KR102213493B1 - 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼 - Google Patents

지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼 Download PDF

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    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal
    • F16F15/085—Use of both rubber and metal springs

Abstract

본 발명은 지진 발생시의 발생하는 지진에너지를 최소화 하기 위하여 큐빅형프레임 하부 및 큐빅형프레임 상부를 형성하고 그 하단에 하단충격흡수부 및 상단충격흡수부를 구비하여 1차 지진 에너지 흡수를 이루고, 상기 지진 에너지를 지지부를 통해 에너지감쇠고무통이 다시 전달받아 2차 흡수 및 분산시킨 후 상기 에너지감쇠고무통 내부의 탑재된 강화 스프링이 다시 한번 상기 지진 에너지를 소산시켜 3차 흡수를 이루어 효과적인 지진에너지 감쇠기능을 수행하는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼에 관한 것이다.

Description

지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼{Rubber-based damper with enhanced seismic energy absorption}
본 발명은 지진 발생시의 발생하는 지진에너지를 최소화 하기 위하여 큐빅형프레임 하부 및 큐빅형프레임 상부를 형성하고 그 하단에 하단충격흡수부 및 상단충격흡수부를 구비하여 1차 지진 에너지 흡수를 이루고, 상기 지진 에너지를 지지막대 상부와 지지막대 하부를 통해 전달받아 2차 흡수 및 분산시킨 후 상기 에너지감쇠고무통 내부의 탑재된 강화 스프링이 다시 한번 상기 지진 에너지를 소산시켜 3차 흡수를 이루어 효과적인 지진에너지 감쇠기능을 수행하는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼에 관한 것이다.
일반적으로 우리나라는 1905년부터 지진계를 이용하여 지진을 과학적으로 관찰하기 시작했고, 1978년부터 현재까지 30여년 동안 우리나라에서도 크고 작은 지진이 매년 발생하고 있으므로 지진으로부터 안전 지대라고 할 수 없다.
이와 같이, 땅속 깊은 곳에 쌓인 지진 에너지가 나와 발생하는 지진을 대비하기 위해 구조물 내부에 설치하는 댐퍼 혹은 구조물 바닥면에 내진을 버틸 수 있는 내진설계에 대한 발명이 지속적으로 이루어지고 있다.
그리하여, 본 발명자 출원번호 10-2019-0166723인 구조물의 기둥 하부와 기초 사이에 수평방향으로만 움직일 수 있는 구조물 내진 장치를 이용함으로써, 지진 발생시 강한 지진파에 의하더라도 상부 구조물이 수평방향으로 천천히 평행이동하도록 함으로써, 건물 내의 거주자들이 피할 수 있는 시간을 충분히 제공하는 구조물 내진 설계 공법을 출원한 바 있다.
그러나, 상기 출원한 발명은 충분히 시간을 벌어 거주자들이 피할 수 있는 시간을 벌어주는 수준에 그쳐, 본 발명자는 더욱 나아가 지진 발생 시에도 효과적인 지진에너지 흡수를 통해 건물의 붕괴를 막을 수 있도록 하여 업그레이드된 댐퍼를 발명 하고자 한다.
