물이므로 구조물의 고유 주기를 장주기화하는데 애로 사항이 있으며, 실제로 최근의 지진 사고에서 대파되는 건물은 저층 건물이 많은 실정이다. 따라서, 본 발명의 면진 댐퍼(100) 및 면진 장치는 저층 건물의 면진 설계에 강력한 효과를 발휘하며, 탄성 계수나 경계 조건을 조절할 수 있으므로 구조물의 고유 주기를 장주기화할 수 있고, 구조물에 전달되는 지진 에너지를 분자간 마찰, 점성 변형, 탄성 변형 등의 형태로 소모하여 붕괴를 방지한다.
도 11은 본 발명의 면진 댐퍼(100)의 동작 특성을 도시한 그림이다. 이를 참조하면, 구조물의 고유 주기 또는 지진 하중이 저주기, 중주기, 장주기인 경우에 대하여, 구조물의 최대 가속도와 최대 변위를 표시한다. 수평축은 주기를 표시하고 수직축은 진폭의 크기를 나타낸다.
이를 참조하면 저주기의 지진 하중은 높은 에너지를 내포하므로, 최대 가속도의 크기가 ai-max로 크고 최대 변위의 크기는 Si-max로 작다. 저층 건물의 고유 주기는 저주기이므로 큰 값의 최대 가속도가 작용하는 상태에서 공진이 발생하기 쉽다. 본 발명의 면진 댐퍼(100)가 저층 건물에 설치될 경우 흡진부는 구조물의 고유 주기를 장주기화하는 특성을 갖도록 최적 설계된다. 따라서, 공진 주기가 회피되어 저주기의 지진시에도 공진 가능성이 억제된다.
구조물의 고유 주기는 구조물의 질량과 탄성 계수에 의하여 결정되며 원칙적으로 감쇠 계수에는 영향을 받지 않는다. 구조물의 질량을 조절하는 것은 저층 건물에서 사실상 불가능하지만 구조물의 탄성 계수나 경계 조건을 조절하는 것은 본 발명의 면진 댐퍼(100)를 통하여 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 흡진부에 마련된 코일 스프링(111)의 탄성 계수를 조절하거나 면진 댐퍼(100)와 구조물의 체결 조건 및 체결 위치에 따라 결정되는 경계 조건을 조절하면, 저층 구조물의 고유 주기를 쉽게 장주기화할 수 있다. 이에 비하여 종래의 작동 오일 방식으로 된 유체 댐퍼는 감쇠 성분 조절에 관심을 두므로 구조물의 고유 주기를 장주기화하는데는 무리가 따른다.
한편, 고주기의 지진 하중은 최대 가속도의 크기가 ak-max 로 작고, 최대 변위의 크기는 Sk-max 로 크다. 고층 건물은 고유 주기가 장주기인 특성을 갖는다. 장주기 지진 하중은 최대 가속도가 작으며 장주기 공진이 발생하더라도 고층 건물은 최대 변위를 파손없이 충분히 감당할 수 있으므로 지진 발생시 붕괴 위험이 낮은 편이다. 고층 건물의 경우 고유 주기를 조절하는 방향보다는 최대 변위를 흡수할 수 있도록 댐핑 특성이 양호한 면진 댐퍼(100)를 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 면진 댐퍼(100)가 고층 건물에 설치되는 경우, 흡진부가 양호한 감쇠 계수를 갖도록 피복 고무(113)의 비율을 높이는 것이 바람직하다.
본 발명은, 코일 스프링(111)의 선형 단면적이나, 내경, 외경, 권선 수, 피복 고무(113)의 두께나 형상 등의 설계 변수 조절에 따라, 구조물의 고유 주기를 장주기화하거나 구조물의 최대 변위를 흡수하거나, 면진 댐퍼(100)의 최대 허용 하중, 최대 허용 변위, 면진 타겟이 되는 지진 주파수 대역에 따라 최적 맞춤 설계가 가능하므로 종래의 감쇠 특성에 의존하는 작동 유체 방식 댐퍼와 현저히 차별화된다. 누유나 오염의 염려가 없고 장시간 사용 신뢰성이 향상되는 것도 주요 장점이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 건물용 면진 장치의 정면도이다. 건물용 면진 장치는 건물의 창호나 문틀을 포함한 건물의 벽면에 설치된다. 지진 발생시 건물이 변형되며, 지진력은 면진 장치의 감쇠 특성에 의하여 흡수된다. 또한, 면진 장치를 통하여 건물의 고유 주기를 지진의 단주기 대역으로부터 회피시켜 공진 가능성을 억제한다.
본 발명의 건물용 면진 장치는, 프레임(200), 제1 로드(210), 제2 로드(220), 면진 댐퍼(100), 조인트(250)를 포함한다.
프레임(200)은 건물의 벽면에 설치되며 지진 발생시 휨 변형 또는 각 꼭지점 위치의 프레임 힌지(260)를 중심으로 회동된다. 프레임 힌지(260)는 프레임(200)의 각 꼭지점 위치에 마련되어 지진 발생시 프레임(200)의 회동 중심이 된다. 따라서, 지진 발생시 프레임(200) 자체의 휨 변형은 억제되고 지진력은 타부품으로의 전달 및 타부품의 파손없이 그대로 면진 댐퍼(100)에 전달된다. 제1 로드(210), 제2 로드(220) 및 면진 댐퍼(100)의 각각의 일단부는 프레임(200)의 각 꼭지점 위치에 회동 가능하게 고정되는 반면, 이들의 타단부는 조인트(250)에 의하여 한 점에서 연결된다.
