KR102018167B1 - 보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리 - Google Patents

보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리는, 판상의 직육면체 형상의 베이스와, 상기 베이스의 각 측면에서 일정 높이로 연장된 것으로서 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 관통된 체결공을 가진 결합 측벽을 적어도 하나 구비한 측벽으로 이루어진 패널; 상기 결합 측벽보다 높게 상기 결합 측벽의 내측 면에 평행 기립 연장된 코어부와, 상기 코어부의 하단에서 상기 베이스 측으로 절곡된 하부 절곡부 및, 상기 하부 절곡부의 길이보다 길게 상기 코어부의 상단에서 상기 하부 절곡부의 절곡 방향의 반대 방향으로 절곡 연장된 상부 절곡부를 구비한 보강 플레이트; 상기 체결공을 매개로 상기 결합 측벽과 상기 코어부를 체결하는 패스너;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리에 의하면, 다단 절곡된 보강 플레이트 패널과 건물을 탄성적으로 지지하여 비교적 간단한 구조로서도 내진성을 보장할 수 있고, 2) 보강 플레이트와 패널 사이에 삽입된 보조체가 신축 역할을 하여 보강 플레이트의 유동성을 충분히 확보할 수 있다는 효과를 제공한다.

Description

보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리{EARTHQUAKE-PROOF ARCHITECTURAL PANEL ASSEMBLY BASED ON REINFORCING PLATE}
본 발명은 보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세히는 2단 절곡된 보강 플레이트를 매개로 건물의 외벽 또는 내벽에 부착되는 마감재로 사용되어 비교적 간단한 구조에 의해 내진 성능을 강화할 수 있는 건축용 내진 패널 어셈블리에 관한 것이다.
최근 포항에서도 진도 5 이상의 지진이 발생하여 대한민국 역시 지진의 안전지대라 할 수 없다. 지진 발생 시 가장 큰 피해가 예상되는 것이 바로 건물 붕괴와 균열과 같은 현상인데, 지진하중은 지반운동에 따른 관성력(慣性力)으로 건물이 수평 혹은 수직 비정형이거나 비구조 요소의 예기치 못한 작용으로 인해 특정 층이나 특정 구조부재에 하중이 집중될 수 있다.
따라서 모든 내진설계 대상 구조물과 그 구성부재는 지진에 견딜 수 있는 일정 강도(强度)가 확보되어야 함은 물론이고, 지진의 흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 연성(延性, Ductility)도 갖출 수 있도록 해야 한다. 그런데 비교적 지진의 안전지대라 했던 대한민국의 적지 않은 건물이 이러한 내진설계로 시공되지 않은 경우가 많아 내진 성능을 가진 마감재를 건물의 내벽 또는 외벽에 부착하여 내진 성능을 강화하거나 보강하고 있는 상황이다.
이러한 내진용 마감패널은 비교적 설치가 어렵지 않으면서 가격이 높지 않아 경제성을 보장하면서도 내진 성능을 발휘할 수 있는 목적을 가져야 한다.
내진 패널은 그 구조와 종류에 따라 적지 않은 선행기술이 게시되어 있는데, 그 중 대한민국 특허 제 101602460호 '진동흡수용 내진패널'은 사각 형태를 이루도록 건물의 외벽에 설치되고, 내측에 가이드 레일(110)이 형성된 측면 프레임(100); 상기 측면 프레임(100)의 길이 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 측면 프레임(100)에 삽입되고, 건물 외벽에 체결 고정되며, 상기 측면 프레임(100)이 건물 외벽에 고정되도록 지지하는 이동부재(200); 상기 측면 프레임(100)과 직교되게 위치하는 다른 하나의 측면 프레임(100)의 코너 부분이 서로 연결되도록 하는 코너 프레임(300); 상기 측면 프레임(100) 및 코너 프레임(300)에 형성된 패킹홈(120)에 끼움 고정되고, 건물에서 발생하는 진동을 흡수하는 패킹(400); 및 상기 패킹(400)의 외측면에 밀착되고, 상기 측면 프레임(100)에 체결 고정되며, 건물의 외부를 마감하는 마감패널(500);을 포함하되, 이동부재(200)는, 상기 가이드레일(110)에 형성된 삽입홈(111)에 슬라이딩 가능하도록 삽입되는 걸이부(210); 상기 걸이부(210)에 연결되고, 상기 가이드레일(110)에 형성된 절개부(113)에 삽입되며, 상기 걸이부(210)를 지지하는 지지대(220); 및 상기 지지대(220)에 연결되고, 건물 외벽에 볼트 또는 나사로 체결 고정되는 고정부(230);를 포함하고, 지진에 의해 건물에 진동이 발생하면, 상기 이동부재(200)에 형성된 상기 걸이부(210)가 상기 삽입홈(111)에서 일정 범위 내에서 기울어지도록 하여 건물에서 발생하는 진동을 완화되도록 하거나 또는 진동을 흡수할 수 있도록 하며, 상기 가이드 레일(110)은, 상기 삽입홈(111)에 삽입 고정되고, 건물 진동에 의해 상기 이동부재(200)에 형성된 상기 걸이부(210)가 움직이면서 상기 삽입홈(111)과 마찰력을 줄임과 동시에 마찰에 의해 발생하는 진동을 흡수할 수 있도록 하는 고무패킹(112)을 포함하는 것을 특징으로 한다고 게시되어 있다.
이 구조에 의하면 가이드 레일과 이동부재가 지진 시 이동을 하면서 지진 충격을 흡수하도록 구성되어 있는데 구조가 너무 복잡하여 제작비용이 올라가 건물에 장착할 때 적지 않은 비용을 초래한다는 문제가 따른다.
