KR102518454B1 - 건물용 3차원 면진장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건물용 3차원 면진장치에 관한 것으로, 이를 위해 건물의 하부에 고정되는 수직변위플레이트와 수직변위제어부를 매개로 연결되는 하부플레이트로 구성되는 수직면진부;와, 바닥면에 고정되는 베이스플레이트와 수평변위제어부를 매개로 연결되는 수평변위플레이트로 구성되는 수평면진부;와, 상부는 수직면진부의 하부플레이트와 연결되고, 하부는 상기 수평면진부의 수평변위플레이트와 연결되어 하부플레이트 및 수평변위플레이트와 일체로 거동하는 면진플레이트;를 포함하여 이루어지되, 상기 수평변위제어부는 건물의 하중을 지탱하면서 수평변위를 상쇄할 수 있도록 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조이고, 상기 수직변위제어부는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있도록 상기 수직변위플레이트와 상기 하부플레이트의 사이에 연결되는 복수의 수직댐퍼와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼가 혼재되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 건물과 지반을 분리하여 지진동이 전달되지 않도록 한 건물용 3차원 면진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직변위제어부와, 수평변위제어부를 통해 지진동을 3차원으로 흡수할 수 있도록 하되, 상기 수평변위제어부는 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조로 건물의 하중을 안정적으로 지지할 수 있도록 하고, 더불어 수직변위제어부는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있도록 상기 수직변위플레이트와 상기 하부플레이트의 사이에 연결되는 복수의 수직댐퍼와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼가 혼재되어 구성된 건물용 3차원 면진장치에 관한 것이다
대변위란 주파수가 낮으며 변위가 높은 것을 의미한다.
기존 면진장치는 1Hz 이상의 변위에 대하여 높은 면진 성능을 발휘한다. 하지만 1Hz 이하 낮은 주파수에서 대변위 발생 시 면진장치의 최대변위를 넘어서게 되고 면진장치 기능을 하지 못하게 된다.
따라서 1Hz 이하의 대변위에 대한 대응기술을 확보해야 한다. 대변위를 줄여주는 방법으로는 댐퍼가 있으나 가장 고려해야 할 높은 요구 기술은 진동 전달률 이다.
단지 댐퍼를 설치할 시 구조체와 댐퍼는 접촉되는 구조로 기존 면진장치보다 단단해짐으로서 바닥에 진동발생시 진동 전달률은 높아질 것이고 기존 면진장치 면진 성능보다 더 낮아질 것이다.
즉 1Hz 이상에서는 기존 면진장치의 진동 전달률을 그대로 가져가면서 1Hz 이하의 대변위에서는 변위를 제어하는 기술이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은, 수직변위제어부와, 수평변위제어부를 통해 지진동을 3차원으로 흡수할 수 있도록 하되, 상기 수평변위제어부는 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조로 건물의 하중을 안정적으로 지지할 수 있도록 하고, 더불어 수직변위제어부는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있도록 상기 수직변위플레이트와 상기 하부플레이트의 사이에 연결되는 복수의 수직댐퍼와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼가 혼재되어 구성된 건물용 3차원 면진장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은, 수평변위제어부의 복원 허용치 이상의 대변위가 발생되면 수평변위제어부와 연동되는 비접촉_변위제어부를 통해 대변위를 다단으로 상쇄할 수 있도록 한 건물용 3차원 면진장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제3목적은, 1Hz 이상의 대변위에서는 수평변위제어부가 수평변위를 1차 상쇄하고, 연속적으로 충격흡수부재와 면진홈부를 통해 수평변위를 2차로 상쇄하고, 연속적으로 댐핑로드와 수평댐퍼를 통해 수평변위를 3차로 소프트하게 상쇄하여 건물에 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있도록 한 건물용 3차원 면진장치를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제 1발명은, 건물용 3차원 면진장치에 관한 것으로, 이를 위해 건물의 하부에 고정되는 수직변위플레이트와 