KR20110076645A - 아웃리거 접합 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아웃리거 접합 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아웃리거(10) 단부에 설치되는 에너지 소산 장치(120)와, 외부 기둥(20)에 부착되며 상기 에너지 소산 장치(120)가 상하 이동 가능하게 장착되는 가이드 부재(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 시공중에 코어와 외부 기둥 사이에 발생하는 부등축소 문제를 해결하고, 또한 풍하중이나 지진 하중과 같은 수평 하중에 대해서는 하중의 크기에 따라 하중이 작은 경우에는 에너지 소산 장치의 상하단에 배치되는 스프링에 의해 복원력을 제공함으로써 대응하고, 이보다 더 큰 하중에 대해서는 에너지 소산 장치의 인성에 의한 에너지 소산이 이루어지도록 함으로써 대응하는 단계별 대응이 가능하게 된다.
에너지 소산 장치, 슬릿 댐퍼, 가이드 부재, 코어, 외부 기둥

Description

아웃리거 접합 장치{OUTRIGGER CONNECTION APPARATUS}
본 발명은 외부 기둥과 아웃리거의 접합 장치에 관한 것이다.
고층 건축물은 높이가 높을수록 풍하중이나 지진 하중같은 수평 하중을 더 크게 받으므로 아웃리거와 같은 수평 하중 저항 시스템이 요구된다. 아웃리거는 건물 외부 기둥과 중앙 코어를 연결함으로써 수평 하중에 대해 외부 기둥과 코어가 일체로 거동하게 하여 보다 효율적인 수평 하중 저항 성능을 갖도록 하는 것이다.
고층 건물에서 외부 기둥은 일반적으로 철골 기둥이나 철골철근콘크리트 기둥이 적용되는데 비해, 코어는 대부분 철근콘크리트 구조로 설계된다. 그런데 건물 시공중에 철골과 콘크리트의 축소량이 다르기 때문에, 외부 기둥과 코어에 부등축소의 문제가 발생한다. 이러한 부등축소에도 불구하고 아웃리거로 외부 기둥과 코어를 연결하게 되면, 구조 부재들에 예상치 못한 부가 응력이 발생하여 하중 저항 성능을 저하시키게 된다.
따라서, 아웃리거 접합부에는 이러한 부등축소를 수용할 수 있는 구조가 제공되어야 한다. 하지만 종래에는 외부 기둥과 아웃리거 접합부를 부등축소가 모두 발생한 후 나중에 접합하거나, 또는 접합을 하지 않고 아주 작은 간격을 두고 사실 상 미접합 상태로 둔 후 혹시 발생할 수 있는 수평 하중에 따른 전도 모멘트에 저항하도록 하는 비효율적인 방법을 적용하고 있다. 이러한 종래의 방법은 부등축소에 대응해 수작업으로 계속 간격을 조정해야 하는 곤란과 사실상 미접합 상태의 불안정성 문제를 동반하고 있다. 당연히 비경제적이며 노동집약적인 방법이다.
이러한 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 공개특허 2009-0055962호는 외부 기둥과 아웃리거 단부의 사이에 아웃리거 단부의 변위에 따라 신장 또는 수축하는 변위 수용 장치를 설치한 구성을 개시하고 있으며, 변위 수용 장치로는 유체 압력에 의해서 작동하는 유체 실린더를 채용하고 있다.
그러나, 유체 실린더는 건물 시공중에 발생하는 부등축소와 같이 천천히 움직일 때에는 저항없이 잘 움직이지만, 지진으로 갑자기 외력이 작용하는 경우에는 유체가 저항을 일으켜 작동이 원활하지 못한 문제가 있다. 또한, 아웃리거 접합부는 건물 내부에 장착되어 반영구적으로 사용되어야 하는데, 유체 실린더는 누유 등으로 인해 수명이 짧고, 또한 복잡한 기계장치로 인해 비용이 고가이다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 건물 시공중에 발생하는 부등축소의 문제 뿐만 아니라, 풍하중이나 지진 하중과 같은 급격한 수평 하중에 대해서도 대응할 수 있는 아웃리거 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 아웃리거 단부에 설치되는 에너지 소산 장치와, 외부 기둥에 부착되며 상기 에너지 소산 장치가 상하 이동 가능하게 장착되는 가이드 부재를 포함하는 아웃리거 접합 장치가 제공된다.
상기 에너지 소산 장치는 슬릿 댐퍼가 될 수 있다.