대한민국 등록특허:10-2102364 등록일자:(2020년04월13일) 대한민국 등록특허:10-1568185 등록일자:(2015년11월05일) 대한민국 공개특허: 10-2018-0102416 공개일자:(2018년09월17일) 대한민국 등록특허:10-1052916 등록일자:(2011년07월25일)
상기 문제를 해결하기 위해,
본 발명은 지진 발생시의 발생하는 지진에너지를 최소화 하기 위하여 큐빅형프레임 하부 및 큐빅형프레임 상부를 형성하고,
그 하단에 지진에너지 흡수용 고무로 이루어진 하단충격흡수부 및 상단충격흡수부를 구비하여 1차 지진 에너지 흡수를 이룰 수 있도록 하고,
상기 지진 에너지를 지지막대 상부 및 지지막대하부를 통해 에너지감쇠고무통이 다시 전달받아 2차 흡수 및 분산시킬 수 있도록 하고,
상기 에너지감쇠고무통 내부의 탑재된 강화 스프링이 다시 한번 상기 지진 에너지를 소산시킬 수 있도록 하고,
3차 흡수를 이루어 효과적인 지진에너지 감쇠기능을 수행할 수 있도록 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
본 발명은 구조물의 바닥면과 맞닿는 큐빅형프레임 하부와 상기 구조물의 천정면과 맞닿는 큐빅형프레임 상부를 포함하는 구조물상하받침부 중간에 설치되어 지진보강을 이루는 댐퍼에 있어서,
상기 댐퍼는,
상기 큐빅형프레임 상부의 바닥면과 접하는 판 형상의 제1플레이트와,
상부가 상기 제1플레이트 바닥면과 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제1고무판을 포함하는 상단충격흡수부;
상부는 상기 상단충격흡수부와 접하면서 하부는 하단충격흡수부와 접하되, 다수의 지지부재가 형성되는 탄성체 탑재부재;
상부가 상기 탄성체 탑재부재 하부와 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제2고무판와,
상기 제2고무판의 바닥면과 접하여 상기 제2고무판을 지지하는 제2플레이트를 포함하는 하단충격흡수부;
상기 상단충격흡수부, 하단충격흡수부 및 탄성체탑재부재 중앙에 세로방향으로 형성되는 탑재홀과,
원판형 받침과, 상기 원판형 받침의 중앙으로부터 직교하여 세로방향으로 돌출 형성되는 막대를 포함하되, 상기 막대가 상기 탄성체탑재부재 및 상단충격흡수부에 형성된 상기 탑재홀을 관통하는 지지막대상부와,
원판형 받침과, 상기 원판형 받침의 중앙으로부터 직교하여 세로방향으로 돌출 형성되는 막대를 포함하되, 상기 막대가 탄성체탑재부재 및 하단충격흡수부에 형성된 상기 탑재홀을 관통하는 지지막대하부와,
상기 지지막대상부와 지지막대하부 사이에 형성되어 상기 지지막대상부 및 지지막대하부와 상하로 일체를 이루되, 내부에 강화 스프링틀이 형성되는 에너지감쇠고무통와,
상기 에너지감쇠고무통 내부에 탑재되되, 상기 에너지감쇠고무통의 스프링틀에 탑재되는 강화 스프링을 포함하는 지진에너지감쇠부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼를 제공한다.
본 발명은 3차에 걸쳐 에너지감쇠효과를 이루어 보다 효율적으로 지진에너지를 흡수하고 이를 통해, 지진으로 인한 구조물의 흔들림을 방지하여 지진피해를 감소할 수 있도록 하면서 사회적 및 경제적 피해를 최소화하는 효과를 갖는다.
도1은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 구조물상하받침부를 포함하는 전체도.
도2는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 분해 사시도.
도3은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 사시도.
도4는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 지진에너지감쇠부 세부 사시도
도5는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 지진에너지감쇠부 세부 사시도
도6은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 지진에너지감쇠부 사시도
도7은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 단면도.
도8은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 지진에너지에 대하여 감쇠 흡수 및 소산을 통한 3차흡수를 나타내는 도면
도9는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 3D 사시도
도10은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 에너지감쇠고무통 3D 사시도.
도11은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼을 구조물에 설치하여 인테리어 역할을 하는 것을 예시적으로 나타내는 도면
도12는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼을 구조물에 설치하는 것을 예시적으로 나타내는 도면.
도13은 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼을 구조물에 설치한 후와 설치전을 비교하여 지진으로 인한 구조물의 변형 정도를 예시적으로 나타내는 도면.
도14는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼을 구조물 내부에 설치한 것을 더욱 구체적으로 나타내는 도면.
도15는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼을 구조물 내부에 설치한 것을 더욱 구체적으로 나타내는 두번째 도면.
이하, 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.
