KR102407718B1 - 댐퍼구조물 및 기둥부재 및 보부재의 접합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 구조부재에 체결되는 제1 체결판부; 상기 제1 구조부재에 교차되도록 연결되는 제2 구조부재에 체결되는 제2 체결판부; 및 상기 제1 체결판부와 상기 제2 체결판부의 사이를 연결하고, 상기 제1 구조부재와 상기 제2 구조부재 간에 전달되는 에너지를 흡수하도록 횡방향으로 적어도 하나 이상의 폐단면부가 형성되는 댐퍼부;를 포함하는 댐퍼구조물을 제공한다.

Description

댐퍼구조물 및 기둥부재 및 보부재의 접합구조{DAMPER STRUCTURE AND JOINT STRUCTURE FOR BEAM TO COLUMN CONNECTION}

본 발명은 내진성능이 향상된 댐퍼구조물 및 이를 포함하는 기둥부재 및 보부재의 접합구조에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.

최근 전세계적으로 지진 발생의 회수나 강도가 증가하고 있어, 내진설계에 대한 관심이 높아지고 있다. 일반적으로 강구조물은 철근콘크리트조보다 가볍고, 변형능력이 우수하여 내진성능이 우수한 것으로 알려져 있다.

하지만, 강구조물의 장점에도 불구하고, 큰 지진 발생시 힘이 집중되는 보-기둥 접합부분에서 취성파단이 발생하여 건물이 붕괴되거나, 큰 피해로 이어진 사례들이 많다.

이는 강구조물의 재료뿐만 아니라 보, 기둥의 내력비, 보-기둥 접합상세, 용접 품질, 시공 등의 유기적인 관계가 중요하다. 재료적인 측면에서는 최근 강구조 재료분야의 품질이 향상되어 항복비 0.85이하는 물론 0.8이하의 소재가 개발되어 내진성능에 유리해지고 있다.

또한 보-기둥 접합상세는 연성능력을 향상시키고 접합부쪽의 취성파단을 방지하고자 보 단면의 일부를 따내는 RBS공법 등이 있다.

그리고 국내에서는 수평스티프너를 부착하여 취성파단 방지 및 강도보강을 하고자 하는 시도들이 있다.

중간 모멘트 접합부나 특수모멘트 접합부는 내진접합부로의 성능은 우수하나, 보나 기둥쪽의 손상, 특히 보 단부쪽의 소성힌지 발생에 의한 손상을 피할 수가 없다.

이런 경우 건물의 붕괴를 방지하여 인명피해의 방지 기능은 발휘할 수 있지만, 주요 부재의 손상에 의한 대규모 보수 및 보강이 이루어져야 한다.

따라서 이러한 손상을 방지하고자 다양한 종류의 댐퍼가 개발되었으나, 보 춤 1,000 mm의 대형보에서 손상제어가 실현되는지에 대해서는 검증된 바가 없다는 문제점이 있다.

KR 20-1996-0022884 U

본 발명은 일 측면으로서, 취성파단을 방지하고 연성능력을 높이면서도 구조부재의 손상을 방지하는 댐퍼구조물 및 이를 포함하는 기둥부재 및 보부재의 접합구조를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 제1 구조부재에 체결되는 제1 체결판부; 상기 제1 구조부재에 교차되도록 연결되는 제2 구조부재에 체결되는 제2 체결판부; 및 상기 제1 체결판부와 상기 제2 체결판부의 사이를 연결하고, 상기 제1 구조부재와 상기 제2 구조부재 간에 전달되는 에너지를 흡수하도록 횡방향으로 적어도 하나 이상의 폐단면부가 형성되는 댐퍼부;를 포함하고, 상기 제1 체결판부는 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 구조부재의 하면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되며, 상기 댐퍼부의 상단과 용접 접합되는 제1 수평판을 포함하고, 상기 제2 체결판부는, 높이방향으로 연장 형성되고, 상기 제2 구조부재의 측면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되는 제2 수직판; 및 상기 제2 수직판과 교차되도록 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 댐퍼부의 하단과 용접 접합되는 제2 수평판;을 포함하고, 상기 댐퍼부는, 상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 좌우방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 제1 전단판넬; 및 상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 전후방향으로 연장 형성되어 상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 함께 상기 폐단면부를 형성하는 한 쌍의 제2 전단판넬; 및 상기 한 쌍의 제1 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되거나, 상기 한 쌍의 제2 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되는 내부전단판넬;을 포함하고, 상기 내부전단판넬은, 상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 상기 한 쌍의 제2 전단판넬에 의해 형성된 상기 폐단면부를 횡방향으로 연속하는 복수 개의 폐단면부로 구획하는 댐퍼구조물을 제공한다.

