KR101868877B1 - Seismic retrofit of existing structure using spring damper and prestressed cable - Google Patents

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KR101868877B1
KR101868877B1 KR1020170034962A KR20170034962A KR101868877B1 KR 101868877 B1 KR101868877 B1 KR 101868877B1 KR 1020170034962 A KR1020170034962 A KR 1020170034962A KR 20170034962 A KR20170034962 A KR 20170034962A KR 101868877 B1 KR101868877 B1 KR 101868877B1
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이영제
김성진
김진구
이석
황성호
조정식
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(주)유경시스템
이석
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Abstract

Provided is a seismic reinforcement system of an existing structure, which can reduce the number of installed dampers using a restoration type damper and cables for story drift restraint and which is easy to maintain and manage since there is no need to replace the damper after an earthquake. The seismic reinforcement system according to a preferred embodiment of the present invention for reinforcing earthquake resistance of an existing structure requiring earthquake resistance comprises: cables for story drift restraint intersecting with a seismic reinforcing part of the existing structure in an X-shape and arranged to be prestressed; a damping unit for dispersing earthquake energy by fixing ends of the cables at a lower part of the existing structure; cable fixtures for fixing the other ends of the cables at an upper part of the existing structure; and a direction changing device fixed on interlayer slabs of the existing structure to decide an arrangement direction of the cables.

Description

복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템{Seismic retrofit of existing structure using spring damper and prestressed cable}Technical Field [0001] The present invention relates to a seismic reinforcement system for a building using a restoration type damper and an interlayer displacement suppression cable,

본 발명은 기존건축물의 내진보강 시스템에 관한 것으로, 특히 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용하여 댐퍼의 설치 개소를 줄이고, 지진 발생 후 댐퍼의 교체가 필요없어져 유지관리가 유리할 뿐만 아니라 기존건축물을 자체적으로 복원시킬 수 있도록 한 기존건축물의 내진보강 시스템에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a seismic retrofitting system for existing buildings. In particular, it is possible to reduce damper installation points by using a restoration type damper and an interlayer displacement suppression cable, to eliminate the need for damper replacement after an earthquake, The present invention relates to an earthquake-proof reinforcement system for an existing building.

일반적으로 기존건축물의 내진보강은 강성을 보강하거나 댐퍼를 설치하는 방식으로 이루어진다. 강성 보강의 경우 기존건축물의 구조를 변경해야 하는 시공 작업이 필요하고, 댐퍼의 경우 기존건축물의 취약지점마다 댐퍼를 설치해야 하므로 설치 개수가 많아지게 된다. 또한 서로 다른 층간변위량에 대응할 수 있는 보강구조나 댐퍼 시스템이 필요할 뿐만 아니라 지진 발생 후 댐퍼의 교체가 필요하여 지속적인 유지관리가 요구된다.Generally, seismic retrofitting of existing buildings is done by reinforcing the rigidity or installing the damper. In the case of reinforcement of stiffness, the construction work is required to change the structure of the existing building. In case of the damper, since the damper should be installed at each weak point of the existing structure, the number of the installation is increased. In addition, a reinforcement structure or a damper system capable of accommodating different interlayer displacements is required, and the damper needs to be replaced after the occurrence of an earthquake, which requires continuous maintenance.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0983638호로서, '기존건축물의 내진보강 구조물 및 방법'이 제안되어 있다. 이는 기존건축물에 구비되는 사각형상의 골조프레임에 조적벽이 설치되는 구조물에 있어서, 상기 골조프레임의 가로보 및 세로보 내측면을 따라 대향되도록 고정되는 정착구와; 상기 정착구에 고정되어 대각방향으로 배치되는 복수개의 브레이스와; 상기 브레이스를 조적벽에 고정시켜 그 브레이스가 대각으로 배치되도록 하는 제1 플레이트와; 상기 조적벽 및 제1 플레이트 사이에 개재되는 제2 플레이트;로 구성되되, 상호간에 연통되는 상기 제1 및 제2 플레이트와 조적벽의 천공된 부분으로 양측에 나사산을 갖는 볼트가 삽입된 상태에서 조적벽의 천공된 부분으로 접착성 충전재를 침투시키고, 조적벽에 제2 플레이트를 밀착시키도록 제1 너트를 볼트와 결합시킨 다음, 볼트의 나머지 돌출부로 제1 플레이트 중앙부가 관통된 상태에서 제2 너트를 그 볼트 끝단에 결합하여 제1 플레이트가 제1 너트와 밀착되도록 하며, 상기 브레이스는 제1 플레이트의 모서리에 핀고정되는 것을 특징으로 하여, 지진 발생시 브레이스가 소성변형하여 변형에너지를 흡수함으로 수평하중에 대한 보강을 간단히 수행가능하도록 한다. 그러나 위 배경기술은 지진 후 건물의 자체적인 복원이 어렵고, 브레이스가 일단 소성변형되면 이후 교체가 필요한 단점을 갖는다.As a background of the present invention, Korean Registered Patent Registration No. 10-0983638, 'Seismic Retrofit Structure and Method of Existing Buildings' has been proposed. In this structure, a rectangular wall frame is provided on a rectangular building frame, which is provided in an existing building. The structure includes: a fixing hole fixed to the frame and the string to face each other along the inner side; A plurality of braces fixed to the fixture and arranged in a diagonal direction; A first plate that secures the brace to the barrel wall so that the braces are disposed diagonally; And a second plate interposed between the masonry wall and the first plate, wherein the first and second plates communicate with each other, and a bolt having a thread on both sides thereof is inserted into a perforated portion of the masonry wall, The first nut is coupled with the bolt so that the second plate is brought into close contact with the masonry wall and then the second nut is inserted into the bolt end with the center portion of the first plate being penetrated by the remaining protrusion of the bolt, And the first plate is brought into close contact with the first nut, and the brace is pinned to the edge of the first plate. Thus, when the earthquake occurs, the brace plastically deforms to absorb the strain energy, It should be possible to perform it simply. However, the above background technology has the disadvantage that it is difficult to restore the building itself after the earthquake, and it is necessary to replace the brace once it is plastic deformed.

