KR101461493B1 - 건축구조용 이력댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축구조용 이력댐퍼에 관한 것으로, 건축구조물의 기둥과 보 사이를 연결 지지하는 이력댐퍼에 있어서; 상기 기둥 혹은 보로부터 돌출되게 고정되고 축을 갖는 지지대와; 상기 축에 끼워지며 일단은 상기 기둥에 걸림되어 탄성 지지되고, 타단은 상기 보에 걸림되어 탄성지지되게 배치되는 토션스프링으로 구성된 건축구조용 이력댐퍼를 제공한다.

본 발명에 따르면, 가새를 대신하여 고강도 비틀림 토션스프링을 사용하여 간단 용이하게 댐핑할 수 있어 설계 및 제작이 용이하고, 비용이 절감되며, 유지 보수가 쉽고, 가새에 사용되는 강재의 양 만큼을 절약할 수 있는 효과를 얻게 된다.

건축구조, 가새, 댐퍼, 댐핑, 토션스프링, 기둥, 보

Description

건축구조용 이력댐퍼{THE STRUCTURAL DAMPER}

본 발명은 건축구조용 이력댐퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고강도 비틀림 스프링을 이용하여 건축구조물의 횡방향으로 작용하는 변형에너지를 흡수토록 하여 건축구조물의 내진성능을 향상시킬 수 있도록 한 건축구조용 이력댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 건축구조물은 구조부재가 건물중량에 의한 연직하중을 지탱하면서 지진, 바람과 같은 수평력에도 동시에 저항할 수 있도록 설치된다.

예컨대, 종래에는 구조부재의 단면형상을 크게 하거나 구조부재에 보강재를 복잡한 형상으로 덧대어 구조물의 강성을 증대하는 방식을 사용하여 건축구조물의 연직하중을 지탱하도록 하였으며, 지진이나 바람에 의한 횡하중은 구조부재가 소성변형되지 않도록 별도의 에너지 흡수수단인 이력댐퍼(강재 등의 하중이력에 동반하여 비선형 거동에 의해 에너지를 흡수하는 형태)를 설치하여 이를 흡수함으로써 횡하중에 의해 기둥, 보 등의 파손을 방지토록 하였다.

그런데, 연직하중은 충분히 예측됨에 반해 횡하중은 예측이 불가능하므로 이에 대한 많은 변형예들이 개시되고 있고 있으나 댐퍼기능을 수행하기 위해서는 특 수소재로 개발되어야 한다는 점, 컴퓨터 등에 의해 제어되어야 한다는 점, 댐퍼 형상이 크거나 고가여서 제작이 쉽지 않다는 점 등 때문에 크게 활용되지는 못하였다.

이에, 국내특허공개 제2001-27721호, 제2004-106831호에서는 구조가 간단하면서도 별도의 제어가 필요없고, 제조비용도 저렴한 댐퍼 수단들이 개시된 바 있다.

그러한 예로, 상기 제2004-106831호에 개시되고 도 1에 예시된 바와 같은, K형 가새(10)를 보(12)와 기둥(14)에 연결하여 댐핑하도록 하거나 혹은 도 2의 예시와 같이, X형 가새(10')를 보(12)와 기둥(14)에 연결하고 이들 가새(10,10')가 만나는 부위에 도 3가 같은 슬릿형 강재댐퍼(30)를 설치하여 가새(10,10')의 좌굴을 막고 강한 지진에도 대응할 수 있도록 한 것을 들 수 있다.

그러나, 도 3에 예시되고 상기 제2004-106831호에 개시된 슬릿형 강재댐퍼(30)의 경우에는 구조가 복잡하고 설계가 어려워 제조비용의 과다는 물론 설치작업의 어려움이 수반되는 단점이 있어 그 활용도 매우 낮은 문제가 있었다.

뿐만 아니라, 파손이나 손괴시 이를 교체 보수하기가 매우 어렵다는 단점도 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 한계점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 지진 등과 같은 외력에 의해 건축구조물의 기둥과 보가 파 손되는 것을 막도록 설치되는 댐퍼를 고강도 비틀림 토션스프링을 이용하여 간단한 구조로 용이하게 설치하고 해체할 수 있어 비용과 시간을 절약할 수 있도록 개선된 건축구조용 이력댐퍼를 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건축구조용 이력댐퍼는, 기둥 또는 보의 일측면으로부터 돌출되는 한 쌍의 지지대; 상기 한 쌍의 지지대의 사이에 배치되며, 상기 한 쌍의 지지대를 연결하는 축; 및 중앙부가 상기 축에 끼워지는 코일 형상의 토션스프링을 포함하되, 상기 보는, 일측면이 함몰 형성된 제1 고정홈을 가지며, 상기 기둥은, 상기 제1 고정홈이 함몰 형성된 상기 보의 일측면에 대응되는 일면이 함몰 형성된 제2 고정홈을 가지고, 상기 토션스프링은, 일단이 상기 제1 고정홈에 고정되고, 타단이 상기 제2 고정홈에 고정된다.
상기 토션스프링은, 강재 재질로 형성될 수 있다.

