KR101941815B1 - 건축물의 내진 보강 장치 - Google Patents

건축물의 내진 보강 장치 Download PDF

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Abstract

건축물의 내진 보강 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축물의 내진 보강 장치는 지면에 설치된 콘크리트 구조물(2)에 일단이 결합되고, 타단이 건축물(4)의 하면을 지지하기 위해 복수개로 이루어진 기둥 부재(100); 및 상기 기둥 부재(100)의 상단에 구비된 지지 플레이트(210)의 내부에 구비되어 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 슬라이드 이동되는 복수개의 상대 이동부(200)를 포함한다.

Description

건축물의 내진 보강 장치{Seismic strengthening equipment of building}
본 발명은 기둥 부재가 구비된 건축물에 지진과 같은 진동이 발생될 경우 우선적으로 상기 기둥 부재의 파손 및 변형을 방지하고, 추가적으로 상기 건축물의 손상을 방지하고 인명 피해를 예방할 수 있도록 면진 성능이 향상된 건축물의 내진 보강 장치에 관한 것이다.
일반적으로 내진설계란 지진 발생시나 지진이 발생된 후에도 구조물이 안전성을 유지하고 그 기능을 발휘할 수 있도록 설계 과정에서 지진하중을 추가로 고려하여 설계를 수행하는 것을 의미한다.
일 예로 필로티 구조물은 건축물의 기초를 이루는 바닥면으로부터 정해진 높이로 설치되는 복수개의 기둥체로 이루어져 상부 구조 물을 지탱하며 정해진 크기의 지상층 공간을 확보하는 구조물이다.
이와 같이 확보된 지상층 공간은 보행자나 차량의 통행 공간을 제공하거나, 주차 공간 등으로 활용될 수 있으므로, 일반 다가구 주택이나 아파트와 같은 건물에 현재 많이 적용되고 있는 추세이다.
필로티 구조물은 복층 건물의 경우 1층을 주차장으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 일반 시민에게 1층이 개방되어 보행자 및 차량의 통행을 자유롭게 하여 도시 계획 설계 시 이점을 가지고 있다.
상기 필로티 구조물은 상기한 장점 및 건축법에서 공중의 통행 또는 차량의 통행 주차에 전용되는 경우에 바닥면적에서 제외되므로, 근래에 들어 일반 다가구 주택 및 아파트에 많이 적용되고 있다.
특히 기존 벽식 구조의 아파트를 필로티 구조로 리모델링하는 경우가 점차적으로 증대되고 있다. 필로티 구조를 가지는 복층 건물은 내진 설계에서 필로티 부분에 대한 특별 하중 적용으로 설계 하중이 커지게 되므로, 건물을 지상에서 임의의 높이로 지지하여 필로티를 형성하는 기둥부재의 단면적을 크게 형 성하거나 기둥부재의 개수를 늘려 내진 보강을 실시하고 있다.
그러나 상기 필로티 구조물은 무게를 지지하기 위해 지면에 설치된 콘크리트 구조물에 횡파 또는 종파로 발생되는 지진으로 인한 진동이 가해질 경우 상기 횡파로 인한 진동이 그대로 전달되면서 전후 방향과 좌우 방향에서 전달되는 진동에 취약한 문제점이 유발되었다.
특히 필로티 구조물은 발생된 진동으로 인해 건축물의 상측으로 갈수록 관성으로 흔들리는 범위가 증가하게 되고 상기 기둥부재는 이러한 관성력에 의한 진동을 견디지 못하고 전단력에 의한 파손 또는 갈라짐이 발생되었다. 이 경우 상기 건축물은 붕괴 또는 파손되거나 심각한는 인명피해로 이어질 수 있어 이에 대한 대책이 필요하게 되었다.