도 1 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 구조물의 바닥면과 맞닿는 큐빅형프레임 하부(11)와 상기 구조물의 천정면과 맞닿는 큐빅형프레임 상부(12)를 포함하는 구조물상하받침부(10) 중간에 설치되어 지진보강을 이루는 댐퍼(1)에 있어서,
상기 댐퍼(1)는,
상기 큐빅형프레임 상부(12)의 바닥면과 접하는 판 형상의 제1플레이트(21)와,
상부가 상기 제1플레이트(21) 바닥면과 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제1고무판(22)을 포함하는 상단충격흡수부(20);
상부는 상기 상단충격흡수부(20)와 접하면서 하부는 하단충격흡수부와 접하되, 다수의 지지부재(31)가 형성되는 탄성체 탑재부재(30);
상부가 상기 탄성체 탑재부재(30) 하부와 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제2고무판(41)와,
상기 제2고무판의 바닥면(41)과 접하여 상기 제2고무판(41)을 지지하는 제2플레이트(42)를 포함하는 하단충격흡수부(40);
상기 상단충격흡수부(20), 하단충격흡수부(40) 및 탄성체탑재부재(30) 중앙에 세로방향으로 형성되는 탑재홀(51)과,
원판형 받침(521)과, 상기 원판형 받침(521)의 중앙으로부터 직교하여 세로방향으로 돌출 형성되는 막대(522)를 포함하되, 상기 막대(522)가 상기 탄성체탑재부재(30) 및 상단충격흡수부(20)에 형성된 상기 탑재홀(51)을 관통하는 지지막대상부(52)와,
원판형 받침(532)과, 상기 원판형 받침(532)의 중앙으로부터 직교하여 세로방향으로 돌출 형성되는 막대(533)를 포함하되, 상기 막대(533)가 탄성체탑재부재(30) 및 하단충격흡수부(40)에 형성된 상기 탑재홀(51)을 관통하는 지지막대하부(53)와,
상기 지지막대상부(52)와 지지막대하부(53) 사이에 형성되어 상기 지지막대상부(52) 및 지지막대하부(53)와 상하로 일체를 이루되, 내부에 강화 스프링틀(541)이 형성되는 에너지감쇠고무통(54)와,
상기 에너지감쇠고무통(54) 내부에 탑재되되, 상기 에너지감쇠고무통(54)의 스프링틀(541)에 탑재되는 강화 스프링(55)을 포함하는 지진에너지감쇠부(50); 를 포함한다.
이하, 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼의 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.
도1의 도시된 바와 같이, 본 발명은 구조물의 바닥면과 맞닿는 박스 형태의 틀에 "X" 형상을 이루는 큐빅형프레임 하부(11)가 형성되고, 구조물의 바닥과 맞닿아 댐퍼(1)를 지지하고, 구조물의 천정면과 맞닿는 상기 큐빅형프레임 하부(11)와 동일한 구조를 이루는 큐빅형프레임 상부(12)가 형성되면서 상기 큐빅형프레임 하부(11) 및 큐빅형프레임 상부(12) 사이에는 댐퍼(1)가 설치되어 효율적인 지진 보강을 이룬다.
상단충격흡수부(20)는 상기 큐빅형프레임 상부(11)의 바닥면과 접하는 판 형상의 제1플레이트(21)와, 상부가 상기 제1플레이트(21) 바닥면과 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제1고무판(22)을 포함한다.
큐빅형프레임 상부(12)의 바닥면과 접하는 제1플레이트(21)는 직사각형, 원통형, 다각형 및 삼각형등 다양한 형상으로 제조될 수 있으며 상면은 상기 큐빅형프레임 상부(11)를 지지하고 하면은 다층의 제1고무판(22)을 지지하는 역할을 수행한다.
도2에 도시된 바와 같이, 상기 다층의 제1고무판(22)은 제1플레이트(21) 바닥면과 접하고, 지진으로부터의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 다층의 고무층으로 이루어진다.
상기 다층의 제1고무판(22)은 허니컴구조로 이루어져 물리적, 구조적 안정성에 의한 높은 내구성과 높은 지진에너지 흡수 기능을 갖아 지진발생시 건물에 부가되는 지진에너지를 저감시켜 구조물의 흔들림을 1차적으로 방지할 수 있도록 한다.
