KR20110124397A

KR20110124397A - 내진 보강용 댐퍼

Info

Publication number: KR20110124397A
Application number: KR1020100043732A
Authority: KR
Inventors: 이영제; 호경찬
Original assignee: 주식회사 에이브이티
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17
Also published as: KR101171876B1

Abstract

본 발명은 내진 보강용 댐퍼에 관한 것으로서, 건물의 내진능력을 향상 또는 부족한 내진능력을 보강하기 위하여 설치하는 댐퍼가 공기 또는 유체의 압력에 의한 복원력뿐만 아니라 소성변형에 따른 복원력을 작용하게 하여 지진에 의한 진동에 효과적으로 반응하여 에너지를 흡수 또는 감쇄할 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로;
철골구조 또는 철근 콘크리트 건축물의 내진보강을 위해서 건물에 설치되는 내진 보강용 댐퍼에 있어서; 일측에는 벽체 또는 다른 댐퍼와 결합하는 제1 결합부가 형성되고, 타측에는 돌출된 제1 소성관 고정부가 형성되는 제1 고정부재와; 일측에는 벽체 또는 다른 댐퍼와 결합하는 제2 결합부가 형성되고, 타측에는 돌출된 제2 소성관 고정부가 형성되는 제2 고정부재와; 양측 끝단이 상기 제1 및 제2 고정부재의 제1 및 제2 소성관 고정부가 삽입되어 고정되는 연성이 강한 금속 재질의 소성관과; 원통형으로 형성되어 일측은 상기 제1 고정부재가 고정장착되어 기밀을 유지하도록 하고, 타측에는 상기 소성관이 장착된 제2 고정부재가 삽입되며, 내주면과 상기 제2 고정부재의 외주면 사이에는 실링부재가 장착되어 상기 제2 고정부재가 수평이동이 가능하도록 장착되는 보강관으로 구성됨을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼에 관한 것이다.

Description

내진 보강용 댐퍼{The damper for the earthquake-proof}

본 발명은 내진 보강용 댐퍼에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 건물의 내진능력을 향상 또는 부족한 내진능력을 보강하기 위하여 설치하는 댐퍼가 공기 또는 유체의 압력에 의한 복원력뿐만 아니라 소성변형에 따른 복원력을 작용하게 하여 지진에 의한 진동에 효과적으로 반응하여 에너지를 흡수 또는 감쇄할 수 있도록 하기 위하여 개발된 내진 보강용 댐퍼에 관한 것이다.

최근에 세계 곳곳에서 강진이 잇달아 발생하고 국내에서도 진도 3.0 이상의 지진의 발생빈도가 높아지고 있어 지진에 대한 우려가 어느 때보다도 높아지고 있는 상황이다.

21세기에 들어 국내에서 진도 5.0 이상의 강진이 두 번이나 발생하였으나 다행히 울진과 연평도 인근 먼바다에서 발생하여 피해가 없었지만 현재 국내의 지진에 대한 대비태세는 극히 미약하다고 할 수 있다.

국내에서는 1988년부터 6층 이상, 연면적 1만㎡ 이상인 구조물만 내진설계를 의무화하고 있으나 1988년 이전에 지은 건축물·교량·터널 등은 사실상 지진피해에 무방비 상태로 노출돼 있다.

통계상의 오차는 있겠지만 건설교통부에 따르면 아파트 84만1567가구(2001년 말 기준)와 빌딩, 공연장 등 대형 건축물 5만7600곳이 내진설계 의무규정이 없던 시절에 완공돼 지진대비 조치가 전혀 갖춰져 있지 않고, 이는 국내 6층 이상 건축물의 약 25%에 해당한다.

이에 국내에서도 오래된 건물 또는 지진에 대한 내진설계가 미흡한 건물에 설치하여 부족한 내진 능력을 보강할 수 있는 기술은 일본에서 주로 사용되는 방법으로 고정식 사각 철골 프레임에 유압 또는 점성 댐퍼를 구비한 내진보강방법이 있었다.

이는 고정식 사각 철골 프레임에 유압 또는 점성 댐퍼를 구비한 내진보강 방법은 지진 발생시 층간 변형을 2~3배 증폭하여 유압 또는 점성 댐퍼에 전달함으로서 지진 에너지의 효율을 향상하여 흡수하는 공법이다.