바람직하게, 상기 제1 체결판부는 상기 제1 구조부재에 탈착 가능하게 설치되고, 상기 제2 체결판부는 상기 제2 구조부재에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

삭제

바람직하게, 상기 댐퍼부는 좌우방향으로 복수 개의 폐단면부가 연속적으로 형성될 수 있다.

삭제

바람직하게, 상기 댐퍼부는, 상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 상기 한 쌍의 제2 전단판넬은 서로 접합된 상태에서 횡방향으로 'ㅍ자형'의 단면을 형성할 수 있다.

바람직하게, 상기 제2 전단판넬은, 높이방향 중앙영역에 형성되고, 전후방향 양측면이 내입된 한 쌍의 내입공간이 형성될 수 있다.

삭제

바람직하게, 상기 댐퍼부는, 상기 제1 전단판넬을 따라 좌우방향으로 연장 형성되고, 단부가 상기 한 쌍의 제2 전단판넬에 접합되는 수평스티프너;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 수평스티프너는 높이방향으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 기둥부재; 상기 기둥부재에 교차되도록 연결되는 보부재; 상기 기둥부재의 측면과 상기 보부재의 상면을 연결하도록 탈착 가능하게 설치되는 상부연결부재; 및 상기 기둥부재의 측면과 상기 보부재의 하면을 연결하도록 탈착 가능하게 설치되는 댐퍼구조물;을 포함하고, 상기 댐퍼구조물은, 상기 보부재에 체결되는 제1 체결판부; 상기 보부재에 교차되도록 연결되는 상기 기둥부재에 체결되는 제2 체결판부; 및 상기 제1 체결판부와 상기 제2 체결판부의 사이를 연결하고, 상기 보부재와 상기 기둥부재 간에 전달되는 에너지를 흡수하도록 횡방향으로 적어도 하나 이상의 폐단면부가 형성되는 댐퍼부;를 포함하고, 상기 제1 체결판부는 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 보부재의 하면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되며, 상기 댐퍼부의 상단과 용접 접합되는 제1 수평판을 포함하고, 상기 제2 체결판부는, 높이방향으로 연장 형성되고, 상기 기둥부재의 측면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되는 제2 수직판; 및 상기 제2 수직판과 교차되도록 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 댐퍼부의 하단과 용접 접합되는 제2 수평판;을 포함하고, 상기 댐퍼부는, 상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 좌우방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 제1 전단판넬; 및
상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 전후방향으로 연장 형성되어 상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 함께 상기 폐단면부를 형성하는 한 쌍의 제2 전단판넬; 및 상기 한 쌍의 제1 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되거나, 상기 한 쌍의 제2 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되는 내부전단판넬;을 포함하고, 상기 내부전단판넬은, 상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 상기 한 쌍의 제2 전단판넬에 의해 형성된 상기 폐단면부를 횡방향으로 연속하는 복수 개의 폐단면부로 구획하는 기둥부재와 보부재의 접합구조를 제공한다.

바람직하게, 상기 보부재의 길이방향 단부는 상기 기둥부재의 측면과 이격되면서 완충공간부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 취성파단을 방지하고 연성능력을 높이면서도 구조부재의 손상이 방지할 수 있는 효가가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼구조물의 사시도이다.
도 2는 도 1의 댐퍼구조물의 일부구성을 분해한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3a는 도 1의 댐퍼구조물의 평면도이다.
도 3b는 도 1의 댐퍼구조물의 정면도이다.
도 3c는 도 1의 댐퍼구조물의 측면도이다.
도 3d는 도 1의 댐퍼구조물의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 보부재의 접합구조의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 기둥부재와 보부재의 접합구조의 일부가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 기둥부재와 보부재의 접합구조의 전체가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 보부재의 접합구조의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 보부재의 접합구조의 실대형 구조실험을 통하여 실제 거동을 확인한 사진으로 실험체 세팅 구성도 및 실험 전경, 가력 조건 등을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 실험체를 활용한 실대형 구조실험을 통하여 가력 단계별 전체 및 부분 확대 사진이다.
도 10은 도 8의 실험체를 활용한 실대형 구조실험을 통하여 측정된 모멘트-회전각의 관계를 도시한 도면이다.
도 11은 도 8의 실험체를 활용한 실대형 구조실험을 통하여 측정된 변형도 - 누적 층간변위의 관계를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼구조물(30)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼구조물(30)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 댐퍼구조물(30)의 일부구성을 분해한 상태를 도시한 사시도이다.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼구조물(30)에 포함된 구성요소들을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼구조물(30)은 제1 체결판부(100), 제2 체결판부(200), 댐퍼부(300)를 포함할 수 있다.

