KR102102614B1 - 다중 슬립하중 마찰댐퍼 - Google Patents

Abstract

다중 슬립하중 마찰댐퍼가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 한 쌍의 덮개판; 상기 한 쌍의 덮개판 사이에서 상하로 배치되어 상호 독립적으로 거동 가능한 제1, 2패드판; 상기 제1패드판의 전후면에 장착되어 상기 덮개판에 마찰 접촉되는 한 쌍의 제1마찰패드; 상기 제2패드판의 전후면에 장착되어 상기 덮개판에 마찰 접촉되는 한 쌍의 제2마찰패드; 상기 제1마찰패드를 상기 한 쌍의 덮개판 사이에 압박 접촉시키는 제1볼트세트; 및 상기 제2마찰패드를 상기 한 쌍의 덮개판 사이에 압박 접촉시키는 제2볼트세트;를 포함하고, 상기 제1, 2볼트세트는, 각각 체결력이 상이하게 형성된 다중 슬립하중 마찰댐퍼가 제공될 수 있다.

Description

다중 슬립하중 마찰댐퍼{Friction damper with multiple slip loads}

본 발명은 지진하중의 크기에 따라 단계별 대응이 가능한 다중 슬립하중 마찰댐퍼에 관한 것이다.

지진 발생시 건축물을 비롯한 각종 시설물의 안전을 확보하기 위해 내진보강기술이 활발히 개발 및 적용 중에 있다. 기존 시설물의 내진보강기술로는 철골 프레임 및 가세를 이용한 브레이스 내진보강기술, 철골 프레임과 토글이 결합된 점성 또는 오일댐퍼, 슬릿강재댐퍼, 마찰댐퍼 등이 알려져 있다.

철골 프레임 및 가세를 이용한 내진보강기술은 주로 기존 시설물의 내력을 보강하는 기술이나, 지진 발생시 대상 구조물의 변위를 제어할 수 있는 능력이 미미하여, 시설물의 부분적 파괴 현상이 유발되는 문제점이 지적되고 있다. 또한 상대적으로 미관이 좋지 않아 시설물의 사용자 등에게 불필요한 위화감을 조성하는 문제점도 지적된다.

점성 또는 오일댐퍼를 이용한 방식은 비교적 강한 지진에도 효과적으로 대응 가능하여 지진의 발생빈도가 높거나 강진이 예상되는 지역에서 적용되고 있다. 또한 이 방식은 지진 발생 후에도 댐퍼 등을 교체할 필요가 없고, 지진의 강도에 비례한 단계별 대응능력이 우수한 것도 장점으로 지적된다. 다만, 이 방식은 상대적으로 고가의 설치비용이 요구되고, 계절별 온도 차가 큰 지역에서는 오일 등의 점도변화나 유실여부 등이 정기적으로 점검되어야 하나, 구조상 이러한 점검작업이 용이하지 않으며, 지진이 빈번하게 발생되는 일부 지역 외에서는 과다 보강이 될 수 있다는 문제점 등을 가진다.

슬릿강재댐퍼를 이용한 방식은 지진 에너지를 안정적으로 흡수하여 감쇠하는 능력이 뛰어나면서도, 설치비용이 비교적 저렴하다는 장점이 있다. 또한 계절별 온도변화에 따른 에너지 흡수능력의 저하 등이 염려되지 않으며, 슬릿강재댐퍼 자체가 외부로 노출되어 설치되므로 점검이나 유지보수도 용이한 이점이 있다. 다만, 이 방식은 설계시 적용된 지진 강도에 도달하기 전까지는 슬릿강재댐퍼가 탄성 영역에 머무르게 되는바, 설계 강도보다 약한 지진 발생시에는 지진 에너지의 흡수력이 미미하며, 이로 인해 구조물의 부분적 파괴가 유발될 수 있는 한계를 가진다.

한편, 마찰댐퍼 방식은 슬릿강재댐퍼 방식과 유사하게 설치비용이 저렴하면서도 감쇠 능력이 뛰어나고, 온도변화에 따른 흡수능력의 저하가 우려되지 않으며, 점검이나 유지보수 또한 용이한 특성을 가진다. 다만, 이 방식 또한 설계시 적용된 지진 강도 이하에서는 마찰댐퍼에 의한 에너지 감쇠 효과를 거의 기대할 수 없으며, 이로 인해 부분적 파괴 현상 등이 유발될 수 있는 문제점을 가진다.

