KR102486244B1 - Buckling restrained bracing unit and vibration control systen using the same - Google Patents

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Abstract

Provided in the present invention are a buckling-restrained brace unit and a vibration damping system using the same, which allow a buckling-restrained brace unit to be easily manufactured, facilitate ease in the observation of a destruction mode after vibration damping, and provide various installation environments. To this end, the buckling-restrained brace unit according to an adequate embodiment of the present invention comprises: a first end plate of a plate shape; an inner hollow pipe which is stood on one surface of the first end plate; a second end plate of a plate shape, which is arranged by being spaced apart at a predetermined interval while facing the first end plate; an outer hollow pipe which is stood on one surface of the second end plate to be installed at the circumference of the inner hollow pipe to be overlapped by a predetermined section; a center core fixed to one surface of the second end plate to be located on the central shaft of the outer hollow pipe; and a plurality of energy dissipation elements of which one end is fixed to the outer circumferential surface of the center core, and the other end is fixed to the inner hollow pipe, and which are aligned in a circular shape to dissipate the compression load or the tension load applied from the first end plate or the second end plate by means of shear deformation. At the inner hollow pipe and the outer hollow pipe, at least one destruction mode observation hole, which is individually penetrated in a slit or circular shape, is formed to observe the destruction mode of the energy dissipation elements after an earthquake.

Description

비좌굴 가새 유닛 및 이를 이용한 제진 시스템{Buckling restrained bracing unit and vibration control systen using the same}Non-buckling bracing unit and vibration control system using the same {Buckling restrained bracing unit and vibration control system using the same}

본 발명은 비좌굴 가새 유닛 및 이를 이용한 제진 시스템에 관한 것으로, 특히 비좌굴 가새 유닛의 제작이 쉽고, 제진 후 파괴모드의 관찰이 용이하며, 다양한 설치 환경을 가질 수 있도록 한 비좌굴 가새 유닛 및 이를 이용한 제진 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a non-buckling bracing unit and a damping system using the same, and in particular, a non-buckling bracing unit that is easy to manufacture, easy to observe the failure mode after damping, and has a variety of installation environments, and a non-buckling bracing unit and the same It is about the damping system used.

기존 가새구조는 지진 시 좌굴거동으로 파단될 가능성이 매우 크기 때문에, 최근에는 비좌굴가새를 개발하여 사용하고 있는 실정이다. 비좌굴 가새부재는 압축하중을 받아도 심재의 비좌굴거동으로 에너지 소산능력이 매우 우수하다. 그런데 기존의 비좌굴 가새부재는 외부 강관, 심재 및 좌굴방지를 위한 콘크리트 몰탈로 구성되어 있어서 제작이 쉽지 않고, 지진 후 심재의 파괴모드를 관찰할 수 없어 교체 판단이 어렵다. 따라서 기존의 비좌굴 가새와 성능은 동등 이상이면서, 구성이 단순하여 제작이 간단한 새로운 비좌굴 가새의 개발이 요구된다.Since the existing bracing structure is very likely to be broken due to buckling behavior during an earthquake, recently, a non-buckling bracing has been developed and used. The non-buckling bracing member has excellent energy dissipation capacity due to the non-buckling behavior of the core even under compressive load. However, conventional non-buckling bracing members are not easy to manufacture because they consist of an external steel pipe, a core material, and a concrete mortar to prevent buckling, and it is difficult to determine replacement because the failure mode of the core material cannot be observed after an earthquake. Therefore, it is required to develop a new non-buckling brace that is equivalent to or better than the existing non-buckling bracing and has a simple configuration and is easy to manufacture.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0145365호(특허문헌 1)로서, '이종소재의 복합적 변형에 기반한 자동복원댐퍼'가 제안되어 있다. 이는 댐퍼 자체의 복귀를 어렵게 하는 마찰력을 이용하여 진동을 흡수하는 방식이 아니라 탄성을 갖는 다양한 이종소재의 복합적 변형에 기반하여 외부로부터 전달된 진동이나 충격을 효과적, 차별적으로 흡수할 수 있고, 변형 후 용이하게 원래의 형태로 복귀될 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 구성 부품이 많고 복잡하여 제작이 용이치 못하다.As the background technology of the present invention, Korean Patent Publication No. 10-2020-0145365 (Patent Document 1) proposes an 'automatic restoring damper based on complex deformation of heterogeneous materials'. This is not a method of absorbing vibration using frictional force that makes it difficult to return the damper itself, but based on the complex deformation of various heterogeneous materials having elasticity, it can effectively and differentially absorb vibration or shock transmitted from the outside, and after deformation This is so that it can be easily restored to its original form. However, the background art has many components and is not easy to manufacture.

