KR101557700B1 - 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치 - Google Patents

진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, x축 방향의 단면이 u자 형상인 제1수조와, 상기 제1수조와 연통되고 y축 방향의 단면이 u자 형상인 제2수조로 이루어져, 1개의 장치로 상기 x축 방향과 상기 y축 방향의 진동을 모두 감쇠시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 x축 방향과 상기 y축 방향에 대해 각각 복수의 밀폐형 격실들로 구획되고, 상기 복수의 밀폐형 격실들 중 적어도 일부를 선택하여 밀폐시킴으로써, 고유 진동수를 조절할 수 있다. 또한, 상기 x축 방향과 상기 y축 방향에 대해 각각 복수의 개방형 격실들로 구획되고, 상기 복수의 개방형 격실들 중 적어도 일부를 선택하여 밀폐시킴으로써, 감쇠비를 조절할 수 있다. 또한, 복수의 밀폐형 격실들과 복수의 개방형 격실들을 밀폐시키기 위해 기계적인 밸브가 아닌 밀폐 부재를 사용함으로써, 기계적인 밸브에 의해 부품이 간단하고 장착이 용이하여 비용을 절감할 수 있다.

Description

진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치{Bi-directional liquid damping apparatus capable of adjusting frequency and damping for building construction}
본 발명은 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지진이나 바람 등에 의한 건축 구조물의 양방향 진동을 모두 감쇠시킬 수 있는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치에 관한 것이다.
최근 건축 구조물의 초고층화가 늘어나고 있는 추세인 바, 건축 구조물 높이의 증가는 건물의 유연성 증가로 인한 구조적 감쇠의 감소를 초래하게 된다. 지진이나 바람 등의 풍하중에 의해 건물의 수평 진동이 발생하며, 건물의 상층부로 갈수록 진동이 심하기 때문에 사용자의 구토 및 어지럼 증상 등의 불쾌감 유발과 건축 구조물에 대한 신뢰성 및 안정성이 저하된다. 이러한 건물의 수평 진동을 감쇠시키기 위해 건물의 상층부에 감쇠장치(Damper)를 설치한다. 상기 댐퍼는, 질량체의 관성력에 의한 힘을 이용해 건물의 진동을 저감시키는 질량형 댐퍼(Tuned Mass Damper, TMD)와, 액체의 출렁임을 이용해 건물의 진동을 저감시키는 액체형 댐퍼(Tuned Liquid Column Damper, TLCD)로 구분된다. 상기 질량형 댐퍼는, 스프링의 강성을 조절하여 구조물의 주기에 동조시키는 것으로 추가적인 부가 설비가 필요하다. 상기 액체형 댐퍼는, 수조내의 액체의 출렁임을 이용하여 건물의 에너지를 액체의 유동 에너지로 흡수하는 것으로서, 액체의 출렁임 진동수를 건물의 고유 진동수와 일치시켜 에너지를 흡수한다. 상기 수조내의 액체의 수위를 조절하여 건물의 주기에 동조시키기 때문에 설치 및 유지관리가 용이하다.
한국공개특허 2010-0039952호에서는 진동 감쇠율 조절이 가능한 유체식 제진장치가 개시되어 있다.
그러나, 풍하중을 받는 고층 건물은 풍방향과 풍직각방향으로 진동이 발생되기 때문에, 풍방향과 풍직각방향에 각각 대응하기 위한 2개의 댐퍼가 설치되어야 하나, 공간의 제약이 따르고 경제성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 1개의 댐퍼를 이용하여 건축 구조물의 양방향 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치는, x축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고 내부에 액체가 수용되어, 상기 x축 방향의 진동을 감쇠하는 제1수조와, 상기 제1수조와 교차되게 배치되어 y축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고, 상기 제1수조와 하부가 연통되어 액체가 수용되며, 상기 y축 방향의 진동을 감쇠하는 제2수조와, 상기 제1수조 내에서 상기 x축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제1수조내를 상기 x축 방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제1밀폐형 격실들로 구획하는 제1밀폐형 칸막이와, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들내에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들을 상기 y축 방향을 따라 상부가 서로 개방되는 복수의 제1개방형 격실들로 구획하여 상기 y축 방향으로 액체의 출렁임 주기를 감소시키는 제1개방형 칸막이와, 상기 제2수조 내에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제2수조내를 상기 y축 방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제2밀폐형 격실들로 구획하는 제2밀폐형 칸막이와, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들내에서 상기 