KR19980032541A - 물체의 내진지지장치 - Google Patents

Abstract

물체의 내진지진장치는 지지대상물체를 지지할 만큼 충분히 높은 강도를 갖는 재료로 된 구체와, 상기 물체를 지지하기 위한 구체를 지지하는 지지프레임을 구비한다.

3개 이상의 본 발명장치가 지지대상물체의 바닥면에 부착되어 마루에 배치된다. 본 발명장치는 예컨대 대형 컴퓨터의 다리로서 부착되어 사무소 빌딩의 마루에 설치된다. 본 발명장치를 부착한 물체는 지진 발생시에 관성의 법칙에 따라 최초의 위치에 유지되며, 빌딩 마루의 수평 진동은 본 발명장치에 흡수된다. 수직 방향의 지진의 힘은 본 발명장치를 장착한 물체에 전달되지만, 상하로 움직이는 엘리베이터내의 물체의 경우와 같이 수평방향으로 물체는 안정하게 유지된다.

Description

물체의 내진(耐震)지지장치

본 발명은 지진에 의한 수평력을 물체에 전달함이 없이 물체를 지지하기 위한 물체의 내진(耐震)지지장치에 관한 것이다.

일본의 한신 대지진에 의한 엄청난 피해 등을 고려해 볼 때, 방재의 측면에서 건물의 내진 구조를 재고하려는 경향이 생겨나고 있으며, 지진에 견디도록 설계된 내진 구조, 지진운동의 영향을 최소화 하도록 설계된 면진(免震)구조 및 지진에 의한 빌딩의 움직을 인위적으로 제어하도록 설계된 제진(制震)구조가 연구되고 실용화되고 있다.

그러나, 종래의 내진 대책은 주로 건축 구조물에 관한 대책이 주가 되었으며, 건물의 내부에 배치된 각종 장치와 기구 등과 같은 물체의 내진 지지수단에 대해서는 단지 장롱이나 유사가구등속이 지진 발생시에 쓰러지는 것을 방지하는 가구 고정기구 등과 같은 것이 존재하였다.

본 발명의 목적은 건축물의 내외를 가리지 않고 지진시의 수평 진동을 흡수하여 건축물을 포함한 물체를 안정적으로 지지할 수 있는 물체의 내진지진장치를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명장치의 구조의 예를 나타내는 종단면도

도 2 는 본 발명장치의 구조의 예를 나타내는 사시도.

도 3A와 도 3B는 본 발명의 장치의 작동을 나타내는 개요도.

도 4 는 본 발명의 장치의 작동을 나타내는 개요도.

도 5 는 본 발명에 사용되는 관형 부재들과 그 오목부의 변형들을 나타내는 저면도.

도 6 는 본 발명에 사용되는 관형 부재들과 그 오목부의 변형들을 나타내는 저면도.

도 7 는 본 발명에 사용되는 관형 부재들과 그 오목부의 변형들을 나타내는 저면도.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 물체의 내진지진장치는, 지지대상물체를 지지하기에 충분한 강도를 갖는 재료로 된 구체(球體) 와, 상기 물체를 지지하기 위해 상기 구체를 지지하는 지지프레임을 구비하며, 상기 지지프레임은 상기 물체를 지지하기 위해 한면에 물체 지지면을 구비하고, 상기 구체를 지지하기 위해 상기 물체 지지면의 대향하는 다른면에 배치된 관형 부재를 구비하며, 상기 관형 부재는 상기 구체의 중심을 관통하는 단면의 외부원형보다 약간 큰 내벽횡단현상과, 상기 구체의 직경보다 작은 깊이를 갖는 관형수용공(tubular receiving hole)을 구비하고, 상기 관형수용공의 하단내벽은 상기 수용공에 있는 상기 구체가 외부로 떨어지는 것을 방지하기 위한 탈락방지부를 구비하며, 상기 물체 지지면의 대향하는 다른면에 있는 상기 관형수용공의 상단내면에는 오목부가 형성되어 있어 각 오목부의 가장자리는 상기 구체의 상단부와의 사이에서 동마찰력(動摩擦力)을 생성하는 방식으로 상기 구체의 상단부와 지지 접촉한다.

본 발명장치는 지지대상 물체의 바닥면에 3개 이상 부착되어 평평한 마루에 설치된다. 즉, 본 발명장치는 예컨대 대형 컴퓨터의 다리로서 부착되어 사무소 빌딩의 마루에 설치된다.

