KR101527600B1

KR101527600B1 - 슬릿강재이력댐퍼

Info

Publication number: KR101527600B1
Application number: KR1020150001192A
Authority: KR
Inventors: 박상태
Original assignee: 리코이엔씨(주)
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2015-06-10

Abstract

본 발명은 폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 구비된 슬릿강재부재(100); 및, 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 상기 오목부(110)의 전후 양측면에 볼트결합되는 좌굴방지안전판(200);으로 구성되며, 상기 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 상기 슬릿강재부재(100)에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

슬릿강재이력댐퍼{Slit Type Steel Hysteresis Damper}

본 발명은 철근콘크리트 전단벽 구조의 연결보 중심에 적용하여 소성힌지를 형성함으로써 풍하중 또는 지진에너지가 대상 구조물에 작용시 대상 구조물보다 먼저 소성화되면서 지진에너지를 흡수하여 귀중한 인명과 재산상의 손실을 최소화시킬 수 있는 전단 항복형 슬릿강재이력댐퍼에 관한 것이다.

근래 우리나라는 급격한 산업화로 인하여 인구의 도시집중 현상이 매우 심화됨으로써 협소한 도시용지(주거용지, 상업용지)의 환경적 영향으로 공동주택을 포함한 일반 건축물의 상당수가 고층화되고 있다.

이러한 고층 건축물들은 건축물의 수평방향으로 작용하는 하중에 의하여 구조부재의 크기가 결정되는 것이 일반적이다. 건축물에 작용하는 수평방향 하중은 지진하중, 풍하중이 있으며, 건축물은 이들 수평하중에 대하여 적정 강성과 강도를 확보하여야만 당해 건축물의 효율적인 사용성 및 충분한 안전성을 기대할 수 있다.

또한 건축물에 작용하는 풍하중 및 지진하중은 예측할 수 없는 방향성으로 건축물에 동적 거동을 유발한다는 점에서 확실한 구조적 안전성 확보가 필요하다.

따라서 강성 및 강도 확보를 통한 전통적인 방식을 포함한 다양한 진동제어기술이 요구되는 실정이다.

국내 공동주택을 포함한 고층 건축물의 대다수가 철근콘크리트 전단벽을 주요 횡력 저항 구조요소로 사용하고 있다. 이는 골조 시스템에 비하여 탁월한 횡강성으로 풍하중과 지진하중과 같은 건축물의 주요 수평방향력에 의한 변위를 확실하게 제어할 수 있기 때문이다.

그러나 고층화된 철근콘크리트 건축물의 캔틸레버(Cantilever) 형태의 전단벽의 횡방향 저항능력만으로는 수평변위를 제어하기 어렵기 때문에 두 개의 철근 콘크리트 전단벽을 연결보(Link beam 또는 Coupling beam)로 연결한 골조(Frame) 형태의 전단벽식 구조가 사용되고 있는 실정이다.

따라서 국내 고층 건축물에서 발생하는 개구부에 의하여 필수적으로 요구되는 보통 전단벽 구조와 특수 전단벽 구조의 연결보에 내재된 경제성, 시공성에 대한 문제점의 극복과 동시에 지진하중과 풍하중에 대한 구조적 안전성 확보 및 주거성능 향상을 위한 전단벽 연결보에 대한 기술개발이 시급한 실정이다.

[선행기술문헌] 등록특허 제10-1132837

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다음과 같다.

첫째, 연결보 내에서 휨모멘트가 거의 발생하지 않고, 최대전단변형이 발생하는 연결보 중앙부에 설치되어 수평하중의 감쇠 효율을 극대화할 수 있는 전단항복형 제진장치를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, 지진하중 및 풍하중의 불규칙한 방향성에 대응하여 일관되고 예측 가능한 수평하중 감쇠 효과를 기대할 수 있는 좌굴방지 안전판이 구비된 전단항복형 제진장치를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

셋째, 지진하중에 의한 건축물의 진동을 감소시킬 수 있는 에너지 소산능력을 확보할 수 있는 전단항복형 제진장치를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

넷째, 경제성 및 시공성이 우수한 전단항복형 제진장치를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

다섯째, 소성힌지 유도와 전단벽의 주각부에 소성힌지가 발생할 때까지 내력의 감소 없이 골조작용을 지속적으로 유지할 수 있고 충분한 연성능력을 확보할 수 있는 전단항복형 제진장치를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.