상기 슬릿 댐퍼는 평행하게 연장하는 한 쌍의 단부 플레이트와, 상기 한 쌍의 단부 플레이트 사이에 설치되는 복수의 복부 부재를 구비하고, 상기 한 쌍의 단부 플레이트 중 일측 단부 플레이트는 상기 아웃리거의 단부에 설치되고, 타측 단부 플레이트는 상기 가이드 부재에 장착된다.
상기 가이드 부재의 상하측에는 스프링 수용홈이 형성되고, 상기 스프링 수용홈에는 상기 타측 단부 플레이트를 탄성 지지할 수 있는 스프링이 수용된다.
상기 가이드 부재에는 마찰 부재가 부착되어, 상기 타측 단부 플레이트와 상기 마찰 부재가 접촉하여 슬라이딩 이동할 수 있다.
상기 복부 부재는 단면이 원형이고, 상기 한 쌍의 단부 플레이트에 부착된 양단은 단면이 크고 중앙 부분은 단면이 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 시공중에 코어와 외부 기둥 사이에 발생하는 부등축소 문제를 해결하고, 또한 풍하중이나 지진 하중과 같은 수평 하중에 대해서는 하중의 크기에 따라 하중이 작은 경우에는 에너지 소산 장치의 상하단에 배치되는 스프링에 의해 복원력을 제공함으로써 대응하고, 이보다 더 큰 하중에 대해서는 에너지 소산 장치의 인성에 의한 에너지 소산이 이루어지도록 함으로써 대응하는 단계별 대응이 가능하게 된다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아웃리거 접합 장치의 측면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따른 단면도이며, 도 3은 에너지 소산 장치의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 아웃리거 접합 장치(100)는 아웃리거(10) 단부에 설치되는 에너지 소산 장치(120)와, 외부 기둥(20)에 부착되며 에너지 소산 장치(120)가 상하 이동 가능하게 장착되는 가이드 부재(140)를 포함하여 이루어진다.
에너지 소산 장치(120)는 슬릿 댐퍼(122)로 구성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 슬릿 댐퍼(122)는 평행하게 연장하는 한 쌍의 단부 플레이트(124, 126)와, 한 쌍의 단부 플레이트(124, 126) 사이에 설치되는 복수의 복부 부재(128)를 구비하여 이루어진다. 복부 부재(128)는 단면이 원형이고, 단부 플레이트(124, 126)에 부착된 양단은 단면이 크고 중앙 부분은 단면이 작게 형성된다. 복부 부재(128)는 단부 플레이트(124, 126)와 일체로 형성되거나, 또는 별개로 제작되어 용접이나 볼팅의 방법으로 결합될 수 있다. 단부 플레이트(124, 126)와 복부 부재(128)는 강재로 제조될 수 있다.
일측 단부 플레이트(124)는 아웃리거(10) 단부에 설치된 힌지 결합부(12)에 부착된다. 일측 단부 플레이트(124)는 힌지 결합부(12)에 용접이나 볼팅의 방법으로 부착될 수 있다. 한편, 타측 단부 플레이트(126)는 외부 기둥(20)에 부착된 가이드 부재(140)에 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 장착된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 가이드 부재(140)의 내부에 마찰 부재를 부착하여 타측 단부 플레이트(126)가 마찰 부재와 접촉하면서 슬라이딩 이동하도록 할 수 있다.
가이드 부재(140)는 상하측에 스프링 수용홈(142)이 형성되고, 스프링 수용홈(142)에는 타측 단부 플레이트(126)를 탄성 지지할 수 있는 스프링(144)이 수용된다. 스프링 수용홈(142)에는 스프링(144)이 복수개 설치될 수 있으며, 설계시 스프링(144)의 강성을 조정함으로써 복원력 특성의 변화가 가능하다. 한편, 가이드 부재(140)의 중앙부에는 타측 단부 플레이트(126)가 장착될 수 있는 중앙홀(146)이 형성된다. 따라서, 슬릿 댐퍼(122)의 타측 단부 플레이트(126)를 가이드 부재(140)의 중앙홀(146)에 삽입하되, 타측 단부 플레이트(126)의 상하단이 스프링(144)에 의해 지지되도록 설치한다.
이제 상기와 같이 구성된 아웃리거 접합 장치(100)의 작동을 설명한다.
건물 시공중에 코어와 외부 기둥 사이에 부등축소가 발생하면, 슬릿 댐퍼(122)의 타측 단부 플레이트(126)가 가이드 부재(140)를 따라 상하로 슬라이딩 이동하여 부등축소량을 수용함으로써 부가 응력이 발생하는 것을 방지하게 된다.