제1 체결판부(100)는 제1 구조부재(10)에 체결될 수 있다.

제1 체결판부(100)는 제1 구조부재(10)와 탈착 가능하게 체결될 수 있다.

일례로, 제1 구조부재(10)는 보부재(10)일 수 있고, 보부재(10)는 상부플랜지, 하부플랜지, 웨브부재를 구비하는 H형강을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 체결판부(100)는 제1 구조부재(10)인 보부재(10) 등에 볼트 체결 등의 방식에 의해 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 댐퍼구조물(30)이 설치된 보부재(10)는 춤(높이)이 1000 mm 이상인 대형 보부재(10)일 수 있고, 본 발명의 댐퍼구조물(30)은 대형 보부재(10)와 기둥부재(20)의 접합부분에서 최고등급의 내진접합부인 특수모멘트 접합부의 성능이 확보할 수 있다.

제2 구조부재(20)는 제1 구조부재(10)에 교차되도록 연결되는 제2 구조부재(20)에 체결될 수 있다.

제2 체결판부(200)는 제2 구조부재(20)와 탈착 가능하게 체결될 수 있다.

일례로, 제2 구조부재(20)는 보부재(10)와 교차되도록 연결되는 기둥부재(20)일 수 있다.

제2 체결판부(200)는 제2 구조부재(20)인 기둥부재(20) 등에 볼트 체결 등의 방식에 의해 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 댐퍼구조물(30)은 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)를 구조부재에 탈착 가능하게 구성함으로써, 기둥부재(20) 및 보부재(10) 등의 구조부재에 손상없이 손상이 발생한 댐퍼구조물(30)만을 교체하여 구조부재의 접합부분을 간이하게 유지보수할 수 있는 효과가 있다.

댐퍼부(300)는 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)의 사이를 연결하고, 제1 구조부재(10)와 제2 구조부재(20) 간에 전달되는 에너지를 흡수하도록 횡방향으로 적어도 하나 이상의 폐단면부(S)가 형성될 수 있다.

댐퍼부(300)는 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)의 사이를 높이방향(D1)으로 연결할 수 있다.

댐퍼부(300)는 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)와 각각 용접 접합될 수 있다.

일례로, 댐퍼부(300)는 횡방향으로 1개의 폐단면부(S)가 형성될 수 있다.

다른 일례로, 댐퍼부(300)는 횡방향으로 복수 개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성될 수 있다.

댐퍼부(300)는 제1 횡방향인 좌우방향(D3)으로 복수 개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성될 수 있다.

댐퍼부(300)는 제2 횡방향인 전후방향(D2)으로 복수 개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성될 수 있다.

제1 체결판부(100)는 제1 구조부재(10)에 탈착 가능하게 설치되고, 제2 체결판부(200)는 제2 구조부재(20)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

일례로, 제1 체결판부(100)와 제2 구조부재(20)의 사이 및 제2 체결판부(200)와 제2 구조부재(20)의 사이는 각각 볼트부재 등의 체결부재를 매개로 서로 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

도 3a는 도 1의 댐퍼구조물(30)의 평면도이고, 도 3b는 도 1의 댐퍼구조물(30)의 정면도이며, 도 3c는 도 1의 댐퍼구조물(30)의 측면도이고, 도 3d는 도 1의 댐퍼구조물(30)의 저면도이다.

이하에서는, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)를 설명하면 다음과 같다.

제1 체결판부(100)는 좌우방향(D3)으로 연장 형성되고 제1 구조부재(10)의 하면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되고, 댐퍼부(300)의 상단과 용접 접합되는 제1 수평판을 포함할 수 있다.