대한민국등록특허 제10-0973152호 (등록일: 2010년07월26일)
본 발명의 실시 예들은 필로티 구조물을 갖는 건축물에 진동이 전달되는 경우에도 면진이 이루어지도록 상대 이동을 통해 면진 성능을 향상시킨 건축물의 내진 보강 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 건축물의 내진 보강 장치는 지면에 설치된 콘크리트 구조물(2)에 일단이 결합되고, 타단이 건축물(4)의 하면을 지지하기 위해 복수개로 이루어진 기둥 부재(100); 및 상기 기둥 부재(100)의 상단에 구비된 지지 플레이트(210)의 내부에 구비되어 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 슬라이드 이동되는 복수개의 상대 이동부(200)를 포함하고, 상기 지지 플레이트(210)는 상기 기둥 부재(100)의 상부에 위치되고, 상면 내측에 복수개의 제1 홈부(222)가 형성된 제1 지지 플레이트(220)와, 상기 제1 지지 플레이트(220)의 상부에서 서로 마주보며 위치되고, 하면 내측에 복수개의 제2 홈부(232)가 형성된 제2 지지 플레이트(230)를 포함하며, 상기 상대 이동부(200)는 상기 제1 홈부(222)와 상기 제2 홈부(232) 사이에 삽입되고, 상기 제1,2 홈부(222, 232)의 사방으로 상대 이동되도록 상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)의 중앙에 위치된 제1 상대 이동 볼(202a)과, 상기 제1 상대 이동 볼(202a)을 기준으로 사방에 위치된 제2 상대 이동 볼(202b)을 포함하며, 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 상기 제1,2 홈부(222, 232)에 의해 하면과 상면이 커버된 상태가 항시 유지되고, 상기 제1 상대 이동 볼(202a)의 직경이 상기 제2 상대 이동 볼(202b)의 직경 보다 크게 이루어지며, 상기 제1,2 홈부(222, 232)에는 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)이 정 중앙 위치에 위치되도록 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 외주면과 대응되는 곡률로 형성된 제1 센터 유지 홈(222a)이 서로 마주보며 형성되므로 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 상기 제1 센터 유지 홈(222a)에 하면과 상면이 부분 삽입된 상태가 항시 유지되고 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해지기 이전 또는 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)이 상기 제1,2 홈부(222, 232)에서 상대 이동된 이후에는 상기 제1 센터 유지 홈(222a)에 정 위치되며, 상기 제1,2 홈부(222, 232)에는 윤활을 위한 윤활 통로(P)가 형성되되, 상기 윤활 통로(P)는 상기 제1 센터 유지 홈(222a)의 둘레를 따라 복수개가 동일 간격으로 형성되어 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 외주면과 상기 제1,2 홈부(222, 232)의 내주면 각각에 대한 윤활을 항시 일정하게 유지시키고, 상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)에는 모서리 위치에 상하 방향으로 개구된 삽입 홀(221, 231)이 형성되고, 상기 삽입 홀(221, 231)에는 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 수직 방향 진동을 감쇠하기 위한 댐퍼 유닛(30)이 구비되며, 상기 댐퍼 유닛(30)은 상기 삽입 홀(221, 231)에 결합되는 지지 부재(31)와, 상기 지지 부재(31)에 결합되는 탄성 부재(32)를 포함하되, 상기 댐퍼 유닛(30)은 상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)에 수직 방향 진동이 전달될 경우 상기 탄성 부재(32)가 상기 삽입 홀(221, 231)에서 상기 지지 부재(31)의 축 방향을 따라서 탄성 압축 되면서 기둥 부재(100)에 전달된 수직 방향 하중을 감쇠한다.
상기 지지 플레이트(210)는 상기 제2 지지 플레이트(230)의 상면 내측에 형성된 복수개의 제3 홈부(216)를 더 포함하고, 상기 제3 홈부(216)와 마주보는 위치에 제4 홈부(242)가 형성된 제3 지지 플레이트(240)를 더 포함하며, 상기 제3 홈부(216)와 제4 홈부(242)에는 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)과 상이한 직경을 갖는 제3 상대 이동 볼(202c)이 구비되어 상대 이동이 이루어진다.