x축방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들을 상기 x축방향을 따라 상부가 서로 개방되는 복수의 제2개방형 격실들로 구획하여 상기 x축 방향으로 액체의 출렁임 주기를 감소시키는 제2개방형 칸막이를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치는, x축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고 내부에 액체가 수용되어, 상기 x축 방향의 진동을 감쇠하는 제1수조와, 상기 제1수조와 교차되게 배치되어 y축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고, 상기 제1수조와 하부가 연통되어 액체가 수용되어, 상기 y축 방향의 진동을 감쇠하는 제2수조와, 상기 제1수조 내에서 상기 x축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제1수조내를 상기 x축 방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제1밀폐형 격실들로 구획하는 제1밀폐형 칸막이와, 상기 제2수조 내에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제2수조내를 상기 y축방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제2밀폐형 격실들로 구획하는 제2밀폐형 칸막이와, 상기 제1수조의 상면을 덮어 상기 복수의 제1밀폐형 격실들의 상면을 밀폐시키고, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들 중 적어도 일부에 대응되도록 복수의 제1개구홀들이 형성된 제1수조 커버와, 상기 복수의 제1개구홀들 중 적어도 일부를 밀폐시키는 제1밀폐 부재와, 상기 제2수조의 상면을 덮어 상기 복수의 제2밀폐형 격실들의 상면을 밀폐시키고, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들 중 적어도 일부에 대응되도록 복수의 제2개구홀들이 형성된 제2수조 커버와, 상기 복수의 제2개구홀들 중 적어도 일부를 밀폐시키는 제2밀폐 부재를 포함한다.
본 발명은, x축 방향의 단면이 u자 형상인 제1수조와, 상기 제1수조와 연통되고 y축 방향의 단면이 u자 형상인 제2수조로 이루어져, 1개의 장치로 상기 x축 방향과 상기 y축 방향의 진동을 모두 감쇠시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 x축 방향과 상기 y축 방향에 대해 각각 복수의 밀폐형 격실들로 구획되고, 상기 복수의 밀폐형 격실들 중 적어도 일부를 선택하여 밀폐시킴으로써, 고유 진동수를 조절할 수 있다.
또한, 상기 x축 방향과 상기 y축 방향에 대해 각각 복수의 개방형 격실들로 구획되고, 상기 복수의 개방형 격실들 중 적어도 일부를 선택하여 밀폐시킴으로써, 감쇠비를 조절할 수 있다.
또한, 복수의 밀폐형 격실들과 복수의 개방형 격실들을 밀폐시키기 위해 기계적인 밸브가 아닌 밀폐 부재를 사용함으로써, 기계적인 밸브에 의해 부품이 간단하고 장착이 용이하여 비용을 절감할 수 있다.
또한, 수조 커버에 복수의 개구홀들을 형성하고, 상기 개구홀들의 위치와 개수를 조절함으로써, 진동수와 감쇠비 조절이 용이하다.
또한, 상기 x축 방향과 상기 y축 방향에 대해 각각 복수의 개방형 칸막이들이 구비됨으로써, 상기 x축 방향으로 진동을 감쇠시키는 동안 상기 y축 방향으로의 액체의 출렁임 주기를 최소화시키고, 상기 y축 방향으로 진동을 감쇠시키는 동안 상기 x축 방향으로 액체의 출렁임 주기를 최소화킬 수 있으므로, 액체의 출렁임으로 인한 감쇠성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 양방향 액체 댐핑 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 양방향 액체 댐핑 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1수조와 제2수조의 평면도이다.
도 5는 도 3에서 A-A선 단면도이다.
도 6은 도 3에서 B-B선 단면도이다.
도 7은 도 3에서 C-C선 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 건축 구조물(1)의 양방향 액체 댐핑 장치(2)가 도시된 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 양방향 액체 댐핑 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 양방향 액체 댐핑 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건축 구조물(1)의 양방향 액체 댐핑 장치(2)는, 제1수조(10), 제2수조(20) 및 수조 커버(30)를 포함한다.
상기 제1수조(10)와 상기 제2수조(20)는 하부가 서로 연통되도록 일체로 형성되고, 내부에 액체가 수용된다. 상기 제1수조(10)와 상기 제2수조(20)는 상기 건축 구조물(1)의 상층부에 설치된다. 본 실시예에서는, 상기 제1수조(10)와 상기 제2수조(20)는 상기 건축 구조물(1)의 옥상에 설치된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 건축 구조물(1) 내부 상측의 일정 공간에 설치되는 것도 물론 가능하다.
