KR20190122512A - 제진 댐퍼 및 제진 댐퍼 시스템 - Google Patents

제진 댐퍼 및 제진 댐퍼 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제진 댐퍼 및 제진 댐퍼 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 각각은 수평보의 상하면과 나란하게 배치되는 제1 베이스판 및 제1 베이스판에서 하부 또는 상부로 수직 돌출되며 테이퍼지고 단부 측에 제1 축지지부가 형성된 다수의 수직플레이트를 구비하고, 나란히 배치되는 복수의 돌출판 유닛; 나란한 복수의 제1 베이스판과 마주하도록 배치된 제2 베이스판 및 제2 베이스판에서 수직하게 그리고 수직플레이트와 나란하게 제1 베이스판 측으로 돌출되고 복수의 제2 축지지부가 형성된 다수의 지지바를 구비하는 지지판 유닛; 및 회전가능하게 제1 및 제2 축지지부를 가로지르는 복수의 회전축바를 포함하여 이루어지되, 지진 진동에 따른 수평보 방향의 진동 성분은 회전축바를 축으로 복수의 수직플레이트의 회전을 야기시켜 감쇠시키고 수평보에 수직한 수평 진동 성분은 복수의 수직플레이트의 휨을 야기시켜 저감시키는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼가 제안된다. 또한, 제진 댐퍼 시스템이 제안된다.

Description

제진 댐퍼 및 제진 댐퍼 시스템{SEISMIC ENERGY DAMPER AND SYSTEM FOR DAMPING SEISMIC ENERGY}
본 발명은 제진 댐퍼 및 제진 댐퍼 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 구조물에 설치되며 지진 진동 시 진동을 감쇠시킬 수 있는 제진 댐퍼 및 제진 댐퍼를 이용한 제진 댐퍼 시스템에 관한 것이다.
최근 우리나라나 근접 국가에 빈번히 발생하는 지진으로 인하여 인명 및 재산상의 큰 손실이 발생하고 있다. 이로 인하여 지진에 대한 우려가 깊어져 내진 설계 기준이 보다 강화되고 있으며, 기존에 내진 설계가 되지 않거나 미흡한 건축물, 토목구조물 등의 구조물에 대한 내진성능 향상을 위한 다양한 방법들이 나오고 있다. 이러한 내진기술들의 하나로 구조물의 전단력을 보강하는 방식이 있고 또한 댐퍼를 이용하여 진동을 감쇠시키는 제진 방식 등이 있다.
전단력을 보강하는 방식의 내진 기술은 내진설계 만족하도록 내력을 증가시키기 때문에 많은 개소의 보강이 요구되는 반면, 댐퍼를 이용하여 진동을 감쇠시키는 제진 방식의 경우 지진 하중의 저감과 동시에 보강 개소를 적게 할 수 있어, 공기 및 경제성을 고려하면 전단력을 보강하는 방식보다 효과적이라 할 수 있다.
기존 시설물에 가해지는 지진 진동을 감쇠시키는 댐퍼의 종류로 점성 내지 점탄성댐퍼, 강재댐퍼, 마찰댐퍼 등이 있다. 점성이나 점탄성 댐퍼는 고층의 풍하중에 대한 특성으로 주로 이용되나 저층 건축물의 내진보강에는 주로 강재 댐퍼나 마찰 댐퍼가 사용되는 경향이 뚜렷하고, 그 중에서 제작 및 시공성이 우수하면서 큰 변형능력을 발휘하는 강재 댐퍼의 적용이 다수를 차지하고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0028479호 (2011년 3월 18일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0075453호 (2013년 7월 5일 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1531206호 (2015년 6월 25일 공고)
본 발명에서는 구조가 간단하면서 설치 및 보수가 용이하고 캔틸리버 거동이 명확한 제진 댐퍼를 구현하고자 한다.
이를 위해, 다수의 수직플레이트가 폭방향 진동 성분에 따라 회전 거동하고 수직플레이트에 수직한 방향의 진동 성분에 따라 휨 변형되는 제진 댐퍼 및 제진 댐퍼 시스템을 제안하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 각각은 수평보의 상하면과 나란하게 배치되는 제1 베이스판 및 제1 베이스판에서 하부 또는 상부로 수직 돌출되며 테이퍼지고 단부 측에 제1 축지지부가 형성된 다수의 수직플레이트를 구비하고, 나란히 배치되는 복수의 돌출판 유닛; 나란한 복수의 제1 베이스판과 마주하도록 배치된 제2 베이스판 및 제2 베이스판에서 수직하게 그리고 수직플레이트와 나란하게 제1 베이스판 측으로 돌출되고 복수의 제2 축지지부가 형성된 다수의 지지바를 구비하는 지지판 유닛; 및 회전가능하게 제1 및 제2 축지지부를 가로지르는 복수의 회전축바를 포함하여 이루어지되, 지진 진동에 따른 수평보 방향의 진동 성분은 회전축바를 축으로 복수의 수직플레이트의 회전을 야기시켜 감쇠시키고 수평보에 수직한 수평 진동 성분은 복수의 수직플레이트의 휨을 야기시켜 저감시키는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼가 제안된다.