상기 기둥 부재(100)에는 상기 콘크리트 구조물(2)과 결합된 하단 위치에 구비되고, 상기 콘크리트 구조물(2)로 진동이 가해질 경우 상기 상대 이동부(200)와 함께 슬라이드 이동되는 슬라이드 이동부(300)를 더 포함하고, 상기 슬라이드 이동부(300)는 상기 기둥 부재(100)의 하단에 결합되고 내측으로 복수개의 제5 홈부(312)가 형성된 제4 지지 플레이트(310); 상기 제4 지지 플레이트(310)와 서로 마주보며 위치되고, 내측으로 복수개의 제6 홈부(322)가 형성된 제5 지지 플레이트(320); 상기 제5 홈부(312)와 상기 제6 홈부(322) 사이에 삽입되고, 상기 제5,6 홈부(312, 322)의 사방으로 상대 이동되는 제4 상대 이동 볼(330)을 포함한다.
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본 발명의 실시 예들은 필로티 구조물이 구비된 건축물에 지진이 발생되는 경우에도 면진을 통한 상대 이동을 통해 상기 건축물의 붕괴 또는 파손을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예들은 필로티 구조로 이루어진 기둥 부재의 전, 후, 좌, 우 방향으로 진동이 발생되는 경우에도 구 형태의 상대 이동 볼을 통해 수평력으로 이동되는 면진으로 전환하여 건축물의 내진 성능을 향상시키고, 인명 및 재산 피해를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축물의 내진 보강 장치가 건축물의 기중 부재에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 지지 플레이트를 도시한 분해도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제1,2 지지 플레이트의 평면도.
도 4는 도 3의 변형 실시 예를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 상대 이동부를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 상대 이동부의 작동 상태도.
본 발명의 일 실시 예에 따른 건축물의 내진 보강 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 1 내지 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 건축물의 내진 보강 장치는 일 예로 기둥 부재(100)와 건축물(4)이 연결된 위치에 설치된다. 예를 들어 지진 또는 진동이 상기 기둥 부재(100)로 전달될 경우 상기 기둥 부재(100)에 구비된 상대 이동부(200)의 상대 이동을 통해 상기 건축물(4)로 진동 전달을 최소화 하거나, 최소한의 이동 범위에서 수평 방향에서 이동되도록 유도하여 기둥 부재(100)의 파손을 방지하여 건축물(4)의 붕괴를 예방하고자 한다.
상기 건축물(4)은 상기 기둥 부재(100)와 연결된 위치가 고정된 고정 결합 관계가 아닌 상대 이동될 수 있는 상대 이동 결합 관계가 유지된다. 상기 진동은 설명의 편의를 위해 횡파 또는 종파로 한정하여 설명한다.
여기서 고정 결합 관계는 상기 기둥 부재(100)와 상기 건축물(4)이 수직 방향에서 고정 결합되고, 수평 방향으로는 이동이 불가능하게 결합된 상태를 의미한다. 이 경우 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 건축물(4)은 지면을 통해 전달된 횡파 또는 종파에 의해 상기 기둥 부재(100)를 진동축으로 하여 상기 지면에서 상기 기둥 부재(100) 및 건축물(4)의 상측으로 갈수록 이동 변위가 증가하여 흔들림이 커지는 현상이 발생된다.
이에 반해 본 실시 예에 의한 내진 보강 장치는 고정 결합 관계가 아닌 상대 이동 결합 관계로 구성된다. 상기 상대 이동 결합 관계는 상기 기둥 부재(100)와 상기 건축물(4)간에 결합 관계는 유지하되, 진동이 상기 기둥 부재(100)를 통해 건축물(4)로 전달될 경우에 상기 건축물(4)은 기둥 부재(100)를 진동축으로 흔들림이 발생되지 않고, 후술할 상대 이동부(200)를 통해 수평 방향에서 상대 이동에 따른 미세한 면진 이동으로 움직임이 발생된다.
즉, 상기 건축물(4)은 흔들림이 발생되기 보다는 수평 방향에서 미세한 면진 이동으로 인한 움직임만 발생되고, 상기 상대 이동부(200)가 상기 건축물(4)에 대해 상대 이동되어 전단력에 의한 기둥 부재(100)의 파손을 방지할 수 있다.
