KR102310952B1 - Seismic isolation device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수직력과 수평력에 대한 면진이 모두 가능한 면진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구조물의 무게를 지탱하면서 진동 및 충격이 발생했을 때에 수직방향과 수평방향으로 부드럽게 이동 및 변형되어 구조물을 지진으로부터 보호해주고 자동으로 원상 복귀되도록 이루어지는 면진장치에 관한 것이다.The present invention relates to a seismic isolator capable of isolating both vertical and horizontal forces, and more particularly, when vibrations and shocks occur while supporting the weight of a structure, it moves and deforms smoothly in the vertical and horizontal directions to seismic the structure It relates to a seismic isolator that protects from and automatically returns to its original state.
일반적으로, 지구상에 있는 모든 구조물은 지구 중력과 같은 수직하중에는 대체적으로 잘 견딜 수 있도록 설계되어 있으나, 바람이나 지진과 같은 수평하중에 대해서는 취약한 경우가 많다. In general, all structures on the earth are generally designed to withstand a vertical load such as the earth's gravity well, but are often vulnerable to a horizontal load such as wind or an earthquake.
특별히 원자력발전소와 같은 중요한 구조물이나 고층빌딩 및 교량과 같은 대형구조물의 지진피해는 막대한 인명 및 재산 피해를 동반하므로 안전을 위한 내진설계를 하지 않을 수 없다.In particular, earthquake damage to important structures such as nuclear power plants or large structures such as high-rise buildings and bridges accompanies enormous human and property damage.
따라서, 교량 등 토목구조물의 시공시에는 지진 등의 피해를 예방하고 토목구조물의 수명을 증가시킬 수 있도록 내진 설계를 필요로 한다. Therefore, when constructing civil structures such as bridges, earthquake-resistant design is required to prevent damage such as earthquakes and increase the lifespan of civil structures.
교각의 높이가 그다지 높지 않는 일반적인 교량구조물의 경우, 상부하중을 지탱할 수 있는 정도의 교각의 단면으로서는 교량구조물의 고유주기를 지진에너지가 강한 주기대역을 벗어나게 할 수는 없으므로 고무와 같은 수평강성이 약한 재료를 사용하여 교량구조물의 고유주기를 인위적으로 길게 하여 지진파의 강한 주기대역을 벗어나게 하는 방법을 생각할 수 있다. In the case of a general bridge structure where the height of the pier is not very high, the cross section of the pier sufficient to support the upper load cannot cause the natural period of the bridge structure to deviate from the period band where seismic energy is strong. A method of artificially lengthening the natural period of a bridge structure using materials to escape the strong period band of seismic waves can be considered.
그러나 순수한 고무판만으로는 교량구조물과 같이 큰 하중에 대하여 좌굴현상을 나타내므로 고무와 고무 사이에 보강용 강판을 수평으로 설치하여, 수직하중에 대해서는 안정적으로 견디면서 수평하중에 대해서는 고무의 유연성을 유지하여 상부구조물의 고유주기를 인위적으로 길게 하는 탄성받침이 고무재질의 발달과 더불어 실용화되게 되었다. However, since pure rubber plate alone exhibits buckling phenomenon against a large load like a bridge structure, a reinforcing steel plate is installed horizontally between rubber and rubber to stably withstand vertical loads while maintaining the flexibility of rubber for horizontal loads. With the development of rubber materials, elastic bearings that artificially lengthen the natural cycle of structures have come to be put to practical use.
탄성받침은 고무와 보강판의 적층으로 이루어진 것으로 교량구조물의 상부구조에 작용하는 하중을 하부구조에 전달하는 목적을 가진 교량받침의 일종으로 다른 받침보다 비교적 하중전달이 효율적이고 탄성변형에 대한 회전과 전단변형에 의한 이동이 자유로운 특징을 가지며, 설치가 간편하고 부식이 적어 설치 후 유지관리면에서도 경제적인 받침이다. Elastic bearing is a type of bridge bearing that is composed of a laminate of rubber and reinforcing plate and has the purpose of transmitting the load acting on the upper structure of the bridge structure to the lower structure. It has the characteristics of free movement due to shear deformation, and it is easy to install and has little corrosion, so it is an economical support in terms of maintenance after installation.
이러한 탄성받침은 고무만을 사용재료로 하는 순수탄성 고무받침과 내부에 한 개 이상의 강판을 보강하여 압축 변형시 고무 측면의 팽출(Bulging)현상을 억제하여 내하력을 증가시킨 적층 고무받침으로 구분할 수 있다.These elastic bearings can be divided into pure elastic rubber bearings made of rubber only and laminated rubber bearings that increase load-bearing capacity by suppressing the bulging phenomenon of the rubber side during compression deformation by reinforcing one or more steel plates inside.
KS F 4420(탄성받침 KS규격) 규정에 탄성받침의 A형~F형으로 6가지를 사용하도록 규정하고 있다. 현재 국내에서 주로 사용되고 있는 탄성받침의 형식은 B형과 C형 탄성방침으로 구분되며 최소 2개 이상의 보강용 강판을 탄성중합체로 덮은 적층 탄성받침이다. KS F 4420 (KS standard for elastic bearings) stipulates to use 6 types of elastic bearings, A to F type. Currently, the types of elastic bearings mainly used in Korea are divided into B-type and C-type elastic policies, and are laminated elastic bearings in which at least two or more reinforcing steel plates are covered with an elastic polymer.
B형 탄성받침은 탄성중합체가 단순히 상하부 플레이트 사이에 놓여있어 탄성받침 상하부 플레이트와 고무패드 접합면의 마찰력에 의하여 수평력에 저항하므로 미끄러짐이나 들뜸(Roll-over)에 취약하다. The B-type elastic bearing is vulnerable to sliding or roll-over because the elastic polymer is simply placed between the upper and lower plates, and thus resists the horizontal force by the friction between the upper and lower plates of the elastic support and the bonding surface of the rubber pad.
이에 비해 C형 탄성받침은 고무패드 외부에 보강 강판이 있어 보강 강판과 상하부 플레이트를 볼트로 고정시킨 일체형 탄성받침이다. 이러한 C형 탄성받침의 상하부 플레이트와 고무패드는 연결 볼트에 의해 고정되므로 상기 B형 탄성받침에서 발생할 수 있는 미끄러짐이나 들뜸현상이 발생하지 않으므로 받침의 기능 향상 및 안전성이 확보된다. On the other hand, the C-type elastic bearing has a reinforcing steel plate on the outside of the rubber pad and is an integrated elastic bearing in which the reinforcing steel plate and the upper and lower plates are fixed with bolts. Since the upper and lower plates and the rubber pad of the C-type elastic support are fixed by the connecting bolts, the sliding or lifting phenomenon that may occur in the B-type elastic support does not occur, so that the function of the support is improved and safety is secured.
교량상판의 하부에 수평방향으로 강성이 약한 탄성받침을 설치하면 바람하중이나 차량의 제동하중에 의해 교량상판이 많이 흔들리는 단점이 발생하며, 주기가 긴 구조물의 단점이라 할 수 있는 이러한 변위를 억제하지 않으면 상시 하중에 큰 변위가 발생하여 구조물의 사용성에 문제가 발생하며, 지진시에는 큰 변위가 발생하여 구조물의 안전성에 영향을 미친다.If an elastic bearing with weak rigidity is installed on the lower part of the bridge deck in the horizontal direction, the bridge deck will shake a lot due to wind load or vehicle braking load. Otherwise, a large displacement occurs in the constant load, which causes problems in the usability of the structure. During an earthquake, large displacement occurs and affects the safety of the structure.
