KR101785877B1 - H-Type Steel Damper - Google Patents
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- F16F2238/04—Damper
Abstract
Description
본 발명은 지진에너지를 강재의 소성 변형으로 소산시키는 강재 댐퍼에 관한 것으로, 특히 H형 단면을 갖는 강재를 면내방향 뿐만 아니라 면외방향으로도 지진에너지를 소산시킬 수 있도록 구성한 H형 강재 댐퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a steel damper for dissipating earthquake energy by plastic deformation of a steel material, and more particularly, to an H-shaped steel damper configured to dissipate seismic energy not only in in-plane direction but also out-of-plane direction .
종래, 판형의 강재로 제작된 댐퍼는 면내 방향에만 대하여 굽힘 저항하여 지진에너지를 소산시키는 구조를 갖고 있다. 즉, 도 7a와 같이 빔(100)과 브레이싱 부재(101)의 사이에 면내 방향으로 거동하는 강재판 댐퍼(110)가 설치된 경우, 면내 방향의 지진하중에 대하여 도 7b와 같이 소성변형을 일으키게 된다. 그런데 지진이 면외방향으로 작용하게 되면, 면외 저항 능력이 감소하여 댐퍼의 성능이 매우 저감될 수 밖에 없다. 따라서 면외방향으로도 저항능력이 우수한 댐퍼 개발의 필요성이 요구된다.Conventionally, a damper made of a plate-shaped steel has a structure that dissipates earthquake energy by bending resistance only in the in-plane direction. 7A, when the
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1374773호로서, '변단면 스트립형 강재 댐퍼'가 제안되어 있다. 이는 정면부가 건축구조물에 고정되는 상부고정판과; 상기 상부고정판의 하측에 일정 거리 이격되어 나란하게 배치되며 정면부가 건축구조물에 고정되는 하부고정판과; 상단이 상기 상부고정판의 하단 가로변에 연결되고 하단이 상기 하부고정판의 상단 가로변에 연결되도록 형성되며, 상부고정판과 하부고정판의 가로방향을 따라 일정 간격으로 형성되어 복수개의 슬릿을 형성하되, 상단부와 하단부의 폭이 중간부의 폭보다 넓은 형상을 갖는 복수개의 스트립(strip)을 포함하며; 상기 스트립은 단부의 폭과 높이의 형상비(W1:H)가 1:5 ~ 1:8인 것을 특징으로 하여 구성된 것이다. As a background of the present invention, Korean Patent Registration No. 10-1374773, " a cross-sectional strip steel damper " has been proposed. An upper fixed plate to which the front portion is fixed to the building structure; A lower fixing plate disposed on the lower side of the upper fixing plate and spaced apart from the upper fixing plate by a predetermined distance and having a front portion fixed to the building structure; And a plurality of slits are formed at predetermined intervals along the transverse direction of the upper and lower fixing plates, wherein the upper and lower fixing plates are formed with a plurality of slits, The width of which is greater than the width of the middle portion; And the aspect ratio (W1: H) of width and height of the end portion of the strip is 1: 5 to 1: 8.
상기 배경기술에서는 수평 하중 발생시 스트립(strip) 전체에 걸쳐 하중을 균일하게 분산하여 에너지소산 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는데 반해, 면외 저항 능력이 감소하여 댐퍼의 성능이 매우 저감될 수 밖에 없는 단점을 갖는다.The above-mentioned background art has an advantage that the load is uniformly dispersed over the entire strip when a horizontal load is generated, thereby improving the energy dissipation efficiency. On the contrary, the out-of-plane resistance capability is reduced, Respectively.
따라서 본 발명은 H형 단면을 갖는 강재를 면내방향 뿐만 아니라 면외방향으로도 지진에너지를 소산시킬 수 있도록 구성한 H형 강재 댐퍼를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an H-shaped steel damper configured to dissipate seismic energy not only in an in-plane direction but also in an out-of-plane direction.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 웨브와, 웨브의 양단에 직각 방향으로 구비되어 있는 플랜지를 갖는 H형 단면의 본체와; 상기 본체의 상부에 접합된 상부고정판과; 상기 본체의 하부에 접합된 하부고정판을 포함하여 구성되되; 상기 웨브에는 본체의 면내강성을 저하시키기 위해 웨브의 도심을 지나는 중심선에 대해 대칭되어 두께 방향으로 관통된 웨브 개구를 형성하여 면외방향으로 강성을 발휘하고 면내방향으로 작용하는 지진 에너지에 의해 웨브 개구 둘레의 본체 부분이 굽힘 항복하도록 하여 지진 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a web comprising: a web; an H-shaped cross-section body having a flange disposed at a right angle to both ends of the web; An upper fixing plate joined to an upper portion of the main body; And a lower fixing plate joined to a lower portion of the main body; In order to reduce the in-plane rigidity of the body, the web is provided with a web opening which is symmetrical with respect to a center line passing through the center of the web to penetrate the web in the thickness direction so as to exhibit rigidity in the out- So that the main body portion of the main body is bent and yielded, thereby absorbing the earthquake energy.