이때, 하나의 예에서, 수직플레이트 각각의 단부가 2개의 지지바 사이에 배치되며 수직플레이트의 설치 위치가 고정될 수 있다. 또는, 수직플레이트 각각의 일면과 타면 각각은 지지바 측면 내지 회전축바 상에 돌출 형성된 지지핀에 의해 지지되며 수직플레이트의 설치 위치가 고정될 수 있다.
게다가, 하나의 예에서, 제1 및 제2 축지지부 각각은 봉형의 회전축바가 가로지르도록, 관통된 홀형상 또는 수직플레이트의 말단측 내지 지지바의 상단측이 개방된 홈형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 수직플레이트의 단부는 제1 축지지부를 가로지르는 회전축바와 동일 중심을 갖는 원호 내지 홈 개방부위의 가상호를 형성하고, 원호 내지 가상호의 말단이 제2 베이스판에 맞닿도록 형성될 수 있다.
게다가, 이때, 제2 베이스판은 원호 내지 가상호와 매칭되는 안착홈 구조를 구비할 수 있다.
제1 축지지부는 홀형상이고, 수직플레이트의 단부는 원주형상으로 이루어지며 말단이 제2 베이스판에 맞닿는다.
또는, 하나의 예에서, 제1 축지지부는 홈형상이고, 제1 축지지부 주위의 수직플레이트 말단부의 곡면이 연장되어 형성되며 회전축바와 동일 중심을 갖는 가상 원주가 제2 베이스판에 맞닿는다.
또한, 하나의 예에서, 제2 축지지부는 지지바의 길이 방향을 따라 형성된 장홀이고, 장홀의 단폭은 회전축바의 직경에 매칭될 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 장홀의 장폭방향에서 회전축바의 양측에 탄성수지재질의 완충재가 장홀에 삽입되어 장홀의 단폭부분과 함께 회전축바가 관통되는 원형홀을 형성한다.
또 하나의 예에서, 수직플레이트의 폭방향은 수평보의 방향과 나란할 수 있다.
다음으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 구조물의 수평보에 일측이 설치되는 전술한 발명의 모습의 하나의 예에 따른 제진 댐퍼; 및 제진 댐퍼의 타측과 일단이 결합되며 타단이 구조물에서 수평보와 상하로 마주하는 대향 수평보, 수평보를 지지하는 기둥 또는 대향 수평보와 기둥에 의한 모서리 부위에 지지 결합되는 받침대를 포함하는 제진 댐퍼 시스템이 제안된다.
본 발명의 하나의 실시예에 따라, 구조가 간단하면서 설치 및 보수가 용이하고 캔틸리버 거동이 명확한 제진 댐퍼 및 이를 이용한 제진 시스템을 구현할 수 있다. 특히, 하나의 실시예에 따라, 다수의 수직플레이트가 폭방향 진동 성분에 따라 회전 거동하고 수직플레이트에 수직한 방향의 진동 성분에 따라 휨 변형되도록 함으로써 내진성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 일부 측면을 확대한 모습을 개략적으로 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 조립 전 분해 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 일부 구성들의 측면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6a 및 6b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼를 이용한 제진 댐퍼 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 참조되는 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 예시로서, 모양, 크기, 두께 등은 기술적 특징의 효과적인 설명을 위해 과장되거나 축소되게 표현된 것일 수 있다.
[제진 댐퍼]
먼저, 본 발명의 하나의 모습에 따른 제진 댐퍼를 도 1a 내지 5b를 참조하여 살펴보기로 한다. 또한, 본 발명의 하나의 예에 따른 제진 댐퍼를 이해함에 있어 후술되는 설명뿐만 아니라 후술되는 발명의 하나의 예에 따른 내력보강 구조체의 실시예들에 대한 설명들이 참조될 수 있다.
도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 일부 측면을 확대한 모습을 개략적으로 도면이고, 도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 조립 전 분해 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼의 일부 구성들의 측면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 6a 및 6b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼를 이용한 제진 댐퍼 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1a 내지 4를 참조하면, 본 발명의 하나의 예에 따른 제진 댐퍼(100)는 복수의 돌출판 유닛(10, 10a, 10b), 지지판 유닛(30) 및 복수의 회전축바(50)를 포함하여 이루어진다. 돌출판 유닛(10, 10a, 10b) 각각은 제1 베이스판(11) 및 다수의 수직플레이트(13)를 구비한다. 복수의 돌출판 유닛(10, 10a, 10b)은 서로 나란히 배치된다. 제1 베이스판(11)은 구조물의 수평보(1)의 상하면과 나란하게 배치된다. 수직플레이트(13) 각각은 제1 베이스판(11)에서 하부 또는 상부로 수직 돌출되며 테이퍼진다. 이때, 수직플레이트(13) 각각의 단부 측에 제1 축지지부(13a)가 형성된다.
지지판 유닛(30)은 제2 베이스판(31) 및 다수의 지지바(33)를 구비한다. 제2 베이스판(31)은 나란한 복수의 제1 베이스판(11)과 마주하도록 배치된다. 지지바(33) 각각은 제2 베이스판(31)에서 수직하게 그리고 수직플레이트(13)와 나란하게 제1 베이스판(11) 측으로 돌출된다. 각 지지바(33)에는 복수의 제2 축지지부(33a)가 형성된다.