본 발명의 다른 배경기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2009-0030053호(특허문헌 2)로서, '하이브리드 비좌굴 가새'가 제안되어 있다. 이는 탄성영역에서는 점탄성 댐퍼(Viscoelastic Damper)로 거동하면서 비탄성영역에서는 기존의 비좌굴 가새와 같은 이력댐퍼(Hysteresis Damper)로 거동함으로써 대지진은 물론 약진 및 풍하중에도 유연하게 대응할 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 점탄성 댐퍼와 이력댐퍼를 함께 구성해야 함으로 구조가 복잡해지는 단점이 있다.As another background art of the present invention, Korean Patent Publication No. 10-2009-0030053 (Patent Document 2), a 'hybrid non-buckling bracing' has been proposed. It behaves as a viscoelastic damper in the elastic region and as a hysteresis damper like the existing non-buckling bracing in the inelastic region, enabling it to respond flexibly to major earthquakes as well as strong earthquakes and wind loads. However, the background art has a disadvantage in that the structure is complicated because the viscoelastic damper and the hysteretic damper must be configured together.

한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0145365호Korean Patent Publication No. 10-2020-0145365 한국 공개특허 공개번호 제10-2009-0030053호Korean Patent Publication No. 10-2009-0030053

본 발명은 비좌굴 가새 유닛의 제작이 쉽고, 제진 후 파괴모드의 관찰이 용이하며, 다양한 설치 환경을 가질 수 있도록 한 비좌굴 가새 유닛 및 이를 이용한 제진 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a non-buckling bracing unit and a damping system using the same, in which the manufacturing of the non-buckling bracing unit is easy, the failure mode can be easily observed after damping, and various installation environments can be provided.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 비좌굴 가새 유닛은, 판상형의 제1엔드 플레이트와; 상기 제1엔드 플레이트의 일면에 입설된 내부중공관과; 상기 제1엔드 플레이트와 마주하여 일정 거리만큼 이격되어 배치된 판상형의 제2엔드 플레이트와; 상기 제2엔드 플레이트의 일면에 입설되어 내부중공관의 둘레에 일정 구간 겹치도록 설치되는 외부중공관과; 상기 제2엔드 플레이트의 일면에 고정되어 외부중공관의 중심축상에 위치되는 센터코어와; 상기 센터코어의 외주면에 일단이 고정되고 타단이 내부중공관에 고정되어 원형으로 배열되어 제1엔드 플레이트 또는 제2엔드 플레이트 측에서 가해지는 압축 하중 또는 인장 하중을 전단변형으로 소산시키는 복수개 이상의 에너지 소산요소;를 포함하며, 상기 내부중공관과 외부중공관에는 지진 후의 에너지 소산요소의 파괴모드를 관찰할 수 있도록 각각 슬릿 또는 원형으로 관통된 하나 이상의 파괴모드 관찰홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.A non-buckling bracing unit according to a preferred embodiment of the present invention includes a plate-shaped first end plate; an inner hollow tube installed on one surface of the first end plate; a plate-shaped second end plate disposed facing the first end plate and spaced apart from the first end plate by a predetermined distance; an external hollow tube installed on one surface of the second end plate and installed to overlap the inner hollow tube in a certain section; a center core fixed to one surface of the second end plate and positioned on the central axis of the outer hollow tube; One end is fixed to the outer circumferential surface of the center core and the other end is fixed to the inner hollow tube, arranged in a circular shape to dissipate the compressive load or tensile load applied from the first end plate or the second end plate side by shear deformation. element; characterized in that one or more failure mode observation holes penetrated in a slit or circular shape are formed in the inner hollow tube and the outer hollow tube, respectively, so that the failure mode of the energy dissipation element after an earthquake can be observed.

또한, 상기 에너지 소산요소는 대향하는 강판에 슬릿공을 형성시켜 복수개 이상의 소성힌지가 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the energy dissipation element is characterized in that a plurality or more plastic hinges are formed by forming a slit hole in an opposing steel plate.

또한, 상기 에너지 소산요소는 단부보다 중앙부가 단면이 작아져 잘록한 형태를 이루는 절구형 강봉을 복수열로 설치한 것을 특징으로 한다.In addition, the energy dissipation element is characterized by installing a plurality of rows of mortar-shaped steel bars forming a constricted shape with a cross section smaller at the center than at the end.

또한, 상기 에너지 소산요소는 일단의 단면이 작고 타단의 단면이 크게 구성한 캔틸레버형 강봉을 복수열로 설치한 것을 특징으로 한다.In addition, the energy dissipation element is characterized by installing a plurality of rows of cantilever-type steel rods having a small cross section at one end and a large cross section at the other end.

또한, 상기 에너지 소산요소는 소성 변형 가능한 강판으로 제작된 패널을 이용한 것을 특징으로 한다.In addition, the energy dissipation element is characterized in that a panel made of a plastically deformable steel plate is used.

또한, 상기 내부중공관과 외부중공관은 원형 강관으로 제작된 것을 특징으로 한다.In addition, the inner hollow tube and the outer hollow tube are characterized in that they are made of circular steel tubes.

또한, 상기 내부중공관과 외부중공관은 원통형 각관으로 제작된 것을 특징으로 한다.In addition, the inner hollow tube and the outer hollow tube are characterized in that they are made of cylindrical square tubes.

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한편, 본 발명에 따른 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템은, 비좌굴 가새 유닛을 1개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛의 제1엔드 플레이트 또는 제2엔드 플레이트에 제1가새부재를 추가적으로 설치한 후, 구조틀의 개구부에 대각선 방향으로 설치시킨 것을 특징으로 한다.On the other hand, the damping system using the non-buckling bracing unit according to the present invention includes one non-buckling bracing unit, and additionally installs a first bracing member on the first end plate or the second end plate of the non-buckling bracing unit. , It is characterized in that it is installed in the diagonal direction in the opening of the structural frame.