또한, 상기 플랜지에는 본체의 면외강성도 더불어 저하시키기 위해 대칭되어 두께 방향으로 절개된 플랜지 절취부를 더 형성하여, 면외방향으로 작용하는 지진 에너지에 의해 플랜지 절취부 둘레의 본체 부분이 굽힘 항복하도록 하여 지진 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.Further, the flange is further provided with a flange cut portion symmetrically cut in the thickness direction so as to reduce the outward stiffness of the body, so that the body portion around the flange cut portion is bent and yielded by the earthquake energy acting in the out- And absorbs energy.
또한, 상기 웨브 개구는 웨브의 길이 방향으로 길고 그의 폭 방향으로 상대적으로 짧은 형상을 갖는 반쪽 타원형, 반쪽 마름모 형상이나 이와 유사한 형상을 하고 있는 것을 특징으로 한다.Further, the web opening is characterized by having a semi-elliptical shape, a half-rhombic shape, or the like shape, which is long in the longitudinal direction of the web and has a relatively short shape in the width direction thereof.
또한, 상기 플랜지 절취부는 플랜지의 길이 방향으로 길고 그의 폭 방향으로 상대적으로 짧은 형상을 갖는 반쪽 타원형, 반쪽 마름모 형상이나 이와 유사한 형상을 하고 있는 것을 특징으로 한다.Further, the flange cut-out portion is characterized by having a half oval shape, a half rhombic shape, or the like shape, which is long in the longitudinal direction of the flange and relatively short in the width direction thereof.
본 발명에 따른 H형 강재 댐퍼는 단면의 구조상 면내 방향으로 강축을 갖지만 웨브에 형성시킨 웨브 개구로 인해 굽힘 항복이 일어나 지진에너지 소산이 가능하다. 또한 부가하여 플랜지에 형성시킨 플랜지 절취부에 의해 면외방향으로도 지진에너지를 효과적으로 소산시킬 수 있다.The H-shaped steel damper according to the present invention has a strong axis in the in-plane direction in the structure of the cross section, but it is possible to dissipate energy due to the bending and yielding due to the web opening formed in the web. In addition, it is possible to effectively dissipate the earthquake energy even in the out-of-plane direction by the flange cut-out portion formed in the flange.
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 H형 강재 댐퍼의 사시도.
도 2a는 도 1에 적용된 댐퍼 본체의 사시도.
도 2b는 도 2a의 정면도.
도 3a는 본 발명에 따른 H형 강재 댐퍼에 적용된 댐퍼 본체의 변형된 사시도.
도 3b는 도 3a의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 H형 강재 댐퍼의 설치 예시도.
도 5는 본 발명에 적용되는 댐퍼 본체를 제작하기 위한 H형 빔의 절단 전,후를 도시한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 H형 강재 댐퍼를 적용한 다양한 사용상태도.
도 7a 및 도 7b는 종래 강재판 댐퍼의 소성 변형 전,후의 설치상태도.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 an H-shaped steel damper according to the present invention.
FIG. 2A is a perspective view of the damper main body applied to FIG. 1; FIG.
Figure 2b is a front view of Figure 2a.
FIG. 3A is a modified perspective view of a damper main body applied to an H-shaped steel damper according to the present invention. FIG.
Figure 3b is a front view of Figure 3a;
Fig. 4 shows an example of the installation of an H-shaped steel damper according to the present invention. Fig.
Fig. 5 is an exemplary view showing the H-type beam before and after cutting the damper main body according to the present invention. Fig.
FIG. 6 is a view showing various use states using an H-shaped steel damper according to the present invention. FIG.
Fig. 7A and Fig. 7B are installation states of the conventional steel plate damper before and after plastic deformation; Fig.
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.