프레임 힌지(260)를 중심으로 프레임(200), 제1 로드(210), 제2 로드(220)는 회동되고 면진 댐퍼(100)만이 신축 운동을 할 뿐이므로, 지진 발생 전후에 있어 면진 장치의 형상이나 성능은 그대로 유지된다.
제1 로드(210) 및 제2 로드(220)는 프레임(200)의 대각선 방향으로 마주보는 두 개의 꼭지점 위치에 그 일단부가 회동 가능하게 고정된다. 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)는 지진력에 의하여 프레임(200)에 전달된 변위를 증폭하기 위한 구성으로서 지진 발생시 신축 변형 또는 휨 변형이 발생하지 않는 충분한 강성을 갖는 강체 봉이다.
면진 댐퍼(100)는 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)의 일단부가 고정되는 꼭지점을 제외한 나머지 꼭지점 위치에 그 일단부가 힌지 결합되며, 지진 발생시 신축되면서 점성 감쇠력을 발생하거나, 건물의 고유 주기를 조절한다. 면진 댐퍼(100)는 신축 변위에 따라 에너지 흡수량이 비례하여 증가된다. 일정 크기의 면진 장치에서 최대의 에너지 흡수율을 얻기 위하여 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)는 프레임(200)의 회동 변위를 증폭하여 면진 댐퍼(100)에 전달한다.
도 13를 참조하면, 프레임(200)의 제1 변위(L1)가 발생하면, 조인트(250)는 제1 로드(210), 제2 로드(220) 및 면진 댐퍼(100)의 회동 또는 신축에 따라 제2 변위(L2)를 갖게 되며, 이들 부재의 기하학적 배치 구조로 인하여 제2 변위(L2)는 제1 변위(L1)보다 더 크게 증폭된다. 프레임(200)의 제1 변위(L1)보다 면진 댐퍼(100)의 신축량인 제2 변위(L2)가 훨씬 증폭되며, 이에 따라 면진 댐퍼(100)의 에너지 흡수율을 최대로 끌어올릴 수 있다.
도 14는 본 발명의 건물용 면진 장치의 다양한 실시예를 도시하는 개략도이다. 면진 댐퍼(100)가 한 개 설치되는 경우 면진 댐퍼(100)의 길이에 따라 쇼트 타입(short type)과 롱 타입(long type)으로 나눌 수 있다. 쇼트 타입은 면진 장치에 의하여 창문이 가려지는 면적을 최소화할 수 있는 장점이 있으며, 롱 타입은 면진 댐퍼(100)의 길이를 늘일 수 있어 건물의 고유 주기 조절 성능이나 지진력 감쇠 성능이 향상되는 장점이 있다.
한편, 건물의 창틀이나 벽면의 높이보다 폭이 긴 경우 리버스 망사르드(reverse mansard) 타입, 포인티드(pointed) 타입, 리버스 포인티드(reverse pointed) 타입, 망사르드(mansard) 타입 등 다양한 형태가 있다.
창문의 개구 면적, 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)의 개수, 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)의 단부가 결합되는 프레임 힌지(260)의 개수와 위치, 조인트(250)의 개수와 위치, 면진 댐퍼(100)의 길이가 쇼트 타입(short type)인지 롱 타입(long type)인지 여부, 면진 댐퍼(100)의 개수, 면진 댐퍼(100)의 단부가 결합되는 프레임 힌지(260)의 개수와 위치에 따라 리버스 망사르드(reverse mansard) 타입, 포인티드(pointed) 타입, 리버스 포인티드(reverse pointed) 타입, 망사르드(mansard) 타입 중 어느 하나가 선택된다.
도 14에 도시된 것과 같이 본 발명에 따르면, ①제1 로드(210), 제2 로드(220) 및 면진 댐퍼(100)의 설치 개수와 설치 위치, ②제1 로드(210), 제2 로드(220) 및 면진 댐퍼(100)의 일단부가 결합되는 프레임 힌지(260)의 개수와 위치, ③조인트(250)의 개수와 위치, ④면진 댐퍼(100)의 길이가 쇼트 타입(short type)인지 롱 타입(long type)인지 여부에 따라 결정되는 면진 장치의 형상 변경을 통하여 면진 대상물의 고유 주기 조절, 지진력의 감쇠 특성을 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...면진 댐퍼 102...실린더
103...실린더 나사부 104...실린더 캡
105...캡 나사부 106...커버
110...제1 흡진부 111...코일 스프링
112...각 코일의 중심점 113...피복 고무
114...오목부 116...원판
118...고무 부쉬 120...제2 흡진부
130...피스톤 131...외력 전달판
132...연결봉 단부 133...연결봉
191...제1 커넥터 192...제2 커넥터
193...결합 구멍 200...프레임
210...제1 로드 220...제2 로드
250...조인트 260...프레임 힌지

