KR20130011570A

KR20130011570A - 면진 가동플로어 구조

Info

Publication number: KR20130011570A
Application number: KR1020110072809A
Authority: KR
Inventors: 정득영
Original assignee: (주)엔타이어세이프
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-30
Also published as: KR101230056B1

Abstract

본 발명은 지진이 일어났을 때 건물 내에 설치된 장비를 보호하는 면진기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 기존의 건물 바닥 위에 강구에 의하여 지지되는 가동플로어를 설치하여 지진에 의하여 건물이 크게 진동하더라도 가동플로어는 상대적으로 적게 진동하여 그 위에 설치된 장비를 안전하게 보호할 수 있는 면진 가동플로어 구조에 면한 것이다.
본 발명의 면진 가동플로어는 지진에 의하여 건물구조체가 크게 진동을 하더라도, 장비가 올려진 가동플로어는 진동을 하지 않거나 아주 작은 진폭으로 진동을 하여 그 위에 올려진 장비를 안전하게 보호하고, 구조가 간단하여 구성품들을 대량으로 저렴하게 제작할 수 있고, 조립식으로 구성되어 건물에 설치하는 것이 용이하다. 그리고 본 발명의 면진 가동플로어는 볼면진베어링을 채택하여, 지진이 일어났을 때 발생하는 큰 진동을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 큰 하중을 지지할 수 있어 전산장비, 제어장비 등의 고가 장비를 지진으로부터 보호하는데 적합하다.

Description

면진 가동플로어 구조{Moving Floor Structure for Seismic Isolation}

본 발명은 지진이 일어났을 때 건물 내에 설치된 장비를 보호하는 면진기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 기존의 건물 바닥 위에 강구에 의하여 지지되는 가동플로어를 설치하여 지진에 의하여 건물이 크게 진동하더라도 가동플로어는 상대적으로 적게 진동하여 그 위에 설치된 장비를 안전하게 보호할 수 있는 면진 가동플로어 구조에 면한 것이다.

일반적으로 "면진"이라는 용어는 건물 구조체 전체를 지반과 분리하거나 건물 구조체 내부의 특정 부위를 건물 구조체와 분리하여, 지진이 일어났을 때 지반 또는 건물 구조체가 크게 진동하더라도 지반과 분리된 건물 구조체 또는 건물 구조체와 분리된 건물의 특정부위는 상대적으로 적게 진동하여 건물 구조체 또는 건물의 특정부위에 설치된 장비를 지진으로부터 보호하는 것을 의미한다.

이에 반하여 "내진"은 지진이 일어나서 건물, 교량 등의 구조물이 크게 진동하더라도 구조물이 붕괴되지 않도록 구조물 자체를 튼튼하게 설계하거나 구조물에 진동을 흡수할 수 있는 수단을 구비하는 것을 의미한다.

최근 설비가 자동화되고 업무가 전산화됨에 따라, 공장, 사무용 건물 등에는 고가의 제어장비 또는 전산장비가 설치되어 운용되는데, 도 1에 도시한 바와 같이 건물 바닥 위에 지지구조물을 설치하고 지지구조물 위에 데크플로어를 설치하여 이중바닥을 형성한 후, 데크플로어 위에 제어장비 또는 전산장비가 설치된다. 이러한 데크플로어 구조물에 건물 바닥과 데크플로어 사이의 공간으로는 전선, 신호케이블, 통신선 등의 각종 케이블이 지나가게 된다.

통상의 제어장비 또는 전산장비는 설치공간을 절약하기 위하여 케비넷 형상으로 바닥이 좁고 높이가 높게 제작되는데, 이렇게 좁고 높은 물체는 지진이 일어나서 건물이 진동할 경우 쉽게 전복될 수 있다. 이와 같이 지진에 의하여 제어장비 또는 전산장비가 전복되면 그 장비 자체가 파손되어 사용불능이 되기도 하지만, 그보다 이들 장비들이 전복되면서 다른 중요한 시설이나 장치를 손상시켜 피해를 더욱 확산시키는 문제가 있다. 따라서 이들 제어장비 또는 전산장비 등은 필수적으로 면진 설계가 된 장소에 설치하여야 한다.