본 발명의 실시예들은 지진하중의 크기에 따라 단계별로 슬립이 발생되어 보다 폭 넓은 하중범위에서 지진하중에 대응 가능한 다중 슬립하중 마찰댐퍼를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 한 쌍의 덮개판; 상기 한 쌍의 덮개판 사이에서 상하로 배치되어 상호 독립적으로 거동 가능한 제1, 2패드판; 상기 제1패드판의 전후면에 장착되어 상기 덮개판에 마찰 접촉되는 한 쌍의 제1마찰패드; 상기 제2패드판의 전후면에 장착되어 상기 덮개판에 마찰 접촉되는 한 쌍의 제2마찰패드; 상기 제1마찰패드를 상기 한 쌍의 덮개판 사이에 압박 접촉시키는 제1볼트세트; 및 상기 제2마찰패드를 상기 한 쌍의 덮개판 사이에 압박 접촉시키는 제2볼트세트;를 포함하고, 상기 제1, 2볼트세트는, 각각 체결력이 상이하게 형성된 다중 슬립하중 마찰댐퍼가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 다중 슬립하중 마찰댐퍼는 인가하중의 크기에 따라 각 패드판이 단계별 거동될 수 있으며, 따라서 하나의 마찰댐퍼를 통해 보다 넓은 범위의 지진하중에 대응할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 슬립하중 마찰댐퍼를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마찰댐퍼의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 마찰댐퍼의 횡단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 마찰댐퍼의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 슬립하중 마찰댐퍼를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 마찰댐퍼의 정면도이다.

편의상 도 1에 표시된 좌표축을 기준으로 x축방향은 전후방향, y축방향은 좌우방향, z축방향은 상하방향으로 지칭한다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 실시예의 다중 슬립하중 마찰댐퍼(이하, 마찰댐퍼(100))는 제1, 2패드판(110, 120)을 포함할 수 있다.

제1, 2패드판(110, 120)은 소정의 좌우 폭을 가지고 상하로 연장된 yz평면상의 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 제1패드판(110)은 제2패드판(120) 상측에 배치될 수 있다. 제1, 2패드판(110, 120)은 상하로 소정 간격 이격 배치될 수 있으며, 인가하중 등에 따라 각각 독립적으로 거동될 수 있다.

본 실시예의 마찰댐퍼(100)는 덮개판(130)을 포함할 수 있다.

덮개판(130)은 한 쌍이 구비될 수 있으며, 한 쌍의 덮개판(130)은 제1, 2패드판(110, 120)을 사이에 두고 전후로 배치될 수 있다. 즉, 제1, 2패드판(110, 120)의 전면에 하나의 덮개판(130)이 배치되고, 그 반대편인 후면에 다른 하나의 덮개판(130)이 배치된 형태이다. 한 쌍의 덮개판(130)은 상호 분리되어 있으며, 후술할 제1, 2볼트세트(140, 150)에 의해 제1, 2패드판(110, 120)에 지지될 수 있다.

본 실시예의 마찰댐퍼(100)는 제1, 2볼트세트(140, 150)를 포함할 수 있다.

제1, 2볼트세트(140, 150)는 제1, 2패드판(110, 120)과 한 쌍의 덮개판(130) 사이에 체결되어, 제1, 2패드판(110, 120)에 한 쌍의 덮개판(130)을 밀착 접촉시킬 수 있다.

제1볼트세트(140)는 하나 이상의 제1볼트(141)를 포함할 수 있다. 도시된 바에 따르면, 총 4개의 제1볼트(141)가 좌우 및 상하방향으로 이격 배치되고 있다. 제1볼트(141)는 제1패드판(110)을 사이에 둔 한 쌍의 덮개판(130)에 전후방향으로 체결될 수 있다. 제1볼트(141)의 체결력에 의해 제1패드판(110)은 한 쌍의 덮개판(130) 사이에 밀착 접촉될 수 있다.

제2볼트세트(150)는 하나 이상의 제2볼트(151)를 포함할 수 있다. 도시된 바에 따르면, 총 4개의 제2볼트(151)가 좌우 및 상하방향으로 이격 배치되고 있다. 제2볼트(151)는 제2패드판(120)을 사이에 둔 한 쌍의 덮개판(130)에 전후방향으로 체결될 수 있다. 제2볼트(151)의 체결력 에 의해 제2패드판(120)은 한 쌍의 덮개판(130) 사이에 밀착 접촉될 수 있다.

