KR101028234B1

KR101028234B1 - 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치

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Publication number: KR101028234B1
Application number: KR1020100059131A
Authority: KR
Inventors: 박진삼; 안태상; 황정현; 박진화; 김대영; 하인호; 김지영; 정진욱; 양동현; 김주연; 조자옥; 박재근; 김형근; 강석준
Original assignee: 동일고무벨트주식회사; 에스에이치공사; (주)대우건설
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-04-11

Abstract

본 발명은 바람이나 지진으로 인한 진동 에너지를 소산할 수 있도록 제작된 제진장치에 관한 것으로, 특히 바람과 설계지진(Design-Based Earthquakes)에 모두 대응할 수 있는 고감쇠 고무와 설계지진 보다 큰 최대레벨지진(Maximum Considerable Earthquakes)에서 작동하도록 고안된 마찰 댐퍼를 결합하여 하나로 조합시킨 복합제진장치에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 단부 강판과, 단부 강판의 일면에 수직하게 단부 강판의 폭 방향을 따라 서로 일정한 간격을 두고 나란하게 배치되는 메인측면판과 하나 이상의 서브측면판을 각각 구비하여, 어느 하나의 댐퍼 몸체의 메인측면판과 서브측면판 사이의 간격에 다른 하나의 댐퍼 몸체의 서브측면판이 삽입되고, 다른 하나의 댐퍼 몸체의 메인측면판과 서브측면판 사이의 간격에 어느 하나의 댐퍼 몸체의 서브측면판이 삽입되고 이웃하는 각 측면판 사이에 일정한 간격이 형성되도록 하며 단부 강판은 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 댐퍼 몸체; 메인측면판과 서브측면판 사이의 간격에 설치되는 복수의 고감쇠 고무; 메인측면판의 상,하부에 일측면과 마주하여 각기 나란하게 배치되고 중앙에 관통된 헐거운 끼움공이 형성되어 있는 마찰패드 가압판; 메인측면판과 마찰패드 가압판의 사이에 배치되는 마찰판과, 중앙에 끼움공을 삽통하여 메인측면판의 헐거운 멈춤공에 삽통되는 스톱퍼가 구비되어 있는 미끄럼판; 메인측면판과 마찰판의 대향면 사이와 마찰판과 마찰패드 가압판의 대향면 사이에 각기 배치되어 서로 대면하는 복수 개의 마찰패드; 및 마찰패드 가압판을 메인측면판에 연결 고정시킴과 동시에 나사 체결력으로 마찰패드를 마찰판에 강제적으로 밀착시키는 마찰패드 조임수단을 포함하며, 바람이나 설계지진에 대해 고감쇠 고무의 전단변형으로 진동에너지를 흡수하고 최대레벨지진에 대해 마찰판과 마찰패드 사이의 마찰력으로 지진에너지를 소산시키는 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치가 제공된다.

Description

점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치{Hybrid vibration control apparatus using viscoelasticity and friction}

본 발명은 바람이나 지진으로 인한 진동 에너지를 소산할 수 있도록 제작된 제진장치에 관한 것으로, 특히 바람과 설계지진(Design-Based Earthquakes)에 모두 대응할 수 있는 고감쇠 고무와 설계지진 보다 큰 최대레벨지진(Maximum Considerable Earthquakes)에서 작동하도록 고안된 마찰 댐퍼를 결합하여 하나로 조합시킨 복합제진장치에 관한 것이다.

제진(制振, Vibration Control)이란 건물의 경우 바람이나 지진 등에 발생하는 진동을 제어하는 것을 말하고, 진동 제어를 위해 특별한 장치나 기구 즉, 제진장치를 설치한 구조를 제진구조라 한다. 제진의 목적은 바람이나 지진 등에 의해 구조물에 입력되는 진동에너지를 제진장치를 설치하여 소산시킴으로써 구조물의 안전성과 거주성을 향상시키는 데 있다.

제진의 방법으로는 외부에서 오는 진동과 이에 따른 구조물의 진동을 감지하는 기능을 구조물 자체에서 갖추고 구조물의 내부나 외부에서 구조물의 진동에 대응한 제어력을 가하여 구조물의 진동을 저감시키는 능동제어와 건물에 부가적인 에너지 소산 장치를 설치하여 구조물의 감쇠 성능을 향상함으로써 건물의 동적인 응답을 제어하는 수동제어가 있다.