건물, 교량 등의 대형 구조물은 그 하부 구조체와 지반에 형성된 기초 구조체 사이에 특별하게 설계된 면진베어링을 구비하여, 지진에 의하여 지반이 크게 진동하더라도 면진베어링으로 지지된 구조물은 상대적으로 적게 진동하도록 하는 방법이 주로 적용된다.

국내 등록특허 10-0409274호, 10-0316196호, 10-0469520호, 10-0608230호 등에는 상기와 같은 대형 구조물의 면진에 사용되는 면진베어링들이 게시되어 있는데, 이들 면진베어링들은 대부분 고무 층과 철판 층이 교대로 다수 층으로 적층된 구조로서 건물 또는 대형구조체 등과 같이 아주 큰 수직하중이 작용하는 곳에 사용된다.

국내 등록특허 10-0980387호 액세스 플로어의 면진 구조에는 마루판을 복수 개의 지지대로 지지하고, 마루판의 단부에 탄성체가 내장된 내진 커버를 끼우고, 지지대 하단에는 롤러를 구비한 받침부가 설치되고, 각 지지대 하부는 하부 보강재를 이용하여 X자로 서로 연결된 구조의 액세스 플로어가 게시되어 있다.

그러나 상기 등록특허 10-0980387호 액세스 플로어의 면진구조는 내진 커버의 변위가 작아 큰 진동을 흡수할 수 있는 기능이 제한적이고, 모든 지지대의 하단에 롤러를 구비하여야 하므로 제작이 어렵고, 지지대 하단의 롤러가 액세스 플로어 위에 올려진 장비의 하중을 모두 지지하는 구조로 되어 있어 큰 하중을 지지하기 어려운 구조로서 실용화되기 어려운 문제점이 있다.

상기와 같이, 면진 설계에 보편적으로 사용되는 면진베어링은 건물, 교량 등의 대형 구조물의 면진에 사용될 수 있는 것으로서 제어장비 또는 전산장비 등과 같은 장비 또는 설비의 면진 설계에 적용하기에 부적당하고, 장비 또는 설비의 면진 설계에 적용될 수 있는 종래의 면진 액세스 플로어는 여러 가지 문제점으로 인하여 실용화되기 어려운 문제점이 있다.

따라서 제어장비 또는 전산장비 등과 같은 장비의 면진 설계에 적용될 수 있는 것으로서, 구조가 간단하여 용이하게 제작할 수 있고, 설치가 용이하고, 지진이 일어났을 때 발생하는 큰 진동을 흡수할 수 있고, 그리고 큰 하중을 지지할 수 있는 면진 플로어 구조가 요구된다.

본 발명의 면진 가동플로어는 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 건물의 바닥에 일렬로 연이어 고정되어 다수 열을 이루는 하부프레임(1), 상기 각각의 하부프레임(1)의 상부에 설치되는 것으로서 상기 하부프레임(1)과 마주보게 설치되는 상부프레임(2), 상기 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 설치되는 볼면진베어링(3), 상기 상부프레임(2)의 상면에 올려져서 고정되는 데크프레임(4), 그리고 상기 데크프레임(4)의 상면에 연이어 고정되어 바닥을 형성하는 데크플레이트(5)로 구성하였다.

지진이 일어나서 지반과 함께 건물 구조체가 크게 진동하면, 건물의 바닥에 고정된 하부프레임(1)은 건물구조체와 함께 진동을 하게 된다. 이때 볼면진베어링(3)은 하부블록과 상부블록 사이에 개입되어 있는 볼이 구르면서 지진에 의한 진동의 수평방향 변위를 흡수하게 된다. 따라서 지진에 의하여 건물의 바닥에 고정된 하부프레임(1)이 건물구조체와 함께 크게 진동을 하더라도, 무거운 장비가 올려진 데크프레임(4)과 데크플레이트(5)가 고정된 상부프레임(2)은 관성에 의하여 진동을 하지 않거나 아주 작은 진폭으로 진동을 하여, 그 위에 올려진 장비가 안전하게 보호된다.

본 발명의 면진 가동플로어는 지진에 의하여 건물구조체가 크게 진동을 하더라도, 장비가 올려진 가동플로어는 진동을 하지 않거나 아주 작은 진폭으로 진동을 하여 그 위에 올려진 장비를 안전하게 보호한다.

