KR101781053B1 - Steel high vibration control damper - Google Patents

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KR101781053B1
KR101781053B1 KR1020160177103A KR20160177103A KR101781053B1 KR 101781053 B1 KR101781053 B1 KR 101781053B1 KR 1020160177103 A KR1020160177103 A KR 1020160177103A KR 20160177103 A KR20160177103 A KR 20160177103A KR 101781053 B1 KR101781053 B1 KR 101781053B1
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김의용
장동운
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(주)아리수엔지니어링
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Abstract

The present invention provides a steel high vibration control damper capable of performing excellent plastic deformation performance without a crack, wherein the steel high vibration control damper does not have an integrate discontinuous welding joint and a connection unit. According to a proper aspect of the present invention, the steel high vibration control damper comprises: an upper horizontal member connected by being connected to a point of a structure by a pin; a lower horizontal member arranged to be parallel on a lower side of the upper horizontal member by being spaced at fixated intervals and connected by being connected to the other point of the structure by the pin; a center vertical member wherein one end is integrally connected to the center of the upper horizontal member and the other end integrally connected to the center of the lower horizontal member; a pair of outer vertical members symmetrically arranged on both sides of the center vertical member such that one end is integrally connected to the upper horizontal member and the other end is integrally connected to the lower horizontal member; and a middle horizontal rigid body horizontally arranged on the middle of the upper horizontal member and the lower horizontal member along a neutral axis, and integrally connecting the center vertical member and the outer vertical member. A neck length of the pair of outer vertical members is formed to be shorter than that of the middle horizontal rigid body; thereby the pair of outer vertical members having a predetermined bending angle in a longitudinal direction of the middle horizontal rigid body.

Description

강재 하이 제진댐퍼{Steel high vibration control damper}Steel high vibration control damper

본 발명은 건축 구조체가 지진력에 대응할 수 있도록 한 강재 제진댐퍼에 관한 것으로, 특히 일체의 불연속 용접 이음 및 접합부가 없으며 균열 발생없이 우수한 소성 변형 능력을 발휘할 수 있도록 한 강재 하이 제진댐퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material vibration damping device capable of coping with earthquake forces, and more particularly, to a steel material vibration damping device capable of exhibiting excellent plastic deformation capability without any discontinuous welded joints or joints and without generating cracks.

