KR20240061387A - Seismic strengthening device for structure - Google Patents
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Abstract
구조물용 내진 보강장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 본 발명의 구조물용 내진 보강장치는: 구조물의 상부구조물과 연결되는 상부프레임부와, 지면에 설치되고, 상부프레임부의 하측에 위치되는 하부프레임부와, 구조물의 기둥체와 연결되고, 상부프레임부와 하부프레임부 사이에 위치되는 연결프레임부와, 상부프레임부 및 연결프레임부와, 하부프레임부 및 연결프레임부를 연결하며, 서로 다른 방향으로 회전되면서 상부구조물, 상부프레임부 및 연결프레임부를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지를 소산하는 한 쌍의 점탄성댐퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다. An invention regarding a seismic reinforcement device for structures is disclosed. The seismic reinforcement device for a structure of the present invention includes: an upper frame part connected to the superstructure of the structure, a lower frame part installed on the ground and located below the upper frame part, and connected to the column of the structure, and the upper frame It connects the connecting frame part located between the upper frame part and the lower frame part, the upper frame part and the connecting frame part, and the lower frame part and the connecting frame part, and rotates in different directions to move the superstructure, the upper frame part and the connecting frame part horizontally. It is characterized by including a pair of viscoelastic damper parts that dissipate vibration energy in one direction and dissipate vibration energy.
Description
본 발명은 구조물용 내진 보강장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 구조물의 내진 성능이 높아짐은 물론, 내진 보강에 필요한 공간을 최소화할 수 있어 공간의 효율성이 향상되는 구조물용 내진 보강장치에 관한 것이다. The present invention relates to a seismic reinforcement device for structures, and more specifically, to a seismic reinforcement device for structures that not only increases the seismic performance of structures, but also minimizes the space required for seismic reinforcement, thereby improving space efficiency. .
일반적으로, 필로티 구조물은 건축물의 기초를 이루는 바닥면으로부터 정해진 높이로 설치되는 복수개의 기둥체가 상부 구조물을 지탱하는 구조물로, 지상층 공간이 있다. 지상층 공간(이하, 1층 이라고 함)은 보행자나 차량의 통행 공간으로 제공되거나, 주차 공간 등으로 활용될 수 있으므로, 일반 다가구 주택이나 아파트와 같은 건물에 현재 많이 적용되고 있는 추세이다.In general, a piloti structure is a structure in which a plurality of pillars installed at a predetermined height from the floor forming the foundation of a building supports an upper structure, and has a space on the ground floor. The ground floor space (hereinafter referred to as the first floor) can be used as a space for pedestrians or vehicles to pass through, or as a parking space, so it is currently being widely applied to buildings such as general multi-family houses or apartments.
종래의 내진 보강장치는 마찰 및 강재 댐퍼를 포함하며, 층 사이에 발생되는 전단력이 그대로 전달되도록 강성이 매우 큰 크러스나 강판을 통해 구조물에 설치된다. 필로티 구조물 역시 지진의 발생시 변형되거나 손상되는 것을 방지하기 위해 내진 보강장치가 필요하다. Conventional seismic reinforcement devices include friction and steel dampers, and are installed in the structure through a very rigid crust or steel plate so that the shear force generated between layers is transmitted as is. Piloti structures also require seismic reinforcement devices to prevent them from being deformed or damaged in the event of an earthquake.
특히, 필로티 구조물은 상부층에 비하여 강성이 매우 부족한 1층에 내진 보강장치가 필요하며, 1층에 종래의 내진 보강장치를 적용하려면 기둥 사이에 배치하여 대각선으로 연결하거나 트러스 또는 강판을 댐퍼 등의 내진 보강장치의 상하부에 부착하여 설치해야 하므로, 보행자나 차량의 통행 등에 방해됨은 물론, 공간의 협소해져 공간의 활용도가 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.In particular, the piloti structure requires a seismic reinforcement device on the first floor, which has very poor rigidity compared to the upper floor. To apply a conventional seismic reinforcement device to the first floor, place it between columns and connect them diagonally, or install trusses or steel plates as earthquake-resistant dampers, etc. Since it must be installed by attaching it to the top and bottom of the reinforcement device, there is a problem in that it not only interferes with the passage of pedestrians or vehicles, but also narrows the space, reducing space utilization. Therefore, there is a need to improve this.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2022-0049254호(발명의 명칭: 제진 장치, 공개일: 2022.04.21.)에 개시되어 있다.The background technology for the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2022-0049254 (Title of the invention: Vibration control device, Publication date: 2022.04.21.).
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 구조물의 내진 성능이 높아짐은 물론, 내진 보강에 필요한 공간을 최소화할 수 있어 공간의 효율성이 향상되는 구조물용 내진 보강장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was created in response to the above-mentioned need, and its purpose is to provide a seismic reinforcement device for structures that not only increases the seismic performance of the structure, but also improves space efficiency by minimizing the space required for seismic reinforcement. there is.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 구조물용 내진 보강장치는: 구조물의 상부구조물과 연결되는 상부프레임부; 지면에 설치되고, 상부프레임부의 하측에 위치되는 하부프레임부; 상기 구조물의 기둥체와 연결되고, 상기 상부프레임부와 상기 하부프레임부 사이에 위치되는 연결프레임부; 및 상기 상부프레임부 및 상기 연결프레임부와, 상기 하부프레임부 및 상기 연결프레임부를 연결하며, 서로 다른 방향으로 회전되면서 상기 상부구조물, 상기 상부프레임부 및 상기 연결프레임부를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지를 소산하는 한 쌍의 점탄성댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the seismic reinforcement device for structures of the present invention includes: an upper frame portion connected to the superstructure of the structure; A lower frame part installed on the ground and located below the upper frame part; A connection frame part connected to the pillar of the structure and located between the upper frame part and the lower frame part; and connects the upper frame portion and the connecting frame portion, the lower frame portion and the connecting frame portion, and rotates in different directions to laterally displace the upper structure, the upper frame portion, and the connecting frame portion, and vibrate. It is characterized in that it includes a pair of viscoelastic damper parts that dissipate energy.
또한, 한 쌍의 상기 점탄성댐퍼부는, 상기 상부프레임부와 상기 연결프레임부를 연결하고, 회전되면서 상기 상부구조물 및 상기 상부프레임부을 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지를 소산하는 제1점탄성댐퍼부; 및 상기 하부프레임부와 상기 연결프레임부를 연결하고, 회전되면서 상기 제1점탄성댐퍼부와 다른 방향으로 회전되면서 상기 연결프레임부를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지를 소산하는 제2점탄성댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the pair of viscoelastic damper portions include: a first viscoelastic damper portion that connects the upper frame portion and the connecting frame portion, rotates to displace the upper structure and the upper frame portion in the lateral direction, and dissipates vibration energy; And a second viscoelastic damper part that connects the lower frame part and the connection frame part and rotates in a direction different from the first viscoelastic damper part to laterally displace the connection frame part and dissipate vibration energy. It is characterized by:
또한, 상기 제1점탄성댐퍼부는, 상기 상부프레임부와 연결되는 제1상부 점탄성댐퍼; 상기 연결프레임부와 연결되는 제1연결 점탄성댐퍼; 상기 제1상부 점탄성댐퍼와 상기 제1연결 점탄성댐퍼 사이에 배치되고, 진동에너지를 소산하는 제1점탄성패드; 및 상기 제1상부 점탄성댐퍼와 상기 제1연결 점탄성댐퍼가 회전가능하게 결합하고, 상기 제1점탄성패드와 결합되는 제1결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the first viscoelastic damper unit includes a first upper viscoelastic damper connected to the upper frame part; A first connection viscoelastic damper connected to the connection frame portion; a first viscoelastic pad disposed between the first upper viscoelastic damper and the first connection viscoelastic damper and dissipating vibration energy; And a first coupling portion rotatably coupled to the first upper viscoelastic damper and the first connection viscoelastic damper and coupled to the first viscoelastic pad.