도시된 바에 따르면, 제1, 2볼트세트(140, 150)는 각각 4개씩의 제1, 2볼트(141, 151)가 좌우 및 상하방향으로 이격 배치되고 있으나, 예시된 제1, 2볼트(141, 151)의 개수나 배치형태는 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 제1, 2볼트(141, 151)의 개수가 반드시 동일해야 하는 것도 아니다. 예컨대, 경우에 따라서 제1볼트세트(140)는 4개의 제1볼트(141)를 포함하고, 제2볼트세트(150)는 8개의 제2볼트(151)를 포함하도록 구성될 수도 있다.

바람직하게, 제1, 2볼트세트(140, 150)는 각각 체결력이 상이하게 구성될 수 있다. 예컨대, 제1, 2볼트(141, 151)는 각각 상이한 규격의 볼트로 구성될 수 있다. 여기서 상기의 규격은 볼트의 인장강도, 항복점, 반경크기 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 제1, 2볼트(141, 151)는 인장강도, 항복점, 반경크기 중 어느 하나 이상이 상이한 볼트로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 제2볼트(151)가 제1볼트(141)와 비교해 반경크기가 좀 더 큰 볼트로 구성된 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 제1볼트세트(140)는 약한 체결력, 제2볼트세트(150)는 상대적으로 강한 체결력이 의도될 수 있다.

제1, 2볼트세트(140, 150)의 체결력 차이는 도시된 바 외에도 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예컨대, 동일한 규격의 볼트를 사용하되 제1, 2볼트(141, 151)의 개수에 차이를 두는 방식, 동일한 규격 및 개수의 볼트를 사용하되 제1, 2볼트(141, 151)의 조임 토크에 차이를 두는 방식 등이 고려될 수 있다.

상기와 같은 제1, 2볼트세트(140, 150)의 체결력 차이는 제1, 2패드판(110, 120)의 슬립이 인가하중의 크기에 따라 단계별 발생될 수 있도록 하여 본 실시예의 마찰댐퍼(100)가 보다 넓은 하중범위에서 지진하중에 대응할 수 있도록 한다.

도 3은 도 1에 도시된 마찰댐퍼의 횡단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 마찰댐퍼의 분해 사시도이다.

도 3 및 4를 참조하면, 덮개판(130)에는 제1볼트(141)의 체결을 위한 제1슬롯홀(131)이 형성될 수 있다.

제1슬롯홀(131)은 제1볼트(141)의 개수에 대응되도록 복수개가 덮개판(130)에 구비될 수 있다. 본 실시예의 경우, 4개의 제1볼트(141)에 대응되도록 덮개판(130) 상부측 영역에 4개의 제1슬롯홀(131)이 상하 및 좌우로 이격 형성된 경우가 예시되고 있다. 다만, 이와 같은 제1슬롯홀(131)의 개수나 배치는 필요에 따라 변경될 수 있다.

제1슬롯홀(131)은 제1패드판(110)의 슬라이딩 방향을 따라 소정 정도 연장된 장공의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제1슬롯홀(131)은 상하로 연장된 장공 형태로 형성될 수 있다.

또한, 덮개판(130)에는 제2볼트(151)의 체결을 위한 제2슬롯홀(132)이 형성될 수 있다.

제2슬롯홀(132)은 제2볼트(151)의 개수에 대응되도록 복수개가 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우 4개의 제2슬롯홀(132)이 상하 및 좌우로 배치된 경우가 예시되고 있다. 다만, 제2슬롯홀(132)의 개수나 배치는 필요에 따라 변경될 수 있다.

제2슬롯홀(132)은 제2패드판(120)의 슬라이딩 방향을 따라 소정 정도 연장된 장공의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제2슬롯홀(132)은 상하로 연장된 장공 형태로 형성될 수 있다.

덮개판(130)은 제1, 2패드판(110, 120)을 향하는 일면의 좌우에 단턱(133)을 구비할 수 있다.

단턱(133)은 제1, 2패드판(110, 120)을 향하는 일면에서 덮개판(130)의 좌우에 소정 정도 돌출되어 상하로 연장 형성될 수 있다. 제1, 2패드판(110, 120)은 좌우 한 쌍의 단턱(133)에 의해 좌우방향 이동이 소정 정도 제한될 수 있으며, 상하방향으로의 슬라이딩 이동이 안내될 수 있다.

필요에 따라, 제1, 2패드판(110, 120)을 향하는 덮개판(130)의 일면에는 접촉패드(134)가 구비될 수 있다.