따라서 비교적 간단한 구조로 경제성을 보장하면서도 우수한 내진 성능을 발휘할 수 있는 신규하고 진보한 내진 패널 구조체를 개발할 필요성이 대두되는 현실이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 패널과 건물의 외벽 내지 내벽에 상자형 패널이 부착되되 다단 절곡된 형상으로 패널과 건물을 연결하는 매개체로서 보강 플레이트를 활용하여 충격 및 진동을 효율적으로 흡수할 수 있는 패널 어셈블리를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 보강 플레이트와 패널 사이에 탄성 재질의 보조체를 추가로 장착하여 지진 충격을 효율적으로 흡수할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보조체를 감싸는 베어링이 지진 충격 시 회전할 수 있어 내충격성을 강화하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 베어링에 그래파이트 및 기능성 물질을 함유한 카본 코어를 압입하여 지진 충격에 의해 카본 코어에 흡착된 윤활 성분의 오일이 자연스럽게 유출되면서 베어링의 회전을 촉진하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리는, 판상의 직육면체 형상의 베이스와, 상기 베이스의 각 측면에서 일정 높이로 연장된 것으로서 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 관통된 체결공을 가진 결합 측벽을 적어도 하나 구비한 측벽으로 이루어진 패널; 상기 결합 측벽보다 높게 상기 결합 측벽의 내측 면에 평행 기립 연장된 코어부와, 상기 코어부의 하단에서 상기 베이스 측으로 절곡된 하부 절곡부 및, 상기 하부 절곡부의 길이보다 길게 상기 코어부의 상단에서 상기 하부 절곡부의 절곡 방향의 반대 방향으로 절곡 연장된 상부 절곡부를 구비한 보강 플레이트; 상기 체결공을 매개로 상기 결합 측벽과 상기 코어부를 체결하는 패스너;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 패널 어셈블리는, 탄성 재질로 상기 결합 측벽의 내측 면과 상기 보강 플레이트의 코어부 사이에 위치한 것으로, 상기 체결공에 삽입되는 결합 파트와, 상기 결합 측벽의 내측 면 측 상기 결합 파트의 단부에서 확경(擴徑)된 보강 파트를 구비한 보조체;와, 상기 결합 측벽의 외측 면에서 상기 패스너에 체결된 링(ring);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 결합 파트는 상기 체결공의 직경보다 작아 상기 체결공의 내주면 둘레를 따라 이격공간을 구비하고, 상기 이격공간에는, 베어링이 장착되어 상기 결합파트의 외주면을 감싸는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리에 의하면,
1) 다단 절곡된 보강 플레이트 패널과 건물을 탄성적으로 지지하여 비교적 간단한 구조로서도 내진성을 보장할 수 있고,
2) 보강 플레이트와 패널 사이에 삽입된 보조체가 신축 역할을 하여 보강 플레이트의 유동성을 충분히 확보하며,
3) 보조체를 감싸는 베어링의 회전 기능에 의해 지진 충격의 흡수 및 분산 성능을 보다 강화할 수 있을 뿐 아니라,
4) 스프링을 매개로 패스너에 체결된 2개의 링의 신축성을 보장하여 패스너 방향으로 전달된 지진 충격을 효율적으로 분산시킴과 동시에,
5) 보강 플레이의 절곡 부위을 보강하여 보강 플레이트가 쉽사리 타손되지 않도록 하고,
6) 보강 실린더 및 베어링에 압입된 기능성 카본 코어에 의해 베어링의 회전 성능 보장은 물론 구성 간의 긴밀한 결합 관계를 보장하면서도 지진 충격에 효율적으로 대응할 수 있다는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 패널 어셈블리의 기본 구조를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 패널 어셈블리의 결합 관계를 도시한 개념도.
도 3은 도 2의 패널 어셈블리에 보조체를 추가한 실시예를 도시한 개념도.
도 4는 도 3의 패널 어셈블리에 베어링을 추가한 실시예를 도시한 개념도.
도 5는 도 4의 패널 어셈블리에 스프링을 추가한 실시예를 도시한 개념도.
도 6은 도 3의 패널 어셈블리에 보강 실린더를 추가한 실시예를 도시한 개념도.
도 7은 도 6의 보강 실린더의 절개 편에 안착 파트가 구비된 구조를 도시한 개념도.
도 8은 본 발명의 보강 플레이트의 추가 실시예를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 베어링에 카본블랙이 압입된 상태를 도시한 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 패널 어셈블리의 기본 구조를 도시한 사시도이다.
도 1을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 패널 어셈블리는 마치 상부가 개방된 직육면체 구조로 이루어진 상태에서 건물의 외벽 또는 내벽에 격자/행렬 구조로 복수 개로 부착되어 건물의 내진 성능을 강화시키는 것으로서, 건물의 외벽 또는 내벽에 직접 부착되거나 아니면 건물의 외벽 또는 내벽에 구비된 결합 파이프를 매개로 부착될 수 있다.
이러한 패널 어셈블리는 패널(100)과 보강 플레이트(200)를 기본 구성으로 한 상태에서 다양한 세부 구성을 추가로 포함할 수 있는바, 도 2 이하를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 패널 어셈블리의 결합 관계를 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 패널 어셈블리의 기본 실시예는 상부가 개방된 상자 형상의 패널(100)에 패스너(300)를 매개로 보강 플레이트(200)가 결합되어 있는 것을 알 수 있다.
우선, 패널(100)의 구조를 설명하면 패널(100)은 베이스(110)와 측벽(120)으로 구성된다.
