KR102403811B1 - 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 벽면에 설치되는 철골구조물과, 상기 철골구조물에 설치되고 지진 발생시 변형되어 지진에너지를 흡수하는 댐퍼와, 상기 댐퍼 옆에 설치되어 댐퍼의 파단을 방지하는 스토퍼를 포함하는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물에 관한 것으로서, 특히 상기 스토퍼는 전후방향으로 서로 마주보게 배치되고, 중앙에 이동홀이 형성된 한 쌍의 고정판과; 상기 한 쌍의 고정판 사이에서 수평방향으로 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 사이드판과; 상기 사이드판의 두께보다 두껍게 형성되면서 그 폭이 상기 이동홀보다 좁게 형성되어 이동홀 내에 삽입된 상태로 수평방향 이동이 가능한 블록부와, 상기 블록부의 상면 중앙에서 일체로 돌출 형성되면서 상기 사이드판 사이의 간격보다 그 폭이 작게 형성되어 사이드판 사이에서 수평방향 이동이 가능한 돌출편으로 이루어진 이동블록;을 포함하여 구성되어, 일정량 이상으로 변형된 댐퍼가 파단되는 것을 스토퍼가 방지하여 건축물의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물{Seismic reinforcing structure with damper and stopper}

본 발명은 건축물의 내측 또는 외측 벽면이나 상하 보 등에 설치되는 내진보강구조물에 관한 것으로서, 특히 지진에너지를 흡수하는 댐퍼의 갑작스러운 파단을 방지하여 건축물의 안정성을 향상시킬 수 있는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물에 관한 것이다.

근래 들어 국내외에서 발생한 일련의 큰 지진으로 인하여 지진 피해에 대한 경각심과 내진설계의 필요성에 대한 인식이 확산되고 있어, 건물의 내진보강 방법에 대한 관심이 증가하고 있다.

이러한 이유로 건축물의 내측 또는 외측 벽면이나 상하 보 등에 철제구조물과 댐퍼를 설치하여 건축물을 보강하면서 동시에 지진 발생시 발생되는 지진에너지를 댐퍼가 흡수하도록 하여 건축물의 안전을 도모하는 기술들이 많이 제시되고 있지만, 지금까지 제시된 기술들은 만족할 만한 내진성능을 얻고 있지 못할 뿐만 아니라 댐퍼가 지진에너지를 흡수하다가 갑자기 파단되는 경우에 이를 제어할 수 있는 수단이 마련되지 않아서 갑작스러운 건축물의 붕괴를 일으킬 수 있는 위험성을 내포하고 있는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 등록특허 10-2177097(발명의 명칭: 다수의 댐퍼와 철골구조물이 결합된 내진보강 구조물)에서 지진에너지를 흡수하는 댐퍼(20)의 갑작스러운 파단을 방지하는 스토퍼(30)를 댐퍼 옆에 설치하는 기술이 제시되었지만, 선행특허(등록특허 10-2177097)에서는 지진 발생시 한 쌍의 고정판(31)과 한 쌍의 사이드블록(32) 사이에 형성된 공간에서 이동블록(33)이 쉽게 이탈되어 스토퍼(30)가 댐퍼(20)의 갑작스러운 파단을 막지 못하는 문제가 발생되었다.

등록특허 10-2177097

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지진에너지를 흡수하는 댐퍼가 지나친 변형으로 갑작스럽게 파단되는 것을 방지하는 스토퍼를 설치함으로써 지진에너지에 의한 건축물의 갑작스러운 붕괴를 방지할 수 있는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물은 건축물의 벽면에 설치되는 철골구조물과, 상기 철골구조물에 설치되고 지진 발생시 변형되어 지진에너지를 흡수하는 댐퍼와, 상기 댐퍼 옆에 설치되어 댐퍼의 파단을 방지하는 스토퍼를 포함하는 것으로서; 상기 스토퍼는 전후방향으로 서로 마주보게 배치되고, 중앙에 이동홀이 형성된 한 쌍의 고정판과; 상기 한 쌍의 고정판 사이에서 수평방향으로 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 사이드판과; 상기 사이드판의 두께보다 두껍게 형성되면서 그 폭이 상기 이동홀보다 좁게 형성되어 이동홀 내에 삽입된 상태로 수평방향 이동이 가능한 블록부와, 상기 블록부의 상면 중앙에서 일체로 돌출 형성되면서 상기 사이드판 사이의 간격보다 그 폭이 작게 형성되어 사이드판 사이에서 수평방향 이동이 가능한 돌출편으로 이루어진 이동블록;을 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 이동블록의 블록부 두께는 2개의 고정판과 1개의 사이드판을 합한 두께와 동일하게 구성된다.

