KR101210175B1 - 횡방향으로 병렬배치된 복수개의 점성댐퍼와 이력댐퍼로 이루어진 복합감쇠기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점성댐퍼와 이력댐퍼의 복합구조를 가지는 복합감쇠기에 관한 것으로서, 구체적으로는 두 구조물 사이의 간격 폭이 증감되는 종방향 변위를 유발하는 진동을 저감시킬 때, 점성댐퍼와 이력댐퍼가 모두 양측 구조물 사이의 종방향 변위 발생 방향으로 배치되도록 조합하여 양측 구조물 사이에서 종방향 변위를 유발하는 진동을 효율적으로 감쇠시킬 수 있는 새로운 구조의 복합감쇠기에 관한 것이다.
본 발명에서는, 복수개로 병렬 배치되는 점성댐퍼(2)와, 상기 점성댐퍼(2)의 횡방향 측면에 조립되어 설치되며 슬릿에 수직하게 발생하는 상기 두 구조물(100a, 100b) 사이 간격의 종방향 변위에 대해 감쇠력을 발휘하는 이력댐퍼(3)와, 상기 이력댐퍼(3)의 타측면 결합되는 지지바(41)와; 상기 지지바(41)의 일측에서 일체화되어 있는 연결본체(42)로 구성되어; 상기 연결본체(42)의 일측에 병렬로 배치되어 있는 복수개의 점성댐퍼(2)의 일단부가 일측 구조물(100a)에 결합되고 상기 연결본체(42)는 타측 구조물(100b)에 결합되도록, 두 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에서 종방향으로 배치되어 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 종방향 간격에 발생하는 변위에 따른 감쇠작용을 발휘하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 복합감쇠기가 제공된다.

Description

횡방향으로 병렬배치된 복수개의 점성댐퍼와 이력댐퍼로 이루어진 복합감쇠기{Composite Damper of Viscous Damper and Slit Damper}

본 발명은 점성댐퍼와 이력댐퍼의 복합구조를 가지는 복합감쇠기에 관한 것으로서, 구체적으로는 두 구조물 사이의 간격 폭이 증감되는 종방향 변위를 유발하는 진동을 저감시킬 때, 점성댐퍼와 이력댐퍼가 모두 양측 구조물 사이의 종방향 변위 발생 방향으로 배치되도록 조합하여 양측 구조물 사이에서 종방향 변위를 유발하는 진동을 효율적으로 감쇠시킬 수 있는 새로운 구조의 복합감쇠기에 관한 것이다.

점성댐퍼와 이력댐퍼를 조합하는 복합감쇠기가 한국 등록특허 제10-898630호에 개시되어 있다. 도 1은 상기 한국 등록특허 제10-898630호에 개시된 복합감쇠기의 개략적인 사시도이고, 도 2는 상기 한국 등록특허 제10-898630호에 개시된 복합감쇠기가 교량의 상부구조(주형 또는 바닥판)와 교각 상단부 사이에 설치된 상태를 보여주는 개략도이다.

도면에 도시된 것처럼, 한국 등록특허 제10-898630호에 개시된 종래의 복합감쇠기는 교량의 상부구조와 교각 상단부 사이에 설치되는 것으로서, 점성댐퍼(110)와, 그 외측에 설치된 이력댐퍼(120)로 이루어져 있다. 상기 점성댐퍼(110)는, 실린더와 피스톤의 2개 부재로 이루어져 있고, 실린더와 피스톤 사이에는 점성유체가 존재하여 실린더와 피스톤 간의 종방향 상대운동에 의해 점성유체의 점성력이 발생함으로써 종방향의 신축을 감쇠시키는 것이고, 이력댐퍼(120)는 두께를 가지는 강재 판에 폭을 가지고 길게 형성된 관통공 즉, 슬릿이 복수개로 서로 나란하게 존재하는 구조를 가지는 것으로서, 슬릿에 수직한 방향의 변위를 일으키는 진동에너지를 소산시키는 것이다.

한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기에서, 이력댐퍼(120)가 점성댐퍼(110)의 횡방향 측면에 부착되어 있지만, 기본적으로 점성댐퍼(110)의 종방향 양단이 구조물에 고정된다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼 교량 상부구조로부터 교각 방향으로 2개의 반력대(190)를 이격되게 설치하고, 점성댐퍼(110)가 종방향으로 반력대 사이에 놓이도록 설치한다. 점성댐퍼(110)의 양단은 각각 반력대에 고정된다. 슬릿의 길이 방향 일측이 점성댐퍼(110)의 횡방향 측면에 부착되어 있는 이력댐퍼(120)는, 그 타측이 교각 상부에 결합된다. 즉, 이력댐퍼(120)의 일단은 점성댐퍼(110)의 횡방향 측면에, 타단은 교각 상부에 각각 결합되는 것이다.