베이스(110)는 판상의 직육면체 형상으로 이루어져 패널(100)의 밑면을 이루는 것으로서, 후술할 측벽(120)과 마찬가지로 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속재로 이루어지거나 기능성 플라스틱 또는 합판 등의 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 베이스(110)는 단일 판재로 이루어지는 것은 물론 상판 및 하판 사이에 허니컴 코어를 구비한 허니컴 패널 또는 기타 다양한 복합 패널로 이루어질 수 있어 건물의 용도와 내진 성능 요구에 따라 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
측벽(120)은 베이스(110)의 각 측면, 즉 4개의 측면에서 일정 높이로 연장된 것을 의미하는바, 이러한 4개의 측벽(120) 중에서 적어도 하나는 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 관통된 체결공(121)을 구비한 결합 측벽(125)으로 이루어진다.
이 결합 측벽(125)은 건물의 외벽 또는 내벽을 향한 측벽으로서, 패스너(300)를 매개로 후술할 보강 플레이트(200)가 결합되는 기반을 제공한다.
보강 플레이트(200)는 상하 부위가 서로 다른 방향으로 각각 절곡된 형상을 가진 것으로서, 구체적으로 코어부(220)와 하부 절곡부(230) 및 상부 절곡부(210)로 이루어져 있다.
코어부(220)는 결합 측벽(125)의 내측 면에 위치 또는 결합되는 것으로, 결합 측벽(125)의 내측 면에 평행하게 기립 연장된 구조를 취한다. 이때 코어부(220)는 결합 측벽(125)의 하단에 닿거나 아니면 결합 측벽(125)의 하단에서 일정 거리 이격될 수 있는데, 코어부(220)의 상 부위는 결합 측벽(125)의 상단을 지나도록 연장되어 결과적으로 결합 측벽(125)보다 높게 연장되어 있다. 또한, 코어부(220)는 결합 측벽(125)의 체결공(121)의 대응되도록 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개의 결합공(221)이 관통 형성되어 있다.
하부 절곡부(230)는 코어부(220)의 하단에서 베이스(110) 측으로 절곡된 부위를 말한다. 이 하부 절곡부(230)는 코어부(220)의 하단이 결합 측벽(125)의 하단에 닿아 있을 경우에는 베이스(110)에 밀착되고 코어부(220)의 하단이 결합 측벽(125)에 이격되어 있을 경우에는 베이스(110)에서 일정 거리 이격될 수 있다. 즉, 지진 시 외부 충격을 그대로 흡수하고자 할 때에는 하부 절곡부(230)가 베이스(110)에 밀착되도록 하고 외부 충격을 하부 절곡부(230)와 베이스(110) 사이 공간으로 흡수/분산시키고자 할 때에는 하부 절곡부(230)가 베이스(110)에서 이격되도록 설계할 수 있다.
상부 절곡부(210)는 코어부(220)의 상단에서 하부 절곡부(230)의 절곡 방향과 반대 방향, 즉 패널(100) 바깥 방향으로 절곡 연장되어 결과적으로 결합 측벽(125)을 지나 외부로 노출된 구조를 가진다. 이러한 상부 절곡부(210)는 건물의 외벽 내지 내벽과 결합되는 부위로서 결합수단 체결을 위한 별도의 결합공을 구비하는 것이 가능하다. 더불어, 상부 절곡부(210)는 하부 절곡부(230)보다 긴 길이를 가지는 것이 바람직한데, 결합수단(패스너 등)을 매개로 건물의 외벽 또는 외벽과 안정적으로 결합할 수 있는 물리적 체적을 확보하기 위함이다.
패스너(300)는 결합 측벽(125)의 체결공(121)과 코어부(220)의 결합공(221)을 관통하여 결합 측벽(125)과 코어부(220)를 체결, 즉 패널(100)과 보강 플레이트(200)를 체결하는 역할을 수행한다.
이때, 패스너(300)의 체결 방식에 따라 코어부(220)는 결합 측벽(125)의 내측 면에 밀착되거나 아니면 일정 거리 이격될 수 있다.
이러한 구성을 가진 패널 어셈블리는 보강 플레이트(200)의 상부 절곡부(210)를 매개로 건물의 외벽이나 내벽에 복수 개로 결합 및 부착되는데, 즉 측벽(120)이 기립된 상자 구조의 패널(100)에 의해 측벽(120) 내에 일정 공간을 확보한 상태에서 보강 플레이트(200)를 매개로 건물에 부착된다. 이때, 상부 절곡부(210)가 패널 어셈블리의 일 측에 쏠려 있는 만큼 패널 어셈블리에서 상부 절곡부(210)의 대향 측에는 별도의 브라켓 등을 매개로 건물과 결합시키거나 아니면 결합 측벽(125)을 서로 마주보는 패널(100)의 양 측벽(120)에 총 2개로 형성하여 2개의 결합 측벽(125) 각각에 보강 플레이트(200)를 결합시킴으로써 패널 어셈블리의 좌우 양 측이 건물에 안정적으로 결합될 수 있다.
패널(100)에서 측벽(120) 내의 공간은 지진 시 발생된 충격을 흡수할 수 있는 물리적 영역을 제공할 수 있다. 또한, 이와 같은 충격 흡수를 위한 물리적 영역은 보강 플레이트(200)의 상부 절곡부(210)와 결합 측벽(125)의 상단 사이에도 확보될 수 있고, 하부 절곡부(230)가 베이스(110)에서 이격된 경우 하부 절곡부(230)와 베이스(110) 사이에도 확보될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 패널 어셈블리는 충격을 흡수할 수 있는 물리적 공간을 다수 구비하여 지진 충격을 다각도로 흡수할 수 있는 특성을 제공한다.