본 발명은 폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 나란하게 병렬로 구비된 슬릿강재부재(100); 및, 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 상기 오목부(110)의 전후 양측면에 볼트결합되는 좌굴방지안전판(200);으로 구성되며, 상기 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 상기 슬릿강재부재(100)에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 있어 외력의 작용에 의하여 오목부(110)의 변형이 발생할 경우 상기 좌굴방지안전판(200)에 의하여 상기 슬릿강재부재(100)의 좌굴은 방지되고, 오목부(110)의 변형에 따른 상기 슬릿강재부재(100)의 거동은 확보되는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 나란하게 병렬로 구비되며, 2장이 나란하게 겹치도록 배열되는 슬릿강재부재(100); 겹쳐지는 2장의 상기 슬릿강재부재(100) 내측면의 좌우측 각각에 끼워져 압착되도록 볼트결합되는 심플레이트(300); 및, 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110) 전후 외측면에 볼트결합되면서 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착하는 좌굴방지안전판(200);으로 구성되며, 상기 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 상기 슬릿강재부재(100)에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 있어 외력의 작용에 의하여 오목부(110)의 변형이 발생할 경우 상기 좌굴방지안전판(200)에 의하여 상기 슬릿강재부재(100)의 좌굴은 방지되고, 오목부(110)의 변형에 따른 상기 슬릿강재부재(100)의 거동은 확보되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 나란하게 병렬로 구비되며, 2장이 나란하게 겹치도록 배열되는 슬릿강재부재(100); 겹쳐지는 2장의 상기 슬릿강재부재(100) 내측면의 좌우측 각각에 끼워져 압착되도록 볼트결합되는 연결철골(400); 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110) 전후 외측면에 볼트결합되면서 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착하는 좌굴방지안전판(200);으로 구성되며, 상기 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 상기 슬릿강재부재(100)와 상기 연결철골(400) 각각에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 있어 외력의 작용에 의하여 오목부(110)의 변형이 발생할 경우 상기 좌굴방지안전판(200)에 의하여 상기 슬릿강재부재(100)의 좌굴은 방지되고, 오목부(110)의 변형에 따른 상기 슬릿강재부재(100)의 거동은 확보되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 최대전단변형이 발생하는 연결보 중앙부에 설치되어 수평하중의 감쇠 효율을 극대화할 수 있다.

둘째, 지진하중 및 풍하중의 불규칙한 방향성에 대응하여 일관되고 예측 가능한 수평하중 감쇠 효과를 기대할 수 있다. 즉, 슬릿강재부재(100)에 직각 방향(면 방향)으로 작용하는 지진하중이나 풍하중에 의한 슬릿강재부재(100)의 비틀림이나 좌굴 현상을 좌굴방지안전판(200)이 방지하고 오목부(110)의 변형에 따른 슬릿강재부재(100)의 거동은 보장함으로써 설계 변위능력에 근접한 효율적인 지진하중 감쇠효과를 기대할 수 있다.

셋째, 지진하중에 의한 건축물의 진동을 감소시킬 수 있다.

넷째, 경제성 및 시공성이 우수한 전단항복형 제진장치를 제공할 수 있다.

다섯째, 소성변형이 발생할 때까지 내력의 감소 없이 골조작용을 지속적으로 유지할 수 있으며, 지진하중과 풍하중이 한계치를 초과하면 슬릿강재부재의 소성변형이 발생하면서 건축물의 급격한 붕괴를 방지할 수 있다.

도1은 본 발명의 구체적 실시예를 도시하는데, (a) 슬릿강재이력댐퍼의 구조를 도시하고, (b) 정착철근(11)이 배근된 형상을 도시한다.
도2는 본 발명의 다른 구체적 실시예를 도시하는데, (a) 슬릿강재이력댐퍼의 구조를 도시하고, (b) 정착철근(11)이 배근된 형상을 도시한다.
도3은 좌굴방지안전판(200)의 기능을 도시한다.
도4 내지 6은 본 발명의 또 다른 실시예들을 도시한다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

슬릿강재부재(100)는 폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 구비되는데, 이러한 슬릿강재부재(100)는 단순한 평판 형태의 자재가 사용될 수도 있고, 도1(a)에 도시된 바와 같이 H 또는 I 단면을 가진 형강을 가공하여 사용할 수도 있다.

슬릿강재부재(100)의 오목부(110)는 지진하중이나 풍하중과 같은 외력이 한계치 이상으로 작용하면 길게 늘어지는 소성변형을 발생시키면서 외력을 흡수하여 감쇠시키고 건축물의 급격한 붕괴를 방지하게 된다.