이러한 상태에서 지진 등의 진동하중은 교량 상부구조와 교각 사이에 전단 방향의 변위를 일으키게 되는데, 이러한 전단방향의 변위를 일으키는 진동을 점성댐퍼(110)와 이력댐퍼(120)가 감쇠시키게 된다. 즉, 한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기는 교량 상부구조와 교각이라는 2개의 구조물 사이의 전단방향 상대 변위에 대한 진동을 감쇠시키는 장치인 것이다. 따라서 한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기로는 교량 상부구조와 교각 사이의 간격이 변화하는 전단방향에 수직한 방향으로의 변위에 대한 진동 감쇠효과를 기대할 수 없다. 즉, 교각의 높이 방향으로 교량 상부구조와 교각 사이의 높이 수직간격이 변화되는 수직진동에 대해서는 감쇠작용을 할 수 없다는 한계가 있는 것이다. 따라서 한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기는 서로 마주보고 있는 두 구조물 사이의 간격방향으로 즉, 두 구조물 사이의 간격이 좁아지거나 넓어지도록 작용하는 진동하중에 대한 감쇠에는 사용할 수 없다는 한계가 있으며, 일반 건축구조물에 사용하기에는 적합하지 아니한 것이다.

특히, 한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기는 그 구조상 도 2에 도시된 것처럼, 이력댐퍼(120)의 슬릿 형성방향으로 구조물 즉, 교각 상부가 결합되기 때문에, 교량 상부구조로부터 교각으로 가해지는 수직하중이 이력댐퍼(120)의 슬릿 방향으로 작용하게 되고, 그에 따라 이력댐퍼(120)가 좌굴하여 파괴됨은 물론이고 이러한 이력댐퍼(120)의 파괴로 인하여 교량 상부구조가 교각에 의해 지지되지 못하게 되는 심각한 구조적인 불안정성이 야기된다. 또한 한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기에서는, 이력댐퍼(120)의 좌굴을 방지하려면 추가적인 별도의 수직하중 전달장치가 필요하게 되며, 그에 따라 비용이 증가됨은 물론이고 구조도 복잡하게 되는 불편함이 초래된다.

더 나아가, 이력댐퍼(120)가 손상되었을 때 이를 교체하는 작업이 매우 어렵게 된다. 왜냐하면 이력댐퍼(120)가 교량 상부구조로부터 교각으로 가해지는 수직하중을 받고 있는 상태이므로, 손상된 이력댐퍼(120)를 교체하려면, 교량 상부구조를 지지할 수 있는 별도의 부재를 설치하여 교량 상부구조로부터 교각으로 가해지는 수직하중을 우회시킨 후에야 이력댐퍼(120)를 교체할 수 있기 때문이다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 점성댐퍼와 이력댐퍼로 이루어진 복합감쇠기를 형성함에 있어서, 수평방향으로 서로 마주보고 있는 두 구조물 사이의 간격방향으로 작용하는 진동하중 즉, 두 구조물 사이의 간격이 좁아지거나 넓어지도록 작용하는 진동하중에 대해서 효과적인 감쇠기능을 발휘하여 일반 건축구조물에 사용하기에 적합한 구조를 가지는 복합감쇠기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서는 점성댐퍼와 이력댐퍼를 이용하여 복합감쇠기를 구성하되, 이력댐퍼가 슬릿 형성방향으로 좌굴되어 파괴되어 구조적인 불안정성이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 이력댐퍼의 슬릿 형성방향으로 불리한 하중이 가해지지 않도록 배치되어 감쇠작용을 할 수 있는 구조로 복합감쇠기를 구성하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서는 점성댐퍼와 이력댐퍼의 손상시에 쉽게 교체할 수 있는 구조로 복합감쇠기를 구성하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 마주보는 두 구조물사이의 간격에서 종방향으로 배치되고 상기 두 구조물 사이 간격의 종방향 변위에 의해 감쇠력을 발휘하는 점성댐퍼와; 일측면이 상기 점성댐퍼의 횡방향 측면에 조립됨으로써 점성댐퍼의 측면 설치되며, 관통되어 있는 슬릿이 복수개로 형성되어 있어, 슬릿에 수직하게 발생하는 상기 두 구조물사이 간격의 종방향 변위에 대해 감쇠력을 발휘하는 이력댐퍼와; 상기 이력댐퍼의 타측면 결합되고 이력댐퍼의 측면과 나란하게 연장되는 지지바와; 상기 지지바의 일측에서 지지바와 일체화되어 있는 연결본체로 이루어진 조립체로 구성되어; 상기 점성댐퍼의 일단부가 일측 구조물에 결합되고 상기 연결본체가 타측 구조물에 결합되도록, 상기 조립체가 마주보는 두 구조물 사이의 간격에서 종방향으로 배치되어 양측 구조물사이의 종방향 간격에 발생하는 변위에 따른 감쇠작용을 발휘하는 것을 특징으로 하는 복합감쇠기가 제공된다.

