KR101701810B1 - 내진장치 - Google Patents

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    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04H9/027—Preventive constructional measures against earthquake damage in existing buildings

Abstract

본 발명은 건축물에 설치되는 내진(耐震)장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조가 간단하면서도 지진으로부터 건축물에 가해지는 수직 및 수평 방향의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 할 목적으로, 건축물의 하층 슬래브(1)에 고정되는 평판 상의 제1고정플레이트(10)와, 하측 단부가 상기 제1고정플레이트(10) 상면에 고정되는 하나 또는 복수 개의 완충부재(20)와, 상기 완충부재(20)의 상측 단부에 고정되는 평판 상의 제2고정플레이트(30)와, 상기 제2고정플레이트(30)의 상면에 고정되고 탄성을 가진 연질 재료인 방진패드(40)와, 건축물의 층간을 수직 방향으로 지지하고 하측 단부에 형성된 제1플랜지(51)가 상기 방진패드(40) 상면에 고정되는 포스트(50)를 포함하고, 상기 완충부재(20)의 하단 및 상단이 각각 제1고정플레이트(10) 및 제2고정플레이트(30)에 면접하도록 각각 평판 형태의 제1플레이트(21) 및 제2플레이트(22)가 형성되고, 상기 제1플레이트(21) 및 제2플레이트(22) 사이를 잇는 적어도 하나의 곡면부(23)가 형성된 것이 특징인 내진장치가 제공된다.

