KR102094884B1 - Base isolation apparatus with improved damping performance - Google Patents

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KR102094884B1
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KR1020190028188A
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백미해
박만진
정영수
정요섭
서영득
송재은
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주식회사 엔타이어세이프시스템
(주)엔타이어세이프
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Abstract

The present invention relates to a seismic isolation apparatus with an improved damping performance and, more specifically, to a seismic isolation apparatus with an improved damping performance, which is able to, when an earthquake occurs, prevent a phenomenon of continued pendulum motions of a seismic isolation ball, grant frictional force to a damping force generator to perform a damping function, and rapidly stop the pendulum motions when the earthquake ends. To this end, according to the present invention, the seismic isolation apparatus with the improved damping performance comprises: an upper plate and a lower plate, which are placed to be vertically symmetrical; a plurality of upper curved surface plate and a lower curved surface plate, which are placed between the upper plate and the lower plate to be symmetrical, and have a dented curved surface in the center; a seismic isolation ball which is placed between the upper plate and the lower plate to, when a vibration occurs, make a pendulum motion along the curved surface of the upper plate and the lower plate, make the upper plate and the upper curved surface plate moved horizontally, and make the interval between the upper plate and the lower plate get greater; and the damping force generator which is placed between the upper plate and the lower plate, grants frictional force to the upper plate and the lower plate with the friction value generated in accordance with the interval between the upper plate and the lower plate, and performs the damping function.

Description

감쇠성능을 향상시킨 면진장치{Base isolation apparatus with improved damping performance}Base isolation apparatus with improved damping performance

본 발명은 감쇠성능을 향상시킨 면진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진 발생시 면진볼의 진자운동이 지속되는 현상을 방지할 수 있도록 감쇠력 발생기에 마찰력을 부여하여 감쇠기능을 수행하도록 하며, 지진 종료시 신속히 진자운동이 정지될 수 있도록 하는 감쇠성능을 향상시킨 면진장치에 관한 것이다.The present invention relates to a seismic isolator having improved damping performance, and more specifically, to perform a damping function by applying friction to the damping force generator to prevent the pendulum motion of the seismic ball from persisting when an earthquake occurs. It relates to a seismic isolator that improves the damping performance so that the pendulum motion can be stopped quickly.

과거 지진에 의한 피해는 주로 대형의 건축물과 교량, 터널 등 도로시설물, 댐과 수문 등 사회 인프라 시설물의 구조적 손상이 문제가 되었으나, 최근 선진국에서는 구조물에 대한 내진설계기술과 내진보강기술이 발전함에 따라 구조적 피해는 줄어들고 있는 실정이다. 이에 반하여 전기설비, 통신설비 및 기계설비 등 비구조요소에 대한 피해는 제품의 첨단화, 다기능화, 고부가가치화로 그 피해가 증가되고 있다. 미국 FEMA(Federal Emergency Management Agency)의 보고서에 의하면 건축물 설치 시 상기 비구조요소는 전체 건축물 공사비의 70%를 차지한다고 한다.In the past, the damage caused by earthquakes was mainly caused by structural damage to road structures such as large buildings and bridges, tunnels, and social infrastructure facilities such as dams and water gates, but in recent developed countries, seismic design and seismic reinforcement technologies have been developed. Structural damage is decreasing. On the other hand, damage to non-structural elements such as electrical equipment, communication equipment, and mechanical equipment is increasing due to the advanced product, multi-functionality, and high value-added products. According to a report by the Federal Emergency Management Agency (FEMA), when installing a building, the non-structural elements account for 70% of the total construction cost.

그러므로 이와 같은 비구조요소를 지진시 보호하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있으며, 기존의 앵커와 지지대를 설치하는 내진조치뿐만 아니라 면진장치 및 제진장치 등 기술의 개발과 적용이 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 통신설비와 전기설비 등은 복잡한 전자 및 전기적, 또는 기계적 장치를 포함하고 있어 지진에 의한 구조적 성능 외에 상기 장치들의 기능적 안전성과 연속성 확보가 요구된다. Therefore, various technologies have been developed to protect such non-structural elements in the event of an earthquake, and development and application of technologies such as seismic isolators and vibration dampers as well as seismic measures to install existing anchors and supports have been actively conducted. In particular, since communication facilities and electrical facilities include complex electronic and electrical or mechanical devices, it is required to secure functional safety and continuity of the devices in addition to structural performance due to earthquakes.

상기와 같은 설치물에 대한 기능적 안전성과 연속성을 확보하기 위한 종래의 방법으로는 장치에 전달되는 지진력을 저감하는 면진장치기술이 개발이 적용되고 있으며, 곡률판과 일정 크기의 구를 포함하는 진자베이링장치(pendulum bearing)와 마찰이 작은 리니어가이드장치(linear guide)를 활용하는 방법이 대표적이다. As a conventional method for securing functional safety and continuity for the above-described installations, a seismic isolation device technology for reducing the seismic force transmitted to the device has been developed, and a pendulum bearing including a curvature plate and a sphere of a certain size is applied. A typical method is to use a pendulum bearing and a linear guide with low friction.