이를 위해 본 실시 예는 지면에 설치된 콘크리트 구조물(2)에 일단이 결합되고, 타단이 건축물(4)의 하면을 지지하기 위해 복수개로 이루어진 기둥 부재(100) 및 상기 기둥 부재(100)의 상단에 구비된 지지 플레이트(210)의 내부에 구비되어 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 슬라이드 이동되는 복수개의 상대 이동부(200)를 포함한다.
본 실시 예에서는 상기 기둥 부재(100)가 건축물(4)의 하면 가장자리 및 가장자리 사이에 설치된 필로티 구조물로 한정하여 설명하나, 상기 필로티 구조물이 아닌 일반적인 기둥 구조물에 적용하여 사용하는 것도 가능할 수 있다.
기둥 부재(100)는 일 예로 H형 빔(Beam)이 사용되나, 다른 형태의 빔이 사용되는 것도 가능하며 도면에 도시된 형태로 반드시 한정하지 않는다.
본 실시 예에 의한 지지 플레이트(210)는 상기 기둥 부재(100)의 상부에 위치되고, 상면 내측에 복수개의 제1 홈부(222)가 형성된 제1 지지 플레이트(220)와, 상기 제1 지지 플레이트(220)의 상부에서 서로 마주보며 위치되고, 하면 내측에 복수개의 제2 홈부(232)가 형성된 제2 지지 플레이트(230)를 포함한다.
상기 지지 플레이트(210)는 제1,2 지지 플레이트(220, 230)로 구성되고, 상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)는 직육면체 형태의 플레이트로 구성되나 다른 형태로 변경되는 것도 가능할 수 있다.
상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)는 상기 기둥 부재(100) 보다 크기가 크게 구성되며, 상면에 건축물(4)의 하면과 연결된다. 상기 건축물(4)은 일 예로 주택, 건물 중의 어느 하나일 수 있으며 다른 구조물에도 적용될 수 있다.
또한 상기 기둥 부재(100)는 건축물(4)의 내부에서 상기 기둥 부재(100)와 마주보는 방향에 구비된 다른 빔 부재(미도시)와 연결된다.
상기 제1 홈부(222)와 상기 제2 홈부(232)는 서로 마주보며 위치되고, 동일한 크기로 형성된다. 상기 상대 이동부(200)는 상기 제1 홈부(222)와 상기 제2 홈부(232) 사이에 삽입되고, 상기 제1,2 홈부(222, 232)의 사방으로 상대 이동되는 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)을 포함한다.
예를 들어 건축물(4)이 위치된 곳에서 화살표 방향으로 지진이 발생되었을 경우로 가정하고, 진동이 상기 콘크리트 구조물(2)을 통해 상기 기둥 부재(100)에 전달될 경우 전, 후, 좌, 우 방향으로 소정의 시간 동안 진동이 전달된다.
본 실시 예는 상기 제1,2 홈부(222, 232)가 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)보다 큰 직경으로 구성되고, 전달된 진동이 횡파일 경우에 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)이 전, 후, 좌, 우 방향에서 용이하게 상대 이동되면서 면진으로 전환할 수 있다.
상기 기둥 부재(100)는 건축물(4)의 하측 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수개가 설치되며, 상기 건축물(4)의 수직 하중을 전달 받는다.
상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 일 예로 구 형태로 구성되나 다른 형태로 구성되는 것도 가능할 수 있다. 상기 상대 이동부(200)는 제1,2 지지 플레이트(220, 230)의 중앙에 위치된 제1 상대 이동 볼(202a)과, 상기 제1 상대 이동 볼(202a)을 기준으로 사방에 위치된 제2 상대 이동 볼(202b)을 포함한다.
제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 스틸 재질로 구성되고, 지진에 의해 발생된 진동 중 수평력 또는 수직력에 의해 파손되거나 변형이 발생되지 않게 구성된다.
상기 제1 상대 이동 볼(202a)은 제1,2 플레이트(220, 230)의 정 중앙에 위치되고, 상기 제2 상대 이동 볼(202b)은 도면 기준으로 동서남북 방향에 위치된다.