도3에 도시된 바와 같이, 상기 탄성체 탑재부재(30)의 상부는 상단충격흡수부(20)와 접하면서 하부는 하단충격흡수부(40)와 접한다.
도3에 도시된 바와 같이, 상기 탄성체 탑재부재(30)은 4 ~ 8개의 지지부재(31)가 형성됨으로써, 상기 탄성체 탑재부재(30)으로 발생되는 하중을 효과적으로 견딜 수 있도록 했다.
상기 지지부재(31)는 지진 에너지를 효과적으로 견딜수 있도록 Ti 40.0 ~ 45.0 wt%와 Ni 55.0 ~ 60.0 wt%를 도가니에 장입 후 진공 장비인 로터리펌프 및 확산펌프를 이용하여 1.0 × 10-5 torr의 고진공을 만든 후 고순도 아르곤을 유입시켜 아크 빔을 방출하여 제조한 합금을 포함한다.
또한, 탄성체 탑재부재(30)의 상부가 상기 상단충격흡수부(20)와 접하여 상기 상단충격흡수부(20)를 지지하고, 지진에너지를 흡수하는 지진에너지감쇠부(50)를 내부에 탑재한다.
도2에 도시된 봐와 같이, 하단충격흡수부(40)는 상부가 상기 탄성체 탑재부재(30) 하부와 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제2고무판(41)와,
상기 제2고무판(41) 바닥면과 접하여 상기 제2고무판(41)을 지지하는 제2플레이트(42)를 포함한다.
도3에 도시된 바와 같이, 탄성체 탑재부재(30) 바닥면과 접하는 다층의 제2고무판(41)이 형성되고 상기 다층의 제2고무판(41)은 허니컴구조로 이루어져 물리적, 구조적 안정성에 의한 높은 내구성과 높은 지진에너지 흡수 기능을 갖아 지진발생시 건물에 부가되는 지진에너지를 저감시켜 구조물의 흔들림을 1차적으로 방지할 수 있도록 한다.
또한, 제2플레이트(42)는 상면이 상기 제2고무판(41) 바닥면과 접하여 상기 제2고무판(41)을 지지하고, 하면은 상기 제2플레이트(42)는 큐빅형프레임 하부(11)의 상면과 접하여 제1플레이트(21)와 제2플레이트(42)를 통해 구조물을 효율적으로 상하로 지지할 수 있도록 했다.
더불어, 도7에 도시된 바와 같이, 상단충격흡수부(20), 하단충격흡수부(40) 및 탄성체탑재부재(30) 중앙에 세로방향으로 탑재홀(51)이 형성된다.
도4 내지 도6에 도시된 바와 같이, 지지막대상부(52)는 하단은 원판형을 이루는 받침(521)이 형성되고 중앙은 세로방향의 막대(522)가 돌출되어 이루어진다. 상기 돌출된 막대(522)가 탑재홀(51)에 천정방향으로 관통되어 지진에너지를 받으면 제1플레이트(21)에 의해 눌려 수축될 수 있도록함으로써,
그 동시에 자연스럽게 상기 지지막대상부(52)의 하단의 원판 형상의 받침(521)이 상기 에너지감쇠고무통(54)을 눌러 유동성 및 탄성힘을 갖을 수 있도록 하여 지진에너지를 저감시킬 수 있도록 했다.
또한, 도7 내지 도8에 도시된 바와 같이, 에너지감쇠고무통(54) 내부에 탑재되는 스프링틀(541)에 강화 스프링(55)이 탑재되고, 상기 강화 스프링(55)을 내부에 탑재하여 지진에너지를 더욱 효율적으로 저감한다. 즉, 탄성체 탑재부재(30) 상면과 상단충격흡수부(20)를 관통한다
또한, 스프링틀(541)은 강화스프링(55)의 직경보다 0.5 ~ 5 cm 더 크게 제조하여 상기 강화스프링(55)이 상기 스프링틀(541)에 탑재 시 상기 강화스프링(55)이 더욱 효율적인 상하 유동을 이루도록 한다.
