KR102316412B1 - Isolataion system with damping - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—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
- F16F15/021—Decoupling of vibrations by means of point-of-contact supports, e.g. ball bearings
Abstract
개시된 내용은 건물, 전산장비, 기타 설비 등 구조물에 설치되는 면진장치에 관한 것으로써, 지면 또는 바닥면과 구조물을 물리적으로 격리하여 진동을 감쇄하는 기술에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 진동을 감쇄하는 면진장치에 있어서, 상부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제1곡면부를 포함하는 하부플레이트, 하부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제2곡면부를 포함하는 상부플레이트 및 상기 하부플레이트의 제1곡면부와 상기 하부플레이트의 제2곡면부 사이에 개재되는 볼을 포함하는 면진장치를 일 실시 예로 제시한다.The disclosed content relates to a seismic isolator installed in a structure such as a building, computer equipment, or other equipment, and relates to a technology for attenuating vibration by physically isolating the structure from the ground or floor surface.
More specifically, there is provided a vibration isolator for damping vibration, comprising: a lower plate including a first curved portion depressed to have a predetermined curvature inward of the upper surface; and a second curved portion depressed to have a predetermined curvature inward of the lower surface. A seismic isolator including an upper plate and a ball interposed between the first curved portion of the lower plate and the second curved portion of the lower plate is provided as an embodiment.
Description
개시된 내용은 건물, 전산장비, 기타 설비 등 구조물에 설치되는 면진시스템에 관한 것으로써, 지면 또는 바닥면과 구조물을 물리적으로 격리하여 진동을 감쇄하는 기술에 관한 것이다.The disclosed content relates to a seismic isolating system installed in a structure such as a building, computer equipment, or other equipment, and relates to a technology for attenuating vibration by physically isolating the ground or floor surface and the structure.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the material described in this section is not prior art to the claims of this application, and inclusion in this section is not an admission that it is prior art.
최근 국내외에서 다수의 지진이 발생하면서, 건물 및 기타 설비 등 구조물에 많은 피해를 발생시키고 있다. 이러한 지진에 의한 피해를 방지하기 위해, 내진, 제진 및 면진 기술이 개발되고 있다. 내진이란 건물 또는 구조물이 지진력에 저항할 수 있도록 강성 및 유연성을 개선하는 기술이고, 제진은 구조물의 내부나 외부에서 구조물의 진동에 대응한 제어력을 가하여 구조물의 진동을 저감시키거나, 구조물의 강성이나 감쇠 등을 변화시켜 구조물을 제어하는 기술이다.Recently, many earthquakes have occurred at home and abroad, causing a lot of damage to structures such as buildings and other facilities. In order to prevent damage caused by such an earthquake, earthquake-resistant, seismic suppression and seismic isolation technologies are being developed. Seismic resistance is a technology that improves the rigidity and flexibility of a building or structure so that it can resist seismic forces. It is a technology to control structures by changing damping, etc.
그러나, 내진과 제진은 지진에 의한 피해를 감소하긴 하나, 진동 자체가 구조물에 전달되어 피로에 의한 파손을 고려하지 않을 수 없다. However, although earthquake resistance and vibration suppression reduce the damage caused by earthquakes, the vibration itself is transmitted to the structure, so damage due to fatigue cannot but be considered.
이를 해결하기 위한 기술이 면진기술이다. 면진은 건물 또는 구조물과 지면사이에 전단변형 장치를 설치하여 지면과 구조물을 분리(base isolation)시키는 기술을 의미한다. 이를 통해 지진 발생시 구조물의 고유주기를 인위적으로 길게하여 지진과 구조물과의 공진을 막아 지진력이 구조물에 상대적으로 약하게 전달되도록 할 수 있다. 이러한 면진기술을 건물 및 대형 구조물뿐만 아니라 실내에 있는 통신장비 및 전기전자 제어시스템 등의 설비에도 적용하여 지진에 의한 파손을 방지하고자 하고 있다.The technology to solve this is seismic isolation technology. Seismic isolation refers to a technology for separating the ground from the structure (base isolation) by installing a shear deformation device between the building or structure and the ground. Through this, it is possible to artificially lengthen the natural period of a structure during an earthquake to prevent resonance between the earthquake and the structure, so that the seismic force is relatively weakly transmitted to the structure. This seismic isolation technology is applied not only to buildings and large structures, but also to indoor communication equipment and electrical and electronic control systems to prevent damage caused by earthquakes.
