KR102364966B1 - 지진파에 의한 진동감쇠장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물의 바닥 또는 천장에 설치되는 기구물(수배전반, 기계실, 공조실, 전선 케이블 등)을 지진파의 종파가 작용되더라도 진동을 감쇠시켜 안전하게 보호하는 지진파에 의한 진동감쇠장치에 관한 것으로, 그 구조를 개선하여 지진의 발생으로 건물 내에 종파인 P파가 도달하더라도 건물의 바닥슬래브층에서 진동감쇠장치가 분리되지 않고 기구물을 견고히 지지할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 슬래브층(50)의 상면에 고정부재에 의해 고정 설치되며 상부 중심부에 다각형의 구멍(51a)이 형성된 하우징(51)과, 상기 하우징(51)의 내부에 설치되며 각각 마주보는 방향으로 플랜지(52a)(53a)가 형성되고 중심부에 통공(52b)(53b)이 각각 형성된 상, 하부 캡(52)(53)과, 상기 상, 하부 캡(52)(53)의 사이에 설치되어 가해지는 충격을 흡수하는 탄성부재(54)와, 상기 하우징(51)의 구멍(51a)과 대응된 형상으로 승, 하강 가능하게 삽입 설치되며 상부 캡(52)에 형성된 통공(52b)에 끼워지는 슬리브(56)와, 상기 하부 캡(53)에 형성된 통공(53b)을 통해 삽입되어 슬리브(56)에 나사 결합되는 T볼트(57)와, 상기 슬리브(56)의 중심에 나사 결합되어 가대(58)를 지지하는 지지볼트(59)와, 상기 지지볼트(59)에 나사 결합되어 가대(58)의 설치 높이를 조절하는 높이조절너트(60)와, 상기 슬래브층(50)과 하우징(51)의 사이에 설치되어 충격을 흡수하는 충격흡수부재(55)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

지진파에 의한 진동감쇠장치{The vibration damping device by the seismic wave}

본 발명은 건물의 바닥 또는 천장에 설치되는 기구물(수배전반, 기계실, 공조실, 전선 케이블 등)에 지진파의 종파가 작용되더라도 진동을 감쇠시켜 기구물을 안전하게 보호하는 지진파에 의한 진동감쇠장치에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 그 구조를 개선하여 지진의 발생으로 건물 내에 종파인 P파가 도달하더라도 건물의 바닥슬래브층에서 진동감쇠장치가 분리되지 않고 기구물을 견고히 지지할 수 있도록 하는 지진파에 의한 진동감쇠장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지진이 발생하는 경우 건물의 진동(흔들림)에 대하여 건물 자체는 건전하여도 실내의 물건들이 넘어지거나, 내부집기 또는 기기 등이 서로 충돌로 인해 파손되어 본연의 기능을 제대로 수행하지 못하는 경우가 자주 발생하고 있다.

최근 의료 관계시설, 반도체 관련시설, 금융기관의 전산센터, 방재지휘센터, 및 통신회사의 전산교환국 등은 건물 자체의 내진설계만으론 부족하고 그 내부에 수용되는 내부집기 또는 기기 등이 지진 등의 자연재해 시에도 본연의 기능을 유지할 수 있도록 하는 것이 무엇보다도 중요하다.

예를 들어, 반도체 공장과 같이 고부가가치시설에서는 압력의 관리, 청정도 유지, 온도 조절 및 습도 조절 등의 생산관리와 중요한 지적재산인 설계도 등이 중앙전산실에서 제어 및 통제가 이루어지고 있는 바, 건물 자체는 내진설계가 이루어져 있다.

그러나, 지진이 발생하는 경우 내진설계가 되어있는 건물 자체의 피해는 경미하더라도 그 내부에 수용된 중앙전산실의 대형컴퓨터나 기타 고가의 검사장비 등은 지진응답이 커 전도되거나, 충격 등으로 파손되어 귀중한 저장 자료가 손상되거나 장비 본연의 기능을 상실하는 문제점이 발생되었다.

따라서, 건물 자체의 내진설계와는 별도로 그 내부에 수용되는 고가의 장비나 물건 등을 지진 등에 의해서 발생되는 진동으로부터 보호하는 장치의 필요성이 대두되고 있다.