상기와 같은 면진장치는 일반적인 지진파가 갖고 있는 주파수 대역보다 낮은 고유주파수를 갖도록 설계되기 때문에 상시에 작용할 수 있는 수평력에 취약하고 감쇠 능력이 작아 지진 중 에너지 소산이 쉽게 되지 않으며, 지진 발생 후에도 비교적 장시간 동안 운동을 지속하는 현상이 발생하는 문제점이 있었다. The seismic isolator as described above is designed to have a lower natural frequency than the frequency band possessed by a general seismic wave, so it is vulnerable to horizontal forces that can act at all times, and its attenuation ability is small, so energy dissipation during an earthquake is not easy. There was a problem that the phenomenon of continuing the exercise.

이와 같은 감쇠력 증가 및 지진 발생 후 진동을 저감시키기 위한 종래의 방법으로 대한민국등록특허공보 제10-0956487호에 곡률판 하부에 흔들림 방지용 완충장치를 구비하거나 대한민국등록특허공보 제10-1285236호에 곡률판 내부에 돌기를 형성하여 마찰을 발생시키는 방법 및 대한민국등록특허공보 제10-1187412호에 상재 하중에 의해 압축변형이 발생하는 고무볼을 면진요소로 사용하는 방법 등이 제시되고 있다. As a conventional method for increasing the damping force and reducing vibration after an earthquake, a buffer device for preventing shaking is provided under the curvature plate in Korean Patent Registration No. 10-0956487 or a curvature plate in Korean Patent Registration No. 10-1285236 A method of generating friction by forming a protrusion therein, and a method of using a rubber ball in which compression deformation occurs due to a loading load as a seismic element are proposed in Korean Patent Registration No. 10-1187412.

그러나 곡률판 하부에 흔들림 방지용 완충장치를 구비하는 방법과 하중에 의해 압축변형이 발생하는 고무볼을 면진요소로 사용하는 방법은 상부에 설치되는 설치물의 중량변화에 따라 각 요소에 대한 추가적 설계 및 교체가 요구되는 문제점이 있었다.However, the method of providing a vibration-preventing shock absorber at the bottom of the curvature plate and the method of using a rubber ball for compression deformation due to load as an isolating element require additional design and replacement for each element depending on the weight change of the installation installed on the top. There was a problem required.

또한, 곡률판 내부에 돌기를 형성하여 마찰을 발생시키는 방법은 구름 마찰력 발생에 따른 지진 에너지 저감 효과가 크지 않은 문제점이 있었다.In addition, the method of generating a friction by forming a protrusion inside the curvature plate has a problem that the effect of reducing seismic energy due to rolling friction is not large.

대한민국등록특허공보 제10-0956487호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-0956487

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 지진 발생시 설치물의 안전성과 연속성을 확보할 수 있는 감쇠성능을 향상시킨 면진장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an isolating device with improved damping performance that can secure the safety and continuity of an installation in the event of an earthquake.

또한, 면진볼의 진자운동이 지속되는 현상을 방지할 수 있도록 면진장치 내에 감쇠력 발생기를 설치하여 마찰력 의한 감쇠기능을 수행하도록 하는 감쇠성능을 향상시킨 면진장치를 제공하고자 하는데 다른 목적이 있다.In addition, there is another object to provide an isolator that has improved damping performance to perform a damping function due to friction by installing a damping force generator in the isolating device to prevent the pendulum motion of the isolating ball from continuing.