또한 본 발명에 따른 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템은 변형예로서, 비좌굴 가새 유닛을 2개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛의 제1엔드 플레이트 또는 제2엔드 플레이트에 제1가새부재를 추가적으로 각기 설치한 후, 구조틀의 개구부에 ∧형 또는 ∨형으로 설치시킨 것을 특징으로 한다.In addition, the damping system using the non-buckling bracing unit according to the present invention is a modified example, and includes two non-buckling bracing units, and a first brace member is additionally added to the first end plate or the second end plate of the non-buckling bracing unit, respectively After installation, it is characterized in that it is installed in the opening of the structural frame in a ∧ shape or ∨ shape.

본 발명에 따른 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템은 다른 변형예로서, 비좌굴 가새 유닛을 1개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛의 제1엔드 플레이트와 제2엔드 플레이트에 제2가새부재를 추가적으로 설치한 후, 구조틀의 개구부에 대각선 방향으로 설치시킨 것을 특징으로 한다.As another modification, the damping system using the non-buckling bracing unit according to the present invention includes one non-buckling bracing unit, and additionally installs a second bracing member on the first end plate and the second end plate of the non-buckling bracing unit After that, it is characterized in that it is installed in the diagonal direction in the opening of the structural frame.

본 발명에 따른 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템은 또 다른 변형예로서, 비좌굴 가새 유닛을 2개 구비하고, 2개의 비좌굴 가새 유닛의 사이에 제3가새부재를 연결 설치한 후, 구조틀의 개구부 상부 또는 하부측에 2개의 비좌굴 가새 유닛의 각기 단부를 고정시키고, V형 지지대의 말단을 개구부측 모서리에 연결 고정하고 꼭지단을 제3가새부재에 연결 고정시킨 것을 특징으로 한다.As another modification, the damping system using the non-buckling bracing unit according to the present invention is provided with two non-buckling bracing units, and after connecting and installing a third bracing member between the two non-buckling bracing units, the structural frame It is characterized in that each end of the two non-buckling bracing units is fixed to the upper or lower side of the opening, the end of the V-shaped support is connected and fixed to the edge of the opening side, and the top end is connected and fixed to the third bracing member.

본 발명에 따른 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템은 또 다른 변형예로서, 비좌굴 가새 유닛을 구조틀의 개구부 중앙에 배치하여 상,하부 지지대로 지지 설치하여 구성한 것을 특징으로 한다.As another modification, the damping system using the non-buckling bracing unit according to the present invention is characterized in that the non-buckling bracing unit is arranged in the center of the opening of the structural frame and supported by upper and lower supports.

본 발명의 비좌굴 가새 유닛 및 이를 이용한 제진 시스템에 따르면, 제1,2엔드 플레이트가 공용으로 사용되고, 내외부 중공관으로 슬라이딩 결합되어져 에너지 소산요소가 연결되는 콤팩트한 구조임으로 비좌굴 가새 유닛의 제작이 쉽고 용이하다. 또한 소성변형 후 외부 중공관의 위치를 쉽게 파악할 수 있어 파괴모드의 관찰이 용이하다. 또한, 비좌굴 가새 유닛이 콤팩트하여 다양한 설치 환경에서 제진지스템을 구현할 수 있는 장점을 갖는다.According to the non-buckling bracing unit of the present invention and a damping system using the same, the first and second end plates are used in common and are slidably coupled to the inner and outer hollow tubes to connect energy dissipation elements, so that the manufacturing of the non-buckling bracing unit is compact. easy and easy In addition, it is easy to observe the failure mode because the location of the external hollow tube can be easily identified after plastic deformation. In addition, since the non-buckling bracing unit is compact, it has the advantage of being able to implement a damping system in various installation environments.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 비좌굴 가새 유닛의 사시도.
도 1b는 도 1a의 분해사시도.
도 1c는 도 1a의 종단면도.
도 1d는 도 1c의 A-A선에서 본 단면도.
도 2는 본 발명의 비좌굴 가새 유닛에 적용된 에너지 소산요소의 다양한 개수의 배열상태도.
도 3은 본 발명의 비좌굴 가새 유닛에 적용되는 에너지 소산요소의 다양한 형태를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 비좌굴 가새 유닛에 적용되는 내,외부 중공관의 다양한 단면 예시도.
도 5a는 본 발명의 비좌굴 가새 유닛에 압축하중과 인장하중이 작용하였을 때 나타나는 전단변형의 상태도.
도 5b는 본 발명의 비좌굴 가새 유닛에 나타나는 에너지 소산요소의 이력선도.
도 6은 본 발명의 비좌굴 가새 유닛에 추가적으로 가새부재를 설치한 예시도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 비좌굴 가새 유닛을 이용한 다양한 제진시스템의 예시도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 비좌굴 가새 유닛에 파괴모드를 관찰할 수 있는 홀을 형성시킨 사시도 및 도 8a의 B-B선 단면도.The following drawings attached to this specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited to those described in the accompanying drawings. It should not be construed as limiting.
Figure 1a is a perspective view of a non-buckling bracing unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b is an exploded perspective view of Figure 1a.
Fig. 1c is a longitudinal cross-sectional view of Fig. 1a;
Fig. 1d is a cross-sectional view taken along line AA of Fig. 1c.
Figure 2 is an arrangement state diagram of various numbers of energy dissipation elements applied to the non-buckling bracing unit of the present invention.
Figure 3 is an exemplary view showing various types of energy dissipation elements applied to the non-buckling bracing unit of the present invention.
4 is a cross-sectional view of various internal and external hollow tubes applied to the non-buckling bracing unit of the present invention.
Figure 5a is a state diagram of shear deformation that appears when a compressive load and a tensile load are applied to the non-buckling bracing unit of the present invention.
Figure 5b is a hysteretic diagram of energy dissipation elements appearing in the non-buckling bracing unit of the present invention.
Figure 6 is an exemplary view of installing a bracing member in addition to the non-buckling bracing unit of the present invention.
7a and 7b are examples of various damping systems using the non-buckling bracing unit of the present invention.
8a and 8b are a perspective view and a cross-sectional view along line BB of FIG. 8a in which a hole through which a failure mode can be observed is formed in the non-buckling bracing unit of the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Below, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments presented in the accompanying drawings, but the presented embodiments are illustrative for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 비좌굴 가새 유닛(10)은 건축물이나 각종 구조물에 설치되어 지진에너지를 소산시키는데 사용된다. 특히 비좌굴 가새 유닛(10)은 제작이 용이하고, 지진 후 에너지 소산요소의 파괴모드 관찰도 가능하도록 함에 있다. 또한 비좌굴 가새 유닛(10)은 다양한 설치가 가능하여 범용성이 뛰어나도록 함에 있다.The non-buckling bracing unit 10 of the present invention is installed in a building or various structures and is used to dissipate seismic energy. In particular, the non-buckling bracing unit 10 is easy to manufacture, and it is possible to observe the failure mode of the energy dissipation element after an earthquake. In addition, the non-buckling bracing unit 10 is capable of various installations and thus has excellent versatility.

