KR20040032617A - 증폭된 상대변위를 가지는 감진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감진장치 작용하는 상대변위를 증폭시키는 구조에 의하여 진동 감쇠성능이 현저하게 향상되도록 한 증폭된 상대변위를 가지는 감진장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 감진장치는, 양측에 수평변위부재(40)가 연결되어 상기 수평변위부재(40)가 당겨지거나 또는 밀려들어와서 발생하는 상대변위에 비례하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠기(24)와; 상기 감쇠기(24) 및 상기 수평변위부재(40)와 나란하게 설치되며 길이가 고정되어 있는 보조 수평부재(30)와; 일단은 상기 보조 수평부재(30)의 양단부와 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 양측 수평변위부재(40)의 단부와 회전 가능하게 연결되어 상기 보조 수평부재(30)와 양측 수평변위부재(40)를 연결하며 중앙부에는 장공(34)이 형성되어 있는 한 쌍의 연결부재(36)와; 일단부는 연결부재(36)의 장공(34)을 따라 회전 및 이동이 가능하도록 연결되며 타단은 구조물에 강절로 연결되는 고정 브래킷(42)을 구비하고 있어; 구조물의 변형에 의하여 발생하는 고정 브래킷(42) 단부의 수평변위가 상기 고정 브래킷(42)의 일단부를 중심으로 이루어지는 상기 보조 수평부재(30), 연결부재(36) 및 수평변위부재(40)의 지렛대 운동에 의하여 증폭되어 감쇠기(24)의 상대변위로 작용하여 감쇠력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

위와 같은 본 발명에 따른 감진장치에 의하면, 실제 구조물의 처짐에 의하여 고정 브래킷의 자유 단부에 발생하는 수평변위가 증폭되어, 수평변위부재가 이 보다 더 큰 길이로 상대변위를 일으키게 되며, 그에 따라 감쇠기에 의하여 발생되는 감쇠력이 증가하게 되어 감쇠기에 의한 진동감쇠효과가 배가되는 상승효과를 가져오게 된다.

또한, 위와 같은 본 발명에 따른 감진장치를 교량의 거더에 사용하는 경우, 거더의 하부에 돌출되도록 설치하였던 종래의 감진장치에 비하여, 본 발명에 따른 감진장치는 거더의 웨브 측면 또는 박스형 거더의 경우 박스 내측면 등 외부에서 보이지 않거나 거더의 높이를 커지게 하지 아니하는 위치에 배치될 수 있으므로, 교량의 미관 개선 효과가 우수하며, 장치의 설치로 인한 구조물의 높이증가 및 그에 따른 문제점의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

증폭된 상대변위를 가지는 감진장치{Apparatus for Damping Vibration having Amplified Displacement}

본 발명은 교량 등 구조물에 작용하는 진동을 감진시키기 위한 감진장치로서, 감진장치 작용하는 상대변위를 증폭시키는 구조에 의하여 진동 감쇠성능이 현저하게 향상되도록 한 증폭된 상대변위를 가지는 감진장치에 관한 것이다.

구조물의 일예로서, 교량에 작용하는 진동하중을 감쇠시키기 위하여 교량의 I형 강재 거더 하부에 감진장치를 설치한다. 첨부된 예시도면 도 1a에는 I형 강재 거더(10)의 하부플랜지(14) 하단에 종래의 감진장치가 설치되어 있는 구조가 개략적으로 도시되어 있는데, 우측은 좌측과 대칭이어서 좌측부분만 도시되어 있다. 도 1b에는 종래의 감진장치가 설치되어 있는 형상의 측면도가 도시되어 있다. 도 1a에서 실선은 I형 강재 거더(10)가 변형되기 전의 상태를 표시하며, 점선은 하중의 재하에 따라 I형 강재 거더(10)가 아래로 처져서 변형된 상태를 표시한다.