또한, 상기 제1상부 점탄성댐퍼는, 상기 상부프레임부와 연결되는 제1상부 점탄성댐퍼판; 및 상기 제1상부 점탄성댐퍼판에 서로 이격되게 연결되고, 상기 제1결합부가 관통되게 결합되며, 사이에 상기 제1연결 점탄성댐퍼가 위치되는 한 쌍의 제1상부 점탄성블록;을 포함하고, 상기 제1점탄성패드는 한 쌍으로 상기 제1연결 점탄성댐퍼의 양측에 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the first upper viscoelastic damper includes: a first upper viscoelastic damper plate connected to the upper frame portion; And a pair of first upper viscoelastic blocks that are connected to the first upper viscoelastic damper plate to be spaced apart from each other, the first coupling portion is coupled to pass through, and the first connected viscoelastic damper is positioned between them. The first viscoelastic pad is characterized in that a pair is disposed on both sides of the first connected viscoelastic damper.
또한, 상기 제1연결 점탄성댐퍼는, 상기 연결프레임부와 연결되는 제1연결 점탄성댐퍼판; 및 상기 제1연결 점탄성댐퍼판과 연결되고, 상기 제1결합부가 관통되게 결합되며, 상기 제1상부 점탄성블록 사이에 위치되며, 양측에 상기 제1점탄성패드가 위치되는 제1연결 점탄성블록;을 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the first connection viscoelastic damper includes: a first connection viscoelastic damper plate connected to the connection frame portion; And a first connection viscoelastic block connected to the first connection viscoelastic damper plate, coupled with the first coupling portion penetratingly, positioned between the first upper viscoelastic blocks, and having the first viscoelastic pads located on both sides; It is characterized by including.
또한, 상기 제2점탄성댐퍼부는, 상기 하부프레임부와 연결되는 제2하부 점탄성댐퍼; 상기 연결프레임부와 연결되는 제2연결 점탄성댐퍼; 상기 제2하부 점탄성댐퍼와 상기 제2연결 점탄성댐퍼 사이에 배치되고, 진동에너지를 소산하는 제2점탄성패드; 및 상기 제2하부 점탄성댐퍼와 상기 제2연결 점탄성댐퍼가 회전가능하게 결합하고, 상기 제2점탄성패드와 결합되는 제2결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the second viscoelastic damper unit includes a second lower viscoelastic damper connected to the lower frame part; A second connection viscoelastic damper connected to the connection frame portion; a second viscoelastic pad disposed between the second lower viscoelastic damper and the second connection viscoelastic damper and dissipating vibration energy; And a second coupling portion rotatably coupled to the second lower viscoelastic damper and the second connection viscoelastic damper and coupled to the second viscoelastic pad.
또한, 상기 제2하부 점탄성댐퍼는, 상기 하부프레임부와 연결되는 제2하부 점탄성댐퍼판; 및 상기 제2하부 점탄성댐퍼판에 서로 이격되게 연결되고, 상기 제2결합부가 관통되게 결합되며, 사이에 상기 제2연결 점탄성댐퍼가 위치되는 한 쌍의 제2하부 점탄성블록;을 포함하고, 상기 제2점탄성패드는 한 쌍으로 상기 제2연결 점탄성댐퍼의 양측에 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the second lower viscoelastic damper includes a second lower viscoelastic damper plate connected to the lower frame portion; And a pair of second lower viscoelastic blocks connected to the second lower viscoelastic damper plate to be spaced apart from each other, the second coupling portion penetratingly coupled, and the second connected viscoelastic damper positioned between them. The second viscoelastic pad is characterized in that a pair is disposed on both sides of the second connected viscoelastic damper.
또한, 상기 제2연결 점탄성댐퍼는, 상기 연결프레임부와 연결되는 제2연결 점탄성댐퍼판; 및 상기 제2연결 점탄성댐퍼판과 연결되고, 상기 제2결합부가 관통되게 결합되며, 상기 제2하부 점탄성블록 사이에 위치되며, 양측에 상기 제2점탄성패드가 위치되는 제2연결 점탄성블록;을 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the second connection viscoelastic damper includes a second connection viscoelastic damper plate connected to the connection frame portion; And a second connection viscoelastic block connected to the second connection viscoelastic damper plate, coupled with the second coupling portion penetratingly, positioned between the second lower viscoelastic blocks, and having the second viscoelastic pads located on both sides. It is characterized by including.
본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치는 상부프레임부 및 연결프레임부와, 하부프레임부 및 연결프레임부를 각각 연결하는 점탄성댐퍼부가 서로 다른 방향으로 회전되면서 진동에너지를 소산함에 따라, 구조물의 내진 성능이 향상시켜 구조물의 손상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In the seismic reinforcement device for structures according to the present invention, the viscoelastic damper portions connecting the upper frame portion and the connecting frame portion, and the lower frame portion and the connecting frame portion, respectively, rotate in different directions to dissipate vibration energy, thereby improving the seismic performance of the structure. It has the effect of reducing damage to structures.
또한, 본 발명에서는 구조물용 내진 보강장치가 구조물의 기둥체에 수직방향으로 설치되어 최소한의 설치공간만 필요하므로, 공간의 효율성이 향상되는 효과가 있다. In addition, in the present invention, the seismic reinforcement device for the structure is installed in the vertical direction on the column of the structure and only requires a minimum installation space, thereby improving space efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치가 적용된 구조물을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치에서 점탄성댐퍼부의 제1점탄성댐퍼부 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 3의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치에서 점탄성댐퍼부의 제2점탄성댐퍼부 부분을 확대한 도면이다.
도 7은 도 6의 정면도이다.
도 8은 도 6의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 회전변형되면서 지진에너지를 소산하는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 회전모멘트를 모델링한 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 해석모델화한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 이론 및 해석 시뮬레이션 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 적용되는 구조물의 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13의 구조물 평면변위 및 구조물의 코어벽체 반대측 코너의 층별 변위를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 적용되기 전의 구조물을 비선형 시간이력해석을 통해 분석한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 적용된 구조물을 비선형 시간이력해석을 통해 분석한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 적용 전후로 변화된 구조물의 최대 층간 드리프트 비율 변화그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 적용 전후로 변화된 구조물의 변위 변화그래프이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 성능을 히스테리스곡선 그래프로 나타낸 것이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 지진 발생시 시간에 따른 지진에너지의 소산과 변위를 나타낸 도면이다. Figure 1 is a diagram schematically showing a structure to which a seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention is applied.
Figure 2 is a perspective view of a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an enlarged view of the first viscoelastic damper portion of the viscoelastic damper portion in the seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front view of Figure 3.
Figure 5 is an exploded perspective view of Figure 3.
Figure 6 is an enlarged view of the second viscoelastic damper portion of the viscoelastic damper portion in the seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a front view of Figure 6.
Figure 8 is an exploded perspective view of Figure 6.
Figure 9 is a diagram showing how a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention dissipates seismic energy while being rotationally deformed.
Figure 10 is a diagram showing modeling of the rotation moment of the seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a drawing showing an analysis model of a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a theoretical and analytical simulation graph of a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a diagram showing an example of a structure to which a seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 14 is a view showing the plane displacement of the structure of FIG. 13 and the displacement of each floor at the corner opposite the core wall of the structure.
Figure 15 is a graph analyzing a structure before the seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention is applied through nonlinear time history analysis.
Figure 16 is a graph analyzing a structure to which a seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention has been applied through nonlinear time history analysis.
Figure 17 is a graph of the change in the maximum inter-story drift ratio of the structure before and after the application of the seismic reinforcement device for the structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 18 is a graph of the change in displacement of the structure before and after the application of the seismic reinforcement device for the structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 19 shows the performance of the seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention as a hysteresis curve graph.