Description

내진장치{Seismic equipment}
본 발명은 건축물에 설치되는 내진(耐震)장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진으로부터 건축물에 가해지는 수직 및 수평 방향의 진동을 최소화함으로써 건축물을 보호할 수 있게 하는 내진장치에 관한 것이다.
일반적으로 건축물에는 지진으로 인한 피해를 줄이기 위하여 설계부터 지진으로 인한 대비를 하고 있으며, 이를 내진설계(seismic design)라 하는데, 건축물의 내진설계 방식은, 크게 내진. 면진, 제진 및 차진 등의 방법을 들 수 있고, 이들 방법은 건축물의 내진력(耐震力)을 증가시켜 건축물을 지진으로 인한 피해를 줄일 수 있다.
더 구체적으로 내진은 취약한 구조물을 보강하고 유연하게 설계하여 지진에 의해 손상이 가도 건물이 붕괴되지 않도록 하여 인명피해를 최소화로 줄이는 방법이다.
면진은 건물과 지반 사이에서 지진의 피해를 줄여주는 것이다. 즉 건물 지하와 지반 사이에 적층고무와 댐퍼, 베어링 등을 이용하여 지진 발생시 충격을 어느 정도 줄여 실제 건물에는 진동수가 줄어들어 내부에 손상이 적다.
제진은 건물 내부에 건물 총 중량의 1% 정도 되는 추나 댐퍼를 설치하여 지진 발생시 건물의 진동 반대방향으로 이동시켜서 진동을 상쇄시키는 방법이다.
그리고 차진은 지진에 의한 피해를 방지하기 위한 궁극적인 방법으로 공기 베어링, 자기력, 부력 등을 이용하여 지반과 건물 사이를 완전히 분리시켜서 지진의 영향을 전혀 받지 않도록 하는 구조이다.
상기와 같이 건축물을 지을 때 지진으로부터 건축물과 인명을 보호하기 위하여 여러 가지의 진동 흡수장치가 사용되고 있으며, 이와 관련된 종래 기술의 하나로 한국 특허등록 제 10-1231653호(특허문헌 1)에서는, 지면 위에 고정설치되는 면 형상의 하부플레이트; 상기 하부플레이트 상에 복수의 강철구를 개재하여 적층되며, 상면 중앙에서 수직방향으로 형성된 원통형의 안내기둥을 구비한 면 형상의 상부플레이트; 상기 상부플레이트 상에 마련되고 내부가 빈 원통형의 외부실린더; 상기 외부실린더의 내부둘레와 맞닿아 상하로 이동될 수 있고, 상기 외부실린더의 수직길이보다 작은 수직길이를 가진, 내부가 빈 원통형의 내부실린더; 상기 내부 실린더의 상부를 덮도록 상기 내부 실린더와 일체로 형성된 원형의 덮개; 상기 덮개 위에 마련되고 상기 외부실린더의 직경과 동일한 너비를 지닌 면형상의 탑플레이트; 및 상기 내부실린더의 내부둘레와 맞닿아 상하로 이동될 수 있는 원통형의 바디와, 바디의 상면 중앙에서 상기 덮개의 저면측으로 돌출된 돌출부와, 바디의 저면에서 상기 원통형의 안내기둥의 외부둘레와 맞닿아 상하로 이동될 수 있는 내부가 빈 원통형의 슬라이딩기둥을 구비한 완충피스톤;을 포함하는 내진장치로서, 외부실린더의 내부에서는, 상기 완충피스톤의 바디 아래에서 슬라이딩기둥을 감싸는 제1코일스프링이 마련되고, 상기 내부실린더 아래에서 상기 제1코일스프링의 직경보다 직경이 크고 상기 제1코일스프링의 둘레를 감싸는 제2코일스프링이 마련되며, 상기 외부실린더의 하부에는 외부실린더 내부로 공기를 유입하는 제1공기유입구 및 외부실린더 내부로부터 대기로 공기를 배출하는 제1공기배출구가 형성되어 있고, 상기 덮개에는 상기 덮개, 상기 내부실린더 및 상기 바디가 이루는 공간으로 공기를 유입하는 제2공기유입구 및 상기 공간으로부터 대기로 공기를 배출하는 제2공기배출구가 형성되어 있고, 링형상의 제1에어쿠션이 탑플레이트의 측면과 외부실린더의 상부 측면을 동시에 감싸도록 형성되고, 링형상의 제2에어쿠션이 상기 외부실린더의 외부둘레를 감싸도록 형성되며, 링형상의 제3에어쿠션이 상부플레이트의 측면과 하부플레이트의 측면을 동시에 감싸도록 형성된 내진장치가 제안된 바 있다.
그러나 특허문허 1과 같은 종래 기술은 수평 방향의 변위를 수용하는 강철구를 비롯하여 2중 실린더와 피스톤 및 제1, 제2코일스프링들이 수직방향의 진동을 흡수하도록 하는 매우 복잡한 구조를 필요로 하므로 구성요소가 많고 제조비용이 고가라는 문제점이 있을 뿐 아니라, 슬라이딩 및 스프링의 작동 방향이 상하방향으로만 집중되어 있고 수평 방향으로의 변위 수용을 오직 강철구로만 의존하고 있어서 수평 방향의 진동을 완충하는데 충분하지 않다는 문제점이 있다.
1. 한국 특허등록 제 10-1231653호 등록특허공보(2013.2.14 공고)
상기 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 구조가 간단하면서도 지진으로부터 건축물에 가해지는 수직 및 수평 방향의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 하는 내진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내진장치는, 건축물의 수직 구조물인 포스트의 일측 단부 또는 양측 단부에 수직 및 수평 방향의 진동을 흡수할 수 있도록 적어도 하나의 곡면부를 가진 판스프링 형태의 완충부재가 구비된 것을 특징으로 한다.
더욱 상세하게는 건축물의 하층 슬래브에 고정되는 평판 상의 제1고정플레이트와, 하측 단부가 상기 제1고정플레이트 상면에 고정되는 하나 또는 복수 개의 완충부재와, 상기 완충부재의 상측 단부에 고정되는 평판 상의 제2고정플레이트와, 상기 제2고정플레이트의 상면에 고정되고 탄성을 가진 연질 재료인 방진패드와, 건축물의 층간을 수직 방향으로 지지하고 하측 단부에 형성된 제1플랜지가 상기 방진패드 상면에 고정되는 포스트를 포함하고, 이때 상기 완충부재는 일정 폭을 가진 판스프링으로서 하단 및 상단이 각각 제1고정플레이트 및 제2고정플레이트에 면접하도록 각각 평판 형태의 제1플레이트 및 제2플레이트가 형성되고 상기 제1플레이트 및 제2플레이트 사이를 잇는 적어도 하나의 곡면부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 완충부재의 구조적 특징에 의하여 수직 및 수평 방향의 진동을 효과적으로 흡수하므로 건축물의 전방향에 대한 지진파에 대하여 건축물을 안전하게 보호할 수 있고, 구조가 간단하므로 제조비용이 저렴하여 내진설계시의 비용을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 내진장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 내진장치의 완충장치 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 내진장치의 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 내진장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 내진장치의 완충장치 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 내진장치의 구조도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예이므로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이거나 용이하게 도출되는 정도의 기술에 대해서는 