그리고, 상기 이동블록의 돌출편은 상단부분이 상기 고정판과 사이드판 위쪽으로 돌출되고, 돌출된 상단부분에 상단 보강판이 설치된다.

여기에서, 상기 상단 보강판은 중앙에 삽입홀이 형성되고, 상기 이동블록의 돌출편 상단부분은 상기 삽입홀 내에 삽입된다.

또한, 상기 고정판과 사이드판의 양측단에는 측면보강판이 설치된다.

또한, 상기 댐퍼는 전후방향으로 서로 마주보게 배치되고, 상하방향으로 길게 슬릿이 형성되는 한 쌍의 변형판과; 상기 한 쌍의 변형판 사이에 상하방향으로 일정거리 이격되게 설치되는 한 쌍의 연결판과; 상기 한 쌍의 연결판의 상단과 하단 중 적어도 한 곳에 구비되는 체결판;으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물은 지진 발생시 댐퍼가 변형됨으로써 지진에너지를 흡수하여 건축물의 안전을 도모하고, 일정 변형량 이상으로 변형된 댐퍼가 갑작스럽게 파단되는 것을 스토퍼가 방지하여 건축물이 붕괴되는 것을 방지함으로써 건축물의 안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 이동블록의 블록부가 고정판의 이동홀 내에 삽입된 상태로 수평방향 이동됨으로써, 지진 발생시 이동블록이 고정판과 사이드판 사이의 공간에서 이탈되지 않도록 하여 스토퍼가 댐퍼의 갑작스러운 파단을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물의 댐퍼를 보인 도.
도 2는 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물의 스토퍼를 보인 도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물가 설치된 모습을 보인 도.
도 6 내지 도 15는 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물이 다양한 형태로 설치되는 모습을 보인 도.

이하, 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물의 댐퍼를 보인 도이고, 도 2는 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물의 스토퍼를 보인 도이다.

그리고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물가 설치된 모습을 보인 도이고, 도 6 내지 도 15는 본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물이 다양한 형태로 설치되는 모습을 보인 도이다.

본 발명에 의한 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물은 철골구조물(10)과, 상기 철골구조물(10)에 설치되는 다수의 댐퍼(20)와, 상기 철골구조물(10)에 설치되는 스토퍼(30)를 포함하여 구성된다.

상기 철골구조물(10)은 건축물의 내측 또는 외측 벽면이나 상하 보 등에 설치되는 것으로서, 본 발명에서는 도면에서 제시한 것과 같은 다양한 구조의 철골구조물(10)이 적용될 수 있다.

상기 댐퍼(20)는 철골구조물(10)에 다수개가 설치되어 지진 발생시 그 형태가 변형됨으로써 지진에너지를 흡수하여 건축물을 보호하는 역할을 수행한다.

이러한 댐퍼(20)는 한 쌍의 변형판(21)과, 상기 한 쌍의 변형판(21) 사이에 설치되는 한 쌍의 연결판(22)과, 상기 연결판(22)의 상단과 하단 중 적어도 한 곳에 구비되는 체결판(23)으로 구성된다.

상기 변형판(21)은 지진 발생시에 그 형태가 변형되면서 지진에너지를 흡수하는 부분으로서, 전후방향으로 서로 마주보도록 하나씩 배치된다. 이러한 변형판(21)에는 상하방향으로 길게 다수개의 슬릿(21a)이 형성된다. 따라서 변형판(21)은 지진 발생시에 슬릿(21a)에 의해 수평 방향(전단 방향)으로 변형이 유도된다.

상기 한 쌍의 연결판(22)은 상하방향으로 일정거리 이격되게 배치된다. 이 상태에서 변형판(21)과 연결판(22)은 볼팅 결합되어 견고하게 밀착된다.

상기 체결판(23)은 철골구조물(10)에 볼팅 결합되는 부분으로서, 위쪽에 있는 연결판(22)의 상단이나 아래쪽에 있는 연결판(22)의 하단 중 적어도 한 곳에 구비된다. 이러한 체결판(23)에 의해 댐퍼(20)가 철골구조물(10)에 고정된다. 만약 체결판(23)이 댐퍼(20)에 구비되지 않는다면 연결판(22)을 직접 철골구조물(10)에 용접하거나 볼팅시키거나 또는 그 외의 방식으로 고정시키는 것도 가능하다.

상기 스토퍼(30)는 댐퍼(20) 옆에 설치되어 댐퍼(20)의 파단을 방지하는 역할을 한다.

앞서 기재한 것처럼 댐퍼(20)는 지진 발생시에 변형을 하면서 지진에너지를 흡수하는데, 이 댐퍼(20)가 너무 많이 변형되면 어느 시점에 이르렀을 때 파단이 된다. 이렇게 댐퍼(20)가 파단되면 건축물이 무너질 수 있기 때문에 이러한 현상을 막기 위하여 댐퍼(20) 옆에 스토퍼(30)를 설치함으로써 댐퍼(20)가 파단되는 것을 방지한다.