Figure 20 is a diagram showing the dissipation and displacement of seismic energy over time when an earthquake occurs in a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치가 적용된 구조물을 대략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치에서 점탄성댐퍼부의 제1점탄성댐퍼부 부분을 확대한 도면이고, 도 4는 도 3의 정면도이고, 도 5는 도 3의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진보강장치에서 점탄성댐퍼부의 제2점탄성댐퍼부 부분을 확대한 도면이고, 도 7은 도 6의 정면도이고, 도 8은 도 6의 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 회전변형되면서 지진에너지를 소산하는 것을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 회전모멘트를 모델링한 것을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 해석모델화한 도면이다. Figure 1 is a diagram schematically showing a structure to which a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention is applied, Figure 2 is a perspective view of a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a It is an enlarged view of the first viscoelastic damper part of the viscoelastic damper part in the seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the invention, Figure 4 is a front view of Figure 3, Figure 5 is an exploded perspective view of Figure 3, and Figure 6 is It is an enlarged view of the second viscoelastic damper portion of the viscoelastic damper portion in the seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a front view of FIG. 6, FIG. 8 is an exploded perspective view of FIG. 6, and FIG. 9 is a diagram showing that the seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention dissipates seismic energy while being rotationally deformed, and Figure 10 is a diagram showing the rotational moment of the seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention. This is a drawing showing this, and Figure 11 is a drawing showing an analysis model of a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)는 상부프레임부(100), 하부프레임부(200), 연결프레임부(300) 및 점탄성댐퍼부(400)를 포함한다. 상부프레임부(100)는 구조물(10)의 상부구조물(11)과 연결된다. 구조물(10)은 필로티 구조물로, 상부구조물(11)의 하측에 복수개의 기둥체(12)가 설정의 간격으로 배열될 수 있다. 상부프레임부(100)는 상부구조물(11)의 상부 슬래브나 보에 연결될 수 있다. Referring to Figures 1 to 10, the seismic reinforcement device 1 for a structure according to an embodiment of the present invention includes an upper frame part 100, a lower frame part 200, a connecting frame part 300, and a viscoelastic damper part. Includes 400. The upper frame portion 100 is connected to the upper structure 11 of the structure 10. The structure 10 is a piloti structure, and a plurality of pillars 12 may be arranged at predetermined intervals on the lower side of the superstructure 11. The upper frame portion 100 may be connected to the upper slab or beam of the superstructure 11.
상부프레임부(100)는 상부강재판부(110)와 상부형강부(120)를 포함한다. 상부강재판부(110)는 상부구조물(11)의 하측에 결합된다. 상부형강부(120)는 H형강으로 상부강재판부(110)에 용접접합된다. The upper frame part 100 includes an upper steel plate part 110 and an upper shape steel part 120. The upper steel plate portion 110 is coupled to the lower side of the upper structure 11. The upper section steel portion 120 is welded to the upper steel plate section 110 using H-beam steel.
하부프레임부(200)는 지면(20)에 설치되고, 상부프레임부(100)의 하측에 위치된다. 하부프레임부(200)는 하부강재판부(210)와 하부형강부(220)를 포함한다. 하부프레임부(200)는 지면(20)에 설치된다. 하부형강부(220)는 H형강으로 상부강재판부(110)에 용접접합될 수 있다. The lower frame part 200 is installed on the ground 20 and is located below the upper frame part 100. The lower frame portion 200 includes a lower steel plate portion 210 and a lower section steel portion 220. The lower frame portion 200 is installed on the ground 20. The lower section steel portion 220 may be welded to the upper steel plate section 110 using H-beam steel.
연결프레임부(300)는 구조물(10)의 기둥체(12)와 연결되고, 상부프레임부(100)와 하부프레임부(200) 사이에 위치된다. 기둥체(12)는 후술된 점탄성댐퍼부(400)의 회전항복모멘트에만 저항할 수 있도록 최소한의 크기를 가진 부재일 수 있다. The connection frame portion 300 is connected to the pillar 12 of the structure 10 and is located between the upper frame portion 100 and the lower frame portion 200. The column body 12 may be a member with a minimum size so as to resist only the rotational yield moment of the viscoelastic damper portion 400, which will be described later.
한 쌍의 점탄성댐퍼부(400)는 상부프레임부(100) 및 연결프레임부(300)와, 하부프레임부(200) 및 연결프레임부(300)를 연결하며, 지진의 발생시 즉, 구조물(10)의 층간변위에 의해 서로 다른 방향으로 회전되면서 상부구조물(11), 상부프레임부(100) 및 연결프레임부(300)를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산한다. A pair of viscoelastic damper parts 400 connects the upper frame part 100 and the connecting frame part 300, the lower frame part 200 and the connecting frame part 300, and when an earthquake occurs, that is, the structure 10 ) rotates in different directions due to the inter-floor displacement, displacing the superstructure 11, the upper frame portion 100, and the connecting frame portion 300 in the lateral direction, and dissipating vibration energy, that is, seismic energy.
한 쌍의 점탄성댐퍼부(400)는 제1점탄성댐퍼부(410)와 제2점탄성댐퍼부(420)를 포함한다. 제1점탄성댐퍼부(410)는 상부프레임부(100)와 연결프레임부(300)를 연결하고, 지진의 발생시 즉, 구조물(10)의 층간변위에 의해 회전되면서 상부구조물(11) 및 상부프레임부(100)를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산한다. The pair of viscoelastic damper parts 400 includes a first viscoelastic damper part 410 and a second viscoelastic damper part 420. The first viscoelastic damper part 410 connects the upper frame part 100 and the connecting frame part 300, and when an earthquake occurs, that is, it rotates due to the inter-floor displacement of the structure 10 and moves the upper structure 11 and the upper frame. The unit 100 is displaced laterally and vibration energy, that is, seismic energy, is dissipated.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1점탄성댐퍼부(410)는 제1상부 점탄성댐퍼(411), 제1연결 점탄성댐퍼(412), 제1점탄성패드(413) 및 제1결합부(414)를 포함한다. 제1상부 점탄성댐퍼(411)는 상부프레임부(100)와 연결된다. Referring to Figures 3 to 5, the first viscoelastic damper unit 410 includes a first upper viscoelastic damper 411, a first connection viscoelastic damper 412, a first viscoelastic pad 413, and a first coupling portion 414. ) includes. The first upper viscoelastic damper 411 is connected to the upper frame portion 100.
제1상부 점탄성댐퍼(411)는 제1상부 점탄성댐퍼판(411a)과 한 쌍의 제1상부 점탄성블록(411b)을 포함한다. 제1상부 점탄성댐퍼판(411a)은 상부프레임부(100)와 연결된다. 제1상부 점탄성댐퍼판(411a)은 상부프레임부(100)의 상부형강부(120)에 용접접합될 수 있다. The first upper viscoelastic damper 411 includes a first upper viscoelastic damper plate 411a and a pair of first upper viscoelastic blocks 411b. The first upper viscoelastic damper plate 411a is connected to the upper frame portion 100. The first upper viscoelastic damper plate 411a may be welded to the upper section steel section 120 of the upper frame section 100.
한 쌍의 제1상부 점탄성블록(411b)은 제1상부 점탄성댐퍼판(411a)에 서로 이격되게 연결되고, 제1결합부(414)가 관통되게 결합되며, 사이에 제1연결 점탄성댐퍼(412)가 위치된다. 이때, 한 쌍의 제1상부 점탄성블록(411b) 사이에 제1연결 점탄성댐퍼(412)의 제1연결 점탄성블록(412b)이 위치된다. A pair of first upper viscoelastic blocks 411b are connected to the first upper viscoelastic damper plate 411a to be spaced apart from each other, and a first coupling portion 414 is coupled to penetrate through them, and a first connection viscoelastic damper 412 is provided between them. ) is located. At this time, the first connection viscoelastic block 412b of the first connection viscoelastic damper 412 is located between the pair of first upper viscoelastic blocks 411b.
제1연결 점탄성댐퍼(412)는 연결프레임부(300)와 연결된다. 제1연결 점탄성댐퍼(412)는 제1연결 점탄성댐퍼판(412a)과 제1연결 점탄성블록(412b)을 포함한다. The first connection viscoelastic damper 412 is connected to the connection frame portion 300. The first connected viscoelastic damper 412 includes a first connected viscoelastic damper plate 412a and a first connected viscoelastic block 412b.
제1연결 점탄성댐퍼판(412a)은 연결프레임부(300)와 연결된다. 제1연결 점탄성댐퍼판(412a)은 연결프레임부(300)의 상부(도 3 기준)에 용접접합될 수 있다. The first connection viscoelastic damper plate 412a is connected to the connection frame portion 300. The first connection viscoelastic damper plate 412a may be welded to the upper part of the connection frame portion 300 (based on FIG. 3).
제1연결 점탄성블록(412b)은 제1연결 점탄성댐퍼판(412a)과 연결되고, 제1결합부(414)가 관통되게 결합되며, 제1상부 점탄성블록(411b) 사이에 위치되며, 양측에 제1점탄성패드(413)가 위치된다. The first connection viscoelastic block 412b is connected to the first connection viscoelastic damper plate 412a, is coupled so that the first coupling portion 414 penetrates, and is located between the first upper viscoelastic blocks 411b, on both sides. The first viscoelastic pad 413 is located.
