KR102164350B1 - 탄성 조절 댐퍼 및 이를 이용한 내진보강 구조물 - Google Patents

탄성 조절 댐퍼 및 이를 이용한 내진보강 구조물 Download PDF

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홍성효
김재욱
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(주)성건엔지니어링
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Abstract

본 발명은 내진보강구조물에 장착되어 지진하중을 감쇠시키는 댐퍼 및 내진보강 구조물에 관한 것으로서, 탄성 조절 댐퍼는, 내부에 회전공간이 마련된 원통관 형상의 부재로서 양측 밑면 각각에는 제1스크루통과공(211)이 형성된 하우징부(210); 원기둥 형상의 부재로서 하우징부(210) 내부에 수용되며, 중심축을 따라 제2스크루통과공(221)이 형성되며, 제2스크루통과공(221)의 내측면에는 가이드돌기(222)가 구비된 회전체(220); 원형봉 형상의 부재로서 외주면을 따라 길이 방향으로 나선형 절개홈(235)이 형성되며, 하우징부(210)의 제1스크루통과공(211)과 회전체(220)의 제2스크루통과공(221)를 통과하도록 조립되어 하우징부(210)의 양측 밑면에서 외측으로 돌출되는 스크루바(230); 하우징부(210)의 일측 밑면에서 외측으로 돌출된 스크루바(230)의 일측 단부에 결합되는 제1탄성부재지지캡(240); 하우징부(210)와 제1탄성부재지지캡(240) 사이에 장착되는 제1탄성부재(245); 하우징부(210)의 타측 밑면에서 외측으로 돌출된 스크루바(230)의 타측 단부에 결합되는 제2탄성부재지지캡(250); 및, 하우징부(210)와 제2탄성부재지지캡(250) 사이에 장착되는 제2탄성부재(255);를 포함하고, 회전체(220)의 가이드돌기(222)는 스크루바(230)의 나선형 절개홈(235)에 맞물리도록 결합되어 스크루바(230)를 밀어주거나 당겨주면 회전체(220)의 회전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

탄성 조절 댐퍼 및 이를 이용한 내진보강 구조물{Tension Adjustable Damper and Aseismatic Reinforcement Structure}
본 발명은 기존 철근 콘크리트 구조물(이하 '기존 구조물'이라 함) 등에 설치되어 지진하중을 효과적으로 감쇠시키는 댐퍼 및 이를 이용한 내진보강 구조물에 관한 것으로서, 마찰력과 탄성력을 이용하여 다양한 방향에서 전달되는 지진하중을 적절히 감쇠시킴과 동시에 구조물의 급격한 붕괴를 방지할 수 있는 새로운 개념의 내진보강 기술에 관한 것이다.
최근 빈번히 발생하는 지진에 대비한 내진보강에 관심이 증대되면서 학교, 공공시설물 등 건축 구조물의 내진보강이 많이 이루어지고 있으며, 일반적으로 기존 철근 콘크리트 구조물의 내진보강은 토글 또는 브레이스가 구비된 마찰댐퍼, 점성댐퍼, 슬릿강재댐퍼 등의 제진보강공법과 철골브레이스, 철골프레임, CF기둥보강 등의 내진보강공법이 활발히 사용되고 있다.
그러나 상기한 여러 종류의 내진보강공법들의 자체 성능은 다양한 실험 및 다수의 실적을 통하여 어느 정도 확보되었다고 할 수 있으나, 지진 발생시 내진보강장치와 보강대상 철근 콘크리트 구조물의 일체거동을 확보할 수 없다면 이러한 공법들은 무용지물이 될 수 밖에 없다.
따라서 내진보강장치나 공법 자체의 개발과 함께 내진보강장치와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동을 확보할 수 있는 접합구조에 대한 연구 개발의 중요성이 증대되고 있는데, 이와 관련된 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.