수직변위제어부를 매개로 연결되는 하부플레이트로 구성되는 수직면진부;와, 바닥면에 고정되는 베이스플레이트와 수평변위제어부를 매개로 연결되는 수평변위플레이트로 구성되는 수평면진부;와, 상부는 수직면진부의 하부플레이트와 연결되고, 하부는 상기 수평면진부의 수평변위플레이트와 연결되어 하부플레이트 및 수평변위플레이트와 일체로 거동하는 면진플레이트;를 포함하여 이루어지되, 상기 수평변위제어부는 건물의 하중을 지탱하면서 수평변위를 상쇄할 수 있도록 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조이고, 상기 수직변위제어부는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있도록 상기 수직변위플레이트와 상기 하부플레이트의 사이에 연결되는 복수의 수직댐퍼와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼가 혼재되어 구성되고, 상기 베이스플레이트 또는 수평변위플레이트의 가장자리 4개소에는 수평변위플레이트로 전달되는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있는 비접촉_변위제어부가 더 장착되고, 상기 수평변위플레이트의 저면 4개소에는 1Hz 이하의 대변위 발생시 비접촉_변위제어부와 접촉되는 복수의 면진블럭이 더 결합되어 구성되고, 상기 비접촉_변위제어부는 상기 베이스플레이트 또는 수평변위플레이트의 가장자리 4개소에 고정된 각각의 외팔보_브라켓과, 상기 각 외팔보_브라켓에 탑재되는 댐핑로드를 갖는 수평댐퍼로 구성되고, 상기 댐핑로드는 면진블럭과 일정 거리를 두고 비접촉된 상태로 설치되되, 수평변위제어부의 위치 복원 허용치 이상(1Hz 이하)의 대변위가 발생되면 면진블럭과의 접촉에 의해 수평변위제어부와 연동되어 대변위를 상쇄하는 것을 특징으로 한다.
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제4발명은, 제1발명에서, 상기 댐핑로드 단부에는 면진블럭과의 접촉 충격을 완화시키기 위한 충격흡수부재가 외장되고, 상기 면진블럭에는 상기 충격흡수부재를 안내하는 면진홈부를 더 형성하되, 상기 면진홈부는 면진블럭에 관통 형성되는 배기구와 연통되어 상기 수평변위플레이트로 전달되는 대변위 응답을 상쇄하는 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제1실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치에 따르면, 수직변위제어부와, 수평변위제어부를 통해 지진동을 3차원으로 흡수할 수 있도록 하되, 상기 수평변위제어부는 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조로 건물의 하중을 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.
또한 수직변위제어부는 복수의 수직댐퍼와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼가 혼재 구성되어 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 효과적으로 상쇄할 수 있는 효과가 있다.
또한 제2실시예에 따르면, 1HZ 이하의 대변위가 발생되면, 1차적으로 수평변위제어부가 면진블럭에 가해지는 대변위를 1차적으로 상쇄하고, 2차적으로 면진블럭에 접촉되는 비접촉_변위제어부)의 댐핑로드로 상쇄하여 대변위를 소산시킬 수 있는 효과가 있다.
또는 제3실시예에 따르면, 1HZ 이하의 대변위가 발생되면, 1차적으로 수평변위제어부가 면진블럭에 가해지는 대변위를 1차적으로 상쇄하고, 연속적으로 충격흡수부재와 면진홈부를 통해 수평변위를 2차로 상쇄하고, 연속적으로 댐핑로드와 수평댐퍼를 통해 수평변위를 3차로 상쇄하여 시설물에 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 잇다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치의 사시도,
도 2는 도 1의 정면도,
도 3은 도 3은 도 1에서 발췌된 동조질량감쇠기를 나타내는 정면도 및 단면도,
도 4는 도 1에서 발췌된 가변댐퍼의 구성도,
도 5 및 도 6은 제1실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치가 설치된 모습을 나타내는 예시도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치의 사시도,
도 8는 도 7의 정면도,
도 9는 베이스플레이트에 설치된 비접촉_변위제어부의 작동을 나타내는 작동도,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 비접촉_변위제어부의 작동을 나타내는 작동도이다.