제1점탄성패드(413)는 제1상부 점탄성댐퍼(411)와 제1연결 점탄성댐퍼(412) 사이에 배치되며, 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산한다. 제1점탄성패드(413)는 한 쌍으로 제1연결 점탄성댐퍼(412)의 양측에 배치된다. 제1점탄성패드(413)는 제1연결 점탄성댐퍼(412)의 제1연결 점탄성블록(412b)의 양측에 배치되고, 제1상부 점탄성댐퍼(411)에 구비된 한 쌍의 제1상부 점탄성블록(411b)과 서로 이웃하게 배치된다.The first viscoelastic pad 413 is disposed between the first upper viscoelastic damper 411 and the first connection viscoelastic damper 412, and dissipates vibration energy, that is, seismic energy. The first viscoelastic pads 413 are arranged in pairs on both sides of the first connected viscoelastic damper 412. The first viscoelastic pad 413 is disposed on both sides of the first connection viscoelastic block 412b of the first connection viscoelastic damper 412, and is a pair of first upper viscoelastic blocks provided in the first upper viscoelastic damper 411. It is placed adjacent to (411b).
제1점탄성패드(413)는 제1상부 점탄성댐퍼(411)와 제1연결 점탄성댐퍼(412)의 회전시 마찰력을 발생하여 진동에너지 즉, 지진에너지를 열에너지로 소산한다. The first viscoelastic pad 413 generates friction when the first upper viscoelastic damper 411 and the first connection viscoelastic damper 412 rotate and dissipates vibration energy, that is, seismic energy, into thermal energy.
제1결합부(414)는 제1상부 점탄성댐퍼(411)와 제1연결 점탄성댐퍼(412)가 회전가능하게 결합하고, 제1점탄성패드(413)와 결합된다. 이때, 제1상부 점탄성댐퍼(411)와 제1연결 점탄성댐퍼(412)는 제1결합부(414)를 회전축으로 회전될 수 있다. The first coupling portion 414 rotatably couples the first upper viscoelastic damper 411 and the first connection viscoelastic damper 412, and is coupled to the first viscoelastic pad 413. At this time, the first upper viscoelastic damper 411 and the first connection viscoelastic damper 412 may be rotated with the first coupling portion 414 as the rotation axis.
제1결합부(414)는 제1결합볼트(414a)와 제1결합너트(414b)를 포함한다. 제1결합볼트(414a)는 제1상부 점탄성댐퍼(411), 제1연결 점탄성댐퍼(412) 및 제1점탄성패드(413)를 관통한다. 이때, 제1결합볼트(414a)는 제1연결 점탄성댐퍼(412)의 제1연결 점탄성블록(412b)과 제1상부 점탄성댐퍼(411)에 구비된 한 쌍의 제1상부 점탄성블록(411b)을 각각 관통한다.The first coupling portion 414 includes a first coupling bolt 414a and a first coupling nut 414b. The first coupling bolt 414a penetrates the first upper viscoelastic damper 411, the first connection viscoelastic damper 412, and the first viscoelastic pad 413. At this time, the first coupling bolt 414a is connected to the first connection viscoelastic block 412b of the first connection viscoelastic damper 412 and a pair of first upper viscoelastic blocks 411b provided in the first upper viscoelastic damper 411. penetrates each.
제1결합너트(414b)는 제1결합볼트(414a)와 결합되고, 제1상부 점탄성댐퍼(411)와 제1연결 점탄성댐퍼(412)에 제1결합볼트(414a)를 고정시킨다. The first coupling nut 414b is coupled to the first coupling bolt 414a, and secures the first coupling bolt 414a to the first upper viscoelastic damper 411 and the first connection viscoelastic damper 412.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 제2점탄성댐퍼부(420)는 하부프레임부(200)와 연결프레임부(300)를 연결하고, 지진의 발생시 즉, 구조물(10)의 층간변위에 의해 회전되면서 제1점탄성댐퍼부(410)와 다른 방향으로 회전되면서 연결프레임부(300)를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산한다. Referring to Figures 6 to 8, the second viscoelastic damper part 420 connects the lower frame part 200 and the connecting frame part 300, and rotates when an earthquake occurs, that is, due to the inter-floor displacement of the structure 10. As it rotates in a direction different from the first viscoelastic damper part 410, the connection frame part 300 is displaced laterally and vibration energy, that is, seismic energy, is dissipated.
제2점탄성댐퍼부(420)는 제2하부 점탄성댐퍼(421), 제2연결 점탄성댐퍼(422) 및 제2결합부(424)를 포함한다. 제2하부 점탄성댐퍼(421)는 하부프레임부(200)와 연결된다. 제2하부 점탄성댐퍼(421)는 제2하부 점탄성댐퍼판(421a)과 한 쌍의 제2하부 점탄성블록(421b)을 포함한다. The second viscoelastic damper portion 420 includes a second lower viscoelastic damper 421, a second connected viscoelastic damper 422, and a second coupling portion 424. The second lower viscoelastic damper 421 is connected to the lower frame portion 200. The second lower viscoelastic damper 421 includes a second lower viscoelastic damper plate 421a and a pair of second lower viscoelastic blocks 421b.
제2하부 점탄성댐퍼판(421a)은 하부프레임부(200)와 연결된다. 제2하부 점탄성댐퍼판(421a)은 하부프레임부(200)의 하부형강부(220)에 용접접합될 수 있다. The second lower viscoelastic damper plate 421a is connected to the lower frame portion 200. The second lower viscoelastic damper plate 421a may be welded to the lower section steel section 220 of the lower frame section 200.
한 쌍의 제2하부 점탄성블록(421b)은 제2하부 점탄성댐퍼판(421a)에 서로 이격되게 연결되고, 제2결합부(424)가 관통되게 결합되며, 사이에 제2연결 점탄성댐퍼(422)가 위치된다. 이때, 한 쌍의 제2하부 점탄성블록(421b) 사이에 제2연결 점탄성댐퍼(422)의 제2연결 점탄성블록(422b)이 위치된다. A pair of second lower viscoelastic blocks 421b are connected to the second lower viscoelastic damper plate 421a to be spaced apart from each other, and a second coupling portion 424 is coupled to penetrate through them, and a second connection viscoelastic damper 422 is provided between them. ) is located. At this time, the second connection viscoelastic block 422b of the second connection viscoelastic damper 422 is located between the pair of second lower viscoelastic blocks 421b.
제2연결 점탄성댐퍼(422)는 연결프레임부(300)와 연결된다. 제2연결 점탄성댐퍼(422)는 제2연결 점탄성댐퍼판(422a)과 제2연결 점탄성블록(422b)을 포함한다. 제2연결 점탄성댐퍼판(422a)은 연결프레임부(300)와 연결된다. 제2연결 점탄성댐퍼판(422a)은 연결프레임부(300)의 하부(도 6 기준)에 용접접합될 수 있다.The second connection viscoelastic damper 422 is connected to the connection frame portion 300. The second connected viscoelastic damper 422 includes a second connected viscoelastic damper plate 422a and a second connected viscoelastic block 422b. The second connection viscoelastic damper plate 422a is connected to the connection frame portion 300. The second connection viscoelastic damper plate 422a may be welded to the lower part of the connection frame portion 300 (based on FIG. 6).
제2연결 점탄성블록(422b)은 제2연결 점탄성댐퍼판(422a)과 연결되고, 제2결합부(424)가 관통되게 결합되며, 제2하부 점탄성블록(421b) 사이에 위치되며, 양측에 제2점탄성패드(423)가 위치된다. The second connection viscoelastic block 422b is connected to the second connection viscoelastic damper plate 422a, is coupled so that the second coupling portion 424 penetrates, and is located between the second lower viscoelastic blocks 421b, on both sides. The second viscoelastic pad 423 is located.