상기 스프링틀(541)의 직경이 강화스프링(55) 보다 0.5 ~ 5 cm를 초과하거나 또는 미만이면 강화스프링(55)의 유동이 제대로 이루어지지 않을 수 있다.
더불어, 지지막대하부(53)는 지지막대상부(52)와 동일한 구조를 이루되, 탑재홀(51)을 아래방향으로 관통한다, 즉 에너지감쇠고무통(54)의 하면을 상기 지지막대하부(53)를 구성하는 원판형상을 이루는 받침(532)이 받치고 중앙에 돌출 형성된 막대(533)는 탄성체 탑재부재(30) 하단을 지나 하단충격흡수부(40)를 관통한다.
또한, 도7에 도시된 바와 같이, 에너지감쇠고무통(54)은 상기 탄성체 탑재부재(30)에 탑재되어 지진에너지를 2단계에 걸쳐 흡수할 수 있는 것으로써, 상기 지지막대상부(52)와 지지막대하부(53) 사이에 형성되어 상기 지지막대상부(52) 및 지지막대하부(53)와 상하로 일체를 이루되, 내부의 강화 스프링틀(541)이 형성된다.
상기 지지막대상부(52) 및 지지막대하부(53)는 에너지감쇠고무통(54)의 하면 및 상면에 접착결합된다.
상기 지지막대상부(52)와 지지막대하부(53) 각 하단에 형성되는 지지막대상부(52)의 원형의 받침(521)과 지지막대하부(53)의 원형받침(532)이 상기 에너지감쇠고무통(54) 하면 및 상면에 유리하게 접착될 수 있도록 동일한 직경을 이룰 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도7에 도시된 바와 같이, 상기 지지막대상부(52)의 원판형 받침(521)와 지지막대하부(53)의 하단의 원판형 받침(532)을 통해 상기 에너지감쇠고무통(54)의 상면과 하면을 지지하여 제1플레이트(21) 및 제2플레이트(42)가 지진에너지를 받아 수축하면 그 동시에 상단충격흡수부(20) 및 하단충격흡수부(40)가 수축한다.
이를 통해, 상기 지지막대상부(52)와 지지막대하부(53)를 각각 구성하는 지지막대상부(52)의 돌출된 막대(522)와 지지막대하부(53)의 돌출된 막대(533)가 힘을 받아 수축하면서 상기 지지막대상부(52)와 지지막대하부(53)를 각각 구성하는 지지막대상부(52)의 원형 받침(521)과 지지막대하부(53)의 원형 받침(532)이 상기 에너지감쇠고무통(54)를 누룰 수 있도록 한다.
도8에 도시된 바와 같이, 지진 발생 시 상기 하단충격흡수부(40) 및 상단충격흡수부(20)가 1차적으로 지진 에너지 흡수하고 그 에너지를 상기 지지막대하부(53) 및 지지막대상부(52)를 통해 에너지감쇠고무통(54)이 전달받아 2차 흡수 및 분산시키며, 상기 에너지감쇠고무통(54) 내부의 탑재된 강화 스프링(55)이 다시 한번 상기 지진 에너지를 소산시키면서 3차 흡수를 이루어 효율적인 지진에너지 감쇠기능을 수행하면서 구조물의 흔들림을 방지하였다.
그리하여, 댐퍼(1)의 3차 감쇠시스템의 구조물의 보강에 대한 시험 결과 고감쇠 고무가 지진 에너지 전체에 대하여 9 내지 23 % 정도를 소산시켰으며, 또한, 구성의 에너지감쇠고무통(54) 및 강화스프링(55)이 지진 에너지 전체에 대하여 50 ~ 60% 정도를 소산시켜 지진에너지에 의한 구조물 변형이 최소화 될 것임을 확인하였다
이로써, 댐퍼(1)는 3차에너지감쇠효과를 이루어 보다 효율적인 지진에너지를 흡수할 수 있고, 이를 통해 지진에 대한 피해를 최소할 수 있도록 한다.
이하, 지진에너지감쇠부에 대한 더욱 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.