이러한 본 발명의 복합감쇠기에서, 상기 점성댐퍼와 상기 이력댐퍼와 지지바와 상기 연결본체로 이루어진 조립체가 상기 점성댐퍼가 종방향 양측으로 뻗어지도록 배치된 상태에서 상기 연결본체가 일체를 이루어서, 연결본체와 양측의 지지바로 이루어진 하나의 부재로 이루어진 지지체를 형성하며; 상기 하나의 부재로 만들어진 지지체의 양측으로 뻗어 있는 상기 점성댐퍼의 각각의 단부가 양측 구조물에 결합되도록, 마주보는 두 구조물 사이의 간격에서 종방향으로 배치되어 양측 구조물 사이의 종방향 간격에 발생하는 변위에 따른 감쇠작용을 발휘하도록 구성할 수 있다.

또한 본 발명의 감쇠기에서, 상기 점성댐퍼와 상기 이력댐퍼와 상기 지지바와 상기 연결본체로 이루어진 조립체가 상기 점성댐퍼가 종방향 양측으로 뻗어지도록 배치된 상태에서 상기 연결본체가 일체를 이루어서, 연결본체와 그 일측으로 뻗어 있는 지지바로 이루어진 하나의 부재로 이루어진 지지체를 형성하며; 상기 하나의 부재로 만들어진 지지체의 일측으로 뻗어 있는 상기 점성댐퍼의 단부가 일측 구조물에 결합되고, 상기 지지체의 일체화되어 있는 연결본체가 타측 구조물에 결합되도록, 마주보는 두 구조물사이의 간격에서 종방향으로 배치되어 양측 구조물 사이의 종방향 간격에 발생하는 변위에 따른 감쇠작용을 발휘하도록 구성할 수 있다.

이러한 복합감쇠기에서 조립체의 외부에는 조립체를 감싸서 보호하는 케이스가 더 구비될 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기한 복합감쇠기를 양측 구조물 사이의 간격에 배치하여 양측 구조물 사이의 진동을 감쇠시키는 구조물의 감쇠방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 점성댐퍼와 이력댐퍼가 모두 감쇠작용을 수행하게 되는 복합감쇠가 진행되므로 진동에너지 소산에 따른 감쇠효과가 극대화되는 효과가 발휘된다.

특히, 본 발명의 복합감쇠기는, 마주보는 두 구조물 사이의 간격이 좁아지거나 넓어지도록 작용하는 진동하중에 대해 효과적으로 감쇠작용을 하게 되므로, 단지 전단방향 즉, 두 구조물의 수평한 상대변위에 따른 감쇠작용만을 발휘하게 되는 한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기에서는 이룰 수 없는 감쇠작용을 효과적으로 발휘하며, 따라서 일반 건축구조물에 사용하기에 매우 적합한 것이다.

또한 본 발명의 복합감쇠기에서는 이력댐퍼의 좌굴을 야기할 수 있는 슬릿 형성 방향으로의 하중이 작용하지 않게 되며, 따라서 이력댐퍼의 좌굴에 의한 파괴 및 그에 따른 구조물의 안전성 저해 위험이 원천적으로 방지되는 효과가 발휘된다.