한국 등록특허 등록번호 제10-0983638호Korea Patent Registration No. 10-0983638

본 발명은 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용하여 댐퍼의 설치 개소를 줄이고, 지진 발생 후 댐퍼의 교체가 필요없어져 유지관리가 유리한 기존건축물의 내진보강 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an earthquake-proof reinforcement system for an existing building, which is capable of reducing the installation position of a damper by using a restoration type damper and an interlayer displacement suppressing cable, and eliminating the need for replacement of a damper after an earthquake.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 내진이 요구되는 기존건축물의 내진을 보강하기 위한 시스템에 있어서, 기존건축물의 내진 보강 부위에 서로 X자 형태로 교차되며 프리스트레스가 도입되어 배치되는 층간변위억제용 케이블과; 층간변위억제용 케이블의 각기 일단을 기존건축물의 하부측에 고정시켜 지진에너지를 소산시키는 댐핑유닛과; 층간변위억제용 케이블의 각기 타단을 기존건축물의 상부측에 고정시키는 케이블 고정구와; 기존건축물의 각 층간슬래브에 정착되어 상기 층간변위억제용 케이블의 배치 방향을 결정하는 방향전환장치를 포함하고;
상기 댐핑유닛은 각기 층간변위억제용 케이블에 일단이 힌지 연결된 케이블 연결커넥터와; 일단이 상기 케이블 연결커넥터의 타단에 힌지 연결되고 타단이 기존건축물의 기둥 하부측에 힌지 연결되어 있는 마찰댐퍼와; 기존건축물의 기둥측에 일단이 힌지 연결된 회전링크와; 일단이 상기 회전링크의 타단에 힌지 연결되고 타단이 신설기초에 힌지 연결된 겹판스프링과; 상기 겹판스프링의 중앙에 삽통되어 상기 케이블 연결커넥터에 지지되어 있는 스프링 지지축을 구비하고;
상기 마찰댐퍼는 일단이 신설기초에 힌지 연결된 댐퍼 실린더와; 상기 댐퍼 실린더에 일단부가 삽입되어 있고 타단부가 상기 케이블 연결커넥터에 연결되어 있는 마찰작동축과; 상기 마찰작동축에 결합되어 댐퍼 실린더의 내부에 설치된 한 쌍의 마찰재 고정링과; 상기 한 쌍의 마찰재 고정링의 외주면에 설치되어 댐퍼 실린더의 내면과 밀착되어 있는 마찰재와; 상기 마찰작동축에 삽입되어 상기 한 쌍의 마찰재 고정링의 사이에 배치되어 있는 다수의 디스크 스프링;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a system for reinforcing an earthquake-proof property of an existing building in which an earthquake is required, the system comprising: an interlayer displacement suppressing cable and; A damping unit that fixes one end of each of the interlayer displacement suppression cables to the lower side of the existing structure to dissipate the seismic energy; A cable fixture for fixing the other end of each of the interlayer displacement suppression cables to the upper side of the existing building; And a direction changing device that is fixed to each interlayer slab of the existing building to determine an arrangement direction of the interlayer displacement suppressing cable;
Wherein the damping unit comprises: a cable connection connector, one end hinged to the interlayer displacement suppressing cable; A friction damper having one end hinged to the other end of the cable connector and the other end hinged to a lower side of a column of the existing structure; A rotary link hinged to the column side of the existing building; A leaf spring having one end hinged to the other end of the rotary link and the other end hinged to the foundation; And a spring support shaft inserted into a center of the leaf spring and supported by the cable connection connector;
The friction damper includes: a damper cylinder having one end hinged to a new foundation; A friction operation shaft having one end inserted into the damper cylinder and the other end connected to the cable connection connector; A pair of friction material fixing rings coupled to the friction actuating shaft and installed inside the damper cylinder; A friction member provided on an outer circumferential surface of the pair of friction material holding rings and closely in contact with an inner surface of the damper cylinder; And a plurality of disc springs inserted into the friction actuating shaft and disposed between the pair of friction material retaining rings.

