KR100456286B1

KR100456286B1 - 건물용 면진장치

Info

Publication number: KR100456286B1
Application number: KR10-2001-0037656A
Authority: KR
Inventors: 김용성; 김용철
Original assignee: (주)엠피기술산업
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2004-11-09
Also published as: KR20030001849A

Abstract

본 발명은, 상부구조물과, 상기 상부구조물을 지지하는 하부구조물과, 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물 사이에 배치되는 한 쌍의 지지부를 갖는 건물용 면진장치에 있어서, 탄성재질을 갖는 베어링본체와, 상기 베어링본체 내에 소정의 이격 간격을 두고 판면방향으로 층상 배열되는 복수의 보강판을 가지고 상기 각 지지부 사이에 배치되어 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물간에 발생하는 상대 진동을 면진하는 복수의 베어링과; 상기 베어링 내에 상기 상부구조물의 하중방향을 따라 마련되는 적어도 하나의 스프링부재와; 상기 스프링부재를 상기 한 쌍의 지지부 중 적어도 어느 일측에 결합시키는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 상부구조물 및 하부구조물간에 발생되는 상대 진동을 효과적으로 면진할 수 있도록 한 건물용 면진장치가 제공된다.

Description

건물용 면진장치{APPARATUS FOR DAMPING SHAKING}

본 발명은, 건물용 면진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상부구조물과, 상기 상부구조물을 지지하는 하부구조물과, 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물 사이에 배치되는 한 쌍의 지지부를 갖는 건물용 면진장치에 관한 것이다.

최근에 들어 빌딩과 같이 규모가 큰 건물에는 면진장치의 설치가 요구된다. 면진장치는 지진과 같은 자연재해가 발생할 경우, 면진작용이 수행되어 건물이 파괴되는 것을 방지하기 위해 설치된다.

그러나, 이미 설치된 종래의 건물들에는 면진장치가 설치되지 않아, 지진과 같은 진동 재해가 발생할 경우, 건물이 파괴되어 인명 피해가 속출하는 것을 방지할 수 없다.

따라서, 우리나라와 같이 지진대에 인접하게 배치되어 있는 나라들의 경우에는 면진작용을 수행할 수 있는 면진장치를 건물에 배치하여 지진에 대한 건물 및 인명이 피해보는 것을 방지하는 것이 보다 시급하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상부구조물 및 하부구조물간에 발생되는 상대 진동을 효과적으로 면진할 수 있도록 한 건물용 면진장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 하부구조물에 대해 하부구조물이 수평방향으로 소정 거리 유동하는 것을 허용하면서도 상부구조물이 하부구조물로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 한 건물용 면진장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 면진장치가 적용된 건물의 측면도,

도 2는 도 1의 각 지지부와 면진장치의 분해사시도,

도 3은 도 2에 적용된 베어링의 절취 사시도,

도 4는 도 3에 대응하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링의 절취 사시도,

도 5는 도 2의 결합상태의 부분 확대 단면도,

도 6은 도 5에 대응하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면진장치 영역의 부분 확대 단면도,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면진장치 영역의 부분 확대 단면도,

도 8 및 도 9는 각각 도 3에 대응하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베어링의 절취 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 상부구조물 20 : 하부구조물

30 : 상부지지부 40 : 하부지지부

50,50',50a,50b : 베어링 60 : 클램프부재

70 : 스프링부재 84,84b : 탄성부재

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상부구조물과, 상기 상부구조물을 지지하는 하부구조물과, 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물 사이에 배치되는 한 쌍의 지지부를 갖는 건물용 면진장치에 있어서, 탄성재질을 갖는 베어링본체와, 상기 베어링본체 내에 소정의 이격 간격을 두고 판면방향으로 층상 배열되는 복수의 보강판을 가지고 상기 각 지지부 사이에 배치되어 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물간에 발생하는 상대 진동을 면진하는 복수의 베어링과; 상기 베어링 내에 상기 상부구조물의 하중방향을 따라 마련되는 적어도 하나의 스프링부재와; 상기 스프링부재를 상기 한 쌍의 지지부 중 적어도 어느 일측에 결합시키는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물용 면진장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 스프링부재 내에 삽입되는 탄성부재를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 탄성부재는 봉 형상의 연질의 금속재질로 이루어져 있는 것이 유리하다.

