KR101697753B1 - 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼 - Google Patents

보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼 Download PDF

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유충근
신승훈
임재원
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Abstract

본 발명은 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 내부에 중공을 갖고 외면에 강성조절용 홈이 형성된 강관을 이력 댐퍼로 사용하되, 상기 강성조절용 홈의 형태나 크기 또는 갯수나 위치를 조절하여 그 강성을 자유로이 조절할 수 있도록 함으로써, 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 상관 없이 동일 사이즈의 댐퍼를 적용하면서도, 그 강성은 자유로이 조절할 수 있도록 하여 그 시공효율 등을 향상시킬 수 있도록 하며, 아울러, 상기와 같은 구조의 강성 조절형 이력 댐퍼의 외측으로 보호커버를 설치하되, 보호커버가 댐퍼 측으로 힘을 전달하지 않는 구조로 설치됨으로써, 댐퍼에 의한 강성 조절효율을 방해하지 않으면서도, 외부환경(충전되는 콘크리트, 외기 또는 기후변화 등)으로 부터 댐퍼를 보호할 수 있도록 하는, 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼에 관한 것이다.

Description

보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼{RIGIDITY CONTROL TYPE HYSTERESIS DAMPER WITH PROTECT COVER}
본 발명은 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 상관 없이 동일 사이즈의 댐퍼를 적용하면서도, 그 강성은 자유로이 조절할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 외부환경(충전되는 콘크리트, 외기 또는 기후변화 등)으로 부터 댐퍼를 보호할 수 있는 보호커버를 구비한, 강성 조절형 이력 댐퍼에 관한 것이다.
일반적으로 지진에 대응하는 기술로는 구조체 자체의 손상으로 지진 에너지를 흡수하여 붕괴를 방지하는 내진 기술, 제진장치에 손상을 집중시켜 지진 에너지를 흡수하여 건물의 흔들림을 저감하고 건물의 손상을 방지하는 제진 기술, 지진에 의한 지반의 흔들림이 직접 건물에 전달되지 않도록 하는 면진 기술이 있고 이들은 광의의 내진 기술에 포함된다.
내진보강기법의 종류는 구조물의 재료 및 종류에 따라 다양하지만 대부분은 강도 향상, 변형능력 향상 및 입력에너지 저감 방안 등 3가지로 압축된다. 내진보강기법의 비용과 공기의 측면에서 살펴보면, 강도 또는 강도와 연성을 증진하는 기존의 보강기법은 내진설계 만족하도록 내력을 증가시키기 때문에 많은 개소의 보강이 요구되나 제진장치와 같이 입력 저감에 의한 보강기법은 지진하중의 저감과 동시에 보강 개소가 적으므로 공기단축을 고려하여 경제성을 평가하면 타 공법에 비해 크게 효과적이라 할 수 있다. 또한 건축 및 설비와의 접합성에 있어서도 다른 보강방법에 비해서 보강 개소가 적은 제진장치를 사용할 경우에는 공간 및 채광 확보가 용이하므로 큰 문제점이 없이 설치가 가능하다고 할 수 있다.
에너지 소산형 제진장치는 변위 의존형과 속도 의존형으로 나눌 수 있는데, 변위 의존형 장치는 강재의 소성변형이나 재료의 마찰력에 의한 에너지 소산특성을 이용한 것이고, 속도 의존형은 점성, 점탄성 물질이 변형할 때열이 발생하며 진동 에너지를 소산하는 특성을 이용하는 것으로 소산되는 에너지는 속도에 비례하여 커지는 특성이 있다. 점성이나 점탄성 댐퍼는 고층의 풍하중에 대한 특성으로 주로 이용되나 저층 건축물의 내진보강에는주로 강재 댐퍼나 마찰 댐퍼가 사용되는 경향이 뚜렷하다고 할 수 있다. 그 중에서 제작 및 시공성이 우수하면서 큰 변형능력을 발휘하는 강재 댐퍼의 적용이 다수를 차지하고 있다.
관련 선행기술로써 특허문헌 1에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 판상형으로서 최대 폭을 갖는 확대정착부(11), 확대정착부(11)에서 점차 축소되는 폭을 가지고 연장되어 있는 기둥부(12), 기둥부(12)의 상단측에 관통된 관통홀(13)을 갖는 단위 강재 댐퍼(10)가 복수 개 이상 구비되고, 상기 단위 강재 댐퍼(10)의 확대정착부(11)에 연결되어 복수 개의 단위댐퍼(10)를 폭 방향으로 동일 평면상에 배치 고정시키는 하부 고정판(20)과, 상기 단위 강재 댐퍼(10)의 관통홀(13)에 삽입된 핀 부재(30) 및 상기 핀 부재(30)를 매개로 단위 강재 댐퍼(10)에 피봇 연결되어 있는 상부 고정판(40)을 포함하며, 상기 기둥부(12)는 폭 방향의 장변과 두께 방향의 단변을 이루는 사각 단면을 이루고, 그의 말단에서 상단 방향으로 단면의 두께는 동일하고 단면의 폭은 굽힘모멘트의 응력선도에 비례하여 점차적으로 축소되어, 기둥부(12)의 각 단면에 모멘트 분포의 크기에 관계없이 동일한 응력이 발생되도록 하는 캔틸레버 거동식 강재 댐퍼가 공개되어 있다.
아울러, 특허문헌 2에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 폭이 감소하는 오목부(110)가 중앙 부위에 구비된 금속부재로서, 오목부(110)에는 길이 방향으로 절개된 다수개의 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 상기슬릿강재부재(100)의 거동은 확보되도록 하는 슬릿강재이력댐퍼가 공개되어 있다.