도 2는 도 1의 정면도,
도 3은 도 3은 도 1에서 발췌된 동조질량감쇠기를 나타내는 정면도 및 단면도,
도 4는 도 1에서 발췌된 가변댐퍼의 구성도,
도 5 및 도 6은 제1실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치가 설치된 모습을 나타내는 예시도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치의 사시도,
도 8는 도 7의 정면도,
도 9는 베이스플레이트에 설치된 비접촉_변위제어부의 작동을 나타내는 작동도,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 비접촉_변위제어부의 작동을 나타내는 작동도이다.
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명에 따른 건물용 3차원 면진장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 3은 도 1에서 발췌된 동조질량감쇠기를 나타내는 정면도 및 단면도, 도 4는 도 1에서 발췌된 가변댐퍼의 구성도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치가 설치된 모습을 나타내는 구성도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1실시예는 건물과 지반을 분리하여 지진동이 전달되지 않도록 한 것으로, 특히 수직변위제어부와, 수평변위제어부를 통해 지진동을 3차원으로 흡수할 수 있도록 하되, 상기 수평변위제어부는 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조로 건물의 하중을 안정적으로 지지할 수 있도록 하고, 더불어 수직변위제어부는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있도록 상기 수직변위플레이트와 상기 하부플레이트의 사이에 연결되는 복수의 수직댐퍼와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼가 혼재되어 구성된 건물용 3차원 면진장치에 관한 것이다
제1실시예의 건물용 3차원 면진장치(100)는 배전반시설 또는 원자력 또는 데이터센터와 같은 면진을 요하는 건물(200)에 설치되어 지진동에 의한 3차원 변위를 효과적으로 상쇄할 수 있도록 기능 한다.
이러한 제1실시예의 건물용 3차원 면진장치(100)는 크게 3부분으로 구성되는데, 이는 면진플레이트(30)와, 상기 면진플레이트(30)를 사이에 두고 상부에 연결되는 수직면진부(10)와 하부에 연결되는 수평면진부(20)로 구성된다.
상기 수직면진부(10)는 건물(200)의 하부에 고정되는 수직변위플레이트(10a)와 수직변위제어부(10c)를 매개로 연결되는 하부플레이트(10b)로 구성될 수 있다.
이러한 상기 수직면진부(10)는 수직방향으로 지진동을 상쇄하기 위한 것으로, 상기 수직변위플레이트(10a)는 수직변위제어부(10c)를 통해 수직방향으로의 지진동을 상쇄할 수 있도록 1축 자유도를 갖는 구조이다.
여기서 수직변위제어부(10c)는 수직변위플레이트(10a)와 상기 하부플레이트(10b)의 사이에 연결되는 복수의 수직댐퍼(11)와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼(12)가 혼재되어 구성될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에서는 4개의 수직댐퍼(11)와, 2개의 가변댐퍼(12)가 설치되는 구조로, 선택적으로 설치 갯수는 가감될 수 있다.
여기서 상기 각 수직댐퍼(11)는 복원스프링(111)을 갖는 구조로 수직변위를 상쇄하여 소산시킬 수 있는 통상의 기능을 한다.
그리고 상기 가변댐퍼(12)는 도 4의 (a),(b),(c)와 같이, 댐핑실린더(121)의 내부에 설치되는 제1피스톤(122)과, 상기 제1피스톤(122)에 회전 가능하게 외장되는 제2피스톤(123)으로 구성된다.
여기서 상기 제1,2피스톤(122,123)은 각각 제1,2디스크(122a,123a)와, 상기 제1,2디스크(122a,123a)에 일체로 결합되는 제1,2피스톤로드(122b,123b)로 구성될 수 있다.
이 때 상기 제1,2디스크(122a,123a)에는 오일이 유통되는 제1오리피스(122ab)와, 제2오리피스(123ab)가 각각 형성되는데, 상기 제2디스크(123a)가 회전되면 상기 제2오리피스(123ab)가 제1오리피스(122ab)의 개방 정도를 조절할 수 있도록 이루어진다.