더불어, 상부 절곡부(210)와 결합된 건물의 일 지점에서 법선 방향으로 연장된 가상의 제 1 수직선과 패널 어셈블리의 중심에서 법선 방향으로 연장된 가상의 제 2 수직선이 서로 이격, 다시 말해 편심되어 있어 패널 어셈블리가 건물에서의 충격 전달 방향과 다른 방향으로 분산시켜 결과적으로 지진 충격을 충분히 견딜 수 있는 내구성을 확보한다.
더 나아가, 지진의 P파와 S파에 따라 진동 패턴이 상하 방향 또는 좌우 방향으로 발생될 수 있기 때문에, 이에 대응할 수 있도록 결합 측벽(125)의 체결공(121)과 코어부(220)의 결합공(221)이 패스너(300)의 몸체 직경보다 긴 길이로서 높이 방향 또는 길이 방향으로 절개된 슬릿(slit)으로 이루어지는 것이 가능하다. 이로써 보강 플레이트(200)가 패스너(300)에 체결된 상태에서 지진 발생 시 높이 방향(상하 방향) 또는 길이 방향(좌우 방향)으로 일정 범위 내에서 유동될 수 있도록 하여 결과적으로 지진 충격을 분산 및 흡수시켜 패널 어셈블리에 대한 내진 성능을 강화할 수도 있다.
도 3은 도 2의 패널 어셈블리에 보조체를 추가한 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3에 따른 실시예는 도 2의 기본 실시예에 보조체 및 링을 추가로 구비한 실시예를 도시한 것이다.
구체적으로, 보조체(400)는 결합 측벽(125)의 내측 면과 코어부(220) 사이에 위치하는 탄성 재질의 구조체로서, 서로 다른 직경을 가진 두 개의 세부 구조가 결합된 형상을 취한다. 이와 같은 보조체(400)가 구비되는 경우 코어부(220)는 결합 측벽(125)의 내측 면에서 이격된 상태로 기립 연장된 구조를 가진다.
구체적으로, 보조체는(400) 중앙 부위에 관통공이 형성된 상태로 체결공에 삽입되는 결합 파트(410)와, 역시 중앙 부위에 관통공이 형성된 상태로 결합 파트(410)의 양 면 중에서 결합 측벽(125)의 내측(패널의 내부 공간 측) 단부에서 이 결합 파트(410)보다 직경이 크도록 확경(擴徑) 처리된 보강 파트(420)로 이루어져 있다.
다시 말해, 결합 파트(410)는 체결공(121)을 채우는 역할을 하고, 보강 파트(420)는 코어부(220)와 결합 측벽(125)의 내측 면 사이를 채우는 역할을 수행한다.
이와 더불어, 패스너(300)에서 결합 측벽(125) 외측의 몸체 부위에는 금속재 내지 탄성재질, 플라스틱 재질 중 어느 하나로 이루어진 링(ring)(600)이 체결된다.
이와 같은 구조에 따르면, 보조체(400)에 의하여 보강 플레이트(200)가 결합 측벽(125)에서 이격된 상태로 패널(100)에 고정되기 때문에 보강 플레이트(200)와 보조 측벽(125) 사이에 추가적인 충격 흡수 공간을 확보하여 내진 성능을 강화할 수 있고, 보조체(400)가 탄성 내지 신축성을 가져 지진 충격에 결합 측벽이 파손되지 않도록 자체적인 충격 흡수 기능을 발휘할 수 있다.
더 나아가, 패스너(300)에서 패널 외측 부위에 링(600)이 체결되어 일정 이상의 충격이 가해질 경우 패스너(300)가 지진 충격을 그대로 흡수하지 않고 링(600)에 충격을 전달하면서 링(600)이 일정 각도 회동될 수 있어 충격을 효율적으로 분산시키는 역할과 패스너(300)와 결합 측벽(125) 간의 불필요한 마찰을 감소시킬 수 있는 역할을 겸비한다.
도 4는 도 3의 패널 어셈블리에 베어링을 추가한 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4에 따른 실시예는 상술한 보조체(400)의 결합 파트(410)를 감싸면서 체결공(121) 내에 삽입된 베어링(500)이 추가로 장착된 구조에 관한 것이다.
이 경우, 결합 파트(410)의 직경은 체결공(121)의 직경보다 약간 작게 이루어져 체결공(121)의 내주면과 결합 파트(410)의 외주 면 사이에 이격 공간이 발생하도록 한 상태에서 이러한 이격 공간에 베어링(500)이 장착될 수 있다.
베어링(500)은 바람직하게는 볼 베어링으로 이루어져 지진 충격에 의해 체결공 내에서 회전되는 역할을 담당한다. 더 나아가, 베어링(500)은 금속재 등 다양한 재질로 이루어질 수 있으나 가벼운 중량으로 본연의 성능을 발휘하도록 플라스틱 재질로 이루어지는 것도 가능하다.
지진 충격이 반드시 수직(상하)이나 수평(좌우) 방향으로만 작용되는 것이 아니라 뒤틀림 방향으로 전달될 수 있는데, 단순히 보강 플레이트(200)만 상하좌우로 일부 유동되거나 아니면 충격 흡수 공간만을 확보한 경우에는 이러한 뒤틀림 충격에 제대로 대응하기 어렵다는 개연성이 따르기 때문에. 베어링(500)이 체결공(121) 내에서 회전되면서 이에 결합된 보조체(400)를 매개로 연결된 보강 플레이트(200) 역시 일정 범위 회동되도록 하거나 아니면 체결공(121)의 길이 방향으로 전달된 지진 충격을 베어링(500)의 회전(베어링 자체의 공회전)으로 흡수할 수 있도록 한 것이다. 특히, 여러 체결공(121) 중 대부분의 체결공(121) 부위가 지진에 의해 파손되어 보강 플레이트(200)가 패널(100)에서 일부 분리되었을 때 여전히 정상적으로 패널(100)에 보강 플레이트(200)를 결합시키고 있는 특정 체결공(121)에서 베어링(500)이 회전될 때 상술한 베어링(500)에 대한 본연의 기능이 더욱 발휘될 수 있다.