또한, 설치물의 중량에 적절한 강성부재의 강성을 선정하여 감쇠력 발생기의 마찰력을 조절할 수 있는 감쇠성능을 향상시킨 면진장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다. In addition, the object of the present invention is to provide a seismic isolation device with improved damping performance capable of adjusting the frictional force of the damping force generator by selecting the rigidity of a rigid member suitable for the weight of the installation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상하 대칭되게 배치되는 상하부판; 상기 상하부판 사이에 대칭되게 배치되며, 중앙에 함몰된 곡면을 가지면서 동심원 형상으로 복수의 홈이 형성되어 마찰저항을 높힌 복수의 상하부 곡면판; 상기 상하부판 사이에 배치되며, 진동발생시 상기 상하부판의 곡면을 따라 진자운동하여 상기 상부판과 상부 곡면판이 수평 이동되게 하고, 상기 상하부판 사이의 간격이 더 벌어지게 하는 면진볼; 상기 상하부판 사이에 배치되고, 상기 상하부판 사이 간격에 따라 발생하는 마찰값으로 상기 상하부판에 마찰력을 부여하여 감쇠기능을 수행하는 감쇠력 발생기;를 포함하며, 상기 감쇠력 발생기는, 상기 상부판의 하부면에 설치되고, 각각의 상기 상하부 곡면판 사이에 배치되는 상부마찰재;와 상기 상부마찰재 하부에 배치되는 하부마찰재; 및 상기 하부판의 상부면에 상기 하부마찰재와 연결 설치되고, 상기 면진볼의 진자운동에 의한 상기 상부마찰재와 하부마찰재의 마찰값에 따라 감쇠력을 발생시키는 강성부재;로 구성되되, 상기 강성부재는 판스프링으로 이루어져, 탄성변형에 따른 압축력을 발생시켜 상기 상부마찰재와 하부마찰재 사이에 마찰력을 부여하며, 상기 상하부 곡면판의 중앙 위치에서 멀어질수록 상기 상부판과 하부판의 간격이 멀어지면서 상부마찰재와 하부마찰재가 접촉하지 않는 이격모드;와 상기 상하부 곡면판의 중앙 위치에서 상기 상부마찰재와 하부마찰재가 접촉하여 마찰력을 발생시키는 접촉모드;로 동작하고, 상기 상하부판은, 상기 상하부 곡면판과 대응되도록 형성되어, 상기 상하부 곡면판이 삽입 고정되게 하는 상하부 곡면판 거치대;와 상기 상하부판의 양측 하단에 고정되며, 상기 상하부 곡면판 거치대와 나사 결합되어, 상기 상하부 곡면판 거치대가 고정되게 하는 상하부 보조거치대;를 포함하여 구성되며, 상기 판스프링은, 상기 하부판의 상부면에 배치되고, 상기 하부판과 접하는 면에 복수의 체결공이 갖추어지는 고정면재; 상기 고정면재의 중앙에 배치되며, 설정 형상의 구조를 갖는 탄성면재;로 구성되고, 상기 탄성면재의 상부 중앙에 관통되며, 상기 상부마찰재의 하단에 삽입되어 고정되고, 높이조절이 가능한 높낮이 조절 부재;를 더 포함하는 감쇠성능을 향상시킨 면진장치를 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is an upper and lower plate disposed symmetrically up and down; A plurality of upper and lower curved plates which are symmetrically disposed between the upper and lower plates and have a curved surface recessed in the center to increase frictional resistance by forming a plurality of grooves in a concentric shape; An isolating ball disposed between the upper and lower plates, pendulum-moving along the curved surface of the upper and lower plates to cause the upper plate and the upper curved plate to move horizontally when vibration occurs, and to further increase the gap between the upper and lower plates; It is disposed between the upper and lower plates, and a damping force generator that performs a damping function by applying frictional force to the upper and lower plates with a friction value generated according to an interval between the upper and lower plates, and the damping force generator includes a lower portion of the upper plate. An upper friction material disposed on a surface and disposed between each of the upper and lower curved plates; and a lower friction material disposed under the upper friction material; And a rigid member installed in connection with the lower friction material on the upper surface of the lower plate, and generating a damping force according to the frictional value of the upper friction material and the lower friction material by the pendulum motion of the seismic ball. Consisting of a spring, a compressive force according to elastic deformation is generated to impart frictional force between the upper friction material and the lower friction material, and as the distance from the center of the upper and lower curved plates increases, the distance between the upper and lower plates increases, and the upper friction material and the lower A friction mode in which friction material does not contact; and a contact mode in which the upper friction material and the lower friction material are brought into contact with each other at a central position of the upper and lower curved plates to operate, and the upper and lower plates are formed to correspond to the upper and lower curved plates. Becomes, the upper and lower curved plate holder to allow the upper and lower curved plates to be inserted and fixed; and the upper and lower plates It is fixed to the bottom of both sides, the upper and lower surface plate holder is screwed, and the upper and lower auxiliary plate holder for fixing the upper and lower surface plate holder; comprises a configuration, the plate spring is disposed on the upper surface of the lower plate, the A fixed surface material having a plurality of fastening holes on a surface in contact with the lower plate; It is disposed in the center of the fixed surface material, the elastic surface material having a structure of a set shape; consists of, penetrates through the upper center of the elastic surface material, is inserted and fixed at the bottom of the upper friction material, height adjustment member capable of height adjustment Characterized by a seismic isolation device to improve the damping performance further comprises a.

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이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 지진 발생시 전기설비, 통신설비 및 기계설비 등 비구조요소와 같은 설치물에 대한 기능적 안정성과 연속성을 확보할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the event of an earthquake, it is possible to secure functional stability and continuity for installations such as non-structural elements such as electrical equipment, communication equipment, and mechanical equipment.

또한, 면진장치 내에 감쇠력 발생기를 설치하여 지진 발생 중 면진장치의 진자운동을 방해하지 않으면서 운동 속도에 비례한 감쇠 효과를 발생시킬 수 있으며, 지진 발생 후 면진장치의 진자운동을 신속히 정지시킬 수 있다.In addition, by installing a damping force generator in the isolator, it is possible to generate an attenuation effect proportional to the speed of the movement without disturbing the pendulum motion of the isolator during an earthquake, and to quickly stop the pendulum motion of the isolator after an earthquake. .

또한, 설치물의 중량에 적절한 강성부재의 강성을 선정하여 감쇠력 발생기의 마찰력을 조절할 수 있으며, 작업자와의 충돌에 의한 면진장치의 수평력 발생에 대해 저항할 수 있다.In addition, by selecting the stiffness of the rigid member suitable for the weight of the installation, the friction force of the damping force generator can be adjusted, and it is possible to resist the horizontal force generation of the isolator by collision with the worker.