제진, 내진 구조의 필요성은 구조물의 내진성능을 향상시켜 인명과 자산을 보호하고, 구조물의 수명을 장수명화하는 것이 주된 목적이다. 이를 위한 제진 시스템은 높은 강성 확보 또는 연성을 확보하여 입력 지진에너지를 구조적 특성으로 확보한 소산성능으로 저항능력을 발휘해야 한다. 제진장치의 설치로 제진설계를 하는 경우에는 목표 설정에 따라 대부분의 지진하중을 제진 시스템에서 저항하도록 설계 가능하며, 목표하는 부위로 구조물의 손상을 유도하도록 설정도 가능하여 손상을 부분 또는 최소화 할 수 있다. 또한 목표 제진시스템에 한정하여 손상이 발생하므로 구조물 전체의 손상을 최소화하여, 지진도래에 의한 손상이 발생하여도, 제진장치 또는 그 시스템만의 교체로 보수가 경미해지는 효과를 기대 할 수 있다.The main purpose of vibration suppression and seismic rescue is to improve the seismic performance of the structure, protect people and property, and prolong the life of the structure. The vibration damping system for this purpose should exhibit the resisting ability by securing the high stiffness or ductility and dissipating performance by securing the input seismic energy as the structural characteristic. In the case of vibration suppression design by the installation of the vibration suppression device, it is possible to design most of the earthquake load to resist in the vibration suppression system according to the target setting, and it is possible to set the structure to be damaged in the target area, have. Also, since damage is limited to the target vibration damping system, the damage to the entire structure is minimized, and even if damage due to the arrival of the earthquake occurs, the effect of reducing the maintenance by replacing only the vibration damping device or its system can be expected.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1531206호로서, '강제댐퍼와 이를 이용한 내진보강공법'이 제안되어 있다. 이는 구조물에 핀결합되어 연결되는 상부지지판과; 상기 상부지지판의 하측에 일정거리 이격되어 평행하도록 배치되고 구조물에 고정설치되는 하부지지판과; 상부지지판의 일측 끝단에 상단이 일체로 연결되고 하단이 하부지지판에 일체로 연결되는 좌측스트립과, 상부지지판의 타측 끝단에 상단이 일체로 연결되고 하단이 하부지지판에 연결되도록 연결되되는 우측스트립을 포함하되, 상기 좌측스트립은 상단이 상부지지판의 일측 끝단에 일체로 연결되고, 하단이 하부지지판에 일체로 연결되되, 하부지지판에 대하여 내측경사각이 60°∼86°를 구비하도록 형성되고, 상기 우측스트립은 상단이 상부지지판의 타측 끝단에 일체로 연결되고, 하단이 하부지지판에 일체로 연결되되, 하부지지판에 대하여 60°∼86°의 내측경사각을 구비하도록 형성되며, 좌측스트립과 우측스트립은 동일한 폭을 구비하고 서로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하여, 과도한 변위를 제어하면서 수평하중에 의한 전단파괴를 방지하는 효과를 갖는다.As a background of the present invention, Korean Registered Patent No. 10-1531206 has proposed a forced damper and an earthquake-proofing method using the damper. An upper support plate connected to the structure by a pin; A lower support plate disposed parallel to the lower support plate and spaced apart from the upper support plate by a predetermined distance and fixed to the structure; A left strip integrally connected to one end of the upper support plate and integrally connected to the lower support plate, and a right strip connected to the other end of the upper support plate integrally with the upper end and connected to the lower support plate, Wherein the upper end of the left strip is integrally connected to one end of the upper support plate and the lower end thereof is integrally connected to the lower support plate and has an inner inclination angle of 60 ° to 86 ° with respect to the lower support plate, The strip is integrally connected to the other end of the upper support plate and the lower end is integrally connected to the lower support plate and has an inner inclination angle of 60 ° to 86 ° with respect to the lower support plate. And is symmetrical with respect to each other. Thus, it is possible to prevent excessive shear failure due to horizontal load while controlling excessive displacement It has an effect.

그러나 상기 배경기술의 강재댐퍼는 소성변형각이 1.3% 이내를 만족하는 것으로, 소성변형 능력이 매우 작아 충분한 지진에너지의 소산능력을 발휘하기 어려운 단점을 가진다.However, the steel damper of the background art satisfies a plastic deformation angle of 1.3% or less, and has a disadvantage that it is difficult to exhibit sufficient seismic energy dissipating ability due to a very small plastic deformation capacity.

한국 등록특허 등록번호 제10-1531206호Korean Patent Registration No. 10-1531206

본 발명은 일체의 불연속 용접 이음 및 접합부가 없으며 균열 발생없이 우수한 소성 변형 능력을 발휘할 수 있도록 한 강재 하이 제진댐퍼를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a steel-made high vibration damping device capable of exhibiting excellent plastic deformation capability without any discontinuous welded joints and joints and without cracks.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 구조물의 일개소에 핀결합되어 연결되는 상부수평재와; 상기 상부수평재의 하측에 일정거리 이격되어 평행하도록 배치되고 구조물의 타개소에 핀결합되어 연결되는 하부수평재와; 일단이 상부수평재의 중앙에 일체로 연결되고 타단이 하부수평재의 중앙에 일체로 연결되는 중앙수직재와; 상기 중앙수직재의 양측에 대칭적으로 배치되어 일단이 상부수평재에 일체로 연결되고 타단이 하부수평재에 일체로 연결되어 있는 한 쌍의 외측수직재와; 상기 상부수평재와 하부수평재의 중간 위치에서 중립축을 따라 수평적으로 배치되어 상기 중앙수직재와 외측수직재를 일체로 연결하는 중간 횡 강성체를 포함하되; 한 쌍의 외측수직재는 그의 목길이가 상기 중간 횡 강성체의 목간거리에 비해 짧게 구성되어 중간 횡 강성체의 길이 방향에 대해 일정한 꺽임각을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an apparatus comprising: an upper leveling member connected in a pin to a portion of a structure; A lower horizontal member disposed parallel to the lower horizontal member and spaced apart from the upper horizontal member by a predetermined distance and connected to other portions of the structure by a pin; A central vertical member integrally connected at one end to the center of the upper horizontal member and integrally connected at the other end to the center of the lower horizontal member; A pair of outer vertical members disposed symmetrically on both sides of the central vertical member, one end of which is integrally connected to the upper horizontal member and the other end is integrally connected to the lower horizontal member; And an intermediate transverse rigid body horizontally disposed along a neutral axis at an intermediate position between the upper horizontal material and the lower horizontal material to integrally connect the central vertical material and the outer vertical material; And the pair of outer side members has a neck length shorter than the inter-lateral rigidity of the intermediate transverse member and has a constant bending angle with respect to the longitudinal direction of the intermediate transverse member.