한국특허공보 제10-1178481호에서는 다수개의 원통형롤러를 하나의 층으로 형성하고, 2개의 롤러층을 직교적층하여, 하판과 상판의 움직임을 분리하는 구성으로 이루어진 면진 장치를 게시하고 있다. 본 선행기술은 지진동에 의한 움직임을 차단하여 구조물을 보호한다. 그러나, 롤러방향과 다른 방향의 진동은 롤러의 마찰력에 의해 적절히 차단할 수 없고, 수직방향에 대한 진동은 처리할 수 없다는 문제점이 있었다.Korean Patent Publication No. 10-1178481 discloses a seismic isolator configured to separate movement of a lower plate and an upper plate by forming a plurality of cylindrical rollers in one layer and orthogonally stacking two roller layers. This prior art protects the structure by blocking the movement caused by the earthquake. However, there was a problem that vibration in a direction different from the roller direction could not be properly blocked by the frictional force of the roller, and vibration in the vertical direction could not be handled.
지진 등에 의해 구조물이 파손되는 것을 방지하기 위한 면진시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a seismic isolation system to prevent damage to a structure due to an earthquake or the like.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.In addition, it is not limited to the technical problems as described above, and it is obvious that another technical problem may be derived from the following description.
개시된 내용은 진동을 감쇄하는 면진장치에 있어서, 상부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제1곡면부를 포함하는 하부플레이트, 하부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제2곡면부를 포함하는 상부플레이트 및 상기 하부플레이트의 제1곡면부와 상기 하부플레이트의 제2곡면부 사이에 개재되는 볼을 포함하는 면진장치를 일 실시 예로 제시한다.Disclosed is a seismic isolator for damping vibration, a lower plate including a first curved portion depressed to have a predetermined curvature inward of the upper surface, and an upper portion including a second curved portion depressed to have a predetermined curvature inward of the lower surface. A seismic isolator including a plate and a ball interposed between the first curved portion of the lower plate and the second curved portion of the lower plate is provided as an embodiment.
개시된 실시 예에 따르면, 다양한 방향의 진동을 상쇄할 수 있으며, 볼의 돌출을 방지하고 진동이 멈춘 후에는 초기 위치로 원상회복할 수 있는 면진장치를 제공할 수 있다.According to the disclosed embodiment, it is possible to provide a seismic isolator capable of canceling vibrations in various directions, preventing the ball from protruding, and recovering to an original position after the vibration stops.
본 실시 예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present embodiments are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 면진장치의 사시도 및 분해도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 면진장치의 단면도.
도 3은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 볼캐스터의 단면도 및 사용상태도.
도 4는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 볼캐스터의 측면도.
도 5는 개시된 내용의 일 실시 예에 따라 와이어부를 포함하는 면진장치의 사시도.
도 6은 개시된 내용의 일 실시 예에 따라 와이어부를 포함하는 면진장치의 분해도.
도 7은 개시된 내용의 일 실시 예에 따라 자성체를 포함하는 면진장치의 분해도.
도 8은 개시된 내용의 일 실시 예에 따라 고무패드를 포함하는 면진장치의 단면도.
도 9는 개시된 내용의 일 실시 예에 따라 다수의 면진장치를 포함하는 면진시스템의 사용상태도.
도 10은 개시된 내용의 또 다른 실시 예에 따른 면진장치의 사시도.
도 11은 개시된 내용의 또 다른 실시 예에 따른 면진장치의 분해사시도.
도 12는 개시된 내용의 또 다른 실시 예에 따른 면진장치의 단면도.
도 13 내지 도 20은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 면진장치에 있어서, 응답비 및 댐핑비율을 도시하는 실험데이터.1 is a perspective view and an exploded view of a seismic isolator according to an embodiment of the present disclosure;
2 is a cross-sectional view of a seismic isolator according to an embodiment of the disclosed subject matter;
3 is a cross-sectional view and a state diagram of a ball caster according to an embodiment of the disclosed subject matter.