도 1은 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 일실시예이다.
도 2는 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 다른 실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 또 다른 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 강성부재에 대한 일실시예이다.
도 5는 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 강성부재에 대한 다른 실시예이다.
도 6은 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 조립 전 상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 조립 후 상태도이다.1 is an embodiment of an isolator for improving the damping performance according to the present invention.
2 is another embodiment of an isolator for improving the damping performance according to the present invention.
3 is another embodiment of an isolating device having improved damping performance according to the present invention.
Figure 4 is an embodiment of a rigid member of the seismic isolator improved the damping performance according to the present invention.
5 is another embodiment of the rigid member of the seismic isolator improved the damping performance according to the present invention.
6 is a state diagram before assembly of the seismic isolator improving the damping performance according to the present invention.
7 is a state diagram after assembly of the seismic isolator improving the damping performance according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.

아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.In addition, in describing the present invention, terms indicating directions are those described to enable those skilled in the art to clearly understand the present invention, and since they indicate relative directions, the scope of rights will not be limited thereby.

도 1 내지 2는 본 발명에 따른 실시예들을 나타내며 지진 발생시 면진볼의 진자운동에 의해 상부판이 수평 이동되는 과정을 나타낸다. 1 to 2 show embodiments according to the present invention and show the process in which the upper plate is horizontally moved by the pendulum motion of the seismic ball when an earthquake occurs.

도 1 내지 2와 도 6 및 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치는 상하부판(110,120), 상하부 곡면판(220), 면진볼(300), 감쇠력 발생기(미도시)를 포함하는 구성으로 이루어진다.1 to 2 and FIGS. 6 and 7, the seismic isolator improving the damping performance according to an embodiment of the present invention includes upper and lower plates 110, 120, upper and lower curved plates 220, an isolating ball 300, and a damping force generator ( It is made of a configuration including a).

상하부판(110,120)은 평판으로 이루어져, 수평하게 놓여지고, 상하 대칭되게 배치된다. 이러한 상하부판(110,120)은 건축물 내부에 설치되는 방송 및 통신장비, 전기설비나 주요 장비, 기기 및 조형물 등 지진 발생시 안전성을 확보하기 위한 설치물의 하부에 설치된다. The upper and lower plates 110 and 120 are formed of flat plates, placed horizontally, and symmetrically arranged up and down. The upper and lower plates 110 and 120 are installed under the installation to secure safety in the event of an earthquake, such as broadcasting and communication equipment installed inside a building, electrical equipment, main equipment, equipment, and sculptures.

상하부 곡면판(220)은 상하부판(110,120) 사이에 대칭되게 배치되며, 중앙에 함몰된 곡면을 갖도록 형성된다. 특히, 상하부 곡면판(220)은 상하부판(110,120) 사이에 복수 개가 설치될 수 있다. 이때, 상하부 곡면판(220)은 상부에 설치되는 설치물이 균형을 이루도록 최소 3개 이상이 설치되어야 하며, 통상적으로 4개 이상이 설치되는 것이 바람직하다. The upper and lower curved plates 220 are symmetrically disposed between the upper and lower plates 110 and 120 and are formed to have a recessed curved surface in the center. In particular, a plurality of upper and lower curved plates 220 may be installed between the upper and lower plates 110 and 120. At this time, at least three or more of the upper and lower curved plate 220 should be installed to balance the installations installed on the upper portion, and it is preferable that four or more are installed.

이러한 상하부 곡면판(220)은 곡면에 의해 면진장치의 중앙 위치에서 멀어질수록 상부판(110)과 하부판(120)의 간격이 멀어지고, 일정 범위 이상에서는 강성부재(600)의 복원 범위를 초과하게 되어 상부마찰재(400)와 하부마찰재(500)가 접촉하지 않는 상태가 된다.The upper and lower curved plate 220 increases the distance between the upper plate 110 and the lower plate 120 as it moves away from the central position of the seismic isolator by the curved surface, and exceeds the restoration range of the rigid member 600 above a certain range. Thus, the upper friction material 400 and the lower friction material 500 are not in contact.

그리고 상하부 곡면판(220)은 곡면(201)에 동심원 형상으로 복수의 홈이 형성되어 마찰 저항을 높여 중심부로 복귀를 신속하게 하는 멈춤홈(202)을 포함할 수 있다.In addition, the upper and lower curved plate 220 may include a stop groove 202 in which a plurality of grooves are formed in a concentric circle shape on the curved surface 201 to increase frictional resistance and quickly return to the center.

면진볼(300)은 상하부판(110,120) 사이에 배치되며, 진동발생시 상하부판(110,120)의 곡면을 따라 진자운동을 하여 상부판(110)과 상부 곡면판(210)이 수평 이동되게 하고, 상하부판(110,120) 사이의 간격이 더 벌어지게 한다. The seismic ball 300 is disposed between the upper and lower plates 110 and 120, and when vibration occurs, the upper plate 110 and the upper curved plate 210 are horizontally moved by pendulum motion along the curved surfaces of the upper and lower plates 110 and 120, and the upper and lower parts The gap between the plates 110 and 120 is further increased.

