KR200440317Y1 - Vibration control of posts on bridge using tuned mass dampers - Google Patents

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Abstract

본 고안은 교량의 진동감쇠 구조에 관한 것으로서, 보도용 육교 등에서 장지간화에 따라 발생하는 수직방향 진동 뿐만 아니라 수평방향 및 뒤틀림방향 진동을 감소시킬 수 있게 되어 보행자의 심리적 불안감을 개선하고 시설물의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.The present invention relates to a vibration damping structure of a bridge, and can reduce the horizontal and twisting direction vibrations as well as the vertical direction vibration caused by the long span in a pedestrian overpass, thereby improving the psychological anxiety of pedestrians and improving the durability of the facility. This is to improve it.

이를 실현하기 위한 본 고안은, 박스형태의 하우징(10) 양측에 수직방향으로 구성된 안내로드(20)와, 상기 안내로드(20)에 안내되어 상하로 유동 가능하게 구성되는 메인 질량체(30)와, 상기 메인 질량체(30) 중심에 형성된 공간부(33)에서 다수의 탄성스프링(41)에 의해 지지되어지는 서브 질량체(40)와, 상기 메인 질량체(30)를 하부에서 탄성력으로 받쳐주는 지지스프링(31)와, 상기 메인 질량체(30)의 양측 다리부(32) 하단이 삽입되어지는 오일댐퍼(50)를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 한다.The present invention for realizing this, the guide rod 20 configured in the vertical direction on both sides of the box-shaped housing 10, and the main mass body 30 which is guided by the guide rod 20 and configured to flow up and down; , A sub-mass body 40 supported by the plurality of elastic springs 41 in the space part 33 formed at the center of the main mass body 30, and a support spring supporting the main mass body 30 with an elastic force from the bottom. And an oil damper 50 into which the lower ends of both legs 32 of the main mass 30 are inserted.

교량, 진동, 육교, 동조질량감쇠, 수직, 수평, 뒤틀림 Bridge, Vibration, Overpass, Tuned Mass Attenuation, Vertical, Horizontal, Warp

Description

교량의 진동감쇠 구조{VIBRATION CONTROL OF POSTS ON BRIDGE USING TUNED MASS DAMPERS}VIBRATION CONTROL OF POSTS ON BRIDGE USING TUNED MASS DAMPERS}

도 1은 본 고안 진동감쇠장치의 육교 설치 상태 사시도.1 is a perspective view of the overpass installation state of the vibration damping device of the present invention.

도 2는 본 고안 진동감쇠장치의 정면 구조도.Figure 2 is a front structural diagram of the vibration damping device of the present invention.

도 3은 본 고안 진동감쇠장치의 측면도.Figure 3 is a side view of the subject vibration damping device.

도 4는 도 2의 A부 상세 구조도.4 is a detailed structural diagram of part A of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 하우징 11 : H-빔10 housing 11 H-beam

20 : 안내로드 30 : 메인 질량체20: guide rod 30: main mass

31 : 지지스프링 32 : 다리부31: support spring 32: leg portion

33 : 공간부 34 : 질량 플레이트33: space 34: mass plate

35 : 지지핀 36 : 가이드 브라켓35: support pin 36: guide bracket

40 : 서브 질량체 41 : 탄성스프링40: sub mass 41: elastic spring

50 : 오일댐퍼 51 : 실리콘 오일50: oil damper 51: silicone oil

52 : 고무판 100 : 난간부52: rubber plate 100: handrail

본 고안은 보도 육교 또는 다리 등과 같은 교량의 진동감쇠 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보행자 또는 차량이 통행하는 교량에서 발생하는 진동을 자체적으로 감쇠시킬 수 있도록 하여 시설물의 내구성을 향상시키도록 하기 위한 진동감쇠 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration damping structure of a bridge, such as a sidewalk overpass or bridge, and more particularly, to improve the durability of the facility by allowing the pedestrian or vehicle to attenuate vibration generated by the bridge. It relates to a vibration damping structure.

일반적으로 육교는 도로를 주행하는 차량의 소통을 방해하지 않으면서 보행자 또한 안전한 도로 횡단이 가능하도록 도로로 부터 일정 높이로 설치되어지게 된다.In general, the overpass is installed at a certain height from the road so that pedestrians and safe road crossings can be made without interfering with the traffic of vehicles driving on the road.