또한, 상기 중간 횡 강성체의 폭은 외측수직재의 폭보다 상대적으로 짧게 구성한 것을 특징으로 한다.Further, the width of the intermediate transverse rigid body is configured to be shorter than the width of the outer vertical member.

또한, 상기 중앙수직재에는 중립축을 기준으로 상하로 대칭되어 있는 한 쌍의 슬릿이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The center vertical member is further provided with a pair of slits symmetrically arranged up and down with respect to a neutral axis.

본 발명의 강재 하이 제진댐퍼는 일정 두께의 평면인 강판재를 가공하여 상부수평재, 하부수평재, 중앙수직재, 한 쌍의 외측수직재 및 중간 횡 강성체를 갖도록 구성함으로써 일체의 불연속 용접 이음 및 접합부가 없어 균열 발생없이 우수한 소성 변형 능력을 발휘한다. 또한, 소성변형각이 4% 이상 발휘되는 소성변형(연성) 능력으로 지진에너지의 소산능력을 크게 발휘할 수 있다.The steel material high vibration dampers of the present invention are formed by processing a steel plate material having a certain thickness and having an upper horizontal member, a lower horizontal member, a central vertical member, a pair of outer vertical members and an intermediate transverse member to eliminate any discontinuous welded joints and joints And exhibits excellent plastic deformation ability without cracking. In addition, the plastic deformation (ductility) capability of exhibiting a plastic deformation angle of 4% or more can greatly exert the dissipating ability of seismic energy.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 강재 하이 제진댐퍼의 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 1의 정면도로서 중요 요소 부분의 폭과 목길이, 목간길이를 표시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 강재 하이 제진댐퍼의 변형된 사시도.
도 5a는 본 발명에 따른 강재 하이 제진댐퍼의 설치된 사시도.
도 5b는 도 5a의 정면도.
도 6a는 점증가력의 계획 선도를 나타낸 그래프.
도 6b는 일정가력의 계획 선도를 나타낸 그래프.
도 7a는 본 발명의 강제 하이 제진댐퍼의 1실험예에 따른 점증가력시 나타난 하중-변형각 그래프.
도 7b는 본 발명의 강제 하이 제진댐퍼의 1실험예에 따른 점증가력시 하중-변위 그래프.
도 7c는 본 발명의 강제 하이 제진댐퍼의 구분 1 시험체에 따른 일정가력시 나타난 하중-변형각 그래프.
도 7d는 본 발명의 강제 하이 제진댐퍼의 구분 1 시험체에 따른 일정가력시 나타난 하중-변위 그래프.
도 8a는 본 발명의 강제 하이 제진댐퍼의 구분 10 시험체에에 따른 임의점증가력시 나타난 하중-변형각 그래프.
도 8b는 본 발명의 강제 하이 제진댐퍼의 구분 10 시험체에 따른 임의점증가력시 하중-변위 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention, Shall not be construed as limiting.
1 is a perspective view of a steel high vibration damper according to the present invention.
Figure 2 is a front view of Figure 1;
Fig. 3 is a front view of Fig. 1, showing the width, neck length, and length of the neck of the important element portion; Fig.
4 is a modified perspective view of a steel high vibration damper according to the present invention.
FIG. 5A is a perspective view illustrating the installation of a steel high vibration damper according to the present invention. FIG.
Figure 5b is a front view of Figure 5a.
6A is a graph showing a plan view of the incremental force.
FIG. 6B is a graph showing a plan view of a constant force. FIG.
FIG. 7A is a graph showing a load-deformation angle of the forced high vibration dampers according to an experimental example of the present invention in an incremental load; FIG.
FIG. 7B is a graph showing a load-displacement curve in the case of increasing force according to one experimental example of the forced high-vibration damper of the present invention. FIG.