수동형 제진장치는 크게 질량 동조형과 에너지 소산형으로 나눌 수 있다. 전자는 주로 건물의 최상부에 설치되어 주로 바람에 대한 거주성을 높이는 목적으로 설치되며, 후자는 주로 각 층에 설치되어 지진에 대한 안전성 및 바람에 대한 거주성을 높이기 위하여 사용된다.

에너지 소산형 제진장치는 다시 변위 의존형과 속도 의존형으로 나눌 수 있는데, 변위 의존형 장치는 재료 사이의 마찰력이나 금속의 소성변형에 의한 에너지 소산 특성을 이용한 것이고, 속도 의존형은 점성, 점탄성 물질이 변형할 때 열이 발생하며 진동에너지를 소산하는 특성을 이용하는 것으로 소산되는 에너지는 속도에 비례하여 커지는 특성이 있다.

근래 건축물의 높이가 길이에 비해 상당히 높은 초고층 건축물이 많이 건설되고 있지만 이와 같은 상당히 큰 세장비를 갖는 건축물은 진동에 의하여 큰 영향을 받으므로 바람이나 지진 등 다양한 진동에 대응하는 제진장치가 필요하다. 지금까지는 진동원의 종류에 따라 제진장치를 별도로 설치하는 것이 일반적이었지만 그에 따른 비용의 증가나 건축 계획상의 제약이 크다는 단점이 문제로 지적되고 있다.

특히 우리나라는 내진설계기준이 적용되기 이전에 시공된 건축물이 많이 남아 있고 오래된 건축물의 리모델링이 활성화되고 있는데 저렴한 비용으로 충분한 내진보강효과를 거둘 수 있는 수동형 제진장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 창작된 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명은 진동원의 종류에 따라 별도의 제진장치를 설치할 필요 없고, 내진설계가 적용되지 않은 건축물의 내진보강 및 기존 건축물의 리모델링시 저렴한 비용으로 충분한 내진보강 효과를 거둘 수 있는 복합제진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 단부 강판과, 단부 강판의 일면에 수직하게 단부 강판의 폭 방향을 따라 서로 일정한 간격을 두고 나란하게 배치되는 메인측면판과 하나 이상의 서브측면판을 각각 구비하여, 어느 하나의 댐퍼 몸체의 메인측면판과 서브측면판 사이의 간격에 다른 하나의 댐퍼 몸체의 서브측면판이 삽입되고, 다른 하나의 댐퍼 몸체의 메인측면판과 서브측면판 사이의 간격에 어느 하나의 댐퍼 몸체의 서브측면판이 삽입되고 이웃하는 각 측면판 사이에 일정한 간격이 형성되도록 하며 단부 강판은 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 댐퍼 몸체;

메인측면판과 서브측면판 사이의 간격에 설치되는 복수의 고감쇠 고무;

메인측면판의 상,하부에 일측면과 마주하여 각기 나란하게 배치되고 중앙에 관통된 헐거운 끼움공이 형성되어 있는 마찰패드 가압판;

메인측면판과 마찰패드 가압판의 사이에 배치되는 마찰판과, 중앙에 끼움공을 삽통하여 메인측면판의 헐거운 멈춤공에 삽통되는 스톱퍼가 구비되어 있는 미끄럼판;

메인측면판과 마찰판의 대향면 사이와 마찰판과 마찰패드 가압판의 대향면 사이에 각기 배치되어 서로 대면하는 복수 개의 마찰패드; 및

마찰패드 가압판을 메인측면판에 연결 고정시킴과 동시에 나사 체결력으로 마찰패드를 마찰판에 강제적으로 밀착시키는 마찰패드 조임수단을 포함하며,

바람이나 설계지진에 대해 고감쇠 고무의 전단변형으로 진동에너지를 흡수하고 최대레벨지진에 대해 마찰판과 마찰패드 사이의 마찰력으로 지진에너지를 소산시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 마찰판의 양면에는 마찰패드와 접촉하여 정량적인 마찰저항값을 유지할 수 있도록 스테인레스 강판이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명이 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 메인측면판의 높이를 서브측면판의 높이 보다 높게 구성하여, 서브측면판이 메인측면판의 중앙에 위치되도록 구성 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 마찰패드 조임수단은, 메인측면판의 볼트공과 미끄럼판의 헐거운 볼트공 및 마찰패드 가압판의 볼트공에 일축으로 삽통된 체결볼트와, 체결볼트에 나사 결합되는 너트로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 스톱퍼와 멈춤공 및 끼움공간의 조립 틈새 간격과 체결볼트와 볼트공간의 조립 틈새 간격을 동일하게 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치는, 풍하중과 설계지진 시 작동하는 고감쇠 고무와 최대레벨지진시 작동하는 마찰 댐퍼가 조합된 구성으로, 바람과 중·약진 및 대지진 시에 모두 적절히 대응할 수 있다.