4 is a side view of a ball caster according to an embodiment of the present disclosure;
5 is a perspective view of a seismic isolator including a wire unit according to an embodiment of the present disclosure;
6 is an exploded view of a seismic isolator including a wire part according to an embodiment of the present disclosure;
7 is an exploded view of a seismic isolator including a magnetic material according to an embodiment of the present disclosure;
8 is a cross-sectional view of a seismic isolator including a rubber pad according to an embodiment of the present disclosure;
9 is a state diagram of a seismic isolating system including a plurality of seismic isolators according to an embodiment of the present disclosure;
10 is a perspective view of a seismic isolator according to another embodiment of the disclosed subject matter;
11 is an exploded perspective view of a seismic isolator according to another embodiment of the disclosed subject matter;
12 is a cross-sectional view of a seismic isolator according to another embodiment of the disclosed subject matter;
13 to 20 are experimental data showing a response ratio and a damping ratio in the seismic isolator according to an embodiment of the present disclosure;
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들을 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 개선된 면진장치의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the improved seismic isolator will be described with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에 개시된 면진장치는, 상부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제1곡면부(11)를 포함하는 하부플레이트(10), 하부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제2곡면부(21)를 포함하는 상부플레이트(20) 및 상기 하부플레이트(10)의 제1곡면부(11)와 상기 하부플레이트(10)의 제2곡면부(21) 사이에 개재되는 볼(30)을 포함한다.The seismic isolator disclosed herein includes a
도면 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 하부플레이트(10)는 플레이트 형상으로 이루어지되, 상부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제1곡면부(11)를 포함한다. 상기 하부플레이트(10)는 일정 두께를 가진 사각 플레이트 형상으로 이루어질 수 있으며, 상부면 내측으로 오목한 형상으로 함몰된 제1곡면부(11)를 포함하되, 하부플레이트(10)가 뚫리지 않도록 형성할 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 3 , the
상부플레이트(20)는 플레이트 형상으로 이루어지되, 하부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제2곡면부(21)를 포함한다. 상부플레이트(20) 또한 하부플레이트(10)와 마찬가지로 일정 두께를 가진 사각 플레이트 형상으로 이루어질 수 있으며, 하부면 내측으로 오목한 형상으로 함몰된 제2곡면부(21)를 포함하되, 상부플레이트(20)가 뚫리지 않도록 형성할 수 있다.The
상기 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(21)는, 지면 및 바닥 쪽에 위치한 하부플레이트(10)에 전달된 진동을 상기 볼(30)을 통해 상부플레이트(20)에 전달되지 않도록 하는 구성이다. 상기 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(21)를 곡면이 아닌 일반 평면으로 형성하는 경우, 사이에 개재되는 볼(30)의 위치가 고정되지 않아, 볼(30)의 위치에 따라 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)의 균형이 어긋날 수 있다. 이에 반하여, 곡면으로 형성하는 경우에는 상기 곡면부의 곡률반경과 중력에 의해 볼(30)이 곡면부의 중심으로 복귀하여, 진동이 멈춘 후에 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)의 위치를 고정할 수 있다.The first
