KR102295898B1 - Displacement amplification vibration control device of multiple lever type for reducing eartPquake load and wind load in building - Google Patents

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박형석
송남규
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스톤엔지니어링(주)
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Abstract

The present invention provides a multi-lever displacement amplification vibration control system for reducing a seismic load and a wind load of a building which does not have limitations on installation position, and amplifies the lateral displacement of a structure at a fixed end and a moving end by a multi-lever method to maximize the energy dissipation capability of a vibration control device, thereby reducing the number of installations of a vibration control system to have economic efficiency. According to a proper embodiment of the present invention, the multi-lever displacement amplification vibration control system for reducing a seismic load and a wind load of a building comprises: a fixed end joining unit installed on one side in a diagonal direction of an opening part side of a structure; a moving end joining unit installed on the other side in the diagonal direction of the opening part side of the structure to face the fixed end joining unit; a first amplification lever hinge-connected to the moving end joining unit to be rotated around the moving end joining unit; a second amplification lever hinge-connected to the fixed end joining unit to be rotated around the fixed end joining unit; a first displacement amplification brace wherein one end thereof is rotatably connected to the fixed end joining unit through a first hinge pin, and the other end thereof is rotatably connected to one end of the first amplification lever through a second hinge pin to be linked to the lateral displacement in the structure to rotate and drive the first amplification lever; a second displacement amplification brace wherein one end thereof is rotatably connected to a third hinge pin on the other side of the first amplification lever, and the other end thereof is rotatably connected to one end of the second amplification lever through a fourth hinge pin; and a vibration control device of which an operating end is rotatably connected to the other end of the second amplification lever through a fifth hinge pin while being fixed on the structure to dissipate a seismic load or a wind load acting on the corresponding structure.

Description

건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템{Displacement amplification vibration control device of multiple lever type for reducing eartPquake load and wind load in building}Displacement amplification vibration control device of multiple lever type for reducing eartPquake load and wind load in building

본 발명은 구조물의 변위를 증폭시켜 지진하중 및 풍하중을 저감시킬 수 있도록 한 변위증폭 제진시스템에 관한 것으로, 특히 설치 위치에 제약이 없고, 구조물의 횡변위를 다중 지렛대 방식으로 고정단과 이동단에서 각기 증폭시켜 제진장치의 에너지 소산능력을 극대화시킬 수 있고, 이로 인해 제진시스템의 설치 개소를 줄일 수 있어 경제성을 갖는 건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement amplifying vibration damping system capable of reducing seismic and wind loads by amplifying the displacement of a structure. In particular, there is no restriction on the installation location, and the lateral displacement of the structure is amplified at the fixed end and the moving end in a multiple lever method. The present invention relates to a multi-leverage displacement amplification damping system for reducing seismic and wind loads in buildings that can maximize the energy dissipation capacity of the vibration damping device and reduce the number of installation sites for the vibration damping system.

건축물은 설계의 자유도를 높이고, 공간의 가변성을 극대화하기 위해서는 골조의 점유영역을 최소화하여 계획할 필요가 있다. 골조의 최소화와 관련하여 현재 구조시스템의 개발에 있어서 가장 큰 걸림돌은 내진설계와 관련된 문제이다. 하지만 전통적인 강도저항형 내진설계의 개념으로는 이러한 문제에 대한 해답을 줄 수 없음으로 최근에는 제진구조와 같은 성능설계의 개념을 도입한 새로운 내진설계방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 제진구조는 지진으로 인한 구조물의 진동을 기계적으로 제어하는 제진장치를 구조물에 설치하여 이 곳에서 진동에너지의 대부분을 흡수하도록 유도함으로서 내진성능의 향상을 도모한 구조시스템이다.In order to increase the degree of freedom in design and maximize the variability of space, it is necessary to plan the structure by minimizing the area occupied by the frame. In relation to the minimization of the frame, the biggest obstacle in the development of the current structural system is the problem related to the seismic design. However, since the conventional concept of strength-resisting seismic design cannot provide an answer to these problems, interest in a new seismic design method that introduces the concept of a performance design such as a vibration damping structure is increasing recently. The vibration damping structure is a structural system that aims to improve the seismic performance by installing a vibration damping device that mechanically controls the vibration of a structure due to an earthquake and inducing it to absorb most of the vibration energy there.