즉, 풍하중과 설계지진에 대해서는 고감쇠 고무의 전단변형에 의한 에너지 소산 능력이 주 구조물의 진동 에너지를 감소시키고 잔류변형을 최소화시키며, 최대레벨지진에 대해서는 마찰 댐퍼의 작동으로 구조물의 진동을 제어하여 주 구조물의 피해를 최소화시킨다.

따라서 진동원의 종류에 따라 별도의 제진장치를 설치할 필요 없이 1개의 제진장치로 대응할 수 있으므로 비용 절감이 가능하고 건축 계획상의 자유도가 향상된다.

또한, 내진설계기준이 적용되기 이전에 시공된 건축물 및 오래된 건축물의 리모델링시 저렴한 비용으로 충분한 내진보강 효과를 거둘 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 정면도이이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치의 사용상태도이다.
도 6은 인방보의 전단거동에 따른 변형형태를 나타낸 그림이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 사시도, 도 3은 정면도 그리고 도 4는 평면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치는, 한 쌍의 댐퍼 몸체(10a,10b)를 구비한다. 한 쌍의 댐퍼 몸체(10a,10b)는 서로 마주하여 대향적으로 설치된다.

일측의 댐퍼 몸체(10a)는 단부 강판(102a)과, 단부 강판(102a)의 전면에 수직으로 서로 일정한 간격을 두고 단부 강판(102a)의 폭 방향으로 나란하게 배치되어 있는 메인측면판(104a)과 서브측면판(106a)을 구비하고 있다. 메인측면판(104a)의 상,하부측에는 각기 두께 방향으로 관통된 멈춤공(114a)이 형성되어 있다. 서브측면판(106a)은 댐핑부위의 폭을 줄이기 위해 메인측면판(104a)보다 상대적으로 작은 두께를 가질 수 있다. 단부 강판(102a)과 메인측면판(104a) 및 서브측면판(106a)은 모두 강재로 제작되어 용접 결합으로 접합되거나 주조로 제작하여 하나의 몸체로 구성될 수 있다.

타측의 댐퍼 몸체(10b)는 단부 강판(102b)과, 단부 강판(102b)의 전면에 수직으로 서로 일정한 간격을 두고 단부 강판(102b)의 폭 방향으로 나란하게 배치되어 있는 메인측면판(104b)과 서브측면판(106b)을 구비하고 있다. 메인측면판(104b)의 상,하부측에는 각기 두께 방향으로 관통된 다수 개의 볼트공(114b)이 형성되어 있다. 서브측면판(106b)은 댐핑부위의 폭을 줄이기 위해 메인측면판(104b)보다 상대적으로 작은 두께를 가질 수 있다. 단부 강판(102b)과 메인측면판(104b) 및 서브측면판(106b)은 모두 강재로 제작되어 용접 결합으로 접합되거나 주조로 제작하여 하나의 몸체로 구성될 수 있다.

본 실시예에서 메인측면판(104a,104b)의 높이는 서브측면판(106a,106b)의 높이 보다 높게 구성되고, 서브측면판(106a,106b)이 메인측면판(104a,104b)의 중앙에 위치되도록 구성된다.

이렇게 구성된 한 쌍의 댐퍼 몸체(10a,10b)는 도 4와 같이 일측의 댐퍼 몸체(10a)의 메인측면판(104a)과 서브측면판(106a) 사이의 간격에 타측의 댐퍼 몸체(10b)의 서브측면판(106b)이 삽입되고, 타측의 댐퍼 몸체(10b)의 메인측면판(104b)과 서브측면판(106b) 사이의 간격에 일측의 댐퍼 몸체(10a)의 서브측면판(106a)이 삽입되는 방식으로 조립되며 이웃하는 각 측면판 사이에는 일정한 간격이 형성된다. 따라서 한 쌍의 댐퍼 몸체(10a,10b)에는 어느 일측으로부터 메인측면판(104a), 서브측면판(106b), 서브측면판(106a), 메인측면판(104b)의 순서대로 타측으로 배열되며 단부 강판(102a,102b)이 서로 마주보게 된다.