도 1은 종래 장치의 종단면도이고 도 2는 종래 장치의 수평진동방진부 작용 상태를 나타낸 종단면도로써, 수배전반(S)과 상기 수배전반(S) 직하부에 순차적으로 구현되어 수배전반을 지지하는 방진 및 내진부(S1)로 구성되고, 상기 방진 및 내진부(S1)는 평면 형상이 원형 또는 사각형태 등으로 이루어져 수배전반(S) 저면의 코너 또는 일정간격을 두고 여러 군데에 설치될 수 있으며, 필요에 따라 부피를 크게 하여 수배전반 저면의 중앙에 설치될 수 있는 것으로, 수직진동방진부(10), 수평진동방진부(20) 및 지면변화대응부(30)로 구성된다.

상기 방진 및 내진부(S1)의 수직동방진부는(10)는, 장착판(11), 제1받침판(12), 코일스프링(13), 탄성지지부재(14)로 구성되는데, 상기 장착판(11)과 제1받침판(12)은 일정한 간격을 두고 수직으로 배치되고, 그 사이 가장자리에는 코일스프링(13)이, 중앙에는 탄성지지부재(14)가 설치됨으로써 장착판(11)이 지지되면서 쿠션이 부여된다.

여기서 탄성지지부재(14)는 중량의 수배전반을 안전하게 지지할 수 있는 고무부재가 바람직하지만 위 고무부재의 작용과 균등한 코일스프링 혹은 판스프링으로 하여도 무방하다.

그리고 상기 코일스프링(13)과 탄성지지부재(14) 상하는 장착판(11)의 저면과 제1받침판(12)의 상면에 각 형성되는 홈에 끼워지도록 하면 그 기립상태를 안정적으로 유지할 수 있게되어 장착판(11)의 지지를 견고하게 할 수 있다.

그리고 방진 및 내진부(S1)의 수평진동방진부(20)는, 상기 수직진동방진부(10)의 제1받침판(12)이 포함되는 것으로, 상기 제1받침판(12) 직하부에 제2받침판(21)이 구비되는데, 제1받침판(12)의 저면과 제2받침판(21)의 상면 사이에는 협소한 간격(22)이 생성되도록 하고, 상기 간격(22)은 제1,2받침판(12)(21) 사이에 게재되는 미끄럼부재(23)에 유지되도록 하여 제1,2받침판(12)(21) 간에 미끄럼이 발생되도록 한다.

상기 미끄럼부재(23)는 통상적인 면진고무로 할 수 있으나, 볼로도 할 수 있는데, 상기 미끄럼부재(23)를 볼로 할 경우 상기 볼은 제1받침판(12) 저면과 제2받침판(21) 상면에 마주보게 형성되는 홈(121)(211) 사이에 수용되도록 하여 이탈이 방지되도록 하며, 상기 홈(121)(211)은 상기 받침판을 평면에서 보았을 때 도넛 형태로 형성하는 것이 바람직하지만, 홈(121)(211) 자체를 원으로 형성한 후 방사형으로 여러 개 배치할 수도 있다.

상기 방진 및 내진부(S1)의 지면변화대응부(30)는, 수평진동방진부(20)의 제2받침판(21)과 지면(G)에 고정되는 기초판(31)을 포함하여 구성되는 것으로, 제2받침판(21)과 기초판(31) 사이에 일정간 공간(33)이 확보되어 있고, 제2받침판(21) 저면 중앙에는 반구형태인 반구홈(212)이 형성되어 기초판(31) 상면 중앙에 형성되는 반구면(311)의 상단이 접속됨으로써 제2받침판(21)이 기초판(31)에 의해 지지된다.

또 상기 제2받침판(21)과 기초판(31)의 가장자리에는 여러 개의 탄성체(32)가 반구면(311)의 외주를 따라 방사형태로 여러 개 배열됨으로써 반구면(311)을 기준으로 어느 한 부분의 가장자리가 기울 수 있는 제2받침판(21)의 가장자리를 탄력 지지할 수 있게 한다.

상기에서 지면(G)은 지면에 타설되는 콘크리트일 수 있으며, 탄성체(32)는 코일스프링, 판스프링 또는 완충고무 등과 같이 상하로 쿠션이 있으면서도 기초판(31)이 지진에 의해 수평회전할 경우 그 회전을 복원시킬 수 있으면 만족되고, 탄성체(32)의 장착방식은 탄성체(32)의 상하단을 제2받침판(21)의 하면에 형성된 하부홈과 기초판(31)의 상면에 형성된 상부홈에 끼워 장착하는 것이 바람직하며, 그 개수는 3개 이상이면 되지만 제2받침판(21)의 안정적 수평유지를 위해 8개 이상 하는 것이 이상적이다.