그러므로 물체의 속도에 비례하여 저항력이 크게 되는 점성댐퍼나 재료의 비선형거동으로 진동에너지를 흡수하여 진동변위를 억제하게 하는 특별한 장치의 필요성이 요구되며, 이러한 진동에너지를 흡수하는 한 방편으로 탄성받침의 내부에 코어(CORE) 형태로 납을 삽입하여 탄성받침에 의해 구조물의 고유주기를 늘여주는 기능과 납의 비선형거동으로 진동에너지를 흡수하는 기능을 갖춘 납면진받침(LRB)이 개발되어 미국 및 일본을 비롯한 전세계에서 가장 널리 사용되고 있다.Therefore, there is a need for a viscous damper whose resistance is large in proportion to the speed of the object or a special device that absorbs vibration energy and suppresses vibration displacement due to the nonlinear behavior of the material. Lead seismic bearing (LRB), which has the function of extending the natural period of the structure by means of an elastic bearing by inserting lead in the form of a core, and absorbing vibration energy through the non-linear behavior of lead, was developed It is the most widely used worldwide.
그러나 최근에는 금속의 비선형을 이용한 강재 댐퍼형 면진받침, 미끄럼판의 마찰력을 이용한 마찰받침, 고무자체에 감쇠기능을 첨가한 고감쇠 고무받침, 환경 친화적이라는 이미지로 납을 대신하는 주석면진받침, 이외에도 스프링을 사용한 면진받침 등이 소개되어 한국이 전 세계적으로 면진제품의 전시장으로 착각할 만큼 다양한 제품이 소개되고 있다.However, in recent years, steel damper-type seismic support using nonlinearity of metal, friction bearing using friction force of sliding plate, high-damping rubber bearing with damping function added to rubber itself, tin seismic isolation bearing that replaces lead with the image of being environmentally friendly, etc. With the introduction of seismic isolation supports using springs, a variety of products are being introduced to the extent that Korea is mistaken as an exhibition hall for seismic isolation products all over the world.
즉, 지진격리장치로서 널리 사용되고 있는 고감쇠 고무받침(high damping rubber bearing)은 도로교량이나 철도교량 및 기타 특수한 기능의 구조물에 있어서 상부 구조물의 하중을 안전하게 전달하며, 회전 및 상부 구조물의 변형으로 발생되는 구조물의 거동을 안전하게 수용하기 위한 목적으로 널리 사용되고 있는 면진받침 종류 중 하나이다.In other words, high damping rubber bearings, which are widely used as seismic isolators, safely transmit the load of the upper structures in road bridges, railway bridges, and other structures with special functions, and are caused by rotation and deformation of the upper structure. It is one of the types of seismic isolation bearings that are widely used for the purpose of safely accommodating the behavior of structures.
상기 고감쇠 고무받침은 탄성받침과 같은 형상을 하고 있지만 고무의 배합을 달리하여 보다 향상된 면진성능을 부여한 것으로, 지진에 의한 지진력을 없애 주는 것으로 탄성받침에 댐핑성능을 부여한 제품이다.The high-damping rubber bearing has the same shape as the elastic bearing, but has improved seismic isolation performance by changing the rubber mixture, and it is a product to which the damping performance is given to the elastic bearing by eliminating the seismic force caused by the earthquake.
상기 고감쇠 고무받침은 교량과 같은 구조물에 적용되어 자중이 수톤 내지 수천 톤까지 이르는 큰 하중의 상부 구조물의 변위에 대응하면서 상부 구조물을 지지하게 되는데, 철판으로 된 상·하부 플레이트와, 상기 상-하부 플레이트 사이에 개재되는 고 감쇠 고무와, 상기 고 감쇠 고무 내부에 서로 이격된 상태로 개재되어 강성재료층을 형성하는 금속판과, 상부 및 하부측 체결판을 포함하여 구성되며, 수직 하중에 대하여는 고무의 좌굴현상 없이 지탱할 수 있으며 지진과 같은 진동은 고감쇠 고무에서 흡수하게 된다. The high-damping rubber bearing is applied to a structure such as a bridge to support the upper structure while responding to the displacement of the upper structure under a large load whose own weight ranges from several tons to several thousand tons. It consists of a high damping rubber interposed between the lower plates, a metal plate interposed spaced apart from each other inside the high damping rubber to form a rigid material layer, and upper and lower fastening plates, and the rubber against a vertical load It can support without buckling phenomenon and vibrations such as earthquakes are absorbed by high-damping rubber.
그러나, 기존의 탄성받침 및 고감쇠 고무받침은 공히 수평강성이 약하여 풍하중 등 수평하중에 취약하다는 문제점을 안고 있다.However, the existing elastic bearings and high-damping rubber bearings have a problem in that they are both vulnerable to horizontal loads such as wind loads due to weak horizontal rigidity.
한편, 교량의 장주기화 및 감쇠성능이 우수하여 면진받침으로 많이 적용되는 제품으로 탄성받침에 납봉이 삽입된 형태인 납면진받침(LRB; Lead Rubber Bearing)이 있긴 하지만, 면진성능이 납의 소성변형과 탄성받침의 변형으로 발휘되는 납면진받침은 지진이 끝난 후 상온에서 납의 재결정이 이루어지는데 완벽히 재결정이 이루어지지 않는 경우가 많이 있고, 납이 탄성받침 내부에 있어 내부의 손상을 외부에서 확인할 수가 없으며, 강진이 발생하게 되면 모든 받침을 교체할 수도 있다는 단점이 있다.On the other hand, although there is a lead rubber bearing (LRB) in which a lead rod is inserted into an elastic bearing, which is a product widely applied as a seismic isolating bearing due to its excellent long-lasting and damping performance of bridges, the seismic isolation performance is superior to that of plastic deformation and lead. Lead seismic bearings exhibited by deformation of the elastic bearings are recrystallized at room temperature after an earthquake, but in many cases, complete recrystallization is not achieved. There is a disadvantage that all bearings can be replaced when a strong earthquake occurs.
최근 들어 지진활동이 활발해지면서 그에 따른 피해도 크게 발생하고 있으며, 우리나라를 비롯한 많은 나라에서 구조물 및 주요시설물에 대한 내진설계에 관심이 증대되고 있다. 이에 따라 지진으로 인한 피해를 최소화하려는 연구의 일환으로 기초부터 지진에 의한 에너지의 전달을 감소시키기 위한 기초분리방식인 면진 시스템이 연구되고 있다. 현재 사용되는 대부분의 면진 시스템은 탄성받침(elastomeric bearing)이나 미끄럼받침(sliding bearing)을 포함하고 있다.In recent years, as seismic activity has become more active, damage is also occurring greatly, and interest in seismic design for structures and major facilities is increasing in many countries including Korea. Accordingly, as a part of research to minimize the damage caused by earthquakes, a seismic isolation system, a basic separation method, is being studied to reduce the energy transfer from the foundation to the earthquake. Most of the seismic isolation systems currently used include an elastomeric bearing or a sliding bearing.
