KR20220105376A - 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조로 건축 구조물의 내진 성능을 효과적으로 향상시키기 위한 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조에 관한 것이다.
또한, 바닥면에 하단이 고정되도록 수직하게 설치되는 복수 개의 기둥과 상기 기둥에 일정 간격으로 수평하게 설치되는 복수 개의 바닥재와 상기 기둥 사이에 소정의 높이를 가지도록 설치되어 양측 기둥에 결합되는 적어도 하나 이상의 전단 벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조{performance based seismic design structure for earthquake damage reduction}

본 발명은 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조로 건축 구조물의 내진 성능을 효과적으로 향상시키기 위한 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조에 관한 것이다.

일반적으로 일본에서는 지진의 빈도가 매우 높고, 지진의 규모도 커서 경각심을 가지고 있다.

국내에서 발생되는 지진에 대해서는 크게 걱정이 없었으나, 최근 경북 경주에서 일어난 리히터 규모 5.8의 경주 지진을 격으면서 지진의 위험성 및 대책마련에 대한 중요성이 커지고 있다.

특히, 국내에서 지진관측을 시작한 1978년 이후, 현재까지 연평균 30회 이상의 지진 발생 빈도를 보이는 점을 고려하면, 내진설계가 중요하나 구조적 안정성 및 경제성에 의해 적용에 어려움이 있었다.

내진 성능을 높이기 위해 한국공개실용신안 제20-2012-0008641호 "마찰형 내진댐퍼"와 같은 기술이 개발되었으나, 내진 댐퍼만으로는 충분한 내진 성능을 확보하는데 어려움이 있었다.

이에따라, 보다 높은 구조적 안정성을 가지고, 경제성을 높이기 위한 기술 개발의 필요성이 제기되고 있다.

한국공개실용신안 제20-2012-0008641호 "마찰형 내진댐퍼"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 간단한 구조로 지진에 대한 구조적 안정성을 높이기 위한 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조는 바닥면에 하단이 고정되도록 수직하게 설치되는 복수 개의 기둥과 상기 기둥에 일정 간격으로 수평하게 설치되는 복수 개의 바닥재와 상기 기둥 사이에 소정의 높이를 가지도록 설치되어 양측 기둥에 결합되는 적어도 하나 이상의 전단 벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수 개의 전단 벽은 동일 높이에 설치되는 전단 벽은 상호 평행하게 배치되되, 다른 높이에는 설치되는 전단 벽과는 90도 각도로 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바닥재와 바닥재 사이에 배치되어 진동을 상쇄시키기 위한 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기둥과 바닥재가 접하는 위치에 기둥과 바닥재의 결합을 보강시켜주는 헌치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조에 의하면, 간단한 구조로 지진에 대한 구조적 안정성을 효과적으로 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조를 도시한 도면.
도 2 또는 도 3은 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조의 전단 벽을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조의 댐퍼를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조의 거동 분석 결과를 도시한 도면.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조를 도시한 도면이며, 도 2 또는 도 3은 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조의 전단 벽을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조의 댐퍼를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조의 거동 분석 결과를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조는 바닥면(100)에 하단이 고정되도록 수직하게 설치되는 복수 개의 기둥(1)과 상기 기둥(1)에 일정 간격으로 수평하게 설치되는 복수 개의 바닥재(2)와 상기 기둥(1) 사이에 소정의 높이를 가지도록 설치되어 양측 기둥(1)에 결합되는 적어도 하나 이상의 전단 벽(3)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 기둥(1)은 레일 기둥(Rail Column, 1a)과 속 빈 기둥(Hollow Column, 1b)가 복합적으로 사용될 수 있다.

예를 들면, 레일 기둥(1a)과 속 빈 기둥(1b)이 교번하는 형태로 배치되거나, 바닥재(2)의 모서리부에는 속 빈 기둥(1b)이 배치되는 형태 등 다양한 배치 형태로 배치될 수 있다.