이때, 패스너(300)는 코어부(220)의 결합공(221)를 관통하여 패널(10)의 내부 공간으로 연장될 수 있고, 이 연장 부위에는 제 1 보조 링(610)이 추가로 결합되어 베어링(500)의 회전에 따라 패스너(300)가 회전되고자 할 때 패스너(300)가 쉽사리 이탈되지 않도록 하는 패스너 지지 기능을 부가할 수 있다.
도 5는 도 4의 패널 어셈블리에 스프링을 추가한 실시예를 도시한 개념도이다.
상술한 바와 같이 패스너(300)에서 코어부(220) 내측으로 연장된 부위에 제 1 보조 링(610)이 체결된 경우, 제 1 보조 링(610)은 코어부(220)에서 패널(100)의 내부 공간을 향한 면, 즉 코어부(220)의 내측 면에 밀착된다. 이와 동시에, 제 1 보조 링(610)과 일정 거리 이격된 패스너(300)의 단부 측 지점에는 제 2 보조 링(620)이 추가로 장착이 되고 이러한 제 1,2 보조 링(610,620) 사이에는 스프링(650)이 추가로 체결되면서 제 1,2 보조 링(610,620)을 연결할 수 있다. 이때, 제 2 보조 링(620) 외측의 패스너(300) 단부 측에는 제 2 보조 링(620)이 이탈되는 것을 방지하면서 패스너(300) 자체 역시 패널(100)이나 보강 플레이트(200)에서 이탈되는 것을 방지하기 위한 너트(310)가 체결될 수 있다.
즉, 지진 충격이 패스너(300)의 길이 방향을 따라 전달될 때 패스너(300)의 내측 단에 체결된 스프링(650)에서 이 충격을 적절하게 흡수 내지 완화시킴으로써 보강 플레이트(200) 내지 결합 측벽(125)이 이와 같은 방향으로 전달된 지진 충격에 의해 쉽사리 파손되는 것을 방지하도록 함과 동시에, 보강 플레이트(200)가 패스너(300)의 길이 방향을 따라 일정 범위 유동시켜 보강 플레이트(200) 측에 전달된 지진 충격 역시 효율적으로 흡수할 수 있다.
도 6은 도 3의 패널 어셈블리에 보강 실린더를 추가한 실시예를 도시한 개념도이다.
본 발명의 보강 실린더(700)는 도 4의 실시예 또는 도 5의 실시예, 즉 베어링(500)을 장착한 패널 어셈블리에 적용 가능한 것으로서, 이 경우 베어링(500)의 외주 면과 체결공(121)의 내주면 둘레 사이에는 보조 이격공간을 구비하고, 바로 이 보조 이격공간에 보강 실린더(700)가 추가로 구비될 수 있다. 다시 말해, 베어링(500)의 외주 면을 감싸면서 체결공(121)의 내주 면에 밀착되는 보강 실린더(700)가 체결공(121) 내에 추가 구비될 수 있다는 의미이다.
이 보강 실린더(700)는 내부가 빈 중공 구조의 파이프 형상, 즉 원통 형상으로 이루어진 상태에서 체결공(121)의 길이보다 길게 연장된 구조를 가진다. 즉, 길이 방향을 기준으로 보강 실린더(700)의 양단이 체결공(121)의 내외 면 각각의 외측으로 노출되는데, 이 노출 부위는 둘레를 따라 일정 간격을 두고 절개된 상태를 취하며 이 보강 실린더(700) 양단의 절개된 1쌍의 노출 부위를 절개 편(710)이라 한다. 특히, 이 절개 편(710)은 보강 실린더(700)의 양단에서 절곡되어 체결공(121)의 내외 양측 개구 주변 둘레 부위에 밀착되어 있다.
특히, 보강 실린더(700)의 표면(베어링 접촉 포면 또는 체결공 접촉 표면 중 적어도 어느 하나의 표면)은 베어링(500)의 회전을 촉진하기 위해 체결공(121)의 내주 면보다 작은 마찰계수를 가진 재질로 이루어지거나 이와 같은 성질을 제공하기 위한 코팅층이 도포되는 것이 바람직하다.
이와 같은 보강 실린더(700)에 의해 베어링(500)의 회전을 더욱 촉진시키거나 베어링(500)의 지지 기능을 보조할 수 있는 것은 물론, 절개 편(710)에 의해 보강 실린더(700)가 "H"자 구조와 같은 형상으로 체결공(121)의 양단에 밀착되어 있기 때문에 1쌍의 절개 편(710)을 따라 지진 충격을 결합 측벽(125)의 내외 측 방향으로 고르게 분산시킬 뿐 아니라 보조체(400) 내지 베어링(500)이 체결공(121)에서 지진 충격에 의해 쉽사리 이탈되는 문제를 최소화시키는 기능을 겸비할 수 있다. 이와 같은 보강 실린더(700)는 베어링(500)을 구비한 체결공(121)에 장착되는 것을 기본으로 하는바, 도 4 및 도 5의 실시예에 모두 적용 가능하다.
도 7은 도 6의 보강 실린더의 절개 편에 안착 파트가 구비된 구조를 도시한 개념도이다.
도 7의 보강 실린더(700)의 절개 편(710)은 안착 파트(720)를 추가로 구비하는 것이 가능하다.
안착 파트(720)는 체결공(121)의 내측 둘레 영역에서 일정 깊이 함입되어 형성된 부위로서, 도 4에 따른 실시예에서는 결합 측벽(125)의 외측 면 측에 구비된 절개 편(710)이 링(600)을 수용할 수 있는 체적을 확보한 상태에서 링(600)의 표면적에 상응하는 면적으로 안착 파트(720)가 함입 형성된 것을 도시하였다.