일반적으로 제진장치는 구조물 횡력저항시스템의 변형에 의존하여 작동하며, 지반 운동에 의해 구조물에 입력되는 에너지의 상당 부분을 소산 또는 흡수하여 전체 구조물의 가속도 및 변위 응답을 감소시킨다. 구조물의 횡력저항시스템은 일정규모의 지진 발생 시 탄성거동이 가능하여 구조부재의 구조적 손상은 발생하지 않는다. 아울러, 지진이 끝난 후 제진장치를 검사하여 손상부위를 교체할 수 있도록 제진장치를 설계하여 설치할 수 있다면, 지진으로 인한 직간접적인 피해를 최소화 할 수 있다.In general, vibration damping devices operate depending on the deformation of the structure's lateral force resistance system, dissipating or absorbing a significant portion of the energy input to the structure by ground motion, thereby reducing the acceleration and displacement response of the entire structure. The lateral force-resisting system of the structure is capable of elastic behavior when an earthquake of a certain magnitude occurs, so structural damage to the structural members does not occur. In addition, if the vibration damping device can be designed and installed so that the damaged part can be replaced by inspecting the vibration damping device after the earthquake, direct and indirect damage caused by the earthquake can be minimized.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1070259호로서, '변위 증폭형 제진 시스템'이 제안되어 있다. 이는 구조물에 연결되는 복수 개의 링크 부재; 및 상기 링크 부재가 연결된 절점 사이에 설치되어 상기 구조물의 변위를 흡수하는 댐퍼를 포함하고, 링크 부재는 상기 구조물이 변형되는 경우, 댐퍼가 연결된 양측의 절점이 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하여 댐퍼를 양방향으로 압축 또는 신장시킴으로써 제진 기능이 발휘된다. 이같이 상기 배경기술은 댐퍼의 양방향에서 압축 또는 신장이 유도됨으로써 단방향보다 변위가 큰 증폭을 얻을 수 있음을 특징으로 한다. 그러나 상기 배경기술은 적어도 3개 이상의 링크부재를 구조물에 설치해야 함으로 링크부재를 지지하는 접합부의 설치 개소가 증가되고, 설치 비용이 상승하는 단점을 가진다.As a background technology of the present invention, as Korean Patent Registration No. 10-1070259, a 'displacement amplification type vibration suppression system' is proposed. It includes a plurality of link members connected to the structure; and a damper installed between the nodes to which the link members are connected to absorb the displacement of the structure. Vibration damping function is exhibited by compressing or extending in both directions. As described above, the background art is characterized in that it is possible to obtain an amplification having a larger displacement than a unidirectional by inducing compression or extension in both directions of the damper. However, in the background art, since at least three or more link members must be installed in the structure, the number of installation locations of the joint supporting the link member is increased, and the installation cost is increased.

한국 등록특허 등록번호 제10-1070259호Korean Patent Registration No. 10-1070259

본 발명은 설치 위치에 제약이 없고, 구조물의 횡변위를 다중 지렛대 방식으로 고정단과 이동단에서 각기 증폭시켜 제진장치의 에너지 소산능력을 극대화시킬 수 있고, 이로 인해 제진시스템의 설치 개소를 줄일 수 있어 경제성을 가지며, 미세한 진동에도 제진장치를 작동시켜서 건축물의 거주 사용성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has no restrictions on the installation location, and by amplifying the lateral displacement of the structure at the fixed end and the moving end in a multi-lever manner, respectively, it is possible to maximize the energy dissipation capacity of the vibration damping device, thereby reducing the installation location of the vibration damping system, which is economical The purpose of the present invention is to provide a multi-leverage displacement amplification vibration damping system for reducing earthquake and wind loads in a building that can greatly improve the habitability of the building by operating the vibration damping device even with minute vibrations.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템은, 구조물의 개구부측 대각선 방향의 어느 한쪽에 설치된 고정단 접합부와; 구조물의 개구부측 대각선 방향의 다른 한쪽에 고정단 접합부와 서로 마주하도록 설치된 이동단 접합부와; 상기 이동단 접합부에 회전중심을 두고 회전가능하게 힌지 연결된 제1 증폭지렛대와; 상기 고정단 접합부에 회전중심을 두고 회전가능하게 힌지 연결된 제2 증폭지렛대와; 일단이 상기 고정단 접합부에 제1힌지핀을 통해 회전가능하게 연결되고 타단이 상기 제1 증폭지렛대의 일단에 제2힌지핀을 통해 회전가능하게 연결되어 구조물에서 발생된 횡변위에 연동하여 제1 증폭지렛대를 회전 구동시키는 제1변위증폭가새와; 일단이 상기 제1 증폭지렛대의 타단측 제3힌지핀에 회전가능하게 연결되고 타단이 제2 증폭지렛대의 일단에 제4힌지핀을 통해 회전가능하게 연결되어 있는 제2변위증폭가새와; 구조물에 고정된 상태에서 작동단이 상기 제2 증폭지렛대의 타단에 제5힌지핀을 통해 회전가능하게 연결되어 해당 구조물에 작용하는 지진에너지 또는 풍하중을 소산시키는 제진장치;를 포함한 것을 특징으로 한다.A multi-leverage displacement amplification vibration damping system for reducing earthquake and wind loads in a building according to a preferred embodiment of the present invention includes: a fixed end joint installed on either side of a diagonal direction toward an opening of a structure; a moving end junction installed to face the fixed end junction on the other side in the diagonal direction of the opening side of the structure; a first amplification lever rotatably hinged to the moving end junction with a rotation center; a second amplification lever rotatably hinged to the fixed end junction part with a rotation center; One end is rotatably connected to the fixed end junction part through a first hinge pin, and the other end is rotatably connected to one end of the first amplification lever through a second hinge pin, so that the first amplification is linked to the lateral displacement generated in the structure. a first displacement amplifying brace for rotationally driving the lever; a second displacement amplifying brace having one end rotatably connected to the third hinge pin of the other end of the first amplifying lever and the other end being rotatably connected to one end of the second amplifying lever through a fourth hinge pin; and a vibration damping device for dissipating seismic energy or wind load acting on the structure in which the operating end is rotatably connected to the other end of the second amplifying lever through a fifth hinge pin while being fixed to the structure.