Claims (20)

  1. 외관을 형성하는 실린더;
    상기 실린더 내에서 신축되면서 점성 변형 또는 탄성 변형되는 흡진부;
    외력을 상기 흡진부에 전달하는 피스톤;
    면진 대상물에 체결되는 제1 커넥터 및 제2 커넥터; 를 포함하고,
    상기 흡진부는 나선형의 코일 스프링과 상기 코일 스프링을 감싸는 피복 고무를 포함하는 면진 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는 중공 파이프를 절단하여 형성되거나 두 장의 반원형 원통을 용접하여 형성되고,
    상기 실린더의 일측 단부에는 상기 제1 커넥터가 마련되며, 상기 실린더의 타측 단부에는 상기 실린더를 밀봉하거나 상기 흡진부에 예압을 가하는 실린더 캡이 체결되는 면진 댐퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤은 상기 흡진부에 접촉되어 상기 흡진부에 외력을 전달하는 외력 전달판과, 상기 외력 전달판에서 상기 실린더 외부로 연장되며 상기 제2 커넥터에 연결되는 연결봉을 포함하고,
    상기 제2 커넥터를 통하여 전달되는 외력은 상기 연결봉 및 상기 외력 전달판을 거쳐 상기 흡진부에 전달되는 면진 댐퍼.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 커넥터와 상기 실린더 사이에 개재되는 것으로, 외부 이물질 유입을 차단하고, 상기 실린더에 이동 가능하게 연결되는 상기 피스톤의 연결봉을 감싸는 커버; 를 포함하고,
    상기 커버는 탄성 재질로 된 자바라 형상인 것을 특징으로 하는 면진 댐퍼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커넥터 및 제2 커넥터는 핀 또는 볼트가 회동 가능한 상태로 체결되는 조인트 결합에 의하여 상기 면진 대상물에 체결되는 면진 댐퍼.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡진부는 신장 또는 압축되면서 분자간 마찰 또는 고체 상태에서의 점성 변형이나 탄성 변형에 의하여 상기 외력을 흡수하고,
    상기 흡진부는 압축 변형되면서 에너지를 소모하고 이에 따라 상기 외력을 감쇠시키거나, 신장 변형되면서 에너지를 소모하여 상기 외력을 감쇠하는 면진 댐퍼.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흡진부는 상기 피스톤의 일측에 배치되는 제1 흡진부 및 상기 피스톤의 타측에 배치되는 제2 흡진부를 포함하는 면진 댐퍼.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤의 일측 및 타측에 초기 길이는 L0의 제1 흡진부 및 제2 흡진부가 배치되고,
    상기 제1 흡진부 및 상기 제2 흡진부를 상기 실린더 내부에 삽입하고 실린더 캡을 상기 실린더에 체결하면 상기 실린더 캡의 체결에 의한 예압(preload)을 받아 상기 제1 흡진부의 길이는 L1으로 수축되고 상기 제2 흡진부의 길이는 L2로 수축되며,
    상기 피스톤에 마련된 외력 전달판이 일측으로 이동하며 상기 제1 흡진부를가압하면 상기 제1 흡진부는 길이 L1'로 수축 변형되면서 상기 외력을 흡수하고 상기 제2 흡진부는 상기 예압 길이 L2 로부터 L2'로 자유 신장되는 면진 댐퍼.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤의 일측 및 타측에 제1 흡진부 또는 제2 흡진부가 배치되고,