도1(a)와 같이 내진보강용 H형강의 웨브를 보강대상 철근 콘크리트 구조물에 접합하여 내진보강할 경우 보강대상 콘크리트 구조물(1)에 다수의 수지앵커(2)를 1열 또는 2열로 장치하고, 내진보강용 H형강의 웨브(4)에 다수의 스터드볼트(3)를 1열 또는 2열로 용접결합하고, 거푸집을 설치한 후 콘크리트(5)를 타설하는 방법을 주로 사용하고 있는데, 이러한 접합방법은 지진이 발생할 때 불규칙한 지진 에너지(횡하중)에 의하여 필연적으로 콘크리트에 균열이 발생되고, 균열이 발생됨과 동시에 H형강으로 지진하중의 전달이 어려워져 소기의 내진보강효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한 도1(b)와 같이 내진보강용 H형강의 플랜지(7)를 보강대상 콘크리트 구조물(1)에 앵커(8) 및 에폭시수지(9)를 사용하여 접합하는 방식으로 내진보강할 경우 도1(c)에 도시된 것처럼 천공드릴(10)을 이용한 앵커구멍 천공작업을 수행해야만 하는데, 이러한 천공작업 과정에서 천공드릴(10)이 상부 플랜지(11)에 간섭되어 규정된 깊이의 수직 천공이 어렵고, 천공작업 과정에서 보강대상 콘크리트 구조물(1) 내부의 철근과 천공드릴이 맞닿을 경우 이를 회피할 수 있는 적절한 방안이 없어 내진보강장치의 견고한 설치가 어려운 문제점이 있다. 아울러 이러한 문제점을 개선하기 위하여 비교적 길이가 긴 천공드릴(13)을 사용하여 앵커구멍 천공작업시 상부플랜지(11)에도 구멍을 뚫는 경우도 있으나 이 방법 역시 천공작업 도중 철근 콘크리트 구조물 내부의 철근과 맞닿을 경우 이를 회피할 적절한 방법이 없을 뿐만 아니라 불필요한 천공 과정이 추가되고, 상부플랜지(11)의 천공에 따른 강도 저하의 결과를 초래하게 된다.
아울러, 도1에 도시된 내진구조들은 지진하중을 효과적으로 감쇠할 수 있는 기능이 거의 없어 보강 구조물의 강도를 초과하는 지진하중이 작용할 경우 보강 구조물과 함께 철근 콘크리트 구조물의 붕괴가 급속히 이루어지면서 대피 시간을 충분히 확보할 수 없다는 문제점도 있다.
따라서 효과적인 시공으로 내진보강장치와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동성을 확보함과 동시에 지진하중을 적절히 감쇠시키고, 기존 철근 콘크리트 구조물의 급속한 붕괴를 방지할 수 있는 새로운 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
등록특허 제10-1070872호
등록특허 제10-1368312호
등록특허 제10-1900459호
등록특허 제10-2017546호
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 신속하고 간편한 시공으로 기존 철근 콘크리트 구조물과의 일체 거동성을 확보함과 동시에 지진하중을 적절히 감쇠시킬 수 있고, 기존 철근 콘크리트 구조물의 급속한 붕괴를 방지할 수 있는 새로운 탄성 조절 댐퍼 및 이를 이용한 내진보강 구조물을 제시함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 내진보강구조물에 장착되어 지진하중을 감쇠시키는 댐퍼에 관한 것으로서, 내부에 회전공간이 마련된 원통관 형상의 부재로서 양측 밑면 각각에는 제1스크루통과공(211)이 형성된 하우징부(210); 원기둥 형상의 부재로서 상기 하우징부(210) 내부의 회전공간에 수용되며, 원기둥 형상의 중심축을 따라 제2스크루통과공(221)이 형성되며, 상기 제2스크루통과공(221)의 내측면에는 가이드돌기(222)가 구비된 회전체(220); 원형봉 형상의 부재로서 외주면을 따라 길이 방향으로 나선형 절개홈(235)이 형성되며, 상기 하우징부(210)의 제1스크루통과공(211)과 상기 회전체(220)의 제2스크루통과공(221)를 통과하도록 조립되어 상기 하우징부(210)의 양측 밑면에서 외측으로 돌출되는 스크루바(230); 상기 하우징부(210)의 일측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 일측 단부에 결합되는 제1탄성부재지지캡(240); 코일 스프링 부재로서, 상기 하우징부(210)의 일측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 일측 단부에 삽입되어 상기 하우징부(210)의 