더 나아가 본 발명의 복합감쇠기는 이력댐퍼의 조립, 분해가 용이한 구조를 가지고 있으므로 이력댐퍼에 손상이 발생한 경우, 용이하게 이력댐퍼를 교체하여 복합감쇠기의 성능을 원상회복시킬 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1은 한국 등록특허 제10-898630호에 개시된 복합감쇠기의 개략적인 사시도이다.
도 2는 한국 등록특허 제10-898630호에 개시된 복합감쇠기가 교량의 상부구조(주형 또는 바닥판)와 교각 상단부 사이에 설치된 상태를 보여주는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합감쇠기의 개략적인 조립 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합감쇠기의 개략적인 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 복합감쇠기가 구조물 사이에 설치되고 그 외부에 보호 케이스가 씌워진 상태에서, 케이스의 내부를 측면방향에서 도시한 개략적인 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복합감쇠기에 대한 해석모델을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 복합감쇠기의 감쇠 성능을 확인하기 위한 입력으로 사용한 지진 진동의 파형 그래프도이다.
도 8은 도 7의 입력 진동에 따른 본 발명에 따른 복합감쇠기의 힘-변위 관계 그래프도이다.
도 9는 본 발명에 따른 복합감쇠기에서 도 7의 입력 진동에 따른 점성댐퍼의 힘-변위 관계 그래프도이다.
도 10은 본 발명에 따른 복합감쇠기에서 도 7의 입력 진동에 따른 이력댐퍼의 힘-변위 관계 그래프도이다.
도 11은 본 발명에 따른 복합감쇠기의 변형실시예를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 12는 도 11의 측면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 복합감쇠기의 또다른 변형실시예를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 14는 도 13의 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)의 개략적인 조립 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)의 개략적인 분해 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 복합감쇠기(1)가 구조물(100a, 100b) 사이에 설치되고 그 외부에 보호 케이스(10)가 씌워진 상태에서, 케이스(10)의 내부를 측면방향에서 도시한 개략적인 측면도이다.

도면에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)는, 종방향 변위에 의해 감쇠력을 발휘하는 점성댐퍼(2)와, 상기 점성댐퍼(2)의 횡방향 측면에 조립 설치되며 관통되어 있는 슬릿이 복수개로 형성되어 있어 슬릿에 수직한 방향의 변위에 대해 감쇠력을 발휘하는 이력댐퍼(3)를 포함하여 구성된다.

점성댐퍼(2) 자체는 이미 공지된 것으로서, 일반적으로 점성댐퍼(2)는 실린더(21)와 피스톤(22)의 2개 부재로 이루어져 있고, 실린더(21)와 피스톤(22) 사이에는 점성유체가 존재하여 실린더(21)와 피스톤(22) 간의 종방향 상대운동에 의해 점성유체의 점성력이 발생함으로써, 종방향의 신축을 감쇠시키게 된다. 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)는 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에 설치되어 사용되는데, 상기 피스톤(22)의 외측단부는 일측의 구조물(100a)에 결합된다. 이 경우, 도면에 도시된 것처럼 점성댐퍼(2)의 일단부 즉, 상기 피스톤(22)의 외측단부는 구조물(100a)에 회전가능하도록 힌지결합되는 것이 바람직하다. 이러한 힌지결합을 위해서는 예를 들어, 구조물(100a)에 고정체(50)를 앵커볼트 등을 이용하여 고정하고, 상기 고정체(50)와 상기 피스톤(22)의 외측단부를 회전핀에 의해 조립하는 구조를 이용할 수 있다.

상기 점성댐퍼(2)의 횡방향으로 실린더(21) 측면에는 이력댐퍼(3)가 조립되어 구비된다. 상기 이력댐퍼(3)는 두께를 가지는 강재 판에 폭을 가지고 길게 형성된 관통공 즉, 슬릿(slit)(31)이 복수개로 서로 나란하게 존재하는 구조를 가지는 것으로서, 본 발명에서는 상기 이력댐퍼(3)의 슬릿(31)이 횡방향으로 점성댐퍼(2)에 대해 수직하게 위치하도록, 상기 이력댐퍼(3)가 실린더(21)의 측면에 조립된다. 편의상 슬릿(31)이 길게 형성된 방향을 "횡방향"이라고 칭하고, 그에 수직한 방향 즉, 두 구조물(100a, 100b) 사이의 간격 방향을 "종방향"이라고 칭한다.

하나의 이력댐퍼(3)가 실린더(21) 측면에 조립되어 구비될 수도 있지만, 도면에 도시된 것처럼 복수개의 이력댐퍼(3)가 실린더(21) 측면에 조립되는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명에서는 설치되는 이력댐퍼(3)의 개수를 증감시켜서 복합감쇠기의 진동 감쇠능력을 필요에 따라 용이하게 조절할 수 있게 된다.