제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 안정적인 이동을 위해 윤활제가 도포될 수 있으며, 도면 기준으로 좌측 또는 우측 어느 방향으로 이동되는 경우 발생되는 마찰이 감소될 수 있어 보다 안정적인 이동이 이루어진다.
상기 제1,2 홈부(222, 232)에는 윤활을 위해 주입된 윤활제가 골고루 확산되도록 윤활 통로(P)가 형성되어 있어 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 외주면에 윤활이 일정하게 유지된다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의환 제1 상대 이동 볼(202a)은 직경이 상기 제2 상대 이동 볼(202b)의 직경 보다 크게 이루어질 수 있다. 제1 상대 이동 볼(202a)이 제2 상대 이동 볼(202b)의 직경 보다 크게 구성될 경우 진동에 의한 움직임이 제1 상대 이동 볼(202a)을 기준으로 주로 이루어지고, 제2 상대 이동 볼(202b)도 함께 상대 이동되면서 진동으로 인해 발생된 횡파에 의한 면진을 도모한다.
또한 상기 제2 상대 이동 볼(202b)은 상기 제1 상대 이동 볼(202a)의 상대 이동에 따른 움직임이 지나치게 발생되는 것을 안정적으로 가이드 한다.
즉 제1 상대 이동 볼(202a)과 제2 상대 이동 볼(202b)이 도면 기준 우측 방향으로 이동될 경우 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 하측 중앙에 해당되는 a위치에서 우측 측면에 해당되는 b위치까지 이동되는 거리는 직경 차이에 의해 서로 상이하게 나타난다. 이 경우 제2 상대 이동 볼(202b)은 제1 상대 이동 볼(202a) 보다 짧은 거리를 이동하게 되므로 특정 방향으로 쏠림이 발생되는 현상을 예방할 수 있다.
특히 제2 상대 이동 볼(202b)은 제1,2 지지 플레이트(220, 230)의 가장자리에 위치되므로 좌우 또는 전후 방향으로 진동이 건축물(4)로 가해질 경우 좌측 또는 우측 방향으로 쏠림을 최소화 할 수 있다.
상기 제1 홈부(222)에는 상기 상대 이동 볼(202)이 정 중앙 위치에 위치되도록 제1 센터 유지 홈(222a)이 형성되고, 상기 상대 이동 볼(202)은 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해지기 이전에 상기 제1 센터 유지 홈(222a)에 정 위치된다.
상기 제1 센터 유지 홈(222a)은 내측을 향해 소정의 깊이로 형성되고, 건축물(4)의 수직 하중에 의해 진동이 가해지기 이전에는 상기 상대 이동 볼(202)의 위치를 상기 제1 센터 유지 홈(222a)에 위치되도록 유지할 수 있다.
또한 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)이 제1,2 홈부(222, 232)에서 상대 이동되어 상기 제1 센터 유지 홈(222a)에서 벗어난 후에도, 상기 제1,2 홈부(222, 232)의 경사진 굴곡에 의해 상기 제1 센터 유지 홈(222a)으로 원위치 되므로 횡파에 의한 면진 성능이 향상된다.
제1 센터 유지 홈(222a)은 도면 기준으로 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 내측 중앙에 위치된다(시계 방향 기준으로 6시 위치).
따라서 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 항시 상기 제1 센터 유지 홈(222a)이 형성된 곳에 위치가 유지되므로 복수개의 기둥 부재(100)에 구비된 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 모든 위치가 일정하게 유지된다.
상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 초기 위치가 모두 일정하게 유지되는 것이 상기 기둥 부재(100)에 좌우 방향 또는 전후 방향으로 흔들림이 발생되는 경우에도 서로 다른 기둥 부재(100)의 설치 위치에 상관없이 안정적인 내진 보강을 실시할 수 있다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 실시 예는 전술한 도 3에 도시된 바와 다르게 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)이 행렬 배열될 수 있다. 또한 링 형태로 배열되는 것도 가능하며 도면에 도시되지 않은 배열 형태로 변경되는 것도 가능할 수 있다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 지지 플레이트(210)는 상기 제2 지지 플레이트(230)의 상면 내측에 형성된 복수개의 제3 홈부(216)를 더 포함한다.
