KR20110101946A - 내진용 브레이스 - Google Patents

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KR20110101946A
KR20110101946A KR1020100021340A KR20100021340A KR20110101946A KR 20110101946 A KR20110101946 A KR 20110101946A KR 1020100021340 A KR1020100021340 A KR 1020100021340A KR 20100021340 A KR20100021340 A KR 20100021340A KR 20110101946 A KR20110101946 A KR 20110101946A
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outer frame
frame
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sliding groove
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KR1020100021340A
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오광환
이준근
김정호
박원기
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엘에스전선 주식회사
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    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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Abstract

본 발명은 내진용 브레이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 길이 조절을 가능하게 하여 작업성을 향상시키고, 마찰저항을 이용해 지진에 대한 진동을 감쇠(damping)시키도록 한 내진용 브레이스에 관한 것이다.
이를 위해, 길이 방향을 따라 복수의 고정공이 양측면에 형성되며, 내측에는 슬라이딩홈이 형성된 아우터 프레임(outer frame);상기 아우터 프레임의 슬라이딩홈에 배치되며, 길이방향으로 상기 고정공에 대응된 장공이 형성된 이너 프레임(inner frame);상기 아우터 프레임의 고정공 및 이너 프레임의 장공을 통해 체결되며, 상기 장공의 단부를 구속하여 이너 프레임의 과도한 슬라이딩을 제한하는 스토퍼:를 포함하여 구성된 내진용 브레이스를 제공한다.

Description

내진용 브레이스{aseismatic brace}
본 발명은 내진용 브레이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 길이 조절을 가능하게 하고 지진에 대한 진동을 흡수하도록 한 내진용 브레이스에 관한 것이다.
일반적으로 브레이스는 발전설비 또는 산업설비에 있어서, 철구조물에 대하여 상세 설계를 하는 경우, 상기 철구조물 간에 작용하는 힘을 분산시켜 철구조물이 안정적으로 고정되도록 하는 역할을 한다.
즉, 적정한 길이의 브레이스가 설치된 경우 철구조물에 작용하는 힘을 분산시키기 위해 철판이나 기둥 역할을 하는 철구조물을 별도로 설치할 필요 없이 해당 브레이스가 철구조물에 작용하는 힘을 고르게 분산시켜 전체적으로 철구조물이 안정되도록 한 것이다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 2b를 참조하여 종래의 브레이스에 대하여 살펴보도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 브레이스는, 길게 하나로 제공된 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 양단부에 설치된 연결장치(20)로 이루어진다.
상기 몸체(10)는 버팀대 역할을 하며, 상부가 개구된 'ㄷ'형태로 이루어진다.
이때, 몸체(10)의 양단부에는 연결장치(20)가 설치되기 위한 너트(11)가 설치된다.
그리고, 연결장치(20)는 몸체(10)가 철구조물에 연결되는 부위이며, 몸체(10)의 양단부에 설치된 너트(11)에 각각 결합된다.
이때, 연결장치(20)는 너트(11)에 결합되어 고정되는 부위인 고정플레이트(21)와, 철구조물에 결합되는 부위인 결합플레이트(22)와, 상기 결합플레이트(22) 및 고정플레이트(21)를 연결한 루프(23)로 구성된다.
이때, 상기 고정플레이트(21) 및 결합플레이트(22)에는 각각 볼트(24) 체결을 위한 체결공(21a,22a)이 형성된다.
이하, 첨부된 도 2a 및 도 2b를 참조하여 종래의 브레이스가 설치된 상태에 대하여 설명하도록 한다.
도면을 통해 알 수 있듯이, 다양하게 제공된 천장에 부스닥트와 같은 설치물을 설치하는데 있어서, 브레이스는 부스닥트가 설치된 패널(30)과 천장(40)을 연결하여 부스닥트가 설치된 패널(30)의 보강 및 지진 발생시 진동을 흡수하는 역할을 하게 된다.
이때, 브레이스의 일단부에 설치된 연결장치(20)는 패널(30)에 결합되고, 브레이스의 타단부에 설치된 연결장치(20)는 천장(40)에 결합되어 상기 설치물에 대한 지지력 및 내진작용을 하는 것이다.