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본 발명에 따르면, 가새를 대신하여 고강도 비틀림 토션스프링을 사용하여 간단 용이하게 댐핑할 수 있어 설계 및 제작이 용이하고, 비용이 절감되며, 유지 보수가 쉽고, 가새에 사용되는 강재의 양 만큼을 절약할 수 있는 효과를 얻게 된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 이력댐퍼의 예시적인 설치상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 이력댐퍼의 설치과정을 보인 요부 단면도이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이력댐퍼는 아주 간단한 구조로서 토션스프링(100)을 이용하여 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 이력댐퍼는 건축구조물의 기둥(100)과 보(200)가 만나는 지점에 지지대(300)를 돌출되게 고정하고, 상기 지지대(300)의 일측면에는 축(310)을 돌출되게 일체로 형성하며, 이 축(310)에는 토션스프링(320)이 고정된 구조로 이루어진다.

이때, 상기 토션스프링(320)은 고강도 재질이 바람직한 바, 이를테면 강재 재질이 바람직하다.

그리고, 상기 토션스프링(320)은 비틀림에 대하여 강한 저항을 가진다.

뿐만 아니라, 상기 토션스프링(320)의 일단은 기둥(100)에 걸려 지지되고, 타단은 보(200)에 걸려 지지되도록 배치됨으로써 횡하중에 대한 충격이나 에너지를 흡수하도록 구성된다.

여기에서, 상기 토션스프링(320)을 고정할 때에 앞서 설명한 바와 같이 상기 토션스프링(320)의 각 양단이 기둥(100)과 보(200)에 단순히 걸림되게 배치할 수도 있으나, 보다 더 견실한 고정을 위해 도 6에서와 같이 기둥(100)과 보(200)의 주요 지점에 구멍(330)을 가공하고 여기에 상기 토션스프링(320)의 양단이 각각 끼워지도록 구성할 수도 있을 것이다.

물론, 상기 구멍(330)은 홈 형태여도 무방하다.

아울러, 도시된 예에서는 상기 지지대(300)가 기둥(100)의 상단에서 측방으로 돌출되게 구성하였으나, 이에 국한되지 않고 상기 보(200)로부터 하향돌출되게 형성될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 토션스프링(320)을 사용하여 댐핑함으로써 기존에 강재댐퍼를 이용할 때에 비해 소요되는 강재의 양이 현저히 줄어들게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 설치관계 및 작동관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기둥(100)의 상단 일측에 지지대(300)를 돌출되게 고정시킨다.

이때, 상기 지지대(300)는 앵커와 같은 수단을 통해 견고히 고정될 수 있다.

또한, 상기 지지대(300)에는 이미 축(310)이 일체로 구비된 상태가 바람직하다.

이어, 준비한 토션스프링(320)의 중앙을 상기 축(310)에 끼운 후 상기 토션스프링(320)의 각 양단을 압축시키면서 기둥(100) 혹은 보(200)에 걸림되게 배치시킨다.

물론, 상기 기둥(100) 혹은 보(200)에 구멍(330)이나 혹은 홈(미도시)이 형성된 경우라면 상기 토션스프링(320)의 각 양단을 이들 구멍(330)이나 홈에 끼워 넣는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 기둥(100)과 보(200)에 걸리는 횡하중은 상기 고강도 비틀림 토션스프링(320)에 의해 흡수되면서 이들의 파손이나 손괴를 최소화시키게 된 다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 건축구조용 댐퍼의 예시도,

도 4는 본 발명에 따른 이력댐퍼의 예시적인 설치상태도,

도 5는 본 발명에 따른 이력댐퍼의 설치과정을 보인 요부 단면도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....기둥 200....보

300....지지대 310....축

320....토션스프링 330....구멍

Claims (3)

1. 기둥 또는 보의 일측면으로부터 돌출되는 한 쌍의 지지대;

   상기 한 쌍의 지지대의 사이에 배치되며, 상기 한 쌍의 지지대를 연결하는 축; 및

   중앙부가 상기 축에 끼워지는 코일 형상의 토션스프링을 포함하되,

   상기 보는,

   일측면이 함몰 형성된 제1 고정홈을 가지며,

   상기 기둥은,

   상기 제1 고정홈이 함몰 형성된 상기 보의 일측면에 대응되는 일면이 함몰 형성된 제2 고정홈을 가지고,

   상기 토션스프링은,

   일단이 상기 제1 고정홈에 고정되고, 타단이 상기 제2 고정홈에 고정되는, 건축구조용 이력댐퍼.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 토션스프링은,

   강재 재질로 형성된, 건축구조용 이력댐퍼.

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