도 1 및 도 2와 같이 비좌굴 가새 유닛(10)은 판상형의 제1엔드 플레이트(12)와, 제1엔드 플레이트(12)의 일면에 입설된 내부중공관(14)과, 제1엔드 플레이트(12)와 마주하여 일정 거리(L)만큼 이격되어 배치된 판상형의 제2엔드 플레이트(16)와, 제2엔드 플레이트(16)의 일면에 입설되어 내부중공관(14)의 둘레에 일정 구간(S) 겹치도록 설치되는 외부중공관(18)과, 제2엔드 플레이트(16)의 일면에 고정되어 외부중공관(18)의 중심축(X)상에 위치되는 센터코어(20)와, 센터코어(20)의 외주면에 일단이 고정되고 타단이 내부중공관(14)에 고정되어 원형으로 배열되어 있는 복수개 이상의 에너지 소산요소(22)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the non-buckling bracing unit 10 includes a plate-shaped first end plate 12, an inner hollow tube 14 installed on one surface of the first end plate 12, and a first end plate (12) and a plate-shaped second end plate (16) arranged spaced apart by a predetermined distance (L), and placed on one surface of the second end plate (16) to surround the inner hollow tube (14) at a predetermined interval. (S) an external hollow tube 18 installed to overlap, and a center core 20 fixed to one surface of the second end plate 16 and positioned on the central axis X of the external hollow tube 18; It includes a plurality of energy dissipation elements 22 arranged in a circle with one end fixed to the outer circumferential surface of the center core 20 and the other end fixed to the inner hollow tube 14 .

내부중공관(14)은 제1엔드 플레이트(12)에 용접 또는 볼트를 통해 접합되어 설치될 수 있다. 물론 내부중공관(14)은 제1엔드 플레이트(12)에 일체로 형성될 수도 있다. 외부중공관(18)은 제2엔드 플레이트(16)에 용접 또는 볼트를 통해 접합되어 설치될 수 있다. 물론 제2엔드 플레이트(16)에 외부중공관(18)이 일체로 형성될 수도 있다. 센터코어(20)는 강봉 또는 강관 형태가 될 수 있다. 센터코어(20)는 제2엔드 플레이트(16)에 용접으로 접합되거나 도시안된 볼트를 통해 제2엔드 플레이트(16)에 고정 설치될 수 있다.The inner hollow tube 14 may be installed by being joined to the first end plate 12 by welding or bolting. Of course, the inner hollow tube 14 may be integrally formed with the first end plate 12 . The external hollow tube 18 may be installed by being joined to the second end plate 16 by welding or bolting. Of course, the external hollow tube 18 may be integrally formed with the second end plate 16 . The center core 20 may be in the form of a steel bar or a steel pipe. The center core 20 may be welded to the second end plate 16 or fixedly installed to the second end plate 16 through bolts not shown.

본 실시 예에서 비좌굴 가새 유닛(10)의 내부중공관(14)과 센터코어(20)는 에너지 소산요소(22)를 접합시키기 위해 강재로 제작됨이 바람직하다. 그외 요소도 강재로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, the inner hollow tube 14 and the center core 20 of the non-buckling bracing unit 10 are preferably made of steel in order to bond the energy dissipation element 22 to each other. Other elements are also preferably made of steel, but are not necessarily limited thereto.