또한, 상기 제진장치는 점성댐퍼, 강재이력댐퍼, 마찰댐퍼, 점탄성 댐퍼 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the vibration damper is characterized in that any one of a viscous damper, a steel hysteresis damper, a friction damper, and a viscoelastic damper.

또한, 상기 제진장치는 제2 증폭지렛대의 제5힌지핀에 힌지 연결되어 있는 제진장치 힌지접합부를 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the vibration damping device is characterized in that it is connected through a vibration damping device hinge joint which is hingedly connected to the fifth hinge pin of the second amplifying lever.

또한, 상기 제1변위증폭가새의 양단에는 가새 힌지접합부가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the brace hinge joint is further installed at both ends of the first displacement amplifying brace.

또한, 상기 제2변위증폭가새의 각기 양단에는 가새 힌지접합부가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, each both ends of the second displacement amplifying brace is characterized in that a brace hinge joint is further installed.

본 발명의 건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템에 따르면, 이동단 접합부와 고정단 접합부를 어느 대각선 방향에 서로 마주보도록 설치만하면 됨으로 지렛대형 변위증폭 제진시스템의 설치 위치에 제약이 없다.According to the multi-leverage displacement amplification damping system for reducing seismic and wind loads in a building of the present invention, it is only necessary to install the joint of the moving end and the joint of the fixed end to face each other in any diagonal direction. No restrictions.

또한, 구조물의 횡변위를 제1 증폭지렛대와 제2 증폭지렛대에서 각기 증폭시켜 전체적인 증폭량이 확장됨으로써 제진장치의 에너지 소산능력이 극대화되고, 이로 인해 제진시스템의 설치 개소를 줄일 수 있어 저비용의 시공이 가능하다.In addition, by amplifying the lateral displacement of the structure at the first and second amplifying levers, the overall amplification amount is expanded, thereby maximizing the energy dissipation capacity of the vibration damping device. do.

또한, 미세한 진동에도 제진장치가 작동되어 건축물의 거주 사용성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the vibration damping device is operated even in the case of minute vibrations, which can greatly improve the habitability of the building.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템의 구성도.
도 1b는 지진 또는 풍하중 도래시 건물의 층간변위와 대각선길이변위를 나타낸 개념도.
도 2는 도 1의 이동단 접합부측 확대도.
도 3은 도 1의 고정단 접합부측 확대도.
도 4 및 도 5는 지진에너지 또는 풍하중의 서로 다른 진행 방향에 따라 발생된 도 1의 작동상태도.
도 6은 본 발명에 적용되는 제2 증폭지렛대의 양쪽 힌지핀간 길이 비가 1: 2로 변형된 상태도.
도 7은 본 발명에 적용되는 이동단 접합부에 연결된 부재들의 연결상태도.
도 8은 본 발명에 적용되는 고정단 접합부에 연결된 부재들의 연결상태도.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in the accompanying drawings It should not be construed as being limited.
1A is a block diagram of a multi-leverage displacement amplification damping system according to an embodiment of the present invention;
Figure 1b is a conceptual diagram showing the displacement between the floors and the diagonal length of a building when an earthquake or wind load arrives.
Figure 2 is an enlarged view of the moving end joint of Figure 1;
Figure 3 is an enlarged view of the fixed end joint of Figure 1;
4 and 5 are diagrams of the operation of FIG. 1 generated according to different travel directions of seismic energy or wind load.
6 is a state diagram in which the length ratio between both hinge pins of the second amplification lever applied to the present invention is changed to 1: 2.
7 is a connection state diagram of the members connected to the moving end joint applied to the present invention.
8 is a connection state diagram of the members connected to the fixed end joint applied to the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the presented embodiments are illustrative for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

본 실시 예에 따른 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템은 도 1 내지 도 3과 같이 구조물(10)의 개구부(102)측 대각선 방향의 어느 한쪽에 고정단 접합부(12)가 설치된다. 구조물(10)은 예로 RC 골조가 될 수 있다. 고정단 접합부(12)는 강재로 제작되어져 일단이 구조물(10)에 고정되고 타단이 개구부(102)에 노출되도록 설치된다.In the multi-leverage displacement amplification damping system according to the present embodiment, the fixed end joint 12 is installed on either side of the diagonal direction of the opening 102 side of the structure 10 as shown in FIGS. 1 to 3 . The structure 10 may be, for example, an RC frame. The fixed end joint 12 is made of steel, so that one end is fixed to the structure 10 and the other end is exposed to the opening 102 .