상기 제1수조(10)는, 도 2 내지 도 6을 참조하면, x축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고 내부에 액체가 수용되어, 액체의 상기 x축 방향의 출렁임에 의해 상기 x축 방향의 진동을 감쇠한다. 상기 제1수조(10)는, 상기 액체가 채워진 제1메인 수조부(11b)와, 상기 제1메인 수조부(11b)의 양측에서 연직방향으로 연장 형성되어 상기 액체가 부분적으로 충진되는 2개의 제1연직방향 기둥부(11a)를 포함한다. 상기 제1연직방향 기둥부(11a)에는 상기 액체가 부분적으로 충진되고, 내부 상측에는 공기실이 형성된다. 상기 제1수조(10)의 내부에는 제1밀폐형 칸막이(12)와 제1개방형 칸막이(14)가 각각 설치된다.
상기 제1밀폐형 칸막이(12)는, 상기 제1연직방향 기둥부(11a)에서 상기 x축 방향을 따라 소정간격 이격되게 복수개가 배치된다. 상기 제1밀폐형 칸막이(12)는 상기 제1연직방향 기둥부(11a)의 상측 일부를 상기 x축 방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제1밀폐형 격실들(51)로 구획한다. 본 실시예에서는, 상기 제1연직방향 기둥부(11a) 각각에 상기 제1밀폐형 칸막이(12)가 4개씩 설치되어, 각각 상기 4개의 제1밀폐형 칸막이들(12)에 의해 5개의 제1밀폐형 격실들(51)로 구획되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1밀폐형 칸막이(12)의 상단은 후술하는 제1수조 커버(31)에 밀착되게 구비되어, 상기 제1밀폐형 격실들(51)은 각 상부가 서로 밀폐된다. 상기 제1밀폐형 격실들(51)의 각 상부는 서로 밀폐되어, 상기 제1밀폐형 격실들(51)사이에 공기의 이동이 차단된다.
상기 제1개방형 칸막이(14)는, 상기 제1연직방향 기둥부(11a)에서 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 복수개가 배치된다. 상기 제1개방형 칸막이(14)는 상기 5개의 제1밀폐형 격실들(51)내에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제1밀폐형 격실들(51)을 복수의 제1개방형 격실들(61)로 구획한다. 본 실시예에서는, 상기 제1연직방향 기둥부(11a) 각각에 상기 제1개방형 칸막이(14)가 4개씩 설치되어, 각각 상기 4개의 제1개방형 칸막이들(14)에 의해 5개의 제1개방형 격실들(61)로 구획되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1개방형 칸막이(14)는 상기 제1밀폐형 칸막이(12)와 교차되게 배치된다. 상기 제1개방형 칸막이(14)의 상단은 상기 제1밀폐형 칸막이(12)의 상단보다 낮게 배치되어, 상기 제1개방형 칸막이(14)의 상단과 후술하는 제1수조 커버(31)는 소정 간격 이격된다. 따라서, 상기 제1개방형 격실들(61)은 상부가 서로 개방되어, 상기 제1개방형 격실들(61)간의 공기 이동이 가능하게 형성된다. 상기 제1개방형 칸막이(14)가 상기 제1연직방향 기둥부(11a)를 상기 y축 방향을 따라 복수의 상기 제1개방형 격실들(61)로 구획함으로써, 상기 y축 방향으로 액체의 출렁임 주기를 감소시킨다.
상기 제2수조(20)는, 도 2 내지 도 4, 도 7, 8을 참조하면, 상기 y축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고 내부에 액체가 수용되어, 액체의 상기 y축 방향의 출렁임에 의해 상기 y축 방향의 진동을 감쇠한다. 상기 제2수조(20)는, 상기 제1수조(10)와 하부가 연통되게 형성된다. 상기 제2수조(20)는, 상기 액체가 채워진 제2메인 수조부(21b)와, 상기 제2메인 수조부(21b)의 양측에서 연직방향으로 연장 형성되어 상기 액체가 부분적으로 충진되는 2개의 제2연직방향 기둥부(21a)를 포함한다. 상기 제2연직방향 기둥부(21a)에는 상기 액체가 부분적으로 충진되고, 내부 상측에는 공기실이 형성된다. 상기 제2수조(20)의 내부에는 제2밀폐형 칸막이(22)와 제2개방형 칸막이(24)가 각각 설치된다.
상기 제2밀폐형 칸막이(22)는, 상기 제2연직방향 기둥부(21a)에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 복수개가 배치된다. 상기 제2밀폐형 칸막이(22)는 상기 제2연직방향 기둥부(21a)의 상측 일부를 상기 y축 방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제2밀폐형 격실들(52)로 구획한다. 본 실시예에서는, 상기 제2연직방향 기둥부(21a) 각각에 상기 제2밀폐형 칸막이(22)가 4개씩 설치되고, 각각 상기 4개의 제2밀폐형 칸막이(22)들에 의해 5개의 제2밀폐형 격실들(52)로 구획되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제2밀폐형 칸막이(22)의 상단은 후술하는 제2수조 커버(32)에 밀착되게 구비되어, 상기 5개의 제2밀폐형 격실들(52)은 각 상부가 서로 밀폐된다. 상기 제2폐형 격실들(52)의 각 상부는 서로 밀폐되어, 상기 제2밀폐형 격실들(52)사이에 공기의 이동이 차단된다.
