KR101145881B1 - 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼 - Google Patents
강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼에 관한 것으로서, 특히 샛기둥 상부와 샛기둥 하부에 고정 설치되고, 지진 하중에 따른 임계 하중 이상의 층변위가 발생되면 그 형상이 가변된 후 가변 상태로 거동되어 충격을 흡수하는 강재 댐퍼와; 상기 강재 댐퍼에 설치되고, 지진 하중보다 작은 풍하중에 따른 임계 하중 미만의 층변위가 발생되면 거동되어 충격을 흡수하는 마찰 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 풍하중 작용시 마찰 댐퍼가 거동하고, 지진과 같은 큰 하중에서는 마찰 댐퍼와 강재 댐퍼가 함께 거동되도록 하여 샛기둥에 적용 가능한 바람과 지진을 동시에 제어할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 풍하중 작용시 마찰 댐퍼가 거동하고, 지진과 같은 큰 하중에서는 마찰 댐퍼와 강재 댐퍼가 함께 거동되도록 하여 샛기둥에 적용 가능한 바람과 지진을 동시에 제어할 수 있다.
Description
본 발명은 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼에 관한 것으로서, 상세하게는 풍하중 작용시 마찰 댐퍼가 거동하고, 지진과 같은 큰 하중에서는 마찰 댐퍼와 강재 댐퍼가 함께 거동되도록 하는 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼에 관한 것이다.
댐퍼는 설치 위치에 따라 크게 가새형, 보삽입형, 샛기둥형(벽식형태)로 구분된다. 샛기둥형은 기둥과 기둥 사이에 짧은 벽체나 기둥에 댐퍼를 설치하는 형태이다. 건축물의 층전단변형을 이용하는 샛기둥형 댐퍼는 강재댐퍼를 이용한 경우가 대부분으로, 기존의 샛기둥형 강재댐퍼로는 강판의 항복이나 전단변형을 이용한 경우가 있다.
일반적으로 댐퍼는 제어하중에 따라 구분될 수 있는데, 풍하중 제어용으로는 점탄성 댐퍼와 점성댐퍼가, 지진하중 제어용으로 강재댐퍼와 마찰댐퍼를 각각 구분하여 사용한다. 따라서 국내와 같이 중약진 지진이면서 풍하중에 의한 진동이 문제가 되는 경우에는 지진용과 풍진동 제어용 댐퍼를 각각 설치하여야 하기 때문에, 댐퍼 수량 증가에 따른 공사비 증대가 발생할 수 있다. 최근에 댐퍼의 작동범위를 증가시켜, 수량을 저감시키기 위하여 풍하중용 댐퍼와 지진하중용 댐퍼를 조합하여 지진과 풍하중을 동시에 제어할 수 있는 복합 댐퍼가 보삽입형으로는 개발되고 있다. 하지만 건물의 층전단변형을 이용한 샛기둥형은 강재댐퍼를 이용한 지진댐퍼 밖에 없기 때문에 샛기둥형 댐퍼의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 풍하중 작용시 마찰 댐퍼가 거동하고, 지진과 같은 큰 하중에서는 마찰 댐퍼와 강재 댐퍼가 함께 거동되도록 하여 샛기둥에 적용 가능한 바람과 지진을 동시에 제어할 수 있도록 하는 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
샛기둥 상부와 샛기둥 하부에 고정 설치되고, 지진 하중에 따른 임계 하중 이상의 층변위가 발생되면 그 형상이 가변된 후 가변 상태로 거동되어 충격을 흡수하는 강재 댐퍼와; 상기 강재 댐퍼에 설치되고, 지진 하중보다 작은 풍하중에 따른 임계 하중 미만의 층변위가 발생되면 거동되어 충격을 흡수하는 마찰 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 강재 댐퍼는 정면 형상이 "T"자 형태로 형성되어 수평면이 상기 샛기둥 상부에 고정 설치되고, 수직면에 길이 방향으로 복수의 제 1슬롯홀이 형성되는 상부 형강과; 정면 형상이 "T"자 형태로 형성되어 수평면이 상기 샛기둥 하부에서 상기 상부 형강과 대응되도록 고정 설치되고, 수직면에 길이 방향으로 상기 제 1슬롯홀과 대응되는 위치에 제 2슬롯홀이 형성되는 하부 형강과; 상기 상부 형강의 수평면 저면 양단에 고정 설치되는 상부판과; 상기 하부 형강의 수평면 상면 양단에서 상기 상부판과 대응되도록 고정되는 하부판과; 상단이 넓고, 중앙이 좁으며, 하단이 넓은 형태로 형성되어 상기 상부판과 하부판에 수직으로 부착되고, 지진 하중시 형태가 변형되는 복수의 이력용 강판; 및 상기 상부판의 양측에서 일정 거리를 이격한 상태에서 고정 설치되어 상기 상부판의 변위 범위를 제한하는 스토퍼로 이루어진다.
여기에서 또한, 상기 스토퍼와 상부판과의 이격 거리는 상기 상부 형강의 제 1슬롯홀의 길이보다 짧게 형성된다.