또한, 구조물(10)의 개구부(102)측 대각선 방향의 다른 한쪽에 고정단 접합부(12)와 서로 마주하도록 이동단 접합부(14)가 설치된다. 이동단 접합부(14)는 고정단 접합부(12)와 동일하게 강판으로 제작될 수 있고, 일단이 구조물(10)에 고정되고 타단이 개구부(102)에 노출되도록 설치된다.In addition, the moving end junction 14 is installed so as to face the fixed end junction 12 and the other side of the structure 10 in the diagonal direction on the side of the opening 102 . The moving end joint 14 may be made of a steel plate in the same way as the fixed end joint 12 , and is installed such that one end is fixed to the structure 10 and the other end is exposed to the opening 102 .

이동단 접합부(14)에는 제1 증폭지렛대(16)가 설치된다. 제1 증폭지렛대(16)는 회전중심(O1)을 이동단 접합부(14)에 두고 회전가능하게 힌지 연결되어 있다. 제1 증폭지렛대(16)에는 일단과 타단에 각기 제2힌지핀(P2)과 제3힌지핀(P3)이 구비되어 있다. 따라서 제1 증폭지렛대(16)는 그의 회전중심(O1)을 기준으로 한 선분 O1P2: 선분 O1P3로 이루어지는 길이의 비(n)를 갖는다.A first amplification lever 16 is installed at the moving end junction 14 . The first amplification lever 16 is hinged rotatably with the center of rotation (O 1 ) placed on the moving end junction 14 . The first amplification lever 16 is provided with a second hinge pin (P 2 ) and a third hinge pin (P 3 ) at one end and the other end, respectively. Accordingly, the first amplification lever 16 has a ratio (n) of a length consisting of a line segment O 1 P 2 : a line segment O 1 P 3 with respect to its rotation center (O 1 ).

고정단 접합부(12)에는 제2 증폭지렛대(18)가 설치된다. 제2 증폭지렛대(18)는 회전중심(O2)을 고정단 접합부(12)에 두고 회전가능하게 힌지 연결되어 있다. 제2 증폭지렛대(18)에는 일단과 타단에 각기 제4 힌지핀(P4)과 제5 힌지핀(P5)이 구비되어 있다. 따라서 제2 증폭지렛대(18)는 그의 회전중심(O2)을 기준으로 한 선분 O2P4와 선분 O2P5로 이루어지는 길이의 비(m)를 갖는다.A second amplification lever 18 is installed at the fixed end joint 12 . The second amplification lever 18 is hinged rotatably with a rotation center (O 2 ) at the fixed end junction part 12 . The second amplification lever 18 is provided with a fourth hinge pin (P 4 ) and a fifth hinge pin (P 5 ) at one end and the other end, respectively. Accordingly, the second amplification lever 18 has a ratio (m) of a length consisting of a line segment O 2 P 4 and a line segment O 2 P 5 with respect to its rotation center (O 2 ).

구조물(10)에서 발생된 횡변위(△)에 연동하여 대각선길이변위(δ)가 발생하고 제1 증폭지렛대(16)를 회전 구동시키는 제1변위증폭가새(20)가 구비된다. 제1변위증폭가새(20)는 일단이 고정단 접합부(12)에 제1힌지핀(P1)을 통해 회전가능하게 연결되고 타단이 제1 증폭지렛대(16)의 일단측 제2힌지핀(P2)을 통해 회전가능하게 연결되어 있다.A first displacement amplifying brace 20 is provided for generating a diagonal length displacement (δ) in association with the lateral displacement (Δ) generated in the structure (10) and rotationally driving the first amplification lever (16). The first displacement amplifying brace 20 has one end rotatably connected to the fixed end junction portion 12 through a first hinge pin (P 1 ) and the other end is a second hinge pin at one end of the first amplifying lever 16 ( P 2 ) through which they are rotatably connected.

따라서 도 4와 같이 구조물(10)에서 횡변위(△)가 발생되면, 이동단 접합부(14)측 제1 증폭지렛대(16)의 회전중심(O1)이 횡변위(△)만큼 이동하고, 제1 증폭지렛대(16)가 회전하여 제3 힌지핀(P3)의 위치가 제1 증폭지렛대(16)의 길이의 비(n)에 해당하는 만큼 위치가 변경된다. 여기서 제1 증폭지렛대(16)의 길이의 비(n)를 1:1로 하면, 제1 증폭지렛대(16)의 증폭효과로 2δ량만큼 횡변위 증폭이 유도된다.Therefore, when a lateral displacement (Δ) occurs in the structure 10 as shown in FIG. 4 , the rotation center O 1 of the first amplification lever 16 on the moving end junction 14 side moves by the lateral displacement Δ, and the first The amplification lever 16 is rotated so that the position of the third hinge pin P 3 is changed as much as the position corresponds to the ratio (n) of the length of the first amplification lever 16 . Here, if the ratio (n) of the length of the first amplification lever 16 is 1:1, lateral displacement amplification is induced by the amount of 2δ due to the amplification effect of the first amplification lever 16 .