일측 밑면과 상기 제1탄성부재지지캡(240) 사이에 위치하고, 상기 제1탄성부재지지캡(240)을 탄성지지하는 제1탄성부재(245); 상기 하우징부(210)의 타측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 타측 단부에 결합되는 제2탄성부재지지캡(250); 코일 스프링 부재로서, 상기 하우징부(210)의 타측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 타측 단부에 삽입되어 상기 하우징부(210)의 타측 밑면과 상기 제2탄성부재지지캡(250) 사이에 위치하고, 상기 제2탄성부재지지캡(250)을 탄성지지하는 제2탄성부재(255); 상기 하우징부(210)의 내주면과 상기 회전체(220)의 외주면 사이의 공간에 상기 회전체(220)의 외주면을 둘러싸도록 장착되는 것으로서, 판상의 탄성부재를 이용하여 연속되는 파형 웨이브 형상으로 제작된 탄성마찰판(260); 상기 하우징부(210)의 내주면과 상기 탄성마찰판(260)의 외측면 사이에 위치하며, 상기 탄성마찰판(260)의 외측면을 감싸는 압착판(270); 상기 하우징부(210)의 외주면을 따라 미리 설정된 간격으로 나사체결되며, 상기 하우징부(210)의 외주면을 관통하여 상기 압착판(270)에 맞닿는 다수의 탄성조절볼트(275); 상기 제1탄성부재지지캡(240)과 미리 설정된 거리만큼 이격되어 나란하게 배치되는 하우징마찰판(280); 일측은 상기 하우징마찰판(280)에 결합되고, 타측은 상기 하우징부(210)의 일측에 결합되어 상기 하우징마찰판(280)과 상기 하우징부(210)를 하나로 연결하는 다수의 연결부재(285); 상기 하우징마찰판(280)과 맞닿도록 볼트결합되는 제1회전마찰판(315); 일측 단부는 상기 제1회전마찰판(315)에 용접결합되고, 타측에는 외주면을 따라 나사산이 형성된 제1나사봉(311); "⊥"형 또는 "ㅛ"형 단면을 가지는 제1장착브라켓(341); 일측 단부는 상기 제1장착브라켓(341)에 상하 방향으로 회전가능하게 볼트결합되고, 타측에는 외주면을 따라 나사산이 형성된 제2나사봉(312); 및, 중앙을 관통하는 구멍 내주면에 나사산이 형성되고, 상기 제1나사봉(311)과 상기 제2나사봉(312) 각각에 나사체결되어 길이조절너트(313);을 포함하고, 상기 회전체(220)의 가이드돌기(222)는 상기 스크루바(230)의 나선형 절개홈(235)에 맞물리도록 결합되어 상기 스크루바(230)를 밀어주거나 당겨주면 상기 회전체(220)의 회전이 이루어지고, 상기 회전체(220)가 회전할 경우 상기 회전체(220)를 탄성지지하는 상기 탄성마찰판(260)의 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하고, 상기 탄성조절볼트(275)를 풀거나 조여주면 상기 압착판(270)이 상기 탄성마찰판(260)을 압착하는 힘의 크기가 달라지면서 상기 회전체(220)와 상기 탄성마찰판(260) 사이의 마찰력이 조절되고, 상기 길이조절너트(313)의 회전 방향에 따라 상기 제1회전마찰판(315)과 상기 제1장착브라켓(341) 사이의 거리가 증감하고, 상기 제1회전마찰판(315)에는 볼트가 통과하는 구멍이 원호 형상으로 절개되어 상기 하우징마찰판(280)과 상기 제1회전마찰판(315)이 서로 맞닿아 볼트결합된 상태에서 미리 정해진 범위 내에서 회전이 가능하고, 상기 하우징마찰판(280)과 상기 제1회전마찰판(315)의 접촉면에는 회전시 볼트의 결합력에 따른 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하면서 지진하중이 감쇠되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 이러한 댐퍼를 이용한 내진보강 구조물에 관한 것으로서, 기존 구조물의 외벽을 따라 수직 방향으로 배열되고, 기존 구조물의 외벽과 간격을 유지하도록 설치되는 보강철골기둥(100); 제1장착브라켓(341)와 제2장착브라켓(342) 가운데 어느 하나는 보강철골기둥(100)과 결합되고, 나머지 하나는 기존 구조물의 외벽에 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 다양한 방향으로 작용하는 지진하중을 마찰력과 탄성력을 이용하여 효과적으로 감쇠시킬 수 있다.