하지만 유압이나 점성에 의한 방법은 기온에 따라 차이가 있으며 일정 이상의 힘이 작용하면 압력을 견디지 못하고 댐퍼가 파손되며, 이를 고려하여 제작할 경우 작은 진동에서는 그 역할을 효과적으로 수행하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 댐퍼에 작용하는 힘을 효과적으로 감쇄할 수 있는 내진 보강용 댐퍼를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 철골구조 또는 철근 콘크리트 건축물의 내진보강을 위해서 건물에 설치되는 내진 보강용 댐퍼에 있어서;

일측에는 벽체 또는 다른 댐퍼와 결합하는 제1 결합부가 형성되고, 타측에는 돌출된 제1 소성관 고정부가 형성되는 제1 고정부재와;

일측에는 벽체 또는 다른 댐퍼와 결합하는 제2 결합부가 형성되고, 타측에는 돌출된 제2 소성관 고정부가 형성되는 제2 고정부재와;

양측 끝단이 상기 제1 및 제2 고정부재의 제1 및 제2 소성관 고정부가 삽입되어 고정되는 연성이 강한 금속 재질의 소성관과;

원통형으로 형성되어 일측은 상기 제1 고정부재가 고정장착되어 기밀을 유지하도록 하고, 타측에는 상기 소성관이 장착된 제2 고정부재가 삽입되며, 내주면과 상기 제2 고정부재의 외주면 사이에는 실링부재가 장착되어 상기 제2 고정부재가 수평이동이 가능하도록 장착되는 보강관으로 구성됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 보강관과 소성관의 사이에는 압력에 의하여 수축 가능한 덤핑재가 충진됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 소성관은 내주면을 형성하는 제1 관체와, 외주면을 형성하는 제2 관체와, 이격된 상기 제1 관체의 외주면과 제2 관체의 내주면을 상호 일체로 연결시키는 길이방향으로 형성되는 수 개의 연결리브로 구성됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 소성관은 길이방향으로 주름이 다수 형성되는 주름관의 형상을 가짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 소성관 고정부의 외주면에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 소성관의 양끝단의 내주면에는 이에 상응하는 나사산이 형성되어 결합됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제1 고정부재의 외주면과, 상기 보강관의 제1 고정부재와 결합하는 측의 외주면에는 나사산이 형성되고;

일측은 개방되어 그 내주면은 상기 보강관의 나사산에 상응하는 나사산이 형성되어 결합하고, 타측은 중앙에 상기 제1 고정부재에 형성된 나사산에 상응하여 결합하도록 하는 결합홀이 형성되는 고정캡에 의하여 상기 제1 고정부재가 고정장착되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 지진에 의하여 건물에 작용하는 힘을 소성관의 소성변형과 공기의 압축으로 효과적으로 감쇄시켜 지진 발생시에 건물의 변형 및 파손을 보다 효과적으로 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에서 댐퍼의 적용 예를 나타낸 개념도
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작용을 나타낸 개념도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 댐퍼의 움직임을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 제1 확대 실시 예에 따른 단면도
도 8은 본 발명의 제1 확대 실시 예에 따른 사용상태도
도 9는 본 발명의 제2 확대 실시 예에 따른 분해사시도
도 10은 본 발명의 제2 확대 실시 예에 따른 단면도
도 11은 본 발명의 제3 확대 실시 예에 따른 분해사시도
도 12는 본 발명의 제3 확대 실시 예에 따른 단면도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도로서, 철골구조 또는 철근 콘크리트 건축물의 내진보강을 위해서 건물에 설치되는 내진 보강용 댐퍼에 있어서;

일측에는 벽체(1) 또는 다른 댐퍼(2)와 결합하는 제1 결합부(31)가 형성되고, 타측에는 돌출된 제1 소성관 고정부(32)가 형성되는 제1 고정부재(3)와;

일측에는 벽체(1) 또는 다른 댐퍼(2)와 결합하는 제2 결합부(41)가 형성되고, 타측에는 돌출된 제2 소성관 고정부(42)가 형성되는 제2 고정부재(4)와;

양측 끝단이 상기 제1 및 제2 고정부재(3, 4)의 제1 및 제2 소성관 고정부(32, 42)가 삽입되어 고정되는 연성이 강한 금속 재질의 소성관(5)과;

원통형으로 형성되어 일측은 상기 제1 고정부재(3)가 고정장착되어 기밀을 유지하도록 하고, 타측에는 상기 소성관(5)이 장착된 제2 고정부재(4)가 삽입되며, 내주면과 상기 제2 고정부재(4)의 외주면 사이에는 실링부재(61)가 장착되어 상기 제2 고정부재(4)가 수평이동이 가능하도록 장착되는 보강관(6)으로 구성됨을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼를 나타내었다.