그리고 상기 제1피스톤로드(122b)에는 제1오리피스(122ab)를 개방정도를 나타내는 통공(122ba)이 형성되고, 제2피스톤로드(123b)에는 제2오리피스(123ab)의 개방정도를 식별하는 식별구(123ba)가 형성되어 구성된다.
따라서 사용자는 식별구(123ba)를 통해 통공(122ba)을 바라 보면서 제1피스톤로드(122b)를 회전시키면 통공(122ba)의 통수단면적에 따라 제1디스크(122a)에 형성된 제1오리피스(122ab) 개방 정도를 조절할 수 있게 된다.
예를 들어 통공(122ba)이 온전하게 식별구(123ba)에 노출되면 제1,2오리피스(122ab,123ab)는 완전히 상통되어 오일이 유통됨으로 상기 가변댐퍼(12)는 매우 소프트한 댐핑력을 갖게 되고, 통공(122ba)이 식별구(123ba)에서 노출되지 않으면 제1디스크(122a)의 제1오리피스(122ab)는 제2디스크(123a)의 제2오리피스(123ab)와 어긋나게 되어 오일의 유통량이 작아짐으로 하드한 댐핑력을 갖게 된다.
이를 통해 상기 수직변위제어부(10c)는 가변댐퍼(12)의 셋팅에 의해 1Hz 이하의 대변위에 대응할 수 있는 구조를 마련할 수 있다.
또한 상기 수직변위제어부(10c)는 상기 수직변위플레이트(10a)의 저면에 장착되어 질량체(132)의 상하 운동에 따라 수직 피크 지진동을 상쇄하는 동조질량감쇠기(TMD:Tuned Mass Damper)(13)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 동조질량감쇠기(13)는 도 3의 (a),(b)와 같이, 수직댐퍼(11) 및 가변댐퍼(12)와는 다른 지진동 위상차를 갖는 것으로, 상기 수직변위플레이트(10a)의 저면에 고정되는 지지프레임(131)과, 상기 지지프레임(131)의 양측벽에 슬라이딩 결합되고 상기 지지프레임(131)에 바닥면에 고정되는 복수의 동조수직댐퍼(133)가 내장된 질량체(132)로 구성될 수 있다.
이 때 상기 질량체(132)는 수직으로만 거동할 수 있도록 상기 지지프레임(131)의 양측벽에 레일 결합구조로 슬라이딩 결합되는 구조이다.
그리고 질량체(132)의 저면에는 하부를 떠받쳐 위치를 복원하는 다수의 동조스프링(134)이 결합되어 구성된다.
이러한 상기 동조질량감쇠기(13)는 수직으로 거동하는 질량체(132)를 통해 수직댐퍼(11) 및 가변댐퍼(12)와는 따른 지진동 위상차를 갖게 하여 건물(200)의 수직 피크 지진동을 효과적으로 상쇄할 수 있게 기능한다.
상기 수평면진부(20)는 지면에 구축된 기초콘크리트(210)에 고정되는 베이스플레이트(20a)와, 상기 베이스플레이트(20a)와 상기 수평변위제어부(20c)를 매개로 연결되는 수평변위플레이트(20b)로 구성된다.
이 때 상기 면진플레이트(30)의 상부는 상기 하부플레이트(10b)와 연결되고, 하부는 상기 수평변위플레이트(20b)와 연결됨으로써, 이는 결국 하부플레이트(10b) 및 수평변위플레이트(20b)와 일체로 거동될 수 있는 구조를 마련한다.
여기서 상기 수평변위제어부(20c)는 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조로 1Hz 이상의 소변위에 응답하여 2축(X축 및 Y축) 방향으로의 수평 지진동을 상쇄하는 기능을 한다.
이러한 상기 수평면진부(20)는 건물(200)의 하중을 지탱하면서, 지진동에 의한 수평 변위를 상쇄할 수 있도록 NRB(Natural Rubber Bearng: 천연고무계 적층고무) 또는 LRB(Lead Rubber Bearng: 납삽입계 적층고무) 또는 HDRB(High Damping Rubber Bearng: 고감쇠 고무계 적층고무) 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상술된 제1실시예의 건물용 3차원 면진장치(100)는 도 5와 같이, 건물(200)의 하부에 다수 설치되고, 또한 건물(200)의 중량과, 높이 및 면적에 따라 설치 갯수가 가감될 수 있다.