상기 이력댐퍼(3)를 실린더(21) 측면에 조립하는 방식은 도면에 예시된 것처럼, 실린더(21) 측면에 결합공이 형성된 결합리브(23)를 구비하고, 이력댐퍼(3)의 측면에도 결합공을 형성하여, 결합리브(23)의 결합공과 이력댐퍼(3) 측면의 결합공을 연통시킨 후 볼트 등의 체결부재를 관통 체결함으로써 일체 조립할 수 있다. 이와 같은 체결부재에 의한 조립을 통하여 이력댐퍼(3)의 교체가 필요할 때, 용이하게 실린더(21)로부터 이력댐퍼(3)를 분리할 수 있게 된다. 물론 용접 등 기타 방법을 이용할 수도 있고, 이력댐퍼(3)의 측면을 직접 실린더(21) 측면에 결합할 수도 있다. 이와 같이 용접에 의해 이력댐퍼(3)의 측면이 실린더(21) 측면에 횡방향으로 결합된 경우에도, 이력댐퍼(3)의 교체를 위해서는 결합부분을 절단하여 쉽게 이력댐퍼(3)를 점성댐퍼(2)로부터 분리할 수 있다.

상기 이력댐퍼(3)의 타측면 즉, 실린더(21) 측면과 결합되는 측면과 횡방향으로 반대되는 측면은, 지지바(41)와 연결본체(42)가 결합되어 있으며, 이에 의해 타측 구조물(100b)에 고정된다. 상기 지지체(4)의 외측 단부는 타측 구조물(100b)에 회전가능하도록 힌지결합되는 것이 바람직하다.

구체적으로 상기 이력댐퍼(3)의 타측면과 결합되도록 이력댐퍼(3)의 측면과 나란하게 연장되는 지지바(41)와, 상기 지지바(41)와 일체화되어 있어 상기 지지바(41)를 타측 구조물(100b)과 결합하기 위한 연결본체(42)가 구비된다. 이러한 지지바(41)와 연결본체(42)에 의해 지지체(4)가 구성된다. 상기 지지체(4)의 외측 단부는 타측 구조물(100b)에 회전가능하도록 힌지결합되는 것이 바람직하다. 점성댐퍼(2)에 복수개의 이력댐퍼(3)가 구비되어 있는 경우, 연결본체(42)에도 이력댐퍼(3)의 수에 맞추어 복수개의 지지바(41)가 구비된다. 즉, 이력댐퍼(3)의 타측면과 결합될 수 있도록 연결본체(42)의 전방으로(일측 구조물(100a)의 방향으로) 복수개의 지지바(41)가 연장 배치되어 구비되어 있는 것이다. 상기 지지바(41)는 도면에 예시된 것처럼, 평면바와 그에 수직한 수직바로 이루어진 T형 단면을 가지도록 구성될 수 있는데, 상기 수직바와 이력댐퍼(3)의 일측이 볼트 등을 이용하여 분해조립 가능하도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기 연결본체(42)는 복수개의 지지바(41)를 모아서 타측 구조물(100b)에 결합시키기 위한 부재로서, 상기 연결본체(42)의 외측 단부는 타측 구조물(100b)에 회전가능하게 힌지결합되는 것이 바람직하다. 앞서 일측 구조물(100a)과 상기 피스톤(22)의 외측단부의 힌지결합과 마찬가지로, 예를 들어, 구조물(100b)에 고정체(50)를 고정 설치하고, 상기 고정체(50)와 상기 연결본체(42)의 외측 외측단부를 회전핀에 의해 조립할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)는 피스톤(22)과 실린더(21)로 이루어져 일측 구조물(100a)에 일측이 결합되는 점성댐퍼(2)와, 상기 실린더(21)의 외측면에 결합된 이력댐퍼(3)와, 상기 이력댐퍼(3)를 타측 구조물(100b)에 결합시키는 지지바(41)와 연결본체(42)를 포함하는 조립체로 구성된다.