즉, 상기 제2받침판(21)의 가장자리에 탄성체(32)가 위치되는 위치에 탄성체(32)의 상단부가 삽입되는 하부홈이 형성되고, 상기 기초판(31)의 가장자리에 탄성체(32)가 위치되는 위치에 탄성체(32)의 하단부가 삽입되는 상부홈이 형성되는 것이다.

따라서 지진이 발생하여 수직진동이 수배전반(S)에 가해지면 수직진동은 수직진동방진부(10)의 코일스프링(13)과 탄성지지부재(14)에 의해 상쇄되어 방진됨으로써 수배전반(S)의 수직유동이 방지되고, 또 수배전반(S)에 수평진동이 가해지면 지면(G)의 수평진동에 의해 기초판(31)과 제2받침판(21)이 수평으로 흔들리더라도 제1받침판(12)과 제2받침판(21) 사이에 게재되어 있는 미끄럼부재(23)에 의해 상쇄되어 제1받침판(12)의 수평유동이 방지된다.

그리고 지진으로부터 생성되는 수평진동과 수직진동 등에 의해 지면변화가 발생하여 지면의 수평이 기울어질 경우 제2받침판(21)과 기초판(31)의 공간(33)이 허용하는 범위 내에서 반구면(311)이 제2받침판(21)의 반구홈(212)에 접속된 상태에서 회전하므로 기초판(31) 상부의 수평, 수직진동방진(10)(20)는 기울어지지 않고 수평을 유지할 수 있음으로써 기울어지는 지면변화로부터 수배전반(S)이 보호될 수 있다.

이때, 제2받침판(21)과 기초판(31) 사이의 가장자리에 배치된 어느 일 측의 탄성체는 압축되고, 상대측의 탄성체는 늘어나게 되어 수배전반(S)의 수평유지는 물론 지면(G)이 원상복귀될때에도 탄력적으로 수배전반(S)을 수평지지할 수 있게 된다.

상기에서 지면(G)의 기울어지는 각도는 상기 공간(33)의 넓이로 조절할 수 있다.

다음으로 지면(G)이 수평방향으로 뒤틀리는 등의 변화가 발생할 경우에는 반구면(311)이 반구홈(212)을 중심으로 하여 수평회전하므로 뒤틀림의 지면변화로부터도 수배전반(S)이 보호될 수 있다.

이 경우, 제2받침판(21)과 기초판(31)의 탄성체(32)는 뒤틀리면서 탄력이 생성되므로 뒤틀림의 지면변화에 의해 제2받침판(21) 상부의 구조물이 뒤틀어지는 등과 같은 가변작용이 최소화된다.

한편, 방진 및 내진부(S1)의 수평진동방진부(20)에서 제1받침판(12) 저면과 제2받침판(21) 상면에 게재되는 미끄럼부재(23)를 볼로 할 경우 제1,2받침판(12)(21)에 각 형성되는 홈(121)(211)의 바닥을 곡률지게 형성하면 지면(G)의 수평으로 이동한 후 복귀되지 않고 이동상태가 유지될 때 홈(121)(211)의 곡률을 통해 제1받침판(12)이 자동적으로 복귀되어 처음의 상태로 돌아올 수 있게 된다.

이때, 제1받침판(12)이 홈(121)(211) 바닥의 곡률로 인하여 상승할 수 있는데, 이 상승은 수직진동방진부(10)의 코일스프링(13) 및 탄성지지부재(14)의 수축력에 의해 장애없이 이루어진다.

또한, 기초판(31)과 제2받침판(21) 사이의 탄성체(32)를 경사지게 장착하면 제2받침판(21)과 기초판(31) 사이의 탄성체(32) 지지구조가 위는 좁고 아래는 넓은 형태가 되므로 기초판(31)이 기울어질 경우 그 기울짐의 각도와 마주보는 방향으로 탄성체(32)의 탄력이 발휘되므로 지면변화대응부(30)의 작용이 보다 효율적으로 이루어질 수 있고, 나아가 제2받침판(21)의 지지력도 향상된다.