또한, 상기 댐핑유닛은 마찰저항으로 지진 에너지를 소산하고 스프링력으로 복귀하는 고압유체점성 스프링댐퍼로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방향전환장치는 층간슬래브에 앵커 볼트로 고정 설치되는 강판과; 상기 강판에 방향전환구간에 걸쳐 층간변위억제용 케이블의 전환 방향을 따라 배치되어 있는 복수개 이상의 방향전환 고정구;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The damping unit is characterized by comprising a high-pressure fluid viscous spring damper that dissipates earthquake energy by frictional resistance and returns to a spring force.
In addition, the direction switching device includes a steel plate fixed to the interlayer slab by anchor bolts; And a plurality of direction switching fixtures arranged on the steel plate along the direction of switching of the interlayer displacement suppressing cables over the direction switching sections.

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또한, 상기 층간변위억제용 케이블은 제진시 함께 인장력이 발휘되도록 댐핑유닛과 각 층간슬래브의 방향전환장치에 의해 꺽여진 케이블 방향각을 갖고 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.Further, the interlayer displacement suppressing cable is provided with a cable direction angle bent by the damping unit and the direction switching device of each interlayer slab so that a tensile force is exerted at the time of vibration suppression.

본 발명의 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템에 따르면, 기존 구조물의 구조변경이 없어져 설치가 간단하다. 또한, 지진 후 댐퍼 시스템의 복원이 이루어져 지속적인 유지관리가 불필요하다. 또한, 하부층만 댐퍼를 설치하고 3~4개 층 이상은 층간변위억제용 케이블로 연결할 수 있으므로 댐퍼의 설치 개수가 줄어들어 공사비가 저렴해지는 장점을 갖는다.According to the seismic retrofitting system of existing buildings using the restoration type damper and the interlayer displacement suppressing cable of the present invention, the structure of the existing structure is not changed and installation is simple. In addition, since the damper system is restored after the earthquake, continuous maintenance is unnecessary. In addition, since only the lower layer is provided with a damper and three to four or more layers can be connected by an interlayer displacement suppressing cable, the number of damper installation can be reduced and the construction cost can be reduced.

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 1a는 본 발명의 일 형태에 따른 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템의 구성도.
도 1b는 도 1a의 시스템에서 기존건축물에 지진도래시 작동상태도.
도 2는 본 발명에 적용되는 고압유체점성 스프링댐퍼(PSD)의 구성도.
도 3은 본 발명에 적용되는 방향전환장치의 구성도.
도 4의 (가),(나)는 본 발명에 적용되는 층간변위억제용 케이블의 구성도 및 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 형태에 따른 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템의 구성도.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 적용된 댐핑유닛 부분의 확대도 및 일측면도.
도 7은 도 5에 적용된 댐핑유닛의 작동상태도.
도 8은 본 발명에 따른 케이블 고정구의 설치상태도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 적용되는 고압유체점성 스프링댐퍼의 작동 전후 상태도.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.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a block diagram of a seismic retrofitting system for an existing building using a restoration type damper and an interlayer displacement suppression cable according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 1B is an operating state of an existing building in the system of Fig. 1A when an earthquake occurs; Fig.
2 is a configuration diagram of a high pressure fluid viscous spring damper (PSD) applied to the present invention.
3 is a configuration diagram of a direction switching device applied to the present invention;
4 (a) and 4 (b) are a structural view and a cross-sectional view of an interlayer displacement suppression cable according to the present invention.
5 is a block diagram of an existing seismic retrofit system using restoration type damper and interlayer displacement suppression cable according to another embodiment of the present invention.
Figs. 6A and 6B are an enlarged view and a side view of the damping unit portion applied to Fig. 5;
7 is an operational state diagram of the damping unit applied to Fig.
Fig. 8 is a view showing the installation state of the cable fixing member according to the present invention. Fig.
9A and 9B are a state before and after operation of a high-pressure fluid viscous spring damper according to 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.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 기존건축물의 내진보강 시스템은 기존건축물(100)의 내진 보강 부위에 서로 X자 형태로 교차되며 프리스트레스가 도입되어 배치되는 층간변위억제용 케이블(16,16a)이 설치된다.As shown in Figs. 1 to 3, the existing seismic retrofitting system includes an interlayer displacement suppressing cable 16, 16a, which is crossed in an X-shaped manner to the seismic retrofitting portion of the existing structure 100 and in which a prestress is introduced, Respectively.