제2 체결판부(200)는, 높이방향(D1)으로 연장 형성되고, 제2 구조부재(20)의 측면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되는 제2 수직판(210) 및 제2 수직판(210)과 교차되도록 좌우방향(D3)으로 연장 형성되고, 댐퍼부(300)의 하단과 용접 접합되는 제2 수평판(230)을 포함할 수 있다.

제1 체결판부(100)는 제1 수평판이 'ㅡ자형'의 단면을 가지고, 댐퍼부(300)의 상단에 용접 접합된 상태에서 제1 구조부재(10)의 하면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 고정될 수 있다.

제1 체결판부(100)에는 복수 개의 볼트부재 등의 체결부재가 체결되는 체결홀(H)이 형성될 수 있다.

높이방향(D1)으로 위에서부터 아래로 제1 구조부재(10), 제1 수평판, 댐퍼부(300)가 배치될 수 있다.

제1 수평판의 상면은 제1 구조부재(10)의 하면에 접하게 배치되고, 제1 수평판의 상면은 댐퍼부(300)의 상면과 접하게 배치될 수 있다.

제2 체결판부(200)는, 제2 수직판(210)과 제2 수평판(230)이 'ㅏ자형'의 단면을 형성할 수 있다.

높이방향(D1)으로 위에서부터 아래로 댐퍼부(300), 제2 수평판(230), 제2 구조부재(20)가 배치될 수 있다.

제2 수직판(210)은 제2 구조부재(20)와 탈착 가능하게 체결될 수 있다.

제2 수직판(210)은 제2 구조부재(20)의 측면에 접하게 수직하게 배치된 상태에서 볼트부재 등의 체결부재를 매개로 탈찰 가능하게 고정될 수 있다.

제2 수직판(210)에는 복수 개의 볼트부재 등의 체결부재가 체결되는 체결홀(H)이 형성될 수 있다.

제2 수평판(230)은 제2 수직판(210)과 수직하게 교차되도록 수평하게 좌우방향(D3)으로 연장 형성될고, 제2 수평판(230)의 상면에는 댐퍼부(300)의 하부영역이 용접 접합될 수 있다.

제2 수평판(230)은 제1 수평판과 평행하게 배치될 수 있다.

일례로, 제2 수직판(210)과 제2 수평판(230)은 사각형 형상의 부재로 구성될 수 있다.

제2 체결판부(200)는 제2 체결판부(200)는, 'ㅏ자형'의 단면 부분의 하측에 설치되고, 제2 수직판(210)의 측면과, 제2 수평판(230)의 하측에 접합되는 제2 보강판(250)을 더 포함할 수 있다.

일례로, 제2 보강판(250)은 제2 수평판(230)의 하측을 따라 좌우방향(D3)으로 제2 수직판(210)에서 멀어질수록 높이가 감소하는 사다리꼴 형상의 부재로 구성될 수 있다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 댐퍼부(300)는 좌우방향(D3)으로 복수 개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성될 수 있다.

댐퍼부(300)는 좌우방향(D3)으로 복수 개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 댐퍼부(300)는 전후방향(D2)으로 복수 개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성될 수 있다.

본 명세서에서는 댐퍼부(300)는 좌우방향(D3)으로 4개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성된 것으로 도시되고 설명되고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 댐퍼부(300)는 2개, 3개의 폐단면부(S)가 연속적으로 형성되거나, 4개를 초과하는 폐단면부(S)가 연속적으로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 댐퍼부(300)는 한 쌍의 제1 전단판넬(310) 및 한 쌍의 제2 전달판넬을 포함할 수 있다.

제1 전단판넬(310)은 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)의 사이를 높이방향(D1)으로 연결하고, 좌우방향(D3)으로 연장 형성될 수 있다.

한 쌍의 제1 전단판넬(310)은 서로 대향되도록 전후방향(D2)으로 이격하여 배치될 수 있다.

제2 전단판넬(330)은 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)의 사이를 높이방향(D1)으로 연결하고, 전후방향(D2)으로 연장 형성되어 한 쌍의 제1 전단판넬(310)과 함께 폐단면부(S)를 형성될 수 있다.

한 쌍의 제2 전단판넬(330)은 서로 대향되도록 좌우방향(D3)으로 이격하여 배치될 수 있다.

도 2를 참조하면, 댐퍼부(300)는, 한 쌍의 제1 전단판넬(310)과 한 쌍의 제2 전단판넬(330)은 서로 접합된 상태에서 횡방향으로 'ㅍ자형'의 단면을 형성할 수 있다.