이러한 육교와 같은 교량설계에서 많은 부분을 차지했던 콘크리트 교량설계가 기술의 발달과 경제적인 이점으로 인해 강재 교량설계로 변환이 이루어지고 있다.Concrete bridge design, which occupied a large part of bridge design such as overpass, is being converted into steel bridge design due to the development of technology and economic advantages.

그러나, 일반적인 교량의 안전성과 함께 사용성까지 고려했을 때 반복저인 하중 재하로 인한 진동유발은 현재 교량설계의 대부분을 차지해 가고 있는 강재 교량에서 두드러지게 나타나고 있다. 이는 콘크리트 보다 강성이 약하고 비교적 큰 연성을 가지고 있는 강재 료양의 성질 때문이며, 설계시에 동적인 구조해석이 이루어지지 않은 데에 그 원인이 있기도 하다. 이러한 설계 및 재료에 따라 시공된 교량은 사용 중 구조물 자체의 고유주기와 일치하는 가진력이 주어졌을 때 심한 공진현상을 일으키게 된다.However, considering the safety and usability of general bridges, vibration induction due to repetitive low loads is prominent in steel bridges, which currently occupy most of bridge design. This is due to the nature of the steel material, which is weaker than concrete and has a relatively large ductility, which is also due to the lack of dynamic structural analysis at design time. The bridges constructed according to these designs and materials will cause severe resonances when given the excitation force consistent with the natural period of the structure itself during use.

이와 같이 일반적으로 보도교나 차량용 교량의 경우 상부에서의 통행으로 인한 처짐 및 진동이 발생되는데, 이는 통행자의 심리적 불안을 야기시키고 구조물 자체의 피로누적으로 인한 안전성을 위협하고 있다.As such, in the case of sidewalk bridges or vehicle bridges, sag and vibration are generated due to traffic at the top, which causes psychological unrest of the passengers and threatens safety due to fatigue accumulation of the structure itself.

한편, 이러한 문제 해결을 위해 국내 특허등록 제463294호(발명의 명칭:동조질량감쇠장치를 구비한 난간)에서는 동조질량감쇠장치(turn mass damper;TMD)라는 진동감쇠 수단을 이용하여 연석부상에 전달되는 진동을 흡수할 수 있는 진동흡수장치를 제안한 바 있다.On the other hand, in order to solve this problem, domestic patent registration No. 445294 (name of the invention: handrail with a tuning mass damping device) is delivered to the curb by using a vibration damping means called a turn mass damper (TMD) It has been proposed a vibration absorbing device that can absorb the vibration.

그러나, 상기 종래 기술의 경우 교량의 수직방향 상하 진동을 저감시키는 대에는 효과적이나, 교량의 수평방향에 대한 좌우 진동 및 비틀림 진동을 저감시키는 데에는 별다른 효과를 나타내지 못한다는 문제점이 대두되었다.However, the conventional technology is effective in reducing vertical vertical vibration of a bridge, but has a problem that it does not show much effect in reducing left and right vibration and torsional vibration in the horizontal direction of the bridge.

본 고안은 이러한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 교량의 수직방향 뿐만 아니라 수평방향과 비틀림 방향의 진동까지도 한층 효과적으로 감소시킬 수 있는 진동감쇠구조를 제공함으로서 교량의 안전성을 향상시키는데 목적이 있다.The present invention is proposed to improve the problems in the prior art, and aims to improve the safety of the bridge by providing a vibration damping structure that can effectively reduce not only the vertical direction of the bridge but also vibrations in the horizontal and torsional directions. There is this.

상기 목적은, 박스형태의 하우징 양측에 수직방향으로 구성된 안내로드와, 상기 안내로드에 안내되어 상하로 유동 가능하게 구성되는 메인 질량체와, 상기 메인 질량체 중심에 형성된 공간부에서 다수의 탄성스프링에 의해 지지되어지는 서브 질량체와, 상기 메인 질량체를 하부에서 탄성력으로 받쳐주는 지지스프링과, 상기 메인 질량체의 양측 다리부 하단이 삽입되어지는 오일댐퍼를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 하는 교량의 진동감쇠 구조를 통해 이룰 수 있게 된다.The object is provided by a guide rod configured in a vertical direction on both sides of the box-shaped housing, a main mass body guided by the guide rod and configured to be movable up and down, and a plurality of elastic springs in a space formed at the center of the main mass body. Vibration damping structure of the bridge comprising a sub-mass to be supported, a support spring for supporting the main mass with an elastic force from the bottom, and an oil damper is inserted into the lower end of both legs of the main mass This can be achieved through