FIG. 7C is a graph showing a load-deformation angle of a forced-vibration damper according to the present invention at a constant load according to a type-1 test body.
FIG. 7D is a graph showing a load-displacement curve in a constant force according to a class 1 specimen of a forced high-vibration damper of the present invention. FIG.
FIG. 8A is a graph showing a load-deformation angle in the case of the arbitrary incremental force according to the class 10 specimen of the forced high-vibration damper of the present invention. FIG.
FIG. 8B is a graph showing load-displacement in the case of arbitrary incremental force according to the specimen 10 of the forced-vibration damper of the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 강재 하이 제진댐퍼(10)는 도 1 내지 도 3과 같이 구조물의 일개소에 핀결합되어 연결되는 상부수평재(12)와, 상기 상부수평재(12)의 하측에 일정거리 이격되어 평행하도록 배치되고 구조물의 타개소에 핀결합되어 연결되는 하부수평재(14)와, 일단이 상부수평재(12)의 중앙에 일체로 연결되고 타단이 하부수평재(14)의 중앙에 일체로 연결되는 중앙수직재(16)와, 상기 중앙수직재(16)의 양측에 대칭적으로 배치되어 일단이 상부수평재(12)에 일체로 연결되고 타단이 하부수평재(14)에 일체로 연결되어 있는 한 쌍의 외측수직재(18,18)와, 상기 상부수평재(12)와 하부수평재(14)의 중간 위치에서 중립축(X)을 따라 수평적으로 배치되어 상기 중앙수직재(16)와 외측수직재(18,18)를 일체로 연결하는 중간 횡 강성체(20)를 포함하여 구성된다.1 to 3, a steel material high vibration damping damper 10 according to the present invention comprises an upper horizontal member 12 connected to a structure of a structure by a pin and connected to a lower portion of the upper horizontal member 12, A vertical horizontal member 14 having one end connected integrally to the center of the upper horizontal member 12 and the other end integrally connected to the center of the lower horizontal member 14, And a pair of outer vertical members (16) which are symmetrically arranged on both sides of the central vertical member (16), one end of which is integrally connected to the upper horizontal member (12) and the other end is integrally connected to the lower horizontal member 18 and 18 horizontally along the neutral axis X at intermediate positions between the upper horizontal member 12 and the lower horizontal member 14 so that the central vertical member 16 and the outer vertical members 18, And an intermediate transverse rigid member (20) for connecting.

따라서 강재 하이 제진댐퍼(10)는 중립축(X)을 기준으로 상,하로 분할되어 대칭을 이루는 2쌍의 개구홀 (22a,22a)(22b,22b)이 구비된다.Therefore, the steel high vibration damper 10 is provided with two pairs of opening holes 22a, 22a, 22b, 22b which are divided into upper and lower portions symmetrical with respect to the neutral axis X.

이때 한 쌍의 외측수직재(18,18)는 그의 목길이(L)가 상기 중간 횡 강성체(20)의 목간거리(h)에 비해 짧게 구성되어 중간 횡 강성체(20)의 길이 방향에 대해 일정한 꺽임각(θ)을 가지고 있도록 구성한 것이다. 본 발명에서 외측수직재(18,18)의 꺽임각(θ)은 65°로 하였으나 중간 횡 강성체(20)의 목간길이(h)에 따라 증감될 수 있다.At this time, the pair of outer side members 18, 18 are formed such that the neck length L of the pair of outer side members 18, 18 is shorter than the inter-body distance h of the intermediate transverse member 20, And has a constant bending angle (?). In the present invention, the angle of inclination θ of the outer side members 18 and 18 is 65 °, but it can be increased or decreased according to the length h of the intermediate side rigid body 20.