    상기 피스톤에 마련된 외력 전달판은 상기 제1 흡진부 또는 상기 제2 흡진부에 접합 고정됨으로써 상기 제1 흡진부 또는 상기 제2 흡진부를 신장 또는 압축시킬 수 있도록 결합되며,
    상기 제1 흡진부 또는 상기 제2 흡진부의 신장 변형 또는 압축 변형에 의하여 상기 외력을 흡수하는 면진 댐퍼.
  10. 제1항에 있어서,
    압축 또는 인장 방향의 외력이 작용할 때,
    상기 피스톤의 일측 및 타측에 배치되는 제1 흡진부 및 제2 흡진부 중 적어도 하나가 인장 또는 수축됨에 따라 상기 외력을 흡수하는 면진 댐퍼.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤에 마련된 외력 전달판의 어느 한 쪽에만 상기 흡진부가 단수 또는 복수로 설치되는 면진 댐퍼.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 어느 한 코일을 감싸는 피복 고무가 이웃한 코일을 감싸는 피복 고무와 이격되도록 상기 피복 고무의 피복 두께가 설정되는 면진 댐퍼.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 피복 고무의 형상에 있어서, 상기 코일 스프링의 어느 한 코일을 감싸는 상기 피복 고무가 이웃한 코일을 감싸는 상기 피복 고무와 연속적으로 연결되는 면진 댐퍼.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 어느 한 코일을 감싸는 상기 피복 고무가 이웃한 코일을 감싸는 상기 피복 고무와 연속적으로 연결되고,
    상기 코일 스프링은 상기 흡진부의 내주에 치우치게 배치되고 상기 피복 고무는 상기 흡진부의 외주에 치우치게 배치되며,
    상기 코일 스프링을 이루는 각 코일의 중심점이 상기 피복 고무의 오목부에 위치하는 면진 댐퍼.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 면진 대상물에 설치되며 지진 발생시 제1 변위를 갖는 프레임;
    상기 프레임의 대각선 방향으로 마주보는 두 개의 꼭지점 위치에 각각의 일단부가 힌지 결합되는 제1 로드 및 제2 로드;
    상기 프레임의 나머지 꼭지점 위치에 일단부가 힌지 결합되며, 상기 지진 발생에 따라 신축되는 면진 댐퍼;
    상기 제1 로드, 상기 제2 로드 및 상기 면진 댐퍼의 타단부를 연결하는 것으로, 상기 지진 발생시 상기 제1 로드, 상기 제2 로드 및 상기 면진 댐퍼의 회동과 상기 면진 댐퍼의 신축에 따라 제2 변위를 갖는 조인트; 를 포함하며,
    상기 제2 변위가 상기 제1 변위보다 더 크게 증폭되고,
    상기 면진 댐퍼는, 실린더 내에서 점성 변형 또는 탄성 변형되도록 나선형의 코일 스프링과 상기 코일 스프링을 감싸는 피복 고무가 마련되는 흡진부와, 외력을 상기 흡진부에 전달하는 피스톤과, 상기 면진 대상물에 체결되는 제1 커넥터 및 제2 커넥터를 포함하는 건물용 면진 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 피스톤은 상기 흡진부에 접촉되어 상기 흡진부에 외력을 전달하는 외력 전달판과, 상기 외력 전달판에서 상기 실린더 외부로 연장되며 상기 제2 커넥터에 연결되는 연결봉을 포함하고,
    상기 제2 커넥터를 통하여 전달되는 외력은 상기 연결봉 및 상기 외력 전달판을 거쳐 상기 흡진부에 전달되는 건물용 면진 장치.