상기 제2개방형 칸막이(24)는, 상기 제2연직방향 기둥부(21a)에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 복수개가 배치된다. 상기 제2개방형 칸막이(24)는 상기 5개의 제2밀폐형 격실들(52)내에서 상기 x축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제2밀폐형 격실들(52)을 복수의 제2개방형 격실들(62)로 구획한다. 본 실시예에서는, 상기 제2연직방향 기둥부(21a) 각각에 상기 제2개방형 칸막이(24)가 4개씩 설치되어, 각각 상기 4개의 제2개방형 칸막이들(24)에 의해 5개의 제2개방형 격실들(61)로 구획되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제2개방형 칸막이(24)는 상기 제2밀폐형 칸막이(22)와 교차되게 배치된다. 상기 제2개방형 칸막이(24)의 상단은 상기 제2밀폐형 칸막이(22)의 상단보다 낮게 배치되어, 상기 제2개방형 칸막이(24)의 상단과 후술하는 제2수조 커버(32)는 상하방향으로 소정 간격 이격된다. 따라서, 상기 제2개방형 격실들(62)은 상부가 서로 개방되게 형성되어, 상기 제2개방형 격실들(62)간에 공기 이동이 가능하게 형성된다. 상기 제2개방형 칸막이(24)가 상기 제2연직방향 기둥부(21a)를 상기 y축 방향을 따라 복수의 상기 제2개방형 격실들(62)로 구획함으로써, 상기 y축 방향으로 액체의 출렁임 주기를 감소시킨다.
상기 수조 커버(30)는, 상기 제1수조(10)의 상면을 덮는 제1수조 커버(31)와, 상기 제2수조(20)의 상면을 덮는 제2수조 커버(32)를 포함한다. 상기 제1수조 커버(31)와 상기 제2수조 커버(32)는 일체로 형성되는 것도 가능하고, 별도로 각각 형성되는 것도 물론 가능하다.
상기 제1수조 커버(31)는, 상기 2개의 제1연직방향 기둥부(11a)의 상면을 덮을 수 있도록 패널 형상으로 이루어진다. 상기 제1수조 커버(31)에는 복수의 제1개구홀들(31a)이 형성된다. 상기 제1개구홀들(31a)은, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들(51)에 각각 대응되도록 상기 x축 방향을 따라 서로 소정간격 이격되게 복수개가 형성된다. 또한, 상기 제1개구홀들(31a)은 상기 복수의 제1개방형 격실들(61) 중 적어도 일부에 대응되도록 상기 y축 방향을 따라 서로 소정간격 이격되게 복수개가 형성된다. 상기 제1개구홀들(31a)은 상기 10개의 제1밀폐형 격실들(51)에 모두 대응되도록 상기 x축 방향을 따라 10개가 형성되고, 상기 제1개방형 격실들(61)에는 적어도 일부만 대응되록 상기 y축 방향을 따라 3개가 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제1개구홀들(31a) 중 적어도 일부에는 제1밀폐 부재(41)가 구비된다. 상기 제1밀폐 부재(41)는 상기 제1개구홀(31a)을 밀폐하는 마개인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 시공 후 마감하여 밀폐시키는 것도 물론 가능하다.
상기 제2수조 커버(32)는, 상기 2개의 제2연직방향 기둥부(21a)의 상면을 덮을 수 있도록 패널 형상으로 이루어진다. 상기 제2수조 커버(32)에는 복수의 제2개구홀들(32a)이 형성된다. 상기 제2개구홀들(32a)은, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들(52)에 각각 대응되도록 상기 y축 방향을 따라 서로 소정간격 이격되게 복수개가 형성된다. 또한, 상기 제2개구홀들(32a)은 상기 복수의 제2개방형 격실들(62) 중 적어도 일부에 대응되도록 상기 x축 방향을 따라 서로 소정간격 이격되게 복수개가 형성된다. 상기 제2개구홀들(32a)은 상기 10개의 제2밀폐형 격실들(52)에 모두 대응되도록 상기 y축 방향을 따라 10개가 형성되고, 상기 제2개방형 격실들(62)에는 적어도 일부만 대응되록 상기 x축 방향을 따라 3개가 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제2개구홀들(32a) 중 적어도 일부에는 제2밀폐 부재(42)가 구비된다. 상기 제2밀폐 부재(42)는 상기 제2개구홀(32a)을 밀폐하는 마개인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 시공 후 마감하여 밀폐시키는 것도 물론 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 상기 건축 구조물(1)에 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)를 설치한다. 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)는 상기 건축 구조물(1)의 설계시 계산된 설계 고유 진동수와 동일한 고유 진동수를 갖도록 제작된 것이다. 그러나, 상기 건축 구조물(1)의 준공 후 실제로 상기 건축 구조물(1)의 고유 진동수를 측정하면, 설계 고유 진동수와의 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 차이를 보상하기 위하여 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)를 설치한 후, 고유 진동수와 감쇠비를 조절할 수 있다.