미끄럼받침 면진시스템과 관련된 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1052311호 "폴리우레탄 면진받침" (2011. 7.21 등록), 대한민국 등록특허 제10-1912063호 "면진 장치의 인장하중 방지용 고정 장치" (2018.10.19 등록) 등이 제안된 바 있다.As a conventional technology related to the sliding bearing seismic isolator system, Korean Patent No. 10-1052311 "Polyurethane Seismic Isolation Bearing" (registered on July 21, 2011), Republic of Korea Patent No. 10-1912063 "Fixing Device for Preventing Tensile Load of Seismic Isolator" (Registered on October 19, 2018), etc. have been proposed.
면진시스템 중 미끄럼받침 면진시스템은 다른 시스템에 비해 가장 간단하며 비용이 적게 들고 융기(uplift)가 거의 발생하지 않는 이점이 있지만, 지진 발생 시 영구변위가 발생하고 과도한 변위 발생의 위험성과 미끄럼이 발생하지 않을 경우 고정단과 같은 역할을 하게 되어 면진장치로서의 기능을 발휘하지 못하는 단점을 가지고 있다.Among the seismic isolation systems, the sliding bearing seismic isolation system is the simplest and has the advantage of low cost and almost no uplift compared to other systems. Otherwise, it acts like a fixed end and has a disadvantage in that it cannot function as a seismic isolator.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지진 등 외력이 인가된 후에도 영구변위의 발생이 방지되고, 설계치 이상의 과도한 변위 발생이 안전하게 차단되며, 미끄럼이 발생하지 않더라도 고정단으로서 기능하는 것이 억제되도록 이루어지는 수직력과 수평력 모두에 대한 면진기능을 가진 면진장치를 제공하고자 한다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and even after an external force such as an earthquake is applied, the occurrence of permanent displacement is prevented, the occurrence of excessive displacement exceeding the design value is safely blocked, and even if there is no sliding, the fixed end It is an object of the present invention to provide a seismic isolator having a seismic isolating function for both vertical and horizontal forces, which are made to be suppressed from functioning as a .
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 평면상 중앙구멍 형성부를 중심으로 부채꼴 형태를 이루며 서로 조립되어 중앙에 상하방향으로 연장되는 중앙구멍이 형성된 원기둥 형태의 조립식 지지대를 이루는 복수의 분할 지지모듈 ; 상기 조립식 지지대의 원기둥 형태를 유지하도록 상기 조립식 지지대의 외주면을 따라 배치되는 스프링 부재 ; 상기 조립식 지지대의 상부에 배치되는 상판과, 상기 상판의 하면 중앙부에서 하부를 향하여 원뿔 형태로 돌출되어 상기 중앙구멍으로 삽입되면서 상기 조립식 지지대와 접촉되는 제1원뿔형 돌기를 포함하는 상판부 ; 상기 조립식 지지대의 하부에 배치되는 하판과, 상기 하판의 상면 중앙부에서 상부를 향하여 원뿔 형태로 돌출되어 상기 중앙구멍으로 삽입되면서 상기 조립식 지지대와 접촉되는 제2원뿔형 돌기를 포함하는 하판부 ; 상기 하판과 상기 분할 지지모듈 사이 및 상기 상판과 상기 분할 지지모듈 사이에 상기 분할 지지모듈마다 각각 배치되며, 상기 분할 지지모듈의 상면 또는 하면과 접촉하는 탄성 고무판의 수직 면진부재와 상기 상판의 하면 또는 상기 하판의 상면과 접촉하는 금속 미끄럼판의 수평 면진부재가 일체화된 것으로, 상기 분할 지지모듈의 평면상 형태에 대응하는 부채꼴 형태의 복수의 판형 보조 면진부재 ; 를 포함하며, 상기 조립식 지지대의 중앙구멍의 상단 및 하단 각각에는 나팔 형태로 벌어진 중앙구멍 입구부가 형성되며, 상기 제1원뿔형 돌기 및 상기 제2원뿔형 돌기는 상기 중앙구멍 입구부와 직접 접촉하며, 상기 스프링 부재는 수평방향으로 연장되면서 상기 조립식 지지대의 외주면을 따라 배치되어 모든 복수의 분할 지지모듈과 접촉되는 링 형태 또는 밴드형 또는 텐션형 스프링 부재인 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of divided support modules that form a sectoral shape around a central hole forming part on a plane and are assembled with each other to form a cylindrical prefabricated support having a central hole extending in the vertical direction in the center; a spring member disposed along the outer circumferential surface of the prefabricated support to maintain the cylindrical shape of the prefabricated support; an upper plate disposed on the prefabricated support, and a first conical protrusion protruding from the central portion of the lower surface of the upper plate toward the lower portion in a cone shape and being inserted into the central hole and in contact with the prefabricated support; A lower plate disposed under the prefabricated support, and a lower plate including a second conical protrusion that protrudes from the central portion of the upper surface of the lower plate toward the upper portion and is inserted into the central hole and is in contact with the prefabricated support; A vertical seismic isolating member of an elastic rubber plate that is disposed between the lower plate and the divided support module and between the upper plate and the divided support module for each of the divided support modules and is in contact with the upper surface or the lower surface of the divided support module and the lower surface of the upper plate or a plurality of plate-shaped auxiliary seismic isolators having a horizontal seismic isolating member of a metal sliding plate in contact with the upper surface of the lower plate integrally formed and having a sectoral shape corresponding to a planar shape of the divided support module; Including, each of the upper and lower ends of the central hole of the prefabricated support is formed with a central hole inlet in the form of a trumpet, the first conical protrusion and the second conical protrusion are in direct contact with the central hole inlet, and the The spring member is arranged along the outer circumferential surface of the prefabricated support while extending in the horizontal direction, and is characterized in that it is a ring-shaped or band-type or tension-type spring member in contact with all the plurality of divided support modules.
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상기에 있어서, 상기 조립식 지지대의 외주면을 따라 스프링 장착홈이 형성되며, 상기 스프링 부재는 상기 스프링 장착홈에 장착되는 것이 바람직하다.In the above, a spring mounting groove is formed along the outer circumferential surface of the prefabricated support, and the spring member is preferably mounted in the spring mounting groove.
상기와 같이 본 발명은, 상판과 하판의 중앙에 위치되는 제1,2원뿔형의 돌기와 상기 제1,2원뿔형의 돌기가 삽입되는 중앙구멍이 형성된 조립식 지지대의 특징으로 인하여, 상판과 하판의 중앙에 위치되는 제1,2원뿔형의 돌기가 조립식 지지대의 중앙구멍에 삽입된 상태로 수직방향 진동과 수평방향 진동에 대응하여 상하좌우로 이동하며, 이에 연동하여 조립식 지지대가 이동하거나 그 형태가 변형되고, 스프링 부재에 의하여 조립식 지지대가 다시 원래의 형태로 복원되면서 외력이 감쇠되도록 한다.As described above, in the present invention, the first and second conical protrusions positioned at the center of the upper and lower plates and the prefabricated support in which the central holes into which the first and second conical protrusions are inserted, are located in the center of the upper and lower plates. The located first and second conical projections are inserted into the central hole of the prefabricated support and move up, down, left and right in response to vertical and horizontal vibrations, and the prefabricated support moves or its shape is deformed in conjunction with this, As the prefabricated support is restored to its original shape by the spring member, the external force is attenuated.