이로써 링(600)은 패스너 체결 시 안착 파트(720)에 안착됨으로써 링(600)의 불필요한 위치 변경을 막을 수 있어 보다 안정적으로 패스너(300)의 체결력을 보장할 수 있을 뿐 아니라 링(600)과 결합 측벽(125) 간의 불필요한 마찰을 줄이는 본연의 역할에 보다 충실할 수 있는 특성을 제공할 수 있다.
더불어, 도 5에 따른 실시예에서는 보강 실린더(700) 양 측의 절개 편(710)에서 결합 측벽(125)의 외측 면 측에 구비된 절개 편(710)은 링(600)을 감싸는 영역을 확보한 상태에서 링(600)의 표면적에 상응하는 면적으로 함입 형성되고, 결합 측벽(125)의 내측 면 측에 구비된 절개 편(710)은 제 1 보조 링(610)을 감싸는 영역을 확보한 상태로 제 1 보조 링(610)의 표면적에 상응하는 면적으로 함입 형성된다.
이로써, 보강 실린더(700) 양단에 위치하는 링(600)과 제 1 보조 링(610)의 수용 공간을 마련하여 상술한 바와 같이 링(600) 및 제 1 보조 링(610)이 보다 안정적으로 정 위치에 유지하도록 하면서 링(600)과 제 1 보조 링(610) 각각의 본연의 기능에 충실할 수 있도록 하는 기반을 갖출 수 있다.
도 8은 본 발명의 보강 플레이트의 추가 실시예를 도시한 단면도이다.
상술한 보강 플레이트(200)에서 코어부(220)와 상부 절곡부(210)의 경계 부위 및 코어부(220)와 하부 절곡부(230)의 경계 부위는 직각으로 절곡되는 것보다 라운딩지도록 챔퍼(chamfer) 처리되는 것이 지진 충격에 유연하게 탄성적으로 회동될 수 있다는 유리한 점이 따른다. 즉, 보강 플레이트(200)의 절곡 부위(211)를 라운딩 챔퍼 처리하여 지진 충격에 대한 유연성을 강화시킬 수 있다.
이와 같이 보강 플레이트(200)의 절곡 부위(211)가 라운딩 챔퍼 처리된 상태에서, 특히 코어부(220)와 상부 절곡부(210) 간의 절곡 부위(211) 중에서 내측 절곡 부위(211a)에는 챔퍼 보강 파트(212)가 추가로 구비될 수 있다.
구체적으로, 챔버 보강 파트(212)는 코어부(220) 측 절곡 시작 지점으로부터 내측 절곡 부위(211a)의 중앙에서 법선 방향으로 연장된 가상선에 만나는 지점까지 제 1 곡률반경으로 연장된 제 1 절곡부(212a)와, 상술한 가상선에서 상부 절곡부(210)와 상기 코어부(220) 간의 외측 절곡 부위(211b)로 연장된 곡률반경과 동일한 제 2 곡률반경으로 제 1 절곡부(212a)의 단부로부터 상부 절곡부(210) 측 절곡 종료 지점을 향한 방향으로 연장된 제 2 절곡부(212b) 및, 제 2 절곡부(212b)의 단부에서 변곡되어 상부 절곡부(210) 측 절곡 종료 지점까지 제 3 곡률반경으로 연장된 제 3 절곡부(212c)로 이루어진다.
제 1 절곡부(212a)는 연장이 진행 되면서 챔퍼 보강 파트(212)의 두께를 점진적으로 증가시키기 위한 도입 부위를 의미하는 것으로, 상부 절곡부(210)와 코어부(220) 간의 내측 절곡 부위(211a)의 두께를 보강하여 지진 충격에 의해 쉽사리 부러지지 않도록 하는 역할을 수행한다.
제 2 절곡부(212b)는 제 1 절곡부(212a)에 의해 내측 절곡 부위(211a)로부터 이격된 상태에서 라운딩 챔퍼 부위의 원래의 곡률반경, 즉 외측 절곡 부위(211b)(물론, 외측 절곡 부위와 곡률반경이 같은 내측 절곡 부위도 마찬가지)와 동일한 곡률반경으로 제 1 절곡부(212a)의 단부에서 상부 절곡부(210) 방향으로 절곡 연장됨으로써, 결과적으로 1 절곡부(212a)에 의해 이격 증가된 절곡 두께를 유지할 수 있게 된다.
다시 말해, 제 2 절곡부(212b)는 제 1 절곡부(212a)의 시작 부위보다 두꺼워진 부위로서 지진 충격이 상부 절곡부(210)에 우선적으로 전달되었을 때 두께가 상대적으로 작은 제 1 절곡부(212a) 측으로 지진 충격을 흡수/분산하는 기능을 제공한다. 즉, 보강 플레이트(200)에서 상부 절곡부(210) 측으로 지진 충격이 가해졌을 때 이 지진 충격이 법선(N) 방향으로 집중되지 않고, 두께가 상대적으로 얇은 코어부(220) 측 방향으로 외력을 분산 이동시킬 수 있다.
이로 인해, 도면을 참조하면 지진 충격이 가해졌을 때 실질적으로 절곡되는 부위가 법선(N) 주변 내지 A 방향이 아닌 B 방향으로 쏠리도록 하여 절곡이 이루어지는 일명 무게중심을 코어부(220) 방향으로 이동시킴으로써 보강 플레이트(200)의 구조적 안정성과 내구성을 보장하여 지진 충격으로 보강 플레이트(200)가 쉽사리 부러지거나 파손되는 문제를 방지할 수 있다.