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 실시예 에서는 보도용 육교에 설치되어진 진동감쇠 장치의 전체적인 구성을 살펴보면, 육교 난간부(100)에 고정 되어지는 사각 박스형태의 하우징(10) 내부에는 양측에 안내로드(20)가 수직방향으로 설치되어져 있으며, 상기 안내로드(20)에 의해 수직방향 유동이 가이드되도록 양측에 가이드 브라켓(36)을 구비하고 있는 메인 질량체(30)가 구성되어져 있다.First, in the present embodiment, looking at the overall configuration of the vibration damping device installed in the pedestrian bridge for the sidewalk, the guide rod 20 is perpendicular to both sides in the housing 10 of the rectangular box type that is fixed to the pedestrian bridge railing part 100. The main mass body 30 is provided in the direction and is provided with guide brackets 36 on both sides so that the vertical flow is guided by the guide rod 20.

그리고, 상기 메인 질량체(30)는 하부의 지지스프링(31) 및 오일댐퍼(50)에 하단이 지지되어지는 다리부(32)에 의해 전체적인 완충 지지가 이루어질 수 있게 되는데, 오일댐퍼(50) 내부에는 높은 점도의 실리콘 오일(51)이 충진되어져 있으며, 상기 다리부(32) 하단에는 오일에 의한 완충력 향상을 위해 원판형태의 고무판(52) 결합되어져 있다.In addition, the main mass body 30 may be fully buffered by the lower end of the support spring 31 and the leg part 32 supported by the oil damper 50. It is filled with a high viscosity silicone oil 51, the lower portion of the leg portion 32 is coupled to the rubber plate 52 in the form of a disc to improve the buffering force by the oil.

또한, 메인 질량체(30) 상부에는 다수의 질량 플레이트(34)가 적층 높이를 가변하여 적층구비되어지며, 상기 적층된 질량 플레이트(34)를 지지하기 위한 지지핀(35)이 구성되어져 있다. 상기 지지핀(35)은 메인 질량체(30)와 나사체결에 의해 결합이 이루어짐으로서 질량 플레이트(34)를 안정적으로 지지할 수 있게 된다.In addition, a plurality of mass plates 34 are stacked on the main mass body 30 to vary the stacking height, and a support pin 35 for supporting the stacked mass plates 34 is formed. The support pin 35 is able to stably support the mass plate 34 by being coupled to the main mass body 30 by screwing.

한편, 본 고안에서는 메인 질량체(30)에 별도의 서브 질량체(40)를 구성하였는데, 상기 서브 질량체(40)는 메인 질량체(30) 중심에 형성된 공간부(33)에서 다수의 탄성스프링(41)에 의해 탄성 지지되어지게 된다.Meanwhile, according to the present invention, a separate sub mass 40 is formed in the main mass 30, and the sub mass 40 is a plurality of elastic springs 41 in the space 33 formed at the center of the main mass 30. It is elastically supported by.

특히, 서브 질량체(40)의 제작시 무게는 메인 질량체(30) 무게의 1~3중량% 범위를 만족하도록 구비함이 바람직하다.In particular, when manufacturing the sub-mass 40, the weight is preferably provided to satisfy the range of 1 to 3% by weight of the weight of the main mass (30).

도면 중 미설명 부호 11은 하우징(10)의 내구성 향상을 위해 양측을 지지하고 있는 H-빔을 나타낸다.In the figure, reference numeral 11 denotes an H-beam supporting both sides to improve durability of the housing 10.

이와 같은 구성을 이루는 본 고안 진동감쇠 장치의 보도 육교 설치시의 작용효과를 살펴보기로 한다.It will be described the effect of installing the sidewalk overpass of the vibration damping device of the present invention that constitutes such a configuration.

본 고안의 진동감쇠 장치는 육교에서 진폭이 가장 크게 생성되는 곳에 1곳 또는 복수 개소에 설치되어지게 된다.Vibration damping device of the present invention is installed in one or a plurality of places where the amplitude is the largest in the overpass.