댐퍼부(300)의 'ㅍ자형'의 단면의 내부에는 복수 개의 폐단면부(S)가 형성될 수 있다.

도 3c를 참조하면, 제2 전단판넬(330)은, 높이방향(D1) 중앙영역에 형성되고, 전후방향(D2) 양측면이 내입된 한 쌍의 내입공간(331)이 형성될 수 있다.

제2 전단판넬(330)의 높이방향(D1) 상부영역의 상면은 제1 체결판부(100)의 하면과 용접 접합되고, 제2 전단판넬(330)의 높이방향(D1) 하부영역의 하면은 제2 체결판부(200)의 상면과 용접 접합될 수 있다.

제2 전단판넬(330)은 높이방향(D1) 상부영역 및 하부영역의 전후방향(D2) 길이가 높이방향(D1) 중앙영역의 전후방향(D2) 길이 보다 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 전단판넬(330)과 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)와의 용접길이를 길게 하여 접합내력을 충분히 확보할 수 있다.

제2 전단판넬(330)은 높이방향(D1) 상부영역과 중앙영역의 경계에는 만곡라인(333)이 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 댐퍼부(300)는, 한 쌍의 제1 전단판넬(310)의 사이를 구획하도록 설치되거나, 한 쌍의 제2 전단판넬(330)의 사이를 구획하도록 설치되는 내부전단판넬(350)을 더 포함할 수 있다.

내부전단판넬(350)은 한 쌍의 제1 전단판넬(310)과 한 쌍의 제2 전단판넬(330)에 의해 형성된 내부공간인 1개의 폐단면부(S)를 복수 개의 폐단면부(S)로 구획할 수 있다.

내부전단판넬(350)은 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)의 사이에 높이방향(D1)으로 설치될 수 있다.

일례로, 도 2 및 도 3a를 참조하면, 내부전단판넬(350)은 전후방향(D2)으로 연장 형성되어 한 쌍의 제2 전단판넬(330)의 사이를 구획할 수 있다.

내부전단판넬(350)은 한 쌍의 제2 전단판넬(330)의 사이에 좌우방향(D3)으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.

다른 일례로, 도시되지 않았으나, 내부전단판넬(350)은 좌우방향(D3)으로 연장 형성되어 한 쌍의 제1 전단판넬(310)의 사이를 구획할 수 있다.

내부전단판넬(350)은 한 쌍의 제1 전단판넬(310)의 사이에 전후방향(D2)으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 댐퍼부(300)는, 제1 전단판넬(310)을 따라 좌우방향(D3)으로 연장 형성되고, 단부가 한 쌍의 제2 전단판넬(330)에 접합되는 수평스티프너(370)를 더 포함할 수 있다.

도 3b 및, 도 3c를 참조하면, 수평스티프너(370)는 높이방향(D1)으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.

수평스티프너(370)는 제2 전단판넬(330)의 높이방향(D1) 중앙영역에 배치될 수 있다.

다음으로, 도면을 참조하여 기둥부재와 보부재의 접합구조에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 보부재의 접합구조는 기둥부재(20), 보부재(10), 상부연결부재(40) 및 댐퍼구조물(30)을 포함할 수 있다.

기둥부재(20)는 종방향(높이방향(D1))으로 연장 형성되는 구조부재이다.

보부재(10)는 기둥부재(20)에 교차되도록 연결될 수 있고, 횡방향(좌우방향(D3) 또는 전후방향(D2))으로 연장 형성되는 구조부재이다.

물론, 본 발명의 도면에는 보부재(10)는 좌우방향(D3)으로 연장되는 형태를 도시되고 설명되고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 보부재(10)는 전후방향(D2)으로 연장될 수 있음은 물론이다.

상부연결부재(40)는 기둥부재(20)의 측면과 보부재(10)의 상면을 연결하도록 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

상부연결부재(40) 및 댐퍼구조물(30)은 볼트체결 등의 방식에 의해 기둥부재(20) 및 보부재(10)에 각각 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

상부연결부재(40)는 기둥부재(20)와 보부재(10)를 연결하도록, 기둥부재(20)의 측면과 보부재(10)의 상측과 접합되는 구성요소이다.

상부연결부재(40)는 기둥부재(20)와 보부재(10)의 상부에 걸쳐서 설치될 수 있다.

상부연결부재(40)는 T자형'의 단면을 가질 수 있다.