한편, 제1변위증폭가새(20)의 양단에는 가새 힌지접합부(19)가 더 설치될 수 있다.On the other hand, at both ends of the first displacement amplifying brace 20, a brace hinge joint 19 may be further installed.

제1 증폭지렛대(16)의 증폭 변위를 제2 증폭지렛대(18)에 전달하는 제2변위증폭가새(22)가 구비된다. 제2변위증폭가새(22)는 일단이 제1 증폭지렛대(16)의 타단측 제3힌지핀(P3)에 회전가능하게 연결되고 타단이 제2 증폭지렛대(18)의 일단에 제4힌지핀(P4)을 통해 회전가능하게 연결되어 있다.A second displacement amplifying brace 22 for transferring the amplification displacement of the first amplifying lever 16 to the second amplifying lever 18 is provided. The second displacement amplification brace 22 has one end rotatably connected to the third hinge pin P 3 on the other end side of the first amplification lever 16, and the other end is a fourth hinge at one end of the second amplification lever 18. It is rotatably connected through a pin (P 4 ).

제2변위증폭가새(22)의 각기 양단에는 가새 힌지접합부(21)가 더 설치될 수 있다.At both ends of the second displacement amplifying brace 22, a brace hinge joint 21 may be further installed.

구조물(10)에 작용하는 지진에너지 또는 풍하중을 소산시키는 제진장치(24)가 구비된다. 제진장치(24)는 제2 증폭지렛대(18)에 연결되어 동작한다. 제진장치(24)는 구조물(10)에 고정된 상태에서 작동단이 제2 증폭지렛대(18)의 타단에 제5힌지핀(P5)을 통해 힌지 연결되어 있다.A vibration damping device 24 for dissipating seismic energy or wind load acting on the structure 10 is provided. The vibration damping device 24 is connected to the second amplification lever 18 and operates. In a state in which the vibration damping device 24 is fixed to the structure 10 , the operating end is hingedly connected to the other end of the second amplification lever 18 through a fifth hinge pin P 5 .

제진장치(24)는 이 기술분야에서 알려진 점성댐퍼, 강재이력댐퍼, 마찰댐퍼, 점탄성댐퍼 증 어느 하나가 될 수 있다. 이들 댐퍼를 간단히 살펴보면, 점성댐퍼는 실린더 내부의 점성유체가 피스톤헤드의 오리피스구조를 통과하면서 발생되는 큰 감쇠력으로 지진에너지를 소산시키도록 한 것이다. 강재이력댐퍼는 강재의 소성변형에 의한 지진에너지를 소산시키도록 한 것이다. 마찰댐퍼는 마찰부재에서 발생되는 마찰저항에 의한 지진에너지를 소산시키도록 한 것이다.The vibration damper 24 may be any one of a viscous damper, a steel hysteresis damper, a friction damper, and a viscoelastic damper known in the art. Briefly looking at these dampers, the viscous damper is designed to dissipate seismic energy with a large damping force generated while the viscous fluid inside the cylinder passes through the orifice structure of the piston head. The steel hysteresis damper is designed to dissipate seismic energy caused by plastic deformation of steel. The friction damper is designed to dissipate the seismic energy caused by the frictional resistance generated by the friction member.

여기서, 제진장치(24)는 제2 증폭지렛대(18)의 제5힌지핀(P5)에 힌지 연결되어 있는 제진장치 힌지접합부(23)를 통해 힌지 연결될 수 있다.Here, the vibration damping device 24 may be hinge-connected through the vibration damping device hinge joint 23 hingedly connected to the fifth hinge pin P 5 of the second amplification lever 18 .

여기서, 고정단 접합부(12)를 하부에 이동단 접합부(14)를 상부에 설치하였으나 이와 반대로 고정단 접합부(12)를 상부에 이동단 접합부(14)를 하부에 설치하여도 동일한 증폭 제진이 일어남은 물론이다.Here, the same amplification and vibration suppression occurs even when the fixed end junction part 12 is installed at the lower part and the moving end junction part 14 is installed at the upper part. is of course

이같이 본 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템은 고정단 접합부(12)와 이동단 접합부(14)를 위치를 바꾸어도 동일한 증폭 제진이 일어남으로 설치 위치에 제약이 없는 이점을 갖는다. 또한 이동단 및 고정단 접합부(12,14) 그리고 제진장치(24)를 제외하고 제1,2증폭지렛대(16,18), 제1,2변위증폭가새(20,22)의 간단한 설치로 시스템이 구현됨으로 시공비용을 저감할 수 있다.As described above, the multi-leverage displacement amplification damping system has the advantage that the same amplification and damping occurs even if the positions of the fixed end joint 12 and the moving end joint 14 are changed, so there is no restriction on the installation location. In addition, the system with the simple installation of the first and second amplification levers 16 and 18 and the first and second displacement amplification braces 20 and 22 except for the moving and fixed end joints (12, 14) and the vibration damping device (24). This implementation can reduce the construction cost.