이러한 면진볼(300)을 이용한 면진장치는 상하부 곡면판(220)에 면진볼(300)이 구름운동에 의해 진자운동을 하는 구조로, 면진볼(300)이 상하부 곡면판(220)의 중앙에 위치하는 경우에 면진장치가 가장 빠른 속도를 발생하게 되고 최대 감쇠력을 얻을 수 있게 된다. 또한, 면진장치의 최대변위가 발생하는 위치에서는 속도가 느리기 때문에 마찰이 발생하여도 감쇠력이 크지 않으며, 마찰강성에 의해 진자베어링 구조의 저주파수 운동을 방해할 수 있기 때문에 중앙 위치에서만 마찰이 발생하도록 유도하는 것이 효율적이다.The seismic isolation device using the seismic ball 300 is a structure in which the seismic ball 300 is pendulumized by rolling motion on the upper and lower curved plate 220, and the seismic ball 300 is in the center of the upper and lower curved plate 220. In the case of positioning, the seismic isolator generates the fastest speed and the maximum damping force can be obtained. In addition, since the speed is slow at the position where the maximum displacement of the seismic isolator occurs, the damping force is not large even when friction occurs, and the frictional rigidity can interfere with the low-frequency movement of the pendulum bearing structure. It is efficient.

감쇠력 발생기는 마찰에 의해 감쇠력을 발생시키는 구조로, 상하부판(110,120) 사이에 배치되고, 복수의 상하부 곡면판(220) 사이에 위치된다. 그리고 도 6과 7을 참고하면, 감쇠력 발생기는 지진 발생시 편심하중이 작용하여 면진장치의 회전이 발생하는 것을 방지하기 위하여 좌우 또는 상하 위치에 짝으로 설치하는 것이 바람직하며, 하나의 감쇠력 발생기를 적용하는 경우에는 면진장치 중앙에 설치하는 것이 바람직하다.The damping force generator is a structure that generates a damping force by friction, is disposed between the upper and lower plates 110 and 120, and is located between the plurality of upper and lower curved plates 220. And referring to Figures 6 and 7, the damping force generator is preferably installed in pairs in left and right or up and down positions to prevent the rotation of the isolator when eccentric load is applied when an earthquake occurs, and applying one damping force generator In this case, it is preferable to install it in the center of the isolator.

이러한 감쇠력 발생기는 상하부판(110,120) 사이 간격에 따라 발생하는 마찰값으로 상하부판(110,120)에 마찰력을 부여하여 감쇠기능을 수행한다. 특히, 지진 발생중 전달되는 에너지의 일부를 소산시키고, 지진 발생 후 면진장치의 운동을 신속히 저감시킬 수 있게 한다. The damping force generator performs a damping function by applying frictional force to the upper and lower plates 110 and 120 as a friction value generated according to an interval between the upper and lower plates 110 and 120. In particular, it dissipates a part of the energy transmitted during the earthquake, and enables the motion of the seismic isolator to be quickly reduced after the earthquake.

이때, 감쇠력 발생기는 도 1에 도시된 바와 같이 상부마찰재(400), 하부마찰재(500), 강성부재(600)로 이루어질 수 있다. At this time, the damping force generator may be made of an upper friction material 400, a lower friction material 500, and a rigid member 600 as shown in FIG.

상부마찰재(400)는 평판으로 이루어져 상부판(110)의 하부면에 설치되고, 각각의 상하부 곡면판(220) 사이에 배치된다. The upper friction material 400 is formed of a flat plate, is installed on the lower surface of the upper plate 110, and is disposed between each upper and lower curved plate 220.

하부마찰재(500)는 상부마찰재(400) 하부에 배치되며, 상부마찰재(400)와 마찰이 발생할 수 있도록 상부에 접촉면(501)이 형성될 수 있다. The lower friction material 500 is disposed under the upper friction material 400, and a contact surface 501 may be formed on the upper surface to generate friction with the upper friction material 400.

강성부재(600)는 하부판(120)의 상부면에 하부마찰재(500)와 연결 설치되고, 면진볼(300)의 진자운동에 의한 상하부마찰재(500)의 마찰값에 따라 감쇠력을 발생시킨다. 이러한 강성부재(600)는 탄성변형에 따른 압축력을 발생시켜 상부마찰재(400)와 하부마찰재(500) 사이에 마찰력을 부여한다. 즉, 감쇠력 발생기는 상부판(110)에 부착된 상부마찰재(400)와 강성부재(600)에 연결된 하부마찰재(500)가 접촉함으로 인해 마찰력을 발생시킬 수 있게 된다.The rigid member 600 is connected to the lower friction material 500 on the upper surface of the lower plate 120 and generates damping force according to the friction value of the upper and lower friction material 500 by the pendulum motion of the seismic ball 300. The rigid member 600 generates a compressive force according to the elastic deformation to impart frictional force between the upper friction material 400 and the lower friction material 500. That is, the damping force generator is capable of generating frictional force due to contact between the upper friction material 400 attached to the upper plate 110 and the lower friction material 500 connected to the rigid member 600.