내부중공관(14)의 내경은 에너지 소산요소(22)의 높이에 따라 증감된다. 또한 외부중공관(18)의 내경은 내부중공관(14)의 외경과 같거나 이보다 약간 클 수 있다. 따라서 외부중공관(18)은 내부중공관(14)을 따라 슬라이딩 이동 안내를 받을 수 있다.The inner diameter of the inner hollow tube 14 increases or decreases according to the height of the energy dissipation element 22 . In addition, the inner diameter of the outer hollow tube 18 may be equal to or slightly larger than the outer diameter of the inner hollow tube 14 . Therefore, the outer hollow tube 18 can receive sliding movement guidance along the inner hollow tube 14 .

외부중공관(18)은 지진에너지에 따른 압축하중(Q) 또는 인장하중(-Q)이 발생시 내부중공관(14)의 축방향 이동을 안내한다. 이때 외부중공관(18)의 단부는 제1엔드 플레이트(12)와 일정한 간격(G)을 갖도록 설치된다. 물론 이 간격(G)은 도 5a와 같이 압축하중(Q) 또는 인장하중(-Q)에 따라 변한다.The outer hollow tube 18 guides the axial movement of the inner hollow tube 14 when a compressive load (Q) or a tensile load (-Q) according to seismic energy is generated. At this time, the end of the external hollow tube 18 is installed to have a predetermined distance (G) from the first end plate 12 . Of course, this interval (G) changes according to the compressive load (Q) or tensile load (-Q) as shown in FIG.

에너지 소산요소(22)는 지진발생시 비좌굴 가새 유닛(10)이 받는 압축하중(Q) 또는 인장하중(-Q)(지진하중)을 전단변형으로 소산시키는 기능을 한다. 에너지 소산요소(22)는 그 설치 개수가 도 1d 및 도 2와과 같이 예로 2개~4개로 하여 원형 배열될 수 있으나 이러한 배열 개수에 한정되는 것은 아니다.The energy dissipation element 22 serves to dissipate the compressive load (Q) or tensile load (-Q) (earthquake load) received by the non-buckling bracing unit 10 in shear deformation when an earthquake occurs. The number of energy dissipation elements 22 may be circularly arranged, for example, 2 to 4, as shown in FIGS. 1D and 2 , but is not limited to such an arrangement.

에너지 소산요소(22)는 다양한 형태로 구성될 수 있다.The energy dissipation element 22 may be configured in various forms.

에너지 소산요소(22)의 제1 형태는 도 3의 (가)와 같이 대향하는 강판(221)에 슬릿공(221a)을 형성시켜 복수개 이상의 소성힌지(221b)를 형성시킨 것이다. 따라서 제1 형태에서는 강판(221)의 소성힌지(221b)가 전단 변형하여 지진에너지를 소산시킨다. 제2 형태는 (나)와 같이 단부보다 중앙부가 단면이 작아져 잘록한 형태를 이루는 절구형 강봉(222)을 복수열로 설치한 것이다. 따라서 제2 형태에서는 절구형 강봉(222)의 중간부분이 전단 변형하여 지진에너지를 소산시킨다. 제3 형태는 (다)와 같이 일단의 단면이 작고 타단의 단면이 크게 구성한 캔틸레버형 강봉(223)을 복수열로 설치한 것이다. 따라서 제3 형태에서는 캔틸레버형 강봉(223)의 작은 단면부에서 전단 변형하여 지진에너지를 소산시킨다. 제4 형태는 도 (라)와 같이 소성 변형 가능한 강판으로 제작된 패널(224)을 이용한 것이다. 따라서 제4 형태에서는 패널(224)의 중간부가 전단 변형하여 지진에너지를 소산시킨다. In the first form of the energy dissipation element 22, as shown in (a) of FIG. 3, a plurality of plastic hinges 221b are formed by forming slit holes 221a in opposing steel plates 221. Therefore, in the first form, the plastic hinge 221b of the steel plate 221 shears and dissipates seismic energy. In the second form, as shown in (b), a plurality of rows of mortar-shaped steel rods 222 are installed in a constricted shape with a cross section smaller at the center than at the end. Therefore, in the second form, the middle portion of the mortar-shaped steel rod 222 is sheared to dissipate the seismic energy. In the third form, as shown in (c), cantilever-type steel rods 223 having one end small in cross section and the other end large in cross section are installed in a plurality of rows. Therefore, in the third form, seismic energy is dissipated by shear deformation at the small cross-section of the cantilever-type steel bar 223. A fourth form uses a panel 224 made of a plastically deformable steel plate as shown in FIG. (D). Therefore, in the fourth form, the middle portion of the panel 224 shears and dissipates seismic energy.

한편, 내부중공관(14)과 외부중공관(18)은 도 1 및 도 2와 같이 원형 강관으로 제작되거나 도 4와 같이 원통형 각관으로 제작될 수 있다.On the other hand, the inner hollow tube 14 and the outer hollow tube 18 may be manufactured as a circular steel tube as shown in FIGS. 1 and 2 or as a rectangular cylindrical tube as shown in FIG. 4 .

