KR20130075453A - Conical steel damper using cantilever behavior - Google Patents

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KR20130075453A
KR20130075453A KR1020110143821A KR20110143821A KR20130075453A KR 20130075453 A KR20130075453 A KR 20130075453A KR 1020110143821 A KR1020110143821 A KR 1020110143821A KR 20110143821 A KR20110143821 A KR 20110143821A KR 20130075453 A KR20130075453 A KR 20130075453A
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박진삼
안태상
김영주
박진화
장동운
박홍기
김형근
강지연
송동범
오상훈
황정현
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Abstract

PURPOSE: A conical steel damper using cantilever behavior is provided to improve energy dissipation capability by determining the cross-sectional area width of a conical column in proportion to bending moment and uniformly generating stress on each cross section. CONSTITUTION: A conical steel damper (10) using cantilever behavior comprises a lower block (11), a conical column (12), and an upper block (13). The lower block provides an anchoring surface for the conical column. The conical column is perpendicularly installed in the lower block. The cross section of the conical column is round with a gradually reduced diameter to a free end from a fixed end. The upper block is inserted into the upper end of the conical column. The upper and lower blocks are separately joined to upper and lower connection plates (14,15).

Description

캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼{Conical steel damper using cantilever behavior}Conical steel damper using cantilever behavior

본 발명은 지진 에너지를 흡수하여 구조물의 손상을 최소화하기 위한 강재 댐퍼에 관한 것으로, 특히 강재가 모멘트 분포에 대응하여 균등한 응력을 가지고 캔틸레버 거동을 하도록 함으로써 에너지 소산 능력을 극대화시킬 수 있도록 함과 동시에 방향성에 관계없이 적용할 수 있도록 한 캔틸레버 거동식 강재 댐퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a steel damper for minimizing damage to structures by absorbing seismic energy. In particular, the steel material can maximize the energy dissipation capacity by allowing the steel to have cantilever behavior with an equal stress corresponding to the moment distribution. The present invention relates to a cantilever behavior steel damper that can be applied regardless of orientation.

지진에 대응하는 기술로는 구조체 자체의 손상으로 지진 에너지를 흡수하여 붕괴를 방지하는 내진 기술, 제진장치에 손상을 집중시켜 지진 에너지를 흡수하여 건물의 흔들림을 저감하고 건물의 손상을 방지하는 제진 기술, 지진에 의한 지반의 흔들림이 직접 건물에 전달되지 않도록 하는 면진 기술이 있고 이들은 광의의 내진 기술에 포함된다. Earthquake-resistant technologies include earthquake-resistant technology that absorbs seismic energy from damage to the structure itself to prevent collapse, and vibration-absorbing technology that absorbs seismic energy by focusing damage on vibration dampers to reduce building shake and prevent damage to buildings. In addition, there is a seismic isolation technology that prevents the shaking of the ground caused by an earthquake directly to the building.

내진보강기법의 종류는 구조물의 재료 및 종류에 따라 다양하지만 대부분은 강도 향상, 변형능력 향상 및 입력 에너지 저감 방안 등 3가지로 압축된다. 내진보강기법의 비용과 공기의 측면에서 살펴보면, 강도 또는 강도와 연성을 증진하는 기존의 보강기법은 내진설계 만족하도록 내력을 증가시키기 때문에 많은 개소의 보강이 요구되나 제진장치와 같이 입력 저감에 의한 보강기법은 지진하중의 저감과 동시에 보강 개소가 적으므로 공기단축을 고려하여 경제성을 평가하면 타 공법에 비해 크게 효과적이라 할 수 있다. 또한 건축 및 설비와의 접합성에 있어서도 다른 보강방법에 비해서 보강 개소가 적은 제진장치를 사용할 경우에는 공간 및 채광 확보가 용이하므로 큰 문제점이 없이 설치가 가능하다고 할 수 있다.The types of seismic reinforcement techniques vary depending on the material and type of the structure, but most of them are compressed into three methods: strength, deformation, and input energy reduction. In terms of the cost and air of the seismic reinforcement technique, the existing reinforcement techniques that enhance the strength or strength and ductility increase the strength to satisfy the seismic design, so many reinforcement is required. Since the technique reduces earthquake loads and has fewer reinforcement points, it is much more effective than other methods when evaluating economic feasibility considering air shortening. In addition, in the case of using the vibration suppression device with fewer reinforcement points in comparison with other reinforcement methods in terms of construction and facilities, installation can be performed without significant problems since space and light are easily secured.