도4 내지 도6에 도시된 바와 같이, 제1에너지감쇠고무통(54a)은 반 타원형을 이루면서 스프링 틀(541a)이 내부에 고정 설치된다. 상기 제1에너지감쇠고무통(54a)의 측단면에는 접합부가 형성된다.
더불어, 제2에너지감쇠고무통(54b)은 상기 제1에너지감쇠고무통(54a)와 동일한 반 타원형 구조를 이루고 내부에 스프링 틀(541b)이 고정 설치되며, 접합부가 더 형성되어 상기 제1에너지감쇠고무통(54a) 접착부와 접착 결합된다.
상기 접합부를 통해 제1에너지감쇠고무통(54a)과 제2에너지감쇠고무통(54b)이 안정적인 결합을 이룰 수 있도록 하고, 상기 접착에 필요한 접착제는 고무용 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1에너지감쇠고무통(54a)와 제2에너지감쇠고무통원통(54b)의 접착결합으로 원통을 이룬다.
강화 스프링(55)은 상기 제1에너지감쇠고무통(54a)과 제2에너지감쇠고무통(54b)의 접착결합으로 이루어진 원통 형상을 이루는 에너지감쇠고무통(54) 내부에 형성된다.
상기 내부의 강화 스프링(55)이 탑재되면서 지진 에너지 감쇠에 극대화를 이룬다.
더불어, 상기 지지막대 상부(52)를 구성하는 하단의 원판형의 받침(521)이 상기 원통을 이루는 에너지감쇠고무통(54) 상면에 접착결합되고, 상기 에너지감쇠고무통(54) 하면에는 지지막대 하부(53)를 구성하는 하단의 원판형으로 이루어진 받침(532)이 접착되어 형성된다.
또한, 상기 지지막대 상부(52) 및 지지막대 하부(53)가 상기 에너지감쇠고무통(54)에 결합되는 방법 대한 다른 실시예로써, 상기 지지막대 상부(52)와 지지막대 하부(53) 일측에 고무패킹 또는 고무링이 형성되어 상기 에너지감쇠고무통(54)에 끼움결합을 이룰 수 있다
또한, 상기 지지막대하부(53)를 구성하는 돌출된 막대(533)와 지지막대 상부(52)를 구성하는 돌출된 막대(522)는 상단충격흡수부(20), 하단충격흡수부(40) 및 탄성체탑재부재(30)를 탑재홀(51)을 통해 상하 세로방향으로 관통되어, 지진이 발생하면 먼저 제1플레이트판(21) 및 제2플레이트판(42)이 지진에너지를 전달받고 상기 전달받은 지진 에너지에 의해 상기 제1플레이트판(21) 및 제2플레이트판(42)이 수축 및 팽창된다.
이때, 상기 제1플레이판(21) 및 제2플레이트판(42)에 의해 상기 지지막대하부(53) 및 지지막대상부(52)가 상하로 눌려 같이 수축한다.
이를 통해, 제1고무판(22) 및 제2고무판이(41) 또한 수축 및 팽창을 이루면서 상기 지지막대하부(53) 및 지지막대상부(52)의 수축을 통해 에너지감쇠고무통(54)까지 지진에너지가 전달되고, 상기 지진에너지는 에너지지감쇠무통(54) 내부에 탑재된 강화 스프링(55)에 전달되어 총 3차 흡수 소산 시켜면서 이러한 각 구성별 연계되는 수축 및 팽창의 상호작용으로 효과적인 지진에너지 감쇠효과를 이룬다.
또한, 다층의 제1고무판(22) 및 다층의 제2고무판(41)은 천연고무 85 wt% 불소화고무 15 wt% 를 에멀전상에서 혼합하여 가교하여 혼합고무를 제조하고, 상기 제조된 혼합고무 90 wt%에 무기물 실리카 5 wt% 및 몬모릴로나이트 5wt %를 첨가하되,
상기 무기물 실리카 입자 및 몬모릴로나이트가 뭉쳐진 복합체로 형성되는 것을 방지하기 위해 상기 첨가된 무기물 실리카 입자 및 몬모릴로나이트의 입자가 분산되도록 유도하고,
상기 무기물 실리카 입자 및 몬모릴로나이트 층 사이에 존재하는 양이온을 유기염과 이온교환시켜 제조된다.