상기 결합수단은, 상기 스프링부재의 일측 자유단부가 나사결합될 수 있도록 상기 상부지지부 및 상기 하부지지부 중 어느 하나의 판면에 형성된 탭핑부를 포함한다.

상기 상부지지부 및 상기 하부지지부 중 다른 하나의 판면에는 상기 스프링부재의 타측 자유단부가 소정 깊이 삽입되는 함몰부가 형성되어 있다.

상기 결합수단은, 상기 각 지지부의 판면으로부터 상기 스프링부재를 향해각각 돌출되어 상기 스프링부재의 양 자유단부 내로 끼워지는 한 쌍의 스토퍼를 포함한다.

한편, 상기 각 지지부 중 적어도 어느 일측에 마련되어 상기 상부구조물이 상기 하부구조물로부터 이탈되는 것을 방지하며, 상기 하부구조물에 대해 상기 상부구조물이 수평방향을 따라 소정 거리 이동되는 것을 허용하는 클램프부재를 더 포함하는 것이 유리하다.

상기 클램프부재는 상기 각 지지부에 각각 고정되는 한 쌍의 클램프부재부분으로 이루어져 있다. 상기 각 클램프부재부분은, 상기 상부구조물, 상기 하부구조물 및 상기 각 지지부 중 적어도 어느 하나에 고정되는 고정부와; 상기 고정부로부터 절곡 연장되어 상기 하부구조물에 대한 상기 상부구조물의 측방이동을 소정 거리 제한하는 측방제한부와; 상기 측방제한부의 말단에 형성되어 상기 하부구조물에 대한 상기 상부구조물의 상하방향 이동을 소정 거리 제한하는 상하제한부를 포함한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하며, 동일 구성에 관해서는 동일 부호를 부여한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반 건물의 상부구조물(10)과, 하부구조물(20) 사이에는 본 발명에 따른 건물용 면진장치(A)가 마련되어 있다.

상부구조물(10) 및 하부구조물(20) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지부(30,40)가 각각 결합된다. 각 지지부(30,40) 사이에는 자연재해, 특히, 지진이 발생할 경우, 하부구조물(20)에 대해 상부구조물(10)이 지진을 면할 수있도록 하는 면진장치(A)가 설치되어 있다.

면진장치(A)는, 복수의 베어링(50)과, 각 베어링(50) 내에 상부구조물(10)의 하중방향을 따라 마련되는 스프링부재(70)와, 상부구조물(10)이 수평방향으로 소정 거리 이동하는 것은 허용하면서도 상부구조물(10)이 하부구조물(20)로부터 이탈되는 것을 방지하는 클램프부재(60)를 갖는다.

상부지지부(30)의 판면에는 복수의 상부앵커(32)가 마련되어 있다. 상부앵커(32)는 상부구조물(10)에 일체로 매입됨으로써, 상부지지부(30)가 상부구조물(10)에 고정될 수 있도록 한다. 이 때, 상부앵커(32)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부지지부(30)에 용접에 의해 결합될 수도 있을 뿐만 아니라 상부지지부(30)에 소정의 관통공을 형성시키고 상부앵커(32)를 삽입 배치한 후, 복수의 너트(미도시)를 이용하여 상부지지부(30)에 상부앵커(32)를 결합시킬 수도 있다.

상부지지부(30)와 마찬가지로 하부지지부(40)의 판면에도 복수의 하부앵커(42)가 마련되어 있다. 하부앵커(42) 역시, 하부구조물(20)에 일체로 매입됨으로써, 하부지지부(40)가 하부구조물(20)에 고정될 수 있도록 한다. 이 때, 하부앵커(42) 역시, 전술한 상부앵커(32)와 같은 방법으로 하부지지부(40)에 결합시킬 수 있다. 그리고 상부앵커(32) 및 하부앵커(42)는 볼트나 긴 봉의 형태로 이루어질 수도 있으며, 말단이 휘어진 고리형상(소위, Ｊ형 앵커 혹은 Ｌ형 앵커라 함)을 가질 수도 있다.

베어링(50)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상부지지부(30)와 하부지지부(40) 사이에 배치되어 상부구조물(10) 및 하부구조물(20)간에 발생가능한 상대 진동을감쇠시킨다. 즉, 건물은 지진과 같은 진동에 대해서는 매우 취약한 구조를 가지므로, 베어링(50)을 통해 취약 구조를 개선하고 진동에 대한 안정성을 확보하게 된다.