그러나, 곡면부를 포함하는 경우라도, 일정 범위를 벗어나는 강한 진동인 경우에는 볼(30)이 곡면부를 이탈하여 면진기능을 상실할 수 있다. 따라서, 볼(30)이 곡면부를 이탈하지 못하도록 하는 구성이 필요하다. 이에, 상기 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(21)의 둘레는 원형으로 형성되되, 상기 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(21) 자체가 각 플레이트의 내측으로 함몰되어, 상기 곡면부의 외주연에 단턱(40)이 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(21)의 외주연에 단턱(40)이 형성될 수 있도록 각 곡면부 자체를 플레이트 내측으로 함몰시켜, 강한 진동이 발생한 경우에도 볼(30)이 단턱(40)에 걸려 이탈하지 못하도록 할 수 있다. However, even in the case of including the curved portion, in the case of strong vibration outside a certain range, the
또한, 도 8에 도시된 것처럼, 볼(30)과의 적절한 마찰력과 상하진동을 다소 감쇄시킬 수 있도록 상기 제1곡면부(11) 및 상기 제2곡면부(21) 중 적어도 어느 하나 이상의 곡면부 표면에 고무패드(41)가 적층형성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 8 , at least one of the first
상기 볼(30)은 상기 하부플레이트(10)의 제1곡면부(11)와 상기 상부플레이트(20)의 제2곡면부(21) 사이에 개재된다. 상기 볼(30)은 상부플레이트(20)의 하중을 버틸 수 있도록 강성의 소재로 형성되되, 구의 형상으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(21) 사이에서 잘 구를 수 있도록 표면이 매끄럽게 형성되거나, 저마찰 소재로 형성될 수 있다.The
제조적인 측면에서 보면 상기 제1, 2곡면부는 상기 상부 및 하부플레이트(10)의 표면에 직접 드릴링 등을 하여 형성하거나, 도 1(c)에 도시된 것처럼 상기 곡면부와 플레이트부를 별개로 형성하고, 결합할 수 있도록 형성할 수도 있다.In terms of manufacturing, the first and second curved portions are formed by drilling directly on the surface of the upper and
또한, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상기 볼(30)은 상기 하부플레이트(10)의 제1곡면부(11) 또는 상기 상부플레이트(20)의 제2곡면부(21)의 중앙에 고정되는 볼캐스터(31)로 대체될 수 있다. 상기 볼캐스터(31)는 볼(30)의 회전력을 유지하면서 임의의 위치에 고정할 수 있는 구성요소로써, 제1곡면부(11) 또는 제2곡면부(21)의 중앙에 고정하여 상술한 볼(30)의 역할을 그대로 수행할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 3A , the
볼(30)을 사용하는 경우에는, 도 3(b)에 도시된 것처럼 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)의 가동범위가 넓어지고, 볼캐스터(31)를 사용하는 경우에는, 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)의 가동범위가 좁아진다. 따라서, 진동이 많이 발생하는 장소에는 볼(30)을 사용하여 진동을 감쇄하는 것을 최우선 과제로 할 수 있고, 진동이 적은 장소에서는 진동을 감쇄하되, 구조물(S)이 너무 흔들리지 않도록 볼(30)캐스트를 사용할 수도 있다. 상술한 바는 예시일 뿐이며, 진동이 많이 발생하는 장소라도 구조물(S)의 특성에 따라 볼(30)캐스트를 적용할 수도 있다.In the case of using the
또한, 볼캐스터(31)를 고정하는 경우에는, 볼캐스터(31)가 고정되는 표면은 반드시 곡면부일 필요가 없으므로, 도 3(a)에 도시된 것처럼 볼캐스터(31)가 고정되는 표면은 평면으로 형성할 수도 있다. 볼(30)이 직접적으로 닿지 않으므로 곡면보다는 평면으로 형성하여 볼(30)캐스트와의 결합을 용이하게 할 수 있다.In addition, in the case of fixing the
또한, 도 4에 도시된 것처럼, 상기 볼캐스터(31)는 일반적인 볼캐스터(31) 뿐만 아니라, 스프링 타입의 볼캐스터(31)를 사용할 수도 있다. 스프링 타입의 볼(30)캐스트의 경우, 상하방향으로 일정한 탄성을 가져, 상하방향의 진동이 구조물(S)에 전달되는 것을 방지할 수 있는 것으로, 볼(30)이 결합되는 전단부와 플레이트에 결합되는 결합부가 스프링 등 탄성소재로 결합되는 구성으로 이루어져 있다. In addition, as shown in FIG. 4 , the
전술한 바에 의하면, 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(21) 중 적어도 하나 이상의 곡면부의 표면에 고무패드(41)를 적층형성할 수 있는데, 상기 볼캐스터(31)를 제1곡면부(11) 또는 제2곡면부(21)에 고정결합하는 경우에는 볼캐스터(31)가 고정된 표면에는 볼(30)이 직접적으로 닿지 않아 고무패드(41)가 결합할 필요가 없다. 따라서, 볼캐스터(31)가 고정되지 않은 상기 제1곡면부(11) 또는 상기 제2곡면부(21)의 표면에 고무패드(41)가 적층될 수 있다.As described above, the
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부플레이트(20)와 상기 하부플레이트(10)를 금속와이어(53)로 연결하는 구성을 더 포함할 수 있다. 보다 상세하게 살펴보면, 상기 하부플레이트(10)의 하부면에 결합되되, 금속와이어(53)와 고정결합하는 제1고정플레이트(51), 상기 상부플레이트(20)의 상부면에 결합되되, 금속와이어(53)와 고정결합하는 제2고정플레이트(52) 및 일단은 상기 제1고정플레이트(51)에 고정결합되고, 타단은 상기 제2고정플레이트(52)에 고정결합되는 금속와이어(53)를 포함할 수 있다.5 and 6 , a configuration for connecting the
상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)를 금속와이어(53)로 연결하는 경우 면진장치가 동작한 후, 복원 시간을 단축하는 효과가 있으며, 진동 저감 효과를 증가시킬 수 있다. (제1고정플레이트(51)와 제2고정플레이트(52)를 통해 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)를 연결하는 것도 포함한다.) 또한, 상기 금속와이어(53)는 면진장치가 동작하면서 마찰에 의해 진동에너지가 열에너지로 변환되면서 진동에너지를 소산시켜주면서 진동을 저감시키는 효과를 증대시킬 수 있다.When the