이와 같이 구성된 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템의 작용을 설명한다.The operation of the multi-leverage displacement amplification vibration suppression system configured in this way will be described.

먼저, 지진 도래로 인해 구조물(10)에서 도 4와 같이 횡변위(△)가 발생될 경우, 이동단 접합부(14) 또는 제1 증폭지렛대(16)의 회전중심점(O1)의 위치가 횡변위(△)만큼 이동하게 된다. 이때 제1변위증폭가새(20)의 길이는 변함이 없으므로 제1 증폭지렛대(16)가 도 4에서 시계방향으로 회전 구동된다.First, when a lateral displacement (Δ) occurs in the structure 10 due to the arrival of an earthquake as shown in FIG. 4 , the position of the rotation center point (O 1 ) of the moving end junction 14 or the first amplification lever 16 is lateral displacement ( △) will move. At this time, since the length of the first displacement amplifying brace 20 does not change, the first amplifying lever 16 is rotationally driven in the clockwise direction in FIG. 4 .

제1 증폭지렛대(16)의 회전 구동으로 제2 변위증폭가새(22)에는 인장력이 작용하여 제2 증폭지렛대(18)가 시계방향으로 회전하여 증폭변위(δ1)가 유도된다.With the rotational driving of the first amplifying lever 16, a tensile force is applied to the second displacement amplifying brace 22, and the second amplifying lever 18 rotates clockwise to induce an amplified displacement (δ 1 ).

예로, 제1 증폭지렛대(16)의 선분 OP2와 선분 OP4의 길이의 비(n)가 1:1인 경우, 제1 증폭지렛대(16)의 증폭변위(δ1)는 구조물(10)의 대각선길이변위(δ)의 2배가 된다. 결국, 2배로 증폭된 변위(2δ)가 제2 증폭지렛대(18)로 전달된다.For example, when the ratio (n) of the length of the line segment OP 2 and the line segment OP 4 of the first amplification lever 16 is 1:1, the amplification displacement (δ 1 ) of the first amplification lever 16 is the structure 10 . is twice the diagonal length displacement (δ) of . As a result, the doubly amplified displacement 2δ is transmitted to the second amplification lever 18 .

다시 한번 지렛대의 원리로 제2 증폭지렛대(18)에서 변위가 증폭되어 하단에 고정되어 있는 제진장치(24)에 유도된다. 이때 제2 증폭지렛대(18)의 길이의 비(m)가 1:1 인 경우, 증폭비는 1이므로, 이동단의 증폭된 변위 2δ가 그대로 제진장치(24)에 전달된다.Once again, the displacement is amplified by the second amplifying lever 18 by the principle of the lever and guided to the vibration damping device 24 fixed to the lower end. At this time, when the ratio (m) of the length of the second amplification lever 18 is 1:1, the amplification ratio is 1, so the amplified displacement 2δ of the moving stage is transmitted to the vibration damping device 24 as it is.

여기서, 만일 제2 증폭지렛대(18)의 길이의 비(m)가 1:2 인 경우, 제1 증폭지렛대(16)로부터 유도된 변위(δ1= 2δ)와 제2 증폭지렛대(18)에서 증폭된 변위(δ2= 2δ1)에 의해 제진장치(24)로 유도되는 변위 증폭비는 2δ

Figure 112020074787223-pat00001
2 = 4δ 배가 된다.Here, if the ratio (m) of the length of the second amplification lever 18 is 1:2, the displacement (δ 1 = 2δ) induced from the first amplification lever 16 and the second amplification lever 18 The displacement amplification ratio induced to the vibration damping device 24 by the amplified displacement (δ 2 = 2δ 1 ) is 2δ
Figure 112020074787223-pat00001
2 = 4δ times.

정리하면, In short,

δ1 = (n+1)δδ 1 = (n+1)δ

δ2 = mδ1 = (n+1)mδ δ 2 = mδ 1 = (n+1)mδ

여기서, △ : 건물의 횡변위where, △: lateral displacement of the building

δ : 구조물의 횡변위에 의한 대각선길이변위 δ : Diagonal length displacement due to lateral displacement of the structure

n : 제1 증폭지렛대의 회전중심에서 양단 힌지핀간의 길이 비 n: ratio of length between the hinge pins at both ends at the center of rotation of the first amplification lever

m : 제2 증폭지렛대의 회전중심에서 양단 힌지핀간의 길이 비 m: ratio of the length between the hinge pins at both ends at the center of rotation of the second amplification lever

δ1 : 제1 증폭지렛대의 증폭변위δ 1 : Amplification displacement of the first amplification lever

δ2 : 제진장치로 유도되는 증폭변위δ 2 : Amplification displacement induced by vibration suppression device