이러한 베어링(50)은 탄성재질을 갖는 베어링본체(51)와, 베어링본체(51) 내에 소정의 이격 간격을 두고 판면방향으로 층상 배열되는 복수의 보강판(53)과, 베어링본체(51) 내에 마련되는 스프링부재(70)를 갖는다.

베어링본체(51)는 고무재질로 형성된다. 이에, 상부구조물(10)의 하중에 대해서는 압축력이 작용될 수 있도록 하고, 지진이 발생할 경우, 상부구조물(10)이 수평방향으로 이동하는 변위에 대해서는 전단력이 작용될 수 있도록 한다. 그러나 반드시 베어링본체(51)를 고무로 형성할 필요는 없으며, 압축 스티로폼이나 스펀지 혹은, 탄성변형 가능한 엔지니어링 플라스틱과 같은 재질로도 대용할 수도 있다. 또한, 베어링본체(51)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사각블럭 형상을 가질 수도 있고 혹은, 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링본체(51')는 원기둥의 형상으로 될 수도 있다. 또는, 기타 다각 형상(미도시)을 가질 수도 있다.

보강판(53)은 베어링본체(51)가 갖는 상부구조물(10)의 하중에 대한 압축력을 지지하기 위해 설치된다. 따라서 보강판(53)은 판상의 철판부재로 형성되는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 금속과 같이 압축력을 보상할 수 있는 플라스틱으로도 대용할 수 있다. 그리고 하중에 대한 압축력은 그 넓이에 비례하므로 베어링본체(51)와 보강판(53)의 면적은 설치되는 상부구조물(10)의 하중에 따라 적절하게 설계된다.

스프링부재(70)는 베어링본체(51) 내에 보강판(53)과 더불어 일체로 매입되어 상부구조물(10) 및 하부구조물(20)간에 발생가능한 상대 진동을 감쇠한다. 이 때, 스프링부재(70)는 상부구조물(10) 및 하부구조물(20)에 직접 고정될 수도 있으나, 본 실시예에서는 소정의 결합수단에 의해 하부지지부(40)에 결합되도록 하고 있으며, 압축코일 스프링(70)으로 대용하고 있다.

이를 위해, 하부지지부(40)에 인접한 스프링부재(70)의 일측 자유단부(70a)(도 3 및 도 4 참조)에는 수나사부가 형성되어 있으며, 하부지지부의 판면에는 수나사부가 나사결합될 수 있도록 탭핑부(45)(도 2, 도 5 및 도 7 참조)가 형성되어 있다. 그리고 상부지지부(30)에는 스프링부재(70)의 유동을 제한하는 함몰된 함몰부(35)(도 5 및 도 7 참조)가 형성되어 있다. 함몰부(35)에 스프링부재(70)가 효과적으로 끼워질 수 있도록 스프링부재(70)의 타측 자유단부(70b)(도 3 및 도 4 참조) 역시, 수나사부와 마찬가지로 스프링부재(70)의 각 단을 촘촘하게 구부려서 형성할 수 있다. 이에, 스프링부재(70)의 결합을 매우 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 스프링부재(70)가 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 노후된 스프링부재(70)의 교환작업 역시, 용이하게 수행할 수 있다.

이러한 방법 이외에도, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 지지부의 판면으로부터 스프링부재(70)를 향해 한 쌍의 스토퍼(81)를 돌출형성시키고 스프링부재(70)의 양 자유단부(70a,70b)가 각 스토퍼(81)에 끼워지도록 할 수도 있다.