하지만, 상기한 종래의 브레이스는 다음과 같은 문제가 발생하였다.
첫째, 몸체(10)의 구성이 하나로 제공된 일체형이기 때문에, 건물이나 구조물에 시공이 완료된 후, 지진에 대한 진동을 구조 자체의 탄성만으로 흡수해야하는 문제가 있었다.
즉, 몸체(10)의 재질에 따른 탄성계수에 따라 지진에 대한 진동을 흡수해야하기 때문에 내진구조로서의 한계가 있는 것이다.
둘째, 건물이나 구조물의 형상이 편평한 면으로 제공되지 않고, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 다양하고 복잡하게 제공될 경우, 시공하기 전에 시공위치와 길이에 맞추어 몸체(10)의 길이를 모두 다르게 사전 제작해야하는 문제가 발생하였다.
즉, 최근에는 건물의 심미감을 위해 천장(40)의 형태가 획일적이지 않고 다양하게 제공될 수 있음에 따라, 도면에 도시된 바와 같이 브레이스의 길이를 미리 다르게 제작해야 했던 것이다.
이에 따라, 몸체(10)의 길이방향에 대한 자유도(degree of freedom)가 없기 때문에 현장에서 구성품 전체를 작업해야 함에 따라 작업성이 매우 떨어지는 문제도 있었다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 건물의 형태에 따라 길이조절이 자유롭게 이루어질 수 있도록 하고, 슬라이딩되는 과정에서의 마찰저항에 의해 지진의 진동을 흡수하도록 한 내진용 브레이스를 제공하고자 한 것이다.
이를 위해, 길이 방향을 따라 복수의 고정공이 양측면에 형성되며, 내측에는 슬라이딩홈이 형성된 아우터 프레임(outer frame);상기 아우터 프레임의 슬라이딩홈에 배치되며, 길이방향으로 상기 고정공에 대응된 장공이 형성된 이너 프레임(inner frame);상기 아우터 프레임의 고정공 및 이너 프레임의 장공을 통해 체결되며, 상기 장공의 단부를 구속하여 이너 프레임의 과도한 슬라이딩을 제한하는 스토퍼:를 포함하여 구성된 내진용 브레이스를 제공한다.
이때, 상기 스토퍼는 아우터 프레임의 고정공과 이너 프레임의 장공을 차례로 통과한 볼트와, 이 볼트를 고정시킨 너트로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 이너 프레임의 폭은 아우터 프레임의 슬라이딩홈 폭에 비해 크게 형성되어 상호 간에 결합시 억지 끼움되도록 한 것이 바람직하다.
또한, 상기 이너 프레임 및 아우터 프레임 상호 간의 접촉 압력(P)은
Figure pat00001
이며,
상기 E는 이너 프레임 및 아우터 프레임의 소재에 대한 탄성계수이며,
상기 L1o 및 L1i는 아우터 프레임을 정면에서 봤을 때, 중심으로부터 바깥면 까지의 거리 및 중심으로부터 안쪽면 까지의 거리이며,상기 L2o 및 L2i는 이너 프레임을 정면에서 봤을 때, 중심으로부터 바깥면 까지의 거리 및 안쪽면 까지의 거리인 것이 바람직하다.
이때, 상기 접촉 압력은,
Figure pat00002
인 것이 바람직하다.
또한, 상기 이너 프레임 및 아우터 프레임은 각각 바닥면 및 이 바닥면의 양측면으로 형성되고, 상기 양측면의 상단부는 양측면의 내측을 향해 라운드지게 절곡된 것이 바람직하다.
또한, 상기 스토퍼는 이너 프레임 및 아우터 프레임의 길이방향으로 복수개 결합된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 내진용 브레이스에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 길이 조절이 가능하므로, 천장 구조물의 형태에 크게 제약을 받지 않게 된다.
즉, 이너 프레임 및 아우터 프레임 상호 간에 미리 결합된 상태에서, 설치환경에 따라 상호 간에 슬라이딩하여 길이를 조절함으로써, 설치환경에 제약을 받지 않게 됨은 물론, 작업자의 작업성이 향상되는 효과가 있는 것이다.