또한 본 발명의 면진 가동플로어는 구조가 간단하여 구성품들을 대량으로 저렴하게 제작할 수 있고, 조립식으로 구성되어 건물에 설치하는 것이 용이하다. 그리고 본 발명의 면진 가동플로어는 볼면진베어링을 채택하여, 지진이 일어났을 때 발생하는 큰 진동을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 큰 하중을 지지할 수 있어 전산장비, 제어장비 등의 고가 장비를 지진으로부터 보호하는데 적합하다.

도 1은 제어장비 또는 전산장비가 설치되는 통상의 데크플로어 구조이다.
도 2는 본 발명의 면진 가동플로어의 전체 구성도이다.
도 3은 하부프레임의 상세구성도이다.
도 4는 볼면진베어링 설치부위의 단면도이다.
도 5는 데크프레임의 구성도이다.
도 6은 데크프레임 결합부위의 단면도이다.

본 발명의 면진 가동플로어는 도 2에 도시한 바와 같이, 건물의 바닥에 일렬로 연이어 고정되어 다수 열을 이루는 하부프레임(1), 상기 각각의 하부프레임(1)의 상부에 설치되는 것으로서 상기 하부프레임(1)과 마주보게 설치되는 상부프레임(2), 상기 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 설치되는 볼면진베어링(3), 상기 상부프레임(2)의 상면에 올려져서 고정되는 데크프레임(4), 그리고 상기 데크프레임(4)의 상면에 연이어 고정되어 바닥을 형성하는 데크플레이트(5)로 구성된다.

하부프레임(1)은 도 3에 도시한 바와 같이, 일정 두께의 강판을 단면이 ㄷ자가 되도록 접에서 제작한 일정 길이의 체널(11), 상기 체널(11)의 한쪽 끝에 부착되는 것으로서 사각형 판의 일측에 결합돌기(121)가 형성된 연결판(12), 그리고 상기 체널(11)의 다른 쪽 끝에 부착되는 것으로서 상기 연결판(12)의 결합돌기(121)가 삽입되는 결합홈(131)이 형성된 결합판(13), 그리고 상기 연결판(12)과 결합판(13)을 결합한 후 고정나사(16)을 이용하여 이들을 고정하는 고정판(14)으로 구성된다.

연결판(12)은 무게를 가볍게 하고 연결판(12)과 결합을 용이하게 할 수 있도록 중심부에 구멍(122)을 형성하는 것이 좋다. 연결판(12)과 결합판(13)은 체널(11)에 용접으로 부착하는 것이 좋고, 연결판(12)과 결합판(13)에는 상기 고정판(14)과 볼면진베어링(3)을 고정하기 위한 나사구멍(123, 132)들이 형성되어 있다.

체널(11)의 양쪽 끝에 각각 부착된 연결판(12)과 결합판(13)의 사이에는 체널의 중심선을 따라 보강대(15)를 부착하는 것이 좋은데, 이 보강대(15)는 사각봉 또는 ㄷ-자 채널로 제작하고 체널(11)의 바닥면에 용접으로 부착하는 것이 좋다.

상기와 같이 제작된 하부프레임(1)은 하나의 하부프레임(1)의 연결판(12)을 다른 하나의 하부프레임(1)의 결합판(13)에 결합하고, 연결판(12)과 결합판(13)의 결합부위에는 고정나사(16)를 이용하여 고정판(14)으로 고정한다. 이와 같이 다수 개가 연이어 길게 연결된 하부프레임(1)은 일정한 간격으로 다수 열로 건물의 바닥에 고정된다.

상부프레임(2)은 상기 하부프레임(1)과 동일한 형상으로서, 각각 상기 하부프레임(1)의 상부에 하부프레임(1)과 서로 마주보게 설치되는데, 상기 하부프레임(1)과 같은 방법으로 길게 연결된다.

볼면진베어링(3)은 상기 하부프레임(1)과 상부프레임(2)의 사이에 설치되는데, 도 4의 단면도에 도시한 바와 같이, 상면에 원추형의 볼자리(311)가 형성된 것으로서 상기 하부프레임(1)의 연결판(12)에 결합되는 하부블록(31), 상기 하부블록(31)과 동일한 형상으로서 상기 상부프레임(2)의 연결판에 상기 하부블록(31)과 마주보도록 결합되는 상부블록(32), 그리고 서로 마주보는 상기 하부블록(31)과 상부블록(32)의 볼자리(311)에 놓여지는 볼(33)로 구성된다.