본 발명장치를 부착한 물체는 지진 발생시에 관성의 법칙에 따라 최초의 위치에 유지되며, 빌딩 마루의 수평 진동은 본 발명장치에 의해 흡수된다. 수직 방향의 지진의 힘은 본 발명장치를 장착한 물체에 전달되지만, 상하로 움직이는 엘리베이터내의 물체의 경우와 같이 물체는 수평 방향으로는 안정하게 유지된다.

본 발명장치는 제 1 도와 제 2 도에 도시된 바와 같이 세부분(1, 2, 3)으로 구성된다. 참조부호 1은 가상의 0-0축을 중심으로 하는 지지프레임을 표시한다. 본 발명장치가 물체에 부착되어 마루에 배치될 때, 0-0축은 수직이다. 지지대상물체를 탑재하기 위한 탑재부의(a)부의 형상은 자유이다. 여기서는 0-0축에 수직인 A면을 가정한다. A면과 지지대상물체는 용접, 볼트 또는 다른 수단에 의해 접합될 수 있다. 지지프레임(1)에는 A면의 대향하는 그 하면에 관형부재(1a)가 그 중심축과 0-0축이 일치되게 설치된다.

B면은 관형부재(1a)의 상단에 있고, B면에는 0-0축을 중심으로 반경 r_B의 원형오목부(1b)가 있다. 관형부재(1a)의 하단부(C)의 내면에는 암나사(도시되지 않음)가 있다.

참조부호 2는 관형부재(1a)의 구멍(관형구체수용공 1c)에 수용된 구체를 표시한다. 구체(2)의 반경을 r₀로할 때 다음의 관계(1)가 성립한다.

r₀sin θ r_Br₀-----(1)

(여기서, θ는 원형오목부 1b와 구체 2의 가장자리 사이의 마찰각임)

구멍(1c)에 수용된 구체(2)는 제 1 도에 도시된 바와 같이 부분적으로 관형부재(1a)의 하단(C)으로부터 돌출한다. 참조부호 3은 구체(2)를 관형부재(1a)내에 보유하기 위한 링을 표시하며, 링(3)의 내직경은 구체(2)의 직경 2r₀보다 작다. 관형부재(1a)에서는 구체(2)는 자유롭다.

본 발명장치가 지지대상물체에 부착되어 마루에 배치될 때, 구체(2)는 점Q에서 마루와 접촉하고, 지지프레임(1)과는 관형부재(1a)의 꼭대기 내부단면(B)내의 반경 r_B의 원형오목부(1b)의 가장자리에서 접촉한다.

일반적으로, 마루에 배치된 구체와 그 위에 탑재된 물체와의 관계는 제 3A 도와 제 3B 도에 도시된 바와 같은 두가지 관계이다. 제 3A 도는 공지된 베어링 위의 물체이다. 제 3B도에서, 물체는 관형부재를거쳐 구체 위에 탑재된다. 제 3B 도의 구들 중 하나의 움직임에 대해 설명한다.

물체의 중량(W)은 지지프레임(1)의 관형부재(1a)를 거쳐 구체(2)위에 가해진다.

구체(2)의 표면과 원형오목부(1b)의 가장자리 사이의 마찰각 θ로 부터 구해진 마찰원추의 능선이 구체(2) 위에서 수직선이 되는 것은 제 4 도에서 보는 바와 같이 축 0-0에 대한 중심각 θ에서 경사진 중심축과 구체표면 사이의 접점상에서이다. 제 4 도에서, 원형오목부(1b)의 반경 r_B이 다음의 조건(2)을 만족시키는 범위 1 내의 구체(2)와 원형오목부(1b)의 가장자리 사이에서 정(靜)마찰력이 적용한다.

0 r_B r₀sin θ ----(2)

즉, 지지대상물체의 중량은 관형부재(1a)를 거쳐 구체(2)의 마찰원추에서 구체(2)에 가해지고 정마찰력 F_s을 생성한다. 지진으로 인해 마루가 수평으로 움직일 때, 구체(2)는 구르기 쉽지만 원형오목부(1b)의 가장자리와 구체(2)사이의 정마찰력은 구체(2)의 구르는 움직임을 제지하거나 제한한다.

범위Ⅱ에서 원형오목부(1b)의 반경 r_B은 다음의 조건(3)을 만족시키지만, 구체(2)는 항상 원형오목부(1b)의 가장자리에서 미끄러지는 상태이다.

r₀sin θ r_Br₀----(3)

즉, 원형부재(1b)를 거쳐 구체(2)에 가해지는 지지대상물체의 중량은 구체(2) 위의 마찰원추의 외부에 가해지는 힘이다. 그러므로 구체(2)는 항상 미끄러지는 상태이다. 원형오목부(1b)의 가장자리와 구체(2)사이의 접점에서 운동마찰력 F_k이 생성된다. 지진으로 인해 마루가 수평으로 움직일 때, 구체(2)는 구른다. 구체(2)는 원형오목부(1b)의 가장자리와 접점에서 미끌어진다. 즉, 중량(W)을 가진 물체는 여전히 관성의 법칙하에 있으며 마루의 진동은 구체(2)가 구르는 것에 의해 흡수된다.

