제진장치

기술 배경

건물에 가해지는 지진 등의 외력은 방향과 강도가 일정하지 않아 다방향으로 진동이 가해지며, 이를 효과적으로 제어할 수 있는 제진장치가 필요합니다. 기존 제진장치들은 다축 방향에서 도입되는 지진에너지를 효과적으로 흡수하는 데 한계가 있었습니다.

해결 과제

• 효과적인 하중전달을 위한 스프링의 축방향 거동 시스템 제공
• X 및 Y방향의 지진하중을 저항할 수 있는 양방향 거동 시스템 제공
• 다축 방향에서 도입되는 지진에너지를 도입 방향에 관계없이 효과적으로 흡수하여 구조물의 내진성능 향상

기술 구성

본 발명의 제진장치는 상측보와 하측보에 각각 고정되는 상부 연결프레임과 하부 연결프레임, 그리고 두 프레임 사이에 배치되는 제진모듈로 구성됩니다.

제진모듈은 다음을 포함합니다:

• 외부프레임: 상부 또는 하부 연결프레임 중 하나에 고정되며 내부공간을 형성 (제1~4 프레임바디로 구성)
• 내부프레임: 외부프레임 내부에서 이동 가능하게 배치되며, 다른 하나의 연결프레임에 고정. 수직방향 내부프레임바디와 교번 배치된 복수의 날개부로 구성되어 내부공간을 한 쌍의 배치공간으로 구획
• 복수의 탄성유닛: 제1축 방향으로 탄성력을 갖는 제1탄성유닛과, 이와 다른 제2축 방향(수직)으로 탄성력을 갖는 제2탄성유닛을 포함. 각 탄성유닛은 스프링과 회전링크로 구성되며, 스프링은 외부프레임과 내부프레임에 대해 회전가능하게 결합

회전링크는 스프링 양단의 결합부(플레이트+걸림부)와, 외부/내부프레임에 고정되는 고정부재(회전연결부 포함, 베어링 적용)로 구성되어 변위 발생 시 스프링이 회전하며 편심을 최소화하고 횡좌굴을 방지합니다.

작동 원리

• 제1축 방향 지진력 도입 시: 제1탄성유닛의 스프링이 인장·압축으로 지진에너지 흡수
• 제2축 방향 지진력 도입 시: 제2탄성유닛의 스프링이 인장·압축으로 지진에너지 흡수
• 대각 방향 지진력 도입 시: 제1, 2탄성유닛의 스프링이 동시에 작동하여 지진에너지 흡수
• 변위 발생 시 회전링크를 통해 스프링이 회전하며 편심 최소화

효과

• 스프링의 축방향 저항시스템을 이용하여 횡저항력 극대화
• 모든 방향에서 도입되는 지진하중에 대한 효과적인 저항력 확보
• 현장설치 최소화와 단순연결 상세로 시공성 향상
• 벽식 또는 창호형으로 형성 가능하여 다양한 건축 구조물에 적용 가능

활용 분야

조적구조물의 내진보강, 신축/기존 건축구조물의 내진성능 향상을 위한 감쇠 시스템에 적용 가능