즉, 반구면(311)을 기반으로 하는 지면변화대응부(30)를 지면(G)에 고정되는 기초판(31)에 구성하고, 위 기초판(31)의 반구면(311)을 기초로하여 수평진동방진부(20)와 수직진동방진부(10)를 순차적으로 구현함으로써 중량의 수배전반(S)이라 하더라도 견고하게 지지하면서도 수평진동, 수직진동를 포함하는 모든 지진진동들을 방진할 수 있고, 또 지면변화에 대한 대응력도 우수하여 수배전반(S)을 전도 및 파손으로부터 보호를 완벽에 가깝게 할 수 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1870779(2018.06.19.등록)

그러나 이러한 종래의 장치는 지진으로 인해 발생된 수직진동을 억제하는 수직진동방진부의 코일스프링과 탄성지지부재가 장착판과 제1받침판사이에 각각 형성된 홈에 단순히 끼워져 있어 제1받침판에서 수배전반을 지지하는 장착판이 이탈되므로 상기 장착판에에 설치된 수배전반이 파손되는 치명적인 결함이 발생되었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 그 구조를 개선하여 지진의 발생으로 건물 내에 종파인 P파가 도달하더라도 건물의 바닥 또는 천장에서 진동감쇠장치가 분리되지 않고 기구물(수배전반, 기계실, 공조실, 전선케이블 등)을 견고히 지지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 가대에 얹혀지는 기구물의 무게에 따라 탄성부재에 걸리는 하중을 세팅할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 슬래브층의 상면에 고정부재에 의해 고정 설치되며 상부 중심부에 다각형의 구멍이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되며 각각 마주보는 방향으로 플랜지가 형성되고 중심부에 통공이 각각 형성된 상, 하부 캡과, 상기 상, 하부 캡의 사이에 설치되어 가해지는 충격을 흡수하는 탄성부재와, 상기 하우징의 구멍과 대응된 형상으로 승, 하강 가능하게 삽입 설치되며 상부 캡에 형성된 통공에 끼워지는 슬리브와, 상기 하부 캡에 형성된 통공을 통해 삽입되어 슬리브에 나사 결합되는 T볼트와, 상기 슬리브의 중심에 나사 결합되어 가대를 지지하는 지지볼트와, 상기 지지볼트에 나사 결합되어 가대의 설치 높이를 조절하는 높이조절너트와, 상기 슬래브층과 하우징의 사이에 설치되어 충격을 흡수하는 충격흡수부재로 구성된 것을 특징으로 하는 지진파에 의한 진동감쇠장치가 제공된다.

본 발명은 지진 등으로 인해 건물에 종파가 발생되더라도 발생된 종파를 기구물에서 발생되는 소음 및 진동을 흡수하는 코일스프링 또는 고무 등과 같은 탄성부재가 하우징에서 이탈되지 않고 상측으로 압축하면서 종파를 흡수하게 되므로 가대에 설치된 기구물이 파손되는 현상을 근본적으로 해소할 수 있게 된다.

또한, 탄성부재의 세팅값을 적절한 상태로 세팅할 수 있어 발생된 종파를 보다 효과적으로 감쇠하는 효과도 기대할 수 있다.

도 1은 종래 장치의 종단면도
도 2는 종래 장치의 수평진동방진부 작용 상태를 나타낸 종단면도
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 종단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 종단면도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 종단면도로써, 본 발명은 슬래브층(50)의 상면에는 상부 중심부에 다각형(4각 또는 5각형 등)의 구멍(51a)이 형성된 하우징(51)이 앵커볼트 등과 같은 고정부재(도시는 생략함)에 의해 고정 설치되어 있고 상기 하우징(51)의 내부에는 각각 마주보는 방향으로 플랜지(52a)(53a)가 형성되고 중심부에 통공(52b)(53b)이 형성된 상, 하부 캡(52)(53)이 설치되어 있으며 상기 상, 하부 캡(52)(53)의 사이에는 가해지는 충격을 흡수하는 코일스프링 또는 고무 등의 탄성부재(54)가 설치되어 있다.

이때, 상기 슬래브층(50)과 하우징(51)의 사이에 고무 등과 같은 충격흡수부재(55)를 더 설치하는 것이 충격 흡수에 보다 유리하므로 바람직하다.