회전축바(50) 각각은 제1 및 제2 축지지부(13a, 33a)를 가로지르며 회전가능하게 형성된다.
이때, 지진 진동에 따른 수평보 방향의 진동 성분은 회전축바(50)를 축으로 복수의 수직플레이트(13)의 회전을 야기시켜 감쇠시킬 수 있고, 지진 진동에 따른 수평보(1)에 수직한 수평 진동 성분은 복수의 수직플레이트(13)의 휨을 야기시켜 저감시킬 수 있다.
이하에서, 각 구성별로 구체적으로 삵펴본다.
돌출판 유닛(10, 10a, 10b)
도 1a 내지 4를 참조하면, 제진 댐퍼(100)에 구비되는 복수의 돌출판 유닛(10, 10a, 10b)은 서로 나란히 배치되며, 각각은 제1 베이스판(11) 및 다수의 수직플레이트(13)를 구비한다. 제1 베이스판(11)은 구조물의 수평보(1)의 상하면과 나란하게 배치되고, 제1 베이스판(11)에서 하부 또는 상부로 수직 돌출되며 테이퍼진 다수의 수직플레이트(13)가 형성된다. 예컨대, 제진 댐퍼(100)가 수평보(1)의 하부면에 설치되는 경우 수직플레이트(13)는 제1 베이스판(11)에서 하부로 수직 돌출되고, 제진 댐퍼(100)가 수평보(1)의 상부면에 설치되는 경우 수직플레이트(13)는 제1 베이스판(11)에서 상부로 수직 돌출된다. 수직플레이트(13) 각각의 단부측에는 후술되는 회전축바(50)를 지지하는 제1 축지지부(13a)가 형성된다. 이때, 회전축바(50)는 제1 축지지부(13a)를 가로지르고 제1 축지지부(13a)에 지지되며 회전할 수 있다.
이때, 지진 진동에 따른 수평보 방향의 진동 성분은 회전축바(50)를 축으로 복수의 수직플레이트(13)의 회전을 야기시켜 감쇠시킬 수 있다. 수직플레이트(13)의 회전은 회전축바(50)와의 관계에서 상대적인 회전을 의미한다. 예컨대, 수평보 방향의 지진 진동에 따라, 수직플레이트(13)를 구비한 돌출판 유닛(10)을 지지하는 상하부 수평보(1) 중 어느 하나와 지지판 유닛(30)을 지지하는 나머지 수평보(1) 또는/및 돌출판 유닛(10)을 지지하는 수평보(1)의 양단 기둥(3) 사이에 진동차가 생겨 돌출판 유닛(10)과 지지판 유닛(30)이 어긋나고 이에 따라 돌출판 유닛(10)이 회전축바(50)에 대해 상대적 회전을 할 수 있다. 이때, 도 6a 내지 6b를 참조하면, 돌출판 유닛(10) 또는/및 지지판 유닛(30)은 수평보(1) 또는/및 기둥(3)에 직접 또는 받침대(200, 300)를 통해 지지될 수 있다.
또한, 지진 진동에 따른 수평보(1)에 수직한 수평 진동 성분은 복수의 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨을 야기시켜 저감시킬 수 있다.
예컨대, 수직플레이트(13)의 폭방향은 수평보(1)의 방향과 나란할 수 있다. 즉, 수직플레이트(13) 각각은 폭 방향이 수평보(1)의 방향과 나란하게 제1 베이스판(11)에서 하부 또는 상부로 수직 돌출되며 테이퍼지고 단부 측에 제1 축지지부(13a)가 형성될 수 있다. 이때, 하나의 돌출판 유닛(10)에서 다수의 수직플레이트(13)는 수평보 방향과 수직한 방향으로 정렬 배치되고, 다수의 돌출판 유닛(10)은 수평보 방향을 따라 나란하게 정렬 배치된다. 이때, 수직플레이트(13)의 폭 방향과 나란한 수평보 방향의 진동 성분은 회전축바(50)를 축으로 복수의 수직플레이트(13)의 회전을 야기시키고 수평보 방향 진동이 감쇠될 수 있다. 반면, 수직플레이트(13)의 폭 방향과 수직한 수평 진동 성분은 두께가 상대적으로 얇은 다수의 수직플레이트(13)를 변형시키며, 예컨대 수직플레이트(13)를 휘게 하며, 감쇠될 수 있다.
예컨대, 수직플레이트(13)의 돌출 방향과 나란한 수직 지진 진동에 의해서도 두께가 상대적으로 얇은 다수의 수직플레이트(13)가 변형되며, 예컨대 휘게 되며, 수직 진동도 저감시킬 수 있다.