댐퍼구조물(30)은 기둥부재(20)의 측면과 보부재(10)의 하면을 연결하도록 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

댐퍼구조물(30)은 기둥부재(20)와 보부재(10)를 연결하도록, 기둥부재(20)의 측면과 보부재(10)의 하측과 접합되는 구성요소이다.

댐퍼구조물(30)은 지진력 등의 외력에 의해 기둥부재(20)와 보부재(10)의 접합부분에서 횡변형 등의 작용시 이를 흡수하는 역할을 한다.

건물 등에 지진력 등이 작용시 횡변형 등이 발생하게 되고, 보부재(10)와 기둥부재(20)의 접합부분 상부와 하부에 에너지가 집중될 수 있다.

특히, 보부재(10)와 기둥부재(20)의 접합부분 중 하부에서 가장 큰 힘이 작용한다.

따라서, 본 발명의 기둥부재와 보부재의 접합구조물은 댐퍼구조물(30)을 기둥부재(20)와 보부재(10)의 연결부분의 하측영역에 배치하여 기둥부재(20)와 보부재(10)의 접합부분에서 작용하는 에너지을 안정적으로 완충시킬 수 있다.

댐퍼구조물(30)은 제1 체결판부(100), 제2 체결판부(200) 및 댐퍼부(300)를 포함할 수 있다.

제1 체결판부(100)는 보부재(10)에 체결될 수 있다.

제2 체결판부(200)는 보부재(10)에 교차되도록 연결되는 기둥부재(20)에 체결될 수 있다.

댐퍼부(300)는 제1 체결판부(100)와 제2 체결판부(200)의 사이를 연결하고, 보부재(10)와 기둥부재(20) 간에 전달되는 에너지를 흡수하도록 횡방향으로 적어도 하나 이상의 폐단면부(S)가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 기둥부재와 보부재의 접합구조에는 앞서 설명한바 있는 다양한 실시형태를 가지는 댐퍼구조물(30)의 다양한 실시형태가 적용될 수 있음은 물론이다.

따라서, 기둥부재와 보부재의 접합구조에서 활용되는 댐퍼구조물(30)의 제1 체결판부(100), 제2 체결판부(200) 및 댐퍼부(300)의 구성은 이미 설명한 바와 같이 강거더의 구성과 동일한바 이에 대한 자세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략한다.

물론, 본 발명의 기둥부재와 보부재의 접합구조에 적용되는 댐퍼구조물(30)은 앞서 설명한 제1 구조부재(10)가 보부재(10)이고, 제2 구조부재(20)가 기둥부재(20)인 경우이다.

상부연결부재(40) 및 댐퍼구조물(30)은 볼트체결 등의 방식에 의해 기둥부재(20) 및 보부재(10)에 각각 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 기둥부재와 보부재의 접합구조는 보부재(10)의 길이방향 단부는 기둥부재(20)의 측면과 이격되면서 완충공간부(50)가 형성될 수 있다.

기둥부재와 보부재의 접합구조는 완충공간부(50)가 형성됨으로써, 지진력 등의 외력에 의해 기둥부재(20)와 보부재(10)의 접합부분에서 횡변형 등의 작용시 이를 흡수할 수 있는 공간을 확보할 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 기둥부재와 보부재의 접합구조의 설치과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 기둥부재와 보부재의 접합구조를 구성하는 구성요소인 보부재(10), 기둥부재(20), 댐퍼구조물(30), 상부연결부재(40)를 각각 준비한다.

보부재(10), 기둥부재(20), 댐퍼구조물(30), 상부연결부재(40) 등의 구성요소들은 볼트부재 등의 체결부재를 매개로 서로 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 다만, 도 4 내지 도 6에는 결합위치 등을 보다 명확하게 도시하기 위해 볼트부재 등의 체결부재는 도시하지 않았다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 보부재(10)의 상측에 상부연결부재(40)가 결합되고, 보부재(10)의 하측에 댐퍼구조물(30)이 결합될 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 보부재(10)가 결합된 상부연결부재(40)와 댐퍼구조물(30)의 기둥부재(20)의 측면과 결합될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 보부재의 접합구조의 정면도이다.

도 7을 참조하면, 보부재(10)의 길이방향 단부영역의 하부에는 댐퍼구조물(30)이 설치되고, 보부재(10)는 댐퍼구조물(30) 연결되는 부분 주위에는 보강스티프너가 설치되어 국부좌굴을 방지할 수 있다.

