KR102409229B1 - 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치 - Google Patents

자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치에 관한 것이다. 이는, 공간부를 제공하는 케이스와; 케이스의 길이방향 움직임이 가능한 가동로드와; 케이스에 고정되며, 일부가 케이스 외부로 노출되는 고정부재와; 가동로드와 고정부재를 연결하고, 가동로드가 고정부재로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때, 인장력이 발생하는 제1코어와; 가동로드와 고정부재를 연결하고, 가동로드가 고정부재측으로 가까워지는 방향으로 이동할 때, 압축력이 발생하는 제2코어를 구비한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치는, 계측센서와 IoT 기반 모니터링 시스템을 통하여 구조물의 안전성 확인 및 가새의 손상여부를 파악하고, 적기의 유지보수를 통한 최적 성능 관리가 가능하며, 지진 후 구조물의 안전성 및 내진성능의 평가를 할 수 있다. 또한, 인장 및 압축거동이 동일하게 작용하므로 정확한 자기복원 기능을 제공함은 물론 잔류변형이 발생하지 않는다. 그리고, 제작 및 조립이 용이한 구조를 가질 수 있으며, 일반 금속 소재의 사용이 가능하여 경제성을 도모할 수 있고, 스페리컬 베어링의 적용에 의해 면외하중에 대한 저항성이 양호하며, 에너지 소산 능력이 양호하다.

Description

자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치{Restrained Buckling Brace with self centering characteristics}
본 발명은 내력 구조물에 장착되는 비좌굴 가새장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자기 복원 성능이 양호하고 잔류변형이 거의 발생하지 않는, 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치에 관한 것이다.
건축물이나 토목 구조물 등에는, 지진시 전달되는 지진에너지에 대한 구조물의 내진 안전성을 확보하기 위해 다양한 내진장치가 적용되고 있다. 내진장치는, 지반진동이 구조물 상부로 전달되지 않도록 하거나, 입사된 지진에너지에 대한 구조물의 변형 제어와 에너지 소산 등의 목적으로 사용된다.
내진장치로서 비좌굴 가새가 널리 사용되고 있으며 항복 부재 및 항복 부재의 좌굴을 방지하는 케이스로 구성된다. 종래의 비좌굴 가새장치는 항복부재와 케이스 내부 마찰, 항복부재의 재료 특성 등으로 인해 인장방향과 압축방향의 하중-변위 특성이 상이하게 되어, 인장방향에 비해 압축방향의 항복하중이 20~30% 크게 발생하게 된다. 이러한 특성으로 인해 구조물에 적용시 수직방향으로 추가하중이 발생되며 이에 대한 보강대책이 요구된다.
또한 소성변형에 의해 잔류변형이 발생되어 지진 종료후에도 처음 위치로 복원되지 않으므로, 교체하거나 번거로운 유지 보수 작업을 수행하여야 한다. 구조물의 잔류변형은 2차적인 위험의 발생 가능성을 높이므로, 구조물의 잔류변형을 야기하지 않도록 자기복원 능력을 갖는 가새장치가 필요하다.
이와 관련된 발명의 배경이 되는 기술로서, 국내 공개특허공보 제10-2019-0015853호 (자동복원이 가능한 가새 댐퍼장치)가 개시된 바 있다.
개시된 가새 장치는, 인장력 또는 압축력이 작용하는 방향과 평행한 가상의 하중작용라인을 따라서 소정의 길이를 갖는 가이드유닛; 가이드유닛 일측에 결합되어 하중작용라인과 평행하게 왕복이동 가능한 제1이동유닛; 제1이동유닛과 이격되고, 가이드유닛 일측에 결합되어 하중작용라인과 평행하게 왕복이동 가능한 제2이동유닛; 제1이동유닛과 제2이동유닛을 연결하고, 하중작용라인과 평행한 방향을 따라 인장되고 또한 회복되도록 이루어지는 변형유닛 및 제1이동유닛으로부터 제2이동유닛이 멀어지도록 제2이동유닛을 당기고, 제2이동유닛으로부터 제1이동유닛이 멀어지도록 제1이동유닛을 밀 수 있게 이루어지는 작동유닛을 포함하고, 작동유닛이 제2이동유닛을 당기거나 제1이동유닛을 밀 때, 변형유닛은 인장되는 구조를 갖는다.