예컨대, 수직플레이트(13)의 최대 폭은 제1 베이스판(11)과 연결부위의 폭일 수 있다. 또한, 예를 들면, 수직플레이트(13)의 단부측 폭은 최대 폭의 대략 0.3 ~ 0.7배 범위일 수 있다. 예컨대, 수직플레이트(13)의 단부측 폭은 최대 폭의 대략 0.5배 내외 범위일 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 이때, 수직플레이트(13)의 단부측 폭은 테이퍼 형상을 이루는 폭방향 측선과 수직플레이트(13)의 단부측 원호 내지 곡선과 만나는 지점에서의 폭일 수 있다. 테이퍼 형상을 이루는 폭방향 측선이 직선인 경우 수직플레이트(13)의 단부측 폭은 직선의 말단 사이의 폭일 수 있다. 또한, 테이퍼 형상을 이루는 폭방향 측선이 곡선인 경우, 수직플레이트(13)의 단부측 원호 내지 곡선은 제1 축지지부(13a)에 지지되는 회전축바(50)와 동일 중심에서 일정한 곡률을 가지는 부분이고, 이때 수직플레이트(13)의 단부측 폭은 회전축바(50)와 동일 중심에서 곡률이 변경되는 부분 사이의 폭일 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 5b에서 수직플레이트(13)의 단부측 원호 내지 곡선은 중심각이 180도 이하 범위를 도시하고 있으나, 실시예에 따라 도시되지 않았으나 수직플레이트(13)의 단부측 원호 내지 곡선의 중심각이 180도를 초과하며, 수직플레이트(13)의 단부측 원호 내지 곡선의 원지름 부위 직경이 수직플레이트(13)의 단부측 폭보다 크게 형성될 수도 있다.
예컨대, 수직플레이트(13)는 폭방향 길이보다 돌출 길이가 충분히 길게 형성될 수 있다. 돌출 길이를 폭방향 길이보다 충분히 길게 하여 지진 진동에 따른 수직플레이트(13)의 휨이 야기되며 진동을 감쇠할 수 있도록 한다. 예컨대, 수직플레이트(13)의 돌출 길이는 제1 베이스판(11)과 연결되는 부위의 최대 폭방향 길이보다 대략 1.5 ~ 3배 범위일 수 있다. 예컨대, 수직플레이트(13)의 돌출 길이는 최대 폭방향 길이보다 대략 2배 내외 범위일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들면, 각 돌출판 유닛(10)에서 수직플레이트(13) 사이의 간격은 수직플레이트(13)의 단부측 폭 길이보다 작을 수 있다. 도 1a, 1b, 3 및/또는 4에서 수직플레이트(13) 사이의 간격이 충분히 넓게 도시되고 있으나 이는 발명의 구성을 이해하기 위해 충분히 넓게 도시된 것일뿐이고, 실제 실시예에서, 수직플레이트(13) 사이의 간격은 수직플레이트(13)의 두께 내지 지지바(33)의 두께보다 넓고 수직플레이트(13)의 단부측 폭 길이보다 작게 형성될 수 있다.
예컨대, 각 돌출판 유닛(10) 사이의 간격은 수평보 방향의 지진 진동에 따라 수직플레이트(13)가 회전 가능하도록 이격되되, 수직플레이트(13)의 최대 폭보다 작을 수 있다. 예컨대, 각 돌출판 유닛(10) 사이의 간격은 대략 수직플레이트(13)의 단부측 폭 길이 내외 정도일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
도 1a, 1b, 3 및/또는 4를 참조하여 하나의 예를 살펴보면, 수직플레이트(13) 각각은 단부 측이 예컨대 도 3 내지 4에 도시된 바와 같이 지지판 유닛(30)의 지지바(33) 사이에 지지되거나 또는 예컨대 도 1a 내지 1b에 도시된 바와 같이 지지바(33)와 회전축바(50) 상의 지지핀(51) 사이에 지지되며 설치 위치가 고정될 수 있다. 도 3 및 4에서는, 지지판 유닛(30)의 지지바(33) 사이에 수직플레이트(13)의 단부 측이 삽입되어 설치되는 구성에 대한 이해를 돕기 위해 수직플레이트(13)의 단부측 표면과 지지바(33) 측벽 사이의 유격 공간을 충분히 도시되고 있으나, 실제 구현예에서는 수직플레이트(13)의 단부측과 지지바(33)의 측벽 사이의 유격 공간 내지 수직플레이트(13)의 단부측과 지지바(33)의 측벽 및 지지핀(51) 사이의 유격 공간은 회전축바(50)의 회전에 방해가 되지 않으면서 회전축바(50) 방향에 따른 진동에 대해 수직플레이트(13)의 단부측이 실질적으로 위치 고정되며 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨이 야기될 수 있도록 미세하게 형성될 수 있다.
도 1a 내지 5b를 참조하면 하나의 예에서, 제1 축지지부(13a)는 봉형의 회전축바(50)가 가로지르도록 홀형상 또는 홈형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 도 1a 내지 5a에 도시되는 바와 같이, 제1 축지지부(13a)는 회전축바(50)가 가로지르며 관통하는 홀형상일 수 있다. 또는 도 5b에 도시되는 바와 같이, 제1 축지지부(13a)는 회전축바(50)가 가로지르도록 수직플레이트(13)의 말단측이 개방된 홈형상일 수 있다. 예컨대, 제1 축지지부(13a)가 홈형상인 경우 회전축바(50)의 하단부가 돌출되지 않도록 홈 깊이가 형성될 수 있다.