도 8 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 보부재의 접합구조의 실험체를 활용한 시험결과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 기둥부재와 보부재의 접합구조의 검증을 위하여 실대형 실험을 수행하였다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥부재와 보부재의 접합구조의 실대형 구조실험을 통하여 실제 거동을 확인한 사진으로 실험체 세팅 구성도 및 실험 전경, 가력 조건 등을 나타낸 도면이다.

도 9는 도 8의 실험체를 활용한 실대형 구조실험을 통하여 가력 단계별 전체 및 부분 확대 사진이다.

기둥부재(20)에 사용된 부재는 Pos-H로 PH-600x600x50x70이고, 보부재(10)에 사용된 부재도 Pos-H로 PH-1000x300x16x25로 T형으로 기둥부재와 보부재의 접합구조의 실험체를 제작하였고, 3000KN 용량의 액츄에이터를 사용(최대변위 ± 300 mm)하였으며, 가력방법은 KDS2019에서 제시하고 있는 반복재하절차를 적용하였다.

도 10은 도 8의 실험체를 활용한 실대형 구조실험을 통하여 측정된 모멘트-회전각의 관계를 도시한 도면이다.

실험체는 0.05rad 2cycle까지 거동하였으며, 0.06rad의 변형은 액츄에이터 가력 범위를 초과하여 실험을 종료하였다.

가력 종료시 까지 보와 기둥의 손상은 전혀 발생하지 않았으며, 0.04rad에서 0.8Mp이상의 성능을 나타내어 특수모멘트 접합부의 성능을 발휘하였다.

도 10을 참조하면, 도 8의 실험체는 가력 종료시 까지 보부재(10)와 기둥부재(20)의 손상은 전혀 발생하지 않았으며, 회전각 기준 0.04rad에서 0.8Mp 이상의 성능을 나타내어 특수모멘트 접합부의 성능을 발휘하였다.

즉, 본 발명의 기둥부재와 보부재의 접합구조의 실험체는 기둥부재와 보부재의 접합구조의 회전각(최대변형각) 기준 0.04rad 거동시까지 보 전소성 모멘트(Mp)의 80% 이상의 내력을 확보함으로써 특수모멘트골조(SMF) 요구성능을 만족하는 것을 알 수 있었다.

도 11은 도 8의 실험체를 활용한 실대형 구조실험을 통하여 측정된 변형도 - 누적 층간변위의 관계를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 효과인 손상제어가 가능함을 확인하기 위하여 보부재(10), 기둥부재(20), 댐퍼구조물(30)에 스트레인 게이지를 부착하여 누적 층간변위별 변형률을 나타내었다.

보부재(10)와 기둥부재(20)의 변형률은 종국 상황인 0.05rad까지 탄성에 머무르는 반면, 댐퍼구조물(30)에만 손상이 집중됨을 확인할 수 있다.

따라서 본 발명을 이용하면 보 춤 1,000 mm이상의 대형 보에서도 완벽한 손상제어가 가능하면서도 특수모멘트의 성능이 발현될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10: 제1 구조부재, 보부재 20: 제2 구조부재, 기둥부재
30: 댐퍼구조물 40: 상부연결부재
50: 완충공간부 100: 제1 체결판부
200: 제2 체결판부 210: 제2 수직판
230: 제2 수평판 250: 제2 보강판
300: 댐퍼부 310: 제1 전단판넬
330: 제2 전단판넬 331: 내입공간
333: 만곡라인 350: 내부전단판넬
370: 수평스티프너 D1: 높이방향
D2: 전후방향 D3: 좌우방향
H: 체결홀 S: 폐단면부

Claims (12)