또한 본 발명은 상판과 하판의 중앙에 위치되는 제1,2원뿔형의 돌기가 조립식 지지대의 중앙구멍에 삽입되면서 조립식 지지대에 밀착되어 수직방향의 고정하중의 일부분을 지탱하므로, 판형 보조 면진부재의 탄성 고무판에 고정하중의 일부분만 작용하므로 탄성 고무판에 영구변위가 발생하거나 과도한 변위가 발생하는 것이 방지되며 나아가 수평방향의 미끄럼이 발생하지 않을 문제점이 예방되며, 또한 미끄럼이 발생하지 않더라도 고정단으로서 기능하는 것이 억제되도록 이루어지는 수직력과 수평력에 대한 면진장치를 제공한다.In addition, the present invention is in close contact with the prefabricated support while the first and second conical protrusions located in the center of the upper and lower plates are inserted into the central hole of the prefabricated support to support a part of the fixed load in the vertical direction, so that the elasticity of the plate-shaped auxiliary seismic isolator Because only a part of the fixed load acts on the rubber plate, permanent or excessive displacement is prevented from occurring in the elastic rubber plate, and furthermore, the problem that horizontal sliding does not occur is prevented. To provide a seismic isolator for vertical and horizontal forces that are made to be suppressed.
도 1은 본 발명의 제1실시례에 의한 면진장치의 개념 단면도,
도 2는 도 1을 분리하여 표현한 분리 단면도,
도 3은 도 2의 사시도,
도 4는 도 3의 스프링 부재의 다양한 형태를 보이는 도면,
도 5는 도 1의 조립식 지지대의 평면도,
도 6은 도 5의 변형된 형태를 보이는 평면도,
도 7은 본 발명의 제2실시례에 의한 면진장치의 개념 단면도,
도 8은 본 발명의 제3실시례에 의한 면진장치의 개념 단면도.1 is a conceptual cross-sectional view of a seismic isolator according to a first embodiment of the present invention;
2 is an exploded cross-sectional view of FIG. 1 separated;
3 is a perspective view of FIG. 2;
Figure 4 is a view showing various forms of the spring member of Figure 3;
5 is a plan view of the prefabricated support of FIG. 1;
6 is a plan view showing a modified form of FIG. 5;
7 is a conceptual cross-sectional view of a seismic isolator according to a second embodiment of the present invention;
8 is a conceptual cross-sectional view of a seismic isolator according to a third embodiment of the present invention.
< 지진 일반 >< General earthquake >
내진장치를 설명하기 위하여 먼저 지진에 관한 일반적인 기술사항을 설명한다.In order to explain seismic devices, first, general technical matters related to earthquakes will be described.
최근 리히터 규모 4.5 지진도 전국서 감지되고 있는 실정이다. 지진파의 진동수는 보통 0.5∼10Hz 범위가 많으며, 보통 지진 규모가 클수록 진동수는 작아진다.An earthquake of 4.5 on the Richter scale is also being sensed across the country. The frequency of seismic waves is usually in the range of 0.5 to 10 Hz, and in general, the larger the magnitude of an earthquake, the smaller the frequency.
국내에서 발생하는 지진파의 진동수는 2∼5Hz 정도로 진동수가 높은 쪽에 편중되어 있다. 따라서 고층보다 저층 건물의 피해가 더 클 수 있다.The frequency of seismic waves generated in Korea is about 2 to 5 Hz, which is biased toward the higher frequency. Therefore, the damage of low-rise buildings may be greater than that of high-rise buildings.
내진설계 방법은 기본적으로 지반과 건물을 떨어뜨려 놓아 지반이 전달하는 에너지를 덜 받게 하는 방법이다.The seismic design method is basically a method to place the ground and buildings apart so that they receive less energy transmitted by the ground.
지진은 단층의 활동으로 생성된 에너지가 지층을 통해 파동으로 전달되어 지반이 흔들리는 것이다. 그 중 지표면에 대해 수평 방향의 파동이 건물의 하단을 흔들리게 하면, 상부에 관성력이 인가되면서 건물이 관성력을 견디지 못하면 피해를 입게 되는 것이다.An earthquake is when the energy generated by the activity of a fault is transmitted as a wave through the strata, causing the ground to shake. Among them, if a wave in the horizontal direction with respect to the ground shakes the lower part of the building, an inertial force is applied to the upper part, and if the building cannot withstand the inertial force, it will be damaged.
< 지진파의 종류와 특징 >< Types and characteristics of seismic waves >
지진파(seismic wave)는 지진, 화산, 마그마의 이동, 산사태와 인간에 의한 폭발 등으로 발생하여 지각을 따라 퍼져 나가는 저주파의 파동이다. 지진이 발생하면 서로 다른 속도를 가지는 여러 종류의 지진파가 발생한다.A seismic wave is a low-frequency wave that is generated by earthquakes, volcanoes, movement of magma, landslides, and explosions by humans and spreads along the crust. When an earthquake occurs, several types of seismic waves with different velocities are generated.
지진파는 그 특징에 따라 두 종류로 분류할 수 있는데 실제파(Body Wave)와 표면파(Surface Wave)로 구분할 수 있다. 실제파에는 P파(primary wave)와 S파(secondary wave)가 있으며, 표면파에는 L파(Love wave)와 R파(Rayleigh wave)가 있다.Seismic waves can be classified into two types according to their characteristics. They can be divided into body waves and surface waves. Real waves include P wave (primary wave) and S wave (secondary wave), and surface wave includes L wave (Love wave) and R wave (Rayleigh wave).
- 실제파(Body Wave) - Body Wave
지각 내부를 통과해 전달되는 지진파를 말하며 P파와 S파의 두 가지가 있다.There are two types of seismic waves: P waves and S waves.
-- P파(Primary wave)-- P wave (Primary wave)
종파이며 압력파이다. 고체, 액체, 기체를 모두 통과할 수 있다. 속도는 7~8km/s로 비교적 빠르기 때문에 지진 발생 이후에 지진 관측소에 가장 먼저 도달하며, 이 때문에 첫 번째를 의미하는 P파라는 이름이 붙었다. 진폭이 작아 P파로 인한 피해는 적다.It is a longitudinal wave and a pressure wave. It can pass through solids, liquids and gases. Because the speed is relatively fast (7-8 km/s), it reaches the seismic observatory first after an earthquake, hence the name P-wave, meaning first. Since the amplitude is small, the damage caused by the P wave is small.
-- S파(Secondary wave)-- S wave (Secondary wave)
횡파이며 전단파이다. 액체와 기체는 전단응력을 가지지 않기 때문에 S파는 고체 상태의 물질만 통과한다. 속도는 3~4km/s로 비교적 느려 P파가 지진 관측소에 도달한 이후에 지진 관측소에 도달한다. 진폭이 커 피해가 크다.It is a transverse wave and a shear wave. Since liquids and gases do not have shear stress, S waves only pass through solid materials. The speed is relatively slow (3~4 km/s), and the P wave reaches the seismic observatory after it reaches the seismic observatory. The larger the amplitude, the greater the damage.
- 표면파(Surface Wave)- Surface Wave
지표면을 따라 전달되는 지진파를 말한다. 속도는 약 2~4.4km/s로, 통과하는 매질은 지표면으로만 전달되며, 가장 느리고 진폭도 크고 피해도 크다. 표면파의 종류에는 L파(Love wave)와 R파(Rayleigh wave)가 있다.Seismic waves that travel along the Earth's surface. The speed is about 2~4.4 km/s, and the medium passing through it is transmitted only to the surface, and it is the slowest, has the largest amplitude, and causes the greatest damage. There are two types of surface waves: L wave (Love wave) and R wave (Rayleigh wave).