종방향으로 서로 간격을 두고 마주보는 양측 구조물(100a, 100b)의 간격 사이에 종방향으로 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)가 배치되는데, 상기 피스톤(22)의 외측단부가 일측 구조물(100a)과 결합하고, 상기 연결본체(42)의 외측 단부가 타측 구조물(100b)과 결합됨으로써, 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에 종방향으로 가로질러 배치된다. 즉, 본 발명에서는 점성댐퍼(2)의 일측은 구조물(100a)에 직접 결합되지만, 점성댐퍼(2)의 타측은 이력댐퍼(3)를 통해서 간접적으로 구조물(100b)에 결합되는 것이다. 필요에 따라서는 도 5에 도시된 것처럼, 본 발명의 복합감쇠기(1)의 상기한 조립체의 외부를 감싸도록 관 형태의 보호용 케이스(10)를 더 설치할 수도 있다.

양측 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에 위와 같은 방식으로 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)가 설치된 상태에서 작은 지진, 풍하중, 진동 등에 의하여 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 종방향 간격에 작은 변위가 발생하게 되면 우선 점성댐퍼(2)의 실린더(21)와 피스톤(22)이 작동하여 감쇠작용을 하게 된다. 규모가 큰 지진 등에 의하여 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에 종방향으로 큰 변위가 발생하게 되면, 점성댐퍼(2)의 위와 같은 감쇠작용 뿐만 아니라, 이력댐퍼(3)의 수평변위에 의한 감쇠작용이 추가로 더 이루어지게 된다. 즉, 점성댐퍼(2)와 이력댐퍼(3)가 모두 감쇠작용을 수행하게 되는 복합감쇠가 진행되는 것이다. 따라서 진동에너지 소산에 따는 감쇠효과가 극대화되는 효과가 발휘된다.

특히, 위와 같은 본 발명의 복합감쇠기(1)는, 마주보는 두 구조물(100a, 100b) 사이의 간격이 좁아지거나 넓어지도록 작용하는 진동하중에 대한 감쇠작용을 하게 되므로, 단지 전단방향 즉, 두 구조물의 수평한 상대변위에 따른 감쇠작용만을 발휘하게 되는 한국 등록특허 제10-898630호의 복합감쇠기에서는 이룰 수 없는 감쇠작용을 효과적으로 발휘하며, 따라서 일반 건축구조물에 사용하기에 매우 적합한 것이다.

또한 본 발명의 복합감쇠기(1)에서는 이력댐퍼(3)의 좌굴을 야기할 수 있는 슬릿 형성 방향으로의 하중이 작용하지 않게 된다. 따라서 이력댐퍼(3)의 좌굴에 의한 파괴 및 그에 따른 구조물의 안전성 저해 위험이 원천적으로 방지되는 효과가 발휘된다.

더 나아가 본 발명의 복합감쇠기(1)는 이력댐퍼(3)의 조립, 분해가 용이한 구조를 가지고 있다. 따라서 이력댐퍼(3)에 손상이 발생한 경우, 용이하게 이력댐퍼(3)를 교체하여 복합감쇠기(1)의 성능을 원상회복시킬 수 있게 되는 장점이 있다.

도 6은 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)에 대한 해석모델을 도시한 것이고, 도 7은 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)의 감쇠 성능을 확인하기 위한 입력으로 사용한 지진 진동의 파형 그래프도이며, 도 8은 도 7의 입력 진동에 따른 본 발명에 따른 복합감쇠기의 힘-변위 관계 그래프도이다.

도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)는 점성댐퍼(2)와 이력댐퍼(3)가 직렬 연결되는 구조를 가진다. 점성댐퍼(2)와 이력댐퍼(3)는 강성에서 차이가 있으므로, 이와 같이 직렬 연결된 구조에서는 두 종류의 댐퍼 간의 강성 차이로 인하여 변형이 반비례하여 발생한다. 따라서 진동하중의 작용시에는 강성이 작은 점성댐퍼(2)가 먼저 작동하며, 큰 지진과 같은 더욱 큰 하중에 대해 이력댐퍼(3)는 그 자체가 항복한 후에 변형이 크게 발생하게 된다. 이러한 점성댐퍼(2)와 이력댐퍼(3)의 조합에 따른 복합적인 거동에 의하여, 도 8에 도시된 것처럼, 우수한 진동에너지 소산 거동을 보이게 된다. 도 8에 도시된 그래프를 이용하여 본 발명에 따른 복합감쇠기의 힘-변위 관계를 살펴보면, 본 발명에 따른 복합감쇠기가 작동하기 시작할 때는 점성댐퍼(2)의 힘-변위 거동을 나타내다가, 점성댐퍼(2)의 제한변위 부분에서부터는 이력댐퍼(3)가 함께 작동함을 알 수 있다. 도 9는 본 발명에 따른 복합감쇠기에서 도 7의 입력 진동에 따른 점성댐퍼(2)의 힘-변위 관계 그래프도이고, 도 10은 본 발명에 따른 복합감쇠기에서 도 7의 입력 진동에 따른 이력댐퍼(3)의 힘-변위 관계 그래프도이다.