이러한, 제조과정을 통해 상기 제1고무판(22)과 제2고무판(41)은 복원력과 내구성이 강화되어 지진에너지를 효과적으로 흡수할 수 있도록 한다.
또한, 제1에너지감쇠고무통(54a)와 제2에너지감쇠고무통(54b)의 접착결합과 지지막대 상부(52) 및 지지막대 하부(53)와 에너지감쇠고무통(54)의 접착결합은 폴리에스터 폴리올 60.0 ~ 65.0 wt%,이소시아네이트기가 블록킹된 폴리우레탄 경화제 30.0 ~ 35.0 wt% 및 3-아미노프로필트리메톡시 실란의 접착증진제 0.4 ~ 5.0 wt%를 39 ~ 43 ℃에서 3 ~ 4 시간 동안 혼합하여 조성한 고무용 접착제를 통해 접착된다.
상기 폴리에스터 폴리올의 사용량이 60.0 wt% 미만인 경우에는 내화학적 특성이 떨어지는 문제가 있고, 65.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 필요 초과의 사용으로 인해 경제성이 매우 떨어지므로, 상기 폴리에스터폴리올의 사용량은 접착제 전체 중량에 대해 60.0 ~ 65.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
이소시아네이트기가 블로킹된 폴리우레탄 경화제의 사용량이 30.0 wt% 미만인 경우에는 완전히 굳기까지의 시간이 많이 소요되고, 35.0wt%를 초과하게 되는 경우에는 작업성 및 상용성이 떨어지는 문제가 있으므로, 상기 폴리우레탄 경화제의 사용량은 접착제 전체 중량에 대해 30.0 ~ 35.0wt% 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 3-아미노프로필트리메톡시 실란(3-aminopropyltrimethoxy silane)의 접착증진제는 접착 강도를 증진시키기위한 것으로서, 그 사용량이 0.4 wt% 미만인 경우에는 접착 강도 증진효과를 기대하기 어렵고, 5.0 wt%를 초과하게 되는 경우에는 작업성이 떨어질 수 있으므로, 상기 3-아미노프로필트리메톡시 실란의 접착증진제의 사용량은 접착제 전체 중량에 대해 0.4 ~ 5.0 wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 댐퍼(1)는 도11 및 도14에 도시된 바와 같이, 구조물 내부의 기둥과 동일하게 설치하여 지진에너지 흡수를 통해 보강효과를 내면서 인테리어 미적 효과도 포함할 수 있다.
이로써, 도11 내지 도14에 도시된 바와 같이, 구조물 내부의 다수 또는 단독의 댐퍼(1)를 설치하여 지진을 대비하고, 도13에 도시된 바와 같이, 효율적으로 지진에너지를 흡수해 구조물의 변형을 최소화할 수 있도록 하여 지진으로 인한 인명피해와 구조물의 변형 파괴로 인한 경제적 손실을 방지할 수 있다.
상기 다수로 설치하는 것에 대한 구체적인 예로는 도14 내지 도15에 도시된 바와 같이, 큐빅형프레임 상부(12) 및 큐빅형프레임 하부(11)를 행방향 및 열방향으로 다수 설치하고 다수로 설치된 큐빅형프레임 상부(12) 및 큐빅형프레임 하부(11) 각각 사이에 선택적으로 댐퍼(1)를 설치할 수 있다.
상기 큐빅형프레임 상부(12) 및 큐빅형프레임 하부(11)와 댐퍼(1)를 다수로 설치할 경우, 더욱 효과적으로 지진피해를 방지할 수 있다. 이로써, 구조물 내부의 다수의 댐퍼(1)가 설치됨으로써, 도13에 도시된 바와 같이, 지진에너지를 효과적으로 견딜 수 있도록 설계되어 구조물의 변형 및 파괴를 방지한다.