-- L파(Love wave)-- L wave (Love wave)
표면을 따라 수평으로 운동하는 지진파로서 진행방향과 진동방향이 직각이므로 장파에 포함되며 파괴력은 매우 크다. 속력은 약 2~4.4km/s으로 세번째로 빠르며 지진관측소에서는 S파 다음으로 관측된다.As seismic waves that move horizontally along the surface, they are included in the long wave because the direction of travel and the direction of vibration are at right angles. The speed is about 2~4.4 km/s, which is the third fastest, and it is observed after S wave at seismic observatories.
-- R파(Rayleigh wave)-- R wave (Rayleigh wave)
표면을 따라 직각으로 역회전 타원운동을 하는 지진파로서 진동방향과 진행 방향이 직각이므로 장파에 포함된다. 파괴력은 지진파 중에서 가장 강력하며, 속력은 2~4.2km/s으로 러브파와 비슷하지만 대부분 러브파보다 느리고 지진관측소에서 L파 다음으로 관측된다.As seismic waves that perform counter-rotating elliptical motion along the surface at right angles, they are included in the long wave because the direction of vibration and the direction of propagation are at right angles. The destructive force is the strongest among seismic waves, and the speed is 2~4.2 km/s, similar to the Love wave, but it is slower than the Love wave and is observed next to the L wave at seismic observatories.
< 내진 설계와 면진 및 제진 >< Seismic design and seismic isolation and isolation >
내진 설계(Seismic Design)란, 광의의 의미로 면진과 제진을 포함한 설계라고 할 수 있으며, 지진에 대해 대항, 진동에 견디는 구조로서 별도의 내진재료 또는 보조 구조물 등을 추가로 설계에 반영한 구조를 말한다.Seismic design is a design that includes seismic isolation and seismic isolation in a broad sense, and it is a structure that resists earthquakes and withstands vibrations. .
면진(Escape)이란, 지진파가 갖고 있는 강한 에너지 대역으로부터 도피하는 구조로서 진동절연체를 이용하여, 구조물의 진동수 변경 등을 설계에 반영하는 것을 의미한다. 적층(Laminated) 고무판이나 납면진받침(LRB; Lead Rubber Bearing), 베어링(교량의 받침)을 그 예로 들 수 있다.Escape is a structure that escapes from the strong energy band of seismic waves, and it means to reflect changes in the structure's frequency, etc. in the design by using a vibration insulator. Examples include laminated rubber plates, lead rubber bearings (LRB), and bearings (bridge bearings).
제진(Vibration Suppression)이란, 지진을 피하거나 받아들이는 것이 아닌 원리를 이용하거나 능동적으로 대처하는 구조를 의미한다. 수동형 질량 댐퍼(TMD; Tuned Mass Damper,) 능동형 질량 댐퍼 (AMD; Active Mass Damper)가 포함된다. 이는 지진이 발생하는 파장의 반대위상으로 질량을 움직여서 본 구조의 안정성을 유지하는 원리라고 할 수 있다.Vibration suppression refers to a structure that uses a principle or actively responds to an earthquake rather than avoiding or accepting it. Passive Mass Damper (TMD; Tuned Mass Damper,) Includes Active Mass Damper (AMD; Active Mass Damper). This is the principle of maintaining the stability of the structure by moving the mass in the opposite phase of the wavelength at which the earthquake occurs.
한마디로 내진 장치는 상하좌우로 움직여 수직과 수평 진동을 모두 차단하는 것을 말하며, 스프링이 주로 수직 방향의 충격에 대응하는 데 비해, 댐퍼 면진 구조는 수직과 수평 방향의 충격 모두에 대응한다. 지진이 발생하면 면진 장치가 설치된 층이 상하좌우로 움직여 충격을 흡수한다.In a word, the seismic device moves up, down, left and right to block both vertical and horizontal vibrations, and while the spring mainly responds to vertical impact, the damper seismic isolation structure responds to both vertical and horizontal impact. When an earthquake occurs, the floor on which the seismic isolator is installed moves up, down, left and right to absorb the shock.
내진구조 외에도 지진 피해를 더욱 효과적으로 줄일 수 있는 면진 구조 중에는 지진으로 발생하는 진동의 주기를 길게 변화시켜 구조물이 받는 에너지를 줄이는 방식이 있다. 파동의 에너지는 주기가 짧을수록 크기 때문에 이를 변화시켜 충격을 완화시키는 것이다. 지진 발생 시, 지반에 고정돼 있는 구조물의 경우 지진의 진동과 함께 흔들릴 수밖에 없지만 면진 구조로 건설된 구조물의 경우는 진동이 완화돼 전달되기 때문에 비교적 안전하다. 그러나 구조물 자체는 진동으로부터 비교적 안전할지 몰라도 구조물이 크게 움직인다면 주변 환경에 따라 얼마든지 위험해질 수도 있기 때문에 이를 막기 위해 설치하는 것이 바로 감쇠장치로서, 댐퍼(Damper)라 불리는 이 장치는 진동에너지를 소모해서 구조물의 흔들림을 점차적으로 완화시켜주는 역할을 한다.In addition to seismic structures, there is a method of reducing the energy received by structures by lengthening the period of vibrations generated by earthquakes among seismic isolation structures that can more effectively reduce earthquake damage. Since the energy of a wave is larger as the period is shorter, it is necessary to change it to mitigate the impact. When an earthquake occurs, structures fixed to the ground are bound to vibrate along with the vibration of the earthquake, but structures constructed with seismic isolation structures are relatively safe because the vibrations are mitigated and transmitted. However, although the structure itself may be relatively safe from vibration, if the structure moves significantly, it can become dangerous depending on the surrounding environment. It plays a role in gradually easing the vibration of the structure.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시례들을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시례에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are given to similar parts throughout the specification. In addition, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 제1실시례에 의한 면진장치의 개념 단면도이며, 도 2는 도 1을 분리하여 표현한 분리 단면도이며, 도 3은 도 2의 사시도이며, 도 4는 도 3의 스프링 부재의 다양한 형태를 보이는 도면이며, 도 5는 도 1의 조립식 지지대의 평면도이며, 도 6은 도 5의 변형된 형태를 보이는 평면도이다.1 is a conceptual cross-sectional view of a seismic isolator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an isolated cross-sectional view of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of FIG. 2, and FIG. It is a view showing various forms, FIG. 5 is a plan view of the prefabricated support of FIG. 1 , and FIG. 6 is a plan view showing a modified form of FIG. 5 .
본 실시례의 수직력과 수평력에 대한 면진장치는, 지진 등 외력 인가 이후 영구변위의 발생이 방지되고, 설계치 이상의 과도한 변위 발생이 안전하게 차단되며, 미끄럼이 발생하지 않더라도 고정단으로서 기능하는 것이 억제되도록 이루어진다.The seismic isolator for vertical and horizontal forces of this embodiment prevents the occurrence of permanent displacement after application of an external force such as an earthquake, safely blocks the occurrence of excessive displacement beyond the design value, and suppresses functioning as a fixed end even if slippage does not occur .