층간변위억제용 케이블(16,16a)의 각기 일단을 기존건축물(100)의 하부측에 고정시켜 지진에너지(지진하중)을 소산시키는 댐핑유닛(12,12a)이 설치된다. 댐핑유닛(12,12a)은 내진이 요구되는 기존건축물(100)의 하부지점(취약지점)에 설치될 수 있다. 취약지점은 예로, 하부 기초가 될 수 있다.Damping units 12 and 12a for dissipating seismic energy (earthquake load) are provided by fixing one end of each of the interlayer displacement suppressing cables 16 and 16a to the lower side of the existing structure 100. [ The damping units 12 and 12a may be installed at a lower point (weak point) of the existing building 100 where earthquake-resistance is required. Vulnerable points can be, for example, the underlying foundation.

여기서 댐핑유닛(12,12a)은 2가지 형태로 구현될 수 있다. 일 형태의 댐핑유닛(12,12a)은 도 2a와 같이 유체의 마찰저항으로 지진 에너지를 소산하고 스프링력으로 복귀하는 고압유체점성 스프링댐퍼(PSD)(1200)로 구성될 수 있다. 고압유체점성 스프링댐퍼(1200)는 도 9a에 도시된 바와 같이, 댐핑 유체(1201)가 저장되어 있고 스프링 챔버(1202a)를 갖는 실린더(1202)와, 실린더(1202)의 내부에 미끄럼이동가능하게 설치되어 댐핑 유체(1201)를 오리피스(1203a)를 통해 연결시키는 피스톤(1203)과, 피스톤(1203)측에 고정되어 일단이 외통실린더(1202)에서 돌출되어 있고 타단이 스프링 챔버(1202a)의 내부에 위치하여 있는 피스톤로드(1205)와, 스프링 챔버(1202a)의 내부측 피스톤로드(1205)에 삽입되어 피스톤로드(1205)의 인발시 탄성반발하는 예압스프링(1206)을 포함하여 구성된다. 이때 피스톤로드(1205)에는 턴버클(1207)이 더 연결되어 구성될 수 있다.Here, the damping units 12 and 12a may be implemented in two forms. One type of damping unit 12, 12a may consist of a high pressure fluid viscous spring damper (PSD) 1200 that dissipates earthquake energy and returns to a spring force, as shown in FIG. 2A. The high pressure fluid viscous spring damper 1200 includes a cylinder 1202 having a damping fluid 1201 stored therein and having a spring chamber 1202a and a cylinder 1202 having a damping fluid 1201 slidably disposed inside the cylinder 1202 A piston 1203 which is installed on the piston 1203 side to connect the damping fluid 1201 through the orifice 1203a and has one end protruded from the outer cylinder 1202 and the other end protruding from the inner side of the spring chamber 1202a And a preload spring 1206 that is inserted into the piston rod 1205 on the inner side of the spring chamber 1202a and resiliently repels the piston rod 1205 when the piston rod 1205 is pulled out. At this time, a turnbuckle 1207 may be further connected to the piston rod 1205.

따라서 지진 하중에 대한 인장력이 후술할 층간변위억제용 케이블(16,16a)에 작용하는 경우 도 9b와 같이 고압유체점성 스프링댐퍼(1200)에는 피스톤(1203)이 당겨지고, 댐핑 유체(1201)가 오리피스(1203a)를 통해 이동하면서 흐름저항을 받게되고, 동시에 예압스프링(1206)이 압축되면서 댐핑이 이루어지게 된다.Therefore, when the tensile force against the earthquake load acts on the later-described interlayer displacement suppression cables 16 and 16a, the piston 1203 is pulled to the high-pressure fluid viscous spring damper 1200 and the damping fluid 1201 The flow resistance is received while moving through the orifice 1203a, and at the same time, the preload spring 1206 is compressed and damped.

다른 형태의 댐핑유닛(12,12a)은 후술한다.Other types of damping units 12 and 12a will be described later.