본 발명은 지진의 피해를 최소화 하기 위해 지진에너지를 1차 내지 3차에 걸쳐 흡수 및 소산시키면서 구조물의 흔들림으로 인한 변형을 최소화하고 상기 구조물이 붕괴되어 발생하는 경제적피해와 인명피해를 막을 수 있어 산업상 이용 가능성이 매우 크다.
10:구조물상하받침부
20:상단충격흡수부
30:탄성체 탑재부재
40:하단충격흡수부
50:지진에너지감쇠부

Claims (5)

  1. 구조물의 바닥면과 맞닿는 큐빅형프레임 하부(11)와 상기 구조물의 천정면과 맞닿는 큐빅형프레임 상부(12)를 포함하는 구조물상하받침부(10) 중간에 설치되어 지진보강을 이루는 댐퍼(1)에 있어서,

    상기 큐빅형프레임 상부(12)의 바닥면과 접하는 판 형상의 제1플레이트(21)와,
    상부가 상기 제1플레이트(21) 바닥면과 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제1고무판(22)을 포함하는 상단충격흡수부(20);
    상부는 상기 상단충격흡수부(20)와 접하면서 하부는 하단충격흡수부와 접하되, 다수의 지지부재(31)가 형성되는 탄성체 탑재부재(30);

    상부가 상기 탄성체 탑재부재(30) 하부와 접하여 지진으로부터의 진동을 흡수하는 다층의 제2고무판(41)와,
    상기 제2고무판의 바닥면(41)과 접하여 상기 제2고무판(41)을 지지하는 제2플레이트(42)를 포함하는 하단충격흡수부(40);

    상기 상단충격흡수부(20), 하단충격흡수부(40) 및 탄성체탑재부재(30) 중앙에 세로방향으로 형성되는 탑재홀(51)과,
    원판형 받침(521)과, 상기 원판형 받침(521)의 중앙으로부터 직교하여 세로방향으로 돌출 형성되는 막대(522)를 포함하되, 상기 막대(522)가 상기 탄성체탑재부재(30) 및 상단충격흡수부(20)에 형성된 상기 탑재홀(51)을 관통하는 지지막대상부(52)와,
    원판형 받침(532)과, 상기 원판형 받침(532)의 중앙으로부터 직교하여 세로방향으로 돌출 형성되는 막대(533)를 포함하되, 상기 막대(533)가 탄성체탑재부재(30) 및 하단충격흡수부(40)에 형성된 상기 탑재홀(51)을 관통하는 지지막대하부(53)와,
    반 타원형을 이루면서 제1스프링 틀(541a)이 내부에 고정 설치되되, 측단면에 접합부가 형성되는 제1에너지감쇠고무통(54a)와,
    상기 제1에너지감쇠고무통(54a)와 동일한 반 타원형 구조를 이루고 내부에 제2스프링 틀(541b)이 고정 설치되되, 접합부를 통해 상기 제1에너지감쇠고무통(54a)의 접착부와 접착 결합을 이루는 제2에너지감쇠고무통(54b)을 포함하여,
    상기 제1에너지감쇠고무통(54a)와 제2에너지감쇠고무통(54b)의 접착결합으로 원통을 이루는 에너지감쇠고무통(54) 내부에 형성되는 스프링틀(541)에 탑재되는 강화 스프링(55)을 포함하는 지진에너지감쇠부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼

  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1고무판 및 제2고무판은
    허니콤구조를 이루어 지진력을 흡수하여 구조물의 변위발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼.
  4. 청구항 1에 있어서,
    스프링틀(541)은 강화스프링(55)의 직경보다 0.5 ~ 5 cm 더 크게 형성하여 상기 강화스프링의 상하 유동에 의한 지진에너지 흡수가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼.
  5. 청구항 1에 있어서,
    댐퍼는 구조물의 기둥을 대체할 수 있도록 하여 지진에너지 흡수와 미적효과도 같이 이룰 수 있는 것을 특징으로 하는 지진 에너지 흡수 기능이 강화된 고무기반의 댐퍼.

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