도 11은 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)의 변형실시예를 보여주는 개략적인 조립 사시도이고, 도 12는 도 11의 측면도이다. 도 11 및 도 12에 도시된 실시예와 같이, 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)는, 상기 점성댐퍼(2)와 상기 이력댐퍼(3)와 상기 지지바(41)와 상기 연결본체(42)로 이루어진 조립체가 서로 대향되는 방향으로 일체로 결합되어 있는 구성을 가진다. 즉, 상기 점성댐퍼(2)와 상기 이력댐퍼(3)와 상기 지지바(41)와 상기 연결본체(42)로 이루어진 도 3에 도시된 실시예의 조립체 2개를 서로 대향관계로 배치하고(연결본체(42)가 서로 마주보는 상태로 배치하고), 2개의 조립체에 구비된 각 연결본체(42)가 하나로 결합되어 일체화된 상태로 복합감쇠기(1)를 구성하는 것이다.

도 11 및 도 12에 도시된 실시예의 구성을 좀더 구체적으로 설명하면, 하나의 지지체(4) 양측으로 이력댐퍼(3)가 구비되는 것인데, 지지체(4)는 실질적으로 하나의 부재에 해당하는 연결본체(42)의 양측으로 각각 지지바(41)가 구비되어 있는 구성을 가진다. 연결본체(42)의 양측으로 뻗어 있는 복수개의 지지바(41) 각각에 이력댐퍼(3)가 결합되고, 점성댐퍼(2)가 실린더(21) 쪽을 마주하도록 배치되어 상기 지지바(41)에 결합되어 있는 이력댐퍼(3)의 타측과 점성댐퍼(2)의 실린더 횡방향 측면이 결합되는 것이다. 양쪽 점성댐퍼(2)의 피스톤(22)의 단부는 종방향 양측 외부를 향하는데, 이러한 구성의 복합감쇠기(1)는 양쪽의 점성댐퍼(2)의 피스톤(22) 단부가 고정체(50)에 의해 양측 구조물(100a, 100b)에 각각 결합된다. 도 11 및 도 12에 도시된 실시예에 따른 복합감쇠기(1)의 기타 구성 및 작용은 앞서 설명한 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예와 동일한데, 도 11 및 도 12에 도시된 실시예에 따른 복합감쇠기(1)는 도 3 내지 도 5의 실시예에 비하여 2개의 점성댐퍼(2)가 직렬로 연결되어 있고, 이력댐퍼(3) 역시 더 많은 개수가 직렬로 연결되어 있는 상태이므로, 더 큰 진동감쇠 효과를 발휘할 수 있게 된다.

또한 이러한 본 발명의 실시예는 건축물의 보 부재의 형태에 맞추어서 설치하는 것이 매우 용이하다는 장점이 있으며, 크기가 제한된 공간에서는 필요한 개수만큼 댐퍼를 설치하여 원하는 정도의 감쇠효과를 발휘할 수 있게 된다. 또한 각 부재에는 내화성 마감재를 설치하여 내화 피복과 건축물 인테리어를 위한 미려한 마감이 가능하게 되는 효과가 있다.

도 13은 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)의 또다른 변형실시예를 보여주는 개략적인 조립 사시도이고, 도 14는 도 13의 측면도이다. 도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서, 본 발명에 따른 복합감쇠기(1)는, 상기 점성댐퍼(2)와 상기 이력댐퍼(3)와 상기 지지바(41)와 상기 연결본체(42)로 이루어진 조립체가 횡방향으로 이웃하게 복수개로 병렬 연결되어 있는 구성을 가진다. 즉, 상기 점성댐퍼(2)와 상기 이력댐퍼(3)와 상기 지지바(41)와 상기 연결본체(42)로 이루어진 도 3에 도시된 실시예의 조립체 복수개가 횡방향으로 나란하게 배치되고, 횡방향으로 이웃하는 상기 연결본체(42)가 횡방향으로 서로 일체로 결합되어, 하나의 일체로된 연결본체(42)에 일방향으로 지지바(41)가 복수개로 뻗어 있는 하나의 부재로 이루어진 지지체(4)를 이루고, 이러한 하나의 부재로된 지지체(4)가 하나의 고정체(50)를 통하여 구조물(100b)에 결합되는 것이다. 이 때, 횡방향으로 나란하게 이웃하는 지지바(41)끼리 서로 결합되는 것도 바람직하다. 도 15 및 도 14에 도시된 실시예에 따른 복합감쇠기(1)의 기타 구성 및 작용은 앞서 설명한 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예와 동일하다.