또한, 상기 기둥(1)은 바닥면(100)에 소정의 깊이로 설치됨이 구조적인 안정성을 증가시킬 수 있음에 따라 가장 바람직하다.

또한, 수직한 기둥(1)의 지지력을 보강해주기 위해 바닥재(2)와 기둥(1) 사이에 경사지게 설치되는 적어도 하나 이상의 보조 기둥(1c)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 기둥(1)과 바닥재(2) 또는 바닥면(100)이 접하는 위치에 기둥(1)과 바닥재(2) 또는 바닥면(100)의 결합을 보강시켜주는 헌치(5)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 전단 벽(3)은 동일 높이에 설치되는 전단 벽(3)은 상호 평행하게 배치되되, 다른 높이에는 설치되는 전단 벽과는 90도 각도로 교차하도록 배치됨이 바람직하다.

일 예로써, 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 높이로 바닥면(100)에 설치되는 기둥(1a) 사이에 설치되는 전단 벽(3a)은 상호 평행하게 배치되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 다른 높이(바닥재)에 설치되는 전단벽(3b)은 다른 전단벽(3a)과 90도 각도로 교차하도록 설치됨이 바람직하다.

본 실시예에서는 가장 낮은위치의 바닥면(100)에 설치된 전단 벽(3a)과 그 위에 설치되는 바닥재(2)에 설치된 전단 벽(3b)이 교차하는 형태로만 설명하였으나, 이와 같은 형태로 하부에 설치된 전단 벽(3a)과 상부에 설치되는 전단 벽(3b)이 교차 하는 형태로 높이가 상이하게 설치된 복수 개의 바닥재(2)에 반복하여 교차하도록 설치될 수도 있다.

또한, 상기 바닥재(2)와 바닥재(2) 사이에 배치되어 진동을 상쇄시키기 위한 댐퍼(4)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

이때, 상기 댐퍼(4)는 유압 또는 탄성체를 이용한 형태로 구성될 수도 있으나, 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조에서는 진동 에너지를 마찰로 상쇄시키도록 구성됨이 바람직하다.

보다 상세하게는, 상부 바닥재(2)에 고정되는 슬라이드부재(11)가 하부 바닥재(2)에 고정되는 복수 개의 마찰부재(12) 사이에 배치되고 고정부재(11)가 마찰부재(12)를 감싸 고정시키도록 구성되어, 진동 발생시 슬라이드부재(11)가 마찰부재(12) 사이에서 이동할 때 발생되는 마찰에 의해 진동 에너지를 상쇄시키도록 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조를 통해서 도 5에 도시된 바와 같이 진동 주기(s)를 (a) 0.2976, (b) 0.2058, (c) 0.1173, (d) 0.0861, (e) 0.0698 로 변경하여 구조 거동 분석을 실시하였을 때 안정적인 거동을 보이는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 기둥
2 : 바닥재
3 : 전단 벽
4 : 댐퍼
5 : 헌치
11 : 슬라이드부재
12 : 마찰부재
13 : 고정부재
100 : 바닥면

Claims (4)

1. 바닥면에 하단이 고정되도록 수직하게 설치되는 복수 개의 기둥과;
   상기 기둥에 일정 간격으로 수평하게 설치되는 복수 개의 바닥재와;
   상기 기둥 사이에 소정의 높이를 가지도록 설치되어 양측 기둥에 결합되는 적어도 하나 이상의 전단 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는
   지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수 개의 전단 벽은
   동일 높이에 설치되는 전단 벽은 상호 평행하게 배치되되,
   다른 높이에는 설치되는 전단 벽과는 90도 각도로 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는
   지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 바닥재와 바닥재 사이에 배치되어 진동을 상쇄시키기 위한 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는
   지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 기둥과 바닥재가 접하는 위치에 기둥과 바닥재의 결합을 보강시켜주는 헌치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   지진피해 경감을 위한 성능기반 내진설계 구조.
   

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