KR1020110035661A 2011-04-18 2011-04-18 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치 KR101140160B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110035661A KR101140160B1 (ko) 2011-04-18 2011-04-18 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110035661A KR101140160B1 (ko) 2011-04-18 2011-04-18 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101140160B1 true KR101140160B1 (ko) 2012-05-02

Family

ID=46271168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110035661A KR101140160B1 (ko) 2011-04-18 2011-04-18 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101140160B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101313385B1 (ko) * 2012-12-27 2013-10-01 경북대학교 산학협력단 건축물 내진보강용 댐퍼기구
KR20180136815A (ko) * 2017-06-15 2018-12-26 한국항공우주연구원 복합재 튜브를 이용한 진동충격에너지 흡수장치 및 이를 이용한 건물 제진장치
CN109306659A (zh) * 2018-09-25 2019-02-05 中铁二院工程集团有限责任公司 一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器
CN110030314A (zh) * 2019-03-19 2019-07-19 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 一种减震器及具有减震功能的特高压复合支柱电气设备
IT201800006754A1 (it) * 2018-06-28 2019-12-28 Cornice di fissaggio per serramenti
CN112982712A (zh) * 2021-03-16 2021-06-18 北京工业大学 一种自适应调频及惯性力增益的减振空间结构体系
CN113685072A (zh) * 2021-08-10 2021-11-23 东南大学 一种自复位减震支撑及消能方法
CN113958018A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 北京交通大学 一种拉压不等韧性铰装置及装配方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07300900A (ja) * 1994-05-02 1995-11-14 Shimizu Corp ラーメン構造を持つ建物
JP2003041798A (ja) * 2001-08-01 2003-02-13 Mitsui Constr Co Ltd 制震ユニット、当該ユニットを用いた制震構法および構造物

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07300900A (ja) * 1994-05-02 1995-11-14 Shimizu Corp ラーメン構造を持つ建物
JP2003041798A (ja) * 2001-08-01 2003-02-13 Mitsui Constr Co Ltd 制震ユニット、当該ユニットを用いた制震構法および構造物

