KR102127742B1 - 비내력벽용 액체 댐핑 장치 - Google Patents

비내력벽용 액체 댐핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비내력벽용 액체 댐핑 장치에 관한 것으로, 이를 위해 층간 보 사이의 기둥과 기둥 사이 비내력벽 공간에 격자 형태로 조합된 액체댐퍼로 이루어지는 액체댐퍼조립체; 및 상기 액체댐퍼조립체의 전/후면에 마감처리되어 비내력벽을 이루는 마감판넬;을 포함하여 이루어지되, 상기 각 액체댐퍼는 내부에 수용되는 액체와, 전후방향으로 상호 간 슬라이딩 연결될 수 있도록 전/후면을 제외한 4방면에 선택적으로 형성되는 다수의 끼움돌기 및 끼움홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

비내력벽용 액체 댐핑 장치{LIQUID DAMPING DEVICE FOR NON BEARING WALL}
본 발명은 비내력벽용 액체 댐핑 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍하중 및 지진 하중과 같은 동적 하중에 대한 건축 구조물의 고유 진동수와 동조시켜 건축 구조물의 동적 응답을 소산시킬 수 있도록 한 것으로, 건물 하중을 최소화할 수 있도록 건물의 비내력벽에 공간에 다수의 액체댐퍼를 조합 설치하여 비내력벽을 이루되, 상기 각 액체댐퍼를 격자형태로 조합시켜 조립과 유지보수를 편리하게 할 수 있을 뿐만 아니라 내부에 수용된 액체를 통해 내화벽체로써의 부가적인 기능을 겸할 수 있도록 한 비내력벽용 액체 댐핑 장치에 관한 것이다.
현재 전 세계적으로 특히 강진이 빈번히 발생하는 지역에서는 지진으로 인한 건물 및 인명 피해를 최소화하기 위하여 다양한 내진보강 방법 및 진동에너지를 흡수할 수 있는 댐퍼를 포함한 여러 가지 제진장치를 설치하고 있다.
현재 전세계적으로 자주 사용되고 있는 댐퍼는 기계적 마찰을 이용하는 마찰댐퍼와 액체의 점성을 이용하여 진동에너지를 감쇄시키는 액체댐퍼 등이 있다.
등록된 특허로 동조 질량-유체 복합감쇠기(대한민국 등록특허 제0823625호)가 있는데, 이는 건물의 옥상에 거대한 규모의 콘크리트 수조를 설치하고 물을 채워, 지진 발생 시 건물의 진동에너지를 물의 운동에너지로 전환시킴으로써 건물의 진동을 감쇠할 수 있도록 구성된다.
하지만 이 방법은 건물이 엄청난 무게의 물을 별도로 지지해야 하므로 건물구조의 시공비용이 크게 증가하는 단점이 있었다.
또한 기존의 건물에 설치할 경우, 건물의 하중 증가에 따른 구조적인 문제점이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서 건물의 하중 증가를 최소화할 수 있도록 건물의 비내력벽이 차지하는 공간에 설치하여 건물에 추가적인 하중부담을 덜어줄 수 있는 소규모 액체댐퍼가 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제0823625호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은, 건물 하중을 최소화할 수 있도록 건물의 비내력벽에 공간에 다수의 액체댐퍼를 조합 설치하여 비내력벽을 이루되, 상기 각 액체댐퍼를 격자형태로 조합시켜 조립과 유지보수를 편리하게 할 수 있을 뿐만 아니라 내부에 수용된 액체를 통해 내화벽체로써의 부가적인 기능을 겸할 수 있도록 한 비내력벽용 액체 댐핑 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은, 기둥과 보의 내진 기능을 보강하고, 더불어 지진에 의해 기둥과 보의 변위를 상쇄시켜 액체댐퍼조립체가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 비내력벽용 액체 댐핑 장치를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면 제 1발명은, 비내력벽용 액체 댐핑 장치에 관한 것으로, 이를 위해 층간 보 사이의 기둥과 기둥 사이 비내력벽 공간에 격자 형태로 조합된 액체댐퍼로 이루어지는 액체댐퍼조립체; 및 상기 액체댐퍼조립체의 전/후면에 마감처리되어 비내력벽을 이루는 마감판넬;을 포함하여 이루어지되, 상기 각 액체댐퍼는 내부에 수용되는 액체와, 전후방향으로 상호 간 슬라이딩 연결될 수 있도록 전/후면을 제외한 4방면에 선택적으로 형성되는 다수의 끼움돌기 및 끼움홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
제2발명은, 제1발명에서, 상기 각 액체댐퍼의 내부에는 동적에너지를 소산시킬 수 있도록 내부를 구획하는 격벽이 다수 형성되되, 상기 격벽에는 액체가 유통될 수 있는 다수의 통공이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
제3발명은, 제1발명에서, 상기 각 액체댐퍼의 내부에는 동적에너지를 소산시킬 수 있도록 내부를 구획하는 격벽이 다수 형성되되, 상기 격벽은 액체가 유통될 수 있도록 메쉬망의 형태인 것을 특징으로 한다.