접촉패드(134)는 덮개판(130) 일면과 이에 대응되는 제1, 2패드판(110, 120)의 일면 사이에 배치되어 제1, 2패드판(110, 120)의 안정적인 마찰 이동을 유도할 수 있다. 접촉패드(134)는 덮개판(130) 일면에 대응되는 형상을 가지고, 제1, 2슬롯홀(131, 132)과 대응되는 형상 및 위치의 슬롯홀을 구비할 수 있다. 바람직하게, 접촉패드(134)는 연철(mild steel)로 형성되거나, 적어도 제1패드판(110)을 향하는 일면(접촉면)에 연철을 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예의 마찰댐퍼(100)는 제1, 2마찰패드(160, 170)를 포함할 수 있다.

제1마찰패드(160)는 제1패드판(110)에 장착될 수 있으며, 제2마찰패드(170)는 제2패드판(120)에 장착될 수 있다. 제1마찰패드(160)는 덮개판(130)과 제1패드판(110) 사이에 배치되어 덮개판(130) 또는 접촉패드(134)와 마찰 접촉될 수 있다. 또한, 제2마찰패드(170)는 덮개판(130)과 제2패드판(120) 사이에 배치되어 덮개판(130) 또는 접촉패드(134)와 마찰 접촉될 수 있다.

제1마찰패드(160)는 전후로 한 쌍이 구비될 수 있다. 이 경우, 하나의 제1마찰패드(160)는 제1패드판(110)의 전면에 장착될 수 있으며, 다른 하나의 제1마찰패드(160)는 제1패드판(110)의 후면에 장착될 수 있다. 제2마찰패드(170) 또한 이와 유사하게 한 쌍이 제2패드판(120)의 전후면에 장착될 수 있다.

제1마찰패드(160)는 제1볼트(141)의 체결을 위한 제1볼트홀(161)을 구비할 수 있다. 제1볼트홀(161)은 제1볼트(141)의 개수에 대응되도록 복수개가 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우 제1마찰패드(160)에 좌우 및 상하로 총 4개의 제1볼트홀(161)이 이격 배치된 경우를 예시하고 있다.

한편, 제2마찰패드(170)는 상기의 제1마찰패드(160)와 유사하게 전후로 한 쌍이 구비되어, 하나의 제2마찰패드(170)가 제2패드판(120) 전면에 장착되고, 다른 하나의 제2마찰패드(170)가 제2패드판(120) 후면에 장착될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 이와 같은 한 쌍의 제2마찰패드(170)는 제1마찰패드(160) 하측에 배치되고 있다.

제2마찰패드(170)에는 제2볼트(151)의 체결을 위한 하나 이상의 제2볼트홀(171)이 구비될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제2볼트홀(171)은 전술한 제1볼트홀(161)과 유사하게 총 4개가 예시되고 있다.

한편, 제1패드판(110)에는 제1마찰패드(160)의 장착을 위한 제1패드홈(111)이 구비될 수 있다. 제1패드홈(111)은 제1패드판(110)의 전면 및 후면에 형성될 수 있다. 전면의 제1패드홈(111)에는 제1패드판(110) 전면에 배치되는 제1마찰패드(160)가 장착되고, 후면의 제1패드홈(111)에는 다른 하나의 제1마찰패드(160)가 장착될 수 있다.

제1패드홈(111)은 제1패드판(110) 외면이 제1마찰패드(160) 형상에 대응되는 형상으로 오목하게 인입되어 형성될 수 있다. 제1패드홈(111)은 마찰 슬라이딩에 따른 제1마찰패드(160)의 유동을 최소화하고, 제1마찰패드(160)가 제1패드판(110)에 보다 견고하게 고정 지지될 수 있도록 한다.

또한, 제1패드판(110)에는 제1볼트(141)의 체결을 위한 하나 이상의 볼트홀이 형성될 수 있다. 상기의 볼트홀은 전술한 제1마찰패드(160)의 제1볼트홀(161)과 대응되며, 제1패드판(110)에 전후로 관통 형성될 수 있다. 볼트홀은 복수개가 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우 제1볼트홀(161)의 개수에 대응되도록 4개의 볼트홀이 예시되어 있다.

제2패드판(120)에는 제2패드홈(121)이 구비될 수 있다. 제2패드홈(121)은 전술한 제1패드홈(111)과 유사하게 제2패드판(120)의 전면 및 후면에 구비될 수 있으며, 제2패드판(120) 외면이 제2마찰패드(170) 형상에 대응되는 형상으로 오목하게 인입되어 형성될 수 있다. 전후의 제2패드홈(121)에는 각각 제2마찰패드(170)가 장착 배치될 수 있다.

또한, 제2패드판(120)에는 제2볼트(151)의 체결을 위한 하나 이상의 볼트홀이 형성될 수 있다. 볼트홀은 제2패드판(120)에 관통 형성될 수 있으며, 복수개가 구비될 수 있다.