다시 말하면, 스크루바(230)를 어느 일측으로 밀었다가 놓으면 제1탄성부재(245)와 제2탄성부재(255)의 탄성 작용으로 초기 위치로 복귀하게 되는데, 이러한 탄성 작용에 의하여 지진하중을 점진적으로 감쇠하게 되고, 회전체(220)가 회전할 경우 회전체(220)를 탄성으로 지지하는 탄성마찰판(260)의 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하고, 이러한 마찰열을 통하여 지진하중(에너지)가 감쇠될 수 있다.
또한, 하우징마찰판(280)과 제1회전마찰판(315)의 접촉면 및 제2탄성부재지지캡(250)과 제2회전마찰판(325)의 접촉면에는 회전시 볼트의 결합력에 따른 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하면서 지진하중이 감쇠될 수 있고, 파형 웨이브(330)의 탄성 범위 내에서 신장과 수축, 상하 방향 진동을 통하여 지진하중(에너지)을 감쇠할 수도 있는데, 회전 방향이나 거동 방향이 입체적으로 서로 달라 다양한 방향에서 전달되는 지진하중을 효과적으로 감쇠할 수 있다.
둘째, 기존 구조물의 외부에 보강철골기둥(100)을 설치하고, 탄성 조절 댐퍼를 통하여 보강철골기둥(100)과 기존 구조물의 외벽을 하나로 연결하는 방식을 적용함으로써 더욱 신속하고 간편하게 시공할 수 있다.
셋째, 마찰력과 탄성력으로 감당하지 못하는 규모의 지진하중이 작용하더라도 파형 웨이브(330) 소성변형(plastic deformation)을 통하여 보강철골기둥(100)과 기존 구조물의 결합구조를 유지함으로써 기존 구조물의 급격한 붕괴를 방지하고 거주자들의 탈출 시간을 확보할 수 있다.
도1은 종래 기술을 도시한다.
도2는 본 발명의 구체적 실시예의 단면 구조를 도시하는데, 결합 구조 이해의 편리성을 도모하기 위하여 스크루바(230)는 단면 구조가 아니라 외형을 도시한다.
도3은 본 발명의 다른 구체적 실시예로서, 제1댐핑스트랩(310)과 장력조절기능이 추가된 경우를 도시한다.
도4는 탄성 조절 댐퍼를 이용한 내진보강 구조물의 결합 구조를 도시한다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 내진보강구조물에 장착되어 지진하중을 감쇠시키는 댐퍼 및 이를 이용한 내진보강 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 댐퍼는 도2에 도시된 단면 구조를 가진다.
하우징부(210)는 내부에 회전공간이 마련된 원통관 형상의 부재로서 하우징부(210)의 양측 밑면 각각에는 제1스크루통과공(211)이 형성된다.
회전체(220)는 원기둥 형상의 부재로서 하우징부(210) 내부의 회전공간에 수용된다.
회전체(220)의 중심축을 따라 제2스크루통과공(221)이 관통되는데, 이러한 제2스크루통과공(221)의 내측면에는 가이드돌기(222)가 돌출되어 스크루바(230)의 나선형 절개홈(235)에 맞물리도록 결합된다.
스크루바(230)는 원형봉 형상의 부재로서 스크루바(230)의 외주면을 따라 길이 방향으로 나선형 절개홈(235)이 형성된다.
스크루바(230)는 하우징부(210)의 제1스크루통과공(211)과 회전체(220)의 제2스크루통과공(221)를 통과하도록 조립되어 하우징부(210)의 양측 밑면에서 외측으로 돌출된다.
제1탄성부재지지캡(240)은 하우징부(210)의 일측 밑면에서 외측으로 돌출된 스크루바(230)의 일측 단부에 결합된다.
이러한 제1탄성부재지지캡(240)은 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나, 스크루바 일측 단부를 따라 나사체결되는 구조가 될 수도 있고, 제1탄성부재지지캡(240)을 측면을 관통하여 스크루바(230)에 도달하는 핀이나 스크루를 이용하여 결합하는 방식 등이 선택될 수 있고, 용접결합 등의 방식이 선택될 수도 있다.
제1탄성부재(245)는 하우징부(210)의 일측 밑면에서 외측으로 돌출된 스크루바(230)의 일측 단부에 삽입되어 하우징부(210)의 일측 밑면과 제1탄성부재지지캡(240) 사이에 위치하고, 제1탄성부재지지캡(240)을 탄성지지하는데, 코일 스프링 가운데 적절한 규격의 제품을 선택할 수 있다.