본 면진장치는 크게 상판부(110), 하판부(120), 조립식 지지대(130), 스프링 부재(140), 판형 보조 면진부재(150), 이탈 방지 부재(160) 등으로 이루어진다.This seismic isolator is mainly composed of an
상판부(110)는 상판(111)과 제1원뿔형 돌기(112)와 상부체결볼트(113)로 이루어진다.The
상판(111)은 사각판 형태이며, 상판(111)의 가장자리에는 복수의 상판 관통공(111a)이 형성되며, 상판 관통공(111a)에는 관통공용 부싱(111b)이 장착되어 있다.The
상부체결볼트(113)는 상판(111)의 상부 중앙에 마련되어 상판부(110) 상부에 배치된 건축물 등과 결합되는 부위이다. 이와 같은 볼트 연결 구조는 소형 건축물용 내진장치에 적용하기에 바람직하다.The
제1원뿔형 돌기(112)는 상판(111)의 하면 중앙부에서 하부를 향하여 원뿔 형태로 돌출되는 부위이다.The first
하판부(120)는 상판부(110)의 하부에 상판부(110)와 대칭으로 위치한다.The
하판부(120)는 하판(121)과 제2원뿔형 돌기(122)와 하부체결볼트(123)로 이루어진다.The
하판(121)은 사각판 형태이며, 하판(121)의 가장자리에는 복수의 하판 관통공(121a)이 형성되어 있다.The
하부체결볼트(123)는 하판(121)의 하부 중앙에 마련되어 하판부(120) 하부에 마련된 지반물(혹은 지중 건축물) 등과 결합되는 부위이다. 이와 같은 볼트 연결 구조는 소형 건축물용 내진장치에 적용하기에 바람직하다.The
제2원뿔형 돌기(122)는 하판(121)의 상면 중앙부에서 상부를 향하여 원뿔 형태로 돌출되는 부위이다.The second
상판부(110)와 하판부(120) 사이에 조립식 지지대(130)가 배치된다.The
조립식 지지대(130)는 복수의 분할 지지모듈(131)이 서로 조립되어 원기둥 형태를 이룬 것이다.The
복수의 분할 지지모듈(131)은 평면상 중앙구멍 형성부(131a)를 중심으로 부채꼴 형태를 이루는 기둥 형태이다.The plurality of divided
이들 복수의 분할 지지모듈(131)이 서로 조립되어 중앙에 상하방향으로 연장되는 중앙구멍(132)이 형성된 원기둥 형태의 조립식 지지대(130)를 이룬다.The plurality of divided
분할 지지모듈(131)의 중앙구멍 형성부(131a)는 서로 조합되어 조립식 지지대(130)의 중앙구멍(132)을 형성한다.The central
복수의 분할 지지모듈(131)은 서로 동일한 형태이며, 2개 내지 4개일 수 있으며, 서로 조립되면 원기둥 형태를 이룬다.The plurality of divided
즉 도 5와 같이 2개의 분할 지지모듈(131)이 채택될 수도 있으며, 도 6과 같이 3개 또는 4개의 분할 지지모듈(131)이 채택될 수도 있다.That is, two divided
따라서 2개의 분할 지지모듈(131)인 경우 각각의 분할 지지모듈(131)은 180도 부채꼴 형태이며, 3개인 경우 120도 부채꼴 형태이며, 4개인 경우 90도 부채꼴 형태가 된다.Therefore, in the case of two divided
조립식 지지대(130)의 중앙구멍(132)은 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)가 삽입되는 부위이며, 중앙구멍(132)의 상단 및 하단 각각에는 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)가 쉽게 상하로 이동할 수 있도록 나팔 형태로 벌어진 중앙구멍 입구부(132a)가 형성되어 있다. The
따라서 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)는 조립식 지지대(130)의 중앙구멍 입구부(132a)에 직접 접촉된다.Accordingly, the first and second
본 실시예의 경우 조립식 지지대(130)의 외주면 상하부 각각에 스프링 장착홈(133)이 형성되며, 스프링 장착홈(133)에 스프링 부재(140)가 장착된다.In the present embodiment, a
즉 2개의 스프링 장착홈(133)이 형성되며, 2개의 스프링 부재(140)가 장착된다.That is, two
각각의 스프링 부재(140)는, 조립식 지지대(130)가 원기둥 형태로 탄성 복원되도록 조립식 지지대(130)의 외주면에 배치되는 것으로, 수평방향으로 연장되면서 조립식 지지대(130)의 외주면을 따라 배치되어 모든 분할 지지모듈(131)의 외주면과 접촉되는 형태이다.Each
스프링 장착홈(133)은 스프링 부재(140)의 장착을 용이하게 하며, 장착후에는 외력에 의한 스프링 부재(140)의 이탈을 방지한다.The
스프링 부재(140)는 수직력과 수평력에 대한 면진장치로 어떤 방향에서 외력이 밀려와도 면진이 가능한 구조이다.The
즉 상판부(110)와 하판부(120)의 수직방향과 수평방향의 진동 내지 충격에 대하여 조립식 지지대(130)가 연동하여 이동하거나 형태가 변형되며, 이에 대응하여 스프링 부재(140)는 신축되면서 면진한다. That is, the
스프링 부재(140)는 특히 강풍이나 지진의 표면파 중 수평방향의 L파 진동을 면진시킴에 효과적이다.The
스프링 부재(140)는 링 형태이거나, 밴드형이거나, 혹은 텐션형일 수 있다.The
도 3 및 도 4의 (a)에서는 링 형태의 스프링 부재(140)를 도시하였으며, 도 4의 (b)에서는 밴드형의 스프링 부재를, 도 4의 (c)에서는 텐션형의 스프링 부재를 도시하였다.3 and 4 (a) shows a ring-shaped
이런 형태의 스프링 부재(140)는 외부 충격 직후에 저항력이 높아지면서 스트로크(Stroke)가 축소되었다가 다시 스트로크가 늘어나는 소위 스프링의 출렁임이 없어 댐퍼와 같은 부수적인 장치가 필요 없는 장점이 있다.This type of
스프링 부재(140)는, 경량형 면진장치에는 링형 스프링이 적합하며, 중량형 면진장치에는 밴드형 내지 텐션형 스프링이 적합하다.As for the
스프링 부재(140)는 외력을 받아 탄성변형을 하는 물체에 힘을 가해 형태를 변형시켰다가 그 힘을 제거했을 때 원상태로 되돌아오는 탄성을 이용하여 에너지를 흡수 및 축적시켜 완충 등의 작용을 하는데 사용되는 기계 요소를 말하며, 스프링은 탄성을 최대한 반복 사용하므로 고 탄성의 재료일수록 우수성을 나타낸다. The
스프링 부재(140)의 재료로는 스프링강, 고합금 스프링강, 내연소 스프링강, 경강선 피아노선, 오일템퍼선, 스텐레스강, 고탄소강, 저합금강 등이 사용될 수 있다.As a material of the
하판(121)의 상면과 분할 지지모듈(131)의 하면 사이 및 상판(111)의 하면과 분할 지지모듈(131)의 상면 사이에, 분할 지지모듈(131)마다 판형 보조 면진부재(150)가 배치된다.Between the upper surface of the
판형 보조 면진부재(150)의 평면상 형태는, 분할 지지모듈(131)의 평면상 형태에 대응하여 부채꼴 형태이며, 각 분할 지지모듈(131)마다 판형 보조 면진부재(150)가 마련된다.The planar shape of the plate-shaped auxiliary seismic isolating
판형 보조 면진부재(150)는, 분할 지지모듈(131)의 상면 또는 하면과 접촉하는 탄성 고무판(151)의 수직 면진부재와, 상판(111)의 하면 또는 하판(121)의 상면과 접촉하는 금속 미끄럼판(152)의 수평 면진부재가 서로 일체화된 것이다.The plate-shaped auxiliary
탄성 고무판(151)과 금속 미끄럼판(152)은 서로 일체화되어 부착되어 수직력과 수평력에 대한 면진력을 발휘한다.The
즉, 탄성 고무판(151)은 수직력에 대항할 수 있고, 금속 미끄럼판(152)은 수평력이 작용할 때 조립식 지지대(130)의 좌우 이동이 용이하게 한다. That is, the
탄성 고무판(151)은 조립식 지지대(130)가 상판부(110)와 하판부(120) 사이에서 상판부(110)와 하판부(120)에 이격되게 배치되어 상호 밀착하면서 각각의 부분이 밸런스를 유지하게 하면서도 진동이 전달되지 못하도록 지진력을 분산 및 흡수할 수 있는 형태의 합성고무판으로서, BR(Butadiene Rubber) 및 NBR(Nitrile Butadiene Rubber)과, 우레탄고무(Urethane Rubber) 중에서 어느 하나가 선택될 수 있다. The
또한 고무재질의 열, 수분 및 자외선에 의한 심한 물성변화를 보완하기 위하여 PP(Polypropylene) 또는 PE(Polyethylene)와 고무재질이 공중합된 TPE(Thermal Plastic Elastomer)나 우레탄결합에서 결정화도가 높은 TPU(Thermal Poly-Urethane)로 제조되는 것이 바람직하다.In addition, in order to compensate for the severe physical property change caused by heat, moisture and UV rays of the rubber material, TPE (Thermal Plastic Elastomer) copolymerized with PP (Polypropylene) or PE (Polyethylene) and rubber or TPU (Thermal Poly Elastomer) with high crystallinity in urethane bond -Urethane) is preferred.