둘째, 이너 프레임의 폭을 아우터 프레임의 슬라이딩홈 폭에 비해 크게 형성시킴으로써, 상호 간에 결합시 억지 끼움이 발생하고, 이 억지 끼움에 따라 접촉압력이 유발된다.
이에 따라, 지진에 대한 진동 발생시 이너 프레임과 아우터 프레임 상호 간에 접촉 압력에 의한 마찰 저항을 일으켜 진동이 감쇠(damping)되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 브레이스를 나타낸 분해 사시도
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 브레이스가 설치된 상태를 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내진용 브레이스를 나타낸 분해사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내진용 브레이스를 나타낸 사시도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내진용 브레이스의 이너 프레임 및 아우터 프레임이 서로 결합되기 전,후를 나타낸 정면도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내진용 브레이스가 설치된 상태를 나타낸 개략도.
이하, 첨부된 도 3 내지 도 6b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내진용 브레이스에 대하여 설명하도록 한다.
내진용 브레이스는 아우터 프레임(100)과, 이너 프레임(200)과, 스토퍼(300)를 포함하여 구성된다.
아우터 프레임(100)은 이너 프레임(200)이 슬라이딩될 수 있는 공간을 제공하여, 그 공간을 따라 이너 프레임(200)이 슬라이딩되는 식으로 내진용 브레이스의 길이가 가변될 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때, 상기 아우터 프레임(100)은 바닥면(110)과, 이 바닥면(110)의 양단부로부터 수직하게 상승된 양측면(120)으로 이루어진다.
이에 따라, 아우터 프레임(100)의 내측에는 소정의 공간이 형성되며, 상기 소정의 공간은 이너 프레임(200)이 배치될 수 있는 슬라이딩홈(100a)으로 제공된다.
이때, 상기와 같은 형태는 'ㄷ'형태를 세워 놓은 것과 흡사하다.
한편, 아우터 프레임(100)의 양측면(120) 단부는 슬라이딩홈(100a)을 향해 다단으로 절곡되며, 다단 절곡된 부위는 라운드지게 형성됨이 바람직하다.
이는, 이너 프레임(200)이 아우터 프레임(100)에 결합된 상태에서 상방으로의 이탈을 방지하고, 이너 프레임(200)의 유동을 원활하게 하기 위함이다.
그리고, 아우터 프레임(100)의 양측면(120)에는 그의 길이 방향을 따라 복수의 고정공(121)이 형성된다.
상기 고정공(121)은 스토퍼(300)가 설치될 수 있도록 한 부위이며, 스토퍼(300)가 설치된 위치에 따라 이너 프레임(200)의 유동 구간이 가변될 수 있다.
이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
다음으로, 이너 프레임(200)은 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a) 상에서 유동되면서 내진용 브레이스의 길이 조절 및 아우터 프레임(100)과의 마찰저항을 일으켜 지진에 대한 진동을 감쇠(damping)시키는 역할을 한다.
이때, 이너 프레임(200)은 아우터 프레임(100)의 형태에 대응되도록 형성된다.
즉, 이너 프레임(200) 역시, 바닥면(210)과 양측면(220)으로 형성되며, 이너 프레임(200)의 폭(W1)은 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a) 폭(W2)에 비해 크게 형성됨이 바람직하다.
이는, 이너 프레임(200)과 아우터 프레임(100) 상호 간에 결합시 접촉압력을 유발하기 위한 것이다.
이때, 도 5a는 이너 프레임(200)이 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a)에 배치되기 전, 정면에서 바라본 상태를 도시한 것으로서, 상호 간에 결합되기 전에는 서로 중첩되는 중첩부(J)가 생긴다.
이와 같은 상태에서 상호간에 결합이 이루어지면, 억지 끼움되며 도 5b에 도시된 바와 같이 이너 프레임(200)과 아우터 프레임(100)간에 접촉 압력이 발생하게 된다.
이에 따라, 마찰저항이 극대화될 수 있어서, 진동 지진에 대한 감쇠 작용을 유발할 수 있는 것이다.
이때, 이너 프레임(200)과 아우터 프레임(100)간에 발생하는 접촉압력(P)은 아래와 같은 식을 만족한다.