제2점탄성패드(423)는 제2하부 점탄성댐퍼(421)와 제2연결 점탄성댐퍼(422) 사이에 배치되고, 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산한다. 제2점탄성패드(423)는 한 쌍으로 제2연결 점탄성댐퍼(422)의 양측에 배치된다. 제2점탄성패드(423)는 제2연결 점탄성댐퍼(422)의 제2연결 점탄성블록(422b) 양측에 배치되고, 제2하부 점탄성댐퍼(421)에 구비된 한 쌍의 제2하부 점탄성블록(421b)과 서로 이웃하게 배치된다. The second viscoelastic pad 423 is disposed between the second lower viscoelastic damper 421 and the second connection viscoelastic damper 422, and dissipates vibration energy, that is, seismic energy. The second viscoelastic pads 423 are arranged as a pair on both sides of the second connection viscoelastic damper 422. The second viscoelastic pad 423 is disposed on both sides of the second connection viscoelastic block 422b of the second connection viscoelastic damper 422, and a pair of second lower viscoelastic blocks provided in the second lower viscoelastic damper 421 ( 421b) and are placed adjacent to each other.
제2점탄성패드(423)는 제2하부 점탄성댐퍼(421)와 제2연결 점탄성댐퍼(422)의 회전시 마찰력을 발생하여 진동에너지 즉, 지진에너지를 열에너지로 소산한다. The second viscoelastic pad 423 generates friction when the second lower viscoelastic damper 421 and the second connection viscoelastic damper 422 rotate and dissipates vibration energy, that is, seismic energy, into thermal energy.
제2결합부(424)는 제2하부 점탄성댐퍼(421)와 제2연결 점탄성댐퍼(422)가 회전가능하게 결합하고, 제2점탄성패드(423)와 결합된다. 이때, 제2하부 점탄성댐퍼(421)와 제2연결 점탄성댐퍼(422)는 제2결합부(424)를 회전축으로 회전될 수 있다. The second coupling portion 424 rotatably couples the second lower viscoelastic damper 421 and the second connection viscoelastic damper 422, and is coupled to the second viscoelastic pad 423. At this time, the second lower viscoelastic damper 421 and the second connection viscoelastic damper 422 may be rotated with the second coupling portion 424 as the rotation axis.
제2결합부(424)는 제2결합볼트(424a)와 제2결합너트(424b)를 포함한다. 제2결합볼트(424a)는 제2하부 점탄성댐퍼(421), 제2연결 점탄성댐퍼(422) 및 제2점탄성패드(423)를 관통한다. 이때, 제2결합볼트(424a)는 제2연결 점탄성댐퍼(422)의 제2연결 점탄성블록(422b)과 제2하부 점탄성댐퍼(421)에 구비된 한 쌍의 제2하부 점탄성블록(421b)을 각각 관통한다. The second coupling portion 424 includes a second coupling bolt 424a and a second coupling nut 424b. The second coupling bolt 424a penetrates the second lower viscoelastic damper 421, the second connection viscoelastic damper 422, and the second viscoelastic pad 423. At this time, the second coupling bolt 424a is connected to the second connection viscoelastic block 422b of the second connection viscoelastic damper 422 and a pair of second lower viscoelastic blocks 421b provided in the second lower viscoelastic damper 421. penetrates each.
제2결합너트(424b)는 제2결합볼트(424a)와 결합되고, 제2하부 점탄성댐퍼(421)와 제2연결 점탄성댐퍼(422)에 제2결합볼트(424a)를 고정시킨다.The second coupling nut (424b) is coupled to the second coupling bolt (424a), and secures the second coupling bolt (424a) to the second lower viscoelastic damper 421 and the second connection viscoelastic damper 422.
도 9, 도 10에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)는 상부프레임부(100) 및 연결프레임부(300)와, 하부프레임부(200) 및 연결프레임부(300)를 연결하는 점탄성댐퍼부(400)가 지진의 발생시 서로 다른 방향으로 회전되면서 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산한다. As shown in Figures 9 and 10, the seismic reinforcement device 1 for a structure according to the present invention includes an upper frame part 100 and a connecting frame part 300, a lower frame part 200 and a connecting frame part ( The viscoelastic damper portion 400 connecting the 300) rotates in different directions when an earthquake occurs and dissipates vibration energy, that is, seismic energy.
이때, 점탄성댐퍼부(400)의 회전량, 저항력 및 에너지소산량은 연결프레임부의 길이(L)로 결정되며, 연결프레임부(300)의 길이(L)가 작아질수록 점탄성댐퍼부(400)의 회전량, 저항력 및 에너지소산량이 커진다. 더욱이, 점탄성댐퍼부(400)의 저항력이 설정값 이상 커지게 되면 상부프레임부(100), 하부프레임부(200)에 작용하는 힘이 커지면서 상부프레임부(100), 하부프레임부(200)에 작용하는 힘이 커져 상부프레임부(100), 하부프레임부(200)가 손상될 수 있다.At this time, the rotation amount, resistance, and energy dissipation amount of the viscoelastic damper part 400 are determined by the length (L) of the connection frame part, and as the length (L) of the connection frame part 300 becomes smaller, the viscoelastic damper part 400 The amount of rotation, resistance, and energy dissipation increases. Moreover, when the resistance of the viscoelastic damper unit 400 increases beyond the set value, the force acting on the upper frame unit 100 and the lower frame unit 200 increases, causing the upper frame unit 100 and the lower frame unit 200 to As the acting force increases, the upper frame part 100 and the lower frame part 200 may be damaged.
따라서, 연결프레임부(300)의 길이(L)는 상부프레임부(100) 및 하부프레임부(200)의 길이보다 크되, 점탄성댐퍼부(400)의 회전량, 저항력 및 에너지소산량을 토대로 설계된다(도 10 참조). Therefore, the length (L) of the connection frame part 300 is greater than the length of the upper frame part 100 and the lower frame part 200, but is designed based on the rotation amount, resistance force, and energy dissipation amount of the viscoelastic damper part 400. (see Figure 10).
도 11은 구조물용 내진 보강장치(1)의 해석모델화한 것으로, 구조물용 내진 보강장치(1)에서는 한 쌍의 점탄성댐퍼부(400)가 각각 상부프레임부(100)와 연결프레임부(300) 사이 힌지 부분과 하부프레임부(200)와 연결프레임부(300) 사이 힌지 부분 즉, 두 지점에 위치되어 연결되며, 회전힌지로 서로 동일선 상에 위치된다. Figure 11 is an analysis model of the seismic reinforcement device 1 for a structure. In the seismic reinforcement device 1 for a structure, a pair of viscoelastic damper parts 400 are formed into an upper frame part 100 and a connecting frame part 300, respectively. The hinge portion between the lower frame portion 200 and the connecting frame portion 300 is located and connected at two points, and is positioned on the same line as a rotating hinge.
즉, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)는 점탄성댐퍼부(400)가 구조물(10)의 기둥체(12) 상부와 하부 부분에 각각 설치되어 지진의 발생시 회전되면서 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산한다. 이에 따라, 기둥체(12)의 상부 및 하부 중 어느 한 부분에 설치되어 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산하는 종래의 기술보다 에너지 소산량이 크므로, 종래의 기술에 비해 구조물(10)의 내진 성능을 향상시킬 수 있다.That is, in the seismic reinforcement device 1 for a structure according to the present invention, the viscoelastic damper part 400 is installed on the upper and lower parts of the pillar 12 of the structure 10, and rotates when an earthquake occurs, thereby generating vibration energy, that is, an earthquake. dissipates energy. Accordingly, the amount of energy dissipation is greater than that of the conventional technology, which is installed at either the upper or lower part of the pillar 12 to dissipate vibration energy, that is, seismic energy, and thus the seismic performance of the structure 10 is improved compared to the conventional technology. can be improved.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 이론 및 해석 시뮬레이션 그래프이다. 도 12(a)는 이론시뮬레이션과 유사한 구조물용 내진 보강장치(1)의 해석모델에 주파수 2Hz, 진폭 35mm로 사인파 변위를 적용하여 나타낸 그래프이고, 도 12(b)는 이론 및 해석 시뮬레이션을 통해 구조물용 내진 보강장치(1)의 힘과 변위 거동을 비교하여 나타낸 그래프이다. Figure 12 is a theoretical and analytical simulation graph of a seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention. Figure 12(a) is a graph showing a sine wave displacement with a frequency of 2 Hz and an amplitude of 35 mm applied to the analysis model of the seismic reinforcement device (1) for a structure similar to theoretical simulation, and Figure 12(b) is a graph showing the structure through theoretical and analysis simulation. This is a graph comparing the force and displacement behavior of the seismic reinforcement device (1).