그리고 상기 제3 홈부(216)와 마주보는 위치에 제4 홈부(242)가 형성된 제3 지지 플레이트(240)를 더 포함하며, 상기 제3 홈부(216)와 제4 홈부(242)에는 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)과 상이한 직경을 갖는 제3 상대 이동 볼(202c)이 구비되어 상대 이동이 이루어진다.
본 실시 예는 전술한 실시 예와 다르게 건축물(4)의 상대 이동이 최소화 되도록 제1,2 지지 플레이트(220, 230)와 더불어서 서로 마주보는 상측에 제3 지지 플레이트(240)가 구비되고, 상기 제3 상대 이동 볼(242)이 상기 제4 홈부(242)에서 상대 이동이 이루어지도록 삽입된다.
상기 제3 상대 이동 볼(202c)은 직경이 작게 구성되므로 건축물(4)로 전달되는 진동을 감쇠시켜 지나친 흔들림 또는 이동이 발생되는 것을 최소화 할 수 있다.
이를 위해 제3 홈부(216)는 제1,2 홈부(212, 214)의 직경 보다 작게 형성되어 있으므로 건축물(4)로 전달되는 수평 방향에서의 움직임은 감소된다.
따라서 상기 건축물(4)은 좌측 또는 우측방향으로 이동되는 현상이 현저히 감소되고 최소한의 이동 거리로 미세한 움직임이 발생될 수 있다.
상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)과, 제3 상대 이동 볼(202c)은 표면이 매끈하게 가공되어 있어서 제1 내지 제3 홈부(212, 214, 216)에서 마찰 발생이 최소화 된다.
상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)는 모서리 위치에 상하 방향으로 개구된 삽입 홀(221, 231)이 형성되고, 상기 삽입 홀(221, 231)에는 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 수직 방향 진동을 감쇠하기 위한 댐퍼 유닛(30)이 구비된다. 상기 댐퍼 유닛(30)은 상기 삽입 홀(221, 231)에 결합되는 지지 부재(31)와, 상기 지지 부재(31)에 결합되는 탄성 부재(32)를 포함한다.
지진이 발생될 경우 건축물(4)은 횡파에 의한 수평 방향에서의 움직임과, 종파에 의한 수직 방향에서의 움직임이 동시에 발생될 수 있다. 상기 수직 방향 움직임은 상기 기둥 부재(100)와 건축물(4)에 치명적인 손상을 유발할 수 있으나, 본 실시 예는 복수개의 기둥 부재(100)에 구비된 댐퍼 유닛(30)에 의해 수직 방향에 가해진 진동이 보강된다.
일 예로 상기 진동 중 수직 방향으로 기둥 부재(100)에 전달된 진동은 상기 탄성 부재(32)가 탄성 압축 변형되면서 상기 진동을 감쇠시킬 수 있다. 따라서 상기 기둥 부재(100)와 건축물(4)을 안전하게 보호할 수 있다.
상기 탄성 부재(32)는 일 예로 스프링이 사용되나 유사한 기능을 갖는 판 스프링 또는 피스톤 실린더 조합으로 이루어지는 것도 가능할 수 있다.
상기 지지 부재(31)는 일 예로 볼트가 사용되고 상기 탄성 부재(32)가 상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)를 도면 기준 하측 방향으로 탄지하도록 조립된다.
따라서 수직 방향으로 진동이 탄성 부재(32)에 전달될 경우 제1,2 지지 플레이트(220, 230)의 파손 또는 변형 발생을 차단할 수 있고, 전술한 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 안정적인 상대 이동을 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 내진 보강 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 6을 참조하면, 기둥 부재(100)에는 상기 콘크리트 구조물(2)과 결합된 하단 위치에 구비되고, 상기 콘크리트 구조물(2)로 진동이 가해질 경우 상기 상대 이동부(200)와 함께 슬라이드 이동되는 슬라이드 이동부(300)를 더 포함한다.