Figure pat00003
이때, E는 이너 프레임(200) 및 아우터 프레임(100)의 소재에 대한 탄성계수이며, 상기 L1o 및 L1i는 도 5a를 통해 알 수 있듯이, 아우터 프레임(100)을 정면에서 봤을 때, 중심으로부터 바깥면 까지의 거리 및 중심으로부터 안쪽면 까지의 거리이며, 상기 L2o 및 L2i는 이너 프레임(200)을 정면에서 봤을 때, 중심으로부터 바깥면 까지의 거리 및 안쪽면 까지의 거리이다.
이때, 상기 이너 프레임(200)과 아우터 프레임(100)간에 발생하는 접촉압력 P는 아래의 표 1에 근거하여 볼 때, 0.333kPa를 초과하고 3.75MPa 미만인 것이 바람직하다.
이는, 상기 접촉 압력이 0.333kPa미만이면, 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a) 상에서 이너 프레임(200)의 미끄럼이 발생하여 지진 발생시 구조물을 효과적으로 지지할 수 없고, 접촉 압력이 3.75MPa 이상이면, 중력가속도 5배의 지진 강도에도 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a) 상에서 이너 프레임(200)의 미끄럼이 발생하지 않게 되어 마찰로 인한 진동감쇠의 효과가 없기 때문이다.
이너 프레임 및 아우터 프레임간 접촉압력 도출
최소 최대
1m 당 부스닥트 무게(M) 6kg 180kg
브레이스의 구조물 지지간격(S) 1m 5m
지진강도(N) 1G(중력가속도) 5G(중력가속도)
브레이스에 작용하는 힘(F)
F=M*S*N		 6kgf 4500kgf
이너프레임 및 아우터프레임 접촉면적(A)(시공조건에 따라 달라짐)
120cm²
1800cm²
이너프레임 및 아우터프레임간 접촉압력(P)
P=F/A
0.333kPa
3.75MPa
한편, 이너 프레임(200)의 양측면에는 길이 방향으로 장공(230)이 형성된다.
상기 장공(230)은 이너 프레임(200)이 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a) 상에서 슬라이딩되는 과정에서, 과도하게 슬라이딩되는 것을 방지하기 위한 부위로서, 후술하는 스토퍼가 설치되는 부위이다.
즉, 장공(230)의 일정 구간을 정하여 이너프레임(200)의 유동 범위를 정할 수 있는 것이다.
또한, 이너 프레임(200)의 양측면(220) 단부도 이너 프레임(200)의 내측을 향해 라운드지게 절곡되어 아우터 프레임(100)에 대응된다.
다음으로, 스토퍼(300)는 이너 프레임(200)의 슬라이딩 구간을 제한하는 역할을 하며, 아우터 프레임(100)의 고정공(121)을 통과해 이너 프레임(200)의 장공(230)을 통과하여 설치된다.
이때, 스토퍼(300)는 복수로 제공됨이 바람직하며, 볼트(310)와 너트(320)로 이루어진다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 고정공(121)을 통과하여 체결된 볼트(310)는 이너 프레임(200)에 형성된 장공(230)의 단부가 걸려 간섭되는 부위이기 때문에, 볼트(310) 사이의 간격에 따라 이너 프레임(200)의 유동 구간이 가변될 수 있는 것이다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 내진용 브레이스의 결합 및 작용에 대하여 살펴보도록 한다.
아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a)에 이너 프레임(200)을 삽입시킨다.
이때, 이너 프레임(200)은 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a)에 억지 끼움되며, 상호 간에는 전술한 접촉압력(P)이 발생한다.
이때, 이너 프레임(200)의 장공(230)은 아우터 프레임(100)의 고정공(121)에 대응된다.
이후, 상기와 같이 이너 프레임(200)과 아우터 프레임(100)이 결합된 내진용 브레이스를 정해진 장소에 결합시킨다.
이때, 아우터 프레임(100)의 단부는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 설치물의 패널(30)에 결합시키고 이너 프레임(200)의 단부는 천장(40)에 결합시킨다.
이때, 작업자는 패널(30)과 천장(40) 사이의 거리에 따라 이너 프레임(200)을 슬라이딩하여 자유롭게 그 길이를 조절하게 된다.