또한, 도 8a 및 도 8b와 같이 내부중공관(14)과 외부중공관(18)에는 지진 후의 에너지 소산요소(22)의 파괴모드를 관찰할 수 있도록 각각 슬릿 또는 원형으로 관통된 하나 이상의 파괴모드 관찰홀(14a,18a)이 형성될 수 있다. 본 실시 예는 파괴모드 관찰홀(14a,18a)이 축방향으로 슬릿을 형성하고 있으나 원주방향으로 슬릿을 형성할 수도 있다.In addition, as shown in FIGS. 8A and 8B, the inner hollow tube 14 and the outer hollow tube 18 each penetrate one or more destruction modes in a slit or circular shape so that the failure mode of the energy dissipation element 22 after an earthquake can be observed. Observation holes 14a and 18a may be formed. In this embodiment, the failure mode observation holes 14a and 18a form slits in the axial direction, but may also form slits in the circumferential direction.

이와 같이 구성된 비좌굴 가새 유닛(10)은 도 5a와 같이 압축하중(Q) 또는 인장하중(-Q)(지진하중)을 받게 되면, 제1엔드 플레이트(12)와 제2엔드 플레이트(16)는 상대적인 이동 운동이 유도되고, 에너지 소산요소(22)에 그 하중이 집중되어져 압축하중(Q) 때는 도 5a의 (나)와 같이 에너지 소산요소(22)가 〈 형태로 전단변형을 일으키고, 인장하중(-Q) 때는 도 5a의 (다)와 같이 에너지 소산요소(22)가 〉형태로 전단변형을 일으킨다. 따라서 도 5b의 하중(kN)과 변위(mm) 관계를 나타낸 그래프 선도에서 알 수 있는 바와 같이 에너지소산 면적이 증가함을 알 수 있고, 이로 인해 에너지소산 능력이 향상된다.When the non-buckling bracing unit 10 configured as described above is subjected to a compressive load (Q) or a tensile load (-Q) (earthquake load) as shown in FIG. 5A, the first end plate 12 and the second end plate 16 The relative movement motion is induced, and the load is concentrated on the energy dissipation element 22, so that when the compressive load Q is applied, the energy dissipation element 22 causes shear deformation in the form of <, as shown in (b) of FIG. At the time of load (-Q), the energy dissipation element 22 causes shear deformation in the form of > as shown in (c) of FIG. 5a. Therefore, as can be seen from the graph showing the relationship between load (kN) and displacement (mm) in FIG. 5B, it can be seen that the energy dissipation area increases, thereby improving the energy dissipation capability.

이같이 비좌굴 가새 유닛(10)은 제작이 용이할 뿐만 아니라 에너지소산 능력이 향상되어 건축구조물에서 다양한 제진 시스템을 구현할 수 있다.As described above, the non-buckling bracing unit 10 is not only easy to manufacture, but also has improved energy dissipation ability, so that various damping systems can be implemented in building structures.

일 형태로, 도 6의 (가)와 같이 비좌굴 가새 유닛(10)을 1개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛(10)의 제1엔드 플레이트(12) 또는 제2엔드 플레이트(16)에 제1가새부재(31)를 추가적으로 설치한 후, 도 7a의 (가), (라), (마)와 같이 구조틀(100)의 개구부(102)에 대각선 방향으로 설치하여 제진 시스템을 구현할 수 있다.In one form, as shown in (a) of FIG. 6, one non-buckling bracing unit 10 is provided, and the first end plate 12 or the second end plate 16 of the non-buckling bracing unit 10 is 1 After additionally installing the bracing member 31, it is possible to implement a damping system by installing it diagonally in the opening 102 of the structural frame 100 as shown in (a), (d) and (e) of FIG. 7a.

다른 형태로, 비좌굴 가새 유닛(10)을 2개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛(10)(10)의 제1엔드 플레이트(12) 또는 제2엔드 플레이트(16)에 도 6의 (가)와 같이 제1가새부재(31)를 추가적으로 각기 설치한 후, 도 7a의 (나), (다)와 같이 구조틀(100)의 개구부(102)에 ∧형 또는 ∨형으로 설치하여 제진 시스템을 구현할 수 있다.In another form, two non-buckling bracing units 10 are provided, and the first end plate 12 or the second end plate 16 of the non-buckling bracing unit 10 (10) of FIG. 6 (a) After the first bracing member 31 is additionally installed, respectively, as shown in (b) and (c) of FIG. 7a, it is installed in the opening 102 of the structural frame 100 in a ∧ or ∨ shape to implement a damping system. can

또 다른 형태로, 도 6의 (나)와 같이 비좌굴 가새 유닛(10)을 1개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛(10)의 제1엔드 플레이트(12)와 제2엔드 플레이트(16)에 제2가새부재(32,32)를 추가적으로 설치한 후, 구조틀(100)의 개구부(102)에 대각선 방향으로 설치시켜 제진 시스템을 구현할 수 있다.In another form, as shown in (b) of FIG. 6, one non-buckling bracing unit 10 is provided, and the first end plate 12 and the second end plate 16 of the non-buckling bracing unit 10 After additionally installing the second bracing members 32 and 32 , the damping system may be implemented by installing them in a diagonal direction in the opening 102 of the structural frame 100 .