1. 제1 구조부재에 체결되는 제1 체결판부;
   상기 제1 구조부재에 교차되도록 연결되는 제2 구조부재에 체결되는 제2 체결판부; 및
   상기 제1 체결판부와 상기 제2 체결판부의 사이를 연결하고, 상기 제1 구조부재와 상기 제2 구조부재 간에 전달되는 에너지를 흡수하도록 횡방향으로 적어도 하나 이상의 폐단면부가 형성되는 댐퍼부;를 포함하고,
   상기 제1 체결판부는 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 구조부재의 하면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되며, 상기 댐퍼부의 상단과 용접 접합되는 제1 수평판을 포함하고,
   상기 제2 체결판부는,
   높이방향으로 연장 형성되고, 상기 제2 구조부재의 측면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되는 제2 수직판; 및
   상기 제2 수직판과 교차되도록 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 댐퍼부의 하단과 용접 접합되는 제2 수평판;을 포함하고,
   상기 댐퍼부는,
   상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 좌우방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 제1 전단판넬; 및
   상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 전후방향으로 연장 형성되어 상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 함께 상기 폐단면부를 형성하는 한 쌍의 제2 전단판넬; 및
   상기 한 쌍의 제1 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되거나, 상기 한 쌍의 제2 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되는 내부전단판넬;을 포함하고,
   상기 내부전단판넬은,
   상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 상기 한 쌍의 제2 전단판넬에 의해 형성된 상기 폐단면부를 횡방향으로 연속하는 복수 개의 폐단면부로 구획하는 댐퍼구조물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 체결판부는 상기 제1 구조부재에 탈착 가능하게 설치되고, 상기 제2 체결판부는 상기 제2 구조부재에 탈착 가능하게 설치되는 댐퍼구조물.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 댐퍼부는 좌우방향으로 복수 개의 폐단면부가 연속적으로 형성되는 댐퍼구조물.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼부는,
   상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 상기 한 쌍의 제2 전단판넬은 서로 접합된 상태에서 횡방향으로 'ㅍ자형'의 단면을 형성하는 댐퍼구조물.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 전단판넬은,
   높이방향 중앙영역에 형성되고, 전후방향 양측면이 내입된 한 쌍의 내입공간이 형성되는 댐퍼구조물.
   
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼부는,
   상기 제1 전단판넬을 따라 좌우방향으로 연장 형성되고, 단부가 상기 한 쌍의 제2 전단판넬에 접합되는 수평스티프너;를 더 포함하는 댐퍼구조물.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 수평스티프너는 높이방향으로 이격하여 복수 개가 설치되는 댐퍼구조물.
    
11. 기둥부재;
    상기 기둥부재에 교차되도록 연결되는 보부재;
    상기 기둥부재의 측면과 상기 보부재의 상면을 연결하도록 탈착 가능하게 설치되는 상부연결부재; 및
    상기 기둥부재의 측면과 상기 보부재의 하면을 연결하도록 탈착 가능하게 설치되는 댐퍼구조물;을 포함하고,
    상기 댐퍼구조물은,
    상기 보부재에 체결되는 제1 체결판부;
    상기 보부재에 교차되도록 연결되는 상기 기둥부재에 체결되는 제2 체결판부; 및
    상기 제1 체결판부와 상기 제2 체결판부의 사이를 연결하고, 상기 보부재와 상기 기둥부재 간에 전달되는 에너지를 흡수하도록 횡방향으로 적어도 하나 이상의 폐단면부가 형성되는 댐퍼부;를 포함하고,
    상기 제1 체결판부는 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 보부재의 하면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되며, 상기 댐퍼부의 상단과 용접 접합되는 제1 수평판을 포함하고,
    상기 제2 체결판부는,
    높이방향으로 연장 형성되고, 상기 기둥부재의 측면에 볼트부재를 매개로 탈착 가능하게 체결되는 제2 수직판; 및
    상기 제2 수직판과 교차되도록 좌우방향으로 연장 형성되고, 상기 댐퍼부의 하단과 용접 접합되는 제2 수평판;을 포함하고,
    상기 댐퍼부는,
    상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 좌우방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 제1 전단판넬; 및
    상기 제1 체결판부의 상기 제1 수평판과, 상기 제2 체결판부의 상기 제2 수평판의 사이를 높이방향으로 연결하고, 전후방향으로 연장 형성되어 상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 함께 상기 폐단면부를 형성하는 한 쌍의 제2 전단판넬; 및
    상기 한 쌍의 제1 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되거나, 상기 한 쌍의 제2 전단판넬의 사이를 구획하도록 설치되는 내부전단판넬;을 포함하고,
    상기 내부전단판넬은,
    상기 한 쌍의 제1 전단판넬과 상기 한 쌍의 제2 전단판넬에 의해 형성된 상기 폐단면부를 횡방향으로 연속하는 복수 개의 폐단면부로 구획하는 기둥부재와 보부재의 접합구조.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 보부재의 길이방향 단부는 상기 기둥부재의 측면과 이격되면서 완충공간부가 형성되는 기둥부재와 보부재의 접합구조.
    

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