상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 고유 진동수는 상기 제1수조(10) 또는 상기 제2수조(20)내에 상기 액체가 저장된 공간의 단면적에 따라 달라진다. 상기 건축 구조물(1)의 상기 x축 방향 진동에 대한 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 고유 진동수를 조절하기 위해서는 상기 제1수조(10)내에서 상기 액체가 저장된 공간의 단면적을 조절하고, 상기 y축 방향 진동에 대한 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 고유 진동수를 조절하기 위해서는 상기 제2수조(20)내에서 상기 액체가 저장된 공간의 단면적을 조절한다. 즉, 상기 x축 방향 진동에 대한 고유 진동수를 조절하기 위해서는, 상기 x축 방향의 제1개구홀들(31a)의 밀폐 위치 및 개수를 조절한다. 한편, 상기 y축 방향 진동에 대한 고유 진동수를 조절하기 위해서는, 상기 y축 방향의 제2개구홀들(32a)의 밀폐 위치 및 개수를 조절한다.
먼저, 상기 x축 방향 진동에 대한 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 고유 진동수를 조절하기 위해서는, 상기 제1수조(10)내에 상기 액체가 저장된 공간의 단면적을 조절한다. 상기 제1수조(10)내에서 상기 액체가 저장된 공간의 단면적을 조절하기 위해서는, 상기 제1수조(10)내에 형성된 상기 복수의 제1밀폐형 격실들(51)에 소정의 높이만큼 액체를 채운 후, 상기 복수의 제1개구홀들(31a) 중 적어도 일부를 선택적으로 밀폐한다. 상기 복수의 제1밀폐형 격실들(51) 중에서 상기 제1개구홀(31a)이 밀폐된 격실들에서는 액체의 수위 변화가 발생하지 않으며, 상기 제1개구홀(31a)이 개방된 격실들에서만 액체의 수위 변화가 발생한다. 상기 고유 진동수는 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적에 따라 달라지므로, 상기 x축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)의 밀폐 위치 및 개수에 따라 상기 고유 진동수가 조절된다. 따라서, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들(51) 중에서 상기 x축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)을 선택적으로 밀폐하여 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적을 조절함으로써, 상기 양방향 액체 댐핑 장치의 고유 진동수를 조절할 수 있다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들(51)중에서 상기 제1메인 수조부(11b)를 중심으로 좌,우 양측에서 각각 2개의 제1밀폐형 격실들(51)의 상기 제1개구홀들(31a)이 각각 밀폐된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 고유 진동수를 조절하기 위해 상기 제1밀폐형 격실들(51)을 밀폐시킬 경우, 밀폐시키고자하는 상기 제1밀폐형 격실들(51)의 상기 제1개구홀들(31a)은 모두 밀폐시킨다. 즉, 한 개의 상기 제1밀폐형 격실들(51)에는 상기 제1개구홀(31a)이 상기 y축 방향으로 3개가 형성되는 바, 한 개의 상기 제1밀폐형 격실들(51)을 밀폐시키기 위해서는 상기 y축 방향으로 형성된 3개의 제1개구홀들(31a)을 모두 밀폐시킨다.
본 발명에서는, 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적을 조절하기 위해서 기계적인 밸브가 아닌 상기 제1밀폐 부재(41)를 사용한다. 상기 제1밀폐 부재(41)는 기계적인 밸브에 비해, 부품이 간단하고 장착이 용이하여 비용을 절감할 수 있다. 또한, 기계적인 밸브를 사용하면, 상기 제1수조(10)의 상기 y축 방향 길이가 길어질 경우 기계적인 밸브의 크기를 키우는 데 한계가 따르는 문제점이 있으나, 상기 제1밀폐 부재(41)를 사용하기 때문에 상기 x축 방향의 상기 제1개구홀(31a)의 크기, 위치 및 개수를 조절함으로써 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적을 조절하는 것이 용이하다. 상기 제1밀폐 부재(41)는 착탈가능하기 때문에, 진동수를 조절한 후 후술하는 감쇠비 조절시 다시 사용할 수 있다.