풍하중이나 지진 하중과 같은 수평 하중이 작용하는 경우에는, 작은 하중에 대해서는 슬릿 댐퍼(122)의 타측 단부 플레이트(126)의 상하단이 스프링(144)에 의해 복원력이 제공되어 지지된다. 그리고, 큰 하중이 작용하는 경우에는 타측 단부 플레이트(126)의 스프링(144)이 완전히 인장 및 압축된 상태에서 슬릿 댐퍼(122)의 복부 부재(128)의 단면적이 가장 작은 지점부터 휘면서 인성에 따른 에너지 소산을 하게 된다.
풍하중이나 지진 하중의 방향이 바뀌어 아웃리거 접합 장치(100)의 상하 이동이 바뀌면, 타측 단부 플레이트(126)의 상하단에 연결된 스프링(144)은 인장이 압축으로, 압축이 인장으로 바뀌어 작용하다가 하중이 더 커지면 복부 부재(128)의 단면적이 작은 지점부터 다시 휘면서 에너지 소산을 하게 된다.
또한, 아웃리거 접합 장치(100)가 상하 이동할 때, 타측 단부 플레이트(126)와 마찰 부재가 접촉하여 마찰을 일으키므로, 이때 발생하는 마찰열에 의해서도 에너지가 소산될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 아웃리거 접합 장치에 따르면, 시공중에 코어와 외부 기둥 사이에 발생하는 부등축소 문제를 해결하고, 또한 풍하중이나 지진 하중과 같은 수평 하중에 대해서는 하중의 크기에 따라 하중이 작은 경우에는 에너지 소산 장치의 상하단에 배치되는 스프링에 의해 복원력을 제공함으로써 대응하고, 이보다 더 큰 하중에 대해서는 에너지 소산 장치의 인성에 의한 에너지 소산이 이루어지도록 함으로써 대응하는 단계별 대응이 가능하게 된다.
고층 건물 아웃리거 시스템에서 코어와 외부 기둥 사이의 부등축소 문제를 작업자의 수작업으로 해결하는 비효율적인 방법 대신 구조 시스템으로 해결하여 경제성 및 시공성을 향상시키며, 에너지 소산 장치를 이동 가능하도록 채용함으로써 단순히 에너지 소산 장치 하나로는 구현하기 어려운 하중 크기에 따른 단계별 수평력 제어 기능을 제공할 수 있다.
또한, 종래에 복잡하게 구현된 유체 실린더에 비해 간단한 구성을 채용함으로써 건물 내부에 장착되어 반영구적으로 사용될 수 있고 비용 부담도 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아웃리거 접합 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 3은 에너지 소산 장치의 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 아웃리거 접합 장치 120 에너지 소산 장치
122 슬릿 댐퍼 124 일측 단부 플레이트
126 타측 단부 플레이트 128 복부 부재
140 가이드 부재 142 스프링 수용홈
144 스프링

Claims (6)

  1. 아웃리거(10) 단부에 설치되는 에너지 소산 장치(120)와,
    외부 기둥(20)에 부착되며, 상기 에너지 소산 장치(120)가 상하 이동 가능하게 장착되는 가이드 부재(140)를 포함하는 아웃리거 접합 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 소산 장치(120)는 슬릿 댐퍼(122)인 것을 특징으로 하는 아웃리거 접합 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬릿 댐퍼(122)는 평행하게 연장하는 한 쌍의 단부 플레이트(124, 126)와, 상기 한 쌍의 단부 플레이트(124, 126) 사이에 설치되는 복수의 복부 부재(128)를 구비하고,
    상기 한 쌍의 단부 플레이트(124, 126) 중 일측 단부 플레이트(124)는 상기 아웃리거(10)의 단부에 설치되고, 타측 단부 플레이트(126)는 상기 가이드 부재(140)에 장착되는 것을 특징으로 하는 아웃리거 접합 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가이드 부재(140)의 상하측에는 스프링 수용홈(142)이 형성되고, 상기 스프링 수용홈(142)에는 상기 타측 단부 플레이트(126)를 탄성 지지할 수 있는 스프링(144)이 수용되는 것을 특징으로 하는 아웃리거 접합 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 가이드 부재(140)에는 마찰 부재가 부착되어, 상기 타측 단부 플레이트(126)와 상기 마찰 부재가 접촉하여 슬라이딩 이동하는 것을 특징으로 하는 아웃리거 접합 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 복부 부재(128)는 단면이 원형이고, 상기 한 쌍의 단부 플레이트(124, 126)에 부착된 양단은 단면이 크고 중앙 부분은 단면이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 아웃리거 접합 장치.
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