제 3 절곡부(212c)는 제 2 절곡부(212b)의 단부에서 변곡(위로 볼록에서 아래로 볼록)되어 코어부(220) 측 절곡 종료 지점까지 곡률지게 연장된 것으로서, 챔퍼 보강 파트(212) 중 가장 두꺼운 부위를 형성하며 상부 절곡부(210) 측에서 전달된 지진 충격을 충분히 흡수 및 분산할 수 있는 물리적 체적을 확보하도록 한다. 도면에 도시된 것처럼 자연스럽게 내측 절곡 부위(211a)에 접하도록 연장된 것을 기본으로 하나, 더 나아가 내측 절곡 부위(211a)와 단턱이 발생하지 않도록 챔퍼(chamfer) 처리되는 것도 가능하다.
정리하면, 챔퍼 보강 파트(212)는 지진 충격 발생 시 절곡되는 지점을 절곡 부위의 중앙 부위가 아니라 실질적인 절곡 부위(211)를 코어부(220) 측 방향으로 이동시켜, 보강 플레이트(200)가 상부 절곡부(210) 부위 주변에서 파손되지 않도록 하면서 전반적으로 보강 플레이트(210)의 구조적 안정성과 내구성을 보강하는 역할을 수행한다.
도 9는 본 발명의 베어링에 카본블랙이 압입된 상태를 도시한 사시도이고, 도 10은 카본블랙이 압입된 베어링을 제조하는 공정을 도시한 순서도이다.
상술한 베어링(500)은 지진 충격 시 회전에 의해 지진 충격을 흡수하는 기능을 제공하는바, 실제 지진 충격이 가해졌을 경우 원활하게 회전이 될 수 있는 성질을 기본적으로 보유해야 한다.
특히, 베어링(500)의 외주 면과 이에 접촉한 부위(체결공의 내주면 내지 보강 실린더의 내주면) 간에 마찰이 있을 경우 베어링(500)이 제대로 회전되지 않을 수 있기 때문에 이를 보장하기 위하여 베어링(500)의 표면(외주 면)에 오일층이 코팅되어 이 오일이 윤활유와 같은 역할을 제공하는 것이 바람직하다.
그런데 지진을 대비하기 위해 베어링(500)의 표면에 오일을 코팅하거나 공급하는 것은 현실적으로 불가능한 문제이기 때문에, 평상시 오일을 함유/흡착하고 있다가 지진 발생에 의한 충격이 전달되었을 때 함유된 오일을 토출하여 베어링(500)의 원활한 회전을 보장할 필요가 따른다.
이를 위해, 베어링(500)의 외주 면에는 카본 코어가 함유되어 지진 충격을 받은 상태에서 자체 윤활성 내지는 전동체(볼, 롤러)의 미끄럼성을 이용하여 회전, 왕복, 측압(Thrust), 각도요동운전 등의 다양한 운동 형태로 힘을 전달시키거나 움직여주는 역할을 수행하도록 한다.
구체적으로 도 9를 보아 알 수 있듯이, 베어링(500)의 외주 면에는 일정 간격을 두고 복수 개의 함입부(510)가 함입 형성되어 있고 이 함입부(510)에 카본 코어를 포함한 기능성 카본 코어(550)가 압입되어 있다.
카본 코어는 카본 나노 소재인 그래파이트(Graphite)를 유효 성분으로 하는 것으로서, 이에 오일을 공급하면 카본 코어가 오일을 흡착하고 있다가 을 베어링에 지진 충격이 가해진 경우 오일을 토출하여 고체 윤활제로서 역할을 한다. 더하여, 카본 코어는 그래파이트 및 다른 종류의 카본 나노 소재 및 기타 첨가제와 함께 혼합되어 제조될 수도 있다.
이때, 시중의 압입기를 이용하여 함입구(510)에 카본 코어를 압입할 수 있으며, 압입 과정 후 카본 코어가 함입구(510) 내에 단단하게 고정 압입될 수 있다면 그 방법에는 제한이 없다.
본 발명의 기능성 카본 코어(550)는 이와 같이 그래파이트를 포함한 카본 코어를 기본 성분으로 하되, 이와 같은 카본 코어에 후술할 기능성 혼합물, 즉 철을 추가로 포함한 것을 의미하며 이와 같이 그래파이트 기반의 카본 코어와 철을 포함한 것을 본 발명에서는 기능성 카본 코어(550)라 명명한 것이다. 이러한 카본 코어에는 윤활제 또는 윤할 성분으로 이루어진 오일이 흡착될 수 있다.