에너지 소산형 제진장치는 변위 의존형과 속도 의존형으로 나눌 수 있는데, 변위 의존형 장치는 강재의 소성변형이나 재료의 마찰력에 의한 에너지 소산특성을 이용한 것이고, 속도 의존형은 점성, 점탄성 물질이 변형할 때 열이 발생하며 진동 에너지를 소산하는 특성을 이용하는 것으로 소산되는 에너지는 속도에 비례하여 커지는 특성이 있다. 점성이나 점탄성 댐퍼는 고층의 풍하중에 대한 특성으로 주로 이용되나 저층 건축물의 내진보강에는 주로 강재 댐퍼나 마찰 댐퍼가 사용되는 경향이 뚜렷하다고 할 수 있다. 그 중에서 제작 및 시공성이 우수하면서 큰 변형능력을 발휘하는 강재 댐퍼의 적용이 다수를 차지하고 있다.The energy dissipation type vibration damping device can be divided into displacement dependent and speed dependent type. The displacement dependent type device uses the energy dissipation characteristics due to plastic deformation of steel or frictional force of material. Energy generated by dissipating and dissipating vibration energy is large in proportion to speed. Viscous and viscoelastic dampers are mainly used for the characteristics of high wind loads, but steel dampers and friction dampers tend to be used for seismic reinforcement of low-rise buildings. Among them, the application of steel dampers, which are excellent in manufacturability and construction, and exhibits a large deformation capacity, has a large number.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 제10-2008-0100314호로서 '왕복실 슬릿강재 댐퍼'가 있다. 이는 전체적으로 원통관 형상을 하고 일측 외주면에는 길이 방향을 따라 길게 절개된 절개홈부가 구비된 내부실린더; 상기 내부실린더의 타측 내주면에 일측 단부가 결합되고, 상기 내부실린더의 중앙부를 통과하여 상기 절개홈부의 외측으로 타측 단부가 돌출되는 슬릿강판; 및, 전체적으로 원통관 형상을 하여 상기 내부실린더의 외측에 삽입되고, 일측 내주면에는 상기 절개홈부의 외측으로 돌출된 상기 슬릿강판의 타측 단부가 결합되는 외부실린더;를 포함하여 구성된 것으로, 지진과 같은 충격을 슬릿강판이 소성 변형을 통해 흡수하는 구조이다.As a background technology of the present invention, there is a reciprocating slit steel damper as Korean Laid-open Patent No. 10-2008-0100314. It has a cylindrical tube shape as a whole and the inner cylinder is provided with a cutting groove that is cut in the longitudinal direction on one outer peripheral surface; A slit steel plate having one end coupled to the other inner circumferential surface of the inner cylinder and passing through the central portion of the inner cylinder and the other end protruded to the outside of the cutting groove; And an outer cylinder inserted into an outer side of the inner cylinder in an overall cylindrical tube shape, and having one side inner circumferential surface coupled to the other end of the slit steel plate protruding to the outside of the cut groove. The slit steel sheet absorbs through plastic deformation.

그러나 상기 배경기술은 슬릿강판 이외에 내,외부 실린더 등의 복잡한 구조를 통해 이루어지므로 제작 비용이 상승하는 문제가 있다. 또한 충격을 받을 경우 슬릿 강판에 전체적으로 균등한 응력이 작용하는 것이 어렵기 때문에 에너지 소산 능력을 증대시키는데 한계가 있다. 더욱이 일방향성에서만 동작하는 단점을 갖는다. However, since the background art is made through a complicated structure such as inner and outer cylinders in addition to the slit steel sheet, there is a problem that the manufacturing cost increases. In addition, there is a limit in increasing the energy dissipation capacity because it is difficult to apply a uniform stress to the slit steel sheet as a whole when subjected to an impact. Moreover, it has the disadvantage of operating only in one direction.