한편, 도 5와 같이 지진 도래로 인해 구조물(10)에서 횡변위(△)가 반대방향으로 발생될 경우, 대각선방향의 길이변화로 대각선길이변위(δ)가 생기게 되고, 제1 증폭지렛대(16)는 도 5에서 반시계방향으로 회전 구동하여 제2 변위증폭가새(22)에 압축력이 작용하여 제2 증폭지렛대(18)가 반시계방향으로 회전하고, 이에 따라 제진장치(18)의 작동단이 반대방향으로 동작하여 제진장치(18)의 제진이 동일하게 수행된다. 물론 이 경우에도 제1 증폭지렛대(16)로부터 유도된 변위(δ1= 2δ)와 제2 증폭지렛대(18)에서 증폭된 변위(δ2= 2δ1)에 의해 제진장치(24)로 유도되는 변위 증폭비는 2δ

Figure 112020074787223-pat00002
2 = 4δ 배가 된다.On the other hand, when the lateral displacement (Δ) is generated in the opposite direction in the structure 10 due to the arrival of the earthquake as shown in FIG. 5, the diagonal length displacement (δ) occurs due to the length change in the diagonal direction, and the first amplification lever (16) is rotated counterclockwise in FIG. 5 to apply a compressive force to the second displacement amplifying brace 22 so that the second amplifying lever 18 rotates counterclockwise, and accordingly, the operating end of the vibration damping device 18 is By operating in the opposite direction, the vibration suppression of the vibration damping device 18 is performed in the same manner. Of course, even in this case, the displacement (δ 1 = 2δ) induced from the first amplification lever 16 and the displacement (δ 2 = 2δ 1 ) amplified by the second amplification lever 18 are induced to the vibration damping device 24 . The displacement amplification ratio is 2δ
Figure 112020074787223-pat00002
2 = 4δ times.

이같이 본 발명은 구조물(10)의 횡변위(△)를 제1 증폭지렛대(16)와 제2 증폭지렛대(18)에서 각기 증폭시켜 전체적인 증폭량이 확장됨으로써 제진장치의 에너지 소산능력이 극대화되고, 이로 인해 구조물(10)에 시공되는 지렛대형 변위증폭 제진시스템의 설치개소를 감소시킬 수 있어 경제성 있는 시공이 가능하다.As described above, the present invention amplifies the lateral displacement (Δ) of the structure 10 at the first amplification lever 16 and the second amplification lever 18 to expand the overall amount of amplification, thereby maximizing the energy dissipation capacity of the vibration damping device. It is possible to reduce the installation locations of the lever-type displacement amplification vibration damping system to be installed on the structure 10, so that economical construction is possible.

또한, 이동단 접합부(14)와 고정단 접합부(12)를 어느 대각선 방향에 서로 마주보도록 설치만하면 됨으로 지렛대형 변위증폭 제진시스템의 설치 위치에 제약이 없는 장점을 갖는다.In addition, since the moving end joint 14 and the fixed end joint 12 need only be installed to face each other in a certain diagonal direction, there is no restriction on the installation position of the lever-type displacement amplification damping system.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. So far, the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments, but those skilled in the art can make various modifications and modified inventions without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. will be. The present invention is not limited by such variations and modifications, but only by the claims appended hereto.

12: 고정단 접합부
14: 이동단 접합부
16: 제1 증폭지렛대
18: 제2 증폭지렛대
20: 제1변위증폭가새
22: 제2변위증폭가새
24: 제진장치12: fixed end joint
14: moving end joint
16: first amplification lever
18: second amplification lever
20: first displacement amplification brace
22: second displacement amplification brace
24: vibration damping device

Claims (5)