그에 관한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 내진장치의 구조도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 내진장치의 완충장치 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 내진장치의 작동 상태도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하는 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 내장장치(100)는, 건축물의 하층 슬래브(1)에 고정되는 평판 상의 제1고정플레이트(10)와, 하측 단부가 상기 제1고정플레이트(10) 상면에 고정되는 하나 또는 복수 개의 완충부재(20)와, 상기 완충부재(20)의 상측 단부에 고정되는 평판 상의 제2고정플레이트(30)와, 상기 제2고정플레이트(30)의 상면에 고정되고 탄성을 가진 연질 재료인 방진패드(40)와, 건축물의 층간을 수직 방향으로 지지하고 하측 단부에 형성된 제1플랜지(51)가 상기 방진패드(40) 상면에 고정되는 포스트(50)를 포함하여 구성된다.
상기 제1고정플레이트(10) 및 제2고정플레이트(30)는 일정 두께를 가진 금속 판재일 수 있고, 제1고정플레이트(10)는 예를 들면 앵커볼트와 같은 고정부재(11)를 통해 하층 슬래브(1)에 고정될 수 있다.
상기 완충부재(20)는 일정 폭을 가진 판스프링 형태일 수 있고, 제1고정플레이트(10)와 제2고정플레이트(30) 사이에 개재된다. 이때 완충부재(20)의 하단 및 상단이 각각 제1고정플레이트(10) 및 제2고정플레이트(30)에 면접하도록 각각 평판 형태의 제1플레이트(21) 및 제2플레이트(22)가 형성되고, 상기 제1플레이트(21) 및 제2플레이트(22) 사이를 잇는 적어도 하나의 곡면부(23)가 형성될 수 있다.
제1실시예의 예시와 같이 상기 곡면부(23)는 영문자 'S'자와 같이 형성됨으로써 2개의 곡면부(23)가 형성될 수도 있으나, 필요에 따라 상기 곡면부(23)는 다수 개 형성될 수도 있다.
상기 완충부재(20)가 볼트 및 너트 등을 통해서 상기 제1고정플레이트(10) 및 제2고정플레이트(30)에 고정되도록 하기 위해 상기 제1플레이트(21)와 제2플레이트(22)에는 각각 볼트가 관통하는 체결홀(24)(25)이 천공될 수도 있으며, 상기 체결홀(24)(25)은 하나 또는 복수 개일 수 있다.
상기 완충부재(20)는 제1플레이트(21)와 제2플레이트(22) 사이에 2개의 곡면부(23)가 형성되는 동시에 판스프링 형태로 되어 있으므로 도 3과 같이 상하 방향으로 신축 가능한 동시에 좌우로도 신축 가능하므로 수직방향의 지진파를 비롯하여 수평방향의 지진파를 흡수할 수 있다.
상기 방진패드(40)는 진동을 흡수할 수 있는 소재로서 연질이면서도 탄성을 가질 수 있으며, 그 예로 발포우레탄이나 고무, 실리콘 또는 부직포와 같은 섬유소재질 수 있다
상기 포스트(50)는 예를 들면 H빔 구조일 수 있고, 이는 하층 슬래브(1)와 상층 슬래브(2) 사이를 지지하는 일종의 기둥 기능을 하기 위한 것이다.
상기 제2고정플레이트(30)와 방진패드(40) 및 제1플랜지(51)는 볼트 및 너트 구조의 고정부재(53)를 통해 상호 적층된 상태에서 고정될 수 있다.
한편, 상기 완충부재(20)가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 상기 완충부재(20)의 둘레에는 커버(60)가 더 구비될 수 있고, 상기 커버(60)의 일측 단부가 90도 각도로 꺾인 상태에서 고정나사(61)를 통해 상기 제1고정플레이트(10)에 고정될 수 있다.
이때 상기 완충부재(20)의 신축 작용을 고려하여 사익 커버(60)의 높이는 상기 제1고정플레이트(10)와 제2고정플레이트(30) 사이의 거리보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 내진장치의 구조도이다.
도 4를 참조하는 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따르면 상기 내진장치(100)는 상기 포스트(50)의 상단과 상측 슬래브(2) 사이에도 설치 가능하여, 이때 포스트(50) 상측에 설치되는 내진장치(100)는 포스트(50) 하부의 내진장치와 상하 방향으로 대칭하게 형성되므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭과 동일한 도면부호를 표시한다. 즉, 상기 포스트(50)의 상측 단부에는 제2플랜지(52)가 형성되고, 상기 제2플랜지(52)의 상부에는 전술한 포스트(50) 하부의 내진장치(100)와 대칭한 구조이다.
이를 적층 순서대로 설명하면, 상기 제2플랜지(52)의 상면에는 탄성을 가진 연질 재료인 방진패드(40)가 제2플랜지(52) 상에 고정되고, 상기 방진패드(40)의 상면에는 평판 상의 제2고정플레이트(30)가 방진패드(40) 상에 고정된다.
완충부재(20)의 하측 단부는 상기 제2고정플레이트(30) 상면에 고정되고, 상기 완충부재(20)의 상측 단부는 제1고정플레이트(10)의 하면에 고정되며, 상기 완충부재(20)의 상측에 위치하는 제1고정플레이트(10)는 상측 슬래브(2)의 하단에 고정된다.
이때 상기 포스트(50) 상부에 위치하는 완충부재(20)는 적어도 하나 또는 복수 개일 수 있고, 전술한 바와 같이 일정 폭을 가진 판스프링으로서 하단의 제1플레이트(21)가 제2고정플레이트(30)에 면접한 상태로 볼트 등으로 고정되며, 상단의 제2플레이트(22)가 제1고정플레이트(10)의 하면에 면접한 상태에서 볼트 등으로 고정될 수 있다.
또한 제1플레이트(21)와 제2플레이트(22) 사이에는 제1플레이트(21) 및 제2플레이트(22) 사이를 잇는 적어도 하나의 곡면부(23)가 형성된다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 내진장치의 완충장치 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 내진장치의 구조도이다.
도 5 및 도 6을 참조하는 바와 같이 상기 완충부재(20)는 다른 형태로 설계될 수도 있다.
즉, 상기 완충부재(20)의 하단에 평판 상의 제1플레이트(21)가 형성되고 상단에 평판 상의 제2플레이트(22)가 형성되며, 상기 제1플레이트(21) 및 제2플레이트(22)에서 각각 수직 방향의 직선부(23')가 연장 형성되며, 상기 직선부(23') 사이에 하나의 곡면부(23)가 형성됨으로써 측면 관측상 마치 'Ω'자 형태로 될 수 있다.
도 5 및 도 6에서 설명하지 않은 도면부호는 전술한 제1실시예와 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.
1: 하층 슬래브
2: 상층 슬래브
10: 제1고정플레이트 11: 고정부재
20: 완충부재 21: 제1플레이트
22: 제2플레이트 23: 곡면부
23': 직선부 24, 25: 체결홀
30: 제2고정플레이트
40: 방진패드
50: 포스트 51: 제1플랜지
52: 제2플랜지 53: 고정부재
60: 커버 61: 고정나사