이와 같은 스토퍼(30)는 한 쌍의 고정판(31)과, 한 쌍의 고정판(31) 사이에 설치되는 한 쌍의 사이드판(32)과, 상기 한 쌍의 사이드판(32) 사이에서 움직이는 이동블록(33)으로 구성된다.

상기 고정판(31)은 전체적인 형상이 4각의 판 형태를 취하고, 전후방향으로 서로 마주보게 하나씩 배치된다. 이러한 고정판(31)의 중앙에는 4각형태의 이동홀(31a)이 형성된다.

상기 사이드판(32)은 한 쌍의 고정판(31) 사이에서 수평방향으로 일정거리 이격되게 좌우 양쪽에 하나씩 배치된다. 고정판(31)의 측단부분과 사이드판(32)은 볼팅에 의해 견고하게 결합된다. 즉 고정판(31)의 이동홀(31a) 옆쪽 벽면과 사이드판(32)이 서로 밀착된다.

상기 이동블록(33)은 블록부(33a)와, 상기 블록부(33a)의 상면 중앙에서 일체로 돌출 형성되는 돌출편(33b)으로 구성된다.

상기 블록부(33a)는 그 두께가 사이드판(32)의 두께보다 두껍게 형성되면서 그 폭은 이동홀(31a)의 폭보다 좁게 형성된다. 따라서 이동홀(31a) 내에 삽입된 블록부(33a)는 이동홀(31a) 내에서 수평방향으로 이동이 가능하다. 이렇게 블록부(33a)가 이동홀(31a) 내에 삽입된 상태로 수평방향으로 이동하기 때문에 이동과정에서 이동블록(33)이 사이드판(32) 사이에서 이탈되는 문제가 해결된다.

더불어 좀 더 부연하면, 블록부(33a)는 두께가 두꺼운 육면체 형상의 블록으로서, 그 두께가 2개의 고정판(31)과 1개의 사이드판(32)을 합한 두께와 동일하게 구성되고, 그 폭은 이동홀(31a)의 폭보다 작으며, 높이는 이동홀(31a)의 높이보다 조금 작게 형성된다.

상기 돌출편(33b)은 그 폭이 블록부(33a)의 폭과 동일하게 형성되면서 그 두께는 블록부(33a)보다 작게 형성된다. 이러한 돌출편(33b)은 좌우 이격되게 배치되는 한 쌍의 사이드판(32) 사이의 간격보다 그 폭이 작게 형성되어 사이드판(32) 사이에서 수평방향 이동이 가능하다.

그리고, 돌출편(33b)의 두께는 사이드판(32)의 두께보다 얇게 형성되는데, 이렇게 돌출편(33b)이 사이드판(32)보다 얇기 때문에 돌출편(33b)이 사이드판(32) 사이에서 수평 이동할 때 고정판(31)과 사이드판(32) 사이에 마찰이 발생되지 않는다. 만약 고정판(31)과 사이드판(32) 사이에서 돌출편(33b)이 이동할 때 고정판(31)과 면접촉되어 강한 마찰이 작용되면 온도가 상승하면서 돌출편(33b)이 연철화되어 그 강도가 약해질 수 있다.

한편, 스토퍼(30)는 상단 보강판(34)과 측면 보강판(35)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 상단 보강판(34)은 이동블록(33)의 돌출편(33b) 상단 부분에 설치된다. 부연하면, 이동블록(33)의 돌출편(33b)은 상단부분이 고정판(31)과 사이드판(32) 위쪽으로 돌출되는데, 이 돌출된 상단부분에 상단 보강판(34)이 설치된다. 이러한 상단 보강판(34)은 중앙에 4각의 삽입홀(34a)이 형성되고, 이 삽입홀(34a) 내에 이동블록(33)의 돌출편(33b) 상단부분이 삽입된다.

상기 측면 보강판(35)은 고정판(31)과 사이드판(32)의 양측단에 각각 하나씩 설치된다. 좀 더 부연하면, 측면 보강판(35)은 일측면을 사이드판(32)의 측단에 용접하여 고정하거나 고정판(31)의 측단에 용접하여 고정, 또는 사이드판(32)과 고정판(31)의 측단에 용접하여 고정한다.

한편, 댐퍼(20)와 스토퍼(30)가 설치되는 철골구조물(10)은 사각의 틀 형태로 짜여진 한 쌍의 수평프레임(11)과 한 쌍의 수직프레임(12)을 포함하여 구성된다.