상기 가새 장치는, 장치의 복원성이 그다지 좋지 못하고 정확한 동작을 할 수 없다. 복원을 위해 초탄성 형상기억합금이나 고분자소재가 사용되는데, 재질 자체의 성질을 이용해 복원을 도모하는 것은 어느 정도의 한계가 있다. 예를 들어, 형상기억합금은 실온에서 본래의 형상으로 복원하는 성질을 갖는데, 실온이라는 것은 계절별로 다르고 아침저녁이 다르므로, 정확한 동작을 기대할 수 없다.
국내 공개특허공보 제10-2019-0015853호 (자동복원이 가능한 가새 댐퍼장치) 국내 등록특허공보 제10-1176374호 (제진형 가새장치 및 이 가새장치를 이용한 브레이싱 공법) 국내 공개특허공보 제10-2011-0055154호 (제진형 가새장치)
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 구조물의 안전성 확인 및 가새의 손상여부를 파악하고, 적기의 유지보수를 통한 최적 성능 관리가 가능하며, 지진 후 구조물의 안전성 및 내진성능의 평가를 할 수 있는, 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 정확한 자기복원 기능을 제공함은 물론 잔류변형이 발생하지 않고 에너지 소산능력이 양호한, 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치는, 길이방향으로 연장되며 공간부를 제공하는 케이스와; 케이스에 수용된 상태로 일부가 케이스 외부로 노출되고, 케이스의 길이방향 움직임이 가능한 가동로드와; 상기 가동로드에 대해 이격된 상태로 케이스에 고정되며, 일부가 케이스 외부로 노출되는 고정부재와; 가동로드와 고정부재를 연결하고, 가동로드가 고정부재로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때, 인장력이 발생하는 제1코어와; 가동로드와 고정부재를 연결하고, 가동로드가 고정부재측으로 가까워지는 방향으로 이동할 때, 압축력이 발생하는 제2코어를 구비하고, 제1코어와 제2코어의 소성거동 부위의 단면적은 동일하다.
또한, 상기 케이스의 내부에는, 가동로드와 고정부재 사이에 인장력 또는 압축력이 가해질 때 압축되고, 인장력과 압축력이 제거될 때 탄성 복원되는 복원장치가 설치된다.
그리고, 상기 가동로드는; 일정두께 및 폭을 가지며 길이방향으로 연장된 판상부재로서, 두께방향으로 관통된 커넥터 홀을 구비하고, 폭방향 양단부에는 복원장치를 지지하는 다수의 걸림턱을 가지며, 제1코어는; 연장방향으로 일정 단면적을 갖는 직선형 소성거동부, 소성거동부의 일단부에 위치하고 상기 커넥터 홀내에 위치조절 가능하도록 수용되는 연결단부, 소성거동부의 타단부에 연결되고 고정부재에 결합하는 고정유지부를 포함하고, 제2코어는; 가동로드를 사이에 두고 제1코어의 반대편에 위치하는 것으로서, 연장방향으로 일정 단면적을 갖는 직선형 소성거동부, 소성거동부의 일단부에 형성되고 상기 커넥터 홀내에 위치조절 가능하게 수용되는 연결단부, 소성거동부의 타단에 위치하며 가동로드에 고정되는 끼움고정부를 포함하며, 상기 커넥터 홀의 내부에는, 제1코어 및 제2코어의 연결단부를 결합시켜, 제1코어의 인장력과 압축력이 제2코어로 전달되게 하는 커텍터가 구비된다.