도 13 및 도 14의 실시예를 달리 설명하면, 연결본체(42)의 일방향으로, 하나의 점성댐퍼(2)에 설치된 이력댐퍼(3)와 결합되는 복수개의 지지바(41) 세트가 횡방향으로 복수개의 세트로 구비되어 있고, 각각의 지지바(41) 세트에 점성댐퍼(2)에 설치된 이력댐퍼(3)가 각각 결합됨으로써, 지지체(4)에 복수개의 점성댐퍼(2)가 횡방향으로 나란히 배열되어 결합되고, 상기 복수개로 배치된 점성댐퍼(2)의 피스톤 측 단부는 일측 구조물(100a)에 결합되고, 상기 지지체(4)의 외측단부는 타측 구조물(100b)에 결합되어 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에 복합감쇠기(1)가 배치되는 것이다. 이와 같은 구성에 의해서도 더 큰 진동감쇠 효과를 발휘할 수 있게 된다. 이러한 도 13 및 도 14에 도시된 실시예는 건축물의 벽체 형태에 맞추어서 설치하는 것이 매우 용이하다는 장점이 있으며, 벽체와 같이 폭이 제한된 공간에서는 필요한 개수만큼 댐퍼를 설치하여 원하는 정도의 감쇠효과를 발휘할 수 있게 된다. 또한 각 부재에는 내화성 마감재를 설치하여 내화 피복과 건축물 인테리어를 위한 미려한 마감이 가능하게 되는 효과가 있다.

1: 복합감쇠기
2: 점성댐퍼
3: 이력댐퍼

Claims (1)

1. 마주보는 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에서 종방향으로 배치되고 상기 양측 구조물(100a, 100b) 사이 간격의 종방향 변위에 의해 감쇠력을 발휘하는 점성댐퍼(2); 및
   횡방향의 일측면이 상기 점성댐퍼(2)의 횡방향 측면에 조립됨으로써 점성댐퍼(2)의 횡방향 측면 설치되며, 관통되어 있고 횡방향으로 길게 연장된 슬릿(31)이 복수개로 형성되어 있어, 상기 슬릿(31)에 수직하게 발생하는 상기 일측 구조물(100a)과 상기 타측 구조물(100b) 사이 간격의 종방향 변위에 대해 감쇠력을 발휘하는 이력댐퍼(3); 및
   연결본체(42)와, 상기 연결본체(42)의 종방향 일측에서부터 상기 이력댐퍼(3)의 횡방향 타측면과 나란하게 종방향으로 연장되어 있는 지지바(41)로 구성된 지지체(4)를 포함하며;
   상기 지지바(41)는 복수개가 하나의 세트를 이루며, 상기 지지바(41)의 세트는 복수개로 구비되는데, 상기 각각의 지지바(41)의 세트에 각각 점성댐퍼(2)가 구비되어 있되, 각각의 상기점성댐퍼(2)에 구비된 이력댐퍼(3)의 횡방향 타측면이 각각의 지지바(41)의 세트에서 상기 지지바(41)의 횡방향 측면에 결합됨으로써, 복수개의 점성댐퍼(2)가 횡방향으로 나란하게 병렬로 배열되어 상기 지지체(4)의 종방향 일측에 구비되고;
   상기 복수개의 점성댐퍼(2)의 일단부는 일측 구조물(100a)에 결합되고 상기 지지체(4)는 하나의 고정체(50)를 통해서 타측 구조물(100b)에 결합되도록, 마주보는 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 간격에서 종방향으로 배치되어, 상기 양측 구조물(100a, 100b) 사이의 종방향 간격에 변위가 발생할 때, 횡방향으로 나란하게 배치된 복수개의 점성댐퍼(2) 및 각 점성댐퍼(2)에 구비된 상기 이력댐퍼(3)에서 각각 감쇠작용을 발휘하는 것을 특징으로 하는 복합감쇠기.
   
   

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