종래의 감진장치에서는 I형 강재 거더(10)의 하부플랜지(14) 두 곳에 수평변위부재(18)가 소정 거리로 이격되어 설치된다. 상기 수평변위부재(18)는 상기 하부플랜지(14)에 수직하게 강절로 연결되어 설치된다. 점탄성 감쇠기, 전단변형 감쇠기 등과 같은 감쇠기(24)는 수평변위부재(22)에 설치되며, 상기 감쇠기(24) 양측의 수평변위부재(22)의 단부는 힌지수단(20)에 의하여 상기 수평변위부재(18)의 타측 일단부분에 회전 가능하게 연결된다. 상기 감쇠기(24)는 감쇠기(24)에 발생하는 상대변위, 즉 상기 감쇠기(24) 양측의 수평변위부재(22)가 양쪽으로 당겨지거나또는 밀려들어오는 거리에 비례하는 감쇠력을 발생시킨다.

이와 같이 I형 강재 거더(10)에 감쇠기(24)가 설치된 상태에서 진동하중에 의한 휨모멘트가 작용하여 도 1a의 점선과 같이 처짐이 발생하게 되면, 상기 수평변위부재(18)와 수평 거치부재(22) 간의 상대 운동에 의하여 I형 강재 거더(10)의 처짐이 감쇠기(24)의 상대변위로 작용하게 되어 감쇠기(24)의 감쇠력이 발생하게 되며, 이러한 감쇠기(24)의 감쇠력에 의하여 I형 강재 거더(10)에 작용하는 진동을 감진시키는 효과가 발휘된다.

좀더 구체적으로 살펴보면, I형 강재 거더(10)가 아래로 처지게 되면 하부플랜지(14)에 강절로 연결된 수평변위부재(18)가 회전함과 동시에 도 1a의 좌측으로 움직이게 된다. 그에 따라 수평 거치부재(22)가 상기 수평변위부재(18) 단부의 수평변위(L) 만큼의 길이로 당겨진다.

요컨대, I형 강재 거더(10)의 처짐 변형에 의하여 발생하는 수평변위부재(18) 단부의 수평변위(L)가 증폭되지 아니한 상태로 그대로 수평 거지부재(22)의 당겨진 길이, 즉 감쇠기(24)의 상대변위로 작용하게 되어 그에 상응하는 감쇠력이 감쇠기(24)로부터 발생하게 되며, 감쇠력이 거더(10)에 작용하게 되어 거더(10)의 변형을 억제하게 되고 그 결과로서 감진 기능을 발휘하게 되는 것이다.

이러한 감진장치는, 감쇠기 고유의 감쇠성능 뿐만 아니라, 장착구조에 따라 감쇠능력에 상당한 차이를 보인다. 특히, 감쇠기로서 일반적으로는 점탄성 감쇠기나 전단변형 감쇠기를 사용하게 되는데, 이러한 감쇠기는 감쇠기에 작용하는 상대변위의 크기에 비례하는 감쇠력을 발생시키기 때문에, 감쇠기를 어떠한 구조로 장착하는가에 따라 감쇠기에 작용하는 상대변위가 달라지고 그에 따라 감쇠기가 발휘하게 되는 감쇠능력, 즉 감진 능력이 달라지는 것이다.

따라서, 감쇠기로부터 큰 감쇠력을 발생시켜 감진 효과를 극대화하기 위해서는 구조물로부터 동일한 크기의 변형이 발생하더라도 그에 따라 감쇠기에 작용하게 되는 상대변위가 더 커지게 증폭시키는 것이 매우 중요하다.

한편, 위에서 살펴본 종래의 감진장치에서는, 감쇠기(24)가 I형 강재 거더(10)의 하부에 설치되므로, I형 강재 거더(10)의 수직 높이가 높아져 교량의 설계 상에 제약이 있을 뿐만 아니라, 보는 이에게 감쇠기(24)의 설치상태가 그대로 노출되어 교량의 미관을 해치게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로, 감진장치에 있어서 감쇠기에 작용하는 상대변위를 증폭하여 감쇠기에 의하여 발생하는 감쇠력을 증가시키므로써 감진 성능을 배가시키며, 아울러 감진장치의 설치에 따른 구조물의 미관 저하, 구조물의 높이증가 등의 한계를 극복할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1a는 I형 강재 거더의 하부플랜지 하단에 종래의 감진장치가 설치되어 있는 구조를 도시한 개략도이다.