구조물(10)의 개구부(102)측 대각선 방향의 어느 한쪽에 설치된 고정단 접합부(12)와;
구조물(10)의 개구부(102)측 대각선 방향의 다른 한쪽에 고정단 접합부(12)와 서로 마주하도록 설치된 이동단 접합부(14)와;
상기 이동단 접합부(14)에 회전중심(O1)을 두고 회전가능하게 힌지 연결된 제1 증폭지렛대(16)와;
상기 고정단 접합부(12)에 회전중심(O2)을 두고 회전가능하게 힌지 연결된 제2 증폭지렛대(18)와;
일단이 상기 고정단 접합부(12)에 제1힌지핀(P1)을 통해 회전가능하게 연결되고 타단이 상기 제1 증폭지렛대(16)의 일단에 제2힌지핀(P2)을 통해 회전가능하게 연결되어 구조물(10)에서 발생된 횡변위(△)에 연동하여 제1 증폭지렛대(16)를 회전 구동시키는 제1변위증폭가새(20)와;
일단이 상기 제1 증폭지렛대(16)의 타단측 제3힌지핀(P3)에 회전가능하게 연결되고 타단이 제2 증폭지렛대(18)의 일단에 제4힌지핀(P4)을 통해 회전가능하게 연결되어 있는 제2변위증폭가새(22)와;
구조물(10)에 고정된 상태에서 작동단이 상기 제2 증폭지렛대(18)의 타단에 제5힌지핀(P5)을 통해 회전가능하게 연결되어 해당 구조물(10)에 작용하는 지진에너지 또는 풍하중을 소산시키는 제진장치(24);를 포함하며,
상기 제1변위증폭가새(20)의 양단에는 가새 힌지접합부(19)가 설치되고, 상기 제2변위증폭가새(22)의 각기 양단에는 가새 힌지접합부(21)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템.a fixed end joint 12 provided on either side of the structure 10 in the diagonal direction on the side of the opening 102;
a moving end junction 14 installed to face each other with the fixed end junction 12 on the other side of the structure 10 in the diagonal direction on the side of the opening 102;
A first amplification lever 16 rotatably hinged with a center of rotation (O 1 ) at the moving end junction 14;
a second amplification lever 18 rotatably hinged with a center of rotation (O 2 ) at the fixed end junction portion 12;
One end is rotatably connected to the fixed end junction portion 12 through a first hinge pin (P 1 ) and the other end is rotatable through a second hinge pin (P 2 ) to one end of the first amplification lever (16) a first displacement amplifying brace 20 connected to the structure 10 to rotationally drive the first amplifying lever 16 in association with the lateral displacement (Δ) generated in the structure 10;
One end is rotatably connected to the third hinge pin (P 3 ) of the other end of the first amplification lever 16 and the other end is rotated through the fourth hinge pin (P 4 ) to one end of the second amplification lever 18 a second displacement amplifying brace 22 that is possibly connected;
In a state fixed to the structure 10 , the operating end is rotatably connected to the other end of the second amplification lever 18 through a fifth hinge pin (P 5 ), and seismic energy or wind load acting on the structure 10 . Including a vibration damping device 24 to dissipate
At both ends of the first displacement amplifying brace 20, brace hinge junctions 19 are installed, and at each both ends of the second displacement amplification brace 22, brace hinge junctions 21 are installed. Multi-leverage displacement amplification vibration damping system for reducing earthquake and wind loads. 제 1항에 있어서,
상기 제진장치(24)는 점성댐퍼, 강재이력댐퍼, 마찰댐퍼, 점탄성 댐퍼 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템.The method of claim 1,
The vibration damping device 24 is a viscous damper, a steel hysteresis damper, a friction damper, and a viscoelastic damper. 제 1항에 있어서,
상기 제진장치(24)는 제2 증폭지렛대(18)의 제5힌지핀(P5)에 힌지 연결되어 있는 제진장치 힌지접합부(23)를 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 건물의 지진하중 및 풍하중 저감을 위한 다중 지렛대형 변위증폭 제진시스템.The method of claim 1,
The vibration damping device 24 is connected through the vibration damping device hinge joint 23 hingedly connected to the fifth hinge pin P 5 of the second amplifying lever 18. Earthquake load and wind load of the building Multi-leverage displacement amplification damping system for reduction. 삭제delete 삭제delete
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116816867A (en) * 2023-08-31 2023-09-29 北京工业大学 Bidirectional negative stiffness damping synergistic system of wind driven generator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6247275B1 (en) * 1999-08-06 2001-06-19 Tayco Developments, Inc. Motion-magnifying seismic shock-absorbing construction
JP4289286B2 (en) * 2004-11-30 2009-07-01 東海ゴム工業株式会社 Building seismic control structure
JP2011042974A (en) * 2009-08-21 2011-03-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vibration control device and structure having the same and aseismatic device and structure having the same
KR101070259B1 (en) 2008-10-23 2011-10-06 한국건설기술연구원 Displacement-Amplifying Damping System
KR20180109577A (en) * 2017-03-28 2018-10-08 (주)엘앤비코리아 Damper for earthquake-resistant of wooden structure and contruction method for the same
KR20190046436A (en) * 2017-10-26 2019-05-07 강원대학교산학협력단 System for controlling the vibrations of a structure
KR20200042612A (en) * 2018-10-16 2020-04-24 주식회사 유경시스템 Displacement-Amplifying Rotational Friction Damper Of Pilotiies Construction

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6247275B1 (en) * 1999-08-06 2001-06-19 Tayco Developments, Inc. Motion-magnifying seismic shock-absorbing construction
JP4289286B2 (en) * 2004-11-30 2009-07-01 東海ゴム工業株式会社 Building seismic control structure
KR101070259B1 (en) 2008-10-23 2011-10-06 한국건설기술연구원 Displacement-Amplifying Damping System
JP2011042974A (en) * 2009-08-21 2011-03-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vibration control device and structure having the same and aseismatic device and structure having the same
KR20180109577A (en) * 2017-03-28 2018-10-08 (주)엘앤비코리아 Damper for earthquake-resistant of wooden structure and contruction method for the same
KR20190046436A (en) * 2017-10-26 2019-05-07 강원대학교산학협력단 System for controlling the vibrations of a structure
KR20200042612A (en) * 2018-10-16 2020-04-24 주식회사 유경시스템 Displacement-Amplifying Rotational Friction Damper Of Pilotiies Construction

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116816867A (en) * 2023-08-31 2023-09-29 北京工业大学 Bidirectional negative stiffness damping synergistic system of wind driven generator
CN116816867B (en) * 2023-08-31 2023-11-10 北京工业大学 Bidirectional negative stiffness damping synergistic system of wind driven generator

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