또한 구체적인 실시 예로 상기 제1 및 제2 소성관 고정부(32, 42)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 소성관(5)의 양끝단의 내주면에는 이에 상응하는 나사산이 형성되어 결합되는 실시 예와;

상기 제1 고정부재(3)의 외주면과, 상기 보강관(6)의 제1 고정부재(3)와 결합하는 측의 외주면에는 나사산이 형성되고;

일측은 개방되어 그 내주면은 상기 보강관(6)의 나사산에 상응하는 나사산이 형성되어 결합하고, 타측은 중앙에 상기 제1 고정부재(3)에 형성된 나사산에 상응하여 결합하도록 하는 결합홀(71)이 형성되는 고정캡(7)에 의하여 상기 제1 고정부재(3)가 고정장착되도록 구성되는 실시 예를 제시하였다.

이때 추가로 제시한 실시 예는 이후 설명할 다른 실시 예에도 적용이 가능한 실시 예이다.

또 상기 구성에 따른 구체적인 설명은 장치의 작동에 관한 설명에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에서 댐퍼의 적용 예를 나타낸 개념도로서, 상기 댐퍼(2)는 인접한 댐퍼(2)의 끝단과 연결되거나 벽체(1) 혹은 벽체에 장착된 빔에 장착되는 것으로 건물의 구조와 보강을 위한 위치 등에 따라서 각기 다른 형상을 가진다.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작용을 나타낸 개념도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 댐퍼의 움직임을 나타낸 단면도로서, 건물의 진동에 의하여 상기 댐퍼(2)에 압축력이 발생하게 되면 제2 고정부재(4)는 상기 보강관(6)의 내부를 따라 이동하면서 상기 소성관(5)을 가압하게 되며, 상기 소성관(5)은 압력에 의하여 보강관(6)의 내부에서 소성변형을 일으키며 힘을 흡수하게 된다.

이때 상기 소성관(5)의 재질은 구리, 아연, 납 등의 연성이 강한 특성을 가진 금속이 가장 적합하다.

이와 동시에 상기 보강관(6)은 상기 제1 고정부재(3)가 위치한 쪽은 밀폐되어 있으므로 상기 제2 고정부재(4)의 이동에 따라 내부의 공기는 가압력을 가지고 공기가 압축되며 이러한 공기가 압축되는 힘 또한 완충작용을 하여 진동에 의한 힘을 흡수하는 역할을 하는 것이다.

도 7은 본 발명의 제1 확대 실시 예에 따른 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제1 확대 실시 예에 따른 사용상태도로서, 상기 보강관(6)과 소성관(5)의 사이에는 압력에 의하여 수축 가능한 덤핑재(62)가 충진되는 실시 예를 제시하였다.

이는 일반 공기의 경우 완충력이 작용하기 위해서는 상기 제2 고정부재(4)가 상당히 많이 이동을 해야하나 그 전에 상기 소성관(5)의 소성변형이 끝나 별다른 효과를 얻지 못할 가능성이 많은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유압실린더와 같이 힘에 대한 반응이 빠르도록, 아스팔트계, 실시콘계, 점성액 등을 내부에 충진하여 사용할 수 있도록 한 실시 예를 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명의 제2 확대 실시 예에 따른 분해사시도이고, 도 10은 본 발명의 제2 확대 실시 예에 따른 단면도로서, 상기 소성관(5)은 내주면을 형성하는 제1 관체(51)와, 외주면을 형성하는 제2 관체(52)와, 이격된 상기 제1 관체(51)의 외주면과 제2 관체(52)의 내주면을 상호 일체로 연결시키는 길이방향으로 형성되는 수 개의 연결리브(53)로 구성되는 실시 예를 제시하였다.

상기 실시 예는 일반적인 관체의 형상을 가질 경우 시간이 지남에 따라 작은 힘에 일정한 방향으로 너무 쉽게 휘어지는 특성을 가지게 되며 특히 본원과 같이 연성이 우수한 금속의 경우 그 정도가 심하게 된다.