도 1b는 도 1a에 도시된 감진장치의 개략적인 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 감진장치가 설치되는 구조물의 일예로서 I형 강재 거더(10)에 감진장치가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 진동하중에 의하여 I형 강재 거더에 처짐 변형이 발생하는 경우, 본 발명에 따른 감진장치의 변위 증폭상태를 개념적으로 도시한 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 감진장치가 I형 강재 거더에 또다른 형태로 설치되어 있는 형상을 도시한 개략도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : I형 강재 거더 12 : 상부플랜지

14 : 하부플랜지 18 : 수직 거치부재

22, 40 : 수평변위부재 24 : 감쇠기

30 : 보조 수평부재 34 : 장공

36 : 연결부재 42 : 고정 브래킷

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 구조물에 발생하는 진동하중을 감쇠시키는 감진장치로서, 양측에 수평변위부재가 연결되어 상기 수평변위부재가 당겨지거나 또는 밀려들어와서 발생하는 상대변위에 비례하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠기와; 상기 감쇠기 및 상기 수평변위부재와 나란하게 설치되며 길이가 고정되어 있는 보조 수평부재와; 일단은 상기 보조 수평부재의 양단부와 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 양측 수평변위부재의 단부와 회전 가능하게 연결되어 상기 보조 수평부재와 양측 수평변위부재를 연결하며 중앙부에는 장공이 형성되어 있는 한 쌍의 연결부재와; 일단부는 연결부재의 장공을 따라 회전 및 이동이 가능하도록 연결되며 타단은 구조물에 강절로 연결되는 고정 브래킷을 구비하고 있어; 구조물의 변형에 의하여 발생하는 고정 브래킷 단부의 수평변위가 상기 고정 브래킷의 일단부를 중심으로 이루어지는 상기 보조 수평부재, 연결부재 및 수평변위부재의 지렛대 운동에 의하여 증폭되어 감쇠기의 상대변위로 작용하여 감쇠력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 증폭된 상대변위를 가지는 감진장치가 제공된다.

위와 같은 본 발명에 따른 감진장치에 의하면, 실제 구조물의 처짐에 의하여 고정 브래킷의 자유 단부에 발생하는 수평변위가 증폭되어, 수평변위부재가 이 보다 더 큰 길이로 상대변위를 일으키게 되며, 그에 따라 감쇠기에 의하여 발생되는 감쇠력이 증가하게 되어 감쇠기에 의한 진동감쇠효과가 배가되는 상승효과를 가져오게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

첨부된 예시도면 도 2는 본 발명에 따른 감진장치가 설치되는 구조물의 일예로서 I형 강재 거더(10)에 감진장치가 설치된 상태를 도시한 사시도이다. 도 2에는 본 발명에 따른 감진장치의 좌측부분만 도시되어 있는데, 우측은 좌측과 대칭되는 구조로 이루어져 있다.

본 발명의 감진장치에는, 양측에 연결되어 있는 수평변위부재(40)가 양측으로 당겨지거나 또는 양측에서 밀려와서 발생하는 상대변위에 비례하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠기(24)가 구비되어 있다. 이와 같이 상대변위에 비례하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠기(24)로서는 점탄성 감쇠기, 전단변형 감쇠기 등이 있다.

상기 감쇠기(24) 양측의 수평변위부재(40)의 단부는 힌지수단(38)에 의하여 연결부재(36)의 일단부에 회전 가능하게 연결되어 있다. 상기 연결부재(36)의 타단부에는 소정 길이를 갖는 보조 수평부재(30)가 양단에 구비된 또다른 힌지수단(32)을 통해 회전 가능하게 길이방향으로 연결되어 있다. 상기 보조 수평부재(30)는 상기 수평변위부재(40)와는 달리 양측의 연결부재(36) 단부에 길이방향으로 연결되므로 수평변위부재(40)와는 달리 실질적으로 길이의 변화가 없다.