또한 탄성 고무판(151)은 지진의 강도에 따른 진동을 충분히 흡수하고 진동에 의한 충격을 충분히 완화할 수 있는 두께 및 경도로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 경도는 Shore A를 기준으로 55∼75 정도의 경도가 바람직하다.In addition, the
탄성 고무판(151)은 조립식 지지대(130)와 상판(111) 또는 하판(121)과의 사이에 마련되어 안전감을 높이며, 또한 탄성 고무판(151)은 건축물 하중의 일부분만 감당하므로(즉 기본적은 건축물의 하중은 조립식 지지대(130)가 부담함.) 건축물의 압력에 의한 탄성고무의 물리적 특성 변화를 막을 수 있다.The
금속 미끄럼판(152)은 수평력이 작용할 때 수평방향(통상 원주방향)으로 미끄러지면서 수평력을 분산시킨다.The
금속 미끄럼판(152)은 상판(111) 또는 하판(121)과 접촉되기 위한 것이며, 인강강도가 큰 탄소강이나 스테인레스 등의 금속판으로 이루어지며, 상부를 향하여 돌출되는 복수의 반구형 돌출부(152a)가 형성되어 상판(111) 또는 하판(121)과의 접촉면을 줄일 수 있는 구조로 특히 L파에 쉽게 미끌리도록 한다.The
상판부(110)가 하판부120)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상단부가 상판(111)에 장착되며 하단이 하판(121)에 장착되는 복수의 이탈 방지 부재(160)가 마련된다.In order to prevent the
이탈 방지 부재(160)는, 볼트 헤드(161a)와 볼트 몸체(161b)를 가진 이탈 방지용 볼트(161)와 이에 체결되는 이탈 방지용 너트(162)로 이루어진다.The
볼트 몸체(161b)는 상판(111)에 형성된 상판 관통공(111a)과 하판(121)에 형성된 하판 관통공(121a)을 지나도록 배치되며, 볼트 헤드(161a)는 상판(111)의 상면에 안착되며, 이탈 방지용 너트(162)는 볼트 몸체(161b)에 나사 체결되어 하판(121)의 하면에 안착된다.The
아울러 볼트 몸체(161b)의 미동을 방지할 수 있도록 상판 관통공(111a)에는 관통공용 부싱(111b)가 마련된다.In addition, a
이와 같은 이탈 방지 부재(160)는 상판(111)과 하판(121)을 구속하여, 강풍과 같은 외력의 의하여 상판부(110)의 상부에 결합된 건축물 혹은 구조물이 상방향의 힘을 받을 때 상판(111)이 이탈되는 사고를 방지하기 위한 것이다.Such a
또한 관통공용 부싱(111b)은 볼트 몸체(161b)의 미동을 방지하기 위한 것으로, 외력으로 상판(111)과 하판(121)이 상하좌우로 흔들릴 때 유동을 허용하며, 관통공용 부싱(111b)의 재질은 우레탄고무가 적합하며, 우레탄고무(Urethane Rubber)는 폴리에스터(Polyester)나 폴리에틸(Polyether)과 이소시아네트(Isocyanate)와 반응에 의한 고무 탄성체로 고 탄성체이며 마모성이 다른 합성고무보다 뛰어난 것이 장점이 있다.In addition, the through-
본 발명의 작용을 설명한다.The operation of the present invention will be described.
강풍이나 지진의 표면파 중 수평방향의 L파와 수직방향의 R파 진동이 건축물에 밀려오면 스프링 부재(140)에서 수평방향의 L파 진동과 수직방향의 R파 진동이 면진되도록 하고, 이차적으로 판형 보조 면진부재(150)에 의해 수직방향의 R파 진동이 면진되도록 구성된다. Among the surface waves of strong winds or earthquakes, when horizontal L-wave and vertical R-wave vibrations are pushed to the building, the
즉 강풍이나 지진의 표면파 중에 수평방향의 L파 진동 및 수직방향의 R파 진동에 스프링 부재(140)는 자신의 변형을 통해 흡수한 에너지를 다시 원래 형태로 돌아가면서 충격을 감쇠시키며, 강풍이나 지진의 표면파 중에 수직방향의 R파 진동에 판형 보조 면진부재(150)의 탄성 고무판(151)은 신축을 통해 진동이나 충격 등에 의해 입력된 힘을 흡수한다.That is, during the surface waves of strong winds or earthquakes, the
판형 보조 면진부재(150)는 매우 일반적인 기술이며, 이하에서는 스프링 부재(140)에 의한 면진 방식을 설명한다.The plate-shaped auxiliary seismic isolating
상판(111)의 제1원뿔형 돌기(112) 혹은 하판(121)의 제2원뿔형 돌기(122)는 조립식 지지대(130)의 중앙구멍(132)에 삽입된 상태로 수직방향 진동과 수평방향 진동에 대응하여 상하좌우로 이동할 수 있다.The first
또한 상판(111)의 제1원뿔형 돌기(112) 혹은 하판(121)의 제2원뿔형 돌기(122)의 이동에 연동하여 조립식 지지대(130) 또한 연동하거나 그 형태가 변형되며, 스프링 부재(140)에 의하여 조립식 지지대(130)가 다시 원기둥 형태로 복원되면서 외력이 감쇠된다.In addition, in conjunction with the movement of the first
즉 조립식 지지대(130)는 2등분 내지 4등분의 세그먼트인 분할 지지모듈(131)로 분리된 상태이므로, 수직방향 진동 및 수평방향 진동에 따른 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)의 이동(상하 이동 및 수평 이동)에 따라 복수의 분할 지지모듈(131)은 서로 동일한 방향으로 이동하거나 혹은 서로 반대방향으로 이동하며, 이에 따라 그 형태가 변형된다.That is, since the
즉 수직력에 의하여 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)는 조립식 지지대(130)가 좌우로 벌어지도록 하며, 수평력에 의하여 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)는 조립식 지지대(130)를 뒤틀리게 하여 상하좌우에서 오는 충격에 반응한다.That is, the first and second
조립식 지지대(130)는 2등분 내지 4등분의 세그먼트인 분할 지지모듈(131)로 분리되어 있지만, 링형 내지 밴드형 등의 스프링 부재(140)에 의해 감싸져 있으므로 원기둥 형태를 탄성적으로 유지할 수 있다.Although the
상판부(110)와 하판부(120)의 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)는 조립식 지지대(130)의 중앙구멍 입구부(132a)에서 조립식 지지대(130)와 상하로 밀착되어 있으면서 수직력과 수평력에 대항할 준비상태에 있으면서, 외력의 감쇠는 조립식 지지대(130) 외주면의 스프링 부재(140)에 의하여 조절된다.The first and second
상판부(110)와 하판부(120)의 제1,2원뿔형 돌기(112, 122)는 조립식 지지대(130)의 중앙구멍(132)에 걸쳐 있어 고정하중을 지탱할 수 있으며, 판형 보조 면진부재(150)의 탄성 고무판(151)에 지나친 하중이 작용하는 것을 방지하여 탄성 고무의 물리적 성질이 변화되는 것을 방지할 수 있어, 수직력 및 수평력에 대한 면진효율을 장기간 유지할 수 있다.The first and second
도 7은 본 발명의 제2실시례에 의한 면진장치의 개념 단면도이다.7 is a conceptual cross-sectional view of a seismic isolator according to a second embodiment of the present invention.