상기 금속와이어(53)는 다수의 금속사가 꼬여있는 꽈배기 형상으로 형성될 수 있으며, 단일 금속와이어(53)로 형성될 수도 있다. 다만, 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 상부와 하부플레이트(10)에 휘어지면서 결합되어야 하므로, 유연성과 강성을 함께 가지는 꽈배기 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.The
또한, 금속와이어(53)는 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)에 균형적으로 결합되어야 하므로, 중심으로부터 방사형으로 2개 이상 결합되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 5에 도시된 것처럼 플레이트의 모서리 별로 2개씩 설치할 수 있으며, 모듈형으로 설치하는 경우 모서리 별로 3개씩 설치할 수도 있다. In addition, since the
또 다른 실시 예로써, 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 상기 제1고정플레이트(51) 및 제2고정플레이트(52)는 내각이 90도인 부채꼴 형상으로 형성되고, 각 고정플레이트에는 2개의 상기 금속와이어(53)가 연결고정되며, 상기 제1고정플레이트(51) 및 제2고정플레이트(52)는 4개씩 한 조를 이뤄 상기 상부플레이트(20)의 상부면과 상기 하부플레이트(10)의 하부면에 결합될 수 있다. As another embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6 , the
상기 제1고정플레이트(51)와 제2고정플레이트(52)는 부채꼴 형상뿐만 아니라, 사각형으로 형성될 수도 있으며, 각 상부 및 하부플레이트(10)에 결합될 수 있는 모든 형상을 포함할 수 있다. 상부플레이트(20)의 상부에는 구조물(S)이 하부플레이트(10)의 하부에는 지면이 연결되어야 하므로, 상기 제1고정플레이트(51)의 하부면과 상기 제2고정플레이트(52)의 상부면은 평면으로 형성되어야 한다. 따라서, 상기 제1고정플레이트(51)와 제2고정플레이트(52)에 금속와이어(53)가 연결고정할 때, 금속와이어(53)가 제1 및 제2고정플레이트(52)의 표면에 노출되지 않도록, 금속와이어(53)의 폭만큼 함몰부를 형성하여 금속와이어(53)가 상기 함몰부에 매립되어 표면에 노출되지 않도록 할 수 있다. 또는, 제1고정플레이트(51) 및 제2고정플레이트(52) 측면부에 금속와이어(53)를 수용할 수 있는 관통구를 형성하여 금속와이어(53)를 고정할 수도 있다.The
상기 제1 및 제2고정플레이트(52)를 상기 상부 및 하부플레이트(10)에 결합할 때, 금속접착제를 사용하여 고정결합할 수도 있고, 나사결합을 통해 고정결합할 수도 있다. 나사결합을 하는 경우에는 상부 및 하부플레이트(10)의 표면에 암나사부를 매립하고, 제1 및 제2고정플레이트(52)의 표면 중 상기 암나사부와 대응되는 위치에 관통구를 형성하여 나사로 결합할 수 있다.When the first and
또 다른 실시 예로써, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부플레이트(10)의 상부면 중 제1곡면부(11)가 점유하지 않은 표면에 매립고정되는 제1자성체(61) 및 상기 상부플레이트(20)의 하부면 중 제2곡면부(21)가 점유하지 않은 표면에 상기 제1자성체(61)와 인력이 작용하도록 매립고정되는 제2자성체(62)를 더 포함할 수 있다.As another embodiment, as shown in FIG. 7 , the first
상기 곡면부에는 볼(30) 또는 볼캐스터(31)의 이동이 자유로워야 하고, 자성체끼리는 평면으로 접촉하는 것이 가장 바람직하므로, 곡면부가 점유하지 않은 표면에 자성체를 매립고정할 수 있다. 자성체를 상호 인력이 작용하도록 매립고정하면, 약한 진동의 경우 면진장치가 작동하지 않고, 일정 강도 이상의 진동에만 작동할 수 있다. 또한, 면진장치가 작동한 후 복원 시간이 단축되고, 진동 저감 효과를 향상시킬 수 있으며, 초기 위치로 정확하게 복원할 수 있다.The
상기 제1 및 제2자성체(62)는 각 하부 및 상부플레이트(20)에 하나씩 매립고정될 수도 있으나, 자력을 충분히 확보하기 위하여 2개 이상 설치하는 것이 바람직하며, 일 실시 예로써, 각 하부 및 상부플레이트(20)의 모서리 부분마다 제1 및 제2자성체(62)를 매립설치하여 각 4개씩 설치할 수도 있다. The first and second
또 다른 실시 예로써, 상술한 와이어 연결구성과 제1 및 제2자성체(62)를 함께 사용할 수도 있다. 이 경우 금속와이어(53)에 의한 외력과 제1 및 제2자성체(62)의 인력이 함께 작용하면 면진장치가 제대로 작동하지 않을 수 있으므로, 금속와이어(53)의 강성과 제1 및 제2자성체(62)의 자력을 적절히 조절하여 원하는 진동에서 동작하게 할 수 있다.As another embodiment, the above-described wire connection configuration and the first and second
도 9를 참조하여 실시 예를 설명하면, 도 9(a) 및 도 9(b)에 도시된 것처럼, 지면과 부착할 플레이트와 구조물(S) 하부에 위치할 플레이트 사이에 하나 이상의 면진장치(100)를 개재하여 면진 시스템으로써 실시될 수도 있다.When the embodiment is described with reference to FIG. 9, as shown in FIGS. 9(a) and 9(b), one or more
도 10 내지 도 12에서는, 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 면진장치의 도면을 나타낸다.10 to 12 show views of a seismic isolator according to still another embodiment of the present disclosure.