또한, 댐핑유닛(12,12a)과 각기 대각선 방향에 배치되어 기존건축물(100)의 상부측에 케이블 고정구(14,14a)가 고정되어 설치된다. 케이블 고정구(14,14a)는 층간변위억제용 케이블(16,16a)에 각기 연결되어 있다. The damping units 12 and 12a are arranged diagonally with respect to each other, and the cable fixtures 14 and 14a are fixedly installed on the upper side of the existing building 100. The cable clamps 14 and 14a are connected to the interlayer displacement suppression cables 16 and 16a, respectively.

층간변위억제용 케이블(16,16a)은 프리스트레스가 도입되어 설치되며 일단은 댐핑유닛(12,12a)에 연결되고 타단은 케이블 고정구(14,14a)에 각기 고정되어 설치된다. 층간변위억제용 케이블(16,16a)의 프리스트레스 도입은 예로 턴버클을 이용하거나 유압잭으로 긴장한 후 케이블 고정구(14,14a)에 고정시켜서 이루어질 수 있다. 층간변위억제용 케이블(16,16a)은 기존건축물(100)에 지진이 도달하는 경우 층간변형이 일정 이상이 되지 않도록 억제하는 하는 역할을 한다.The interlayer displacement suppression cables 16 and 16a are installed with a prestress introduced therein, one end connected to the damping units 12 and 12a, and the other end fixed to the cable fixtures 14 and 14a, respectively. The prestress introduction of the interlayer displacement suppression cables 16 and 16a can be accomplished by, for example, using a turnbuckle or by tightening with a hydraulic jack and fixing the cables to the cable fixtures 14 and 14a. The interlayer displacement restraining cables 16 and 16a act to suppress the interlayer drift to a predetermined level or more when an earthquake reaches the existing structure 100. [

케이블 고정구(14,14a)는 도 8과 같이 기둥(101)과 보(102)(또는 거더)측에 접합된 보강플레이트(105)측에 지지되어 설치된다. 케이블 고정구(14,14a)는 프리스트레스가 도입된 층간변위억제용 케이블(16,16a)을 주지의 웨지를 통해 고정시킬 수 있다.The cable fasteners 14 and 14a are supported on the side of the reinforcing plate 105 joined to the column 101 and the beam 102 (or the girder) side as shown in Fig. The cable fixtures 14 and 14a can fix the interlayer displacement suppression cables 16 and 16a into which the prestress is introduced through a well-known wedge.

층간변위억제용 케이블(16,16a)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 스틸파이프(161)의 내부에 강연선(162)이 포설되어 있는 구조로서 스틸파이프(161)와 강연선(162)의 사이에 테프론층(163)이 구성되어 있고, 강연선(162)에는 그리스(164)가 도포되어 있다.The interlayer displacement suppression cables 16 and 16a have a structure in which a strand 162 is disposed inside a steel pipe 161 as shown in Figs. 3 and 4 and includes a steel pipe 161 and a strand 162 And a grease 164 is applied to the strand 162. As shown in Fig.

층간변위억제용 케이블(16,16a)의 배치 방향을 결정하는 방향전환장치(Deviator)(18)가 설치된다. 방향전환장치(18)는 기존건축물(100)의 층간슬래브(102)에 정착될 수 있다.A deviator 18 for determining the placement direction of the interlayer displacement suppression cables 16 and 16a is provided. The redirection device 18 may be fixed to the interlayer slab 102 of the existing building 100.

도 3에 도시된 바와 같이 방향전환장치(18)는 층간슬래브(102)에 앵커 볼트로 고정 설치되는 강판(181)과, 상기 강판(181)에 방향전환구간에 걸쳐 층간변위억제용 케이블(16,16a)의 전환 방향을 따라 배치되어 있는 복수개 이상의 방향전환 고정구(182)를 포함하여 구성된다. 이때 방향전환장치(18)구간에서 층간변위억제용 케이블(16,16a)은 슬라이딩 가능하게 설치된다.3, the redirection device 18 includes a steel plate 181 fixed to the interlayer slab 102 with anchor bolts, and an interlayer displacement suppressing cable 16 And 16a arranged in the direction of change of the direction switching fixture 182. [ At this time, the interlayer displacement suppression cables 16 and 16a are slidably installed in the section of the direction changing device 18.

본 발명에서 층간변위억제용 케이블(16,16a)은 제진시(지진하중 도래시) 함께 인장력이 발휘되도록 댐핑유닛(12,12a)과 각 층간슬래브(102)의 방향전환장치(18,18a)에 의해 꺽여진 케이블 방향각(α1,α2,α3,α4)을 갖고 설치된다.In the present invention, the interlayer displacement suppression cables 16 and 16a are arranged so that the damping units 12 and 12a and the direction changing devices 18 and 18a of the respective interlayer slabs 102 are exerted to exert a tensile force at the time of vibration suppression And the cable direction angles? 1,? 2,? 3,? 4 bent by the cable direction angle?