여기에서 또, 상기 마찰 댐퍼는 원판 형태로 형성되고, 중앙부에 관통홀이 형성되어 상기 상부 형강과 하부 형강 사이에서 상기 관통홀이 상기 상부 형강의 제 1슬롯홀 및 상기 하부 형강의 제 2슬롯홀과 동일 선상으로 설치되는 마찰 패드와; 상기 상부 형강의 제 1슬롯홀 및 상기 하부 형강의 제 2슬롯홀을 관통하여 상기 마찰 패드에 축력을 도입하는 축력 도입 수단으로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 축력 도입 수단은 볼트와; 상기 볼트에 체결되는 너트; 및 상기 볼트와 너트 사이에 삽입되는 스프링 와셔로 이루어진다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼에 따르면, 풍하중 작용시 마찰 댐퍼가 거동하고, 지진과 같은 큰 하중에서는 마찰 댐퍼와 강재 댐퍼가 함께 거동되도록 하여 샛기둥에 적용 가능한 바람과 지진을 동시에 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 4는 도 1의 B-B 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼가 건축물에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 4는 도 1의 B-B 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼가 건축물에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A 단면도이고, 도 4는 도 1의 B-B 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼가 건축물에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼(1)는, 강재 댐퍼(100)와, 마찰 댐퍼(200)로 구성된다.
먼저, 강재 댐퍼(100)는 샛기둥 상부(T)와 샛기둥 하부(B)에 고정 설치되고, 지진 하중에 따른 임계 하중 이상의 층변위가 발생되면 그 형상이 가변된 후 가변 상태로 하기에서 설명할 마찰 댐퍼(200)와 함께 거동되어 충격을 흡수한다.
강재 댐퍼(100)는 상부 형강(110)과, 하부 형강(120)과, 상부판(130)과, 하부판(140)과, 이력용 강판(150)과, 스토퍼(160)로 구성된다.
상부 형강(110)은 정면 형상이 "T"자 형태로 형성되어 수평면이 샛기둥 상부(T)에 볼트(B)에 의해 고정 설치되고, 수직면에 길이 방향으로 한 쌍의 제 1슬롯홀(111)이 형성된다.
하부 형강(120)은 상부 형강(110)과 대칭되는 형태로 샛기둥 하부(B)에서 상부 형강(110)과 대응되도록 고정 설치되고, 수직면에 길이 방향으로 제 1슬롯홀(111)과 대응되는 위치에 제 2슬롯홀(121)이 형성된다.
상부판(130)은 강재 재질로 장방형으로 형성되어 상부 형강(110)의 수평면 저면 양단에 볼트(B)에 의해 고정 설치된다.
하부판(140)은 강재 재질로 상부판(130)과 대칭되어 형성되되, 상부판(130)보다 더 길게 형성되어 하부 형강(120)의 수평면 상면 양단에서 상부판(130)과 대응되도록 고정된다.
이력용 강판(150)은 상단이 넓고, 중앙이 좁으며, 하단이 넓은 형태로 형성되어 상부판(130)과 하부판(140)에 수직으로 복수개가 등간격을 가지며 용접 고정되고, 지진 하중시 마찰 댐퍼(200)가 최대 거리로 이동되면 이에 따라 그 형상이 절곡된 형태로 가변된다.
스토퍼(160)는 강재 재질로 장방형으로 형성되고, 상부판(130)의 양측에서 일정 거리를 이격된 상태에서 볼트(B)에 의해 고정 설치되어 상부판(130)의 변위 범위를 제한한다. 여기에서, 스토퍼(160)는 강재 댐퍼(100)의 변위 범위를 제한하도록 상부판(130)과의 이격 거리가 상부 형강(110)의 제 1슬롯홀(111)의 길이보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 마찰 댐퍼(200)는 강재 댐퍼(100)에 설치되고, 지진 하중보다 작은 풍하중에 따른 임계 하중 미만의 층변위가 발생되면 거동되어 충격을 흡수한다.
마찰 댐퍼(200)는 마찰 패드(210)와, 축력 도입 수단(220)으로 구성된다.
마찰 패드(210)는 세라믹 재질로 원판 형태로 형성되고, 중앙부에 관통홀(211)이 형성되어 상부 형강(110)과 하부 형강(120) 사이에서 관통홀(211)이 상부 형강(110)의 제 1슬롯홀(111) 및 하부 형강(120)의 제 2슬롯홀(121)과 동일 선상으로 설치된다.
축력 도입 수단(220)은 상부 형강(110)의 제 1슬롯홀(111)과, 마찰 패드(210)의 관통홀(211) 및 하부 형강(120)의 제 2슬롯홀(121)을 관통하여 이들을 압입하여 마찰 패드(210)에 축력을 도입하고, 바람직하게는 볼트(221)와, 볼트(221)에 체결되는 너트(223)와, 볼트(221)와 너트(223) 사이에 삽입되는 스프링 와셔(225)로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼(1)는 전단변형이 가장 큰 건축물 코어내부의 비구조벽체, 즉 샛기둥에 적용하여 풍하중과 지진하중을 동시에 제어하는 것이다.