한편, 제1볼트(141)에는 제1와셔(142)가 체결될 수 있다. 필요에 따라, 제1와셔(142)는 복수개가 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우 제1볼트(141)의 일측(전단측)에 2개의 제1와셔(142), 반대측(후단측)에 2개의 제1와셔(142)가 구비된 경우를 예시하고 있다.

또한, 제2볼트(151)에는 제2와셔(152)가 체결될 수 있다. 제2와셔(152) 또한 필요에 따라 복수개가 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우 제2볼트(151)의 일측(전단측)에 2개의 제2와셔(152), 반대측(후단측)에 2개의 제2와셔(152)가 구비된 경우를 예시하고 있다.

이상과 같은 본 실시예의 마찰댐퍼(100)는 제1패드판(110)과 제2패드판(120)이 인가하중의 크기에 따라 단계별로 거동될 수 있다. 예컨대, 상대적으로 작은 크기의 인가하중이 작용되면, 제2패드판(120)에서 슬립이 발생되며 에너지를 감쇠시키고, 보다 큰 인가하중이 작용되면, 제1패드판(110)에서도 슬립이 발생되며 에너지를 감쇠시키게 된다. 따라서 하나의 마찰댐퍼(100)를 통해 보다 넓은 범위에서 지진하중 등에 대응할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 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.

100: 다중 슬립하중 마찰댐퍼
110: 제1패드판 120: 제2패드판
130: 덮개판 140: 제1볼트세트
150: 제2볼트세트 160: 제1마찰패드
170: 제2마찰패드

Claims (5)

1. 한 쌍의 덮개판(130);
   상기 한 쌍의 덮개판(130) 사이에서 상하로 배치되어 상호 독립적으로 거동 가능한 제1, 2패드판(110, 120);
   상기 제1패드판(110)의 전후면에 장착되어 상기 덮개판(130)에 마찰 접촉되는 한 쌍의 제1마찰패드(160);
   상기 제2패드판(120)의 전후면에 장착되어 상기 덮개판(130)에 마찰 접촉되는 한 쌍의 제2마찰패드(170);
   상기 제1마찰패드(160)를 상기 한 쌍의 덮개판(130) 사이에 압박 접촉시키는 제1볼트세트(140); 및
   상기 제2마찰패드(170)를 상기 한 쌍의 덮개판(130) 사이에 압박 접촉시키는 제2볼트세트(150);를 포함하고,
   상기 제1, 2볼트세트(140, 150)는, 각각 체결력이 상이하게 형성되고,
   상기 덮개판(130)은,
   상기 제1볼트세트(140)의 체결을 위한 것으로, 상하로 연장 형성된 하나 이상의 제1슬롯홀(131);
   상기 제2볼트세트(150)의 체결을 위한 것으로, 상하로 연장 형성된 하나 이상의 제2슬롯홀(132); 및
   상기 제1, 2패드판(110, 120)을 향해 돌출 형성되어 상기 제1, 2패드판(110, 120)의 상하 이동을 안내하기 위한 것으로, 상기 덮개판(130)의 좌우측 단부에 상하로 연장 형성된 단턱(133);을 구비하고,
   상기 제1마찰패드(160)는, 상기 제1볼트세트(140)의 체결을 위한 하나 이상의 제1볼트홀(161)을 구비하고,
   상기 제2마찰패드(170)는, 상기 제2볼트세트(150)의 체결을 위한 하나 이상의 제2볼트홀(171)을 구비하며,
   상기 제1패드판(110)은, 전후면에 상기 제1마찰패드(160)가 안착 배치되는 제1패드홈(111)이 구비되고,
   상기 제2패드판(120)은, 전후면에 상기 제2마찰패드(170)가 안착 배치되는 제2패드홈(121)이 구비되는 다중 슬립하중 마찰댐퍼.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1볼트세트(140)는, 상기 한 쌍의 덮개판(130), 상기 제1패드판(110) 및 상기 한 쌍의 제1마찰패드(160)를 전후로 관통하도록 체결된 하나 이상의 제1볼트(141)를 포함하고,
   상기 제2볼트세트(150)는, 상기 한 쌍의 덮개판(130), 상기 제2패드판(120) 및 상기 한 쌍의 제2마찰패드(170)를 전후로 관통하도록 체결된 하나 이상의 제2볼트(151)를 포함하되,
   상기 제1, 2볼트(141, 151)는, 인장강도, 항복점 및 반경크기 중 어느 하나 이상이 상이하게 형성된 다중 슬립하중 마찰댐퍼.
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4. 삭제
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