KR101849676B1 - 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 구조물의 사각 틀에 설치되어 지진 또는 외부 충격에 의한 진동에너지를 흡수, 완화함으로 사각 틀의 뒤틀림, 찌그러짐 등의 변형을 방지하여 사각 틀의 파손을 방지할 수 있도록 하는 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 창호의 사각 틀(100)과; 상기 사각 틀(100)의 각 모서리 내측에 각각 결합되는 다수의 연결 부재(200)와; 상기 연결 부재(200)에 연결되는 하나 또는 그 이상의 와이어(300)와; 상기 와이어(300)의 양단을 서로 이어서 사각 틀(100)을 보강하는데, 상기 와이어(300)의 끝 단이 고정된 링크핀(430)이 고정체(410)에 나선체결되면서 길이가 가변하는 작용을 통해 상기 와이어(300)의 장력을 조절 가능하게 하는 조절 부재(400)를 포함하여 구성되고, 상기 와이어(300)는 건축 구조물에 진동이 발생하면 각각의 연결 부재(200) 사이에서 장력은 유지하면서 유동하는 작용을 통해 진동에너지를 흡수 완화하는 기능을 수행하는 구조이다.

Description

인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치 {Seismic strengthening device building structures}

본 발명은 건축 구조물의 사각 틀에 설치되어 지진 또는 외부 충격에 의한 진동에너지를 흡수, 완화함으로 사각 틀의 뒤틀림, 찌그러짐 등의 변형을 방지하여 사각 틀의 파손을 방지할 수 있도록 하는 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가새장치는 사각틀 형태의 토글(toggle)을 이용해 콘크리트 구조물에 형성된 창문의 외측 또는 내측에 설치되어 창문의 변형을 방지하면서 건축 구조물에 전달되는 진동에너지를 흡수, 완화시켜 건축 구조물의 동적인 응답을 제어하기 위한 것이며, 주로 고층 건물의 최상부에 강한 바람에 대한 창문의 보호 및, 건물의 각층에 설치되어 지진에 대한 안전성을 높이기 위해 활용되고 있다.

예를 들어, 종래 국내등록특허공보 제10-1332602호를 살펴보면, 일측에 개구부를 갖는 원통형의 제1실린더와; 상기 제1실린더 내부에 내입되는 제1콘크리트와; 상기 제1콘크리트의 일단부에 밀착되게 배치되며, 상기 제1실린더 내에 고정되는 제1내부플레이트와; 상기 제1콘크리트에 의해 일측이 고정된 채 상기 제1실린더 내부의 중심축 방향으로 설치되고, 상기 제1내부플레이트를 관통하는 제1스프링지지심재와; 상기 제1스프링지지심재에 끼움 결합되는 제1탄성스프링과; 상기 제1실린더의 개구부에 고정되는 앤드플레이트와; 상기 제1실린더와 마주하고 있으며, 일측에는 클레비스가 형성되고, 타측은 개구되어 있되, 그 외경이 상기 제1실린더에 비해 크게 되어 상기 제1실린더의 개구부 측이 삽입되어 중첩되는 제2실린더와; 상기 제2실린더의 클레비스와 가까운 쪽에 내입되는 제2콘크리트와; 상기 제2콘크리트의 일단부에 배치되며, 상기 제2실린더 내에 고정되는 제2내부플레이트와; 상기 제2콘크리트에 의해 일측이 고정된 채 상기 제2실린더 내부의 중심축 방향으로 설치되고 상기 제2내부플레이트 및 상기 앤드플레이트를 연속으로 관통하는 제2스프링지지심재와; 상기 제2스프링지지심재의 말단에 고정되는 격판과; 상기 격판과 앤드플레이트 사이에 개입되는 제2탄성스프링과; 상기 앤드플레이트와 제2내부플레이트 사이에 개입되는 제3탄성스프링과; 상기 제1실린더의 외측 끝단에 형성되며, 나선결합구조에 의해 길이가 신축되는 작용으로 제진형 가새장치의 전체 길이를 조절하는 길이조절수단을 포함하여 구성된다.

그러나 종래에는 개선해야할 기술적 문제점들이 노출되고 있는 상황이다.

이를 살펴보면, 종래의 경우 건축 구조물의 창호와 같은 사각 틀에 설치되는 가새장치는 보통 실린더 구조를 이용해 진동을 흡수, 완화하는 구조를 갖기 때문에 설치가 번거롭고, 미관 등 창호의 개방성이 좋지 못하며, 시공 비용이 고가인 문제점들이 있었다.