한편, 상기 제1수조(10)내의 액체가 상기 x축 방향으로 진동을 감쇠시키는 동안, 상기 액체의 상기 y축 방향 출렁임이 감쇠 성능에 영향을 끼칠 수 있다. 상기 제1수조(10)내에는 상기 y축 방향으로 상기 복수의 제1개방형 칸막이들(14)이 설치되어 상기 복수의 제1개방형 격실들(61)로 구획되기 때문에, 상기 제1수조(10)의 상기 y축 방향의 총 길이가 길어지더라도 상기 y축 방향으로의 액체의 출렁임 주기가 짧아질 수 있다. 즉, 상기 복수의 제1개방형 격실들(61) 각각에서 액체의 출렁임이 발생하기 때문에, 상기 액체의 상기 y축 방향 출렁임 주기가 짧아지게 된다. 상기 제1수조(10)의 상기 y축 방향 길이가 길어지더라도 상기 제1수조(10)내의 액체의 상기 y축 방향으로의 출렁임 주기가 최소화됨으로써, 진동 감쇠 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 상기 각 제1개방형 격실들(61) 중 적어도 일부에만 상기 제1개구홀들(31a)이 대응되도록 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 제1개방형 격실들(61)은 상기 y축 방향을 따라 5개가 형성되고, 상기 제1개구홀들(31a)은 상기 y축 방향을 따라 3개가 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 제1개구홀들(31a)의 개수와 위치는 다양하게 변형가능하다.
상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 상기 x축 방향 진동에 대한 감쇠성능은 공기의 통로를 형성하는 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)의 개방 면적에 비례한다. 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)의 개방 면적에 따라 공기에 의한 저항력이 변화되어 감쇠비가 조절된다. 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)의 개방 면적은 상기 제1밀폐부재(41)의 개수를 조절함으로써 조절 가능하다.
상기에서와 같이, 상기 x축 방향의 진동에 대한 진동수를 조절한 후, 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)을 순차적으로 막으면서 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 감쇠비를 조절할 수 있다. 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)의 개방 면적을 줄이면, 감쇠비가 증가하고, 공기 저항에 의한 감쇠 효과를 얻을 수 있다. 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)을 모두 밀폐하면, 공기의 출입이 없기 때문에 공기 저항에 의한 감쇠효과를 얻을 수 없다. 따라서, 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 상기 x축 방향 진동에 대한 감쇠성능은 공기의 통로를 형성하는 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a)의 개방 위치와 개수에 따라 조절될 수 있다. 즉, 상기 y축 방향의 상기 제1개구홀들(31a) 중 일부를 밀폐시켜 상기 x축 방향 진동시 감쇠 성능을 조절할 수 있다.
한편, 상기 건축 구조물(1)은 상기 x축 방향 진동이외에 상기 y축 방향 진동도 발생된다. 상기 건축 구조물(1)의 상기 y축 방향 진동에 대한 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 고유 진동수를 조절하기 위해서는, 상기 제2수조(20)내에 상기 액체가 저장된 공간의 단면적을 조절한다. 상기 제2수조(20)내에서 상기 액체가 저장된 공간의 단면적을 조절하기 위해서는 상기 제2수조(20)내에 형성된 상기 복수의 제2밀폐형 격실들(52)에 소정의 높이만큼 액체를 채운 후, 상기 복수의 제2개구홀들(32a) 중 적어도 일부를 선택적으로 밀폐한다. 상기 제2밀폐형 격실들(52) 중에서 상기 제2개구홀들(32a)이 밀폐된 격실들에서는 액체의 수위 변화가 발생하지 않으며, 상기 제2개구홀들(32a)이 개방된 격실들에서만 액체의 수위 변화가 발생한다. 상기 고유 진동수는 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적에 따라 달라지므로, 상기 y축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)의 밀폐 위치 및 밀폐 개수에 따라 상기 고유 진동수가 조절된다. 따라서, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들(52) 중에서 상기 y축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)의 적어도 일부를 선택적으로 밀폐하여 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적을 조절함으로써, 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 y축 방향 진동에 대한 고유 진동수를 조절할 수 있다. 도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들(52) 중에서 상기 제2메인 수조부(21b)를 중심으로 좌,우 양측에서 각각 2개의 상기 제2밀폐형 격실들(52)의 상기 제2개구홀들(32a)이 각각 밀폐된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 고유 진동수를 조절하기 위해서 상기 제2밀폐형 격실들(52)을 밀폐시킬 경우, 밀폐시키고자 하는 상기 제2밀폐형 격실들(52)의 상기 제2개구홀들(32a)은 모두 밀폐시킨다. 즉, 한 개의 상기 제2밀폐형 격실들(52)에는 상기 제2개구홀들(32a)이 상기 y축 방향으로 3개씩 형성되는 바, 한 개의 상기 제2밀폐형 격실들(52)을 밀폐시키기 위해서는 상기 y축 방향으로 형성된 3개의 상기 제2개구홀들(32a)을 모두 밀폐시킨다.