제2탄성부재지지캡(250)은 하우징부(210)의 타측 밑면에서 외측으로 돌출된 스크루바(230)의 타측 단부에 결합된다.
이러한 제2탄성부재지지캡(250)은 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나, 스크루바 일측 단부를 따라 나사체결되는 구조가 될 수도 있고, 제2탄성부재지지캡(250)을 측면을 관통하여 스크루바(230)에 도달하는 핀이나 스크루를 이용하여 결합하는 방식 등이 선택될 수 있고, 용접결합 등의 방식이 선택될 수도 있다.
제2탄성부재(255)는 코일 스프링 부재로서, 하우징부(210)의 타측 밑면에서 외측으로 돌출된 스크루바(230)의 타측 단부에 삽입되어 하우징부(210)의 타측 밑면과 제2탄성부재지지캡(250) 사이에 위치하고, 제2탄성부재지지캡(250)을 탄성지지하는데, 코일 스프링 가운데 적절한 규격의 제품을 선택할 수 있다.
이와 같이 제1탄성부재지지캡(240)과 제2탄성부재지지캡(250) 각각이 제1탄성부재(245)와 제2탄성부재(255)에 의하여 탄성지지되는 구조로 결합되어 스크루바(230)를 어느 일측으로 밀었다가 놓으면 제1탄성부재(245)와 제2탄성부재(255)의 탄성 작용으로 초기 위치로 복귀하게 되는데, 이러한 탄성 작용에 의하여 지진하중을 점진적으로 감쇠시키게 된다.
아울러, 회전체(220)의 가이드돌기(222)는 스크루바(230)의 나선형 절개홈(235)에 맞물리도록 결합되어 있는 바, 스크루바(230)를 밀어주거나 당겨주면 볼스크루와 같은 작동원리에 의하여 회전체(220)의 회전이 이루어지게 된다.
탄성마찰판(260)은 하우징부(210)의 내주면과 회전체(220)의 외주면 사이의 공간에 장착되는데, 탄성마찰판(260)은 판상의 탄성부재를 이용하여 연속되는 파형 웨이브 형상으로 제작되고 회전체(220)의 외주면을 둘러싸도록 장착되면서 회전체(220)를 탄성력으로 지지하게 된다.
따라서, 회전체(220)가 회전할 경우 회전체(220)를 탄성지지하는 탄성마찰판(260)의 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하고, 이러한 마찰열을 통하여 지진하중(에너지)가 감쇠될 수 있다.
압착판(270)은 하우징부(210)의 내주면과 탄성마찰판(260)의 외측면 사이에 위치하며, 탄성마찰판(260)의 외측면을 감싸도록 장착된다.
탄성조절볼트(275)는 하우징부(210)의 외주면을 따라 미리 설정된 간격으로 나사체결되며, 하우징부(210)의 외주면을 관통하여 압착판(270)에 맞닿는다. 다수의 탄성조절볼트(275);
따라서, 탄성조절볼트(275)를 풀거나 조여주면 압착판(270)이 탄성마찰판(260)을 압착하는 힘의 크기가 달라지면서 회전체(220)와 탄성마찰판(260) 사이의 마찰력이 조절되면서 지진하중(에너지)의 감쇠 정도가 달라지게 된다.
도3은 본 발명의 다른 구체적 실시예로서, 제1댐핑스트랩(310)과 장력조절기능이 추가되는 형태를 도시한다.
하우징마찰판(280)은 제1탄성부재지지캡(240)과 미리 설정된 거리만큼 이격되어 나란하게 배치된다.
연결부재(285)는 일측이 하우징마찰판(280)에 결합되고, 타측은 하우징부(210)의 일측에 결합되어 하우징마찰판(280)과 하우징부(210)를 하나로 연결한다. 이러한 연결부재(285)는 최소 3개 이상 사용되는 것이 바람직하다.
제1회전마찰판(315)은 하우징마찰판(280)과 맞닿도록 볼트결합된다.
제1나사봉(311)은 원형봉 형상의 자재로 제작되는데, 제1나사봉(311)의 일측 단부는 상기 제1회전마찰판(315)에 용접결합되고, 제1나사봉(311)의 타측에는 외주면을 따라 나사산이 형성된다.
제1장착브라켓(341)은 "⊥"형 또는 "ㅛ"형 단면을 가진다.