본 발명에서, 오목부(1b)의 반경(r_B)은 상기 범위Ⅱ내에 설정된다. 이 경우, 구체(2)와 오목부(1b)의 가장자리 사이의 접점은 항상 동일수평면에 있을 필요는 없으며 지지대상물체를 지지프레임(1)의 탑재면상에 지지한 상태에서 지지프레임(1)이 구체(2) 위에서 안정한 자세를 취하는 한 어떠한 위치 관계도 가질 수 있다.

지지프레임(1)의 관형부재(1a)는 원통형 뿐만 아니라 제 6 도의 (a), (b), (c), (d)에 도시된 바와 같이 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형일 수 있으며, 관형부재가 구체(2)를 안정적으로 수용하기 위한 구멍(1c)을 가지는 한 어떠한 형상이라도 무방하다.

오목부(1b)의 형상은 원형에 한정되지 않고 제 5 도의 (a), (b), (c), (d)에 도시된 바와 같이 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형일 수 있다. 제 7 도의 (a), (b), (c), (d)는 사각관형부재(1a)에 대해 여러 가지 삼각형오목부, 사각형오목부, 육각형오목부, 팔각형오목부를 조립한 상태를 나타낸다.

이상에서 주로 컴퓨터나 또는 유사물체를 지지하는 본 발명장치가 옥내의 마루에 배치되는 것을 설명하였지만, 본 발명장치는 옥내에만 한정되는 것은 아니며 옥외의 건축물 또는 빌딩에도 적용될 수 있다. 이 경우, 그와 같은 건축물 또는 빌딩의 중량을 지지하기 위해 본 발명장치의 크기와 본 발명장치의 사용수를 증가하는 것이 필요하다. 본 발명장치를 옥외에서 사용하는 경우에는, 본 발명장치를 설치할 기초 구조에는 지진의 수평력으로 인해 구체가 구르는 일정한 범위를 포함할 수 있을 만큼 충분히 넓은 평면영역을 구비할 필요가 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명장치는 매우 간단한 구조이며, 지진 발생시 수평 진동을 효과적으로 흡수하고, 지지대상물체를 안정적으로 확실히 지지한다. 따라서, 본 발명장치는 컴퓨터 등의 정밀기기, 귀중한 예술 작품 및 일반 주택 등의 내진지진장치로서의 실용적 가치가 매우 크다.

Claims (5)

1. 지지대상물체를 지지하기 위하여, 각 물체를 지지하는 강도를 갖는 재료로 된 구체(2)와, 상기 지지대상 물체를 지지하기 위한 상기 구체(2)를 지지하는 지지프레임(1)을 구비하며,

   상기 지지프레임(1)은 상기 물체를 탑재하는 탑재면을 일표면측에 가지고, 그 탑재면측의 대향하는 타표면측에는 상기 구체(2)를 보유하기 위해 배치된 관형부재(1a)를 구비하며,

   상기 관형부재(1a)는 상기 구체(2)의 중심을 통과하는 단면의 외원형모양 보다 약간 큰 내벽횡단현상과, 상기 구체(2)의 직경보다 작은 깊이를 갖는 관형수용공(1c)을 구비하고,

   상기 관형수용공(1c)의 하단내벽은 상기 관형수용공(1c)에 상기 구체(2)를 보유한 상태에서 상기 구체(2)가 상기 관형수용공(1c)으로부터 외부로 떨어지지 않도록 하기 위한 탈락방지부를 구비하며,

   상기 탑재면의 대향하는 타표면측에 위치하는 상기 관형수용공(1c)의 상단내면은 오목부(1b)를 구비하며, 상기 오목부(1b)의 가장자리가 상기 구체(2)의 상단부와의 사이에서 동마찰력을 생성하는 지지접촉을 일으키도록 구성된, 물체의 내진지지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 관형 부재(1a)는 원통형인 것을 특징으로 하는 물체의 내진지지장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 관형 부재(1a)는 각(角)형인 것을 특징으로 하는 물체의 내진지지장치.
4. 상기 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오목부(1b)의 가장자리는 원형인 것을 특징으로 하는 물체의 내진지지장치.
5. 상기 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오목부(1b)의 가장자리는 다각형인 것을 특징으로 하는 물체의 내진지지장치.