따라서 일정한 정도 이상이 아닌 진동에도 소성변형이 일어나지 않도록 하고 또 휘어짐을 줄이기 위하여 상기와 같이 형성할 경우 건물에 큰 영향을 주지 않는 작은 진동에는 댐퍼는 작용을 하지 않으나 큰 진동에만 댐퍼의 역할을 수행하도록 하는 것이다.

도 11은 본 발명의 제3 확대 실시 예에 따른 분해사시도이고, 도 12는 본 발명의 제3 확대 실시 예에 따른 단면도로서, 상기 소성관(5)은 길이방향으로 주름(54)이 다수 형성되는 주름관의 형상을 가지는 실시 예를 나타내었다.

상기 실시 예도 전술한 실시 예와 같이 작은 진동에는 댐퍼는 작용을 하지 않으나 큰 진동에만 댐퍼의 역할을 수행하도록 하기 위하여 제시한 실시 예이다.

1 : 벽체
2 : 댐퍼
3 : 제1 고정부재
31 : 제1 결합부 32 : 제1 소성관 고정부
4 : 제2 고정부재
41 : 제2 결합부 42 : 제2 소성관 고정부
5 : 소성관
51 : 제1 관체 52 : 제2 관체
53 : 연결리브 54 : 주름
6 : 보강관
61 : 실링부재 62 : 덤핑재
7 : 고정캡
71 : 결합홀

Claims

철골구조 또는 철근 콘크리트 건축물의 내진보강을 위해서 건물에 설치되는 내진 보강용 댐퍼에 있어서;
일측에는 벽체(1) 또는 다른 댐퍼(2)와 결합하는 제1 결합부(31)가 형성되고, 타측에는 돌출된 제1 소성관 고정부(32)가 형성되는 제1 고정부재(3)와;
일측에는 벽체(1) 또는 다른 댐퍼(2)와 결합하는 제2 결합부(41)가 형성되고, 타측에는 돌출된 제2 소성관 고정부(42)가 형성되는 제2 고정부재(4)와;
양측 끝단이 상기 제1 및 제2 고정부재(3, 4)의 제1 및 제2 소성관 고정부(32, 42)가 삽입되어 고정되는 연성이 강한 금속 재질의 소성관(5)과;
원통형으로 형성되어 일측은 상기 제1 고정부재(3)가 고정장착되어 기밀을 유지하도록 하고, 타측에는 상기 소성관(5)이 장착된 제2 고정부재(4)가 삽입되며, 내주면과 상기 제2 고정부재(4)의 외주면 사이에는 실링부재(61)가 장착되어 상기 제2 고정부재(4)가 수평이동이 가능하도록 장착되는 보강관(6)으로 구성됨을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼.
제 1항에 있어서, 상기 보강관(6)과 소성관(5)의 사이에는 압력에 의하여 수축 가능한 덤핑재(62)가 충진됨을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼.
제 1항에 있어서, 상기 소성관(5)은 내주면을 형성하는 제1 관체(51)와, 외주면을 형성하는 제2 관체(52)와, 이격된 상기 제1 관체(51)의 외주면과 제2 관체(52)의 내주면을 상호 일체로 연결시키는 길이방향으로 형성되는 수 개의 연결리브(53)로 구성됨을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼.
제 1항에 있어서, 상기 소성관(5)은 길이방향으로 주름(54)이 다수 형성되는 주름관의 형상을 가짐을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 소성관 고정부(32, 42)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있으며, 상기 소성관(5)의 양끝단의 내주면에는 이에 상응하는 나사산이 형성되어 결합됨을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼.
제 1항 내지 제3항과 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 고정부재(3)의 외주면과, 상기 보강관(6)의 제1 고정부재(3)와 결합하는 측의 외주면에는 나사산이 형성되고;
일측은 개방되어 그 내주면은 상기 보강관(6)의 나사산에 상응하는 나사산이 형성되어 결합하고, 타측은 중앙에 상기 제1 고정부재(3)에 형성된 나사산에 상응하여 결합하도록 하는 결합홀(71)이 형성되는 고정캡(7)에 의하여 상기 제1 고정부재(3)가 고정장착되도록 구성됨을 특징으로 하는 내진 보강용 댐퍼.