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8998182B2 (en) 2012-12-27 2015-04-07 Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation Damping device for building seismic reinforcement
KR101313385B1 (ko) * 2012-12-27 2013-10-01 경북대학교 산학협력단 건축물 내진보강용 댐퍼기구
KR20180136815A (ko) * 2017-06-15 2018-12-26 한국항공우주연구원 복합재 튜브를 이용한 진동충격에너지 흡수장치 및 이를 이용한 건물 제진장치
US10895073B2 (en) 2017-06-15 2021-01-19 Korea Aerospace Research Institute Vibration-shock energy absorption device using composite tube, and building vibration control device using same
KR102005041B1 (ko) * 2017-06-15 2019-07-29 한국항공우주연구원 복합재 튜브를 이용한 진동충격에너지 흡수장치 및 이를 이용한 건물 제진장치
IT201800006754A1 (it) * 2018-06-28 2019-12-28 Cornice di fissaggio per serramenti
CN109306659A (zh) * 2018-09-25 2019-02-05 中铁二院工程集团有限责任公司 一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器
CN109306659B (zh) * 2018-09-25 2024-01-23 中铁二院工程集团有限责任公司 一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器
CN110030314A (zh) * 2019-03-19 2019-07-19 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 一种减震器及具有减震功能的特高压复合支柱电气设备
CN112982712A (zh) * 2021-03-16 2021-06-18 北京工业大学 一种自适应调频及惯性力增益的减振空间结构体系
CN113685072A (zh) * 2021-08-10 2021-11-23 东南大学 一种自复位减震支撑及消能方法
CN113958018A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 北京交通大学 一种拉压不等韧性铰装置及装配方法
CN113958018B (zh) * 2021-10-25 2022-08-23 北京交通大学 一种拉压不等韧性铰装置及装配方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101140160B1 (ko) 면진 댐퍼 및 이를 포함한 건물용 면진 장치
KR100756416B1 (ko) 배관의 진동저감장치
JP5763788B2 (ja) 変位増幅型制震システム及びその施工方法
US8998182B2 (en) Damping device for building seismic reinforcement
KR101028217B1 (ko) 점탄성과 마찰을 이용한 이중강관형 복합제진장치
KR101765108B1 (ko) 내진보강 구조물 및 이를 이용한 건물의 내진 보강방법
JP4288370B2 (ja) ダンパー装置
JP3882325B2 (ja) 摩擦ダンパー
KR20110108913A (ko) 전기캐비닛 구조물의 지진응답 감쇠를 위한 2방향 동조질량감쇠기
JP2013164121A (ja) 防振吊り減震構造体
KR102125691B1 (ko) 감쇠성능이 향상된 좌굴방지 브레이스
KR102178278B1 (ko) 배관용 제진 장치
KR101812562B1 (ko) 건축물 내진 보강장치 및 이를 이용한 건축물의 내진 보강방법
JP2017002621A (ja) 免震構造物に用いる変形制限装置
CA3045493A1 (en) A viscoelastic bracing damper
JPH11241412A (ja) ブレース
JP5199687B2 (ja) 制振装置、制振構造、及び制振パネル
CN106369094B (zh) 一种拉杆导向式碟形弹簧阻尼器
US10914093B2 (en) Volumetric compression restrainer
JPH10169249A (ja) 免震構造
JP2000136651A (ja) 構造物の連結制振装置
KR100994175B1 (ko) 하이브리드 진동 격리장치
KR100851650B1 (ko) 구조물의 진동 감쇠 장치
KR101034789B1 (ko) 건축물의 제진용 헌치 및 이에 사용되는 제진 링크
JP5184816B2 (ja) 制振装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150420

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160419

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171019

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190121

Year of fee payment: 7

R401 Registration of restoration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190312

Year of fee payment: 8