또 다른 형태로, 도 6의 (라)와 같이 비좌굴 가새 유닛(10)을 2개 구비하고, 2개의 비좌굴 가새 유닛(10과 10)의 사이에 제3가새부재(33)를 연결 설치한 후, 도 7b의 (가), (나)와 같이 구조틀(100)의 개구부(102) 상부 또는 하부측에 2개의 비좌굴 가새 유닛(10과 10)의 각기 단부를 고정시키고, V형 지지대(50)의 말단을 개구부(102)측 모서리에 연결 고정하고 꼭지단을 제3가새부재(33)에 연결 고정시켜 제진 시스템을 구현할 수 있다.In another form, as shown in FIG. 6 (D), two non-buckling bracing units 10 are provided, and the third bracing member 33 is connected between the two non-buckling bracing units 10 and 10. Installation After that, each end of the two non-buckling bracing units 10 and 10 is fixed to the upper or lower side of the opening 102 of the structural frame 100 as shown in (a) and (b) of FIG. 7b, and the V-shaped support A damping system can be implemented by connecting and fixing the end of 50 to the corner of the opening 102 side and connecting and fixing the top end to the third bracing member 33.

이외에도 본 발명은 비좌굴 가새 유닛(10)을 도 7b의 (다)와 같이 구조틀(100)의 개구부(102) 중앙에 배치하여 상,하부 지지대(110,112)로 지지 설치하여 제진 시스템을 용이하게 구현할 수 있다.In addition, the present invention arranges the non-buckling bracing unit 10 in the center of the opening 102 of the structural frame 100 as shown in (c) of FIG. can

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. So far, the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments, but those skilled in the art can make various modifications and variations without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. will be. The present invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended below.

10: 비좌굴 가새 유닛
12: 제1엔드 플레이트
14: 내부중공관
18: 외부중공관
20: 센터코어
22: 에너지 소산요소
31: 제1가새부재
32: 제2가새부재
33: 제3가새부재
50: V형 지지대
110,112: 상,하부 지지대10: non-buckling bracing unit
12: first end plate
14: inner hollow tube
18: external hollow tube
20: center core
22: energy dissipation factor
31: first brace member
32: second brace member
33: third brace member
50: V-shaped support
110, 112: upper and lower supports

Claims (13)