제2나사봉(312)은 원형봉 형상의 자재로 제작되는데, 제2나사봉(312)의 일측 단부는 제1장착브라켓(341)에 상하 방향으로 회전가능하게 볼트결합되고, 제2나사봉(312)의 타측에는 외주면을 따라 나사산이 형성된다.
길이조절너트(313)는 중앙을 관통하는 구멍 내주면에 나사산이 형성되는데, 도3에 도시된 것처럼 제1나사봉(311)과 제2나사봉(312) 각각에 나사체결된다.
이러한 길이조절너트(313)의 회전 방향에 따라 제1회전마찰판(315)과 제1장착브라켓(341) 사이의 거리가 증감하게 된다. 다시 말하면, 길이조절너트(313)를 시계 방향으로 돌리면 제1나사봉(311)과 제2나사봉(312)이 길이조절너트(313)를 중심을 향하여 이동하면서 전체 길이가 줄어들게 되고, 반시계 방향으로 돌리면 제1나사봉(311)과 제2나사봉(312)이 서로 멀어지면서 전체 길이가 늘어나는 구조이다.
따라서, 보강철골기둥(100)과 기존 구조물의 외벽 사이의 간격에 따라 적절히 길이 조절을 함으로써 시공의 편의성과 정밀도를 높일 수 있다.
제1회전마찰판(315)에는 볼트가 통과하는 구멍이 원호 형상으로 절개되어 하우징마찰판(280)과 제1회전마찰판(315)이 서로 맞닿아 볼트결합된 상태에서 미리 정해진 범위 내에서 회전이 가능한 구조가 된다.
아울러, 하우징마찰판(280)과 제1회전마찰판(315)의 접촉면에는 회전시 볼트의 결합력에 따른 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하면서 지진하중이 감쇠될 수 있다.
제2회전마찰판(325)은 제2탄성부재지지캡(250)과 맞닿도록 볼트결합된다.
제2댐핑스트랩(320)은 스트랩(strap) 형상의 강판으로 제작되어 상하 방향으로 파형 웨이브(330)가 형성되는데, 제2댐핑스트랩(320)의 일측 단부는 제2회전마찰판(325)에 용접결합된다.
파형 웨이브(330)는 탄성 범위 내에서 제2댐핑스트랩(320)의 길이 방향으로 늘어나거나 줄어들면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있고, 상하 방향으로 진동하면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있다.
또한 탄성 한계를 초과하는 지진하중이 작용할 경우 파형 웨이브(330)가 소성 변형을 통하여 길게 늘어지면서 기존 구조물과 보강철골기둥(100)의 결합 구조를 유지함으로써 기존 구조물의 급격한 붕괴를 방지할 수 있다.
제2장착브라켓(342)은 "⊥"형 단면을 가지며, 제2댐핑스트랩(320)의 타측 단부에 좌우 방향으로 회전가능하도록 볼트결합된다.
제2회전마찰판(325)에는 볼트가 통과하는 구멍이 원호 형상으로 절개되어 제2탄성부재지지캡(250)과 제2회전마찰판(325)이 서로 맞닿아 볼트결합된 상태에서 미리 정해진 범위 내에서 회전이 가능한 구조가 된다.
아울러, 제2탄성부재지지캡(250)과 제2회전마찰판(325)의 접촉면에는 회전시 볼트의 결합력에 따른 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하면서 지진하중이 감쇠될 수 있다.
도4에는 도3에 도시된 탄성 조절 댐퍼를 이용한 내진보강 구조물의 구체적 실시예가 도시되어 있다.
보강철골기둥(100)은 기존 구조물의 외벽을 따라 수직 방향으로 배열되고, 기존 구조물의 외벽과 간격을 유지하도록 설치된다.
이러한 보강철골기둥(100)은 다양한 철골 부재가 선택될 수 있는데, 일반적으로 생산되는 다양한 단면 형상의 형강이나 강관 가운데 적절한 것이 사용될 수도 있고, 필요에 따라 형강이나 강관에 보강웨브와 같은 보강부재가 추가로 용접된 형태가 될 수도 있다.
즉, 본 발명의 구체적 실시예에서는 "H" 형강이 사용되었으나 반드시 이러한 형태의 철골 부재로 한정되는 것은 아니며 적절한 강도를 유지할 수 있으면 어떤 철골 부재라도 사용이 가능하다.