또한 제1실시예의 건물용 3차원 면진장치(100)는 도 6과 같이, 단일 면진플레이트(30)로 설계하거나 또는 상기 각 면진플레이트(30)를 연결바(미도시)를 통해 상호 간 연결시켜 구성될 수 있다.
이 때 상기 면진플레이트(30)의 상부에는 수직면진부(10)를 설치하고 하부에는 수평면진부(20)를 연결시켜 구성될 수 있다.
그리고 수평면진부(20)는 수직면진부(10)를 통해 건물의 하중이 전달됨으로, 건물의 하중을 분산시키기 위해 수직면진부(10)에 비해 그 설치 갯수를 증대시켜 촘촘하게 배열설치될 수 있다.
[제2실시예]
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 건물용 3차원 면진장치의 사시도이고, 도 8는 도 7의 정면도이고, 도 9는 베이스플레이트에 설치된 비접촉_변위제어부의 작동을 나타내는 작동도이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 제2실시예는 제1실시예를 포함하며, 다만 상기 베이스플레이트(20a) 또는 수평변위플레이트(20b)의 가장자리 4개소에는 상기 수평변위플레이트(20b)로 전달되는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있는 비접촉_변위제어부(50)가 더 장착되어 구성될 수 있다.
이 때 상기 수평변위플레이트(20b)의 저면 4개소에는 1Hz 이하의 대변위 발생시 비접촉_변위제어부(50)와 접촉되는 복수의 면진블럭(40)이 더 결합되어 구성될 수 있다.
상기 비접촉_변위제어부(50)는 수평변위제어부(20c)의 지진동 상쇄 허용치 이상의 대변위를 상쇄할 수 있도록 기능 한다.
이러한 상기 비접촉_변위제어부(50)는 상기 베이스플레이트(20a) 또는 수평변위플레이트의 X축 및 Y축 방향의 가장자리 4개소에 고정된 각각의 외팔보_브라켓(51)에 탑재된 댐핑로드(521)를 갖는 수평댐퍼(52)로 구성될 수 있다.
상기에서 비접촉_변위제어부(50)가 상기 수평변위플레이트(20b)의 가장자리 4개소에 설치될 경우에는 도 8의 (b)와 같이, 외팔보_브라켓(51)을 반전시켜 설치할 수 있다.
이러한 상기 비접촉_변위제어부(50)는 수평댐퍼(52)가 외팔보_브라켓(51)를 통해 상기 베이스플레이트(20a) 또는 수평변위플레이트(20b)의 외각에 설치되므로, 이를 통해 상기 수평변위플레이트(20b)의 높이를 높이지 않고 설치할 수 있어 안전성을 확보할 수 있는 구조를 마련할 수 있다.
또한 상기 비접촉_변위제어부(50)의 댐핑로드(521)는 면진블럭(40)과 일정 거리를 두고 비접촉된 상태로 설치되는 구조이다.
상술된 비접촉 거리는 수평변위제어부(20c)인 적층된 탄성러버층의 위치 복원 허용치 이상의 비접촉 거리로 이루어지며, 탄성러버층의 위치 복원 허용치 거리에 따라 달리될 수 있다.
따라서 상기 비접촉_변위제어부(50)의 기능은 1Hz 이하의 대변위가 발생되면, 1차적으로 수평변위제어부(20c)가 대변위를 1차적으로 상쇄하고, 도 9의 (a),(b),(c) 같이, 2차적으로 면진블럭(40)에 접촉되는 비접촉_변위제어부(50)의 댐핑로드(521)에 의해 수평 변위를 상쇄할 수 있도록 한 구조이다.
[제3실시예]
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 비접촉_변위제어부의 작동을 나타내는 작동도이다.