한국 등록특허 제10-0908864호에는 '하중전달판과 슬릿강판을 이용한 강재 댐퍼'가 제시되어 있다. 이는 전체적으로 내부가 비어있는 사각단면의 관형상을 하고 있으며, 서로 마주보는 좌우 양측면에는 각각 길이방향으로 절개된 측면절개부가 구비된 내부실린더; 직사각 형태의 평판으로서 양측 단부가 상기 내부실린더의 전후면에 결합고정되는 슬릿강판; 직사각 형태의 평판으로서 양측 단부가 상기 측면절개부를 통과하여 상기 내부실린더의 외측으로 돌출되고, 상기 슬릿강판이 통과하는 중앙절개부가 중앙에 길이방향으로 구비되어 상기 슬릿강판이 상기 중앙절개부를 통과하여 "+"자 형태로 결합되는 하중전달판; 전체적으로 내부가 비어있는 사각단면의 관형상을 하고 있으며, 상기 내부실린더의 외부에 삽입되고, 상기 측면절개부를 통과한 하중전달판의 양측 단부가 결합고정되는 외부실린더;를 포함하여 구성된 것이다. 따라서 외부 충격이 하중전달판을 통해 슬릿 강판으로 도입되고, 슬릿 강판은 슬릿이 없는 살 부분이 소성 변형을 일으키면서 충격 에너지를 흡수한다.Korean Patent No. 10-0908864 discloses a steel damper using a load transfer plate and a slit steel plate. It has a tubular shape of a rectangular cross-section that is entirely hollow inside, and the inner cylinder with side cutouts cut in the longitudinal direction on each of the left and right sides facing each other; A slit steel plate having a rectangular plate having both ends coupled to and fixed to the front and rear surfaces of the inner cylinder; As a rectangular flat plate, both end portions pass through the side cutout and protrude to the outside of the inner cylinder, and a central cut portion through which the slit steel plate passes is provided in the longitudinal direction at the center thereof so that the slit steel plate passes through the central cut portion. A load transfer plate coupled in the form of a + "; It has a tubular shape of a rectangular cross-section that is entirely hollow inside, the outer cylinder is inserted into the outside of the inner cylinder, the both ends of the load transfer plate passed through the side cutout is fixed and coupled; Therefore, the external impact is introduced into the slit steel plate through the load transfer plate, and the slit steel plate absorbs the impact energy while causing the plastic part without the slit to cause plastic deformation. 그러나 특허문헌 1의 경우에도 슬릿 강판에 전체적으로 균등한 응력이 작용하는 것이 어렵기 때문에 에너지 소산 능력을 증대시키는데 한계가 있다. 또한 구성 부품이 많이 들어가 제작 비용을 상승시키며, 일방향성에서만 동작하는 단점을 갖는다.However, even in the case of Patent Document 1, there is a limit in increasing the energy dissipation capacity because it is difficult for the slit steel sheet to have a uniform stress as a whole. In addition, a lot of components increase the manufacturing cost, has a disadvantage that operates only in one direction.

본 발명은 강재의 소성변형의 특성을 이용하되 댐퍼가 캔틸레버 거동을 명확하게 하도록 함과 동시에 위치에 관계없이 각 단면에서 균등한 응력이 발생하도록 하여 에너지 소산 능력이 증가되도록 한 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention utilizes the properties of plastic deformation of steel, but the damper makes the cantilever behavior clear, and at the same time, even stress is generated in each cross section regardless of the position, so that the energy dissipation capacity is increased. The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적은 방향성에 관계없이 적용할 수 있도록 한 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a cantilever behavior cone-shaped steel damper that can be applied regardless of orientation.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,According to a preferred embodiment of the present invention,

원뿔 기둥의 정착면을 제공하는 하부 블록과;A lower block providing a fixing surface of the conical column;

상기 하부 블록에 고정되어 수직 방향으로 입설되어 있고, 고정단에서 자유단으로 점차적으로 직경이 감소하는 원형 단면을 가지며 금속재로 제작된 복수 개의 원뿔 기둥과;A plurality of conical pillars fixed in the lower block and erected in a vertical direction, and having a circular cross section gradually decreasing in diameter from a fixed end to a free end and made of metal;

상기 복수 개의 원뿔 기둥의 상단이 각기 끼움 결합되는 상부 블록을 포함하여, 원뿔 기둥의 각 단면에 모멘트 분포의 크기에 관계없이 균등한 응력이 발생되도록 한 것을 특징으로 한다.Including the upper block is fitted to each of the top of the plurality of conical pillars, characterized in that the equal stress is generated in each cross section of the conical pillar regardless of the size of the moment distribution.