그리고 상기 하우징(51)에 형성된 다각형상의 구멍(51a)에는 구멍과 동일한 형상으로 상부 캡(52)에 형성된 통공(52b)에 끼워지는 슬리브(56)가 승, 하강 가능하게 삽입 설치되어 있고 상기 슬리브(56)에는 하부 캡(53)에 형성된 통공(53b)을 통해 T볼트(57)가 삽입되어 나사 결합되어 있으며 상기 슬리브(56)의 중심에는 가대(58)를 지지하는 지지볼트(59)가 나사 결합되어 있고 상기 지지볼트(59)에는 가대(58)의 설치 높이를 조절하는 높이조절너트(60)가 나사 결합되어 있다.

본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 장치가 일 실시 예로 나타낸 도 3과 같이 슬래브층(50)에 설치된 상태에서 가대(58)에 설치된 수배전반, 기계실, 공조실, 전선 케이블 등의 기구물에서 소음 또는 진동이 발생하면 발생된 소음 또는 진동이 슬리브(56)를 통해 상부 캡(52)에 전달되므로 탄성부재(54)에 의해 감쇠된다.

그러나 지진의 발생으로 건물에 종파가 작용되면 하부 캡(53)이 상방향으로 이동하게 되므로 탄성부재(54)의 댐핑력에 의해 종파를 감쇠시킬 때 슬리브(56)가 T볼트(57)에 나사 결합되어 있어 탄성부재(54)가 하우징(51)에서 이탈되지 않으므로 가대(58)에 설치된 기구물을 안전하게 유지시킬 수 있게 된다.

그러나 다른 실시 예로 나타낸 도 4와 같은 상태에서는 기구물(케이블 등)이 설치되는 가대(58)가 천장(61)에 고정된 지지대(62)에 얹혀져 있고 상기 지지대(62)와 가대(58)의 사이에는 본 발명의 장치가 설치되어 있다.

따라서 가대(58)에 설치된 수배전반, 기계실, 공조실, 전선 케이블 등의 기구물에서 소음 또는 진동이 발생하면 발생된 소음 또는 진동이 슬리브(56)를 통해 상부 캡(52)에 전달되므로 탄성부재(54)에 의해 감쇠된다.

그러나 지진의 발생으로 건물에 종파가 작용되면 하부 캡(53)이 상방향으로 이동하게 되므로 탄성부재(54)의 댐핑력에 의해 종파를 감쇠시킬 때 슬리브(56)가 T볼트(57)에 나사 결합되어 있어 탄성부재(54)가 하우징(51)에서 이탈되지 않으므로 가대(58)에 설치된 기구물을 안전하게 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

50 : 슬래브층 51 : 하우징
52 : 상부 캡 53 : 하부 캡
54 : 탄성부재 55 : 충격흡수부재
56 : 슬리브 57 : T볼트
58 : 가대 59 : 지지볼트
60 : 높이조절너트

Claims (2)

1. 슬래브층(50)의 상면에 고정부재에 의해 고정 설치되며 상부 중심부에 다각형의 구멍(51a)이 형성된 하우징(51)과,
   상기 하우징(51)의 내부에 설치되며 각각 마주보는 방향으로 플랜지(52a)(53a)가 형성되고 중심부에 통공(52b)(53b)이 각각 형성된 상, 하부 캡(52)(53)과,
   상기 상, 하부 캡(52)(53)의 사이에 설치되어 가해지는 충격을 흡수하는 탄성부재(54)와,
   상기 하우징(51)의 구멍(51a)과 대응된 형상으로 승, 하강 가능하게 삽입 설치되며 상부 캡(52)에 형성된 통공(52b)에 끼워지는 슬리브(56)와,
   상기 하부 캡(53)에 형성된 통공(53b)을 통해 삽입되어 슬리브(56)에 나사 결합되는 T볼트(57)와,
   상기 슬리브(56)의 중심에 나사 결합되어 가대(58)를 지지하는 지지볼트(59)와,
   상기 지지볼트(59)에 나사 결합되어 가대(58)의 설치 높이를 조절하는 높이조절너트(60)와,
   상기 슬래브층(50)과 하우징(51)의 사이에 설치되어 충격을 흡수하는 충격흡수부재(55)로 구성된 것을 특징으로 하는 지진파에 의한 진동감쇠장치.
2. 삭제

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