이러한 보강철골기둥(100)의 하단부는 파일, 철근 배근, 콘크리트 타설 등을 통하여 지면에 고정되도록 설치되어야 하는데, 지면에 고정하는 방식은 이미 상용화된 다양한 시공 방법 가운데 적절한 방식을 선택하면 된다.
아울러 이러한 보강철골기둥(100)은 창호나 출입구와 같은 개구부가 없는 부위에 설치되거나, 기존 구조물의 기둥을 따라 나란하게 설치됨이 바람직하다.
제1장착브라켓(341)와 제2장착브라켓(342) 가운데 어느 하나는 보강철골기둥(100)에 결합되고, 나머지 하나는 기존 구조물의 외벽에 결합되어 탄성 조절 댐퍼는 기존 구조물과 일체 거동을 하면서 다양한 방향으로 전달되는 지진하중(에너지)를 효율적으로 감쇠하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
100:보강철골기둥
210:하우징부
211:제1스크루통과공
220:회전체
221:제2스크루통과공
222:가이드돌기
230:스크루바
235:나선형 절개홈
240:제1탄성부재지지캡
245:제1탄성부재
250:제2탄성부재지지캡
255:제2탄성부재
260:탄성마찰판
270:압착판
275:탄성조절볼트
280:하우징마찰판
285:연결부재
311:제1나사봉
312:제2나사봉
313:길이조절볼트
315:제1회전마찰판
320:제2댐핑스트랩
325:제2회전마찰판
330:파형 웨이브
341:제1장착브라켓
342:제2장착브라켓

Claims (3)

  1. 내진보강구조물에 장착되어 지진하중을 감쇠시키는 댐퍼에 관한 것으로서,
    내부에 회전공간이 마련된 원통관 형상의 부재로서 양측 밑면 각각에는 제1스크루통과공(211)이 형성된 하우징부(210);
    원기둥 형상의 부재로서 상기 하우징부(210) 내부의 회전공간에 수용되며, 원기둥 형상의 중심축을 따라 제2스크루통과공(221)이 형성되며, 상기 제2스크루통과공(221)의 내측면에는 가이드돌기(222)가 구비된 회전체(220);
    원형봉 형상의 부재로서 외주면을 따라 길이 방향으로 나선형 절개홈(235)이 형성되며, 상기 하우징부(210)의 제1스크루통과공(211)과 상기 회전체(220)의 제2스크루통과공(221)를 통과하도록 조립되어 상기 하우징부(210)의 양측 밑면에서 외측으로 돌출되는 스크루바(230);
    상기 하우징부(210)의 일측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 일측 단부에 결합되는 제1탄성부재지지캡(240);
    코일 스프링 부재로서, 상기 하우징부(210)의 일측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 일측 단부에 삽입되어 상기 하우징부(210)의 일측 밑면과 상기 제1탄성부재지지캡(240) 사이에 위치하고, 상기 제1탄성부재지지캡(240)을 탄성지지하는 제1탄성부재(245);
    상기 하우징부(210)의 타측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 타측 단부에 결합되는 제2탄성부재지지캡(250);
    코일 스프링 부재로서, 상기 하우징부(210)의 타측 밑면에서 외측으로 돌출된 상기 스크루바(230)의 타측 단부에 삽입되어 상기 하우징부(210)의 타측 밑면과 상기 제2탄성부재지지캡(250) 사이에 위치하고, 상기 제2탄성부재지지캡(250)을 탄성지지하는 제2탄성부재(255);
    상기 하우징부(210)의 내주면과 상기 회전체(220)의 외주면 사이의 공간에 상기 회전체(220)의 외주면을 둘러싸도록 장착되는 것으로서, 판상의 탄성부재를 이용하여 연속되는 파형 웨이브 형상으로 제작된 탄성마찰판(260);
    상기 하우징부(210)의 내주면과 상기 탄성마찰판(260)의 외측면 사이에 위치하며, 상기 탄성마찰판(260)의 외측면을 감싸는 압착판(270);
    상기 하우징부(210)의 외주면을 따라 미리 설정된 간격으로 나사체결되며, 상기 하우징부(210)의 외주면을 관통하여 상기 압착판(270)에 맞닿는 다수의 탄성조절볼트(275);