국내등록특허공보 제10-1332602호가 제시되어 있다.

본 발명은 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 실린더 구조를 사용하지 않고 건축 구조물에 설치 가능하게 하면서 창호에 전달되는 진동 등 외부 충격을 흡수, 완화가능하게 하여 창호를 보강하는 기능 이외 설치가 간편하도록 하고, 미관 등 창호의 개방성을 향상되도록 하며, 또한 시공 비용을 절감할 수 있도록 하는 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은;

창호의 사각 틀과;

상기 사각 틀의 각 모서리 내측에 각각 결합되는 다수의 연결 부재와;

상기 연결 부재에 연결되는 하나 또는 그 이상의 와이어와;

상기 와이어의 양단을 서로 이어서 사각 틀을 보강하는데, 상기 와이어의 끝 단이 고정된 링크핀이 고정체에 나선체결되면서 길이가 가변하는 작용을 통해 상기 와이어의 장력을 조절 가능하게 하는 조절 부재를 포함하여 구성되고,

상기 와이어는 건축 구조물에 진동이 발생하면 각각의 연결 부재 사이에서 장력은 유지하면서 유동하는 작용을 통해 진동에너지를 흡수 완화하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치를 제공한다.

이러한 본 발명에 따르면, 건축 구조물의 창호 등의 사각 틀에 하나 이상의 와이어로 이루어진 구조의 가새장치를 설치하여 구조를 개선함에 따라 창호에 전달되는 진동 등 외부 충격을 와이어를 이용해 흡수, 완화시켜 창호를 보강하는 기능을 하고, 와이어 연결구조를 통해 설치가 간편하며, 미관 등 창호의 개방성이 향상되고, 시공 비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치에 대한 각부 구성도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치에 대한 각부 구성도.

본 발명에 따른 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 각 실시 예에 따른 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

이에 따른 가새장치(1)를 개략적으로 살펴보면, 창호의 사각 틀(100); 다수의 연결 부재(200); 연결 부재(200)에 연결되는 와이어(300); 와이어(300)의 장력을 조절하는 조절 부재(400)를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 기본구성으로서, 제1 실시 예에 따른 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치에 대한 각부 구성을 도 1 내지 도 2를 참고로 구체적으로 설명한다. 도 1은 가새장치의 정면도 및 요부확대도, 도 2는 가새장치 중 조절 부재(400)의 사시도이다.

먼저, 상기 사각 틀(100)은;

창호를 외곽을 구성하는 것이며, 건축 구조물에 개구된 형태로 마련되는 것이다.

예를 들면, 상기 사각 틀(100)은; 건축 구조물에 따라서 다양한 크기로 사각 개구부를 갖도록 마련되는데, 금속 프레임을 사각 틀 형태로 조립하여 이루어지는데, 알루미늄 프로파일 등을 이용할 수 있고, 건축 구조물의 콘크리트 벽체에 마련된 사각 구멍에 고정설치되는 구조이다.

그리고, 상기 연결 부재(200)는;

상기 사각 틀(100)의 각 모서리 내측에 각각 결합되는 것이며, 사각 틀(100)의 각 모서리에 와이어(300)를 연결 가능하게 하는 공간을 제공하는 것이다.

본 발명의 기본 실시 예에 따른 연결 부재(200)는; 브래킷(210), 풀리(220)로 구성된다.

예를 들면, 상기 연결 부재(200)는; 사각 틀(100)의 모서리 내측 형태에 맞게 제작되며 내측에 와이어(300) 연결을 위한 간격을 갖는 브래킷(210)을 더 포함한다.

상기 브래킷(210)은, 사각 틀(100)의 각 모서리 형상에 맞도록 직각 면을 갖도록 제작되는데, 한 쌍의 판재 사이로 간격을 갖음으로 브래킷(210)의 안쪽으로 와이어(300)가 삽입될 수 있고, 상기 브래킷(210)의 직각 면은 사각 틀(100)의 모서리 내측에 용접 등을 통해 고정결합된다.

이때, 상기 브래킷(210)은 풀리(220)가 축 결합되도록 제1힌지(211)가 측방으로 관통결합되어 고정된다.

또한, 상기 연결 부재(200)는; 상,하 및 좌,우측의 연결 부재(200) 사이로 와이어(300)를 연결되게 하는데, 축 결합구조를 통해 제자리 회전하는 작용으로 상기 연결된 와이어(300)를 유동가능하게 하는 풀리(220)를 더 포함한다.