여기서, 중립축(X)은 강재 하이 제진댐퍼(10)의 도심(O)을 지나는 수평중심선을 의미한다.Here, the neutral axis X means a horizontal center line passing through the center O of the steel high vibration damper 10.

또한, 중간 횡 강성체(20)는 강축 방향으로 작용하는 외력에 대해 중앙수직재(16)와 외측수직재(18,18)가 부담하는 하중보다 상대적으로 적어 중간 횡 강성체(20)의 폭(B3)은 외측수직재(18,18)나 중간수직재(16)의 폭(b)보다 상대적으로 짧게 구성할 수 있다.The intermediate transverse rigid body 20 has a width B3 of the intermediate transverse rigid body 20 which is relatively smaller than the load imposed on the central vertical member 16 and the outer vertical members 18, Can be configured to be relatively shorter than the width (b) of the outer vertical members (18, 18) or intermediate vertical member (16).

따라서, 강재 하이 제진댐퍼(10)가 지진도래시 지진 하중에 따른 탄성 거동시 중간 횡 강성체(20)의 양단은 소성힌지의 기능을 하게 된다.Therefore, both ends of the intermediate transverse rigid body 20 function as a plastic hinge when the steel high vibration dampers 10 are subjected to an elastic behavior in response to an earthquake load at the time of an earthquake.

이와 같이 구성된 강재 하이 제진댐퍼(10)는 도 5a 및 도 5b와 같이 구조물(110,120)에 상,하부 정착판(112,122)을 매개로 설치될 수 있다. 이 경우 강재 하이 제진댐퍼(10)에 강축방향으로 수평 전단력이 작용하면 휨 강성으로 저항하며, 면내의 거동으로 연성을 발휘하게 된다. 강재 하이 제진댐퍼(10)는 판 두께와 폭으로 항복내력 및 소성 변형에너지를 추정할 수 있다.As shown in FIGS. 5A and 5B, the steel-made high-vibration damper 10 constructed as described above can be installed on the structures 110 and 120 through upper and lower fixing plates 112 and 122. In this case, if a horizontal shearing force is applied to the steel high vibration damper 10 in the direction of the strong axis, it is resilient to flexural rigidity and the ductility is exhibited by the behavior in the plane. The steel high damping damper 10 can estimate yield strength and plastic deformation energy by the plate thickness and width.

<성능 실험예><Performance Example>

이와 같이 구성된 강재 하이 제진댐퍼(10)의 성능 실험을 하기 위해 변위각 제어방식을 사용하여 3가지 방법의 가력 이력을 계획하여 하였다.In order to test the performance of the high dynamic dampers (10) constructed in this manner, the history of the three methods is planned by using the displacement angle control method.

가력방법 1은 도 6a에 나타낸 그래프와 같이 변형각 3~4%의 범위내에서 점즘 반복을 가력하는 것이고, 가력방법 2는 도 6b에 나타낸 그래프와 같이 변형각 2%에 대하여 반복 가력하는 것이고, 가력방법 3은 도 6c에 나타낸 그래프와 같이 임의 이력에 대한 성능을 확인하기 위하여 임의점증가력(최종가력 1.5% 2cycle 이후 5%이상 점즘가력)하는 것이다. 전단변위 및 면외변위는 LVTD(선형 가변 변위 변환기)를 사용하였고, 응력변화는 스트레인 게이지를 부착하여 측정하였다.The pressing method 1 is to perform the repetition of the dots within the range of 3 to 4% of the deformation angle as shown in the graph of FIG. 6A, and the pressing method 2 is to repeatedly apply the deformation angle of 2% as shown in the graph of FIG. As shown in the graph shown in FIG. 6C, the pressing method 3 is a random pressing force (a pressing force of 5% or more after the final pressing force 1.5% 2 cycle) to check the performance against a certain hysteresis. LVTD (Linear Variable Displacement Transducer) was used for shear displacement and out - of - plane displacement, and stress variation was measured by attaching strain gauge.