제4발명은, 제1발명에서, 상기 보 및 기둥에는 돌출된 다수의 제2끼움돌기를 설치하여 상기 액체댐퍼조립체가 이탈되지 않게 고정되는 것을 특징으로 한다.
제5발명은, 제1발명에서, 상기 기둥과 보에는 다수의 환봉이 더 결합되고, 상기 액체댐퍼조립체의 가로방향 및 세로방향 외각에는 상기 환봉이 삽입되는 공기댐퍼를 더 포함하고, 상기 공기댐퍼는 환봉이 부분 삽입될 수 있도록 결합공이 더 형성되고, 상기 환봉의 자유단부에는 탄성재질의 시일링이 결합되어 결합공의 내부 공기를 압축한 상태로 부분 삽입되는 것을 특징으로 한다.
제6발명은, 제1발명에서, 상기 각 액체댐퍼(11)는 둘레에 결합되는 U자형 액체댐퍼(11a)를 포함하되, 상기 U자형 액체댐퍼(11a)는 상부에 액체댐퍼(11)를 결합시키기 위한 공간부가 형성되고, 내부에는 별도의 액체를 충전시켜 구성되는 것을 특징으로 한다.
제7발명은, 제1발명에서, 상기 각 액체댐퍼(11)는 내부에는 충전된 액체를 격리시킬 수 시킬 수 있는 U자형 칸막이벽(114)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비내력벽용 액체 댐핑 장치에 따르면, 비내력벽에 설치되어 건물 자체 하중 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 액체댐퍼를 표준화시켜 생산성을 향상시킬 수 있고, 비내력벽의 공간 크기에 따라 액체댐퍼의 크기 및 갯수를 결정하여 손쉽게 설치할 수 있는 효과가 있다.
또한 액체댐퍼조립체의 전후면으로 마감판넬로 마감처리하여 통상의 비내력벽으로 사용함은 물론, 화재시 액체댐퍼에 수용된 액체를 통해 내화벽체로 사용될 수 있는 효과가 있다.
또한 액체댐퍼조립체에 공기댐퍼를 포함시켜 건물의 내진 성능을 보강함은 물론, 기둥과 보의 변위에 의해 액체댐퍼조립체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비내력벽용 액체 댐핑 장치의 구성도,
도 2는 도 1에서 발췌된 액체댐퍼의 사시도,
도 3은 도 2의 단면구성도,
도 4는 제2끼움돌기가 설치된 기둥과 보를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 비내력벽용 액체 댐핑 장치의 구성도,
도 6은 도 5의 요부를 확대한 확대도이다.
도 7는 본 발명의 제3실시예에 따른 U자형 액체댐퍼를 포함하는 액체댐퍼를 도시한 단면 구성도이다.
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비내력벽용 액체 댐핑 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 액체댐퍼의 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면구성도이고, 도 4는 제2끼움돌기가 설치된 기둥과 보를 나타내는 구성도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1실시예는 풍 하중 및 지진 하중과 같은 동적 하중에 대한 건축 구조물의 고유 진동수와 동조시켜 건축 구조물의 동적 응답을 소산시킬 수 있도록 한 것으로, 건물 하중을 최소화할 수 있도록 건물의 비내력벽에 공간에 다수의 액체댐퍼를 조합 설치하여 비내력벽을 이루되, 상기 각 액체댐퍼를 격자형태로 조합시켜 조립과 유지보수를 편리하게 할 수 있을 뿐만 아니라 내부에 수용된 액체를 통해 내화벽체로써의 부가적인 기능을 겸할 수 있도록 한 비내력벽용 액체 댐핑 장치에 관한 것이다.