이와 같이 구성된 기존건축물의 내진보강 시스템의 작용을 설명한다.The operation of the seismic retrofitting system of existing buildings constructed as described above will be described.

먼저, 도 1b와 같이 지진이 기존건축물(100)에 작용하게 되면 건물의 수평거동에 따른 층간변형이 발생된다. 이 층간변형에 의해 층간변위억제용 케이블(16,16a)에 인장력이 발생한다.First, as shown in FIG. 1B, when an earthquake acts on an existing building 100, interstory deformation occurs due to the horizontal movement of the building. By this interlaminar deformation, a tensile force is generated in the interlayer displacement suppressing cables 16 and 16a.

층간변위억제용 케이블(16,16a)의 인장력은 댐핑유닛(12,12a)에 작용하게 되고, 댐핑유닛(12,12a)은 유체의 점성마찰 저항으로 지진에너지를 소산시키게 된다. 특히 댐핑유닛(12,12a)으로 도 2의 유체 점성 스프링 댐퍼(1200)를 사용하는 경우, 댐핑유체의 마찰저항으로 지진 에너지를 소산하고 내부의 스프링력으로 복귀한다.The tensile force of the interlayer displacement restraining cables 16 and 16a acts on the damping units 12 and 12a and the damping units 12 and 12a dissipate the seismic energy by the viscous frictional resistance of the fluid. Particularly when the fluid viscous spring damper 1200 of FIG. 2 is used as the damping unit 12 or 12a, the frictional resistance of the damping fluid dissipates the seismic energy and returns to the internal spring force.

이같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기존건축물의 내진보강 시스템의 경우, 지진 발생 시 건물이 층별로 드리프트될 때 층간변위억제용 케이블(16,16a)의 수평성분의 반력 및 유체 점성 스프링 댐퍼(1200)에 의한 에너지 소산 작용이 추가되어 지진력을 직접적으로 제어(운동에너지가 열에너지로 소산됨)한다. 즉, 시스템이 소성거동이 아닌 탄성거동을 하게 되어 건물이 거동 후 자체 복원(Self centering)이 이루어진다.In the case of an earthquake-proof reinforcement system for an existing building according to an embodiment of the present invention, when a building is drifted by a floor in the event of an earthquake, the reaction force of the horizontal component of the interlayer displacement suppression cables 16, 16a and the hydrostatic viscous spring damper 1200 ) Is added to directly control the seismic force (the kinetic energy is dissipated as heat energy). That is, the system performs elastic behavior rather than plastic behavior, and self-centering is performed after the building is moved.

한편, 본 발명에서 다른 형태의 댐핑유닛(12,12a)은 서로 동일한 구성을 갖는 것으로, 도 5 및 도 6과 같이 각기 층간변위억제용 케이블(16,16a)에 일단이 힌지 연결된 케이블 연결커넥터(121)와, 일단이 상기 케이블 연결커넥터(121)의 타단에 힌지 연결되고 타단이 기존건축물(100)의 기둥(101) 하부측에 힌지 연결되어 있는 마찰댐퍼(13)와, 기존건축물(100)의 기둥(101)측에 일단이 힌지 연결된 회전링크(122)와, 일단이 상기 회전링크(121)의 타단에 힌지 연결되고 타단이 신설기초(110)에 힌지 연결된 겹판스프링(123)과, 상기 겹판스프링(122)의 중앙에 삽통되어 상기 케이블 연결커넥터(121)에 지지되어 있는 스프링 지지축(124)을 구비하여 구성된다.5 and 6, the damping units 12 and 12a of the present invention have the same structure as that of the damping units 12 and 12a. The damping units 12 and 12a have cable connecting connectors (not shown) each having one end hingedly connected to the interlayer displacement suppressing cables 16 and 16a A friction damper 13 having one end hinged to the other end of the cable connection connector 121 and the other end hinged to the lower side of the column 101 of the existing structure 100; A leaf spring 123 hinged to one end of the rotary link 121 at one end and hinged to a new foundation 110 at one end and hinged at one end to the column 101 side of the rotary link 121; And a spring support shaft 124 which is inserted through the center of the leaf spring 122 and supported by the cable connector 121.