또한, 상기 상부 블록 및 하부 블록에 각기 접합되어 있는 상,하부 연결판을 더 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the upper block and the lower block is characterized in that it further comprises an upper and lower connection plates respectively bonded.

또한, 복수 개의 원뿔 기둥은 일방향으로 일정 간격을 두고 나란하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of conical pillars are characterized in that they are installed side by side at regular intervals in one direction.

또한, 복수 개의 원뿔 기둥은 횡 방향과 종 방향으로 일정 간격을 두고 나란하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of conical pillars are characterized by being installed side by side at a predetermined interval in the transverse direction and the longitudinal direction.

또한, 상부 블록은 오목한 구면 홈을 가지고 원뿔 기둥의 상단에 끼움되어진 것을 특징으로 한다.In addition, the upper block is characterized in that it is fitted to the top of the conical pillar with a concave spherical groove.

또한, 상기 원뿔 기둥과 하부 블록은 주물로 제작하여 일체형으로 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the conical column and the lower block is characterized in that the integrally manufactured by casting.

또한, 상기 원뿔 기둥과 하부 블록 및 하부 연결판은 주물로 제작하여 일체형으로 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the conical column and the lower block and the lower connecting plate is characterized in that the integrally made by casting.

본 발명에 따른 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼는, 원뿔 기둥의 일단이 하부 블록에 고정되어 있고 타단이 상부 블록의 구면홈에 끼움되어 있어 댐퍼가 탄소성 변형과 함께 캔틸레버 거동을 명확히 하게 된다.In the cantilever behavior cone-shaped steel damper according to the present invention, one end of the conical pillar is fixed to the lower block and the other end is fitted into the spherical groove of the upper block, thereby allowing the damper to clarify the cantilever behavior with the elastic deformation.

또한, 원뿔 기둥이 휨모멘트에 비례하여 단면적의 넓이가 구성됨으로써 각 단면에서 균등한 응력이 발생되어 에너지 소산 능력이 증가된다.In addition, since the conical column has an area of the cross sectional area proportional to the bending moment, an even stress is generated in each cross section, thereby increasing the energy dissipation capacity.

또한, 원뿔 기둥은 어느 방향에서나 동일한 탄소성 변형을 나타나기 때문에 방향성에 관계없이 같은 에너지 소산 능력의 성능을 발휘하게 된다.In addition, since the conical pillars exhibit the same elastic deformation in either direction, they exhibit the same energy dissipation capability regardless of the orientation.

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 1은 본 발명에 따른 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼의 사시도.
도 2a는 도 1의 요부 확대도.
도 2b는 도 2a의 A-A선 단면도.
도 2c는 도 2a에서 원뿔 기둥의 변형예에 따른 결합상태도.
도 2d는 도 2c의 B-B선 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼의 거동 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼가 전단벽에 적용된 설치상태도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼가 다양한 브레이스 타입에 적용된 설치상태도.
도 6a는 본 발명에 따른 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼가 건물 기둥에 적용된 설치상태도.
도 6b는 도 6a의 C-C선에서 본 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼가 인방보에 적용된 설치상태도.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited.
1 is a perspective view of a cantilever behavior cone-shaped steel damper according to the present invention.
2A is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 1;
2B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2A;
Figure 2c is a coupled state according to a variant of the conical column in Figure 2a.
FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2C. FIG.
Figure 3 is a behavior of the cantilever behavior cone-shaped steel damper according to the present invention.
Figure 4 is a cantilever behavior cone-shaped steel damper according to the present invention is installed in the shear wall.
5a and 5b is a state diagram in which the cantilever behavior cone-shaped steel damper according to the present invention is applied to various brace types.
Figure 6a is a state in which the cantilever behavior cone-shaped steel damper according to the present invention is applied to the building pillar.
FIG. 6B is a sectional view seen from the line CC of FIG. 6A; FIG.
Figure 7 is a cantilever behavior cone-shaped steel damper according to the present invention is applied to the pulley beam.