본 발명의 비내력벽용 액체 댐핑 장치는 크게 2부분으로 구성되는데, 이는 액체댐퍼조립체(10) 및 액체댐퍼조립체(10)의 전/후면에 마감처리되어 비내력벽을 이루는 마감판넬(20)로 구성된다.
상기 액체댐퍼조립체(10)는 건물의 하중이 증가되는 것을 최소화하기 위해 층간 보(200) 사이의 기둥(300)과 기둥(300) 사이 비내력벽 공간에 격자 형태로 조합되는 다수의 액체댐퍼(11)로 구성된다.
여기서 상기 액체댐퍼(11)는 건축 구조물로 전달되는 진동수를 동조시켜 소산시킬 수 있도록 내부에 액체가 수용되는 육면체로 구성된다.
상기 액체는 기본적으로 물을 선택할 수 있으며, 이외에 점성을 높일 수 있는 계면활성재가 포함될 수 있도록 오일 또는 비중을 높일 수 있는 플라스틱 고체덩어리를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 내부에는 침전석이나 부유석 등과 같은 다양한 입자를 포함시켜 에너지 소산 능력을 향상시킬 수 있도록 구성할 수 있다.
이러한 상기 각 액체댐퍼(11)는 일면에는 액체를 주입할 수 있는 주입공(112)이 형성되며, 이러한 주입공(112)은 액체가 수용되면 마개(113)를 통해 선택적으로 밀봉시킬 수 있도록 구성된다.
또한 상기 각 액체댐퍼(11)의 내부에는 액체의 운동으로 인한 진동에너지를 빠르게 소산시킬 수 있도록 내부를 구획하는 다수의 격벽(111)이 더 형성될 수 있다.
이러한 격벽(111)은 액체댐퍼의 내부를 다단으로 구획할 수 있으나, 본 발명에서는 액체댐퍼(11)의 내부 천정과 근접하게 연장시켜 구성할 수 있으며, 다만 액체댐퍼(11)의 전체 높이 보다 낮게 충전시키거나 격벽(111)의 높이 보다 낮게 충전시키는 것이 선행되어야 한다.
또한 격벽(111)은 도 3의 (a)와 같이, 액체댐퍼(11)의 내부에 수용된 액체의 수위 보다 상대적으로 더 높게 설치된 것으로, 액체를 격리되지 않고 유통될 수 있도록 다수의 통공(111a)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
다른 일례로 도 3의 (b)와 같이, 상기 격벽(111)은 마찰력은 증대시키면서 액체가 유통될 수 있도록 메쉬망의 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
한편 상기 각 액체댐퍼(11)는 전후방향으로 상호 간 슬라이딩 연결될 수 있도록 전/후면을 제외한 4방면에 선택적으로 형성되는 다수의 끼움돌기(13) 및 끼움홈(14)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 이러한 구조는 액체댐퍼(11)의 4방면에 인접한 액체댐퍼(11)가 상호 간 끼움돌기(13)와 끼움홈(14)의 조합으로 연결되어 고정될 수 있도록 한 것으로, 특히 끼움홈(14)의 경우에는 액체댐퍼(11)에 수용된 액체의 마찰력을 증대시켜 동적에너지를 소산을 보다 크게 증대시킬 수 있는 부가적인 기능을 겸할 수 있다.
아울러 상기 각 액체댐퍼(11)는 끼움돌기(13)와 끼움홈(14)을 통해 상호 간 연결시켜 액체댐퍼조립체(10)를 이룰 수 있다.
이러한 액체댐퍼조립체(10)는 비내력벽을 이루고, 내부에 수용된 액체를 통해 내화벽체로써의 부가적인 기능을 겸할 수 있다.
한편 상기 액체댐퍼조립체(10)는 보(200) 및 기둥(300) 사이 공간에 고정될 수 있도록 상기 보(200) 및 기둥(300)에는 돌출된 다수의 제2끼움돌기(30)를 설치하여 상기 액체댐퍼조립체(10)가 이탈되지 않게 고정시킬 수 있다.