상기 풀리(220)는, 외주에 와이어(300)가 일부 삽입되면서 지지될 수 있은 홈을 갖는 바퀴 형태로 제작되어 상기 브래킷(210)의 내측에 제1힌지(211)를 이용해 축 결합되고, 상기 제1힌지(211)를 중심으로 브래킷(210) 내측에 제자리 회전을 자유롭게 수행할 수 있다.

그리고, 상기 와이어(300)는;

상기 연결 부재(200)에 연결되는 것이며, 사각 틀(100)의 각 모서리에 위치한 연결 부재(200)에 연결되면서 사각 틀(100)을 보강하는 기능을 수행하는 것이다.

예를 들면, 상기 와이어(300)는; 기본적으로 금속 재질의 선으로 여러 가닥의 금속 선을 꽈서 하나의 와이어로 만들어 사용하거나, 한 가닥의 금속 선을 사용할 수 있으나, 필요에 따라서 고강도의 고무 재질의 선을 이용할 수 있는데, 고무 재질의 선을 이용하는 경우 고무의 자체 탄성을 이용해 와이어(300)에서 진동에너지를 흡수, 완화하는 기능을 자체적으로 수행가능하다.

이때, 상기 와이어(300)는 사각 틀(100)의 각 모서리에 마련된 다수의 연결 부재(200) 들을 서로 연결할 수 있을 정도의 길이를 갖는데, 후술하는 조절 부재(400)가 하나 이상으로 구비되는 경우 여러 가닥의 와이어(300)를 제공할 수 있다.

즉, 상기 와이어(300)는 풀리(220)를 갖는 연결 부재(200)가 사각 틀(100)의 각 모서리에 각각 설치되면, 도 1의 정면도를 기준으로 상부 우측의 연결 부재(200) 풀리(220)에 와이어(300)를 걸으면서 그 와이어(300)는 하부 우측의 연결 부재(200) 풀리(220)로 이어져 걸리고, 그 후 와이어(300)는 상부 좌측의 연결 부재(200) 풀리(220)로 걸리면서 하부 좌측의 연결 부재(200) 풀리(220)로 이어져 걸려서 사각 틀(100)의 각 모서리에 위치한 연결 부재(200) 들을 와이어(300)로 연결하게 된다. 이때 상기 풀리(220)를 통해 사각 틀(100) 각 모서리의 연결 부재(200)에 연결된 와이어(300)는 풀리(220)의 제자리 회전을 통해 유동가능하게 된다.

이에 따라 상기 와이어(300)는 건축 구조물에 진동이 발생하면 각각의 연결 부재(200) 사이에서 장력을 유지하면서 유동하는 작용을 통해 진동에너지를 흡수 완화하는 기능을 수행가능하게 된다.

그리고, 상기 조절 부재(400)는;

상기 와이어(300)의 양단을 서로 이어서 사각 틀(100)을 보강하는데, 상기 와이어(300)의 끝 단이 고정된 링크핀(430)이 고정체(410)에 나선체결되면서 길이가 가변하는 작용을 통해 상기 와이어(300)의 장력을 조절 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 기본 실시 예에 따른 조절 부재(400)는; 한 쌍의 고정체(410); 연결고리(420); 링크핀(430)으로 구성된다.

예를 들면, 상기 조절 부재(400)는; 링크핀(430)이 일단 내측으로 나선체결되게 하며 와이어(300)의 양단을 서로 이어서 고정되게 하는 한 쌍의 고정체(410)를 더 포함한다.

상기 고정체(410)는, 일단 내측에는 링크핀(430)이 나선체결되는 나사산을 갖는 체결구멍(411)이 링크핀(430)의 크기에 대응하여 형성되고, 상기 체결구멍(411)의 타단 내측에는 안쪽으로 마련된 홈 측방으로 제2힌지(412)가 축 결합된 구조이다. 상기 제2힌지(412)는 후술하는 연결고리(420) 안쪽으로 관통되어 걸리면서 연결고리(420)에 대한 고정기능을 수행하고, 상기 제2힌지(412)가 결합된 측에는 연결고리(420)의 유동을 위한 여유 공간으로 홈이 형성된다.

이때, 상기 제2힌지(412)를 통해 연결고리(420)가 연결가능함으로 연결고리(420) 양측으로 한 쌍의 고정체(410)가 서로 대향되어 마련됨으로 상기 한 쌍의 고정체(410)에 각각 결합된 링크핀(430)을 통해 와이어(300)의 양단을 서로 이어 고정 가능하게 된다.