도 12(b)를 통해 구조물용 내진 보강장치(1)의 최대 힘이 설계된 힘과 일치하며, 구조물용 내진 보강장치(1)의 해석모델에서 나타난 히스테리시스 거동이 이론식에서 계산된 구조물용 내진 보강장치(1)의 히스테리시스 거동과 유사하다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)는 내진 보강 설계를 구현할 수 있는 것을 확인할 수 있다.12(b), the maximum force of the seismic reinforcement device (1) for structures is consistent with the designed force, and the hysteresis behavior shown in the analysis model of the seismic reinforcement device (1) for structures is calculated from the theoretical equation. It can be seen that it is similar to the hysteresis behavior in (1). As a result, it can be confirmed that the seismic reinforcement device 1 for a structure according to the present invention can implement a seismic reinforcement design.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 적용되는 구조물의 예를 나타낸 도면이다. 도 13(a)와 같이, 구조물(10)이 코어벽체가 구비되는 구조물인 경우, 구조물용 내진 보강장치(1)가 구조물(10)의 기둥체(12) 즉, Column(도 13(a) 기준)에 설치되되, 코어벽체 즉, RC core wall(도 13(a) 기준)과 동일선 상에 배치된 Column(도 13(a) 기준) 중 가장 먼 위치에 배치된 Column(도 13(a) 기준)에 설치될 수 있다. Figure 13 is a diagram showing an example of a structure to which a seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 13(a), when the structure 10 is a structure provided with a core wall, the seismic reinforcement device 1 for the structure is installed on the pillar 12 of the structure 10, that is, the column (FIG. 13(a) Standard), but the column placed at the farthest position among the columns (based on Fig. 13(a)) placed on the same line as the core wall (based on Fig. 13(a)) (Fig. 13(a)) standard) can be installed.
또한, 구조물용 내진 보강장치(1)는 RC core wall(도 13(a) 기준)의 대각선 방향으로 배치된 Column(도 13(a) 기준) 중 가장 먼 위치에 배치된 Column(도 13(a) 기준)에 설치될 수 있다. In addition, the seismic reinforcement device (1) for the structure is the column arranged at the farthest position (based on Figure 13(a)) among the columns arranged diagonally of the RC core wall (based on Figure 13(a)). ) standard) can be installed.
즉, 구조물용 내진 보강장치(1)는 댐퍼설치 지점부(Damper after retrofit)에 위치된 Column(도 13(a) 기준)에 설치될 수 있다. 이때, 구조물용 내진 보강장치(1)는 댐퍼설치 지점부에 위치된 복수개의 기둥체(12) 즉, Column(도 13(a) 기준)에 각각 설치되되, 회전되면서 X측과 Y측(도 13(a) 기준)으로 구조물(10)을 횡방향 변위시킬 수 있도록 Column(도 13(a) 기준)에 설치될 수 있다. In other words, the seismic reinforcement device 1 for the structure can be installed in the column (based on FIG. 13(a)) located at the damper installation point (Damper after retrofit). At this time, the seismic reinforcement device 1 for the structure is installed on a plurality of columns 12 located at the damper installation point, that is, columns (based on Fig. 13(a)), and rotates to the It can be installed on a column (based on Figure 13(a)) so that the structure 10 can be displaced laterally.
이와 같이, 구조물용 내진 보강장치(1)가 댐퍼설치 지점부 내에서 회전되면서 X측과 Y측(도 13(a) 기준)으로 구조물(10)을 횡방향 변위시킬 수 있도록 Column(도 13(a) 기준)에 설치되면, 구조물용 내진 보강장치(1)의 최소 개수로 구조물(10)의 변형에 야기시키는 외력 즉, 지진을 분산하여 구조물(10)의 손상을 최소화할 수 있다. In this way, the seismic reinforcement device 1 for the structure is rotated within the damper installation point to displace the structure 10 laterally on the X side and Y side (based on FIG. 13(a)). a) When installed in the standard), damage to the structure 10 can be minimized by dispersing the external force that causes the deformation of the structure 10, that is, an earthquake, with the minimum number of seismic reinforcement devices 1 for the structure.
도 14는 도 13의 구조물 평면변위 및 구조물의 코어벽체 반대측 코너의 층별 변위를 나타낸 도면이다. 도 14(a)는 지진의 발생시 도 13의 구조물(10)의 평면변위를 나타낸 도면으로, 구조물(10)의 코어벽체 반대편 구조의 코너 부분에 최대 변형이 발생되는 것을 알 수 있다. FIG. 14 is a view showing the plane displacement of the structure of FIG. 13 and the displacement of each floor at the corner opposite the core wall of the structure. FIG. 14(a) is a diagram showing the plane displacement of the structure 10 of FIG. 13 when an earthquake occurs. It can be seen that the maximum deformation occurs at the corner of the structure opposite the core wall of the structure 10.
또한, 도 14(b)의 그래프를 참조하면, 지진의 발생시 코너의 층별 중 1층에 변위가 집중되는 것을 알 수 있다. 도 14를 토대로, 지진의 발생시 구조물(10)의 코어벽체 반대편 구조의 코너 부분에 최대변형이 발생됨은 물론, 구조물(10)의 1층에 변위가 집중되는 것을 알 수 있다. 이때, 코어벽체 반대편 구조의 코너 부분은 댐퍼설치 지점부(도 13 참조)일 수 있다. Additionally, referring to the graph in FIG. 14(b), it can be seen that when an earthquake occurs, displacement is concentrated on the first floor of each corner floor. Based on FIG. 14, it can be seen that when an earthquake occurs, the maximum deformation occurs at the corner of the structure opposite the core wall of the structure 10, and the displacement is concentrated on the first floor of the structure 10. At this time, the corner portion of the structure opposite the core wall may be a damper installation point (see FIG. 13).
따라서, 구조물용 내진 보강장치(1)는 구조물(10)의 코어벽체 반대편 구조의 코너 부분 즉, 댐퍼설치 지점부에 설치되되, 구조물(10)의 1층 기둥체(12)에 설치되어야 지진의 발생시 지진에너지를 소산하여 구조물(10)의 손상을 최소화할 수 있다. Therefore, the seismic reinforcement device 1 for the structure should be installed at the corner of the structure opposite the core wall of the structure 10, that is, at the damper installation point, and must be installed on the pillar 12 on the first floor of the structure 10 to prevent earthquakes. Damage to the structure 10 can be minimized by dissipating earthquake energy when it occurs.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 적용되기 전의 구조물을 비선형 시간이력해석을 통해 분석한 그래프이다. 도 15(a)는 MCE 스펙트럼을 이용하여 지진기록을 스케일한 그래프이고, 도 5(b)는 비선형 시각이력해석 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 15 is a graph analyzing a structure before the seismic reinforcement device for a structure according to an embodiment of the present invention is applied through nonlinear time history analysis. Figure 15(a) is a graph scaling the earthquake record using the MCE spectrum, and Figure 5(b) is a graph showing the results of nonlinear visual history analysis.
도 5(b)를 토대로 살펴보면, 구조물(10)에 대한 최대 층간 드리프트 비율 즉, 최대 이동 비율이 0.032 이상 0.04 이하이고, 평균값은 0.014 이상 0.015 이하인 것을 알 수 있다. 이때, 구조물(10)의 1층에 거동이 나타나며, 1층에 변위가 집중되는 것을 알 수 있다. 즉, 1층의 상부층은 그대로 유지되고, 1층에만 손상이 발생되는 것을 알 수 있다. Looking at FIG. 5(b), it can be seen that the maximum inter-story drift ratio, that is, the maximum movement ratio, for the structure 10 is 0.032 or more and 0.04 or less, and the average value is 0.014 or more and 0.015 or less. At this time, it can be seen that the behavior appears on the first floor of the structure 10, and the displacement is concentrated on the first floor. In other words, it can be seen that the upper layer of the first floor remains intact, and only the first floor is damaged.