상기 설치가 이루어진 상태에서 보행자가 육교위를 진행함에 따라 1차 수직방향 진동이 발생하게 되며, 이와 같이 발생된 교량의 진동력을 본 고안 진동감쇠장치에서 메인 질량체(30)가 함께 수직 방향으로 작은 진동수를 이루어 진동하면서 흡수하게 된다.As the pedestrian progresses the land bridge in the state where the installation is made, the first vertical vibration is generated, and the main mass body 30 in the vibration damping device of the present invention is small in the vertical direction together. Absorbed while vibrating at a frequency.

한편, 이러한 메인 질량체(30)에서 발생된 수직방향 진동은 점차 시간이 경과하면서 수평방향 및 뒤틀림 방향의 2차 진동을 야기하게 되는데, 이때에는 메인 질량체(30) 내부에 구비된 본 고안 서브 질량체(40)가 이러한 2차 진동을 저감시킬 수 있게 된다.On the other hand, the vertical vibration generated in the main mass 30 causes a secondary vibration in the horizontal direction and the twisting direction gradually over time, in which case the subject innovation mass provided in the main mass 30 ( 40) can reduce this secondary vibration.

즉, 메인 질량체(30)가 수직 및 수평방향으로 진동 되어지면서, 서브 질량체(40)가 자체 진동수에 의해 같이 진동되어지게 되고, 이러한 서브 질량체(40)의 완충 진동에 따라 메인 질량체(30)의 진동을 저감시킬 수 있게 됨으로, 메인 질량체(30)의 자체 진동력이 역으로 육교 구조물에 전달되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.That is, while the main mass 30 is vibrated in the vertical and horizontal directions, the sub mass 40 is vibrated together by its own frequency, and according to the buffer vibration of the sub mass 40, Since the vibration can be reduced, the vibration force of the main mass 30 itself can be prevented from being transmitted to the overpass structure.

특히, 메인 질량체(30)의 진동시 다리부(32) 하단의 고무판(52)이 오일댐퍼(50) 내에서 슬라이딩 유동되어짐에 있어 실리콘 오일(51)의 높은 점도의 영향으로 인해 완충 성능이 극대화 되어질 수 있게 된다. In particular, the rubber plate 52 of the lower end of the leg 32 during the vibration of the main mass (30) is sliding flow in the oil damper 50, the buffering performance is maximized due to the influence of the high viscosity of the silicone oil (51) It can be done.

한편, 메인 질량체(30) 상부는 스프링 구조물을 없애고 대신 질량 플레이트(34)에 의해 하중의 가변 조절이 가능하도록 함으로, 육교 교량의 발생 진동수에 따라 메인 질량체(30)의 중량을 조절할 수 있게 되어 설치 호환성이 향상되어질 수 있게 됨을 알 수 있다.On the other hand, the upper portion of the main mass 30 is to remove the spring structure and instead to allow the variable control of the load by the mass plate 34, it is possible to adjust the weight of the main mass 30 in accordance with the frequency of the overpass bridge installation It can be seen that the compatibility can be improved.

따라서, 본 고안의 진동감쇠 구조를 적용할 경우 통행자의 심리적 불안을 감소시킴과 함께 육교 구조물 자체의 피로누적으로 인한 안전성을 크게 저감시킬 수 있게 되는 것이다.Therefore, when the vibration damping structure of the present invention is applied, it is possible to reduce the psychological anxiety of the passenger and greatly reduce the safety due to the fatigue accumulation of the overpass structure itself.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 진동감쇠장치 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.In addition, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it is obvious that the structure of the vibration damping device of the present invention may be variously modified and implemented by those skilled in the art.

예를 들면, 상기 실시예에서는 본 고안의 감쇠장치가 보도용 육교에 설치된 상태가 설명 및 도시되었으나, 이는 차량 통행용 고가도로나 교량 구간 등에도 적용되어질 수 있게 된다.For example, in the above embodiment, a state in which the damping device of the present invention is installed on the sidewalk viaduct is described and illustrated, but it may be applied to a vehicle traffic overpass or a bridge section.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.Therefore, such modified embodiments should not be understood individually from the spirit or scope of the present invention, such modified embodiments will be included within the appended claims of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 고안은 보도 육교나 차량 통행용 교량의 장지간화에 따른 진동 취약성을 개선하기 위한 동조질량 감쇠장치(TMD)에 관한것으로서, 교량의 수직방향 진동 뿐만 아니라 수평방향 및 뒤틀림방향 진동을 감소시킬 수 있게 되어 보행자의 심리적 불안감을 개선하고 시설물의 내구성을 향상시키는 효과를 나타낸다.The present invention as described above relates to a synchronized mass damping device (TMD) for improving the vibration vulnerability due to the long span of the sidewalk overpass or vehicle traffic bridge, horizontal and twisting vibration as well as vertical vibration of the bridge This can reduce the psychological anxiety of pedestrians and improve the durability of the facility.