예컨대, 도 5a를 참조하면, 제1 축지지부(13a)가 홀형상인 경우 수직플레이트(13)의 단부는 제1 축지지부(13a)를 가로지르는 회전축바(50)와 동일 중심을 갖는 원호일 수 있다. 또한, 도 5b를 참조하면, 제1 축지지부(13a)가 홈형상인 경우 수직플레이트(13)의 단부측 홈 개방부위는 제1 축지지부(13a)를 가로지르는 회전축바(50)와 동일 중심을 갖는 가상호를 형성할 수 있다. 즉, 가상호는 회전축바(50)와 동일 중심을 가지며 제1 축지지부(13a) 주위의 수직플레이트(13) 말단부의 곡면이 연장되어 형성된다. 도 5b에서, 홈 개방부위의 가상호는 일점쇄선으로 도시되고 있다.
이때, 하나의 예에서, 제1 축지지부(13a)의 원호 내지 가상호의 말단이 지지판 유닛(30)의 제2 베이스판(31)에 맞닿거나 적어도 실질적으로 맞닿도록 형성될 수 있다. 수직플레이트(13)의 단부가 제2 베이스판(31)에 맞닿더라도 수평보 방향과 나란한 진동에 따라 수직플레이트(13)가 회전하며 진동을 감쇠시킬 수 있다. 도 5a 내지 5b에서는 제2 베이스판(31)에 안착홈(31a)과 수직플레이트(13)의 단부인 원호 내지 단부에 의한 가상호가 미세하게 이격된 것으로 도시되나 실질적으로 맞닿도록 형성될 수 있다. 또한, 도 5a 내지 5b에서는 수직플레이트(13)의 단부인 원호 내지 단부에 의한 가상호가 맞닿거나 적어도 실질적으로 맞닿는 제2 베이스판(31)에 안착홈(31a)이 도시되고 있으나, 실시예에 따라 안착홈(31a)이 생략되어 구현될 수도 있다.
예컨대, 제1 베이스판(11)에는 다수의 체결홀(11a)이 구비될 수 있다. 체결홀을 통해 볼트 등과 같은 체결구(20)가 구조물의 수평보(1) 내지 받침대(200, 300)에 체결될 수 있다. 도 6a 내지 6b에서는 제1 베이스판(11)이 구조물의 수평보(1)에 체결되는 것이 도시되고 있고, 도시되지 않았으나, 받침대(200, 300) 상에 제1 베이스판(11)이 체결될 수도 있다. 예컨대, 제1 베이스판(11)이 받침대(200, 300) 상에 체결되는 경우 체결홀(11a)이 구비되지 않고 용접으로 체결될 수도 있다.
지지판 유닛(30)
도 1a 내지 5b를 참조하면, 제진 댐퍼(100)에 구비되는 지지판 유닛(30)은 제2 베이스판(31) 및 다수의 지지바(33)를 구비한다. 지지바(33) 각각은 나란한 복수의 제1 베이스판(11)과 마주하는 제2 베이스판(31)에서 수직하게 그리고 수직플레이트(13)와 나란하게, 즉, 수직플레이트(13)의 폭 방향과 나란하게, 제1 베이스판(11) 측으로 돌출된다. 각 지지바(33)에는 가로지르는 회전축바(50)를 지지하는 복수의 제2 축지지부(33a)가 형성된다. 예컨대, 지지바(33) 각각은 수평보 방향과 나란하게 형성된다.
예컨대, 지지바(33)의 높이는 회전축바(50) 방향에 따른 진동에 대해 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨이 야기되는데 장애가 되지 않도록 형성될 수 있다. 또한, 지지바(33)의 두께는 회전축바(50) 방향에 따른 진동에 대해 변형, 예컨대 휨이 발생하는 수직플레이트(13)의 두께보다 두텁게 형성될 수 있다.
예컨대, 도 3 내지 4를 참조하면, 하나의 예에서, 수직플레이트(13) 각각의 단부 측이 2개의 지지바(33) 사이에 배치되며 수직플레이트(13)의 설치 위치가 고정될 수 있다. 이때, 도 3 및 4에서는 발명의 이해를 돕기 위해 수직플레이트(13)의 단부측 표면과 지지바(33) 측벽 사이의 충분한 유격 공간이 도시되나, 실제 구현예에서는 수직플레이트(13)의 단부측과 지지바(33)의 측벽 사이의 유격 공간은 회전축바(50)의 회전에 방해가 되지 않으면서 회전축바(50) 방향에 따른 진동에 대해 수직플레이트(13)의 단부측이 실질적으로 위치 고정되며 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨이 야기될 수 있도록 미세하게 형성될 수 있다.
또는, 도 1a 내지 1b를 참조하면, 하나의 예에서, 수직플레이트(13) 각각의 일면과 타면 각각은 지지바(33) 측면 내지 회전축바(50) 상에 돌출 형성된 지지핀(51)에 의해 지지되며 수직플레이트(13)의 설치 위치가 고정될 수 있다. 이때, 수직플레이트(13)의 단부측과 지지바(33)의 측벽 내지 지지핀(51) 간에는 회전축바(50)의 회전에 방해가 되지 않으면서 회전축바(50) 방향에 따른 진동에 대해 수직플레이트(13)의 단부측이 실질적으로 위치 고정되며 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨이 야기될 수 있도록 미세한 유격이 형성될 수 있다.