이러한 각 제2끼움돌기(30)는 액체댐퍼조립체(10)를 이루는 액체댐퍼(11)의 끼움홈(14)에 삽입되는데, 이때 제2끼움돌기(30)는 천장 및/또는 바닥 보 및 2개의 기둥에 선택적 설치될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에서는 하나의 기둥과 하나의 천장 또는 바닥 보에 설치된다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 비내력벽용 액체 댐핑 장치의 구성도이고, 도 6은 도 5의 요부를 확대한 확대도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2실시예는 기둥(300)과 보(200)의 내진 기능을 보강하고, 더불어 지진에 의해 기둥(300)과 보(200)의 변위를 상쇄시켜 액체댐퍼조립체(10)가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 구성이다.
이러한 제2실시예는 제1실시예를 포함하며, 다만 상기 기둥(300)과 보(200)에는 다수의 환봉(40)이 더 결합되고, 그리고 상기 액체댐퍼조립체(10)는 가로방향 및 세로방향 외각으로 액체댐퍼(11)와 조합되는 다수의 공기댐퍼(12)를 더 포함하여 구성된다.
여기서 상기 환봉(40)은 비내력벽 공간 4개소에 형성될 수 있으며, 본 발명의 제2실시예에는 비내력벽 공간 2개소에 형성된다.
즉, 본 발명에서의 환봉(40)은 어느 하나의 기둥(300)과 천정 또는 바닥 보(200)에 각각 적어도 2개 이상 구비된다.
그리고 상기 액체댐퍼조립체(10)의 공기댐퍼(12)는 상기 각 환봉(40)과 1 대 1 대응되는 갯수로 구성되며, 상기 환봉(40)이 부분 삽입될 수 있도록 결합공(121)이 더 형성된다.
이 때 상기 환봉(40)의 자유단부에는 탄성재질의 시일링(41)이 결합되어 결합공(121)의 내부공기를 압축한 상태로 삽입되는 구조이다.
이는 지진에 의해 발생되는 기둥(300)과 보(200)의 변위를 액체댐퍼조립체(10)의 공기댐퍼(12)가 상쇄시켜 구조물의 내진을 보강할 수 있고, 또한 환봉(40)에 삽입된 공기댐퍼(12)의 위치 이동에 의해 액체댐퍼조립체(10)가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 구성이다.
즉, 기둥(300)과 보(200)의 상하 변위를 공기댐퍼(12)가 완충시켜 내진 기능을 보강하고, 더불어 환봉(40)이 공기댐퍼(12)의 결합공(121)에 부분 결합됨으로써, 액체댐퍼조립체(10)가 기둥(300)과 보(200)의 변위에 따라 탄력 있게 환봉(40) 방향으로 이동되어 결국 액체댐퍼조립체(10)가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 7는 본 발명의 제3실시예에 따른 U자형 액체댐퍼를 포함하는 액체댐퍼를 도시한 단면 구성도이다.
도 7의 (a)와 같이, 제3실시예는 제1실시예 또는 제2실시예를 포함하며, 다만 상기 액체댐퍼(11)는 둘레에 결합되는 U자형 액체댐퍼(11a)를 포함하여 구성할 수 있다.
이러한 U자형 액체댐퍼(11a)는 상부에 형성된 공간부에 액체댐퍼(11)를 결합시키고, 내부에는 별도의 액체를 충전시켜 구성할 수 있다.
여기서 U자형 액체댐퍼(11a)는 상부에 결합된 액체댐퍼(11)와 동조시켜 에너지를 소산을 가일층 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 U자형 액체댐퍼(11a) 역시 격벽(111)을 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
또한 다른 실시예로 도 7의 (b)와 같이, 상기 각 액체댐퍼(11)는 내부에는 격벽(111)을 없애고 충전된 액체를 격리시킬 수 시킬 수 있는 U자형 칸막이벽(114)이 더 형성되게 구성할 수 있다. 다른 실시예 역시 U자형 칸막이벽(114)을 중심으로, 서로 다른 높이로 액체를 충진시켜 에너지를 소산을 가일층 증대시킬 수 있게 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 비내력벽용 액체 댐핑 장치는 하기와 같은 차별적인 특징을 같는다.