좌굴방지안전판(200)은 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 오목부(110)의 전후 양측면에 볼트결합되는데, 도3에 도시된 바와 같이 면 방향으로 작용하는 외력(지진하중이나 풍하중)에 의하여 슬릿강재부재(100)가 비틀리거나 좌굴되는 현상을 방지하게 된다. 이와 같이 슬릿강재부재(100)의 변형을 방지함으로써 면외 방향으로 작용하는 외력에 대하여 설계 변위능력에 근접한 효율적인 지진하중 감쇠효과를 발휘하게 된다.

또한 좌굴방지안전판(200)은 콘크리트 타설시 슬릿강재부재(100)의 슬릿구멍(120) 내부에 콘크리트가 채워지는 것을 차단하여 슬릿강재댐퍼의 변위 장애 요인을 제거하고 일관되고 효율적인 변위능력을 확보할 수 있다.

이러한 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 슬릿강재부재(100)에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 있어 외력에 따른 거동 범위를 좀 더 넓게 확보할 수 있다.

도1(b)에는 슬릿강재이력댐퍼를 벽체와 벽체 사이의 연결보 중앙부에 설치하는 과정에서 정착철근(11)이 배근된 형상을 도시하는데 좌굴방지안전판(200)이 결합된 부위를 제외하고 슬릿강재이력댐퍼 전체를 감싸도록 정착철근(11)을 배근하여 좌굴방지안전판(200) 부위의 거동이 방해를 받지 않도록 한다. 이러한 슬릿강재이력댐퍼는 벽체와 벽체를 연결하는 연결보(인방보)의 중앙부에 설치되어 수평하중의 감쇠 효율을 극대화시키게 된다.

도2에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 슬릿강재부재(100)가 평판 형태의 부재가 사용되었으며, 이러한 슬릿강재부재(100)의 좌우측 단부 각각의 전후 양측면에 연결철골(400)을 볼트결합한다.

이러한 연결철골(400)은 도2(a)에 도시된 채널 형태에 한정되는 것이 아니라 그 이외의 다양한 형태의 자재가 사용될 수 있다.

도2(b)에는 슬릿강재이력댐퍼를 벽체와 벽체 사이의 연결보 중앙부에 설치하는 과정에서 정착철근(11)이 배근된 형상을 도시하는데 좌굴방지안전판(200)이 결합된 부위를 제외하고 슬릿강재이력댐퍼 전체를 감싸도록 정착철근(11)을 배근하여 좌굴방지안전판(200) 부위의 거동이 방해를 받지 않도록 한다. 이러한 슬릿강재이력댐퍼는 벽체와 벽체를 연결하는 연결보의 중앙부에 설치되어 수평하중의 감쇠 효율을 극대화시키게 된다.

도4에는 슬릿강재부재 2장이 나란하게 겹치도록 배열되는 경우를 도시하는데, 이와 같이 겹쳐지는 2장의 슬릿강재부재(100) 내측면의 좌우측 각각에 심플레이트(300)가 끼워져 압착되도록 볼트결합된다.

이러한 심플레이트(300)는 겹쳐지는 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)가 서로 약간의 간격을 유지하도록 한다.

좌굴방지안전판(200)은 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 겹쳐진 2장의 슬릿강재부재(100)의 오목부(110) 전후 외측면에 볼트결합되면서 겹쳐진 2장의 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착한다.

도4의 경우에도 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 슬릿강재부재(100)에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 외력에 따른 거동 범위를 좀 더 넓게 확보할 수 있다.

연결철골(400)은 겹쳐진 2장의 슬릿강재부재(100)의 좌우측 단부 각각의 전후 외측면에 볼트결합되어 겹쳐진 2장의 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착하게 된다.

연결철골(400)은 도4에 도시된 채널 형태에 한정되는 것이 아니라 그 이외의 다양한 형태의 자재가 사용될 수 있다.

도5의 경우 겹쳐지는 2장의 슬릿강재부재(100) 내측면의 좌우측 각각에 끼워져 압착되도록 연결철골(400)이 볼트결합되는 구조이다.

좌굴방지안전판(200)은 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 겹쳐진 2장의 슬릿강재부재(100)의 오목부(110) 전후 외측면에 볼트결합되면서 겹쳐진 2장의 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착하게 된다.