또한, 상기 조절 부재(400)는; 링크핀(430)이 일단 내측에 나선체결되는 한 쌍의 고정체(410) 사이에 고리 형태로 연결되어 상기 한 쌍의 고정체(410) 사이 부분이 유동가능하게 하는 연결고리(420)를 더 포함한다.

상기 연결고리(420)는, 금속 띠를 타원형의 링으로 제작하여 마련하는데, 상기 연결고리(420)의 양측을 상기 한 쌍의 고정체(410) 사이로 제2힌지(412)를 이용해 결합하여 한 쌍의 고정체(410)를 서로 연결하면서 연결고리(420)가 제2힌지(412)를 중심으로 회전하는 작용을 통해 한 쌍의 고정체(410) 사이 부분이 움직일 수 있다.

이때, 상기 연결고리(420)는 한 쌍의 고정체(410) 사이 부분을 유동가능하게 함에 따라 기본적으로 와이어(300)의 연결 편의성을 제공하면서 부수적으로 연결고리(420)의 유동을 통해 진동에너지를 흡수 완화할 수 있다.

또한, 상기 조절 부재(400)는; 일단에 와이어(300)의 끝 부분이 연결되고, 타단은 상기 고정체(410)에 나선결합되는 링크핀(430)을 더 포함한다.

상기 링크핀(430)은, 한쪽은 원형 핀으로 돌출되면서 외주에 나사산이 형성되는 핀부(431)를 갖고, 상기 핀부(431)의 반대쪽은 와이어(300)의 끝 부분이 연결되는데, 기본적인 와이어(300)의 연결 구조는 힌지 방식을 이용하는 것을 도면에 도시하였으며, 선택에 따라 와이어(300)의 끝 부분을 링크핀(430) 일단에 용접으로 고정하는 등의 여러 가지 연결 방식을 이용할 수 있다.

이때, 상기 링크핀(430)은 원형 핀부(431)의 나사산을 이용해 고정체(410)의 체결구멍(411)에 나선결합되는데, 상기 핀부(431)가 체결구멍(411)에 나선결합되는 깊이에 따라서 와이어(300)의 장력이 증가함으로 이를 통해 와이어(300)의 알맞은 정도의 장력을 자유롭게 조절가능하고, 상기 링크핀(430)을 이용해 와이어(300)의 장력이 알맞은 정도로 조절되면 상기 연결 부재(200)에 연결된 와이어(300)가 사각 틀(100)을 보강하는 보강력이 발휘되게 된다.

여기서, 상기 조절 부재(400)는; 다수의 연결 부재(200)를 연결하는 와이어(300) 사이에 하나 또는 그 이상으로 구비되는 것을 더 포함한다.

상기 조절 부재(400)를 하나 이상으로 구비하는 경우 와이어(300)는 사각 틀(100)의 각 모서리에 구비된 다수의 연결 부재(200) 중 상부 우측 및 하부 우측의 연결 부재(200)에 하나의 와이어(300)가 걸려서 연결되고, 상부 좌측 및 하부 좌측의 연결 부재(200)에 또 다른 하나의 와이어(300)가 걸려서 연결되는데, 그 사각 틀(100) 좌,우에 위치한 와이어(300) 사이로 두 개의 연결 부재(200)가 교차 형태로 구비되어 와이어(300) 연결을 수행할 수 있게 한다.

이때, 상기 조절 부재(400)를 하나 이상으로 구비하면 와이어(300)의 장력을 미세 조절이 가능하고, 와이어(300)에 강한 힘이 작용하는 과부하를 줄일 수 있게 된다.

예컨대, 전술한 구성을 갖는 본 발명은 건축 구조물의 창호 등의 사각 틀(100)에 하나 또는 그 이상의 와이어(300)로 이루어진 가새장치(1)를 설치함에 따라 와이어(300)의 장력을 통해 창호를 보강가능하고, 건축 구조물에 전달되는 진동 등 외부 충격을 와이어(300)가 풀리(220)를 통해 자유롭게 유동하는 작용으로 흡수, 완화시켜 창호가 뒤틀리거나 찌그러지는 파손을 방지하고, 와이어(300) 연결구조에 의해 설치가 간편하며, 와이어(300)의 두께가 기존 실린더 방식보다 얇기 때문에 미관 등 창호의 개방성이 향상되고, 시공 비용이 절감되게 된다.