특히, 기존 수직방향 진동 저감을 위한 동조질량감쇠장치인 메인 질량체 내부에 스프링에 의해 탄성 지지되는 서브 질량체를 별도로 구비함으로 메인 질량체의 진동량을 저감시키게 되는 것이다.In particular, the vibration amount of the main mass body is reduced by separately providing a sub-mass body elastically supported by a spring in the main mass body, which is a tuning mass damping device for reducing the existing vertical vibration.

또한, 교량의 통행량 변화에 따른 질량체의 중량을 질량 플레이트로 가변 조절할 수 있게 됨으로, 한층 효율적인 진동감쇠 효과를 나타낼 수 있게 된다.In addition, it is possible to variably control the weight of the mass according to the traffic volume change of the bridge with a mass plate, it is possible to exhibit a more efficient vibration damping effect.

또한, 질량체의 하부를 지지하기 위한 구조물로 스프링과 더불어 오일댐퍼를 구성함으로서 보다 안정적인 완충 지지가 이루어지는 이점을 나타낸다.In addition, the structure for supporting the lower portion of the mass as an oil damper together with the spring exhibits the advantage of more stable buffer support.

Claims (4)

박스형태의 하우징(10) 양측에 수직방향으로 구성된 안내로드(20);A guide rod 20 configured in a vertical direction on both sides of the box-shaped housing 10; 상기 안내로드(20)에 안내되어 상하로 유동 가능하게 구성되는 메인 질량체(30);A main mass 30 guided to the guide rod 20 and configured to be able to flow up and down; 상기 메인 질량체(30) 중심에 형성된 공간부(33)에서 다수의 탄성스프링(41)에 의해 메인 질량체(30)와 소정 거리 이격된 상태로 지지되어지는 서브 질량체(40);A sub-mass body 40 supported by the plurality of elastic springs 41 in a space 33 formed at the center of the main mass 30 and spaced apart from the main mass 30 by a predetermined distance; 상기 메인 질량체(30)를 하부에서 탄성력으로 받쳐주는 지지스프링(31);A support spring 31 for supporting the main mass 30 with an elastic force at a lower portion thereof; 상기 메인 질량체(30)의 양측 다리부(32) 하단이 삽입되어지는 오일댐퍼(50);를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 하는 교량의 진동감쇠 구조The vibration damping structure of the bridge, characterized in that it comprises a; including the oil damper 50 is inserted into the lower end of both legs 32 of the main mass (30) 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 메인 질량체(30) 상부에는 다수의 질량 플레이트(34)가 적층 높이를 가변하여 적층구비되어지며, 상기 적층된 질량 플레이트(34)를 지지하기 위한 지지핀(35)이 구성됨을 특징으로 하는 교량의 진동감쇠 구조.Bridges characterized in that a plurality of mass plates 34 are stacked on the main mass body 30 by varying the stack height, and support pins 35 for supporting the stacked mass plates 34 are configured. Vibration damping structure. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 오일댐퍼(50)는 내부에 실리콘오일(51)이 충진되어지며, 내부에 삽입되어진 상기 다리부(32)에는 오일과의 완충력 증강을 위한 원판형태의 고무판(52)이 결합 구비되어짐을 특징으로 하는 교량의 진동감쇠 구조.The oil damper 50 is filled with a silicon oil 51 therein, and the leg portion 32 inserted therein is provided with a rubber plate 52 in the form of a disk for enhancing buffering force with oil. Vibration damping structure of bridge. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 서브 질량체(40)의 무게는 메인 질량체(30) 무게의 1~3중량% 범위를 만족하도록 구비함을 특징으로 하는 교량의 진동감쇠 구조.The weight of the sub mass 40 is the vibration damping structure of the bridge, characterized in that it is provided so as to satisfy the range of 1 to 3% by weight of the weight of the main mass (30).
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