또한, 상기 케이스의 내부에는, 가동로드의 움직임방향으로 연장되며 가동로드의 걸림턱에 대응하는 다수의 구속슬릿이 형성되고, 복원장치는; 길이방향으로 연장된 연장로드, 연장로드의 양단부를 지지하되 연장로드가 통과할 수 있는 로드구멍을 제공하고 가동로드의 걸림턱에 걸린 상태로 일부가 구속슬릿에 수용되는 구속판, 연장로드를 감싸며 양측 구속판의 사이에 배치되고 탄성력을 제공하는 탄성지지수단을 구비한다.
아울러, 상기 탄성지지수단은; 가동로드를 통과시키며, 밀집된 상태로 양측 구속판을 멀어지는 방향으로 탄력 지지하는 다수의 디스크스프링이다.
또한, 상기 가동로드와 고정부재의 노출부위에는, 외부 구조체와 핀 연결되는 핀구멍이 형성된다.
또한, 상기 핀구멍에는, 핀이 끼워지는 스페리컬 베어링이 장착된다.
그리고, 상기 케이스에는, 케이스의 움직임을 감지하고, 감지 내용을 외부로 전송하는 계측센서부가 더 설치된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치는, 계측센서와 IoT 기반 모니터링 시스템을 통하여 구조물의 안전성 확인 및 가새의 손상여부를 파악하고, 적기의 유지보수를 통한 최적 성능 관리가 가능하며, 지진 후 구조물의 안전성 및 내진성능에 대한 평가를 할 수 있다.
또한, 인장 및 압축거동이 동일하게 작용하므로 정확한 자기복원 기능을 제공함은 물론 잔류변형이 발생하지 않는다.
그리고, 제작 및 조립이 용이한 구조를 가질 수 있으며, 일반 금속 소재의 사용이 가능하여 경제성을 도모할 수 있고, 스페리컬 베어링의 적용에 의해 면외하중에 대한 저항성이 양호하며, 에너지 소산 능력이 양호하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치의 외부 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 가새장치의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 가새장치의 절제 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 가동로드를 다른 각도에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 복원장치의 내부 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비좌굴 가새장치의 연결부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가새장치의 적용 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 계측센서부의 구성과 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치(10)의 외부 모습을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 가새장치의 일부 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1에 도시한 가새장치의 절제 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 가동로드를 다른 각도에서 바라본 모습을 도시한 도면이다. 아울러, 도 5는 도 2의 복원장치의 내부 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 비좌굴 가새장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치(10)는, 케이스(20), 가동로드(45), 고정부재(46), 제1코어(41), 제2코어(43), 두 개의 복원장치(30)를 구비한다.
케이스(20)는, 상측케이스편(21)과 하측케이스편(22)을 조립 구성한 것으로서, 길이방향으로 연장된, 이를테면, 사각봉의 형상을 취한다. 상측케이스편(21)과 하측케이스편(22)은 동일한 형상을 가지며 서로에 대해 다양한 방식으로 고정된다. 가령, 용접방식이나 볼팅방식으로 고정될 수 있다. 케이스(20)는 외력에 의해 좌굴되지 않는다.
상측케이스편(21)은 공간부(21a)을 제공한다. 공간부(21a)는 복원장치(30)를 수용하는 공간이다. 아울러 상측케이스편(21)의 길이방향 양단부에는 고정면(22e)과 로드지지면(21f)이 마련되어 있다.
고정면(22e)은 후술할 고정부재(26)를 물어 고정하는 부분이다. 고정면(22e)에 대한 고정부재(26)의 결합방식은 볼팅방식 또는 용접방식일 수 있다. 또한, 로드지지면(21f)은 가동로드(45)를 지지하는 평면이다. 가동로드(45)는 로드지지면(21f)에 지지된 상태로 길이방향 움직임이 가능하다. 말하자면, 구조물(도 8의 100)의 변형에 종동하여 길이방향으로 움직일 수 있는 것이다.