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 강재 댐퍼는 캔틸레버 거동을 하며 탄소성 변형으로 수평 하중 에너지를 소산시킨다. 캔틸레버 거동시 강재 댐퍼에 작용하는 수평하중은 자유단에서 고정단으로 갈수록 증가되는 모멘트 분포를 이루게 된다. 이때 각 고정단으로부터 떨어진 거리에 비례하여 원형 단면의 직경을 증가시켜 모멘트 분포에 따른 균등한 응력발생이 일어나도록 함을 특징으로 하고 있다. 이로 인해 강재 댐퍼는 에너지 소산 능력이 증가된다.The steel damper according to the present invention has a cantilever behavior and dissipates the horizontal load energy due to the elastic deformation. The horizontal load acting on the steel damper during the cantilever behavior results in an increasing moment distribution from the free end to the fixed end. At this time, the diameter of the circular cross section is increased in proportion to the distance from each fixed end, so that an even stress is generated according to the moment distribution. This increases the steel damper's energy dissipation capacity.

본 발명에 따른 강재 댐퍼(10)는 도 1과 같이 기본적으로 하부 블록(11), 복수 개의 원뿔 기둥(12) 및 상부 블록(13)을 포함한다.The steel damper 10 according to the present invention basically includes a lower block 11, a plurality of conical pillars 12, and an upper block 13 as shown in FIG. 1.

하부 블록(11)은 금속재로 제작된 것으로 복수 개의 원뿔 기둥(12)을 일체로 고정시키는 부분으로서 도 1과 같이 사각 단면을 갖는 길이재로 구성되거나 도 6a와 같이 판형으로 구성될 수 있다.The lower block 11 is made of a metal material and is integrally fixed to the plurality of conical pillars 12. The lower block 11 may be formed of a length member having a square cross section as illustrated in FIG. 1, or may be configured in a plate shape as illustrated in FIG. 6A.

원뿔 기둥(12)은 하단이 하부 블록(11)에 고정되어 수직 방향으로 입설되어 있고, 상방(고정단에서 자유단으로 향하는 방향)으로 점착 직경이 작아지는 원형 단면을 가지며 금속재로 제작된다. 이때 원뿔 기둥(12)은 하단이 도 2a와 같이 하부 블록(11)과 용접으로 접합되어 고정될 수 있다. 또한 원뿔 기둥(12)은 도 2c 및 도 2d와 같이 하단의 일정 구간이 사각 단면을 형성하여 하부 블록(11)에 삽입된 후 볼트(9)를 통해 고정될 수도 있다. 이같이 원뿔 기둥(12)은 하단에서 가장 넓은 단면을 이루고 상방으로 갈수록 작아지는 단면 구조를 갖기 때문에 지진 또는 풍하중에 의해 수평 하중이 작용하면 원뿔 기둥(12)의 전길이에 대해 휨모멘트 분포에 따른 균등 응력이 발생된다. 이는 원뿔 기둥(12)에 나타나는 휨모멘트 분포의 크기가 각 단면의 넓이와 비례적으로 대응되기 때문이다.The conical column 12 has a lower end fixed in the lower block 11 and is vertically placed, and has a circular cross section in which the diameter of the adhesive becomes smaller upwards (direction from the fixed end to the free end) and is made of metal. In this case, the conical pillar 12 may be fixed by joining the lower block 11 by welding as shown in FIG. 2A. In addition, the conical pillar 12 may be fixed through a bolt 9 after being inserted into the lower block 11 by forming a rectangular cross section at a lower end as shown in FIGS. 2C and 2D. As such, the conical column 12 has the widest cross section at the bottom and has a cross-sectional structure that becomes smaller toward the upper side. Therefore, when a horizontal load is applied by an earthquake or wind load, the conical column 12 is uniformly distributed according to the bending moment distribution over the entire length of the conical column 12. Stress is generated. This is because the magnitude of the bending moment distribution appearing in the conical column 12 corresponds proportionally to the width of each cross section.