상기 슬라이드 이동부(300)는 건축물(4)로 수평력의 전달이 방지되도록 상기 기둥 부재(100)가 수평 방향으로 이동되면서 진동을 감쇠시킬 수 있다.
상기 슬라이드 이동부(300)는 상기 기둥 부재(100)의 하단에 결합되고 내측으로 복수개의 제5 홈부(312)가 형성된 제4 지지 플레이트(310)와, 상기 제4 지지 플레이트(310)와 서로 마주보며 위치되고, 내측으로 복수개의 제6 홈부(322)가 형성된 제5 지지 플레이트(320)와, 상기 제5 홈부(312)와 상기 제6 홈부(322) 사이에 삽입되고, 상기 제5,6 홈부(312, 322)의 사방으로 상대 이동되는 제4 상대 이동 볼(330)을 포함한다.
상기 제4,5 지지 플레이트(310, 320)는 전술한 제1,2 지지 플레이트(220, 230)와 동일하게 구성되므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제4 상대 이동 볼(330)은 구 형태의 볼이 사용될 수 있으나 동일한 구름 접촉이 상기 제5,6 홈부(312, 322)에서 구현 가능할 경우 다른 구성으로 대체되는 것도 가능할 수 있다.
상기 제4 상대 이동 볼(330)은 전술한 제3 상대 이동 볼(202c)과 유사하게 구성되며 지진이 발생될 경우 상기 제5,6 홈부(312, 322)에서 구름 접촉되면서 전, 후, 좌, 우 방향으로 도 6에 도시된 실선의 위치에서 일점 쇄선의 위치로 면진 이동이 이루어지고, 진동으로 인한 내진을 도모할 수 있다.
상기 기둥 부재(100)는 하단에 구비된 슬라이드 이동부(300)에 의해 전달된 진동을 수평력으로 전환시켜 감쇠하고, 상기 기둥 부재(100)의 상단으로 전달된 진동은 상대 이동부(200)에 의해 수평력으로 동시에 전환되므로 건축물(4)로는 진동 전달이 최소화 된다.
또한 종파에 의한 수직 방향 진동이 슬라이드 이동부(300)에 전달되는 경우에도 탄성 부재(32)에의해 안정적으로 감소된다.
따라서 본 실시 예는 필로티 구조물이 적용된 기둥 부재(100)에 사용될 경우 면진을 통한 충격 발생을 최소화 하여 기둥 부재(100)의 파손 및 건축물의 변형을 예방할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
4 : 건축물
100 : 기둥 부재
200 : 상대 이동부
202a, 202b : 제1,2 상대 이동 볼
210 : 지지 플레이트
220, 230, 240 : 제1,2,3 지지 플레이트
222, 232 : 제1,2 홈부
222a : 제1 센터 유지 홈
300 : 슬라이드 이동부
310, 320 : 제4,5 지지 플레이트
202c : 제3 상대 이동 볼
330 : 제4 상대 이동 볼

Claims (5)

  1. 지면에 설치된 콘크리트 구조물(2)에 일단이 결합되고, 타단이 건축물(4)의 하면을 지지하기 위해 복수개로 이루어진 기둥 부재(100); 및
    상기 기둥 부재(100)의 상단에 구비된 지지 플레이트(210)의 내부에 구비되어 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 슬라이드 이동되는 복수개의 상대 이동부(200)를 포함하고,
    상기 지지 플레이트(210)는 상기 기둥 부재(100)의 상부에 위치되고, 상면 내측에 복수개의 제1 홈부(222)가 형성된 제1 지지 플레이트(220)와, 상기 제1 지지 플레이트(220)의 상부에서 서로 마주보며 위치되고, 하면 내측에 복수개의 제2 홈부(232)가 형성된 제2 지지 플레이트(230)를 포함하며,
    상기 상대 이동부(200)는 상기 제1 홈부(222)와 상기 제2 홈부(232) 사이에 삽입되고, 상기 제1,2 홈부(222, 232)의 사방으로 상대 이동되도록 상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)의 중앙에 위치된 제1 상대 이동 볼(202a)과, 상기 제1 상대 이동 볼(202a)을 기준으로 사방에 위치된 제2 상대 이동 볼(202b)을 포함하며,
    상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 상기 제1,2 홈부(222, 232)에 의해 하면과 상면이 커버된 상태가 항시 유지되고,