<제1 실시예>≪
도 1 내지 도 2b에서와 같이 제1 실시예에 따른 'H형 강재 댐퍼(1)'는 H형 단면의 강재로 제작된 본체(10)와, 본체(10)의 상부에 접합된 상부고정판(20)과, 본체(10)의 하부에 접합된 하부고정판(30)을 포함하여 구성된다. 본체(10)는 일정 길이(L1)와 폭(w1) 및 두께(t1)를 갖는 웨브(11)와, 웨브(11)의 양단에 직각 방향으로 구비되어 있는 플랜지(12,12)를 갖는다. 플랜지(12,12)는 웨브(11)의 길이(L1)와 같은 길이를 갖고 서로 다른 폭(w2) 및 두께(t2)를 갖는다. 본 실시 예에서 웨브(11)의 폭(w1)이 플랜지(12,12)의 폭(w2)보다 크고, 웨브(11)의 두께(t1)가 플랜지(12,12)의 두께(t2)보다 작게 구성되어 있으나 이러한 조건에 한정되는 것은 아니다. 즉. 본체(10)의 단면 조건이 웨브(11)의 폭 방향으로 면내방향(강축방향)(X)을 이루면 족하다. 이때 웨브(11)의 두께 방향 즉, 플랜지(12)의 폭 방향으로는 면외방향(약축방향)(Y)이 된다.1 to 2B, the 'H-shaped steel damper 1' according to the first embodiment includes a
웨브(11)에는 본체(10)의 면내강성을 저하시키기 위해 웨브(11)의 도심(O)을 지나는 중심선(C)에 대해 대칭되어 두께(t1) 방향으로 관통된 웨브 개구(11a,11a)를 형성하고 있다. 웨브 개구(11a,11a)의 형상은 웨브(11)의 중앙부에 상대적으로 폭이 좁아진 목부(111)를 갖는 것이면 족하다. 이를 위해 웨브 개구(11a,11a)는 웨브(11)의 길이 방향으로 길고 그의 폭 방향으로 상대적으로 짧은 형상을 갖을 수 있다. 본 실시 예에서는 웨브 개구(11a,11a)가 대략 타원형의 반쪽 형상을 하고 있으나 반쪽 마름모 형태나 이와 유사한 형상이 될 수도 있다.The
상부고정판(20)과 하부고정판(30)은 강판으로 제작된 것으로 예시된 형태에 한정되는 것은 아니며 건축구조물에 H형 강재 댐퍼(1)를 설치하기 위해 볼트 또는 핀이 체결되기 위한 다수의 체결공(20a,30a)을 각기 갖는다.The
따라서 본체(10)는 면외방향(약축방향)(Y)으로 강성을 발휘하고 면내방향(강축방향)(X)으로 상대적인 연성을 발휘하게 된다. 이에 의해 본체(10)에 면내방향(강축방향)(X)으로 지진 하중이 작용하게 되면 웨브 개구(11a,11a) 둘레의 본체(10) 부분이 굽힘 항복하게 된다.Therefore, the
이같이 본 발명의 일 실시예에 따른 H형 강재 댐퍼(1)는 제진시 본체(10)가 면외방향(약축방향)(Y)으로 강성을 발휘하여 충분히 탄성으로 저항하게 되고, 면내방향(강축방향)(X)으로는 굽힘 항복이 일어나 지진에너지를 소산시키게 된다.Thus, in the H-
<제2 실시예>≪ Embodiment 2 >
한편, 본 발명의 H형 강재 댐퍼(1)는 웨브(11) 뿐만 아니라 플랜지(12,12)를 지진에너지의 소산 요소로 활용할 수 있다. 이를 위해 도 3a 및 도 3b와 같이 플랜지(12,12)에는 본체(10)의 면외강성도 더불어 저하시키기 위해 대칭되어 두께 방향으로 절개된 플랜지 절취부(12a,12a)(12a,12a)를 더 형성하여 구성될 수 있다.On the other hand, the H-
이 경우 면내방향(강축방향)(X)으로의 굽힘 항복 뿐만 아니라 면외방향(약축방향)(Y)으로 작용하는 지진 에너지에 의해 플랜지 절취부(12a,12a)(12a,12a) 둘레의 본체(10) 부분이 굽힘 항복하게 된다.12a, 12a, 12a by the seismic energy acting in the out-of-plane direction (the direction of the major axis) Y as well as the bending yield in the in-plane direction (the direction of the strong axis) 10) is bent and yielded.