한편, 구조물에는 고정 브래킷(42)이 강절로 고정되어 설치되는데, 상기 고정 브래킷(42)의 자유 단부는 상기 연결부재(36)의 중간부와 회전 및 이동이 가능하도록 연결된다.

구체적으로 도 2에 도시된 실시예의 경우, 상기 고정 브래킷(42)은 I형 강재 거더(10)의 하부플랜지(14)에 고정되어 있다. 상기 연결부재(36)의 중간부에는 장공(34)이 형성되어 있고, 상기 고정 브래킷(42)의 자유 단부에는 자유롭게 회전할 수 있는 회전로울러(44)가 설치되어 있어, 상기 회전로울러(44)가 상기 장공(34)을 따라 회전 및 위치이동이 가능한 상태로 수용된다. .

예시도면에 도시된 실시예에서, 상기 보조 수평부재(30)의 길이는, 감쇠기924)와 그 양측의 상기 수평변위부재(40)의 길이보다 크기 때문에, 본 발명에 따른 감진장치의 형상이 전체적으로 사다리꼴 형상을 이루고 있다.

다음에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 감진장치의 작동 메커니즘에 대하여 설명한다.

첨부된 도 3은 진동하중에 의하여 I형 강재 거더에 처짐 변형이 발생하는 경우, 감진장치의 변위 증폭상태를 개념적으로 도시한 개략도인데, 실선은 변형 발생전의 상태이며, 점선은 변형 발생후의 상태이다.

도 3에 도시된 바와 같이 먼저, 진동하중에 의하여 발생되는 휨모멘트에 의해 I형 강재 거더(10)가 점선으로 도시된 형상과 같이 휨 변형을 일으켜 처지게 되면, I형 강재 거더(10)의 하부플랜지(14)에 강절의 형태로 고정되어 있는 고정 브래킷(42)이 소정 각도로 회전하면서 수직방향 및 수평방향으로의 변위를 발생시키게 되는데, 이러한 I형 강재 거더(10)의 처짐 변형에 의한 고정 브래킷(42)의 수평방향 변위는 연결부재(36)를 통하여 상기 수평변위부재(40)가 감쇠기(24) 방향으로 밀려가도록 하는 상대변위로 작용하게 된다.

본 발명에 있어서 상기 연결부재(36)의 일단부에는 길이의 변화가 없는 보조 수평부재(30)가 연결되어 있고, 상기 고정 브래킷(42)의 자유 단부에 구비된 회전로울러(44)는 연결부재(36)의 장공(34) 내에서 회전 및 이동이 가능하도록 되어 있으므로, 상기 고정 브래킷(42)이 수평방향 및 수직방향으로 변위될 때, 상기 회전로울러(44)가 상기 장공(34) 내에서 이동함에 따라 연결부재(36)가 도 3에 도시된 것처럼 반시계 방향으로 회전하면서 고정 브래킷(42)의 수평방향 변위(L) 크기보다 더 큰 길이(L') 만큼 수평변위부재(40)가 연결되어 있는 단부가 감쇠기(24) 방향으로 변위하게 된다.

요컨대, I형 강재 거더(10)에 하향 처짐이 발생하게 되면 연결부재(36)의 장공(34) 내에서 회전로울러(44)의 위치가 외부로 이동하도록 상기 연결부재(36)가 하향으로 그리고 내측으로 이동하는 지렛대 운동이 발생하게 되고, 이러한 지렛대 운동에 의하여 실제 I형 강재 거더(10)의 처짐에 의하여 고정 브래킷(42)의 자유 단부에 발생하는 수평변위(L)가 증폭되어, 수평변위부재(40)가 이 보다 더 큰 길이(L')로 상대변위를 일으키게 되는 것이다.