여기서 마찰댐퍼(13)는 도 7에서와 같이 일단이 신설기초(110)에 힌지 연결된 댐퍼 실린더(131)와, 댐퍼 실린더(131)에 일단부가 삽입되어 있고 타단부가 상기 케이블 연결커넥터(121)에 연결되어 있는 마찰작동축(132)과, 마찰작동축(132)에 결합되어 댐퍼 실린더(131)의 내부에 설치된 한 쌍의 마찰재 고정링(133)과, 한 쌍의 마찰재 고정링(133)의 외주면에 설치되어 댐퍼 실린더(131)의 내면과 밀착되어 있는 마찰재(134)와, 마찰작동축(132)에 삽입되어 상기 한 쌍의 마찰재 고정링(133)의 사이에 위치되어 지지링(136)에 지지되어 있는 다수의 디스크 스프링(135)을 포함하여 구성된다.7, the friction damper 13 includes a damper cylinder 131 having one end hingedly connected to the new foundation 110 and a damper cylinder 131 having one end inserted into the damper cylinder 131 and the other end connected to the cable connection connector 121, A pair of friction material retaining rings 133 provided in the damper cylinder 131 and coupled to the friction actuating shaft 132 and a pair of friction material retaining rings 133, A friction member 134 which is provided on the outer circumferential surface of the damper cylinder 131 and is in close contact with the inner surface of the damper cylinder 131 and a friction member 134 which is inserted between the pair of friction member fixing rings 133, And a plurality of disc springs 135 supported by the disc springs 135.

이 경우, 기존건축물(100)이 지진을 받게 되어 수평 거동이 발생되면, 먼저 층간변위억제용 케이블(16,16a)에 인장력이 걸려 케이블 연결커넥터(121)을 매개로 마찰작동축(132)이 당겨지고 이로 인해 마찰재(132)가 댐퍼 실린더(131)의 내면에서 마찰을 일으키고 동시에 도 6과 같이 겹판스프링(123)이 탄성반발하면서 지진에너지를 소산시킨다. 물론 여기서 마찰재(132)가 마찰하면서 이동할 수 있는 구간을 벗어나게 되면 디스크 스프링(135)이 압축되면서 에너지 소산을 더욱 크게 갖는다. 이후 겹판스프링(123)의 탄성복원력으로 기존건축물(100)이 자체적으로 복원된다. In this case, when the existing building 100 is subjected to an earthquake and horizontal movement is generated, a tensile force is first applied to the interlayer displacement suppressing cables 16 and 16a to move the friction operation shaft 132 through the cable connection connector 121 The friction material 132 causes friction on the inner surface of the damper cylinder 131, and at the same time, the leaf spring 123 elastically repulsively dissipates the earthquake energy as shown in FIG. Of course, when the friction material 132 moves out of the section where friction can move, the disc spring 135 compresses and has a greater energy dissipation. Thereafter, the existing building 100 is restored by itself due to the elastic restoring force of the leaf spring 123.

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: 댐핑유닛
14: 케이블 고정구
16: 층간변위억제용 케이블
121: 케이블 연결커넥
13: 마찰댐퍼
123: 겹판스프링
124: 스프링지지축
131: 댐퍼 실린더
132: 마찰작동축
133: 마찰재 고정링
134: 마찰재
135: 디스크 스프링12: Damping unit
14: Cable clamp
16: Interlayer displacement suppression cable
121: Cable connection connector
13: Friction damper
123: Leaf spring
124: spring support shaft
131: Damper cylinder
132: Friction operating shaft
133: Friction material holding ring
134: Friction material
135: Disk spring

Claims (5)