이하에서는 외측 수직재(18)와 중앙수직재(16)를 '수직재'로 칭하고, 중간 횡 강성체(20)를 '수평재'로 칭한다.Hereinafter, the outer vertical member 18 and the central vertical member 16 will be referred to as a 'vertical member', and the intermediate transverse member 20 will be referred to as a 'horizontal member'.

강재 하이 제진댐퍼(10)의 구성은 크게 3개의 수직재와 1개의 수평재로 구성되어 있다. 수직재의 폭(b)은 시험편에 따라 20mm, 25mm, 30mm 범위 내에서 구성되었으며, 수평재의 폭(B3)은 시험편 구분 없이 10mm로 구성되어있다. 수직재의 목길이(L)는 190mm이며, 수평재의 목간길이(h)는 76mm 이다. 수직재의 폭에 비해 수평재의 폭은 세장한 편이고, 수직재의 길이에 비해 수평재의 길이는 짧은편이다.The structure of the steel high vibration damper 10 is largely composed of three vertical members and one horizontal member. The width (b) of the vertical member is in the range of 20mm, 25mm and 30mm according to the test piece, and the width (B3) of the horizontal member is 10mm without test piece. The neck length L of the vertical member is 190 mm, and the length h of the horizontal member is 76 mm. The width of the horizontal material is wider than the width of the vertical material, and the length of the horizontal material is shorter than the length of the vertical material.

따라서 실험에 적용된 댐퍼 요소 형상은 아래 표 1과 같이 구분될 수 있다.Therefore, the shape of the damper element applied to the experiment can be classified as shown in Table 1 below.


형상

shape

요 소

Element


수직재 길이 L
(mm)


Vertical length L
(mm)


가력방법


Power method

판두께 t
(mm)

Plate thickness t
(mm)

폭(b)
(mm)

Width (b)
(mm)

하이 제진 댐퍼

High damping damper

8,10

8,10

20, 25, 30

20, 25, 30

190, 150

190, 150

1, 2, 3

1, 2, 3

이같은 요소를 갖는 하이 제진 댐퍼를 16개의 시험체로 제작하여 아래 그림 1과 같은 성능 실험결과를 얻을 수 있었다.The results of the performance test as shown in Fig. 1 were obtained by fabricating the high vibration dampers having the above factors with 16 specimens.

[그림 1][Figure 1]

Figure 112016126429881-pat00001
Figure 112016126429881-pat00001

예로, 구분 1의 경우 가력방법1(점증 반복가력)을 적용하였을 때 하중-변형각 그래프는 도 7a와 같이 나타나고, 하중-변위 그래프는 도 7b와 같이 나타난다. 또한, 구분 1의 경우 가력방법2(일정 반복가력)를 적용하였을 때 하중-변형각 그래프는 도 7c와 같이 나타나고, 하중-변위 그래프는 도 7d와 같이 나타난다. 구분 10의 경우, 가력방법3(5%이상 점증가력)을 적용하였을 때 하중-변형각 그래프는 도 8a와 같이 나타나고, 하중-변위 그래프는 도 8b와 같이 나타난다. For example, in the case of Class 1, the load-deformation angle graph is shown in FIG. 7A and the load-displacement graph is shown in FIG. 7B when the force method 1 (incremental repetition force) is applied. Also, in the case of Class 1, the load-deformation angle graph is shown in FIG. 7C and the load-displacement graph is shown in FIG. 7D when the force method 2 (constant repetition force) is applied. In the case of Category 10, the load-deformation angle graph is shown in FIG. 8A, and the load-displacement graph is shown in FIG. 8B.