Claims (6)

  1. 건축물의 하층 슬래브에 고정되는 평판 상의 제1고정플레이트와, 하측 단부가 상기 제1고정플레이트 상면에 고정되는 하나 또는 복수 개의 완충부재와, 상기 완충부재의 상측 단부에 고정되는 평판 상의 제2고정플레이트와, 상기 제2고정플레이트의 상면에 고정되고 탄성을 가진 연질 재료인 방진패드와, 건축물의 층간을 수직 방향으로 지지하고 하측 단부에 형성된 제1플랜지가 상기 방진패드 상면에 고정되는 포스트를 포함하고,
    상기 완충부재는 일정 폭을 가진 판스프링으로서 하단 및 상단이 각각 제1고정플레이트 및 제2고정플레이트에 면접하도록 각각 평판 형태의 제1플레이트 및 제2플레이트가 형성되고 상기 제1플레이트 및 제2플레이트 사이를 잇는 적어도 하나의 곡면부가 형성된 것을 특징으로 하는 내진장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 포스트의 상측 단부에 형성된 제2플랜지와, 상기 제2플랜지의 상면에 고정되고 탄성을 가진 연질 재료인 방진패드와, 상기 방진패드의 상면에 고정되는 평판 상의 제2고정플레이트와, 하측 단부가 상기 제2고정플레이트 상면에 고정되는 하나 또는 복수 개의 완충부재와, 상기 완충부재의 상측 단부 및 건축물의 상측 슬래브에 고정되는 평판 상의 제1고정플레이트를 더 포함하고,
    상기 포스트 상부에 위치하는 완충부재는 일정 폭을 가진 판스프링으로서 하단 및 상단이 각각 제2고정플레이트 및 제1고정플레이트에 면접하도록 각각 평판 형태의 제1플레이트 및 제2플레이트가 형성되고 상기 제1플레이트 및 제2플레이트 사이를 잇는 적어도 하나의 곡면부가 형성된 것을 특징으로 하는 내진장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 완충부재의 제1플레이트 및 제2플레이트에는 볼트가 관통하도록 하는 하나 또는 복수 개의 체결홀이 천공된 것을 특징으로 하는 내진장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 완충부재는 측면 관측상 'S'자 또는 'Ω'자 형태인 것을 특징으로 하는 내진장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 완충부재의 둘레에는 상기 제1고정플레이트에 고정되어 상기 완충부재의 노출을 방지하도록 하는 커버가 더 구비된 것을 특징으로 하는 내진장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 커버의 높이는 상기 제1고정플레이트와 제2고정플레이트 사이의 거리보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 내진장치.
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