하지만, 상기와 같은 종래기술의 경우, 주위 구조물(예를들면, 벽체와 벽체 사이의 연결보, 배근된 정착철근 등)의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 따라 다른 사이즈 또는 다른 강성을 가지는 댐퍼를 각각 별도로 제작해야함에 따라 그 시공효율이 저하될 뿐만 아니라 시공기간이나 비용이 불필요하게 소모되는 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1319698호 "캔틸레버 거동식 강재 댐퍼" 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-1527600호 "슬릿강재이력댐퍼"
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부에 중공을 갖고 외면에 강성조절용 홈이 형성된 강관을 이력 댐퍼로 사용하되, 상기 강성조절용 홈의 형태나 크기 또는 갯수나 위치를 조절하여 그 강성을 자유로이 조절할 수 있도록 함으로써, 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 상관 없이 동일 사이즈의 댐퍼를 적용하면서도, 그 강성은 자유로이 조절할 수 있도록 하여 그 시공효율 등을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.
아울러, 상기와 같은 구조의 강성 조절형 이력 댐퍼의 외측으로 보호커버를 설치하되, 보호커버가 댐퍼 측으로 힘을 전달하지 않는 구조로 설치됨으로써, 댐퍼에 의한 강성 조절효율을 방해하지 않으면서도, 외부환경(충전되는 콘크리트, 외기 또는 기후변화 등)으로 부터 댐퍼를 보호할 수 있도록 함을 다른 과제로 한다.
본 발명은 강성 조절형 이력 댐퍼에 있어서, 내부에 중공을 갖는 강관(60); 상기 강관(60)의 외면에 형성되는 강성조절용 홈(70); 및 상기 강관(60)과 주위 구조물을 연결하는 연결플레이트(80);를 포함하여 구성되어, 상기 강성조절용 홈(70)의 크기, 형태, 갯수 또는 위치를 조절하여 그 강성이 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼를 과제의 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼는, 그 외측에 보호커버(90)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 보호커버(90)는, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼의 전체면을 커버하는 제 1 보호커버(91); 및 상기 제 1 보호커버(91)가 구비된 상태의 강성 조절형 이력 댐퍼 중, 그 일측 또는 양측 끝단에만 구비되는 제 2 보호커버(92);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제 1 보호커버(91)는, 상부 보호유닛(91a)과 하부 보호유닛(91b)으로 구분되어 설치되고, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼, 상부 보호유닛(91a) 및 하부 보호유닛(91b)이 상호 볼팅결합되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 2 보호커버(92)는, 상부 보호유닛(92a)과 하부 보호유닛(92b)으로 구분되어 설치되고, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼, 제 1 보호커버(91), 상부 보호유닛(92a) 및 하부 보호유닛(92b)이 상호 볼팅결합되되, 슬릿홀(h)을 매개로 유동가능하게 볼팅결합되는 것이 바람직하다.
본 발명은 강재 등의 하중 이력에 동반하여 주위 구조물에 가해지는 에너지를, 강성조절용 홈이 형성된 강관의 변형, 소성화 또는 좌굴에 의해 흡수하여 그 내진성능을 극히 향상시킬 뿐만 아니라, 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 상관 없이 동일 사이즈의 댐퍼를 적용하면서도, 그 강성은 자유로이 조절할 수 있도록 하여 그 시공효율 등을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러, 댐퍼에 의한 강성 조절효율을 방해하지 않으면서도, 외부환경(충전되는 콘크리트, 외기 또는 기후변화 등)으로 부터 댐퍼를 보호할 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 1은 특허문헌 1에 따른 이력 댐퍼를 나타낸 사시도
도 2는 특허문헌 2에 따른 이력 댐퍼를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에 따른 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼를 나타낸 사시도
도 4는 도 3의 분해사시도
도 5는 도 3의 A-A'선 단면도(a) 및 B-B'선 단면도(b)를 나타낸 도면
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 한편, 상기와 같이 본 발명에 따른 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼를 설명함에 있어, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해사시도이며, 도 5는 도 3의 A-A'선 단면도(a) 및 B-B'선 단면도(b)를 나타낸 도면이다.
여기서, 상기 '이력 댐퍼'란 주위 구조물(예를들면, 벽체와 벽체 사이의 연결보, 배근된 정착철근, H빔 또는 기둥에 스터드 볼트가 형성된 부재 등)에 설치되는 것으로, 강재 등의 하중이력에 동반하여 비선형 거동, 소성화 또는 좌굴에 의해 그 에너지를 흡수하여 내진성능을 구현하도록 하는 댐퍼로써 이미 공지된 용어이다,
본 발명은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 중공을 갖는 강관(60)을 적용하되, 상기 강관(60)의 외면에 강성조절용 홈(70)을 형성시킴으로써, 상기 강성조절용 홈(70)의 크기, 형태 또는 갯수나 위치를 조절하여 그 강성이 조절될 수 있도록 한다.