표1의 성능 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이, 소성 변형각 1.5%, 3.0%, 4.0% 모든 경우에 충분한 소성 변형능력을 보유하고 있다는 것이 확인되었다. 또한 변형각 5.0% 이상으로 2Cycle씩 반복가력 하여도 면내, 외의 변형 또는 균열이 발생하지 않는 우수한 소성변형능력이 확인된다. 실험에 의한 항복내력은 실험 계획시에 정한 응력집중부 최외측면 항복응력으로 계산한 항복내력의 2배 이상이 발휘되는 것이 확인되었고, 하이 제진댐퍼를 파단, 좌굴 또는 균열 발생하는 단계까지 가력하지 못했으나, 종국상태의 내력은 실험시 항복내력의 1.5배 이상은 충분히 발휘하는 것으로 판단되었다. 두께와 수직요소의 길이 조정으로 항복내력과 항복시의 변위를 추정하면 소성 변형각은 4.0%이상 충분한 성능을 발휘하는 것으로 나타난다.As can be seen from the performance test results in Table 1, it was confirmed that the plastic deformation capacities of all the plastic deformation angles of 1.5%, 3.0% and 4.0% were sufficient. In addition, excellent plastic deformation capability is observed, which does not cause internal or external deformation or cracking, even when the deformation angle is 5.0% or more and repeatedly performed in two cycles. It has been confirmed that the yield strength of the test is more than twice the yield strength calculated by the outermost lateral yield stress of the stress concentration part determined at the time of the test plan and the high damping damper can not be applied until the breaking, However, it was judged that the endurance state strength was sufficient to over 1.5 times of the yield strength in the test. Estimation of the yield strength and the displacement at yield by adjustment of the thickness and the length of the vertical element shows that the plastic deformation angle is more than 4.0%.

하이 제진 댐퍼에 강축방향으로 외력이 가해졌을 때, 외력에 대해 수직재와 수평재가 분담하는 비율은 수평재-수직재 간 강성비에 따르며 이는 다음 식을 통해 산정할 수 있다.When external force is applied to the high vibration dampers in the direction of the strong axis, the ratio of the vertical and horizontal members to the external force depends on the stiffness ratio between the horizontal member and the vertical member, which can be calculated by the following equation.

Figure 112016126429881-pat00002
...........(식1)
Figure 112016126429881-pat00002
(1)

위와 같은 식1을 통해 산정된 수평재-수직재 강성비 값은 대체로 4%~ 6%였으며, 이는 댐퍼에 강축방향으로 외력이 가해졌을 때 외력에 대해 수평재가 4% ~ 6%의 하중을 부담하고 나머지 96% ~ 94%의 하중은 수직재가 부담한다는 의미가 된다. 이를 통해 강재 하이 제진댐퍼(10)의 성능을 검증하는데 있어 중요요소는 수직재임을 알 수 있으며, 수평재는 수직재에 비해 그 역할이 크지 않다는 것을 알 수 있다.The horizontal and vertical stiffness ratios estimated from Equation (1) are usually 4% ~ 6%, which means that when the external force is applied to the damper in the direction of the strong axis, the horizontal member will bear the load of 4% ~ 6% The load of% ~ 94% means that the vertical member is responsible. As a result, it can be seen that the important factor in verifying the performance of the steel high damping damper 10 is that it is vertical, and that the horizontal member does not have a greater role than the vertical member.

수평재의 폭은 수직재의 폭 대비 1/3~1/2의 비를 갖는데, 이는 수평재가 수직재로부터 전달받는 모멘트에 대해 취약한 구조가 되게끔 하며, 수직재에 비해 수평재가 먼저 항복하게 만드는 요인이 된다. 실제실험에서도 수직재가 항복한 시점 대비 다소 빠른 시점에 수평재의 양 끝단에 소성힌지가 형성된 것을 확인 할 수 있었으며, 이를 통해 수평재의 역할이 크지 않다고 할 수 있다.The width of the horizontal material has a ratio of 1/3 to 1/2 of the width of the vertical material, which causes the horizontal material to have a weak structure with respect to the moment transmitted from the vertical material, which causes the horizontal material to yield earlier than the vertical material. In the actual experiment, it was confirmed that the plastic hinges were formed at both ends of the horizontal material at a somewhat earlier time than the yielding point of the vertical material, so that the role of the horizontal material is not large.

이와 같이 구성된 인방보 강재 강재 하이 제진댐퍼(10)는 댐퍼 요소의 판두께와 폭 및 수직재의 길이를 조정하면 자유롭게 항복내력을 결정 할 수 있고 에너지 소산과 관계되는 소성 변형 각도 4.0% 이상 충분히 발휘될 수 있다.The damping damper 10 having the above-described structure is capable of freely determining the yield strength by adjusting the plate thickness and width of the damper element and the length of the vertical member, and is capable of sufficiently exhibiting a plastic deformation angle of 4.0% .