본 명세서에 개시된 면진장치는, 상기 하부플레이트(10)와 제1곡면부(11) 사이에 설치되는 제3자성체(63)와, 상기 제3자성체(63)로부터 소정거리 이격되어 둘레를 감싸도록 설치되는 지지부(80) 및 상기 제3자성체(63)와 지지부(80) 사이 공간에 형성되는 경화제(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The seismic isolator disclosed herein includes a third
전술한 제1, 2자성체(61, 62)와는 달리, 하부플레이트(10)와 제1곡면부(11) 사이 공간에 바람직하게는 중앙부에 원통형으로 이루어진 제3자성체(63)가 삽입 설치될 수 있다. 여기서, 제3자성체(63)는 상부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제1곡면부(11)와 하부플레이트(10) 사이에 끼움결합되면서 이탈되지 않고 안정적으로 지지될 수 있으며, 상기 제3자성체(63)로부터 소정거리 이격되어 둘레를 따라 설치되는 지지부(80)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지부(80)는 제3자성체(63)의 주변에 형성되는 경화제(70)가 외부로 흘러나가지 않도록 지지해주는 역할을 한다. 다음으로, 상기 경화제(70)는 제3자성체(63)와 지지부(80) 사이의 빈 공간을 채워주기 위한 구성으로, 하부플레이트(10)와 제1곡면부(11) 사이 공간을 강성 보강하며, 상부 하중에 의하여 처지는 현상을 방지하기 위한 목적으로 형성된다. 상기 경화제(70)는 예를 들어, 에폭시 경화제를 사용할 수 있다. 상기 에폭시 경화제는 대표적인 열경화성 수지로서, 비스페놀 A와 에피클로로히드린을 중합하여 제조할 수 있다. 상기 에폭시 경화제를 사용하면, 경화과정에서 휘발물이 발생하지 않으며, 금속뿐만 아니라 목재나 플라스틱 등 접착 대상에 상관없이 용이하게 접착되고 부피변화가 크지 않다는 장점이 있다. 상기 에폭시 경화제를 사용하여, 하부플레이트(10)와 제1곡면부(11) 사이 공간에 부어서 경화시킴으로써 빈공간을 강성 보강하고, 상부 압력으로부터 처지는 현상을 방지할 수 있다.Unlike the first and second
또한, 상기 경화제(70)는 상부플레이트(20)와 제2곡면부(21) 사이에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 상부플레이트(20)와 제2곡면부(21) 사이에 지지부(80)를 설치하고, 상기 지지부(80) 내부공간에 경화제(70)를 부어 경화시킴으로써 강성 보강효과를 증대시킬 수도 있다.In addition, the curing
본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 하부플레이트(10) 및 상부플레이트(20) 측면부에 복수의 금속와이어(53)가 방사형으로 연결고정되는 것을 특징으로 한다.According to a preferred feature of the present disclosure, a plurality of
상기 금속와이어(53)는, 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)를 상호 연결하면서 고정설치되며, 금속와이어(53)를 수용할 수 있는 관통구를 형성하여 금속와이어(53)를 고정할 수도 있다. 상기 금속와이어(53)가 설치됨으로써, 면진장치가 동작한 후 복원 시간을 단축하는 효과가 있으며, 진동 저감 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 금속와이어(53)는 면진장치(100)의 모서리별로 2개씩 설치할 수 있으며, 면진장치(100)를 모듈형으로 설치하는 경우 각 모서리별로 3개씩 설치될 수도 있다.The
전술한 다양한 실시예에 따른 면진장치에 대하여, 댐핑기능을 추가함으로써 면진 시스템의 동작 이후 복원 시간을 감축시키고 진동 저감 효과를 증대시킬 수 있다. 이에 대한 여러가지 실험데이터를 이하 도시한다.With respect to the seismic isolator according to the various embodiments described above, by adding a damping function, it is possible to reduce the recovery time after the operation of the seismic isolating system and to increase the vibration reduction effect. Various experimental data for this are shown below.