스프링부재(70) 내에는 예를 들어, 납과 같은 연질의 금속재질로 형성될 수 있는 탄성부재(84)(도 4 참조)가 삽입된다. 탄성부재(84)는 스프링부재(70) 및 베어링(50)과 더불어 하부구조물(20)에 대한 상부구조물(10)의 압축력 및 전단력을 지지한다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 클램프부재(60)는 상부지지부(30)와 하부지지부(40)에 각각 고정되는 한 쌍의 클램프부재부분(60a,60b)으로 이루어져 있다. 각 클램프부재부분(60a,60b)은 각 지지부(30,40)에 고정되는 고정부(62a,62b)와, 고정부(62a,62b)로부터 절곡 연장되는 측방제한부(64a,64b)와, 측방제한부(64a,64b)의 말단에 형성되는 상하제한부(66a,66b)를 갖는다. 클램프부재(60)는 철재질로 형성될 수 있으므로, 클램프부재(60)의 각 고정부(62a,62b)는 용접 혹은, 볼트결합에 의해 상부지지부(30) 및 하부지지부(40)에 고정된다. 이 때, 고정부(62a,62b)의 결합위치는 도 5 및 도 6과 같이, 각 지지부(30,40)의 판면에 결합될 수도 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 지지부(30,40)의 측부에 결합될 수 있다. 이 때는 용접의 편의를 위해 고정부(62a,62b)에 플랜지부(미도시)를 형성시킬 수도 있다.

그리고 각 클램프부재부분(60a,60b)에 형성된 각각의 측방제한부(64a,64b) 및 상하제한부(66a,66b)는 도 5에 확대 도시된 바와 같이, 소정의 유동간격(A,B,C,D)이 발생하도록 상호 헐겁게 걸림유지된다.

즉, 유동간격(A,B)으로 인해 상부구조물(10)은 하부구조물(20)에 대해 소정 거리 측방이동이 허용되며, 유동간격(C,D)으로 인해서는, 상부구조물(10)이 하부구조물(20)에 대해 소정 거리 상하방향 이동이 허용된다. 따라서 지진이 발생할 경우, 수평력에 대한 변위를 흡수할 수 있다. 그러나 자연재해로 인해상부구조물(10)이 하부구조물(20)에 대해 들뜬 상태가 될 경우에는 상하제한부(66a,66b)로 인해 상부구조물(10)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

따라서 이 같은 유동간격(A,B,C,D)을 가지고 배치된 클램프부재부분(60a,60b)은 전술한 베어링(50)과 더불어 건물에 면진 효과를 부여함으로써, 건물의 파손을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있다.

이러한 구성에 의해 본 발명에 따른 면진장치(A)를 설치하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하부구조물(20)의 상단에 하부앵커(42)를 매입하면서 하부지지부(40)를 하부구조물(20)에 고정한다. 이 후, 하부지지부(40) 상의 적절한 위치에 스프링부재(70)가 삽입된 베어링(50)을 배치한다. 이 때, 스프링부재(70)의 일측 자유단부(70a)를 하부지지부의 탭핑부(45)로 결합시킨다.

그런 다음, 상부구조물(10)의 사이즈에 맞추어 상부앵커(32)를 매입하면서 상부지지부(30)를 상부구조물(10)에 고정한다. 이 때, 스프링부재(70)의 타측 자유단부(70b)는 함몰부(35) 내로 삽입될 수 있도록 한다.

상부지지부(30)와 하부지지부(40)의 둘레를 따라 한 쌍의 지지부(30,40)가 상호 걸림유지될 수 있도록 하면서 각 클램프부재부분(60a,60b)을 결합한다. 이 때, 한 쌍의 클램프부재부분(60a,60b)은 각 지지부(30,40)의 일측변에만 결합시킬 수도 있을 뿐만 아니라 각 지지부(30,40)의 둘레를 따라 간헐적으로 결합시킬 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 베어링(50)의 구조 및 스프링부재(70)의 결합구조를 개선하고 클램프부재(60)를 설치함으로써, 지진에 대한 상부구조물(10)의 면진작용을 효과적으로 수행할 수 있다.

전술한 실시예에서는 각 베어링본체에 하나의 스프링부재가 마련되어 있는 것에 관하여 설명하였으나, 하나의 베어링본체에 여러 개의 스프링부재를 마련할 수도 있음은 물론이거니와, 스프링부재 내에 직경이 작은 스프링부재를 더 삽입할 수도 있다.

전술한 실시예에서는 베어링의 상면 및 하면이 베어링본체의 재질로 된 것에 관하여 설명하였으나, 베어링의 상면 및 하면이 보강판이 되도록 재배치할 수도 있음은 물론이다.