이러한 강성부재(600)는 상부판(110)에 의해 압축되어 변형될 수 있으며, 압축에 의한 강성부재(600)의 복원력이 발생하여 상부마찰재(400)와 하부마찰재(500)에 마찰력을 증가시킬 수 있다.The rigid member 600 may be compressed and deformed by the upper plate 110, and a restoring force of the rigid member 600 is generated by compression, thereby increasing frictional force on the upper friction material 400 and the lower friction material 500. You can.

따라서, 강성부재(600)와 상부마찰재(400)의 설치 높이를 상부판과 하부판(120)의 최대 발생 높이 이내로 설계하여 적정 수준의 감쇠를 얻을 수 있게 된다. Therefore, it is possible to obtain an appropriate level of attenuation by designing the installation heights of the rigid member 600 and the upper friction material 400 within the maximum generated heights of the upper plate and the lower plate 120.

일반적으로 마찰력의 크기를 결정하는 요인은 마찰이 발생하는 두 물체의 재료적 특성, 접촉면에 의해 결정되는 마찰계수와 작용하는 하중을 변수로 달라지게 된다. 그러므로 두 물체의 마찰계수를 실험에 의해 사전에 확인한다면 작용 하중을 변화시켜 마찰력을 비교적 정확히 조절할 수 있게 된다. 사전에 마찰실험 등을 통하여 마찰계수를 결정하고, 강성부재(600)의 강성을 선정하여, 상부마찰재(400)와 하부마찰재(500)에 발생하는 마찰력의 크기를 적절하게 조절할 수 있으며, 이로부터 면진장치에 감쇠력을 도입할 수 있게 된다.In general, the factors determining the magnitude of the frictional force vary depending on the material properties of the two objects where friction occurs, the friction coefficient determined by the contact surface, and the load acting. Therefore, if the friction coefficients of two objects are confirmed in advance by experiment, the friction force can be controlled relatively accurately by changing the applied load. The friction coefficient is determined in advance through a friction test, and the stiffness of the rigid member 600 is selected to appropriately adjust the magnitude of the frictional force generated in the upper friction material 400 and the lower friction material 500. It is possible to introduce a damping force to the seismic isolator.

또한, 상부마찰재(400)와 하부마찰재(500) 사이의 정지 마찰력을 이용하여 면진장치에 작용할 수 있는 임의 수평력에 저항할 수 있으며, 상시 발생하는 면진장치 및 상부 설치물의 이동을 제한할 수 있게 된다.In addition, by using a static friction force between the upper friction material 400 and the lower friction material 500, it is possible to resist any horizontal force that can act on the vibration isolator, and it is possible to limit the movement of the vibration isolation device and the upper installation that occur at all times. .

이때, 강성부재(600)는 압축코일스프링, 판스프링, 벌류트 스프링, 접시 스프링, 와셔 스프링, 에어 스프링, 복합재 스프링, 탄성판 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 탄성복원재(600)를 포함할 수 있다. At this time, the rigid member 600 may include a compression coil spring, plate spring, volute spring, plate spring, washer spring, air spring, composite spring, elastic restoration material made of any one selected from the elastic plate group 600 .

여기서 본 발명의 실시예는 탄성복원재로 판스프링을 사용하고 있으며, 이때, 판스프링은 고정면재(610)와 탄성면재(620)로 이루어져, 하부판(120)과 하부마찰재(500) 사이에 배치된다. Here, the embodiment of the present invention uses a plate spring as an elastic restoration material. At this time, the plate spring is composed of a fixed surface material 610 and an elastic surface material 620, and is disposed between the lower plate 120 and the lower friction material 500. do.

고정면재(610)는 하부판(120)의 상부면에 배치되고, 하부판(120)과 접하는 면에 복수의 체결공(601)이 갖추어진다.The fixed surface material 610 is disposed on the upper surface of the lower plate 120, and a plurality of fastening holes 601 are provided on a surface contacting the lower plate 120.

탄성면재(620)는 고정면재(610)의 중앙에 배치되고, 설정 형상의 구조를 갖도록 형성되며, 탄성복원력을 갖는 소재로 이루어진다. 도 4와 5에 도시된 바와 같이, 탄성면재(620)는 사각 또는 원형 형상의 기둥으로 형성되거나, 내부에 빈공간이 형성되도록 상방향으로 돌출된 면을 가지는 형상으로 형성될 수 있다. The elastic surface material 620 is disposed at the center of the fixed surface material 610, is formed to have a structure of a set shape, and is made of a material having an elastic restoration force. 4 and 5, the elastic face material 620 may be formed of a quadrangular or circular pillar, or may be formed in a shape having a surface protruding upward to form an empty space therein.

또한, 보조판재(700)가 판스프링과 하부판 사이에 더 설치될 수 있으며, 고정면재(610)의 체결공(601)에 고정부재(800)를 관통시켜 강성부재(600)를 보조판재(700)에 고정시킬 수 있다.In addition, the auxiliary plate 700 may be further installed between the plate spring and the lower plate, and through the fixing member 800 through the fastening hole 601 of the fixing surface material 610, the rigid member 600 to the auxiliary plate 700 ).