그래파이트의 고체 윤활제로서의 역할을 향상시키는 방법에는 그래파이트와 철을 혼합하여 물리적인 경도는 더욱 강해지면서 윤활 역할이 향상된 기능성 혼합물을 제조한 후 상술한 카본 코어에 추가적으로 포함하여 함입부(510)에 압입할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 기능성 카본 코어(550)는 카본 코어 85 내지 99중량%와 철을 포함한 기능성 혼합물 1 내지 15중량%을 혼합하여 이루어진다. 이러한 기능성 혼합물은 카본 코어와 혼합되어 기능성 카본코어(550)로 제조됨으로써 기존의 그래파이트만을 카본 코어로 사용할 때보다 경도가 높아져 기계적인 특성이 강화됨과 동시에 고체 윤활제로서의 성능도 향상될 수 있는 특성을 제공한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 보강 플레이트 기반의 건축용 내진 패널 어셈블리의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
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100: 패널 110: 베이스
120: 측벽 121: 체결공
125: 결합 측벽 200: 보강 플레이트
210: 상부 절곡부 211: 절곡 부위
211a: 내측 절곡 부위 211b: 외측 절곡 부위
212: 챔퍼 보강 파트 212a: 제 1 절곡부
212b: 제 2 절곡부 212c: 제 3 절곡부
220: 코어부 221: 결합공
230: 하부 절곡부 300: 패스너
310: 너트 400: 보조체
410: 결합 파트 420: 보강 파트
500: 베어링 510: 함입부
550: 기능성 카본 코어 600: 링
610: 제 1 보조 링 620: 제 2 보조 링
650: 스프링 700: 보강 실린더
710: 절개 편 720: 안착 파트

Claims (14)

  1. 건축용 내진 패널 어셈블리로서,
    판상의 직육면체 형상의 베이스와, 상기 베이스의 각 측면에서 일정 높이로 연장된 것으로서 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 관통된 체결공을 가진 결합 측벽을 적어도 하나 구비한 측벽으로 이루어진 패널;
    상기 결합 측벽보다 높게 상기 결합 측벽의 내측 면에 평행 기립 연장된 코어부와, 상기 코어부의 하단에서 상기 베이스 측으로 절곡된 하부 절곡부 및, 상기 하부 절곡부의 길이보다 길게 상기 코어부의 상단에서 상기 하부 절곡부의 절곡 방향의 반대 방향으로 절곡 연장된 상부 절곡부를 구비한 보강 플레이트;
    상기 체결공을 매개로 상기 결합 측벽과 상기 코어부를 체결하는 패스너;
    탄성 재질로 상기 결합 측벽의 내측 면과 상기 보강 플레이트의 코어부 사이에 위치한 것으로, 상기 체결공에 삽입되는 결합 파트와, 상기 결합 측벽의 내측 면 측 상기 결합 파트의 단부에서 확경(擴徑)된 보강 파트를 구비한 보조체;
    상기 결합 측벽의 외측 면에서 상기 패스너에 체결된 링(ring);을 포함하되,
    상기 결합 파트는 상기 체결공의 직경보다 작아 상기 체결공의 내주면 둘레를 따라 이격공간을 구비하여, 상기 이격공간에는 베어링이 장착되어 상기 결합파트의 외주면을 감싸고,
    상기 베어링은, 상기 베어링의 외주면 일 측에 함입 형성된 함입부를 구비하여, 상기 함입부에는 그래파이트를 함유한 카본 코어를 포함한 기능성 카본 코어가 압입된 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
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  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패스너는 상기 코어부를 관통하여 상기 베이스 내로 연장되고,
    상기 패스너에서 상기 코어부의 외측 연장 부위에는, 제 1 보조 링이 장착되는 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 보조 링은,
    상기 코어부에서 상기 패널의 내부 공간을 향한 면에 밀착되고,
    상기 제 1 보조 링과 일정 거리 이격된 상기 패스너의 단부 측에는, 제 2 보조 링이 장착되며,
    상기 패스너에서 상기 제 1,2 보조 링 사이에는, 스프링이 체결되는 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 베어링과 상기 체결공의 내주면 둘레 사이에는 보조 이격공간을 구비하고,
    상기 보조 이격공간에는,
    원통 형상으로 이루어진 보강 실린더가 장착되되,
    상기 보강 실린더는,
    길이 방향을 기준으로 상기 보강 실린더의 양단에서 둘레를 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 절개된 상태로 절곡 연장되어 상기 결합 측벽의 내외측 면 각각에 밀착된 1쌍의 절개 편을 구비한 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 1쌍의 절개 편 각각의 내측 둘레 영역에는, 일정 깊이 함입된 안착 파트가 구비되며,
    상기 링과 상기 제 1 보조 링은,
    상기 안착 파트 내에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 베어링과 상기 체결공의 내주면 둘레 사이에는 보조 이격공간을 구비하며,
    상기 보조 이격공간에는, 원통 형상으로 이루어진 보강 실린더가 장착되되,
    상기 보강 실린더는,
    길이 방향을 기준으로 상기 보강 실린더의 양단에서 둘레를 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 절개된 상태로 절곡 연장되어 상기 결합 측벽의 내외측 면 각각에 밀착된 1쌍의 절개 편을 구비하고,
    상기 1쌍의 절개 편 중 상기 결합 측벽의 외측 면에 밀착된 절개 편의 내측 둘레 영역에는, 일정 깊이 함입된 안착 파트가 구비되며,
    상기 링은,
    상기 안착 파트 내에 장착되는 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 코어부와 상부 절곡부의 경계 부위 및 상기 코어부와 상기 하부 절곡부의 경계 부위 각각은,
    라운딩지도록 챔퍼 처리된 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 상부 절곡부와 상기 코어부 간의 내측 절곡 부위에는,
    상기 코어부 측 절곡 시작 지점으로부터 상기 내측 절곡 부위의 중앙에서 법선 방향으로 연장된 가상선에 만나는 지점까지 제 1 곡률반경으로 연장된 제 1 절곡부와,
    상기 가상선으로부터 상기 상부 절곡부와 상기 코어부 간의 외측 절곡 부위로 연장된 곡률반경과 동일한 제 2 곡률반경으로 상기 제 1 절곡부의 단부로부터 상기 상부 절곡부 측 절곡 종료 지점을 향한 방향으로 연장된 제 2 절곡부 및,
    상기 제 2 절곡부에서 변곡되어 상기 상부 절곡부 측 절곡 종료 지점까지 제 3 곡률반경으로 연장된 제 3 절곡부로 이루어진 챔퍼 보강 파트;가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 기능성 카본 코어는,
    카본 코어 85 내지 99중량%와 철을 포함한 기능성 혼합물 1 내지 15중량%을 혼합한 것을 특징으로 하는, 건축용 내진 패널 어셈블리.
  13. 삭제
  14. 삭제
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