전술한 실시예에서는 스프링부재가 베어링본체 내에 보강판과 더불어 일체로 형성되는 것에 관해 설명하였다. 그러나, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 베어링(50a,50b)은 보강판(53a,53b)이 일체로 마련된 각 베어링본체(51a,51b)에 소정의 수용부(59a,59b)를 형성한 다음, 이 수용부(59a,59b) 내로 스프링부재(70)가 삽입되도록 할 수도 있다. 또한, 압축력 및 전단력을 향상시키기 위해 스프링부재(70) 내에 별도의 탄성부재(84b)를 더 삽입 배치할 수도 있음은 두말할 여지가 없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상부구조물 및 하부구조물간에 발생되는 상대 진동을 효과적으로 면진할 수 있도록 한 건물용 면진장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 하부구조물에 대해 하부구조물이 수평방향으로 소정 거리 유동하는 것을 허용하면서도 상부구조물이 하부구조물로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 한 건물용 면진장치가 제공된다.

Claims

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상부구조물과, 상기 상부구조물을 지지하는 하부구조물과, 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물 사이에 배치되는 한 쌍의 지지부를 갖는 건물용 면진장치에 있어서,

탄성재질을 갖는 베어링본체와, 상기 베어링본체 내에 소정의 이격 간격을 두고 판면방향으로 층상 배열되는 복수의 보강판을 가지고 상기 각 지지부 사이에 배치되어 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물간에 발생하는 상대 진동을 면진하는 복수의 베어링과;

상기 베어링 내에 상기 상부구조물의 하중방향을 따라 마련되는 적어도 하나의 스프링부재와;

상기 스프링부재의 일측 자유단부가 나사결합될 수 있도록 상기 상부지지부 및 상기 하부지지부 중 어느 하나의 판면에 형성된 탭핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물용 면진장치.
제4항에 있어서,

상기 상부지지부 및 상기 하부지지부 중 다른 하나의 판면에는 상기 스프링부재의 타측 자유단부가 소정 깊이 삽입되는 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 건물용 면진장치.
상부구조물과, 상기 상부구조물을 지지하는 하부구조물과, 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물 사이에 배치되는 한 쌍의 지지부를 갖는 건물용 면진장치에 있어서,

탄성재질을 갖는 베어링본체와, 상기 베어링본체 내에 소정의 이격 간격을 두고 판면방향으로 층상 배열되는 복수의 보강판을 가지고 상기 각 지지부 사이에 배치되어 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물간에 발생하는 상대 진동을 면진하는 복수의 베어링과;

상기 베어링 내에 상기 상부구조물의 하중방향을 따라 마련되는 적어도 하나의 스프링부재와;

상기 각 지지부의 판면으로부터 상기 스프링부재를 향해 각각 돌출되어 상기 스프링부재의 양 자유단부 내로 끼워지는 한 쌍의 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물용 면진장치.
상부구조물과, 상기 상부구조물을 지지하는 하부구조물과, 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물 사이에 배치되는 한 쌍의 지지부를 갖는 건물용 면진장치에 있어서,

탄성재질을 갖는 베어링본체와, 상기 베어링본체 내에 소정의 이격 간격을 두고 판면방향으로 층상 배열되는 복수의 보강판을 가지고 상기 각 지지부 사이에 배치되어 상기 상부구조물 및 상기 하부구조물간에 발생하는 상대 진동을 면진하는 복수의 베어링과;

상기 베어링 내에 상기 상부구조물의 하중방향을 따라 마련되는 적어도 하나의 스프링부재와;

상기 각 지지부 중 적어도 어느 일측에 마련되어 상기 상부구조물이 상기 하부구조물로부터 이탈되는 것을 방지하며, 상기 하부구조물에 대해 상기 상부구조물이 수평방향을 따라 소정 거리 이동되는 것을 허용하는 클램프부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물용 면진장치.
제7항에 있어서,

상기 클램프부재는 상기 각 지지부에 각각 고정되는 한 쌍의 클램프부재부분으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 건물용 면진장치.
제8항에 있어서,

상기 각 클램프부재부분은,

상기 상부구조물, 상기 하부구조물 및 상기 각 지지부 중 적어도 어느 하나에 고정되는 고정부와;

상기 고정부로부터 절곡 연장되어 상기 하부구조물에 대한 상기 상부구조물의 측방이동을 소정 거리 제한하는 측방제한부와;

상기 측방제한부의 말단에 형성되어 상기 하부구조물에 대한 상기 상부구조물의 상하방향 이동을 소정 거리 제한하는 상하제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물용 면진장치.