본 발명에서는, 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적을 조절하기 위해서 기계적인 밸브가 아닌 상기 제2밀폐 부재(42)를 사용한다. 상기 제2밀폐 부재(42)는 기계적인 밸브에 비해, 부품이 간단하고 장착이 용이하여 비용을 절감할 수 있다. 또한, 기계적인 밸브를 사용하면, 상기 제2수조(20)의 상기 x축 방향 길이가 길어지는 경우, 기계적인 밸브의 크기를 키우는 데 한계가 따르는 문제점이 있으나, 상기 제2밀폐 부재(42)를 사용하기 때문에 상기 제2개구홀(32a)의 크기, 위치 및 개수를 조절함으로써 상기 액체의 수위 변화가 발생되는 공간의 단면적을 조절하는 것이 매우 용이하다. 상기 제1밀폐 부재(42)는 착탈가능하기 때문에, 진동수를 조절한 후 후술하는 감쇠비 조절시 다시 사용할 수 있다.
한편, 상기 제2수조(20)내의 액체가 상기 y축 방향으로 진동을 감쇠시키는 동안, 상기 액체의 상기 x축 방향 출렁임이 감쇠 성능에 영향을 끼칠 수 있다. 상기 제2수조(20)내에는 상기 x축 방향으로 상기 복수의 제2개방형 칸막이들(24)이 설치되어, 상기 복수의 제2개방형 격실들(62)로 구획되기 때문에, 상기 제2수조(20)의 상기 x축 방향의 총 길이가 길어지더라도 상기 x축 방향으로의 액체의 출렁임 주기는 짧다. 즉, 상기 복수의 제2개방형 격실들(62) 각각에서 액체의 출렁임이 발생하기 때문에, 상기 액체의 상기 x축 방향 출렁임 주기는 짧아지게 된다. 상기 제2수조(20)의 상기 x축 방향 길이가 길어지더라도 상기 제2수조(20)내의 액체의 상기 x축 방향 출렁임 주기는 최소화됨으로써, 진동 감쇠 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 상기 각 제2개방형 격실들(62) 중 적어도 일부에만 상기 제2개구홀들(32a)이 대응되도록 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 제2개방형 격실들(62)은 상기 x축 방향을 따라 5개가 형성되고, 상기 제2개구홀들(32a)은 상기 x축 방향을 따라 3개가 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 제2개구홀들(32a)의 개수와 위치는 다양하게 변형가능하다.
상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 상기 y축 방향 진동에 대한 감쇠성능은 공기의 통로를 형성하는 상기 x축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)의 개방 면적에 비례한다. 상기 x축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)의 개방 면적에 따라 공기에 의한 저항력이 변화되어 감쇠비가 조절된다. 상기 x축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)의 개방 면적은 상기 제2밀폐부재(42)의 개수를 조절함으로써 조절 가능하다. 즉, 상기 x축 방향의 상기 제12개구홀들(32a) 중 일부를 밀폐시켜 상기 y축 방향 진동시 감쇠 성능을 조절할 수 있다.