이와 같이, 감쇠기(40)에 가해지는 수평변위부재(40)의 상대변위가 증폭되면 결과적으로 감쇠기(24)에 의하여 발생되는 감쇠력이 증가하게 되어 감쇠기(24)에 의한 진동감쇠효과가 배가되는 상승효과를 가져오게 된다.

도 4에는 본 발명에 따른 감진장치가 I형 강재 거더(10)의 웨브 측면에서 도 3의 경우와는 반대 방향으로 설치되어 있는 형상이 개략적으로 도시되어 있는데, 도 4에 도시된 것처럼, 고정 브래킷(42)이 상부플랜지(12)에 설치되도록 배치되어도 무방하다.

본 발명에 따른 감진장치는 예시도면에 도시된 것처럼, I형 강재 거더(10)의 웨브 측면에 설치되므로, 거더의 하단에 설치되던 종래의 감진장치와는 달리 I형 강재 거더(10) 전체의 높이를 증가시키지 않을 뿐만 아니라, 외부에서는 잘 보이지 않는 부분에 위치할 수 있으므로 교량의 미관을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기한 설명에서는 본 발명에 따른 감진장치가 I형 강재 거더(10)에 설치된 실시예를 예시하여 본 발명을 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 본발명에 따른 감진장치는 I형 강재 거더(10) 뿐만 아니라 합성형 거더, 강 박스형 거더 등 다양한 구조 요소에 설치될 수 있으며, 특히 강 박스형 거더의 경우 박스 내부 측벽에도 설치될 수 있는데, 이 경우 감진장치가 외부에서 전혀 보이지 않게 되어 이러한 거더를 사용하는 교량의 미관을 미려하게 하는 효과가 있다.

위와 같이 본 발명에 따른 감진장치에서는, 고정 브래킷, 연결부재, 보조 수평부재, 수평변위부재에 의하여 이루어지는 지렛대 원리의 역학 거동에 의하여, 구조물에 발생하는 처짐 변형에 따른 고정 브래킷 단부의 수평변위를 증폭하여 감쇠기에 더 큰 상대변위로서 가하게 되므로써, 감쇠기의 감쇠력에 의한 진동감쇠효과를 배가시킬 수 있게 된다.

특히, 교량의 거더에 사용하는 경우, 거더의 하부에 돌출되도록 설치하였던 종래의 감진장치에 비하여, 본 발명에 따른 감진장치는 거더의 웨브 측면 또는 박스형 거더의 경우 박스 내측면 등 외부에서 보이지 않거나 거더의 높이를 커지게 하지 아니하는 위치에 배치될 수 있으므로, 교량의 미관 개선 효과가 우수하며, 장치의 설치로 인한 구조물의 높이증가 및 그에 따른 문제점의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 구조물에 발생하는 진동하중을 감쇠시키는 감진장치로서,

   양측에 수평변위부재(40)가 연결되어 상기 수평변위부재(40)가 당겨지거나 또는 밀려들어와서 발생하는 상대변위에 비례하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠기(24)와;

   상기 감쇠기(24) 및 상기 수평변위부재(40)와 나란하게 설치되며 길이가 고정되어 있는 보조 수평부재(30)와;

   일단은 상기 보조 수평부재(30)의 양단부와 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 양측 수평변위부재(40)의 단부와 회전 가능하게 연결되어 상기 보조 수평부재(30)와 양측 수평변위부재(40)를 연결하며 중앙부에는 장공(34)이 형성되어 있는 한 쌍의 연결부재(36)와;

   일단부는 연결부재(36)의 장공(34)을 따라 회전 및 이동이 가능하도록 연결되며 타단은 구조물에 강절로 연결되는 고정 브래킷(42)을 구비하고 있어;

   구조물의 변형에 의하여 발생하는 고정 브래킷(42) 단부의 수평변위가 상기 고정 브래킷(42)의 일단부를 중심으로 이루어지는 상기 보조 수평부재(30), 연결부재(36) 및 수평변위부재(40)의 지렛대 운동에 의하여 증폭되어 감쇠기(24)의 상대변위로 작용하여 감쇠력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 증폭된 상대변위를 가지는 감진장치.