아울러, 상측케이스편(21)의 바닥면부(21b)에는 모두 네 개의 구속슬릿(21c)이 형성되어 있다. 네 개의 구속슬릿 중 두 개의 구속슬릿은 바닥면부의 폭방향 일측에, 나머지 두 개의 구속슬릿은 그 반대편에 위치하는 것이다. 구속슬릿(21c)은 일정 간격 이격되며 구속판(31)의 일부 걸림돌기(31b)를 수용한다. 걸림돌기(31b)는 구속슬릿(21c)에 수용된 상태로 구속슬릿의 길이방향으로 직선운동 가능하다.
하측케이스편(22)은, 설명의 편의상 다른 도면부호를 부여하였지만, 상측케이스편(21)과 동일한 구조를 가지고 동일한 역할을 한다. 즉, 하측케이스편(22)은, 공간부(22a)를 제공하며 양단부에 로드지지면(22f)과 고정면(22e)을 가지고, 바닥면부(22b)에 네 개의 구속슬릿(22c)을 구비하는 것이다.
가동로드(45)는, 케이스(20)에 수용된 상태로 일부가 케이스 외부로 노출되고, 케이스의 길이방향 움직임이 가능한 직선형 부재이다. 즉, 가동로드(45)의 노출부위에는 핀구멍(45b)이 형성된다. 핀구멍(45b)은 외부 구조체, 가령, 도 8에 도시한 브레이스 바디(105)와의 연결을 유지하는 링크핀(107)이 끼워지는 구멍이다.
가동로드(45)는, 일정두께 및 폭을 가지며 길이방향으로 연장된 판상부재로서, 대략 중앙부에 커넥터 홀(45a)을 갖는다. 커넥터 홀(45a)은 가동로드(45)의 두께 방향으로 관통된 관통구멍이다. 아울러 가동로드(45)의 폭방향 양단부에는 두 개씩의 사이드홈(45g)이 위치한다. 사이드홈(45g)은 구속판(31)의 일부 걸림돌기(31b)가 끼워지는 홈으로서 걸림턱(45h)을 제공한다. 걸림턱(45h)은, 탄성지지수단(36)의 작용에 의해 화살표 c방향으로 탄성 지지되는 걸림돌기(31b)를 받치는 역할을 한다.
아울러 가동로드(45)의 도면상 상면에는 연장수용홈(45e)과 고정부수용홈(45f)이 마련되어 있다. 연장수용홈(45e)은 후술할 제1코어(41)의 소성거동부(41c)가 끼워지는 직선형 홈으로서, 커넥터 홀(45a)과 연통하며 고정부재(46) 측으로 연장된다. 고정부수용홈(45f)은 가동로드(45)의 후단부에 마련되어 있는 홈으로서 연장수용홈(45e)과 연통하고 고정유지부(41e)의 일부를 수용한다. 고정유지부(41e)는 고정부수용홈(45f)에는 고정되지 않고, 후술할 고정부재(46)의 고정부결합홈(46c)에 결합한다.
또한 가동로드(45)의 저면에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 연장수용홈(45k)과 폐쇄홈(45m)이 마련되어 있다. 연장수용홈(45k)은 커넥터 홀(45a)과 연결된 직선형 홈으로서 위에 설명한 연장수용홈(45e)과 평행하다. 폐쇄홈(45m)은 연장수용홈(45e)의 연장단부에 연결되는 홈으로서, 가동로드(45)의 끼움고정부(43e)을 수용 고정한다.
고정부재(46)는, 가동로드(45)에 대해 이격된 상태로 케이스의 고정면(21e,22e)에 물려 고정되는 판상부재이다. 고정부재(46)는 가동로드(45)와 동축상에 위치하며 일부가 케이스(20)의 외부로 노출된다. 고정부재(46)의 노출부분에는 핀구멍(46a)이 마련되어 있다. 핀구멍(46a)은 위에 설명한 링크핀(107)이 끼워지는 구멍이다.
아울러 고정부재(46)의 상면에는 고정부결합홈(46c)이 마련되어 있다. 고정부결합홈(46c)은 제1코어(41)의 고정유지부(41e)의 일부를 수용 고정한다.