또한, 도 1a, 1b 및/또는 4에서, 수직플레이트(13)의 단부측이 개재되지 않은 지지핀(51) 사이 내지 지지바(33) 사이의 간격이 충분히 넓게 도시되고 있으나 이는 발명의 구성을 이해하기 위해 충분히 넓게 도시된 것일뿐이고, 실제 실시예에서는, 수직플레이트(13) 사이의 간격이 수직플레이트(13)의 두께 내지 지지바(33)의 두께보다 넓고 수직플레이트(13)의 단부측 폭 길이보다 작게 형성되도록 수직플레이트(13)의 단부측이 개재되지 않은 지지핀(51) 사이 내지 지지바(33) 사이의 간격을 형성시킬 수 있다. 도시되지 않았으나, 지지핀(51)과 지지바(33) 측벽 사이에 수직플레이트(13)의 단부측이 개재되지 않도록 형성될 수 있고, 이 경우에도 마찬가지이다.
도 1a 내지 5b를 참조하면, 하나의 예에서, 제2 축지지부(33a)는 봉형의 회전축바(50)가 가로지르도록, 관통된 홀형상 또는 지지바(33)의 상단측이 개방된 홈형상으로 이루어질 수 있다. 도 1a 내지 5a를 참조하면, 제2 축지지부(33a)는 회전축바(50)가 가로지르며 관통하는 홀형상이고, 도 5b를 참조하면, 제2 축지지부(33a)는 회전축바(50)가 가로지르도록 지지바(33)의 상단측이 개방된 홈형상이다. 예컨대, 제2 축지지부(33a)가 홈형상인 경우 회전축바(50)의 상단부가 돌출되지 않도록 홈 깊이가 형성될 수 있다. 도 5b에서 제2 축지지부(33a)를 형성하는 홈형상의 측벽 및 주변이 점선으로 도시되고 있다.
예컨대, 도 1a, 1b 및/또는 4에 도시된 바와 같이 제1 축지지부(13a)의 말단과 제2 베이스판(31)의 상부면이 이격될 수도 있고, 실시예에 따라, 제2 베이스판(31)의 상부면에 제1 축지지부(13a)의 말단 원호 내지 가상호의 말단이 맞닿거나 적어도 실질적으로 맞닿도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 축지지부(13a)의 말단 원호 내지 가상호의 말단과 맞닿거나 적어도 실질적으로 맞닿는 제2 베이스판(31)의 상부면은 평면이거나 안착홈 구조(31a)일 수 있다. 예컨대, 도 5a 내지 5b를 참조하면, 제2 베이스판(31)은 제1 축지지부(13a)의 말단 원호 내지 가상호의 말단부와 매칭되는 안착홈 구조(31a)를 구비할 수 있다. 도 5a 내지 5b에서는 제2 베이스판(31)에 안착홈(31a)과 수직플레이트(13)의 단부인 원호 내지 단부에 의한 가상호가 미세하게 이격된 것으로 도시되나 실질적으로 맞닿도록 형성될 수 있다.
예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 제2 축지지부(33a)는 지지바(33)의 길이 방향을 따라 형성된 장홀일 수 있다. 이때, 장홀의 단폭은 회전축바(50)의 직경에 매칭될 수 있다. 예컨대, 장홀의 형상은 장홀의 장축 상하변이 직선형이거나 곡선 내지 원호형이 되도록 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 축지지부(33a)가 회전축바(50)가 관통되는 장홀인 경우, 수평보 방향의 지진 진동에 따라, 돌출판 유닛(10)의 지지측과 지지판 유닛(30)의 지지측 사이의 진동차가 생기는 경우 돌출판 유닛(10)과 지지판 유닛(30)이 어긋나는 것을 도모하여 돌출판 유닛(10)의 상대적 회전을 발생시켜 진동을 감쇠시킬 수 있다.
장홀의 장축 상하변이 곡선 내지 원호형인 경우 곡률 중심이 제2 베이스판(31)과 반대측에 형성될 수 있다. 장홀의 곡선 내지 원호형 장변의 곡률 중심이 제2 베이스판(31)과 반대측에 형성됨으로써, 돌출판 유닛(10)의 지지측과 지지판 유닛(30)의 지지측 사이의 미세한 진동차에 대해서는 장홀의 장변이 직선형인 경우보다 돌출판 유닛(10)과 지지판 유닛(30)이 쉽게 어긋나지 않도록 하되 지진에 의해 구조물에 충분한 충격이 가해지는 돌출판 유닛(10)의 지지측과 지지판 유닛(30)의 지지측 사이의 진동차에 대해서는 돌출판 유닛(10)과 지지판 유닛(30)이 어긋나는 것을 도모하여 돌출판 유닛(10)의 상대적 회전을 발생시켜 진동을 감쇠시킬 수 있을 것이다. 이때, 장홀의 곡선 내지 원호형 장변의 곡률은 충분한 감쇠가 요구되는 지진 진동에 대해 돌출판 유닛(10)과 지지판 유닛(30)이 어긋나는 것을 도모하여 돌출판 유닛(10)의 상대적 회전을 발생시킬 수 있을 정도면 되므로, 곡률이 너무 클 필요는 없고 회전축바(50)의 곡률에 비하여 충분히 작을 수 있다.