따라서 본 발명에 따르면 수평 하중이 작용할 경우 원뿔 기둥(12)의 어느 한 부분에 집중적으로 응력이 작용하는 것이 아니라 전체적으로 고르게 응력이 발생된다. 이같이 고른 응력 발생은 응력집중의 완화가 되어 강재 댐퍼(10)의 변형 능력이 증가되어 결국, 에너지 소산의 능력이 증가하게 되는 것이다. 더욱이 원뿔 기둥(12)은 원형 단면을 이루므로 방향성과 관계없이 탄소성 변형하여 에너지 소산을 하게 된다. Therefore, according to the present invention, when a horizontal load is applied, stress is not intensively applied to any part of the conical pillar 12 but is generated evenly as a whole. This even generation of stress is to relax the stress concentration is to increase the deformation capacity of the steel damper 10, and eventually, the ability of energy dissipation is increased. Furthermore, since the conical column 12 has a circular cross section, the energy is dissipated by elastic deformation regardless of the direction.

상부 블록(13)은 복수 개의 원뿔 기둥(12)의 상단에 각기 끼움 결합되어 있다. 상부 블록(13)은 하부 블록(11)과 대응하여 동일한 금속재로 제작되어 길이재 또는 판형 형태가 될 수 있다. 이때 상부 블록(13)은 도 2a 및 도 2c와 같이 하면에 구면 홈(13a)을 가지고 원뿔 기둥(12)의 상단에 끼움되어질 수 있다. 따라서 상부 블록(13)이 수평 하중을 받게 되면 원뿔 기둥(12)은 도 3과 같이 캔틸레버 거동을 하게 된다.The upper block 13 is fitted to the upper end of the plurality of conical pillars 12, respectively. The upper block 13 may be made of the same metal material as the lower block 11 to have a length member or a plate shape. In this case, the upper block 13 may be fitted to the upper end of the conical pillar 12 with the spherical groove 13a on the lower surface as shown in FIGS. 2A and 2C. Therefore, when the upper block 13 is subjected to a horizontal load, the conical column 12 will behave like a cantilever as shown in FIG.

복수 개의 원뿔 기둥(12)은 도 1과 같이 일방향으로 일정 간격을 두고 나란하게 설치될 수 있다. 또한 도 2a와 같이 복수 개의 원뿔 기둥(12)은 횡 방향과 종 방향으로 일정 간격을 두고 나란하게 설치될 수 있다. 즉 복수 개의 원뿔 기둥(12)은 가로세로 방향으로 소정의 간격을 두고 격자 형태로 배치될 수 있다. 따라서 복수 개의 원뿔 기둥(12)은 가로세로 방향으로 동수로 구성되거나, 가로방향으로 N개 세로 방향으로 M개로 배열될 수 있다.The plurality of conical pillars 12 may be installed side by side at a predetermined interval in one direction as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 2A, the plurality of conical pillars 12 may be installed side by side at a predetermined interval in the transverse direction and the longitudinal direction. That is, the plurality of conical pillars 12 may be arranged in a lattice form at predetermined intervals in the horizontal and vertical directions. Therefore, the plurality of conical pillars 12 may be configured in the same number in the horizontal or vertical direction, or may be arranged in the M in the N longitudinal direction in the horizontal direction.

여기서, 상기 원뿔 기둥(12)과 하부 블록(11)은 주물로 제작하여 일체형으로 구성할 수 있다.Here, the conical pillar 12 and the lower block 11 may be made of a cast and integrally formed.

한편, 강재 댐퍼(10)는 상부 블록(13) 및 하부 블록(11)에 각기 접합되어 있는 상,하부 연결판(14,15)이 더 포함될 수 있다. 이때 상,하부 연결판(14,15)에는 구조물과의 볼트 체결을 위해 관통된 체결구멍(14a,14b)을 가질 수 있다. 상,하부 연결판(14,15)의 형상은 예시된 것에 한정되는 것은 아니고 설치 구조에 따라 임의의 형태가 될 수 있다.Meanwhile, the steel damper 10 may further include upper and lower connecting plates 14 and 15 which are respectively joined to the upper block 13 and the lower block 11. In this case, the upper and lower connection plates 14 and 15 may have fastening holes 14a and 14b penetrated to fasten bolts with the structure. The shape of the upper and lower connecting plates 14 and 15 is not limited to those illustrated and may be any shape depending on the installation structure.