메인측면판(104a,104b)과 서브측면판(106a,106b) 사이사이의 간격에는 고감쇠 고무(20)가 각각 설치되어 있다. 각각의 고감쇠 고무(20)는 동일한 크기와 두께를 갖는 판재 형상으로서 서브측면판(106a 또는 106b)과 동일한 높이를 갖는다. 고감쇠 고무(20)는 이 분야에서 공지된 임의의 고감쇠 고무가 사용될 수 있으며, 일반적으로 천연고무 또는/및 카본블랙에 충전제, 가황제, 노화방지제 및 가소제 등과 같은 첨가제를 첨가한 후 일정한 온도와 압력을 가하는 가황과정을 거쳐 제작된다. 고감쇠 고무의 탄성은 첨가제의 비율에 따라 조절될 수 있고 탄성에 의해 에너지 소산 능력이 좌우된다. 고감쇠 고무(20)는 설치 위치에서의 고정력을 확보하기 위해 접착제가 사용되거나 메인측면판(104a,104b)과 서브측면판(106a,106b)의 접촉면에 추가적으로 요철이나 돌기 형상이 더 구성되어 고정력을 확보할 수 있다.

메인측면판(104b)의 상,하부측 전면에는 일정 간격을 두고 마찰패드 가압판(30)이 각기 배치되어 있다. 마찰패드 가압판(30)은 메인측면판(104b)의 상,하부측 전면과 마주하여 각기 나란하게 위치된다. 마찰패드 가압판(30)은 중앙에 두께 방향으로 관통된 헐거운 끼움공(30a)과, 다수 개의 볼트공(30b) 및 복수 개의 마찰패드 끼움홈(30c)이 형성되어 있다.

메인측면판(104b)과 마찰패드 가압판(30)의 사이에는 미끄럼판(40)이 개재되어 있다. 미끄럼판(40)은 판상형의 마찰판(42)과, 마찰판(42)의 전면 중앙에 수직으로 입설되어 마찰패드 가압판(30)의 끼움공(30a)을 삽통하고 메인측면판(104a)의 헐거운 멈춤공(114a)에 삽통되는 스톱퍼(44)가 구비되어 있다. 이때 스톱퍼(44)는 원형 단면을 갖고 그의 직경은 마찰패드 가압판(30)의 끼움공(30a)과 메인측면판(104a)의 멈춤공(114a)의 내경보다 작아 일정한 원형 틈새를 갖고 헐겁게 끼워진다. 이때 끼움공(30a)과 멈춤공(114a)의 내경은 동일하게 구성된다.

마찰판(42)은 후술할 마찰패드(50a,50b)와 마찰저항을 일으켜 설계지진 보다 큰 최대레벨지진(Maximum Considerable Earthquakes)에서 작동하는 마찰 댐퍼의 기능을 수행한다. 마찰판(42)은 알루미늄 또는 알루미늄합금, 합금주철 또는 주강품, 철계 또는 비철계의 주조품, 스테인레스강 또는 스테인레스 합금강으로 제작될 수 있다. 바람직하게는 마찰패드(50a,50b)와 접촉하여 정량적인 마찰저항값을 유지할 수 있도록 도 1의 확대도에 나타난 바와 같이 마찰판(42)의 양면에 스테인레스 강판(41)이 설치되어 구성될 수 있다.

메인측면판(104b)과 마찰판(42)의 대향면 사이, 그리고 마찰판(42)과 마찰패드 가압판(30)의 대향면 사이에는 서로 대면하는 복수 개의 마찰패드(50a,50b)가 각기 배치되어 있다. 이때 일측의 마찰패드(50a)는 메인측면판(104b)의 마찰패드 끼움홈(124b)에 장착되고, 타측의 마찰패드(50b)는 마찰패드 가압판(30)의 마찰패드 끼움홈(30c)에 장착된다.