댐핑 기능이 추가된 면진장치의 일 실시예에 따르면, 우선 하부플레이트(10)와 상부플레이트(20)의 제1곡면부(11)와 제2곡면부(21)는 프레스로 가공한다. 이는, 기존의 면진제품의 경우 곡면부위가 면 가공을 하면서 자체 중량이 증가하는 단점이 있었고, 면진시스템의 기본적인 설계변수는 곡률반지름과 재료의 마찰계수이므로, 프레스로 곡면부를 가공한 이후 열처리 및 마찰 코팅을 하여 마찰계수를 적게할 수 있다. 다음으로, 상기 상,하부플레이트(20, 10) 내부는 큰 하중에 견딜 수 있도록 에폭시를 채워 마감할 수 있다.According to an embodiment of the seismic isolator to which the damping function is added, first, the first
댐핑 기능이 추가된 면진장치의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하부플레이트(10)와 상부플레이트(20) 사이에 금속와이어(53)를 추가한 면진장치에 대한 응답비 및 댐핑비율이 도 13 내지 도 16에 도시된다.According to another embodiment of the seismic isolator to which the damping function is added, the response ratio and the damping ratio for the seismic isolator in which the
도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 금속와이어(53)가 6φ의 직경을 가지고, 상기 금속와이어(53)가 2개 설치된 경우에 가장 효과적인 응답비를 보이며 진동 저감효과가 우수하다는 것을 알 수 있다. 상기 금속와이어(53)의 개수가 3개 이상으로 증가하는 경우 댐핑비는 증가하지만 강성을 높여 전달률이 떨어지는 경향을 보이며, 상기 금속와이어(53) 강성의 불평형에 의해 동작 이후 중앙 복귀가 어렵다는 단점이 있다.13 to 15 , it can be seen that the
도 16에서는 상기 금속와이어(53)의 수량에 따른 주파수 대비 응답률의 비교실험데이터를 도시한다. 이를 통해, 상기 볼(30)만 사용하는 경우에 비하여, 전반적으로 전달률이 낮고 가진 주파수 영향 없이 면진 효과가 발생됨을 알 수 있다.16 shows comparative experimental data of response rate versus frequency according to the quantity of the
상기와 같은 실험을 통해 케이스별 응답비 및 댐핑비율을 비교하여 도 17 내지 도 20에서 도시한다.17 to 20 show the comparison of the response ratio and the damping ratio for each case through the above experiment.
우선, 가진 응답비는 금속와이어(53)를 설치하였을 경우, 응답이 가장 적게 전달되며, 댐핑은 고무패드(41)와 금속와이어(53)를 설치하는 경우 더 높은 경향을 보인다. 특히, 도 20을 참고하면, 각 케이스별 면진장치의 정지 시점 확인결과, 6φ의 직경을 가진 금속와이어(53)가 4개 사용되는 경우, 면진장치가 동작 후 가장 먼저 정지됨을 확인할 수 있다.First, the excitation response ratio is the least transmitted when the
(고무패드(41) 직경이 40φ인 경우-0.9s < (When the diameter of the
6φ의 직경을 가진 금속와이어(53)가 4개 결합된 경우-3.7s < When 4
제1, 2자성체(61, 62)의 직경이 50φ인 경우-14s < When the diameters of the first and second
볼(30)의 직경이 50φ인 경우-50s)If the diameter of the ball (30) is 50 φ, 50 s)
상기 비교데이터를 통해, 볼(30)의 직경이 작을수록 곡률 접촉길이가 길어져 진동에너지가 마찰 열에너지로 변환되면서 마찰에너지 증가에 의한 가진 응답비가 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 금속와이어(53)를 설치함으로써 댐핑비가 증가하지만 강성 증가의 영향으로 최적의 설치개수(상기 데이터에 따르면, 6φ의 직경을 가진 금속와이어(53)가 4개)가 필요함을 알 수 있고, 자석을 사용하는 경우 볼(30)의 직경에 영향을 받아 상부플레이트(20)와 하부플레이트(10)간의 이격거리가 중요한 요소로 작용하게 된다. 이를 통해, 상기 면진장치에 댐핑기능을 부가함으로써 공진주파수대역에서 복원시간이 단축되고 진동 저감 효과가 우수함을 확인할 수 있다.From the comparison data, it can be seen that the smaller the diameter of the
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않는다.The disclosed content is merely an example, and can be variously changed and implemented by those of ordinary skill in the art without departing from the gist of the claims claimed in the claims, so the protection scope of the disclosed content is limited to the specific It is not limited to an embodiment.