    상기 제1 상대 이동 볼(202a)의 직경이 상기 제2 상대 이동 볼(202b)의 직경 보다 크게 이루어지며,
    상기 제1,2 홈부(222, 232)에는 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)이 정 중앙 위치에 위치되도록 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 외주면과 대응되는 곡률로 형성된 제1 센터 유지 홈(222a)이 서로 마주보며 형성되므로 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)은 상기 제1 센터 유지 홈(222a)에 하면과 상면이 부분 삽입된 상태가 항시 유지되고
    상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해지기 이전 또는 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)이 상기 제1,2 홈부(222, 232)에서 상대 이동된 이후에는 상기 제1 센터 유지 홈(222a)에 정 위치되며,
    상기 제1,2 홈부(222, 232)에는 윤활을 위한 윤활 통로(P)가 형성되되, 상기 윤활 통로(P)는 상기 제1 센터 유지 홈(222a)의 둘레를 따라 복수개가 동일 간격으로 형성되어 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)의 외주면과 상기 제1,2 홈부(222, 232)의 내주면 각각에 대한 윤활을 항시 일정하게 유지시키고,
    상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)에는 모서리 위치에 상하 방향으로 개구된 삽입 홀(221, 231)이 형성되고, 상기 삽입 홀(221, 231)에는 상기 기둥 부재(100)에 진동이 가해질 경우 수직 방향 진동을 감쇠하기 위한 댐퍼 유닛(30)이 구비되며, 상기 댐퍼 유닛(30)은 상기 삽입 홀(221, 231)에 결합되는 지지 부재(31)와, 상기 지지 부재(31)에 결합되는 탄성 부재(32)를 포함하되,
    상기 댐퍼 유닛(30)은 상기 제1,2 지지 플레이트(220, 230)에 수직 방향 진동이 전달될 경우 상기 탄성 부재(32)가 상기 삽입 홀(221, 231)에서 상기 지지 부재(31)의 축 방향을 따라서 탄성 압축 되면서 기둥 부재(100)에 전달된 수직 방향 하중을 감쇠하는 건축물의 내진 보강 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트(210)는 상기 제2 지지 플레이트(230)의 상면 내측에 형성된 복수개의 제3 홈부(216)를 더 포함하고,
    상기 제3 홈부(216)와 마주보는 위치에 제4 홈부(242)가 형성된 제3 지지 플레이트(240)를 더 포함하며,
    상기 제3 홈부(216)와 제4 홈부(242)에는 상기 제1,2 상대 이동 볼(202a, 202b)과 상이한 직경을 갖는 제3 상대 이동 볼(202c)이 구비되어 상대 이동이 이루어지는 건축물의 내진 보강 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 기둥 부재(100)에는 상기 콘크리트 구조물(2)과 결합된 하단 위치에 구비되고, 상기 콘크리트 구조물(2)로 진동이 가해질 경우 상기 상대 이동부(200)와 함께 슬라이드 이동되는 슬라이드 이동부(300)를 더 포함하고,
    상기 슬라이드 이동부(300)는 상기 기둥 부재(100)의 하단에 결합되고 내측으로 복수개의 제5 홈부(312)가 형성된 제4 지지 플레이트(310);
    상기 제4 지지 플레이트(310)와 서로 마주보며 위치되고, 내측으로 복수개의 제6 홈부(322)가 형성된 제5 지지 플레이트(320);
    상기 제5 홈부(312)와 상기 제6 홈부(322) 사이에 삽입되고, 상기 제5,6 홈부(312, 322)의 사방으로 상대 이동되는 제4 상대 이동 볼(330)을 포함하는 건축물의 내진 보강 장치.

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