내진이 요구되는 기존건축물(100)의 내진을 보강하기 위한 시스템에 있어서,
기존건축물(100)의 내진 보강 부위에 서로 X자 형태로 교차되며 프리스트레스가 도입되어 배치되는 층간변위억제용 케이블(16,16a)과;
층간변위억제용 케이블(16,16a)의 각기 일단을 기존건축물(100)의 하부측에 고정시켜 지진에너지를 소산시키는 댐핑유닛(12,12a)과;
층간변위억제용 케이블(16,16a)의 각기 타단을 기존건축물(100)의 상부측에 고정시키는 케이블 고정구(14,14a)와;
기존건축물(100)의 각 층간슬래브(102)에 정착되어 상기 층간변위억제용 케이블(16,16a)의 배치 방향을 결정하는 방향전환장치(18,18a)를 포함하고,
상기 댐핑유닛(12,12a)은 각기 층간변위억제용 케이블(16,16a)에 일단이 힌지 연결된 케이블 연결커넥터(121)와; 일단이 상기 케이블 연결커넥터(121)의 타단에 힌지 연결되고 타단이 기존건축물(100)의 기둥(101) 하부측에 힌지 연결되어 있는 마찰댐퍼(13)와; 기존건축물(100)의 기둥(101)측에 일단이 힌지 연결된 회전링크(122)와; 일단이 상기 회전링크(121)의 타단에 힌지 연결되고 타단이 신설기초(110)에 힌지 연결된 겹판스프링(123)과; 상기 겹판스프링(122)의 중앙에 삽통되어 상기 케이블 연결커넥터(121)에 지지되어 있는 스프링 지지축(124)을 구비하고;
상기 마찰댐퍼(13)는 일단이 신설기초(110)에 힌지 연결된 댐퍼 실린더(131)와; 상기 댐퍼 실린더(131)에 일단부가 삽입되어 있고 타단부가 상기 케이블 연결커넥터(121)에 연결되어 있는 마찰작동축(132)과; 상기 마찰작동축(132)에 결합되어 댐퍼 실린더(131)의 내부에 설치된 한 쌍의 마찰재 고정링(133)과; 상기 한 쌍의 마찰재 고정링(133)의 외주면에 설치되어 댐퍼 실린더(131)의 내면과 밀착되어 있는 마찰재(134)와; 상기 마찰작동축(132)에 삽입되어 상기 한 쌍의 마찰재 고정링(133)의 사이에 배치되어 있는 다수의 디스크 스프링(135);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템.A system for reinforcing an earthquake-proof of an existing building (100) requiring an earthquake,
An interlayer displacement restraining cable (16, 16a) crossing the seismic retrofitting portion of the existing building (100) in an X shape and having a prestress introduced therein;
Damping units (12, 12a) for dissipating seismic energy by fixing one end of each of the interlayer displacement suppressing cables (16, 16a) to the lower side of the existing building (100);
(14, 14a) for fixing the other ends of the interlayer displacement suppressing cables (16, 16a) to the upper side of the existing building (100);
And a direction changing device (18, 18a) fixed to each interlayer slab (102) of the existing building (100) to determine the direction of placement of the interlayer displacement suppressing cables (16, 16a)
The damping unit (12, 12a) includes a cable connection connector (121) hingedly connected to the interlayer displacement suppression cables (16, 16a), respectively; A friction damper 13 having one end hinged to the other end of the cable connection connector 121 and the other end hinged to the lower side of the column 101 of the existing building 100; A rotary link 122 hinged to the column 101 side of the existing building 100; A leaf spring 123 hinged to one end of the rotary link 121 at one end and hinged to the new foundation 110 at the other end; And a spring support shaft (124) inserted into the center of the leaf spring (122) and supported by the cable connection connector (121);
The friction damper (13) includes a damper cylinder (131) having one end hinged to the new foundation (110); A friction operation shaft 132 having one end inserted into the damper cylinder 131 and the other end connected to the cable connection connector 121; A pair of friction material holding rings 133 coupled to the friction actuating shaft 132 and installed inside the damper cylinder 131; A friction member 134 provided on the outer circumferential surface of the pair of friction material holding rings 133 and closely contacting the inner surface of the damper cylinder 131; And a plurality of disc springs (135) inserted in the friction actuating shaft (132) and disposed between the pair of friction material holding rings (133). The restoring damper Seismic Retrofit System of Existing Buildings using Cable. 제 1항에 있어서,
상기 댐핑유닛(12,12a)은 마찰저항으로 지진 에너지를 소산하고 스프링력으로 복귀하는 고압유체점성 스프링댐퍼(1200)로 구성된 것을 특징으로 하는 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템.The method according to claim 1,
The damping unit (12, 12a) is composed of a high-pressure fluid viscous spring damper (1200) that dissipates seismic energy by frictional resistance and returns to a spring force. Seismic reinforcement system. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 방향전환장치(18,18a)는
층간슬래브(102)에 앵커 볼트로 고정 설치되는 강판(181)과;
상기 강판(181)에 방향전환구간에 걸쳐 층간변위억제용 케이블(16,16a)의 전환 방향을 따라 배치되어 있는 복수개 이상의 방향전환 고정구(182);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템.The method according to claim 1,
The direction changing device (18, 18a)
A steel plate 181 fixed to the interlayer slab 102 with anchor bolts;
And a plurality of directional switching fixtures (182) arranged in the steel plate (181) along the switching direction of the interlayer displacement suppressing cables (16,16a) over the direction switching interval. Seismic Retrofit System for Existing Buildings using Interlayer Displacement Suppression Cable. 제 1항에 있어서,
상기 층간변위억제용 케이블(16,16a)은 제진시 함께 인장력이 발휘되도록 댐핑유닛(12,12a)과 각 층간슬래브(102)의 방향전환장치(18,18a)에 의해 꺽여진 케이블 방향각(α1,α2,α3,α4)을 갖고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복원형 댐퍼 및 층간변위억제용 케이블을 이용한 기존건축물의 내진보강 시스템.The method according to claim 1,
The interlayer displacement suppression cables 16 and 16a are connected to the damping units 12 and 12a and the direction diverters 18 and 18a of the respective interlayer slabs 102 so as to exert a tensile force when the vibration is suppressed. (1), (2), (3), (4), respectively.
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