지진에너지를 소산시키는데 사용되는 비좌굴 가새 유닛(10)에 있어서,
판상형의 제1엔드 플레이트(12)와;
상기 제1엔드 플레이트(12)의 일면에 입설된 내부중공관(14)과;
상기 제1엔드 플레이트(12)와 마주하여 일정 거리(L)만큼 이격되어 배치된 판상형의 제2엔드 플레이트(16)와;
상기 제2엔드 플레이트(16)의 일면에 입설되어 내부중공관(14)의 둘레에 일정 구간(S) 겹치도록 설치되는 외부중공관(18)과;
상기 제2엔드 플레이트(16)의 일면에 고정되어 외부중공관(18)의 중심축(X)상에 위치되는 센터코어(20)와;
상기 센터코어(20)의 외주면에 일단이 고정되고 타단이 내부중공관(14)에 고정되어 원형으로 배열되어 제1엔드 플레이트(12) 또는 제2엔드 플레이트(16) 측에서 가해지는 압축 하중(Q) 또는 인장 하중(-Q)(지진하중)을 전단변형으로 소산시키는 복수개 이상의 에너지 소산요소(22);를 포함하며,
상기 내부중공관(14)과 외부중공관(18)에는 지진 후의 에너지 소산요소(22)의 파괴모드를 관찰할 수 있도록 각각 슬릿 또는 원형으로 관통된 하나 이상의 파괴모드 관찰홀(14a,18a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛.In the non-buckling bracing unit 10 used to dissipate seismic energy,
a plate-shaped first end plate 12;
an internal hollow tube 14 installed on one surface of the first end plate 12;
a plate-shaped second end plate 16 disposed facing the first end plate 12 and spaced apart from the first end plate 12 by a predetermined distance L;
an external hollow tube (18) installed on one side of the second end plate (16) and overlapping a certain section (S) around the inner hollow tube (14);
a center core 20 fixed to one surface of the second end plate 16 and positioned on the central axis X of the external hollow tube 18;
One end is fixed to the outer circumferential surface of the center core 20 and the other end is fixed to the inner hollow tube 14, arranged in a circular shape, and a compressive load applied from the side of the first end plate 12 or the second end plate 16 ( A plurality of energy dissipation elements 22 dissipating Q) or tensile load (-Q) (earthquake load) as shear deformation; includes,
In the inner hollow tube 14 and the outer hollow tube 18, one or more failure mode observation holes 14a and 18a penetrated in a slit or circular shape, respectively, so that the failure mode of the energy dissipation element 22 after an earthquake can be observed. A non-buckling bracing unit, characterized in that formed. 제 1항에 있어서,
상기 에너지 소산요소(22)는 대향하는 강판(221)에 슬릿공(221a)을 형성시켜 복수개 이상의 소성힌지(221b)가 형성된 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛.According to claim 1,
The energy dissipation element 22 is a non-buckling bracing unit, characterized in that a plurality of plastic hinges (221b) are formed by forming a slit hole (221a) in the opposing steel plate (221). 제 1항에 있어서,
상기 에너지 소산요소(22)는 단부보다 중앙부가 단면이 작아져 잘록한 형태를 이루는 절구형 강봉(222)을 복수열로 설치한 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛.According to claim 1,
The energy dissipation element 22 is a non-buckling bracing unit, characterized in that a plurality of rows of mortar-shaped steel rods 222 forming a constricted shape with a cross section smaller in the center than the end. 제 1항에 있어서,
상기 에너지 소산요소(22)는 일단의 단면이 작고 타단의 단면이 크게 구성한 캔틸레버형 강봉(223)을 복수열로 설치한 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛.According to claim 1,
The energy dissipation element 22 is a non-buckling bracing unit, characterized in that a plurality of rows of cantilever-type steel rods 223 having a small cross section at one end and a large cross section at the other end. 제 1항에 있어서,
상기 에너지 소산요소(22)는 소성 변형 가능한 강판으로 제작된 패널(224)을 이용한 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛.According to claim 1,
The non-buckling bracing unit, characterized in that the energy dissipation element 22 uses a panel 224 made of a plastically deformable steel plate. 제 1항에 있어서,
상기 내부중공관(14)과 외부중공관(18)은 원형 강관으로 제작된 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛.According to claim 1,
The non-buckling bracing unit, characterized in that the inner hollow pipe (14) and the outer hollow pipe (18) are made of circular steel pipes. 제 1항에 있어서,
상기 내부중공관(14)과 외부중공관(18)은 원통형 각관으로 제작된 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛.According to claim 1,
The inner hollow tube 14 and the outer hollow tube 18 are non-buckling bracing units, characterized in that made of cylindrical square tubes. 삭제delete 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 비좌굴 가새 유닛(10)을 1개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛(10)의 제1엔드 플레이트(12) 또는 제2엔드 플레이트(16)에 제1가새부재(31)를 추가적으로 설치한 후, 구조틀(100)의 개구부(102)에 대각선 방향으로 설치시킨 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템.One non-buckling bracing unit 10 according to any one of claims 1 to 7 is provided, and the first end plate 12 or the second end plate 16 of the non-buckling bracing unit 10 is 1 A damping system using a non-buckling bracing unit, characterized in that the bracing member 31 is additionally installed and then installed diagonally in the opening 102 of the structural frame 100. 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 비좌굴 가새 유닛(10)을 2개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛(10)(10)의 제1엔드 플레이트(12) 또는 제2엔드 플레이트(16)에 제1가새부재(31)를 추가적으로 각기 설치한 후, 구조틀(100)의 개구부(102)에 ∧형 또는 ∨형으로 설치시킨 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템.Equipped with two non-buckling bracing units 10 of any one of claims 1 to 7, the first end plate 12 or the second end plate 16 of the non-buckling bracing unit 10 (10) ) After additionally installing the first brace member 31 on each, the damping system using the non-buckling bracing unit is characterized in that it is installed in a ∧ shape or a ∨ shape in the opening 102 of the structural frame 100. 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 비좌굴 가새 유닛(10)을 1개 구비하고, 비좌굴 가새 유닛(10)의 제1엔드 플레이트(12)와 제2엔드 플레이트(16)에 제2가새부재(32,32)를 추가적으로 설치한 후, 구조틀(100)의 개구부(102)에 대각선 방향으로 설치시킨 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템.One non-buckling bracing unit 10 according to any one of claims 1 to 7 is provided, and the first end plate 12 and the second end plate 16 of the non-buckling bracing unit 10 are provided A damping system using a non-buckling bracing unit, characterized in that the two brace members (32, 32) are additionally installed and then installed in the diagonal direction in the opening (102) of the structural frame (100). 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 비좌굴 가새 유닛(10)을 2개 구비하고, 2개의 비좌굴 가새 유닛(10과 10)의 사이에 제3가새부재(33)를 연결 설치한 후, 구조틀(100)의 개구부(102) 상부 또는 하부측에 2개의 비좌굴 가새 유닛(10과 10)의 각기 단부를 고정시키고, V형 지지대(50)의 말단을 개구부(102)측 모서리에 연결 고정하고 꼭지단을 제3가새부재(33)에 연결 고정시킨 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템.Equipped with two non-buckling bracing units 10 of any one of claims 1 to 7, and a third bracing member 33 between the two non-buckling bracing units 10 and 10 Connected and installed After that, each end of the two non-buckling bracing units 10 and 10 is fixed to the upper or lower side of the opening 102 of the structural frame 100, and the end of the V-shaped support 50 is at the corner of the opening 102 side A damping system using a non-buckling bracing unit, characterized in that the connection is fixed and the apex is connected and fixed to the third brace member (33). 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 비좌굴 가새 유닛(10)을 구조틀(100)의 개구부(102) 중앙에 배치하여 상,하부 지지대(110,112)로 지지 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 비좌굴 가새 유닛을 이용한 제진 시스템.The non-buckling bracing unit 10 of any one of claims 1 to 7 is placed in the center of the opening 102 of the structural frame 100 and supported by upper and lower supports 110 and 112. A damping system using a buckling bracing unit.
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