상기 하부블록(31)과 상부블록(32)에는 테두리(312)를 형성하고, 이 테두리(312)에 고정구멍(313)을 형성하여, 고정나사(34)로 하부블록(31)과 상부블록(32)을 각각 하부프레임(1)과 상부프레임(2)의 연결판(12)에 결합할 수 있도록 하는 것이 좋다. 볼(33)은 일정 직경의 강구(剛求)가 사용된다.

데크프레임(4)은 도 5에 도시한 바와 같이 6면체 프레임구조로서, 서로 인접하여 열을 이루고 있는 두 개의 상부프레임(2)에 걸쳐서 연이어 고정된다. 데크프레임(4)의 상면에는 일정한 크기의 데크플레이트(5)를 고정할 수 있도록 가로와 세로 각각 일정한 간격을 가지는 격자구조의 고정부재(41)을 구비하는 것이 좋다.

상기 데크프레임(4)은 도 2에 도시한 바와 같이 서로 인접한 두 개의 상부프레임(2)의 상면에 연이어 설치되는데, 서로 인접한 두 데크프레임(4)의 하부 프레임이 도 6의 단면도에 도시한 바와 같이 하나의 고정브래킷(42)에 의하여 상부프레임(2)의 상면에 고정나사(43)로 고정된다.

데크플레이트(5)는 일정 크기의 사각형 판으로서, 금속판, 합성수지, 목재판, 합판 등 판재로 제작되고, 상기 데크프레임(4)의 상면에 연이어 고정되어 바닥을 형성한다. 데크플레이트(5)로 형성된 바닥의 상면에는 제어장비, 전산장비 등의 장비가 설치된다.

상기와 같이 데크프레임(4)위에 연이여 고정된 데크플레이트(5)로 형성된 바닥은 상기 볼면진베어링(3)에 의하여 건물의 바닥과 분리되어 따로 움직일 수 있는 가동플로어가 된다.

하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에는 앵커와이어(6)가 설치될 수 있다. 이 앵커와이어(6)는 일정 굵기의 와이어로프(61) 양쪽 끝에 고정구멍이 형성된 고정부(62)가 부착되어 있는 것으로서, 한쪽 끝은 하부프레임(1)의 채널(11)에 고정나사(63)로 고정되고, 다른 쪽 끝은 상부프레임(2)의 채널에 고정나사(63)로 고정된다.

앵커와이어(6)의 와이어로프(61) 길이를 넉넉하게 해 두면, 지진에 의하여 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 일정 이상의 큰 상대적인 변형이 일어날 때 와이어로프가 팽팽해지면서 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이의 상대적인 변위를 구속하므로 볼면진베어링(3)에 하부블록(31)과 상부블록(32)이 서로 이탈하지 않아 안전하다.

상기와 같이 구성된 면진 가동플로어의 작동은 다음과 같다.

본 발명의 지진이 일어나서 지반과 함께 건물 구조체가 크게 진동하면, 건물의 바닥에 고정된 하부프레임(1)은 건물구조체와 함께 진동을 하게 된다. 이때 볼면진베어링(3)은 하부블록(31)과 상부블록(32) 사이에 개입되어 있는 볼(33)이 구르면서 지진에 의한 진동의 수평방향 변위를 흡수하게 된다. 따라서 무거운 장비가 올려진 데크프레임(4)과 데크플레이트(5)가 고정된 상부프레임(2)은 관성에 의하여 진동을 하지 않거나 아주 작은 진폭으로 진동을 하게 된다.

만약 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 앵커와이어(6)가 설치되어 있다면, 큰 지진이 일어났을 때 앵커와이어(6)가 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 과도한 상대적 변위가 일어나는 것을 방지하여 안전하다.

1 : 하부프레임, 2 : 상부프레임, 3 : 볼면진베어링,
4 : 데크프레임, 5 : 데크플레이트, 6 : 앵커와이어,
11 : 체널, 12 : 연결판, 13 : 결합판, 14 : 고정판,
15 : 보강대, 16 : 고정나사,
31 : 하부블록, 32 : 상부블록, 33 : 볼, 34 : 고정나사
41 : 고정부재, 42 : 고정브래킷, 43 :고정나사,
61 : 와이어로프, 62 : 고정부, 63 : 고정나사.