제3실시예는 제2실시예를 포함하며, 다만 비접촉_변위제어부(50)의 댐핑로드(521) 단부에는 면진블럭(40)과의 접촉 충격을 완화시키기 위한 충격흡수부재(521a)가 외장되어 구성될 수 있다.
그리고 상기 면진블럭(40)에는 상기 충격흡수부재(521a)를 안내하는 면진홈부(41)가 더 형성될 수 있다.
또한 상기 면진블럭(40)에 관통 형성되는 배기구(42)를 형성하되, 상기 면진홈부와 상통시켜 상기 수평변위플레이트(20b)로 전달되는 대변위 응답을 상쇄할 수 있게 구성할 수 있다.
여기서 상기 배기구(42)의 내경은 완충효과를 갖을 수 있도록 상기 면진홈부(41)의 내경 보다 상대적으로 작은 사이즈로 형성하는 것이 선행되어야 한다.
따라서 대변위가 발생되어 면진블럭(40)과 댐핑로드(521)가 충돌하면 댐핑로드(521)가 수평댐퍼(52)에 의해 수평변위를 상쇄하기 앞서, 댐핑로드(521)의 외장된 충격흡수부재(521a)가 면진홈부(41)에 삽입되어 수평변위를 상쇄할 수 있게 된다.
구체적으로는 상기 충격흡수부재(521a)가 면진홈부(41)에 삽입되면, 면진홈부(41)에 충진된 공기가 배기구(42)를 통해 배기되어 접촉 충격없이 소프트하게 수평변위를 상쇄할 수 있게 된다.
이러한 제3실시예는 제2실시예에 적용시 통상적으로 수평변위제어부(20c)가 수평변위를 1차 상쇄하고, 연속적으로 충격흡수부재(521a)와 면진홈부(41)를 통해 수평변위를 2차로 상쇄하고, 연속적으로 댐핑로드(521)와 수평댐퍼(52)를 통해 수평변위를 3차로 상쇄할 수 있어 대변위가 발생한다 하더라도 소프트하게 수평변위를 상쇄하여 건물에 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있게 된다.
따라서 제3실시예를 제2실시예에 적용하면 수평방향으로 발생되는 대변위를 4단계에 걸쳐 다단으로 소프트하게 상쇄시킬 수 있게 된다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 수직면진부 10a: 수직변위플레이트 10b: 하부플레이트
10c: 수직변위제어부
11: 수직댐퍼 111: 복원스프링
12: 가변댐퍼 121: 댐핑실린더
122: 제1피스톤 122a: 제1디스크
122ab: 제1오리피스 122b: 제1피스톤로드
122ba: 통공 123: 제2피스톤
123a: 제2디스크 123ab: 제2오리피스
123b: 제2피스톤로드 123ba: 식별구
13: 동조질량감쇠기 131: 지지프레임
132: 질량체 133: 동조수직댐퍼
134: 동조스프링
20: 수평면진부 20a: 베이스플레이트 20b; 수평변위플레이트
20c: 수평변위제어부
30: 면진플레이트
40: 면진블럭 41: 면진홈부 42: 배기구
50: 비접촉_변위제어부 51: 외팔보_브라켓 52: 수평댐퍼
521: 댐핑로드 521a: 충격흡수부재
100: 건물용 3차원 면진장치
200: 건물 210: 기초콘크리트
10c: 수직변위제어부
11: 수직댐퍼 111: 복원스프링
12: 가변댐퍼 121: 댐핑실린더
122: 제1피스톤 122a: 제1디스크
122ab: 제1오리피스 122b: 제1피스톤로드
122ba: 통공 123: 제2피스톤
123a: 제2디스크 123ab: 제2오리피스
123b: 제2피스톤로드 123ba: 식별구
13: 동조질량감쇠기 131: 지지프레임
132: 질량체 133: 동조수직댐퍼
134: 동조스프링
20: 수평면진부 20a: 베이스플레이트 20b; 수평변위플레이트
20c: 수평변위제어부
30: 면진플레이트
40: 면진블럭 41: 면진홈부 42: 배기구
50: 비접촉_변위제어부 51: 외팔보_브라켓 52: 수평댐퍼
521: 댐핑로드 521a: 충격흡수부재
100: 건물용 3차원 면진장치
200: 건물 210: 기초콘크리트
Claims (4)
- 건물(200)의 하부에 고정되는 수직변위플레이트(10a)와 수직변위제어부(10c)를 매개로 연결되는 하부플레이트(10b)로 구성되는 수직면진부(10);
바닥면에 고정되는 베이스플레이트(20a)와 수평변위제어부(20c)를 매개로 연결되는 수평변위플레이트(20b)로 구성되는 수평면진부(20);