본 발명에 따른 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼(1)가 설치된 상태에서 도 6에 도시된 바와 같이 지진 하중보다 작은 풍하중에 따른 임계 하중 미만의 수평방향 층변위가 발생하게 되면, 마찰 댐퍼(200)가 상부 형강(110)의 제 1슬롯홀(111) 및 하부 형강(120)의 제 2슬롯홀(121)의 범위 내에서 미끄러지면서 거동하여 충격을 흡수하게 된다. 여기에서, 임계 하중이란 강재 댐퍼의 스토퍼와 상부판을 상호 면접시키는 크기의 하중을 말한다.
이러한 상태에서, 도 7에 도시된 바와 같이 지진 하중에 따른 임계 하중 이상의 층변위가 발생되면 마찰 댐퍼(200)와 함께 강재 댐퍼(100)가 거동되고, 상부판(130)이 스토퍼(160)에 의해 변위 범위가 제한되어 결국 강재 댐퍼(100)의 거동이 제한된다.
계속해서, 도 8에 도시된 바와 같이 강재 댐퍼(100)의 변위 범위가 더욱 커지게 되면, 강재 댐퍼(100)의 이력용 강판(150)의 하중에 의해 형상이 변형된다.
이러한 상태에서, 마찰 댐퍼(200)가 상부 형강(110)의 제 1슬롯홀(111) 및 하부 형강(120)의 제 2슬롯홀(121)의 범위(지진시 최대발생 예상변위)까지만 미끄러짐이 발생하여 이력용 강판(150)의 변형이 정지되고, 강재 댐퍼(100)가 힘을 받으며, 과다 변형이 방지된다.
한편, 이 범위를 초과하면 건물의 철골 구조물이 힘을 받으며, 과다 변형이 방지된다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 강재 댐퍼 110 : 상부 형강
120 : 하부 형강 130 : 상부판
140 : 하부판 150 : 이력용 강판
160 : 스토퍼 200 : 마찰 댐퍼
210 : 마찰 패드 220 : 축력 도입 수단
120 : 하부 형강 130 : 상부판
140 : 하부판 150 : 이력용 강판
160 : 스토퍼 200 : 마찰 댐퍼
210 : 마찰 패드 220 : 축력 도입 수단
Claims (5)
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- 지진 하중에 따른 임계 하중 이상의 층변위가 발생되면 그 형상이 가변된 후 가변 상태로 거동되어 충격을 흡수하도록 정면 형상이 "T"자 형태로 형성되어 수평면이 샛기둥 상부에 고정 설치되고, 수직면에 길이 방향으로 복수의 제 1슬롯홀이 형성되는 상부 형강과, 정면 형상이 "T"자 형태로 형성되어 수평면이 샛기둥 하부에서 상기 상부 형강과 대응되도록 고정 설치되고, 수직면에 길이 방향으로 상기 제 1슬롯홀과 대응되는 위치에 제 2슬롯홀이 형성되는 하부 형강과, 상기 상부 형강의 수평면 저면 양단에 고정 설치되는 상부판과, 상기 하부 형강의 수평면 상면 양단에서 상기 상부판과 대응되도록 고정되는 하부판과, 상단이 넓고, 중앙이 좁으며, 하단이 넓은 형태로 형성되어 상기 상부판과 하부판에 수직으로 부착되고, 지진 하중시 형태가 변형되는 복수의 이력용 강판 및 상기 상부판의 양측에서 일정 거리를 이격한 상태에서 고정 설치되어 상기 상부판의 변위 범위를 제한하는 스토퍼를 구비하는 강재 댐퍼와;
상기 강재 댐퍼에 설치되고, 지진 하중보다 작은 풍하중에 따른 임계 하중 미만의 층변위가 발생되면 거동되어 충격을 흡수하는 마찰 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼. - 제 2 항에 있어서,
상기 스토퍼와 상부판과의 이격 거리는,
상기 상부 형강의 제 1슬롯홀의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼. - 제 2 항에 있어서,
상기 마찰 댐퍼는,
원판 형태로 형성되고, 중앙부에 관통홀이 형성되어 상기 상부 형강과 하부 형강 사이에서 상기 관통홀이 상기 상부 형강의 제 1슬롯홀 및 상기 하부 형강의 제 2슬롯홀과 동일 선상으로 설치되는 마찰 패드와;
상기 상부 형강의 제 1슬롯홀 및 상기 하부 형강의 제 2슬롯홀을 관통하여 상기 마찰 패드에 축력을 도입하는 축력 도입 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼. - 제 4 항에 있어서,
상기 축력 도입 수단은,
볼트와;
상기 볼트에 체결되는 너트; 및
상기 볼트와 너트 사이에 삽입되는 스프링 와셔로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110111903A KR101145881B1 (ko) | 2011-10-31 | 2011-10-31 | 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼 |
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| KR1020110111903A KR101145881B1 (ko) | 2011-10-31 | 2011-10-31 | 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR101145881B1 true KR101145881B1 (ko) | 2012-05-15 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020110111903A KR101145881B1 (ko) | 2011-10-31 | 2011-10-31 | 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼를 구비하는 샛기둥형 복합 댐퍼 |
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| KR (1) | KR101145881B1 (ko) |
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