여기서, 플랜지 절취부(12a,12a)(12a,12a)는 플랜지(12)의 길이 방향으로 길고 그의 폭 방향으로 상대적으로 짧은 형상을 갖는 반쪽 타원형, 반쪽 마름모 형상이나 이와 유사한 형상을 갖을 수 있다.The flange cut-out
이와 같이 구성된 H형 강재 댐퍼(1)는 도 5와 같이 열간 롤 방식으로 제작된 H 빔이나, 빌트 업 방식으로 제작된 H 빔을 일정 거리를 두고 절단 한 후, 도 2와 같이 웨브 개구(11a,11a)를 형성하거나, 도 3과 같이 부가적으로 플랜지 절취부(12a,12a)(12a,12a)를 더 형성하여 제작될 수 있다.As shown in Fig. 5, the H-
따라서 H형 강재 댐퍼(1)는 도 6과 같이 가새형, 전단벽, 기둥 또는 인방보 등 다양한 건축구조물에 적용할 수 있다.Therefore, the H-
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.
10: 본체
11: 웨브
11a: 웨브 개구
12: 플랜지
12a: 플랜지 절취부
20: 상부고정판
30: 하부고정판10: Body
11: web
11a: web opening
12: Flange
12a: Flange cut-
20: upper fixing plate
30: Lower fixed plate
Claims (4)
상기 웨브(11)에는 본체(10)의 면내강성을 저하시키기 위해 웨브(11)의 도심을 지나는 중심선(C) 상에 다른 부분에 비해 상대적으로 폭이 좁아진 목부(111)가 형성되도록 중심선(C)에 대해 대칭되게 두께 방향으로 관통된 웨브 개구(11a,11a)를 형성하여 면외방향(Y)으로 강성을 발휘하고 면내방향(X)으로 작용하는 지진 에너지에 의해 웨브 개구(11a,11a) 둘레의 본체(10) 부분이 굽힘 항복하도록 하여 지진 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 H형 강재 댐퍼.A body (10) of H-shaped section having flanges (12, 12) provided at right angles to both ends of the web (11); An upper fixing plate 20 joined to the upper portion of the main body 10; And a lower fixing plate (30) joined to a lower portion of the body (10);
The web 11 is provided with a center line C passing through the center of the web 11 in order to reduce the in-plane rigidity of the main body 10 so as to form a neck portion 111, 11a are formed symmetrically with respect to the web openings 11a, 11a in the out-of-plane direction Y by the seismic energy exerted in the in-plane direction X and exhibiting rigidity in the out- So that the portion of the main body (10) of the H-shaped steel damper is subjected to bending and yielding to absorb seismic energy.
상기 플랜지(12,12)에는 본체(10)의 면외강성도 더불어 저하시키기 위해 대칭되어 두께 방향으로 절개된 플랜지 절취부(12a,12a)(12a,12a)를 더 형성하여, 면외방향(Y)으로 작용하는 지진 에너지에 의해 플랜지 절취부(12a,12a)(12a,12a) 둘레의 본체(10) 부분이 굽힘 항복하도록 하여 지진 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 H형 강재 댐퍼.The method according to claim 1,
The flanges 12 and 12 are further formed with flange cutouts 12a and 12a (12a and 12a) cut in the thickness direction symmetrically to reduce the outward stiffness of the main body 10, (12a, 12a, 12a, 12a) bend and yield portions of the main body (10) around the flange cut portions (12a, 12a) (12a, 12a) to absorb seismic energy.
상기 웨브 개구(11a,11a)는 웨브(11)의 길이 방향으로 길고 그의 폭 방향으로 상대적으로 짧은 형상을 갖는 반쪽 타원형 또는 반쪽 마름모 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 H형 강재 댐퍼.The method according to claim 1,
Characterized in that the web openings (11a, 11a) are half elliptical or semi-rhombic in shape, which is long in the longitudinal direction of the web (11) and relatively short in its width direction.
상기 플랜지 절취부(12a,12a)(12a,12a)는 플랜지(12)의 길이 방향으로 길고 그의 폭 방향으로 상대적으로 짧은 형상을 갖는 반쪽 타원형 또는 반쪽 마름모 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 H형 강재 댐퍼.3. The method of claim 2,
Characterized in that the flange cut-out portions (12a, 12a) (12a, 12a) are half elliptical or half-rhombic with a length in the longitudinal direction of the flange (12) Damper.
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KR1020160166345A KR101785877B1 (en) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | H-Type Steel Damper |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101939606B1 (en) * | 2018-09-19 | 2019-01-18 | 정원기계산업(주) | Seismic retrofit apparatus for building |
CN109972763A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-05 | 辽宁科技大学 | A kind of Zn-Al alloy damper |
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KR101640350B1 (en) * | 2015-12-09 | 2016-07-15 | (주)한국방재기술 | Lintel Type Damper Using Shape Steel |
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- 2016-12-08 KR KR1020160166345A patent/KR101785877B1/en active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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