즉, 강재 등의 하중 이력에 동반하여 주위 구조물에 가해지는 에너지가 상기 강성조절용 홈(70)이 형성된 부분의 변형, 소성화 또는 좌굴에 의해 흡수되어 그 내진성능을 구현할 수 있으며, 상술한 바와 같이 강성조절용 홈(70)의 형태나 크기 또는 갯수나 위치를 조절하여 그 강성을 자유로이 조절할 수 있도록 함으로써, 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 상관 없이 동일 사이즈의 댐퍼를 적용하면서도, 그 강성은 자유로이 조절할 수 있게 한다.
아울러, 상기와 같은 구조의 강성 조절형 이력 댐퍼는 주위 구조물과의 결합을 위해 연결플레이트(80)가 구비되며, 상기 연결플레이트(80)는 일측이 상기 강관(60)과 연결되고, 타측이 통상의 주위구조물(예를 들면 댐퍼 연결판 등)과 결합되어 연결 및 고정 매개체가 된다.
그리고, 상기 상기 강관(60)은, 원형 또는 각형 등 내부에 중공부를 갖는 다양한 강관을 적용할 수 있며, 상기 강성조절용 홈(70)은 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 따라 가변적으로 조절되는 것으로 특정 크기, 형태 또는 갯수에 한정하지 않는다.
아울러, 내부에 중공부를 갖는 강관(60) 이외에도 중공부를 갖지 않는 판형의 단일 플레이트 또는 상호 결합가능한 복수의 플레이트에 강성조절용 홈(70)을 형성시켜 적용할 수도 있다.
즉, 본 발명은 내부에 중공을 갖고 외면에 강성조절용 홈(70)이 형성된 강관(60)을, 연결플레이트(80)를 매개로 주위구조물과 연결하여 이력 댐퍼로 적용하되, 상기 강성조절용 홈(70)의 형태나 크기 또는 갯수나 위치를 조절하여 그 강성을 자유로이 조절할 수 있도록 함으로써, 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 상관 없이 동일 사이즈의 댐퍼를 적용하면서도, 그 강성은 자유로이 조절할 수 있게 하여 그 시공효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 강재 등의 하중 이력에 동반하여 상기 주위 구조물에 가해지는 에너지가 상기 강성조절용 홈(70)이 형성된 부분의 변형, 소성화 또는 좌굴에 의해 흡수되어 그 내진성능을 구현할 수 있게 한다.
한편, 상기 강성조절용 홈(70)의 크기, 형태, 갯수 또는 위치를 조절하여 강성을 조절한다는 것은, 강성조절용 홈(70)의 크기나 형태를 크게하거나 또는 갯수나 형성되는 위치를 늘릴 경우, 강관(60) 중 해당 강성조절용 홈(70)이 형성된 부분만큼 그 강성이 다른 부분에 비해 저하되므로, 그 강성을 조절할 수 있음을 의미하며, 상술한 바와 같이 상기 강성조절용 홈(70)은 주위 구조물의 크기, 형태, 용도 또는 사용환경에 따라 그 크기, 형태, 갯수 또는 위치를 가변적으로 조절할 수 있다.
아울러, 상기 강성조절용 홈(70)이 형성된 강관(60)은 하나의 강관(60)을 적용할 수도 있고, 또는 다수의 강관(60)을 주위구조물의 크기에 맞게 적용할 수도 있다. 또한 상기 강관(60)은 하나의 강관(60)에서 강성조절용 홈(70)을 형성시켜 제작할 수도 있고 또는 강성조절용 홈(70)이 형성된다는 전제하에서 구획된 다수의 강관(60)을 상호 결합하여 제작할 수도 있다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 구조의 강성 조절형 이력 댐퍼의 외측으로 보호커버(90)를 설치하되, 보호커버(90)가 댐퍼 측으로 힘을 전달하지 않는 구조로 설치됨으로써, 댐퍼에 의한 강성 조절효율을 방해하지 않으면서도, 외부환경(충전되는 콘크리트, 외기 또는 기후변화 등)으로 부터 댐퍼를 보호할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로 상기 보호커버(90)는, 제 1 보호커버(91)와 제 2 보호커버(92)를 포함하여 구성되며, 상기 제 1 보호커버(91)는 강성 조절형 이력 댐퍼의 전체면을 커버하며, 상기 제 2 보호커버(92)는 제 1 보호커버(91)가 구비된 상태의 강성 조절형 이력 댐퍼 중, 그 일측 끝단 또는 양측 끝단에만 구비된다.
여기서, 상기 제 1 보호커버(91)는, 상부 보호유닛(91a)과 하부 보호유닛(91b)으로 구분되어, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼의 전체면을 커버하되, 상부 보호유닛(91a)과 하부 보호유닛(91b)의 측면 일부가 상호 겹쳐지게 설치된 상태에서 상기 강성 조절형 이력 댐퍼, 상부 보호유닛(91a) 및 하부 보호유닛(91b)이 상호 볼팅결합된다.
그리고, 상기 제 2 보호커버(92)는, 상부 보호유닛(92a)과 하부 보호유닛(92b)으로 구분되어, 제 1 보호커버(91)가 구비된 상태의 강성 조절형 이력 댐퍼 중, 그 일측 끝단 또는 양측 끝단만 커버하되, 상기 상부 보호유닛(92a) 및 하부 보호유닛(92b)의 측면 일부가 상호 겹쳐지게 설치된 상태에서 상기 강성 조절형 이력 댐퍼, 제 1 보호커버(91), 상부 보호유닛(92a) 및 하부 보호유닛(92b)이 상호 볼팅결합된다. 이때 상기 제 2 보호커버(92)가 결합되는 영역의 볼팅결합은 슬릿홀(h)을 매개로 유동가능하게 볼팅결합된다.
이때, 상기 제 2 보호커버(92)는 연결플레이트(80)에 용접결합될 수 있다.
즉, 강성 조절형 이력 댐퍼의 외측으로 보호커버(90)가 설치되어 외부환경(충전되는 콘크리트, 외기 또는 기후변화 등)으로 부터 댐퍼를 보호할 수 있도록 하되, 상기 제 2 보호커버(92)에 의한 유동성에 의해 보호커버(90)가 댐퍼 측으로 힘을 전달하지 않는 구조로 설치됨으로써 댐퍼에 의한 강성 조절효율을 방해하지 않게 되는 것이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
60 : 내부에 중공을 갖는 강관 70 : 강성조절용 홈
80 : 연결플레이트 90 : 보호커버
91 : 제 1 보호커버 92 : 제 2 보호커버
91a, 92a : 상부 보호유닛 91b, 92b : 하부 보호유닛
h : 슬릿홀