제1코어(41)는, 가동로드(45)와 고정부재(46)를 연결하고, 가동로드(45)가 고정부재로부터, 멀어지는 방향으로 이동할 때 인장력이 발생하여 소성거동 가능 범위내에서 변형되고, 가까워지는 방향으로 이동할 때 압축력이 발생하여 소성거동 가능범위 내에서 변형되는 막대형 부재이다.
제1코어(41)는, 소성거동부(41c), 연결단부(41a), 고정유지부(41e)를 갖는다. 소성거동부(41c)는 연장방향으로 일정 단면적을 갖는 직선형 부분으로서 연장수용홈(45e)에 끼워진다. 소성거동부(41c)는 제1코어(41)에 입출력과 인장력이 작용할 때, 탄성 변형 가능한 범위어가면 소성 거동하여 지진에너지를 소산한다.
고정유지부(41e)는 소성거동부(41c)에 비해 상대적으로 큰 단면적을 가지는 부분으로서 일부가 고정수용홈(45e)에 걸쳐진 상태로 고정부결합홈(46c)에 삽입 고정된다. 아울러 연결단부(41a)는, 도 6a에 도시한 것처럼, 커넥터 홀(45a)에 수용되고, 커넥터 홀(45a) 내에서 커넥터(42)를 통해 연결단부(43a)와 결합한다. 연결단부(41a)는 커넥터 홀(45a) 내부에서 움직임이 가능하다.
제2코어(43)는, 가동로드(45)와 고정부재(46)를 연결하고, 가동로드가 고정부재측으로 가까워지는 방향으로 압축될 때, 탄성변형 가능 범위내에서 변형되는 것으로서, 소성거동부(43c), 연결단부(43a), 끼움고정부(43e)를 갖는다. 제2코어(43)는, 가동로드(45)를 사이에 두고 제1코어(41)의 반대편에 위치한다.
소성거동부(43c)는 연장방향으로 일정 단면적을 갖는 직선형 부분이다. 소성거동부(43c)의 단면적은 제1코어(41)의 소성거동부(41c)의 단면적과 동일하며, 압축력과 인장력이 작용할 때, 탄성변형 가능 범위를 넘어가면 소성 거동하여 지진에너지를 소산한다.
연결단부(43a)는 커넥터 홀(45a)내에 수용되며 커넥터(42)를 통해 제1코어의 연결단부(41a)와 결합한다. 아울러 끼움고정부(43e)는 폐쇄홈(45m)에 삽입 고정되는 부분이다.
이와 같이, 본 실시예의 가새장치는, 압축과 인장의 편차를 제어하기 위해 제1코어(41)와 제2코어(43)를 비대칭 2중 고정구조로 적용하여, 압축 및 인장 거동이 동일하게 작용하도록 하고 불필요한 수직성분의 하중이 발생하지 않도록 구성된다.
커넥터(42)는 일정두께를 갖는 사각판으로서 커넥터 홀(45a)에 수용되며, 제1코어(41)와 제2코어(43)의 연결단부(41a,43a)를 연결시킨다. 커넥터(42)와 제1,2코어(41,43)는 적층된 상태로 하나의 몸체를 이룬다.
상기 구성을 갖는 제1코어(41)와 제2코어(43)의 작동 원리는 다음과 같다.
도 6a의 상태에서 가동로드(45)와 고정부재(46)에 화살표 m방향 인장력이 가해지면 제1코어(41)가 인장된다. 제1코어(41)는 커넥터(42)를 통해 제2코어(43)에 연결되어 있으므로, 제1코어(41)의 힘은 제2코어(43)로 전달된다. 그런데 제2코어(43)의 끼움고정부(43e)는 폐쇄홈(45m)에 고정되어 있으므로, 제2코어(43)에 전달되는 힘은 압축력으로 작용한다.
마찬가지로 도 6b에서, 가동로드(45)와 고정부재(46)에 화살표 n방향의 압축력이 가해지면, 제1코어(41)에서 압축력, 제2코어(43)에서 인장력이 발생한다.