    상기 제1탄성부재지지캡(240)과 미리 설정된 거리만큼 이격되어 나란하게 배치되는 하우징마찰판(280);
    일측은 상기 하우징마찰판(280)에 결합되고, 타측은 상기 하우징부(210)의 일측에 결합되어 상기 하우징마찰판(280)과 상기 하우징부(210)를 하나로 연결하는 다수의 연결부재(285);
    상기 하우징마찰판(280)과 맞닿도록 볼트결합되는 제1회전마찰판(315);
    일측 단부는 상기 제1회전마찰판(315)에 용접결합되고, 타측에는 외주면을 따라 나사산이 형성된 제1나사봉(311);
    "⊥"형 또는 "ㅛ"형 단면을 가지는 제1장착브라켓(341);
    일측 단부는 상기 제1장착브라켓(341)에 상하 방향으로 회전가능하게 볼트결합되고, 타측에는 외주면을 따라 나사산이 형성된 제2나사봉(312); 및,
    중앙을 관통하는 구멍 내주면에 나사산이 형성되고, 상기 제1나사봉(311)과 상기 제2나사봉(312) 각각에 나사체결되어 길이조절너트(313);
    을 포함하고,
    상기 회전체(220)의 가이드돌기(222)는 상기 스크루바(230)의 나선형 절개홈(235)에 맞물리도록 결합되어 상기 스크루바(230)를 밀어주거나 당겨주면 상기 회전체(220)의 회전이 이루어지고,
    상기 회전체(220)가 회전할 경우 상기 회전체(220)를 탄성지지하는 상기 탄성마찰판(260)의 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하고,
    상기 탄성조절볼트(275)를 풀거나 조여주면 상기 압착판(270)이 상기 탄성마찰판(260)을 압착하는 힘의 크기가 달라지면서 상기 회전체(220)와 상기 탄성마찰판(260) 사이의 마찰력이 조절되고,
    상기 길이조절너트(313)의 회전 방향에 따라 상기 제1회전마찰판(315)과 상기 제1장착브라켓(341) 사이의 거리가 증감하고,
    상기 제1회전마찰판(315)에는 볼트가 통과하는 구멍이 원호 형상으로 절개되어 상기 하우징마찰판(280)과 상기 제1회전마찰판(315)이 서로 맞닿아 볼트결합된 상태에서 미리 정해진 범위 내에서 회전이 가능하고, 상기 하우징마찰판(280)과 상기 제1회전마찰판(315)의 접촉면에는 회전시 볼트의 결합력에 따른 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하면서 지진하중이 감쇠되는 것을 특징으로 하는 탄성 조절 댐퍼.
  2. 제1항에서,
    상기 제2탄성부재지지캡(250)과 맞닿도록 볼트결합되는 제2회전마찰판(325);
    스트랩(strap) 형상의 강판으로 제작되며, 일측 단부는 상기 제2회전마찰판(325)에 용접결합되고, 상하 방향으로 파형 웨이브(330)가 형성된 제2댐핑스트랩(320); 및,
    "⊥"형 단면을 가지며, 상기 제2댐핑스트랩(320)의 타측 단부에 좌우 방향으로 회전가능하도록 볼트결합되는 제2장착브라켓(342);
    이 더 포함되고,
    상기 제2회전마찰판(325)에는 볼트가 통과하는 구멍이 원호 형상으로 절개되어 상기 제2탄성부재지지캡(250)과 상기 제2회전마찰판(325)이 서로 맞닿아 볼트결합된 상태에서 미리 정해진 범위 내에서 회전이 가능하고, 상기 제2탄성부재지지캡(250)과 상기 제2회전마찰판(325)의 접촉면에는 회전시 볼트의 결합력에 따른 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하면서 지진하중이 감쇠되는 것을 특징으로 하는 탄성 조절 댐퍼.
  3. 제2항에 기재된 탄성 조절 댐퍼를 이용한 내진보강 구조물에 관한 것으로서,
    기존 구조물의 외벽을 따라 수직 방향으로 배열되고, 기존 구조물의 외벽과 간격을 유지하도록 설치되는 보강철골기둥(100);
    상기 제1장착브라켓(341)와 상기 제2장착브라켓(342) 가운데 어느 하나는 상기 보강철골기둥(100)과 결합되고, 나머지 하나는 기존 구조물의 외벽에 결합되는 것을 특징으로 하는 탄성 조절 댐퍼를 이용한 내진보강 구조물.
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