Claims (5)

  1. 강성 조절형 이력 댐퍼에 있어서,
    내부에 중공을 갖는 강관(60); 상기 강관(60)의 외면에 형성되는 강성조절용 홈(70); 및 상기 강관(60)과 주위 구조물을 연결하는 연결플레이트(80);를 포함하여 구성되어, 상기 강성조절용 홈(70)의 크기, 형태, 갯수 또는 위치를 조절하여 그 강성이 조절될 수 있도록 하되,
    상기 강성 조절형 이력 댐퍼는, 그 외측에 보호커버(90)가 더 구비되고,
    상기 보호커버(90)는, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼의 전체면을 커버하는 제 1 보호커버(91); 및 상기 제 1 보호커버(91)가 구비된 상태의 강성 조절형 이력 댐퍼 중, 그 일측 또는 양측 끝단에만 구비되는 제 2 보호커버(92);를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 보호커버(91)는, 상부 보호유닛(91a)과 하부 보호유닛(91b)으로 구분되어 설치되고, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼, 상부 보호유닛(91a) 및 하부 보호유닛(91b)이 상호 볼팅결합되며,
    상기 제 2 보호커버(92)는, 상부 보호유닛(92a)과 하부 보호유닛(92b)으로 구분되어 설치되고, 상기 강성 조절형 이력 댐퍼, 제 1 보호커버(91), 상부 보호유닛(92a) 및 하부 보호유닛(92b)이 상호 볼팅결합되되, 슬릿홀(h)을 매개로 유동가능하게 볼팅결합되는 것을 특징으로 하는, 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020160088122A 2016-07-12 2016-07-12 보호커버가 구비된 강성 조절형 이력 댐퍼 KR101697753B1 (ko)

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