마찰패드(50a,50b)는 알루미늄 또는 알루미늄합금에 세라믹입자를 분산강화시킨 알루미늄 복합재료, 탄소-탄소 복합재, 금속섬유(Steel-Fiber)를 사용하는 세미 메탈릭(Semi-Metalic)계 마찰재, 금속섬유 및 유ㆍ무기계 섬유를 혼용 사용하는 로 스틸(Low-Steel)계 마찰재, 금속섬유를 전혀 사용하지 않고 유ㆍ무기계 섬유만 사용하는 논스틸(Non-Steel)계 마찰재 중 어느 하나로 제작된 것이 될 수 있다. 바람직하게는 성능 및 환경적인 측면을 고려하여 비석면유기체(Non Asbetos Organism: NAO)로 제작될 수 있다.

마찰패드 가압판(30)을 메인측면판(104b)에 고정시킴과 동시에 나사 체결력으로 마찰패드(50a,50b)를 마찰판(42)에 강제적으로 밀착시켜서 마찰저항을 발생시키는 다수 개의 마찰패드 조임수단이 구비된다. 본 실시예에서 마찰패드 조임수단은 메인측면판(104b)의 볼트공(114b)과 미끄럼판(40)의 볼트공(42a) 및 마찰패드 가압판(30)의 볼트공(30b)을 삽통하는 체결볼트(60)와, 체결볼트(50)에 나사 결합되는 너트(62)로 구성된다. 이때 체결볼트(60)는 볼트공(42a)에 헐거운 원형 틈새를 가지고 삽입되고, 볼트공(30b,114b)과는 동일한 직경을 가지고 삽입된다.

이와 같이 미끄럼판(40)의 스톱퍼(44) 단면 직경이 메인측면판(104a)의 멈춤공(114a) 내경보다 작게 구성되어 헐거운 원형 틈새를 가지므로 바람과 설계지진(Design-Based Earthquakes)에 모두 대응할 수 있는 고감쇠 고무(20)의 점탄성 변형을 허용하게 되고, 이러한 고감쇠 고무(20)의 점탄성 변형으로 진동의 흡수 및 감쇠가 가능해진다.

이와 같이 구성된 복합제진장치는, 양측의 댐퍼몸체(10a,10b)가 대향적으로 배치되어 일측 서브측면판(106a)이 타측의 메인측면판(104b)과 서브측면판(106b)의 사이의 간격에 삽입된다.

그리고, 3개의 고감쇠 고무(20)가 각기 일측 메인측면판(104a)과 타측 서브측면판(106b)의 간격 사이, 타측 서브측면판(106b)과 일측 서브측면판(106a)의 간격 사이, 일측 서브측면판(106a)과 타측 메인측면판(104b)의 간격 사이에 개재된다. 이때 고감쇠 고무(20)는 조립식 또는 사출 방식으로 설치될 수 있다.

다음, 마찰패드 가압판(30)을 미끄럼판(40)의 스톱퍼(44)에 삽입시킨 후 그의 스톱퍼(44)를 메인측면판(104a)의 멈춤공(114a)에 삽입시킨다. 이후 마찰판(42)을 일측의 마찰패드(50a)와 타측의 마찰패드(50b)의 사이에 삽입시키면, 메인측면판(104b)과 마찰판(42) 및 마찰패드 가압판(30)이 나란하게 대향하여 배치된다.

이 상태에서 체결볼트(60)를 일직선상에 위치시킨 마찰패드 가압판(30)의 볼트공(30b), 미끄럼판(40)의 볼트공(42a) 및 메인측면판(104b)의 볼트공(114b)에 삽입시킨 후 너트(62)를 체결볼트(60)에 나사결합으로 체결한다. 이때 체결볼트(60)의 체결 조임력에 의해 마찰패드(50a,50b)가 마찰판(42)에 밀어붙여져 정지 마찰력이 발생된다.

이같이 하여 마찰패드 가압판(30)과 미끄럼판(40)은 서로 한 쌍으로 조립되어 메인측면판(104b)의 상,하부 모두 2개소에 위치되어 설치된다.