이후, 내진용 브레이스의 길이가 최종 결정되면, 스토퍼(300)를 아우터 프레임(100) 및 이너 프레임(200)에 결합시킨다.
이때, 스토퍼(300)의 위치는 지진의 진동에 따른 이너 프레임(200)의 유동 구간을 감안하여 배치시킨다.
즉, 볼트(310)를 아우터 프레임(100)의 고정공(121) 및 이너 프레임(200)의 장공(230), 그리고 다시 아우터 프레임(100)의 고정공(121)을 통과시킨 후, 너트(320)를 이용하여 체결시키는 것이다.
이로써, 내진용 브레이스의 설치가 완료된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내진용 브레이스는 천장 구조물의 형상이 다소 복잡하여 설치물과 천장 구조물간에 거리가 일정하게 제공되지 않더라도, 이너 프레임(200)과 아우터 프레임(100)을 상호간에 길이를 조절하여 탄력적으로 상황에 맞게 작업을 진행할 수 있는 기술적 특징이 있다.
또한, 이너 프레임(200)의 폭(W1)을 아우터 프레임(100)의 슬라이딩홈(100a) 폭(W2)에 비해 다소 크게 형성하여 상호간에 결합시 접촉압력이 발생하도록 한다.
이에 따라, 지진에 의한 진동시 상호간에 슬라이딩 되는 과정에서 마찰저항이 발생하여 감쇠(damping)효과를 유발할 수 있는 기술적 특징이 있다.
100 : 아우터 프레임 100a : 슬라이딩 홈
110,210 : 바닥면 120,220 : 양측면
121 : 고정공 200 : 이너 프레임
230 : 장공 300 : 스토퍼
310 : 볼트 320 : 너트
W1 : 이너 프레임의 폭 W2 : 슬라이딩홈의 폭
J : 중첩부

Claims (7)

  1. 길이 방향을 따라 복수의 고정공이 양측면에 형성되며, 내측에는 슬라이딩홈이 형성된 아우터 프레임(outer frame);
    상기 아우터 프레임의 슬라이딩홈에 배치되며, 길이방향으로 상기 고정공에 대응된 장공이 형성된 이너 프레임(inner frame);
    상기 아우터 프레임의 고정공 및 이너 프레임의 장공을 통해 체결되며, 상기 장공의 단부를 구속하여 이너 프레임의 과도한 슬라이딩을 제한하는 스토퍼:를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진용 브레이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스토퍼는 아우터 프레임의 고정공과 이너 프레임의 장공을 차례로 통과한 볼트와, 이 볼트를 고정시킨 너트로 이루어진 것을 특징으로 하는 내진용 브레이스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    이너 프레임의 폭은 아우터 프레임의 슬라이딩홈 폭에 비해 크게 형성되어 상호 간에 결합시 억지 끼움되도록 한 것을 특징으로 하는 내진용 브레이스.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 이너 프레임 및 아우터 프레임 상호간에 접촉 압력(P)은
    Figure pat00004
    이며,
    상기 E는 이너 프레임 및 아우터 프레임의 소재에 대한 탄성계수이며,
    상기 L1o 및 L1i는 아우터 프레임을 정면에서 봤을 때, 중심으로부터 바깥면 까지의 거리 및 중심으로부터 안쪽면 까지의 거리이며,
    상기 L2o 및 L2i는 이너 프레임을 정면에서 봤을 때, 중심으로부터 바깥면 까지의 거리 및 안쪽면 까지의 거리인 것을 특징으로 하는 내진용 브레이스.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접촉 압력은,
    Figure pat00005
    인 것을 특징으로 하는 내진용 브레이스.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 이너 프레임 및 아우터 프레임은 각각 바닥면 및 이 바닥면의 양측면으로 형성되고, 상기 양측면의 상단부는 양측면의 내측을 향해 라운드지게 절곡된 것을 특징으로 하는 내진용 브레이스.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 이너 프레임 및 아우터 프레임의 길이방향으로 복수개 결합된 것을 특징으로 하는 내진용 브레이스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101446070B1 (ko) * 2014-09-01 2014-10-02 리코이엔씨(주) 선행하중이 부여되는 철골브레이스

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