아울러 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 슬릿강재부재(100)와 연결철골(400) 각각에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 형성된다.

도6의 경우 도5에 도시된 실시예에 추가안전판(500)과 심플레이트(300)가 추가된 경우를 도시한다.

추가안전판(500)은 좌굴방지안전판(200) 각각의 외측면에 좌굴방지안전판(200)가 동일한 형상으로 겹쳐지도록 배열되는데, 이와 같이 겹쳐지는 좌굴방지안전판(200)과 추가안전판(500) 사이의 내측면 좌우측 각각에 심플레이트(300)가 끼워져 압착되도록 볼트결합된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

100:슬릿강재부재
110:오목부
120:슬릿구멍
130:슬릿형볼트구멍
200:좌굴방지안전판
300:심플레이트(shim plate)
400:연결철골
500:추가안전판
11:정착철근

Claims

폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 나란하게 병렬로 구비된 슬릿강재부재(100); 및,
상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 상기 오목부(110)의 전후 양측면에 볼트결합되는 좌굴방지안전판(200);
으로 구성되며,
상기 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 상기 슬릿강재부재(100)에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 있어 외력의 작용에 의하여 오목부(110)의 변형이 발생할 경우 상기 좌굴방지안전판(200)에 의하여 상기 슬릿강재부재(100)의 좌굴은 방지되고, 오목부(110)의 변형에 따른 상기 슬릿강재부재(100)의 거동은 확보되는 것을 특징으로 하는 슬릿강재이력댐퍼.
제1항에서,
상기 슬릿강재부재(100)의 좌우측 단부 각각의 전후 양측면에 볼트결합되는 연결철골(400);
이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 슬릿강재이력댐퍼.
폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 나란하게 병렬로 구비되며, 2장이 나란하게 겹치도록 배열되는 슬릿강재부재(100);
겹쳐지는 2장의 상기 슬릿강재부재(100) 내측면의 좌우측 각각에 끼워져 압착되도록 볼트결합되는 심플레이트(300); 및,
상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110) 전후 외측면에 볼트결합되면서 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착하는 좌굴방지안전판(200);
으로 구성되며,
상기 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 상기 슬릿강재부재(100)에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 있어 외력의 작용에 의하여 오목부(110)의 변형이 발생할 경우 상기 좌굴방지안전판(200)에 의하여 상기 슬릿강재부재(100)의 좌굴은 방지되고, 오목부(110)의 변형에 따른 상기 슬릿강재부재(100)의 거동은 확보되는 것을 특징으로 하는 슬릿강재이력댐퍼.
제3항에서,
겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)의 좌우측 단부 각각의 전후 외측면에 볼트결합되어 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착하는 연결철골(400);
이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 슬릿강재이력댐퍼.
폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수 개의 슬릿구멍(120)이 나란하게 병렬로 구비되며, 2장이 나란하게 겹치도록 배열되는 슬릿강재부재(100);
겹쳐지는 2장의 상기 슬릿강재부재(100) 내측면의 좌우측 각각에 끼워져 압착되도록 볼트결합되는 연결철골(400);
상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110)보다 폭이 넓은 금속부재로서, 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)의 오목부(110) 전후 외측면에 볼트결합되면서 겹쳐진 2장의 상기 슬릿강재부재(100)를 외부에서 압착하는 좌굴방지안전판(200);
으로 구성되며,
상기 좌굴방지안전판(200)과 볼트결합되는 상기 슬릿강재부재(100)와 상기 연결철골(400) 각각에는 볼트가 통과하는 슬릿형볼트구멍(130)이 오목부(110)의 좌우측 각각에 1개씩 형성되어 있어 외력의 작용에 의하여 오목부(110)의 변형이 발생할 경우 상기 좌굴방지안전판(200)에 의하여 상기 슬릿강재부재(100)의 좌굴은 방지되고, 오목부(110)의 변형에 따른 상기 슬릿강재부재(100)의 거동은 확보되는 것을 특징으로 하는 슬릿강재이력댐퍼.
제5항에서,
상기 좌굴방지안전판(200) 각각의 외측면에 상기 좌굴방지안전판(200)가 동일한 형상으로 겹쳐지도록 배열되는 추가안전판(500); 및,
겹쳐지는 상기 좌굴방지안전판(200)과 상기 추가안전판(500) 사이의 내측면 좌우측 각각에 끼워져 압착되도록 볼트결합되는 심플레이트(300);
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 슬릿강재이력댐퍼.