이같이 구성되고 조립된 일 실시예에 따른 복합제진장치는, 풍하중이나 설계지진이 작용할 경우 댐퍼 몸체(10a,10b)의 측면판(104a,106b,106a,104b) 사이사이에 개재된 고감쇠 고무(20)가 변형하면서 진동 에너지를 흡수한다. 그리고 최대 레벨지진 하중이 작용할 경우 마찰패드(50a,50b)와 마찰판(42) 사이의 마찰저항으로 지진에너지를 소산시키게 된다. 이때 스톱퍼(44)은 멈춤공(114a)에 걸림되어 미끄럼판(40)은 정지되고, 마찰패드(50a,50b)가 끼움공(30a)과 스톱퍼(44)의 틈새가 허용하는 구간을 가지고 마찰판(42)과 강제 접촉한 상태를 유지하면서 이동하여 마찰 댐핑이 일어난다.

따라서 바람과 지진에 모두 효과적으로 대응할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치는 최대레벨지진시 진동에너지를 소산시키는 미끄럼판(40)과 마찰패드(50a,50b)로 구성된 마찰 댐퍼와 바람이나 설계지진시 진동을 억제하는 고감쇠 고무(20)를 하나로 조합한 제진장치라 할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진장치는 바람과 지진에 모두 대응하기 위해 구조물의 다양한 위치에 설치될 수 있다. 그 일 예로서 특허등록 제10-0943156호에 공지된 바와 같이 인방보에 동일한 구성으로 설치될 수 있다. 즉, 도 5에서와 같이 좌우측 인방보(100)에 매입철근조립체(120)가 매설되고, 매입철근조립체(120)는 한 쌍의 U자형 철근(121)과 U자형 철근(121)의 굴곡부에 결합되는 굴곡강판(122) 및 한 쌍의 U자형 철근(121)을 감싸도록 결합되는 스터럽 철근(123)으로 구성되고, 매입철근조립체(120)의 U자형 철근(121)에 본 발명의 일 실시예의 댐퍼 몸체(10a,10b)측 단부 강판(102a,102b)이 용접으로 접합됨으로써 고정 설치될 수 있다.

한편, 이상에서는 복합제진장치를 구성하는 댐퍼 몸체(10a,10b)의 서브측면판(106a,106b)을 각기 1개로 구성된 경우에 대해 설명하였지만 서브측면판의 개수는 이에 한정되지 않으며 2개 이상으로 구성할 수도 있다. 그리고 그 경우에는 서브측면판들 사이에 설치되는 고감쇠 고무(20)의 개수도 대응하여 증가하게 된다.

또한 본 실시예는 마찰패드 가압판(30)과 미끄럼판(40)을 타측의 메인측면판(104b)에 연결시키는 구조로 구성하였으나 이와 반대로 마찰패드(50a,50b)를 포함하여 일측의 메인측면판(104a)에 연결시키는 구조로 구성할 수도 있다.

아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합제진댐퍼가 인방보에 설치된 예를 가지고 바람 및 설계지진 작용시 그리고 최대레벨지진 작용시 거동을 구체적으로 설명한다.

도 6은 인방보의 전단거동에 따른 변형형태를 나타낸 그림이다.

도 6에 나타낸 것처럼 구조물에 바람이나 지진이 작용하면 인방보에는 전단력이 발생하게 되고, 도 5에서와 같이 인방보의 중앙부에 설치된 본 발명에 따른 복합제진댐퍼는 기본적으로 바람이나 지진에 의해 발생하는 전단력에 의해 거동하게 된다.

바람이나 설계지진에 의한 미소변형이 발생할 경우 고감쇠 고무(20)가 전단거동에 반응하여 미소하게 변형하면서 진동을 저감하게 된다. 이때, 마찰판 조임수단에 의해 메인측면판(104b), 마찰패드 가압판(30) 및 미끄럼판(40)이 함께 거동하고, 스톱퍼(44)가 메인측면판(104a)에 형성된 헐거운 멈춤구멍(114a,114b)에 접촉하기 전까지는 마찰력이 발생하지 않는다.

최대레벨지진에 의한 대변형이 발생할 경우 스톱퍼(44)가 메인측면판(104a)에 형성된 헐거운 멈춤구멍(114a)에 접촉하여 멈춤되고, 이에 따라 마찰패드(40)가 마찰판(42)에서 미끌림되어 마찰 저항력이 발생하면서 지진에너지를 소산시키게 된다.