10 : 하부플레이트
11 : 제1곡면부
20 : 상부플레이트
21 : 제2곡면부
30 : 볼
31 : 볼캐스터
40 : 단턱
41 : 고무패드
51 : 제1고정플레이트
52 : 제2고정플레이트
53 : 금속와이어
61 : 제1자성체
62 : 제2자성체
63 : 제3자성체
70 : 경화제
80 : 지지부
100 : 면진장치
S : 구조물10: lower plate
11: first curved part
20: upper plate
21: second curved part
30: ball
31: ball caster
40: step
41: rubber pad
51: first fixed plate
52: second fixing plate
53: metal wire
61: first magnetic body
62: second magnetic material
63: third magnetic material
70: hardener
80: support
100: seismic isolator
S: structure
Claims (6)
상부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제1곡면부를 포함하는 하부플레이트;
하부면 내측으로 일정 곡률을 가지도록 함몰된 제2곡면부를 포함하는 상부플레이트; 및
상기 하부플레이트의 제1곡면부와 상기 상부플레이트의 제2곡면부 사이에 개재되는 볼을 포함하고,
상기 제1곡면부 및 제2곡면부의 둘레는 원형으로 형성되되, 상기 제1곡면부 및 제2곡면부 자체가 각 플레이트의 내측으로 함몰되어, 상기 제1곡면부 및 제2곡면부의 외주연에 단턱이 형성되며,
상기 하부플레이트의 하부면에 결합되되, 금속와이어와 고정결합하는 제1고정플레이트;
상기 상부플레이트의 상부면에 결합되되, 금속와이어와 고정결합하는 제2고정플레이트; 및
일단은 상기 제1고정플레이트에 고정결합되고, 타단은 상기 제2고정플레이트에 고정결합되는 금속와이어;를 더 포함하며,
상기 제1고정플레이트 및 제2고정플레이트는 내각이 90도인 부채꼴 형상으로 형성되고, 각 고정플레이트에는 2개의 상기 금속와이어가 연결고정되며,
상기 제1고정플레이트 및 제2고정플레이트는 4개씩 한 조를 이뤄 상기 상부플레이트의 상부면과 상기 하부플레이트의 하부면에 결합되며,
상기 하부플레이트의 상부면 중 상기 제1곡면부가 점유하지 않은 표면에 매립 고정되는 제1자성체 및 상기 상부플레이트의 하부면 중 상기 제2곡면부가 점유하지 않은 표면에 상기 제1자성체와 인력이 작용하도록 매립고정되는 제2자성체를 더 포함하며,
상기 제1곡면부 또는 제2곡면부 중 어느 하나에 고무패드가 적층형성되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
In the vibration isolator for damping vibration,
a lower plate including a first curved portion recessed to have a predetermined curvature inside the upper surface;
an upper plate including a second curved portion recessed into the lower surface to have a predetermined curvature; and
and a ball interposed between the first curved portion of the lower plate and the second curved portion of the upper plate,
The perimeter of the first curved portion and the second curved portion is formed in a circular shape, and the first curved portion and the second curved portion itself are recessed inward of each plate, so that the first curved portion and the second curved portion are formed on the outer periphery of the first curved portion and the second curved portion. A step is formed,
a first fixing plate coupled to the lower surface of the lower plate and fixedly coupled to the metal wire;
a second fixing plate coupled to the upper surface of the upper plate and fixedly coupled to the metal wire; and
One end is fixedly coupled to the first fixing plate, the other end is a metal wire fixedly coupled to the second fixing plate; further comprising,
The first fixing plate and the second fixing plate are formed in a sectoral shape having an interior angle of 90 degrees, and the two metal wires are connected and fixed to each fixing plate,
The first fixing plate and the second fixing plate form a set of four and are coupled to the upper surface of the upper plate and the lower surface of the lower plate,
A first magnetic material embedded in and fixed to a surface not occupied by the first curved portion of the upper surface of the lower plate and the first magnetic material and attractive force acting on a surface not occupied by the second curved portion among the lower surfaces of the upper plate It further comprises a second magnetic material to be embedded and fixed,
A vibration isolator, characterized in that a rubber pad is laminated on any one of the first curved portion and the second curved portion.
상기 하부플레이트와 제1곡면부 사이에 설치되는 제3자성체;
상기 제3자성체로부터 소정거리 이격되어 둘레를 감싸도록 설치되는 지지부; 및
상기 제3자성체와 지지부 사이 공간에 형성되는 경화제;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
The method according to claim 1,
a third magnetic body installed between the lower plate and the first curved part;
a support part spaced apart from the third magnetic body by a predetermined distance and installed to surround the circumference; and
and a curing agent formed in a space between the third magnetic body and the support part.
상기 하부플레이트 및 상부플레이트 측면부에 복수의 금속와이어가 방사형으로 연결고정되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
6. The method of claim 5,
A plurality of metal wires are radially connected and fixed to the side portions of the lower plate and the upper plate.
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