Claims

건물의 바닥에 일렬로 연이어 고정되어 다수의 열을 이루는 것으로서, 일정 두께의 강판을 단면이 ㄷ-자가 되도록 접에서 제작한 일정 길이의 체널(11), 상기 체널(11)의 한쪽 끝에 부착되는 것으로서 사각형 판의 일측에 결합돌기(121)가 형성된 연결판(12), 상기 체널(11)의 다른 쪽 끝에 부착되는 것으로서 상기 연결판(12)의 결합돌기(121)가 삽입되는 결합홈(131)이 형성된 결합판(13), 그리고 상기 연결판(12)과 결합판(13)을 결합한 후 이들을 서로 고정하는 고정판(14)으로 구성되는, 다수 개의 하부프레임(1);
상기 하부프레임(1)과 동일한 형상의 것으로서, 각각의 하부프레임(1)의 상부에 상기 하부프레임(1)과 각각 마주보게 설치되는 다수 개의 상부프레임(2);
상기 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 설치되는 것으로서, 상면에 원추형의 볼자리(311)가 형성된 것으로서 상기 하부프레임(1)의 연결판(12)에 결합되는 하부블록(31), 상기 하부블록(31)과 동일한 형상으로서 상기 상부프레임(2)의 연결판에 상기 하부블록(31)과 마주보도록 결합되는 상부블록(32), 그리고 서로 마주보는 상기 하부블록(31)과 상부블록(32)의 볼자리(311)에 놓여지는 볼(33)로 구성되는, 볼면진베어링(3)
상기 상부프레임(2)의 상면에 올려져서 고정되는 6면체 프레임구조로서, 서로 인접하여 열을 이루고 있는 두 상부프레임(2)에 걸쳐서 연이어 고정되는, 데크프레임(4);
그리고, 상기 데크프레임(4)의 상면에 연이어 고정되어 바닥을 형성하는 데크플레이트(5);
를 포함하여 구성되는, 면진 가동플로어 구조.
제 1항에 있어서, 상기 면진 가동플로어 구조는,
하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 설치되는 것으로서, 일정 굵기의 와이어로프(61) 양쪽 끝에 고정구멍이 형성된 고정부(62)가 부착되어 있고, 상기 두 고정부(62)는 각각 하부프레임(1)과 상부프레임(2)에 고정나사(63)로 고정되는 앵커와이어(6)를 추가로 구비하여, 지진이 일어났을 때 앵커와이어(6)가 하부프레임(1)과 상부프레임(2) 사이에 과도한 상대적 변위가 일어나는 것을 구속하는 것을 특징으로 하는, 면진 가동플로어 구조.
제 1항에 있어서,
상기 데크프레임(4)은, 상면에 가로와 세로 각각 일정한 간격을 가지는 격자구조의 고정부재(41)을 구비하여, 일정한 크기의 데크플레이트(5)를 연이어 고정하기 용이한 구조인 것을 특징으로 하는, 면진 가동플로어 구조.
제 1항에 있어서,
상기 하부프레임(2)의 연결판(12)은, 무게를 가볍게 하고 결합판(13)과 결합을 용이하게 하기 위하여 중심부에 구멍(122)을 형성된 것을 특징으로 하는, 면진 가동플로어 구조.
제 1항에 있어서,
상기 볼면진베어링(3)의 하부블록(31)과 상부블록(32)은, 볼자리(311)가 형성된 부위의 주위에 테두리(312)를 형성하고, 이 테두리(312)에 고정구멍(313)을 형성하여, 하부블록(31)과 상부블록(32)을 각각 하부프레임(1)과 상부프레임(2)의 연결판(12)에 고정나사(34)를 이용하여 결합할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는, 면진 가동플로어 구조.
제 1항에 있어서,
상기 데크프레임(4)은 서로 인접한 두 데크프레임의 하부 프레임이 하나의 고정브래킷(42)에 의하여 상부프레임(2)의 상면에 고정나사(43)로 고정되는 것을 특징으로 하는, 면진 가동플로어 구조.