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 높낮이 조절 부재(900)가 탄성면재(620)의 상부 중앙을 관통하도록 구비될 수 있으며, 상부마찰재(400)의 하단에 삽입되어 설정 높이를 조절할 수 있다.And, as shown in Figure 2, the height adjustment member 900 may be provided to penetrate through the upper center of the elastic surface material 620, it can be inserted into the bottom of the upper friction material 400 to adjust the set height.

도 3은 본 발명에 따른 감쇠성능을 향상시킨 면진장치의 또 다른 실시예이다. 3 is another embodiment of an isolating device having improved damping performance according to the present invention.

도 3을 참고하면, 상하부판(110,120)은 각각 이중판재(101)로 이루어져 이격되어 설치될 수 있으며, 상하부 곡면판 거치대(111,121)와 상하부 보조거치대(112,122)가 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 3, the upper and lower plates 110 and 120 may be formed of a double plate 101 and spaced apart from each other, and upper and lower curved plate holders 111 and 121 and upper and lower auxiliary supports 112 and 122 may be further included.

상하부 곡면판 거치대(111,121)는 이중판재(101) 내부에 배치되며, 상하부 곡면판(220)과 대응되도록 형성되어 상하부 곡면판(220)이 삽입 고정되게 한다. 이러한 상하부 곡면판 거치대(111,121)는 일체형으로 형성되거나 양측 일정구간이 삽입 고정되도록 분리 형성될 수 있다. The upper and lower curved plate holders 111 and 121 are disposed inside the double plate 101 and are formed to correspond to the upper and lower curved plate 220 so that the upper and lower curved plate 220 is inserted and fixed. The upper and lower curved plate holders 111 and 121 may be integrally formed or separately formed so that both sides of the fixed section are inserted and fixed.

상하부 보조거치대(112,122)는 상하부판(110,120)의 양측 하단에 고정되며, 상하부 곡면판 거치대(111,121)와 나사 결합되어 상하부 곡면판 거치대(111,121)를 고정시킨다. The upper and lower auxiliary mounts 112 and 122 are fixed to both lower ends of the upper and lower plates 110 and 120, and screwed with the upper and lower curved plate holders 111 and 121 to fix the upper and lower curved plate holders 111 and 121.

그리고 상하부 곡면판 거치대(111,121)는 상하부 곡면판(220)이 설정높이의 지점에 삽입되어 상하부판(110,120)과 상하부 곡면판(220) 사이에 설정높이의 공간이 형성되며, 상하부 곡면판(220)이 상하로 이동되지 않도록 중앙에 상하부 진동방지재(113,123)를 더 포함할 수 있다.In addition, the upper and lower curved plate holders 111 and 121 are inserted into the upper and lower curved plate 220 at a set height, thereby forming a space at a set height between the upper and lower plates 110 and 120 and the upper and lower curved plates 220, and the upper and lower curved plate 220 ) May further include upper and lower anti-vibration materials 113 and 123 in the center so that they are not moved up and down.

이상과 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 지진 발생시 면진볼의 진자운동이 지속되는 현상을 방지할 수 있도록 감쇠력 발생기에 마찰력을 부여하여 감쇠기능을 수행하도록 하며, 지진 종료시 신속히 진자운동이 정지될 수 있도록 하는 감쇠성능을 향상시킨 면진장치를 제공하는 것임을 알 수 있다.As described above, the basic technical idea of the present invention is to apply a friction force to the damping force generator to prevent the pendulum motion of the seismic ball from persisting in the event of an earthquake to perform a damping function, and to allow the pendulum motion to stop quickly when the earthquake ends. It can be seen that it is to provide an isolator for improving the damping performance.

이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 작성된 특허청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.Of course, various modifications can be made by those skilled in the art within the basic technical idea scope of the present invention, and therefore, the scope of the present invention should be interpreted within the scope of claims written to include various modifications. will be.

101 : 이중판재
110 : 상부판
111 : 상부 곡면판 거치대
112 : 상부 보조거치대
113 : 상부 진동방지재
120 : 하부판
121 : 하부 곡면판 거치대
122 : 하부 보조거치대
123 : 하부 진동방지재
201 : 곡면
202 : 멈춤홈
210 : 상부 곡면판
220 : 하부 곡면판
300 : 면진볼
400 : 상부마찰재
500 : 하부마찰재
501 : 접촉면
600 : 강성부재, 탄성복원재
601 : 체결공
610 : 고정면재
620 : 탄성면재
700 : 보조판재
800 : 고정부재
900 : 높낮이 조절 부재101: double plate
110: top plate
111: upper curved plate holder
112: upper auxiliary support
113: upper anti-vibration material
120: lower plate
121: lower surface plate holder
122: lower auxiliary support
123: lower anti-vibration material
201: curved surface
202: stop groove
210: upper curved plate
220: lower curved plate
300: seismic ball
400: upper friction material
500: lower friction material
501: contact surface
600: rigid member, elastic restoration material
601: Fastener
610: fixed surface material
620: elastic cotton material
700: auxiliary plate
800: fixing member
900: height adjustment member