이로써, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)와 같이, 변위가 집중되는 구조물(10)의 1층 기둥체(12)에 설치되면, 구조물(10)의 손상을 최소화할 수 있다는 것을 알 수 있다. From this, it can be seen that when installed on the first floor column 12 of the structure 10 where displacement is concentrated, like the earthquake-resistant reinforcement device 1 for a structure according to the present invention, damage to the structure 10 can be minimized. You can.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치가 적용된 구조물을 비선형 시간이력해석을 통해 분석한 그래프이다. 도 16을 참조하면, 구조물(10)에 대한 최대 층간 드리프트 비율이 도 15에 비해 29% 감소한 것을 알 수 있다. Figure 16 is a graph analyzing a structure to which a seismic reinforcement device for structures according to an embodiment of the present invention has been applied through nonlinear time history analysis. Referring to FIG. 16, it can be seen that the maximum inter-story drift ratio for the structure 10 is reduced by 29% compared to FIG. 15.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 적용 전후로 변화된 구조물의 최대 층간 드리프트 비율 변화그래프이다. 도 17과 같이, 구조물용 내진 보강장치(1)가 구조물(10)에 적용된 후, 구조물(10)의 최대 층간 드리프트 비율이 0.021 이상 0.031 이하에서 0.010 이상 0.019 이하로 감소했다.Figure 17 is a graph of the change in the maximum inter-story drift ratio of the structure before and after the application of the seismic reinforcement device for the structure according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, after the seismic reinforcement device 1 for the structure was applied to the structure 10, the maximum inter-story drift ratio of the structure 10 decreased from 0.021 to 0.031 to 0.010 to 0.019.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물용 내진 보강장치의 적용 전후로 변화된 구조물의 변위 변화그래프이다. 구조물(10)에 구조물용 내진 보강장치(1)가 적용되면서 구조물(10)의 잔류변위가 65% 이상 93% 이하로 감소했다. Figure 18 is a graph of the change in displacement of the structure before and after the application of the seismic reinforcement device for the structure according to an embodiment of the present invention. As the seismic reinforcement device (1) for structure was applied to the structure (10), the residual displacement of the structure (10) was reduced from 65% to 93%.
도 19는 구조물용 내진 보강장치(1)의 성능을 히스테리스곡선 그래프로 나타낸 것이다. 구조물용 내진 보강장치(1)를 구조물(10)의 기둥체(12)에 각각 X측과 Y측(도 13(a) 기준)으로 회전가능하게 설치하고, 지진 발생시 X측으로 회전가능하게 배치된 구조물용 내진 보강장치(1)와, Y측으로 회전가능하게 배치된 구조물용 내진 보강장치(1)의 히스테리스 거동을 살펴보면 두 히스테리스 곡선과 거의 동일하다는 것을 알 수 있다. Figure 19 shows the performance of the seismic reinforcement device 1 for structures as a hysteresis curve graph. The seismic reinforcement device (1) for the structure is rotatably installed on the column 12 of the structure 10 to the Looking at the hysteresis behavior of the seismic reinforcement device for a structure (1) and the seismic reinforcement device for a structure (1) rotatably disposed on the Y side, it can be seen that the two hysteresis curves are almost identical.
도 20은 구조물용 내진 보강장치(1)가 지진 발생시 시간에 따른 지진에너지의 소산과 변위를 나타낸 도면이다. 도 20(a)는 지진의 발생시 구조물용 내진 보강장치(1)가 지진에너지를 소산하는 것을 나타낸 그래프이고, 도 20(b)는 구조물용 내진 보강장치(1)의 변위를 시간에 따라 나타낸 것이다. 도 20를 참조하면, 구조물용 내진 보강장치(1)는 지진의 발생되면서 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산하는 것을 알 수 있다. 이때, 구조물용 내진 보강장치(1)는 37mm 제한된 변위에서 64KJ 지진에너지를 소산하는 것을 알 수 있다. 즉, 구조물용 내진 보강장치(1)는 구조물(10)의 변위를 제한하면서 지진에너지를 소산하여 구조물(10)의 최소화할 수 있다는 것을 알 수 있닫. Figure 20 is a diagram showing the dissipation and displacement of seismic energy over time when an earthquake occurs in a seismic reinforcement device for a structure (1). Figure 20(a) is a graph showing how the seismic reinforcement device 1 for a structure dissipates seismic energy when an earthquake occurs, and Figure 20(b) shows the displacement of the seismic reinforcement device 1 for a structure over time. . Referring to FIG. 20, it can be seen that the seismic reinforcement device 1 for a structure dissipates vibration energy, that is, seismic energy, when an earthquake occurs. At this time, it can be seen that the seismic reinforcement device for the structure (1) dissipates 64KJ seismic energy at a limited displacement of 37mm. In other words, it can be seen that the seismic reinforcement device 1 for a structure can minimize the structure 10 by dissipating seismic energy while limiting the displacement of the structure 10.
도 11 내지 도 20를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)가 적용된 구조물(10)은 종래의 기술이 적용된 구조물에 비해 내진 성능이 현저히 향상된 것을 알 수 있다. As can be seen from FIGS. 11 to 20, the seismic performance of the structure 10 to which the seismic reinforcement device 1 for structures according to the present invention is applied has significantly improved seismic performance compared to the structure to which the conventional technology is applied.
이와 같이, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)에서는 점탄성댐퍼부(400)가 구조물(10)의 기둥체(12) 상하부 부분에 위치되는 구조로, 지진의 발생시 즉, 구조물에 층간변위가 발생되는 경우 서로 다른 방향으로 회전되면서 종래의 기술보다 큰 진동에너지 즉, 지진에너지를 소산할 수 있다. 이로 인해, 구조물(10)의 손상이 종래의 기술에 비해 현저하게 감소될 수 있다. As such, in the seismic reinforcement device 1 for a structure according to the present invention, the viscoelastic damper portion 400 is located at the upper and lower portions of the column 12 of the structure 10, and when an earthquake occurs, that is, there is an inter-story displacement in the structure. When generated, it can be rotated in different directions and dissipate larger vibration energy, that is, seismic energy, than the conventional technology. Because of this, damage to the structure 10 can be significantly reduced compared to conventional techniques.
나아가, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)는 구조물(10)의 기둥체(12)에 수직방향으로 설치되는 구조로, 최소한의 설치공간만 필요하므로, 공간의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구조물용 내진 보강장치(1)는 구조물(10)을 보강함은 물론, 사람이나 차량 등의 통행의 방해하지 않고, 시야를 확보할 수 있도록 한다. Furthermore, the seismic reinforcement device 1 for a structure according to the present invention is installed in the vertical direction on the pillar 12 of the structure 10, and requires only a minimum installation space, thereby improving space efficiency. . In addition, the seismic reinforcement device 1 for a structure according to the present invention not only reinforces the structure 10 but also ensures visibility without interfering with the passage of people or vehicles.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.
1 : 구조물용 내진 보강장치 10 : 구조물
11 : 상부구조물 12 : 기둥체
100 : 상부프레임부 110 : 상부강재판부
120 : 상부형강부 200 : 하부프레임부
210 : 하부강재판부 220 : 하부형강부
300 : 연결프레임부 400 : 점탄성댐퍼부
410 : 제1점탄성댐퍼부 411 : 제1상부 점탄성댐퍼
411a : 제1상부 점탄성댐퍼판 411b : 제1상부 점탄성블록
412 : 제1연결 점탄성댐퍼 412a : 제1연결 점탄성댐퍼판
412b : 제1연결 점탄성블록 413 : 제1점탄성패드
414 : 제1결합부 414a : 제1결합볼트
414b : 제1결합너트 420 : 제2점탄성댐퍼부
421 : 제2하부 점탄성댐퍼 421a : 제2하부 점탄성댐퍼판
421b : 제2하부 점탄성블록 422 : 제2연결 점탄성댐퍼
422a : 제2연결 점탄성댐퍼판 422b : 제2연결 점탄성블록
423 : 제2점탄성패드 424 : 제2결합부
424a : 제2결합볼트 424b : 제2결합너트 1: Earthquake-resistant reinforcement device for structures 10: Structure
11: superstructure 12: pillar
100: upper frame part 110: upper steel plate part
120: upper section steel section 200: lower frame section
210: lower steel plate part 220: lower section steel part
300: Connection frame part 400: Viscoelastic damper part
410: First viscoelastic damper part 411: First upper viscoelastic damper
411a: First upper viscoelastic damper plate 411b: First upper viscoelastic block
412: First connection viscoelastic damper 412a: First connection viscoelastic damper plate
412b: First connection viscoelastic block 413: First viscoelastic pad
414: first coupling portion 414a: first coupling bolt
414b: First coupling nut 420: Second viscoelastic damper part
421: Second lower viscoelastic damper 421a: Second lower viscoelastic damper plate
421b: Second lower viscoelastic block 422: Second connection viscoelastic damper
422a: Second connection viscoelastic damper plate 422b: Second connection viscoelastic block
423: second viscoelastic pad 424: second coupling portion
424a: second coupling bolt 424b: second coupling nut
Claims (8)
지면에 설치되고, 상부프레임부의 하측에 위치되는 하부프레임부;
상기 구조물의 기둥체와 연결되고, 상기 상부프레임부와 상기 하부프레임부 사이에 위치되는 연결프레임부; 및
상기 상부프레임부 및 상기 연결프레임부와, 상기 하부프레임부 및 상기 연결프레임부를 연결하며, 서로 다른 방향으로 회전되면서 상기 상부구조물, 상기 상부프레임부 및 상기 연결프레임부를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지를 소산하는 한 쌍의 점탄성댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
An upper frame portion connected to the superstructure of the structure;
A lower frame part installed on the ground and located below the upper frame part;
A connecting frame part connected to the pillar of the structure and located between the upper frame part and the lower frame part; and
The upper frame part and the connecting frame part, the lower frame part and the connecting frame part are connected, and the upper structure, the upper frame part and the connecting frame part are rotated in different directions to displace the upper structure, the upper frame part and the connecting frame part in the lateral direction, and vibration energy A seismic reinforcement device for a structure comprising a pair of viscoelastic damper units that dissipate.