상기 한 쌍의 수평프레임(11)과 수직프레임(12)은 견고한 구조적 강성을 고려하여 H빔 등과 같은 강재를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 수평프레임(11)은 상하방향으로 일정거리 이격되게 구비되고, 수직프레임(12)은 수평프레임(11)의 양단에 수직으로 설치된 다음 연결플레이트(13) 등에 의해 수평프레임(11)과 견고하게 체결될 수 있다.

그리고, H빔으로 이루어진 수평프레임(11)과 수직프레임(12)에는 강성 고강을 위한 다수의 보강플레이트(11a,12a)가 각각 설치될 수 있다.

위와 같은 구조의 철골구조물(10)에 댐퍼(20)와 스토퍼(30)가 설치될 수 있는데, 댐퍼(20)와 스토퍼(30)는 상하 한 쌍의 수평프레임(11) 중 적어도 어느 한 곳에 설치될 수 있다.

즉, 도 1 내지 도 5에 도시된 것처럼 댐퍼(20)와 스토퍼(30)를 상측의 수평프레임(11) 상면과 하측의 수평프레임(11) 하면에 모두 설치하되, 댐퍼(20)의 연결판(22)에 베이스 플레이트(P)을 연결하면서 스토퍼(30)의 이동블록(33) 돌출편과 상단 보강판(34)을 베이스 플레이트(P)에 연결하며, 이 베이스 플레이트(P)를 건축물의 창호나 문틀이 설치되는 공간의 내벽면에 설치할 수 있다.

그리고, 본 발명은 도 6 내지 도 15에 도시된 것과 같이 다양한 형태로 조합될 수 있는 철골구조물에 적용하여 사용할 수 있다.

10: 철골구조물 11: 수평프레임
11a: 보강플레이트 12: 수직프레임
12a: 보강플레이트 13: 연결플레이트
20: 댐퍼 21: 변형판
21a: 슬릿 22: 연결판
23: 체결판 30: 스토퍼
31: 고정판 31a: 이동홀
32: 사이드판 33: 이동블록
33a: 블록부 33b: 돌출편
34: 상단 보강판 34a: 삽입홀
35: 측면 보강판 P: 베이스 플레이트

Claims (6)

1. 건축물의 벽면에 설치되는 철골구조물(10)과, 상기 철골구조물(10)에 설치되고 지진 발생시 변형되어 지진에너지를 흡수하는 댐퍼(20)와, 상기 댐퍼(20) 옆에 설치되어 댐퍼(20)의 파단을 방지하는 스토퍼(30)를 포함하는 내진보강구조물에 있어서,
   상기 스토퍼(30)는 전후방향으로 서로 마주보게 배치되고, 중앙에 이동홀(31a)이 형성된 한 쌍의 고정판(31)과;
   상기 한 쌍의 고정판(31) 사이에서 수평방향으로 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 사이드판(32)과;
   상기 사이드판(32)의 두께보다 두껍게 형성되면서 그 폭이 상기 이동홀(31a)보다 좁게 형성되어 이동홀(31a) 내에 삽입된 상태로 수평방향 이동이 가능한 블록부(33a)와, 상기 블록부(33a)의 상면 중앙에서 일체로 돌출 형성되면서 상기 사이드판(32) 사이의 간격보다 그 폭이 작게 형성되어 사이드판(32) 사이에서 수평방향 이동이 가능한 돌출편(33b)으로 이루어진 이동블록(33)과;
   상기 고정판(31)과 사이드판(32)의 양측단에 설치된 측면 보강판(35);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동블록(33)의 블록부(33a) 두께는 2개의 고정판(31)과 1개의 사이드판(32)을 합한 두께와 동일하게 구성되는 것을 특징으로 하는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동블록(33)의 돌출편(33b)은 상단부분이 상기 고정판(31)과 사이드판(32) 위쪽으로 돌출되고, 돌출된 상단부분에 상단 보강판(34)이 설치되는 것을 특징으로 하는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 상단 보강판(34)은 중앙에 삽입홀(34a)이 형성되고, 상기 이동블록(33)의 돌출편(33b) 상단부분은 상기 삽입홀(34a) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물.
   
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 댐퍼(20)는 전후방향으로 서로 마주보게 배치되고, 상하방향으로 길게 슬릿(21a)이 형성되는 한 쌍의 변형판(21)과;
   상기 한 쌍의 변형판(21) 사이에 상하방향으로 일정거리 이격되게 설치되는 한 쌍의 연결판(22)과;
   상기 한 쌍의 연결판(22)의 상단과 하단 중 적어도 한 곳에 구비되는 체결판(23);으로 구성된 것을 특징으로 하는 댐퍼와 스토퍼가 구비된 내진보강구조물.

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