한편, 복원장치(30)는, 상측케이스편(21)과 가동로드(45)의 사이, 하측케이스편(22)과 가동로드(45)의 사이에 각각 설치된다. 두 개의 복원장치(30)는 동일한 구성을 가지며, 가동로드와 고정부재 사이에 인장력 또는 압축력이 가해질 때 압축되고, 인장력과 압축력이 제거될 때 탄성 복원된다. 외력이 가해지지 않은 상태에서, 가동로드(45)와 고정부재(46)의 간격은 복원장치(30)에 의해 일정하게 유지된다.
말하자면, 지진 등에 의해 가동로드(45)와 고정부재(46)의 간격이 변화하더라도, 지진의 종료 후, 외력이 제거되었을 때 초기상태로 복원되는 것이다. 처음의 상태로 복원된다는 의미는 잔류변형이 발생하지 않음을 의미한다.
복원장치(30)는, 스프링지지부재(33), 구속판(31), 탄성지지수단(36)을 포함하여 구성된다.
스프링지지부재(33)는, 환봉형 로드부(33b)와 헤드부(33a)를 가지며 두 개가 평행을 이룬다. 로드부(33b)는 탄성지지수단(36)인 디스크스프링(36a,36b)의 중앙부를 통과한 후 연장단부가 받침링(35)에 끼워진다. 헤드부(33a)는 로드부(33b)의 일단부에 일체를 이루고 구속판(31)의 수용홈(31c)에 끼워진다.
받침링(35)은 마주하는 구속판(31)의 수용홈(31c)에 끼워진 상태로 로드부(33b)를 지지한다. 로드부(33b)는, 구속판(31)의 간격이 가까워질 때 구속판(31)의 로드구멍(31a)을 통과한다.
구속판(31)은 일정두께를 갖는 사각 판상부재로서, 중앙부에 로드구멍(31a)과 수용홈(31c)을 갖는다. 로드구멍(31a)은 구속판(31)의 두께 방향으로 관통된 구멍으로서 로드부(33b)를 통과시킬 수 있는 내경을 갖는다. 수용홈(31c)은 헤드부(33a)나 받침링(35)를 수용하는 홈이다.
아울러 구속판(31)의 상단부 및 하단부 양측에는 걸림돌기(31b)가 마련되어 있다. 걸림돌기(31b) 중 두 개의 걸림돌기는 걸림턱(45h)에 밀착하고, 나머지 두 개는 구속슬릿(22c)에 끼워진다.
탄성지지수단은, 연장로드의 로드부(33b)를 감싸며 양측 구속판의 사이에 배치되고 탄성력을 제공하는 다수의 디스크스프링(36a,36b)을 포함한다. 디스크스프링(36a,36b)은 구속판(31)의 사이에 밀집된 상태로 서로에 대해 멀어지는 방향으로 탄력 지지한다.
상기 구성을 갖는 복원장치(30)는, 가새장치(10)에 인장력이 가해지거나 압축력이 가해질 때 압축되고, 외력이 제거될 때 처음의 상태로 탄성 복원된다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, (고정부재(46)가 고정되었다고 가정할 때) 가동로드(45)를 화살표 m방향으로 인장하면, 도면상 우측에 위치한 구속판(31)이 걸림턱(45h)에 걸려 당겨지고, 이 때, 도면상 좌측에 위치한 구속판(31)은 구속슬릿(21c)에 고정되어 있으므로 그 자리를 유지하여, 결국 양측 구속판(31)의 간격이 좁아지고 그동안 디스크스프링(36a,36b)의 탄성력은 응축된다. 가동로드(45)를 당기던 힘을 제거하면 디스크스프링(36a,36b)의 탄성 복원력에 의해 처음의 자리로 복귀한다.