또한 원뿔 기둥(12), 하부 블록(11) 및 하부 연결판(15)은 주물로 제작하여 일체형으로 구성할 수도 있다.In addition, the conical column 12, the lower block 11 and the lower connecting plate 15 may be made of a cast and integrally formed.

이와 같이 구성된 강재 댐퍼(10)는 그 적용예로서 전단벽식 타입에 적용될 수 있다. 이때 강재 댐퍼(10)는 도 4와 같이 각 층간 슬래브측에 시공되는 상,하측 전단벽(2,3)의 사이에 설치되거나 콘크리트 벽과 슬라브의 사이에 설치될 수도 있다.The steel damper 10 configured as described above may be applied to a shear wall type as an application example. At this time, the steel damper 10 may be installed between the upper and lower shear walls (2, 3) to be installed on each side slab side as shown in Figure 4 or may be installed between the concrete wall and the slab.

또한 강재 댐퍼(10)는 다른 적용예로서 브레이스 타입에 적용될 수 있다. 즉 도 5a와 같이 K자 형태의 브레이스나 도 5b와 같이 X자 형태의 브레이스에 적용될 수 있다.The steel damper 10 may also be applied to the brace type as another example. That is, it may be applied to a K-shaped brace as shown in FIG. 5A or an X-shaped brace as shown in FIG. 5B.

또한 강재 댐퍼(10)는 또 다른 적용예로서 도 6a 및 도 6b와 같이 건물 기둥(5a,5b)에 적용될 수도 있다. 건물 기둥에 적용되는 경우 강재 댐퍼(10)를 구성하는 복수 개의 원뿔 기둥(12)은 가로세로 격자 형태로 설치된다. 이 경우에도 수평하중의 방향성에 관계없이 강재 댐퍼(10)가 탄소성 변형으로 충격 에너지를 소산시키는 장점을 갖게 된다.In addition, the steel damper 10 may be applied to the building pillars 5a and 5b as shown in FIGS. 6A and 6B as another example. When applied to a building pillar, a plurality of conical pillars 12 constituting the steel damper 10 is installed in the shape of a grid. Even in this case, the steel damper 10 has an advantage of dissipating the impact energy due to the elastic deformation regardless of the direction of the horizontal load.

본 적용예들에서 강재 댐퍼(10)는 원뿔 기둥(12)이 상방으로 뻗어올라가는 구조로 설치하였으나 이와 반대 방향으로 설치할 수도 있다.The steel damper 10 in the present applications is installed in a structure in which the conical pillar 12 extends upward, but may be installed in the opposite direction.

또한 강재 댐퍼(10)는 또 다른 적용예로서 도 7과 같이 인방보(3)에 적용될 수도 있다.In addition, the steel damper 10 may be applied to the pulley 3 as shown in FIG.

이와 같은 구조물에 적용된 강재 댐퍼(10)는 풍하중 또는 지진으로 구조물이 수평 하중을 받을 경우 원뿔 기둥(12)이 캔틸레버 거동을 하게 된다. 이때 각기 원뿔 기둥(12)에서는 해당 위치에서 모멘트 크기에 비례하는 단면적을 갖기 때문에 단면 위치에 관계없이 모든 단면에 모멘트 분포에 따른 균등 응력이 발생된다. 따라서 원뿔 기둥(12)에서는 전체적으로 응력집중이 완화되어 변형 능력이 증가되고, 이로 인해 에너지 소산 능력이 증가되어 내진 및 풍하중에 따른 구조물의 손상을 최소화시킬 수 있다.Steel damper 10 applied to such a structure is a conical column 12 cantilever behavior when the structure receives a horizontal load due to wind load or earthquake. At this time, since each of the conical pillars 12 has a cross-sectional area proportional to the moment size at the corresponding position, even stress is generated in all cross sections regardless of the cross-sectional position. Therefore, in the conical pillar 12, the stress concentration is alleviated as a whole to increase the deformation capacity, thereby increasing the energy dissipation capacity, thereby minimizing the damage of the structure due to the earthquake and wind load.