Claims (5)

상하 대칭되게 배치되는 상하부판;
상기 상하부판 사이에 대칭되게 배치되며, 중앙에 함몰된 곡면을 가지면서 동심원 형상으로 복수의 홈이 형성되어 마찰저항을 높힌 복수의 상하부 곡면판;
상기 상하부판 사이에 배치되며, 진동발생시 상기 상하부판의 곡면을 따라 진자운동하여 상기 상부판과 상부 곡면판이 수평 이동되게 하고, 상기 상하부판 사이의 간격이 더 벌어지게 하는 면진볼;
상기 상하부판 사이에 배치되고, 상기 상하부판 사이 간격에 따라 발생하는 마찰값으로 상기 상하부판에 마찰력을 부여하여 감쇠기능을 수행하는 감쇠력 발생기;를 포함하며,
상기 감쇠력 발생기는,
상기 상부판의 하부면에 설치되고, 각각의 상기 상하부 곡면판 사이에 배치되는 상부마찰재;와 상기 상부마찰재 하부에 배치되는 하부마찰재; 및 상기 하부판의 상부면에 상기 하부마찰재와 연결 설치되고, 상기 면진볼의 진자운동에 의한 상기 상부마찰재와 하부마찰재의 마찰값에 따라 감쇠력을 발생시키는 강성부재;로 구성되되, 상기 강성부재는 판스프링으로 이루어져, 탄성변형에 따른 압축력을 발생시켜 상기 상부마찰재와 하부마찰재 사이에 마찰력을 부여하며,
상기 상하부 곡면판의 중앙 위치에서 멀어질수록 상기 상부판과 하부판의 간격이 멀어지면서 상부마찰재와 하부마찰재가 접촉하지 않는 이격모드;와 상기 상하부 곡면판의 중앙 위치에서 상기 상부마찰재와 하부마찰재가 접촉하여 마찰력을 발생시키는 접촉모드;로 동작하고,
상기 상하부판은,
상기 상하부 곡면판과 대응되도록 형성되어, 상기 상하부 곡면판이 삽입 고정되게 하는 상하부 곡면판 거치대;와
상기 상하부판의 양측 하단에 고정되며, 상기 상하부 곡면판 거치대와 나사 결합되어, 상기 상하부 곡면판 거치대가 고정되게 하는 상하부 보조거치대;를 포함하여 구성되며,
상기 판스프링은,
상기 하부판의 상부면에 배치되고, 상기 하부판과 접하는 면에 복수의 체결공이 갖추어지는 고정면재;
상기 고정면재의 중앙에 배치되며, 설정 형상의 구조를 갖는 탄성면재;로 구성되고,
상기 탄성면재의 상부 중앙에 관통되며, 상기 상부마찰재의 하단에 삽입되어 고정되고, 높이조절이 가능한 높낮이 조절 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠성능을 향상시킨 면진장치.Upper and lower plates arranged symmetrically up and down;
A plurality of upper and lower curved plates which are symmetrically disposed between the upper and lower plates and have a curved surface recessed in the center, thereby forming a plurality of grooves in a concentric shape to increase frictional resistance;
An isolating ball disposed between the upper and lower plates and pendulum-moving along the curved surface of the upper and lower plates to cause the upper plate and the upper curved plate to move horizontally when vibration occurs, and to further increase the gap between the upper and lower plates;
It includes a damping force generator which is disposed between the upper and lower plates and performs a damping function by applying frictional force to the upper and lower plates with a friction value generated according to an interval between the upper and lower plates.
The damping force generator,
An upper friction material installed on a lower surface of the upper plate and disposed between each of the upper and lower curved plates; and a lower friction material disposed under the upper friction material; And a rigid member installed in connection with the lower friction material on the upper surface of the lower plate, and generating a damping force according to the frictional values of the upper friction material and the lower friction material by the pendulum motion of the seismic ball. Consists of a spring, and generates a compressive force according to the elastic deformation to impart frictional force between the upper friction material and the lower friction material,
As the distance between the upper plate and the lower plate increases, the distance between the upper plate and the lower plate does not contact the upper friction plate and the lower friction plate; By operating in contact mode to generate a friction force;
The upper and lower plates,
It is formed to correspond to the upper and lower curved plate, the upper and lower curved plate holder to be inserted and fixed to the upper and lower curved plate; And
It is fixed to the bottom of both sides of the upper and lower plates, the upper and lower auxiliary plate holders are screwed to the upper and lower curved plate holders, so that the upper and lower curved plate holders are fixed.
The leaf spring,
A fixed surface material disposed on an upper surface of the lower plate and having a plurality of fastening holes on a surface contacting the lower plate;
It is disposed in the center of the fixed surface material, the elastic surface material having a structure of a set shape; consisting of,
It is penetrated through the upper center of the elastic surface material, is inserted into the bottom of the upper friction material is fixed, the height adjustment member is adjustable height; seismic isolation device for improving the damping performance further comprises a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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