장홀의 중심선을 따른 장축의 길이는 단축의 길이를 초과하되 대략 2배 이하일 수 있고 이에 한정되지 않는다. 장홀은 돌출판 유닛(10)의 지지측과 지지판 유닛(30)의 지지측 사이의 진동차에 따른 돌출판 유닛(10)의 상대적 회전을 도모하기 위한 것이므로, 장축의 길이가 너무 길 필요는 없다.
예컨대, 하나의 예에서, 장홀의 장폭방향에서 회전축바(50)의 양측에 탄성수지재질의 완충재가 장홀에 삽입되어 장홀의 단폭부분과 함께 회전축바(50)가 관통되는 원형홀 내지 실질적인 원형홀을 형성할 수 있다.
회전축바(50)
도 1a 내지 5b를 참조하면, 제진 댐퍼(100)에 구비되는 회전축바(50) 각각은 제1 및 제2 축지지부(13a, 33a)를 가로지르며 회전가능하게 형성된다. 이때, 회전축바(50)가 가로지를 수 있도록 제1 및/또는 제2 축지지부(33a)는 관통홀 내지 홈 구조일 수 있다. 도 5a에서는 제1 및 제2 축지지부(13a, 33a)가 관통홀인 경우를 도시하고, 도 5b에서는 제1 및 제2 축지지부(13a, 33a)가 홈 구조인 경우를 도시하고 있으나, 이와 달리 제1 및 제2 축지지부(13a, 33a)의 어느 하나는 관통홀 구조이고 나머지는 홈 구조일 수도 있다. 회전축바(50)는 제1 및 제2 축지지부(13a, 33a)에 지지되며 돌출판 유닛(10)의 수직플레이트(13)가 수평보 방향과 나란한 지진 진동성분에 따라 회전할 수 있도록 한다.
예컨대, 회전축바(50)가 원통형인 경우 직경은 돌출판 유닛(10)과 지지판 유닛(30) 사이를 충분히 지지할 수 있도록 형성된다. 예컨대, 회전축바(50)의 직경은 수직플레이트(13)의 최대 폭 길이보다 대략 0.2 ~ 0.5배 범위 정도일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
도 1a 내지 4를 참조하면, 하나의 예에서, 회전축바(50)는 설정된 간격에 따라 다수의 지지핀(51)이 돌출 형성될 수 있다. 이때, 수직플레이트(13) 각각의 일면과 타면 각각은 지지바(33) 측면 내지 지지핀(51)에 의해 지지되며 수직플레이트(13)의 설치 위치가 고정될 수 있다. 예컨대, 지지핀(51) 사이의 설정된 간격은 수직플레이트(13)의 단부측과 지지핀(51) 간에 회전축바(50)의 회전에 방해가 되지 않으면서 회전축바(50) 방향에 따른 진동에 대해 수직플레이트(13)의 단부측이 실질적으로 위치 고정되며 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨이 야기될 수 있도록 설정될 수 있다.
예컨대, 회전축바(50)에 형성된 지지핀(51)은 지진 진동에 따른 수평보(1)에 수직한 수평 진동 성분에 따라 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨 발생 시 수직플레이트(13)를 충분히 지지할 수 있도록 충분한 직경 내지 두께를 가질 수 있다.
예컨대, 지지핀(51)은 수직플레이트(13)의 단부측을 지지하며 수직플레이트(13)의 설치 위치를 실질적으로 고정시키거나, 또는/및 수직플레이트(13)의 단부측이 개재된 지지바(33)의 바깥쪽을 지지하며 회전축바(50) 상에서의 수직플레이트(13)의 설치 위치가 실질적으로 고정되도록 할 수 있다. 설치 위치를 실질적으로 고정시킨다는 의미는 지진동에 따라 수직플레이트(13)의 회전에 방해가 되지 않으면서 회전축바(50) 방향에 따른 진동에 대해 수직플레이트(13)의 변형, 예컨대 휨이 야기될 수 있도록 설치시키는 것을 의미한다.
[제진 댐퍼 시스템]
다음으로, 본 발명의 하나의 모습에 따른 제진 댐퍼 시스템을 도면을 참조하여 살펴본다. 이때, 전술한 발명의 예에 따른 제진 댐퍼의 실시예들 및 도 1a 내지 5b가 참조될 수 있고, 이때 중복되는 설명들은 생략될 수 있다. 또한, 후술되는 설명에서 전술한 제진 댐퍼(100)에 대한 도면에 도시된 도면번호들을 참조하여 설명된다.
도 6a 및 6b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제진 댐퍼를 이용한 제진 댐퍼 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 6b를 참조하면, 하나의 예에 따른 제진 댐퍼 시스템은 제진 댐퍼(100) 및 받침대(200, 300)를 포함한다. 제진 댐퍼(100)는 구조물의 수평보(1)에 일측이 설치된다. 이때, 제진 댐퍼(100)는 전술한 발명의 실시예들 중 하나에 따른 제진 댐퍼(100)이다. 이에 따라, 제진 댐퍼(100)에 대한 구체적인 설명은 전술한 바를 참조하기로 하고, 이하에서 구체적인 설명은 생략된다. 도 6a 내지 6b에서 제진 댐퍼(100)의 돌출판 유닛(10)이 구조물의 수평보(1)에 설치되는 것으로 도시되고 있으나, 제진 댐퍼(100)의 지지판 유닛(30)이 구조물의 수평보(1)에 설치될 수도 있다.