상부는 수직면진부(10)의 하부플레이트(10b)와 연결되고, 하부는 상기 수평면진부의 수평변위플레이트(20b)와 연결되어 하부플레이트(10b) 및 수평변위플레이트와 일체로 거동하는 면진플레이트(30);를 포함하여 이루어지되,
상기 수평변위제어부(20c)는 건물의 하중을 지탱하면서 수평변위를 상쇄할 수 있도록 탄성러버층과 강성층이 서로 교대로 적층된 구조이고,
상기 수직변위제어부(10c)는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있도록 상기 수직변위플레이트(10a)와 상기 하부플레이트(10b)의 사이에 연결되는 복수의 수직댐퍼(11)와, 댐핑력을 조절하는 가변댐퍼(12)가 혼재되어 구성되고,
상기 베이스플레이트(20a) 또는 수평변위플레이트(20b)의 가장자리 4개소에는 수평변위플레이트(20b)로 전달되는 1Hz 이하의 대변위에 응답하여 상쇄할 수 있는 비접촉_변위제어부(50)가 더 장착되고,
상기 수평변위플레이트(20b)의 저면 4개소에는 1Hz 이하의 대변위 발생시 비접촉_변위제어부(50)와 접촉되는 복수의 면진블럭(40)이 더 결합되어 구성되고,
상기 비접촉_변위제어부(50)는 상기 베이스플레이트(20a) 또는 수평변위플레이트의 가장자리 4개소에 고정된 각각의 외팔보_브라켓(51)과, 상기 각 외팔보_브라켓(51)에 탑재되는 댐핑로드(521)를 갖는 수평댐퍼(52)로 구성되고,
상기 댐핑로드(521)는 면진블럭(40)과 일정 거리를 두고 비접촉된 상태로 설치되되, 수평변위제어부(20c)의 위치 복원 허용치 이상(1Hz 이하)의 대변위가 발생되면 면진블럭과의 접촉에 의해 수평변위제어부(20c)와 연동되어 대변위를 상쇄하는 것을 특징으로 하는 건물용 3차원 면진장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 댐핑로드(521) 단부에는 면진블럭(40)과의 접촉 충격을 완화시키기 위한 충격흡수부재(521a)가 외장되고,
상기 면진블럭(40)에는 상기 충격흡수부재(521a)를 안내하는 면진홈부(41)를 더 형성하되, 상기 면진홈부(41)는 면진블럭(40)에 관통 형성되는 배기구(42)와 연통되어 상기 수평변위플레이트(20b)로 전달되는 대변위 응답을 상쇄하는 구조인 것을 특징으로 하는 건물용 3차원 면진장치.
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020230011375A KR102518454B1 (ko) | 2023-01-30 | 2023-01-30 | 건물용 3차원 면진장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102518454B1 true KR102518454B1 (ko) | 2023-04-05 |
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| KR (1) | KR102518454B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155991A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Building Research Institute | ３次元免震装置 |
| JP2011149215A (ja) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Shimizu Corp | ３次元免震装置 |
| JP2020133243A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 大成建設株式会社 | 複層免震建物 |
| KR102190869B1 (ko) | 2019-12-31 | 2020-12-14 | (주)파워엔텍 | 수직 변위 제한 구조의 진동 격리 장치 |
-
2023
- 2023-01-30 KR KR1020230011375A patent/KR102518454B1/ko active IP Right Grant
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