상기에서와 같이, 상기 y축 방향의 진동에 대한 진동수를 조절한 후, 상기 x축 방향의 상기 제1개구홀들(32a)을 순차적으로 막으면서 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 감쇠비를 조절할 수 있다. 상기 x축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)의 개방 면적을 줄이면, 감쇠비가 증가하고, 공기 저항에 의한 감쇠 효과를 얻을 수 있다. 상기 x축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)을 모두 밀폐하면, 공기의 출입이 없기 때문에 공기 저항에 의한 감쇠효과를 얻을 수 없다. 따라서, 상기 양방향 액체 댐핑 장치(2)의 상기 y축 방향 진동에 대한 감쇠성능은 공기의 통로를 형성하는 상기 x축 방향의 상기 제2개구홀들(32a)의 개방 위치와 개수에 따라 조절될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
2: 양방향 액체 댐핑 장치 10: 제1수조
11a: 제1연직방향 기둥부 12: 제1밀폐형 칸막이
14: 제1개방형 칸막이 20: 제2수조
21a: 제2연직방향 기둥부 22: 제2밀폐형 칸막이
24: 제2개방형 칸막이 30: 수조 커버
31: 제1수조 커버 31a: 제1개구홀
32: 제2수조 커버 32a: 제2개구홀
41: 제1밀폐 부재 42: 제2밀폐부재
51: 제1밀폐형 격실 52: 제2밀폐형 격실
61: 제1개방형 격실 62: 제2개방형 격실

Claims (13)

  1. x축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고 내부에 액체가 수용되어, 상기 x축 방향의 진동을 감쇠하는 제1수조와;
    상기 제1수조와 교차되게 배치되어 y축 방향의 단면이 u자 형상으로 이루어지고, 상기 제1수조와 하부가 연통되어 액체가 수용되며, 상기 y축 방향의 진동을 감쇠하는 제2수조와;
    상기 제1수조 내에서 상기 x축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제1수조내를 상기 x축 방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제1밀폐형 격실들로 구획하는 제1밀폐형 칸막이와;
    상기 복수의 제1밀폐형 격실들내에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되고, 상단이 상기 제1밀폐형 칸막이의 상단보다 낮게 형성되어, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들을 상기 y축 방향을 따라 상부가 서로 개방되어 공기의 이동이 가능한 복수의 제1개방형 격실들로 구획하여 상기 y축 방향으로 액체의 출렁임 주기를 감소시키는 제1개방형 칸막이와;
    상기 제2수조 내에서 상기 y축 방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 제2수조내를 상기 y축방향을 따라 상부가 서로 밀폐되는 복수의 제2밀폐형 격실들로 구획하는 제2밀폐형 칸막이와;
    상기 복수의 제2밀폐형 격실들내에서 상기 x축방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되고, 상단이 상기 제2밀폐형 칸막이의 상단보다 낮게 형성되어, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들을 상기 x축방향을 따라 상부가 서로 개방되어 공기의 이동이 가능한 복수의 제2개방형 격실들로 구획하여 상기 x축 방향으로 액체의 출렁임 주기를 감소시키는 제2개방형 칸막이와;
    상기 제1수조의 상면을 덮어 상기 복수의 제1밀폐형 격실들의 상부를 밀폐시키는 제1수조 커버와;
    상기 제2수조의 상면을 덮어 상기 복수의 제2밀폐형 격실들의 상부를 밀폐시키는 제2수조 커버와;
    상기 제1수조 커버에 형성되어, 상기 복수의 제1밀폐형 격실들 전체에 각각 대응되고, 상기 복수의 제1개방형 격실들 중 일부에만 대응되게 형성된 복수의 제1개구홀들과;
    상기 제2수조 커버에 형성되어, 상기 복수의 제2밀폐형 격실들 전체에 각각 대응되고, 상기 복수의 제2개방형 격실들 중 일부에만 대응되게 형성된 복수의 제2개구홀들을 포함하는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 제1개구홀들 중 적어도 일부를 밀폐하는 제1밀폐 부재를 더 포함하는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1밀폐형 칸막이는 상단이 상기 제1수조 커버에 밀착되게 구비되고,
    상기 제1개방형 칸막이는 상기 제1밀폐형 칸막이와 교차되고 상단이 상기 제1수조 커버와 소정간격 이격되게 배치되는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 제2개구홀들 중 적어도 일부를 밀폐하는 제2밀폐 부재를 더 포함하는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2밀폐형 칸막이는 상단이 상기 제2수조 커버에 밀착되게 구비되고,
    상기 제2개방형 칸막이는 상기 제2밀폐형 칸막이와 교차되고 상단이 상기 제2수조 커버와 소정간격 이격되게 배치되는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1수조는,
    상기 액체가 채워진 제1메인 수조부와;
    상기 제1메인 수조부의 양측에서 연직방향으로 연장 형성되어 상기 액체가 부분적으로 충진되는 제1연직방향 기둥부를 포함하고,
    상기 제1밀폐형 칸막이와 상기 제1개방형 칸막이는 상기 제1연직방향 기둥부에 구비되는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2수조는,
    상기 액체가 채워진 제2메인 수조부와;
    상기 제2메인 수조부의 양측에서 연직방향으로 연장 형성되어 상기 액체가 부분적으로 충진되는 제2연직방향 기둥부를 포함하고,
    상기 제2밀폐형 칸막이와 상기 제2개방형 칸막이는 상기 제2연직방향 기둥부에 구비되는 진동수 및 감쇠 조절이 가능한 건축 구조물의 양방향 액체 댐핑 장치.
  13. 삭제
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