이와 반대로 가동로드(45)를 화살표 n방향으로 압축시키면, 도면상 좌측 구속판(31)이 걸림턱(45h)에 걸려 우측방향으로 밀려 이동하고, 이 때 우측 구속판은 구속슬릿(21c)에 걸려 있으므로 움직이지 못하여, 결국 양측 구속판(31)의 간격이 좁아진다. 화살표 n방향 힘을 제거하면 디스크스프링의 탄성 복원력에 의해 구속판(31)은 처음 위치로 복원된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비좌굴 가새장치(10)의 연결부를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 가동로드(45)의 핀구멍(45b)에 스페리컬 베어링(51)이 설치되어 있음을 알 수 있다. 스페리컬 베어링(51)은, 공작기계요소로서, 링형태의 하우징(51a)과, 하우징(51a) 내에서 구름운동 가능한 관통볼(51b)로 구성된다. 위에 설명한 링크핀(107)은 관통볼(51b)의 핀구멍(51c)에 끼워진다. 고정부재(46)의 핀구멍(46a)에도 동일한 스페리컬 베어링(51)이 장착된다. 이처럼, 스페리컬 베어링(51)을 적용함으로써 면외하중에 대한 저항성이 향상되게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가새장치의 적용 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 계측센서부의 구성과 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 다수의 기둥(101)과 수평부재(103)로 구성된 구조물(100)에 가새장치(10)가 설치되어 있음을 알 수 있다. 가새장치(10)의 양단부에는 브레이스 바디(105)가 연결된다. 브레이스 바디(105)는 기둥(101)과 수평부재(103)가 만나는 귀퉁이부에 고정되며 대각선 방향으로 연장되고 그 사이에 가새장치(10)를 갖는다. 가새장치(10)는 링크핀(107)을 통해 브레이스 바디(105)와 연결된다.
한편, 가새장치(10)의 외부에는 계측센서부(60)가 설치된다. 계측센서부(60)는, 이를테면, 지진 후 구조물(100)의 안전성 및 내진성능 평가, 가새장치(10)의 상태 점검, 가새장치에 전달되는 동적하중 변화 계측, 가새장치(10)의 거동 이력 확인 및 이를 통한 가새장치의 손상여부 파악을 위한 것으로서, 유무선 네트워크를 통해, 외부의 클라우드(90), 모니터링시스템(70), 휴대단말기(80)와 접속한다.
계측센서부(60)에는, 가새장치(10)의 케이스(20)에 부착 설치되며, 센싱모듈(61), 제어부(63), 통신모듈(65)을 포함한다.
센싱모듈(61)은, 레이저 변위계를 기반으로 하는 무선 계측 센서로서, 가새장치(10)의 상태나 위치변동이나 가재의 동적 하중 변화를 감지하고, 감지 내용을 통신모듈(65)로 전달한다. 통신모듈은 수신된 정보를 클라우드(90)에 올림과 동시에 휴대단말기(80)와 모니터링시스템(70)으로 실시간 전송한다.
제어부(63)는 센싱모듈(61)과 통신모듈(65)을 컨트롤 하는 것으로서, 신호처리를 수행하는 알고리즘이 탑재된 회로기판, 안정적 전력 공급을 위한 PMS(Power Management System) 회로를 내장할 수 있다.