받침대(200, 300)는 제진 댐퍼(100)의 타측과 일단이 결합된다. 받침대(200, 300)의 타단은 구조물에서 도 6a에 도시된 바와 같이 제진 댐퍼(100)의 일측이 설치되는 수평보(1)와 상하로 마주하는 대향 수평보에 지지 결합되거나, 또는 도 6b에 도시된 바와 같이, 제진 댐퍼(100)의 일측이 설치되는 수평보(1)를 지지하는 기둥(3)에 지지 결합되거나 또는 대향 수평보와 기둥(3)에 의한 모서리 부위에 지지 결합될 수 있다. 예컨대, 도 6a를 참조하면, 제진 댐퍼(100)가 설치되는 수평보(1)가 상부 수평보(1)인 경우 받침대(200)가 지지 설치되는 대향 수평보는 하부 수평보(1)일 수 있고, 또는 도시되지 않았으나 그와 반대일 수도 있다. 예컨대, 대향 수평보에 지지 설치되는 받침대(200)는 수직 받침대(200)로서 H빔 등의 강 구조체일 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 6b에 도시되는 받침대(300)는 H빔 등으로 이루어진 브레이스(300)일 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
1: 수평보 3: 기둥
10,10a,10b: 돌출판 유닛 11: 제1 베이스판
11a: 체결홀 13: 수직플레이트
13a: 제1 축지지부 30: 지지판 유닛
31: 제2 베이스판 31a: 안착홈 구조
33: 지지바 33a: 제2 축지지부
50: 회전축바 51: 지지핀
100: 제진 댐퍼 200: 받침대 또는 수직 받침대
300: 받침대 또는 브레이스

Claims (9)

  1. 각각은 수평보의 상하면과 나란하게 배치되는 제1 베이스판 및 상기 제1 베이스판에서 하부 또는 상부로 수직 돌출되며 테이퍼지고 단부 측에 제1 축지지부가 형성된 다수의 수직플레이트를 구비하고, 나란히 배치되는 복수의 돌출판 유닛;
    나란한 복수의 상기 제1 베이스판과 마주하도록 배치된 제2 베이스판 및 상기 제2 베이스판에서 수직하게 그리고 상기 수직플레이트와 나란하게 상기 제1 베이스판 측으로 돌출되고 복수의 제2 축지지부가 형성된 다수의 지지바를 구비하는 지지판 유닛; 및
    회전가능하게 상기 제1 및 제2 축지지부를 가로지르는 복수의 회전축바를 포함하여 이루어지되,
    지진 진동에 따른 상기 수평보 방향의 진동 성분은 상기 회전축바를 축으로 복수의 상기 수직플레이트의 회전을 야기시켜 감쇠시키고 상기 수평보에 수직한 수평 진동 성분은 복수의 상기 수직플레이트의 휨을 야기시켜 저감시키는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  2. 청구항 1에서,
    상기 수직플레이트 각각의 단부가 2개의 상기 지지바 사이에 배치거나 또는 상기 수직플레이트 각각의 일면과 타면 각각이 상기 지지바 측면 내지 상기 회전축바 상에 돌출 형성된 지지핀에 의해 지지되며 상기 수직플레이트의 설치 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  3. 청구항 1에서,
    상기 제1 및 제2 축지지부 각각은, 봉형의 상기 회전축바가 가로지르도록, 관통된 홀형상 또는 상기 수직플레이트의 말단측 내지 상기 지지바의 상단측이 개방된 홈형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  4. 청구항 3에서,
    상기 수직플레이트의 단부는 상기 제1 축지지부를 가로지르는 상기 회전축바와 동일 중심을 갖는 원호 내지 홈 개방부위의 가상호를 형성하고,
    상기 원호 내지 상기 가상호의 말단이 상기 제2 베이스판에 맞닿도록 형성되는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  5. 청구항 4에서,
    상기 제2 베이스판은 상기 원호 내지 상기 가상호와 매칭되는 안착홈 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  6. 청구항 1에서,
    상기 제2 축지지부는 상기 지지바의 길이 방향을 따라 형성된 장홀이고,
    상기 장홀의 단폭은 상기 회전축바의 직경에 매칭되는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  7. 청구항 6에서,
    상기 장홀의 장폭방향에서 상기 회전축바의 양측에 탄성수지재질의 완충재가 상기 장홀에 삽입되어 상기 장홀의 단폭부분과 함께 상기 회전축바가 관통되는 원형홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 하나에서,
    청상기 수직플레이트의 폭방향은 상기 수평보의 방향과 나란한 것을 특징으로 하는 제진 댐퍼.
  9. 구조물의 수평보에 일측이 설치되는 청구항 8에 따른 제진 댐퍼; 및
    상기 제진 댐퍼의 타측과 일단이 결합되며 타단이 상기 구조물에서 상기 수평보와 상하로 마주하는 대향 수평보, 상기 수평보를 지지하는 기둥 또는 상기 대향 수평보와 상기 기둥에 의한 모서리 부위에 지지 결합되는 받침대를 포함하는 제진 댐퍼 시스템.
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