중량물의 면진장치는 건축물의 하중이 상당하므로 이탈 방지 부재가 불필요할 수 있으며, 이 경우 상판 관통공(111a) 및 하판 관통공(121a)이 불필요하게 된다.The seismic isolator for heavy objects may not require a separation preventing member since the weight of the building is significant. In this case, the upper plate through
도 8은 본 발명의 제3실시례에 의한 면진장치의 개념 단면도이다.8 is a conceptual cross-sectional view of a seismic isolator according to a third embodiment of the present invention.
경우에 따라 하부체결볼트(123) 대신에 하판 관통공(121a)을 이용하여 하부 건축물과 본 면진장치를 볼트 체결할 수도 있다.In some cases, the lower structure may be bolted to the main seismic isolator by using the lower plate through
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
110 : 상판부
111 : 상판 111a : 상판 관통공
111b : 관통공용 부싱
112 : 제1원뿔형 돌기 113 : 상부체결볼트
120 : 하판부
121 : 하판 121a : 하판 관통공
122 : 제2원뿔형 돌기 123 : 하부체결볼트
130 : 조립식 지지대
131 : 분할 지지모듈 131a : 중앙구멍 형성부
132 : 중앙구멍 132a : 중앙구멍 입구부
133 : 스프링 장착홈
140 : 스프링 부재
150 : 판형 보조 면진부재
151 : 수직 면진부재(탄성 고무판) 152 : 수평 면진부재(금속 미끄럼판)
152a : 반구형 돌출부
160 : 이탈 방지 부재
161 : 이탈 방지용 볼트 161a : 볼트 헤드
161b : 볼트 몸체 162 : 이탈 방지용 너트110: upper plate
111:
111b: bushing for through hole
112: first conical projection 113: upper fastening bolt
120: lower plate
121:
122: second conical projection 123: lower fastening bolt
130: prefabricated support
131: split
132:
133: spring mounting groove
140: spring member
150: plate-shaped auxiliary seismic isolation member
151: vertical seismic isolator (elastic rubber plate) 152: horizontal seismic isolator (metal sliding plate)
152a: hemispherical protrusion
160: escape prevention member
161:
161b: bolt body 162: separation prevention nut
Claims (4)
상기 조립식 지지대의 원기둥 형태를 유지하도록 상기 조립식 지지대의 외주면을 따라 배치되는 스프링 부재 ;
상기 조립식 지지대의 상부에 배치되는 상판과, 상기 상판의 하면 중앙부에서 하부를 향하여 원뿔 형태로 돌출되어 상기 중앙구멍으로 삽입되면서 상기 조립식 지지대와 접촉되는 제1원뿔형 돌기를 포함하는 상판부 ;
상기 조립식 지지대의 하부에 배치되는 하판과, 상기 하판의 상면 중앙부에서 상부를 향하여 원뿔 형태로 돌출되어 상기 중앙구멍으로 삽입되면서 상기 조립식 지지대와 접촉되는 제2원뿔형 돌기를 포함하는 하판부 ;
상기 하판과 상기 분할 지지모듈 사이 및 상기 상판과 상기 분할 지지모듈 사이에 상기 분할 지지모듈마다 각각 배치되며, 상기 분할 지지모듈의 상면 또는 하면과 접촉하는 탄성 고무판의 수직 면진부재와 상기 상판의 하면 또는 상기 하판의 상면과 접촉하는 금속 미끄럼판의 수평 면진부재가 일체화된 것으로, 상기 분할 지지모듈의 평면상 형태에 대응하는 부채꼴 형태의 복수의 판형 보조 면진부재 ;
를 포함하며,
상기 조립식 지지대의 중앙구멍의 상단 및 하단 각각에는 나팔 형태로 벌어진 중앙구멍 입구부가 형성되며, 상기 제1원뿔형 돌기 및 상기 제2원뿔형 돌기는 상기 중앙구멍 입구부와 직접 접촉하며,
상기 스프링 부재는 수평방향으로 연장되면서 상기 조립식 지지대의 외주면을 따라 배치되어 모든 복수의 분할 지지모듈과 접촉되는 링 형태 또는 밴드형 또는 텐션형 스프링 부재인 것을 특징으로 하는 면진장치.
A plurality of divided support modules that form a fan-shaped shape around the central hole forming part on a plane and are assembled with each other to form a cylindrical prefabricated support having a central hole extending in the vertical direction in the center;
a spring member disposed along the outer circumferential surface of the prefabricated support to maintain the cylindrical shape of the prefabricated support;
an upper plate disposed on the prefabricated support, and a first conical protrusion protruding from the central portion of the lower surface of the upper plate toward the lower portion in a conical shape and inserted into the central hole while being in contact with the prefabricated support;
a lower plate disposed under the prefabricated support, and a second conical protrusion protruding from the central portion of the upper surface of the lower plate toward the upper portion in a conical shape and being inserted into the central hole and in contact with the prefabricated support;
A vertical seismic isolating member of an elastic rubber plate that is disposed between the lower plate and the divided support module and between the upper plate and the divided support module for each of the divided support modules, and is in contact with the upper surface or the lower surface of the divided support module and the lower surface of the upper plate, or a plurality of plate-shaped auxiliary seismic isolators in which the horizontal seismic isolating members of the metal sliding plate in contact with the upper surface of the lower plate are integrated and corresponding to the planar form of the divided support module;
includes,
Each of the upper and lower ends of the central hole of the prefabricated support is formed with a central hole inlet in the form of a trumpet, the first conical protrusion and the second conical protrusion are in direct contact with the central hole inlet,
The spring member extends in the horizontal direction and is disposed along the outer circumferential surface of the prefabricated support to be in contact with all of the plurality of divided support modules, and is a ring-shaped, band-shaped, or tension-type spring member.
The seismic isolator according to claim 1, wherein a spring mounting groove is formed along an outer circumferential surface of the prefabricated support, and the spring member is mounted in the spring mounting groove.
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