한편, 본 발명의 강재 하이 제진댐퍼는 도 4와 같이 중앙수직재(16)에는 상하로 대칭되어 있는 한 쌍의 슬릿(161,161)이 더 형성되어 구성될 수 있다. 한 쌍의 슬릿(161,161)이 더 구비되는 경우, 소성 변형각도(연성)를 더 크게 하여 소성변형 능력이 더 향상된다.As shown in FIG. 4, the steel material high vibration damper of the present invention may further include a pair of slits 161 and 161 vertically symmetrical to the center vertical member 16. When the pair of slits 161 and 161 are further provided, the plastic deformation angle (ductility) is further increased and the plastic deformation ability is further improved.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be. The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.

12: 상부수평재
14: 하부수평재
16: 중앙수직재
161: 슬릿
18: 외측수직재
20: 중간 횡 강성체
12: Upper horizontal material
14:
16: Center vertical member
161: slit
18: Outer vertical member
20: intermediate transverse reinforcement

Claims (3)

구조물의 일개소에 핀결합되어 연결되는 상부수평재(12)와;
상기 상부수평재(12)의 하측에 일정거리 이격되어 평행하도록 배치되고 구조물의 타개소에 핀결합되어 연결되는 하부수평재(14)와;
일단이 상부수평재(12)의 중앙에 일체로 연결되고 타단이 하부수평재(14)의 중앙에 일체로 연결되는 중앙수직재(16)와;
상기 중앙수직재(16)의 양측에 대칭적으로 배치되어 일단이 상부수평재(12)에 일체로 연결되고 타단이 하부수평재(14)에 일체로 연결되어 있는 한 쌍의 외측수직재(18,18)와;
상기 상부수평재(12)와 하부수평재(14)의 중간 위치에서 중립축(X)을 따라 수평적으로 배치되어 상기 중앙수직재(16)와 외측수직재(18,18)를 일체로 연결하는 중간 횡 강성체(20)를 포함하되;
한 쌍의 외측수직재(18,18)는 그의 목길이(L)가 상기 중간 횡 강성체(20)의 목간거리(h)에 비해 짧게 구성되어 중간 횡 강성체(20)의 길이 방향에 대해 일정한 꺽임각(θ)을 가지고, 상기 중간 횡 강성체(20)의 폭(B3)은 외측수직재(18,18)의 폭(b)보다 상대적으로 짧게 구성한 것을 특징으로 하는 강재 하이 제진댐퍼.
An upper horizontal member (12) connected to one end of the structure by a pin connection;
A lower horizontal member 14 disposed below the upper horizontal member 12 so as to be spaced apart from the upper horizontal member 12 by a predetermined distance and connected to other portions of the structure by a pin;
A central vertical member (16) integrally connected at one end to the center of the upper horizontal member (12) and the other end integrally connected to the center of the lower horizontal member (14);
A pair of outer vertical members 18 and 18 symmetrically arranged on both sides of the central vertical member 16 and integrally connected to the upper horizontal member 12 at one end and integrally connected to the lower horizontal member 14 at the other end, ;
A middle horizontal rigid body 18 horizontally disposed along the neutral axis X at an intermediate position between the upper horizontal member 12 and the lower horizontal member 14 to integrally connect the central vertical member 16 and the outer vertical members 18, (20);
The pair of outer side members 18 and 18 are formed such that the neck length L of the pair of outer side members 18 and 18 is shorter than the inter-body distance h of the intermediate transverse member 20, Wherein a width B3 of the intermediate transverse rigid body 20 is set to be smaller than a width b of the outer side vertical members 18 and 18 with a bend angle?
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 중앙수직재(16)에는 중립축을 기준으로 상하로 대칭되어 있는 한 쌍의 슬릿(161,161)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강재 하이 제진댐퍼.
The method according to claim 1,
Wherein the center vertical member (16) is further formed with a pair of slits (161, 161) symmetrical with respect to a neutral axis.
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KR20220073235A (en) * 2020-11-26 2022-06-03 동아대학교 산학협력단 Composite Steel Damper using High Ductility Steel

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