첫째: 비내력벽에 설치되어 건물 자체 하중 증가를 방지할 수 있다.
둘째: 액체댐퍼를 표준화시켜 생산성을 향상시킬 수 있고, 비내력벽의 공간 크기에 따라 액체댐퍼의 크기 및 갯수를 결정하여 손쉽게 설치할 수 있다.
셋째; 액체댐퍼조립체의 전후면으로 마감판넬로 마감처리하여 통상의 비내력벽으로 사용함은 물론, 화재시 액체댐퍼에 수용된 액체를 통해 내화벽체로 사용될 수 있다.
넷째: 액체댐퍼조립체에 공기댐퍼를 포함시켜 건물의 내진 성능을 보강함은 물론, 기둥과 보의 변위에 의해 액체댐퍼조립체가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 액체댐퍼조립체
11: 액체댐퍼 11a: U자형 액체댐퍼 111: 격벽
111a: 통공 112: 주입공 113: 마개 114: 칸막이벽
12: 공기댐퍼 121: 결합공
13: 끼움돌기 14: 끼움홈
20: 마감판넬
30: 제2끼움돌기
40: 환봉 41: 시일링
200: 보 300: 기둥

Claims (7)

  1. 층간 보(200)의 사이 기둥(300)과 기둥(300) 사이 비내력벽 공간에 격자 형태로 조합된 액체댐퍼(11)로 이루어지는 액체댐퍼조립체(10); 및
    상기 액체댐퍼조립체(10)의 전/후면에 마감처리되어 비내력벽을 이루는 마감판넬(20);을 포함하여 이루어지되,
    상기 각 액체댐퍼(11)는 내부에 수용되는 액체와, 전후방향으로 상호 간 슬라이딩 연결될 수 있도록 전/후면을 제외한 4방면에 선택적으로 형성되는 다수의 끼움돌기(13) 및 끼움홈(14)을 더 포함하여 구성되며,
    상기 기둥(300)과 보(200)에는 다수의 환봉(40)이 더 결합되고,
    상기 액체댐퍼조립체(10)의 가로방향 및 세로방향 외각에는 상기 환봉(40)이 삽입되는 공기댐퍼(12)를 더 포함하고,
    상기 공기댐퍼(12)는 환봉(40)이 부분 삽입될 수 있도록 결합공(121)이 더 형성되고,
    상기 환봉(40)의 자유단부에는 탄성재질의 시일링(41)이 결합되어 결합공(121)의 내부 공기를 압축한 상태로 부분 삽입되므로, 환봉(40)에 삽입된 공기댐퍼(12)의 위치 이동에 의해 액체댐퍼조립체(10)가 파손되는 것을 방지하게 되며,
    상기 각 액체댐퍼(11)의 내부에는 동적에너지를 소산시킬 수 있도록 내부를 구획하는 격벽(111)이 다수 형성되되,
    상기 격벽(111)에는 액체가 유통될 수 있는 다수의 통공(111a)이 더 형성되고,
    상기 각 액체댐퍼(11)의 내부에는 동적에너지를 소산시킬 수 있도록 내부를 구획하는 격벽(111)이 다수 형성되되,
    상기 격벽(111)은 액체가 유통될 수 있도록 메쉬망의 형태인 것을 특징으로 하는 비내력벽용 액체 댐핑 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보(200) 및 기둥(300)에는 돌출된 다수의 제2끼움돌기(30)를 설치하여 상기 액체댐퍼조립체(10)가 이탈되지 않게 고정되는 것을 특징으로 하는 비내력벽용 액체 댐핑 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 각 액체댐퍼(11)는 둘레에 결합되는 U자형 액체댐퍼(11a)를 포함하되,
    상기 U자형 액체댐퍼(11a)는 상부에 액체댐퍼(11)를 결합시키기 위한 공간부가 형성되고, 내부에는 별도의 액체를 충전시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 비내력벽용 액체 댐핑 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각 액체댐퍼(11)는 내부에는 충전된 액체를 격리시킬 수 시킬 수 있는 U자형 칸막이벽(114)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 비내력벽용 액체 댐핑 장치.
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