한편, 본 발명의 또 다른 구성으로서, 제2 실시 예에 따른 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치에 대한 각부 구성을 도 3을 참고로 구체적으로 설명한다. 도 3은 가새장치의 정면도 및 요부 확대도이다.

도 3에 의하면, 전술한 구조로 이루어진 가새장치(1) 중 상기 고정체(410)는; 내부에 링크핀(430) 일단면에 밀착 지지되도록 탄성력을 갖으면서 삽입되어 링크핀(430)이 나선결합되는 길이에 따라 수축되는 스프링(440)을 더 포함한다.

상기 스프링(440)은, 고정체(410)의 체결구멍(411) 안쪽으로 삽입되며, 상기 체결구멍(411)의 길이에 대응하여 동일 또는 비슷한 길이로 제작되는데, 상기 체결구멍(411)에 결합되는 링크핀(430)의 핀부(431) 일단면과 체결구멍(411) 내측면 사이에 지지되고, 상기 스프링(440)은 링크핀(430)의 핀부(431)가 체결구멍(411)에 나선결합되는 길이에 따라 수축됨으로 스프링(440)의 탄성력이 작용하고, 그 탄성력을 이용해 링크핀(430)이 외측방으로 밀착됨에 따라 상기 링크핀(430)이 진동에 의해 풀리는 것을 방지하며, 부가적으로 상기 스프링(440)의 탄성력을 이용해 진동에너지를 흡수, 완화할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이. 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 발명을 용이하게 설명하기 위함이며, 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,

본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1; 가재 장치 100; 사각 틀
200; 연결 부재 210; 브래킷
220; 풀리 300; 와이어
400; 조절 부재 410; 한 쌍의 고정체
420; 연결고리 430; 링크핀

Claims (4)

1. 창호의 사각 틀(100)과;
   상기 사각 틀(100)의 각 모서리 내측에 각각 결합되는 다수의 연결 부재(200)와;
   상기 연결 부재(200)에 연결되는 하나 또는 그 이상의 와이어(300)와;
   상기 와이어(300)의 양단을 서로 이어서 사각 틀(100)을 보강하는데, 상기 와이어(300)의 끝 단이 고정된 링크핀(430)이 고정체(410)에 나선체결되면서 길이가 가변하는 작용을 통해 상기 와이어(300)의 장력을 조절 가능하게 하는 조절 부재(400)를 포함하여 구성되고,
   상기 와이어(300)는 건축 구조물에 진동이 발생하면 각각의 연결 부재(200) 사이에서 장력은 유지하면서 유동하는 작용을 통해 진동에너지를 흡수 완화하는 기능을 수행하는 것을 포함하고,
   상기 연결 부재(200)는 상,하 및 좌,우측의 연결 부재(200) 사이로 와이어(300)를 연결되게 하는데, 축 결합구조를 통해 제자리 회전하는 작용으로 상기 연결된 와이어(300)를 유동가능하게 하는 풀리(220)를 더 포함하며,
   상기 조절 부재(400)는 다수의 연결 부재(200)를 연결하는 와이어(300) 사이에 하나 이상으로 구비되는 것을 더 포함하고,
   상기 조절 부재(400)는 링크핀(430)이 일단 내측으로 나선체결되게 하며 와이어(300)의 양단을 서로 이어서 고정되게 하는 한 쌍의 고정체(410)와;
   상기 한 쌍의 고정체(410) 사이에 고리 형태로 연결되는 연결고리(420)를 더 포함하고,
   상기 고정체(410)는 일단 내측에 링크핀(430)이 나선체결되는 나사산을 갖는 체결구멍(411)이 형성되고, 상기 체결구멍(411)의 타단 내측에는 제2힌지(412)가 축 결합되며,
   상기 연결고리(420)의 양측을 상기 한 쌍의 고정체(410) 사이로 제2힌지(412)를 이용해 끼워 결합하여 상기 한 쌍의 고정체(410)를 서로 연결하면, 상기 제2힌지(412)를 중심으로 연결고리(420)가 움직이면서 한 쌍의 고정체(410) 사이 부분이 유동가능한 것을 더 포함하고,
   상기 고정체(410)는 내부에 링크핀(430) 일단면에 밀착 지지되도록 탄성력을 갖으면서 삽입되어 링크핀(430)이 나선결합되는 길이에 따라 수축되면서 탄성력이 작용하고, 그 탄성력을 링크핀(430) 측으로 전달하는 스프링(440)을 더 포함한 인장재를 이용한 구조물의 내진 보강 장치.
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