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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be. The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.

11: 하부 블록
12: 원뿔 기둥
13: 상부 블록
13a: 구면홈
14: 상부 연결판
15: 하부 연결판11: lower block
12: conical column
13: upper block
13a: spherical groove
14: upper connecting plate
15: Lower connecting plate

Claims (7)

원뿔 기둥(12)의 정착면을 제공하는 하부 블록(11)과;
상기 하부 블록(11)에 고정되어 수직 방향으로 입설되어 있고, 고정단에서 자유단으로 점차적으로 직경이 감소하는 원형 단면을 가지며 금속재로 제작된 복수 개의 원뿔 기둥(12)과;
상기 복수 개의 원뿔 기둥(12)의 상단이 각기 끼움 결합되는 상부 블록(13)을 포함하여, 원뿔 기둥(12)의 각 단면에 모멘트 분포의 크기에 관계없이 균등한 응력이 발생되도록 한 것을 특징으로 하는 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼.A lower block 11 providing a fixing surface of the conical column 12;
A plurality of conical pillars 12 fixed to the lower block 11 and placed in the vertical direction and having a circular cross section gradually decreasing in diameter from a fixed end to a free end;
Including the upper block 13, the upper end of each of the plurality of conical pillars 12 are fitted to each other, characterized in that equal stress is generated in each cross section of the conical pillar 12 irrespective of the size of the moment distribution. Cantilever behavior cone steel damper. 제 1항에 있어서,
상기 상부 블록(13) 및 하부 블록(11)에 각기 접합되어 있는 상,하부 연결판(14,15)을 더 포함한 것을 특징으로 하는 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼.The method of claim 1,
Cantilever behavior cone-shaped steel damper, characterized in that it further comprises an upper, lower connecting plate (14, 15) are respectively bonded to the upper block (13) and the lower block (11). 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
복수 개의 원뿔 기둥(12)은 일방향으로 일정 간격을 두고 나란하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼.3. The method according to claim 1 or 2,
Cantilever behavior cone-type steel damper, characterized in that the plurality of conical pillars 12 are installed side by side at a predetermined interval in one direction. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
복수 개의 원뿔 기둥(12)은 횡 방향과 종 방향으로 일정 간격을 두고 나란하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼.3. The method according to claim 1 or 2,
Cantilever behavior cone-type steel damper, characterized in that the plurality of conical pillars 12 are installed side by side at a predetermined interval in the transverse direction and longitudinal direction. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상부 블록(13)은 오목한 구면 홈(13a)을 가지고 원뿔 기둥(12)의 상단에 끼움되어진 것을 특징으로 하는 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼.3. The method according to claim 1 or 2,
The upper block 13 is a cantilever behavior cone-shaped steel damper, characterized in that the concave spherical groove (13a) is fitted to the top of the conical column (12). 제 1항에 있어서,
상기 원뿔 기둥(12)과 하부 블록(11)은 주물로 제작하여 일체형으로 구성한 것을 특징으로 하는 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼.The method of claim 1,
The conical pillar 12 and the lower block 11 cantilever behavior cone-shaped steel damper, characterized in that the integrally made by casting. 제 2항에 있어서,
상기 원뿔 기둥(12)과 하부 블록(11) 및 하부 연결판(15)은 주물로 제작하여 일체형으로 구성한 것을 특징으로 하는 캔틸레버 거동식 콘형 강재 댐퍼.The method of claim 2,
The conical column 12 and the lower block 11 and the lower connecting plate 15 is made of a cast cantilever behavior cone-shaped steel damper, characterized in that configured in one piece.
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KR20190122512A (en) 2018-04-20 2019-10-30 (주)양대이엔지 Seismic energy damper and system for damping seismic energy
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KR20220033059A (en) 2020-09-04 2022-03-16 디앤이구조엔지니어링(주) Slab deck and structure system including slab
KR20230134384A (en) 2022-03-14 2023-09-21 디앤이구조엔지니어링(주) Slab deck and structure system including slab

Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101531206B1 (en) * 2014-09-01 2015-06-25 주식회사 씨엠파트너스건축사사무소 Steel damper and reinforcemrnt method for earthquake-proof using the same
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