관리자는 모니터링시스템(70)이나 휴대단말기(80)를 통해 가새장치(10)의 동작 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10:가새장치 20:케이스 21:상측케이스편
21a:공간부 21b:바닥면부 21c:구속슬릿
21e:고정면 21f:로드지지면 22:하측케이스편
22a:공간부 22b:바닥면부 22c:구속슬릿
22e:고정면 22f:로드지지면 30:복원장치
31:구속판 31a:로드구멍 31b:걸림돌기
31c:수용홈 33:스프링지지부재 33a:헤드부
33b:로드부 35:받침링 36:탄성지지수단
36a:디스크스프링 36b:디스크스프링 41:제1코어
41a:연결단부 41c:소성거동부 41e:고정유지부
42:커넥터 43:제2코어 43a:연결단부
43c:소성거동부 43e:끼움고정부 45:가동로드
45a:커넥터 홀 45b:핀구멍 45e:연장수용홈
45f:고정부수용홈 45g:사이드홈 45h:걸림턱
45k:연장수용홈 45m:폐쇄홈 46:고정부재
46a:핀구멍 46c:고정부결합홈 51:스페리컬베어링
51a:하우징 51b:관통볼 51c:핀구멍
60:계측센서부 61:센싱모듈 63:제어부
65:통신모듈 70:모니터링시스템 80:휴대단말기
90:클라우드 100:구조물 101:기둥
103:수평부재 105:브레이스 바디 107:링크핀

Claims (8)

  1. 길이방향으로 연장되며 공간부를 제공하는 케이스와;
    케이스에 수용된 상태로 일부가 케이스 외부로 노출되고, 케이스의 길이방향 움직임이 가능한 가동로드와;
    상기 가동로드에 대해 이격된 상태로 케이스에 고정되며, 일부가 케이스 외부로 노출되는 고정부재와;
    가동로드와 고정부재를 연결하고, 가동로드가 고정부재로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때, 인장력이 발생하는 제1코어와;
    가동로드와 고정부재를 연결하고, 가동로드가 고정부재측으로 가까워지는 방향으로 이동할 때, 압축력이 발생하는 제2코어를 구비하고,
    제1코어와 제2코어의 소성거동 부위의 단면적은 동일하고,
    상기 케이스의 내부에는,
    가동로드와 고정부재 사이에 인장력 또는 압축력이 가해질 때 압축되고, 인장력과 압축력이 제거될 때 탄성 복원되는 복원장치가 설치되며,
    상기 가동로드는;
    일정두께 및 폭을 가지며 길이방향으로 연장된 판상부재로서, 두께방향으로 관통된 커넥터 홀을 구비하고, 폭방향 양단부에는 복원장치를 지지하는 다수의 걸림턱을 가지며,
    제1코어는;
    연장방향으로 일정 단면적을 갖는 직선형 소성거동부, 소성거동부의 일단부에 위치하고 상기 커넥터 홀내에 위치조절 가능하도록 수용되는 연결단부, 소성거동부의 타단부에 연결되고 고정부재에 결합하는 고정유지부를 포함하고,
    제2코어는;
    가동로드를 사이에 두고 제1코어의 반대편에 위치하는 것으로서, 연장방향으로 일정 단면적을 갖는 직선형 소성거동부, 소성거동부의 일단부에 형성되고 상기 커넥터 홀내에 위치조절 가능하게 수용되는 연결단부, 소성거동부의 타단에 위치하며 가동로드에 고정되는 끼움고정부를 포함하며,
    상기 커넥터 홀의 내부에는, 제1코어 및 제2코어의 연결단부를 결합시켜, 제1코어의 인장력과 압축력이 제2코어로 전달되게 하는 커텍터가 구비된,
    자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에는, 가동로드의 움직임방향으로 연장되며 가동로드의 걸림턱에 대응하는 다수의 구속슬릿이 형성되고,
    복원장치는;
    길이방향으로 연장된 연장로드, 연장로드의 양단부를 지지하되 연장로드가 통과할 수 있는 로드구멍을 제공하고 가동로드의 걸림턱에 걸린 상태로 일부가 구속슬릿에 수용되는 구속판, 연장로드를 감싸며 양측 구속판의 사이에 배치되고 탄성력을 제공하는 탄성지지수단을 구비하는,
    자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성지지수단은;
    가동로드를 통과시키며, 밀집된 상태로 양측 구속판을 멀어지는 방향으로 탄력 지지하는 다수의 디스크스프링인,
    자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가동로드와 고정부재의 노출부위에는, 외부 구조체와 핀 연결되는 핀구멍이 형성된,
    자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 핀구멍에는, 핀이 끼워지는 스페리컬 베어링이 장착된,
    자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이스에,
    케이스의 움직임을 감지하고, 감지 내용을 외부로 전송하는 계측센서부가 더 설치된,
    자기복원 기능을 갖는 비좌굴 가새장치.
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