한 쌍의 상기 점탄성댐퍼부는,
상기 상부프레임부와 상기 연결프레임부를 연결하고, 회전되면서 상기 상부구조물 및 상기 상부프레임부을 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지를 소산하는 제1점탄성댐퍼부; 및
상기 하부프레임부와 상기 연결프레임부를 연결하고, 회전되면서 상기 제1점탄성댐퍼부와 다른 방향으로 회전되면서 상기 연결프레임부를 횡방향으로 변위시키고, 진동에너지를 소산하는 제2점탄성댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
According to clause 1,
A pair of viscoelastic damper units,
A first viscoelastic damper part that connects the upper frame part and the connecting frame part, rotates to displace the upper structure and the upper frame part in the lateral direction, and dissipates vibration energy; and
A second viscoelastic damper part that connects the lower frame part and the connection frame part, and rotates in a different direction from the first viscoelastic damper part, displacing the connection frame part in the lateral direction, and dissipating vibration energy. A seismic reinforcement device for structures, characterized in that.
상기 제1점탄성댐퍼부는,
상기 상부프레임부와 연결되는 제1상부 점탄성댐퍼;
상기 연결프레임부와 연결되는 제1연결 점탄성댐퍼;
상기 제1상부 점탄성댐퍼와 상기 제1연결 점탄성댐퍼 사이에 배치되고, 진동에너지를 소산하는 제1점탄성패드; 및
상기 제1상부 점탄성댐퍼와 상기 제1연결 점탄성댐퍼가 회전가능하게 결합하고, 상기 제1점탄성패드와 결합되는 제1결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
According to clause 2,
The first viscoelastic damper part,
A first upper viscoelastic damper connected to the upper frame portion;
A first connection viscoelastic damper connected to the connection frame portion;
a first viscoelastic pad disposed between the first upper viscoelastic damper and the first connection viscoelastic damper and dissipating vibration energy; and
A seismic reinforcement device for a structure comprising: a first coupling portion rotatably coupled to the first upper viscoelastic damper and the first connection viscoelastic damper, and coupled to the first viscoelastic pad.
상기 제1상부 점탄성댐퍼는,
상기 상부프레임부와 연결되는 제1상부 점탄성댐퍼판; 및
상기 제1상부 점탄성댐퍼판에 서로 이격되게 연결되고, 상기 제1결합부가 관통되게 결합되며, 사이에 상기 제1연결 점탄성댐퍼가 위치되는 한 쌍의 제1상부 점탄성블록;을 포함하고,
상기 제1점탄성패드는 한 쌍으로 상기 제1연결 점탄성댐퍼의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
According to clause 3,
The first upper viscoelastic damper,
A first upper viscoelastic damper plate connected to the upper frame portion; and
A pair of first upper viscoelastic blocks connected to the first upper viscoelastic damper plate to be spaced apart from each other, the first coupling portion penetratingly coupled, and the first connected viscoelastic damper positioned between them,
The first viscoelastic pad is a pair of seismic reinforcement devices for structures, characterized in that disposed on both sides of the first connected viscoelastic damper.
상기 제1연결 점탄성댐퍼는,
상기 연결프레임부와 연결되는 제1연결 점탄성댐퍼판; 및
상기 제1연결 점탄성댐퍼판과 연결되고, 상기 제1결합부가 관통되게 결합되며, 상기 제1상부 점탄성블록 사이에 위치되며, 양측에 상기 제1점탄성패드가 위치되는 제1연결 점탄성블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
According to clause 4,
The first connection viscoelastic damper,
A first connection viscoelastic damper plate connected to the connection frame portion; and
A first connection viscoelastic block connected to the first connection viscoelastic damper plate, coupled with the first coupling portion penetratingly, positioned between the first upper viscoelastic blocks, and having the first viscoelastic pads located on both sides. A seismic reinforcement device for structures, characterized in that.
상기 제2점탄성댐퍼부는,
상기 하부프레임부와 연결되는 제2하부 점탄성댐퍼;
상기 연결프레임부와 연결되는 제2연결 점탄성댐퍼;
상기 제2하부 점탄성댐퍼와 상기 제2연결 점탄성댐퍼 사이에 배치되고, 진동에너지를 소산하는 제2점탄성패드; 및
상기 제2하부 점탄성댐퍼와 상기 제2연결 점탄성댐퍼가 회전가능하게 결합하고, 상기 제2점탄성패드와 결합되는 제2결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
According to clause 2,
The second viscoelastic damper part,
A second lower viscoelastic damper connected to the lower frame portion;
A second connection viscoelastic damper connected to the connection frame portion;
a second viscoelastic pad disposed between the second lower viscoelastic damper and the second connection viscoelastic damper and dissipating vibration energy; and
A seismic reinforcement device for a structure comprising: a second coupling portion rotatably coupled to the second lower viscoelastic damper and the second connection viscoelastic damper, and coupled to the second viscoelastic pad.
상기 제2하부 점탄성댐퍼는,
상기 하부프레임부와 연결되는 제2하부 점탄성댐퍼판; 및
상기 제2하부 점탄성댐퍼판에 서로 이격되게 연결되고, 상기 제2결합부가 관통되게 결합되며, 사이에 상기 제2연결 점탄성댐퍼가 위치되는 한 쌍의 제2하부 점탄성블록;을 포함하고,
상기 제2점탄성패드는 한 쌍으로 상기 제2연결 점탄성댐퍼의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
According to clause 6,
The second lower viscoelastic damper,
A second lower viscoelastic damper plate connected to the lower frame portion; and
A pair of second lower viscoelastic blocks connected to the second lower viscoelastic damper plate to be spaced apart from each other, the second coupling portion penetratingly coupled, and the second connected viscoelastic damper positioned between them,
The second viscoelastic pad is a pair of seismic reinforcement devices for structures, characterized in that disposed on both sides of the second connected viscoelastic damper.
상기 제2연결 점탄성댐퍼는,
상기 연결프레임부와 연결되는 제2연결 점탄성댐퍼판; 및
상기 제2연결 점탄성댐퍼판과 연결되고, 상기 제2결합부가 관통되게 결합되며, 상기 제2하부 점탄성블록 사이에 위치되며, 양측에 상기 제2점탄성패드가 위치되는 제2연결 점탄성블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 내진 보강장치.
According to clause 7,
The second connection viscoelastic damper,
A second connection viscoelastic damper plate connected to the connection frame portion; and
A second connection viscoelastic block connected to the second connection viscoelastic damper plate, coupled to the second coupling portion to penetrate, and located between the second lower viscoelastic blocks, with the second viscoelastic pads located on both sides. A seismic reinforcement device for structures, characterized in that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220143004A KR20240061387A (en) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | Seismic strengthening device for structure |
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| KR20240061387A true KR20240061387A (en) | 2024-05-08 |
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ID=91075075
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-
2022
- 2022-10-31 KR KR1020220143004A patent/KR20240061387A/en not_active Application Discontinuation
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