한편, 본 발명에 따른 복합제진장치는 방향성에 있어서 상하좌우 모든 변형에 대해 거동할 수 있는 특징을 가지고 있다. 따라서 도 5에서와 같이 인방보의 중앙에 배치하는 형태도 가능하지만 양단부에 배치하는 형태도 가능하다. 양단부에 배치할 경우 휨모멘트에 의해 거동하게 된다. 또한 가새와 같은 압축력을 받는 부재에 설치할 경우에도 인장력 및 압축력에 의해서 거동이 가능하다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10a,10b: 댐퍼 몸체
102a,102b: 단부 강판
104a,104b: 메인측면판
106a,106b: 서브측면판
114a: 멈춤공
20: 고감쇠 고무
30: 마찰패드 가압판
40: 미끄럼판
42: 마찰판
44: 스톱퍼
50a,50b: 마찰패드
60: 체결볼트
62: 너트

Claims

단부 강판(102a,102b)과, 단부 강판(102a,102b)의 일면에 수직하게 단부 강판의 폭 방향을 따라 서로 일정한 간격을 두고 나란하게 배치되는 메인측면판(104a,104b)과 하나 이상의 서브측면판(106a,106b)을 각각 구비하여, 어느 하나의 댐퍼 몸체(10a)의 메인측면판(104a)과 서브측면판(106a) 사이의 간격에 다른 하나의 댐퍼 몸체(10b)의 서브측면판(106b)이 삽입되고, 다른 하나의 댐퍼 몸체(10b)의 메인측면판(104b)과 서브측면판(106b) 사이의 간격에 어느 하나의 댐퍼 몸체(10a)의 서브측면판(106a)이 삽입되고 이웃하는 각 측면판 사이에 일정한 간격이 형성되도록 하며 단부 강판(102a,102b)은 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 댐퍼 몸체(10a,10b);
메인측면판(104a,104b)과 서브측면판(106a,106b) 사이의 간격에 설치되는 복수의 고감쇠 고무(20);
메인측면판(104b)의 상,하부에 일측면과 마주하여 각기 나란하게 배치되고 중앙에 관통된 헐거운 끼움공(30a)이 형성되어 있는 마찰패드 가압판(30);
메인측면판(104b)과 마찰패드 가압판(30)의 사이에 배치되는 마찰판(42)과 중앙에 끼움공(30a)을 삽통하여 메인측면판(104a)의 헐거운 멈춤공(114a)에 삽통되는 스톱퍼(44)가 구비되어 있는 미끄럼판(40);
메인측면판(104b)과 마찰판(42)의 대향면 사이와 마찰판(42)과 마찰패드 가압판(30)의 대향면 사이에 각기 배치되어 서로 대면하는 복수 개의 마찰패드(50a,50b); 및
마찰패드 가압판(30)을 메인측면판(104b)에 연결 고정시킴과 동시에 나사 체결력으로 마찰패드(50a,50b)를 마찰판(42)에 강제적으로 밀착시키는 마찰패드 조임수단을 포함하며,
바람이나 설계지진에 대해 고감쇠 고무(20)의 전단변형으로 진동에너지를 흡수하고 최대레벨지진에 대해 마찰판(42)과 마찰패드(50a,50b) 사이의 마찰력으로 지진에너지를 소산시키는 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
청구항 1에 있어서,
마찰판(42)의 양면에는 마찰패드(50a,50b)와 접촉하여 정량적인 마찰저항값을 유지할 수 있도록 스테인레스 강판(41)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
청구항 1에 있어서,
메인측면판(104a,104b)의 높이를 서브측면판(106a,106b)의 높이 보다 높게 구성하여, 서브측면판(106a,106b)이 메인측면판(104a,104b)의 중앙에 위치되도록 한 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
청구항 1에 있어서,
마찰패드 조임수단은,
메인측면판(104b)의 볼트공(114b)과 미끄럼판(40)의 헐거운 볼트공(30b) 및 마찰패드 가압판(30)의 볼트공(30b)에 일축으로 삽통된 체결볼트(60)와, 체결볼트(60)에 나사 결합되는 너트(62)로 구성된 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.
청구항 4에 있어서,
스톱퍼(44)와 멈춤공(114a) 및 끼움공(30a)간의 조립 틈새 간격과 체결볼트(60)와 볼트공(30b)간의 조립 틈새 간격을 동일하게 구성한 것을 특징으로 하는 점탄성과 마찰을 이용한 복합제진장치.