KR101129479B1 - Energy absorption device for base isolation system - Google Patents
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Abstract
강재댐퍼의 형상을 개선하여 강재 댐퍼의 변형능력과 구조성능을 향상시킬 수 있는 면진 장치용 에너지 흡수장치를 제공한다. 면진 장치용 에너지 흡수장치는 일부 구간에서 기설정된 곡률로 만곡되는 제1 부재, 제1 부재의 양단으로부터 각각 연장 형성하여 서로 간격을 두고 대향되도록 배치되는 제2 부재 및 제3 부재들로 형성하는 댐퍼를 포함하며, 댐퍼는 적어도 하나 이상의 개구부를 갖고 제2 부재 및 제3 부재들이 면진장치에 결합된다.The present invention provides an energy absorbing device for a seismic isolator that can improve the deformation and structural performance of the steel damper by improving the shape of the steel damper. The energy absorber for the base isolation device includes: a damper formed of a first member which is curved at a predetermined curvature in some sections, and a second member and a third member which are formed to extend from both ends of the first member and face each other at intervals. Wherein the damper has at least one or more openings and the second and third members are coupled to the seismic isolator.
면진, 댐퍼, 에너지, 흡수 Isolation, Damper, Energy, Absorption
Description
본 발명은 면진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 면진 장치용 에너지 흡수장치에 관한 것이다.The present invention relates to an isolator, and more particularly, to an energy absorber for an isolator.
면진장치는 그 기능에 따라 주기를 연장시키는 작용을 하는 유연 지지부와 지진 에너지를 흡수하여 구조물의 응답변위를 줄이는 감쇠장치로 구분한다.The seismic isolator is divided into a flexible support that functions to extend the period according to its function, and a damping device that absorbs seismic energy and reduces the response displacement of the structure.
건축물의 주기를 연장시키는 기능을 하는 유연 지지부는 수직방향으로는 구조물 자체의 중량을 부담하여야 하고 수평방향으로는 큰 변형을 일으킬 수 있어야 한다. 그리고 경년 변화에 따라 성능열화가 발생하지 말아야 한다. Flexible supports which function to extend the cycle of the building shall bear the weight of the structure itself in the vertical direction and be capable of causing large deformations in the horizontal direction. And deterioration should not occur due to secular changes.
또한, 건축물을 원래의 위치에 복원시키는 강성이 필요하며 복원능력의 크기는 지진이 발생한 후에 잔류변형의 크기에 영향을 미친다.In addition, stiffness is required to restore the building to its original location, and the magnitude of the restoring capacity affects the magnitude of residual deformation after the earthquake.
강재댐퍼의 형상을 개선하여 강재 댐퍼의 변형능력과 구조성능을 향상시킬 수 있는 면진 장치용 에너지 흡수장치를 제공한다.The present invention provides an energy absorbing device for a seismic isolator that can improve the deformation and structural performance of the steel damper by improving the shape of the steel damper.
면진 장치용 에너지 흡수장치는 일부 구간에서 기설정된 곡률로 만곡되는 제1 부재, 제1 부재의 양단으로부터 각각 연장 형성하여 서로 간격을 두고 대향되도록 배치되는 제2 부재 및 제3 부재들로 형성하는 댐퍼를 포함하며, 댐퍼는 적어도 하나 이상의 개구부를 갖고 제2 부재 및 제3 부재들이 면진장치에 결합된다.The energy absorber for the base isolation device includes: a damper formed of a first member which is curved at a predetermined curvature in some sections, and a second member and a third member which are formed to extend from both ends of the first member and face each other at intervals. Wherein the damper has at least one or more openings and the second and third members are coupled to the seismic isolator.
적어도 하나 이상의 개구부는 댐퍼의 길이방향을 따라 길게 형성할 수 있다.The at least one opening may be formed long along the longitudinal direction of the damper.
제1 부재는 제1 부재의 만곡부분을 따라 길게 형성하는 제1 개구부를 갖고, 제1 부재의 만곡부분은 반원 형상으로 형성할 수 있다. The first member may have a first opening extending along the curved portion of the first member, and the curved portion of the first member may be formed in a semicircular shape.
제2 부재는 제1 부재의 제1 개구부에 인접되는 부분에서 제2 부재의 길이방향으로 길게 형성하는 제2 개구부를 가질 수 있다. 제2 부재의 길이는 제1 부재의 만곡부분에서 반지름 길이보다 적어도 2배 이상 길게 형성할 수 있다.The second member may have a second opening extending in the longitudinal direction of the second member at a portion adjacent to the first opening of the first member. The length of the second member may be formed at least two times longer than the radius length at the curved portion of the first member.
제3 부재는 제1 부재의 제1 개구부에 인접되는 부분에서 제3 부재의 길이방향으로 길게 형성하는 제3 개구부를 가질 수 있다.The third member may have a third opening extending in the longitudinal direction of the third member at a portion adjacent to the first opening of the first member.
제2 부재와 제3 부재는 동일 형상으로 형성할 수 있으며, 제2 부재와 제3 부재는 직선형으로 이루어질 수 있다. 제2 부재와 제3 부재는 면진장치에 결합되는 부분에 각각의 체결구멍을 가질 수 있다.The second member and the third member may be formed in the same shape, and the second member and the third member may be linear. The second member and the third member may have respective fastening holes at portions coupled to the base isolation device.
각각의 부재들은 폭방향 길이가 두께방향 길이보다 더 길게 형성할 수 있다.Each of the members may be formed in a widthwise length longer than the thicknesswise length.
댐퍼는 이력 감쇠형 댐퍼로 이루어질 수 있으며, 댐퍼는 탄소성 재질로 이루어질 수 있다.The damper may be made of a hysteretic damping type damper, and the damper may be made of a carbonaceous material.
댐퍼에 개구부를 갖게 하여 하중의 작용방향에 관계없이 내력 저하를 감소시킬 수 있다.By providing an opening in the damper, it is possible to reduce the drop in strength regardless of the direction of action of the load.
또한, 댐퍼의 응력분포를 고르게하고 응력의 크기를 작게 할 수 있다.In addition, the stress distribution of the damper can be even and the magnitude of the stress can be reduced.
또한, 댐퍼의 변형능력을 크게 증가시키고 큰 지진이 발생할 경우에도 파단이 발생하지 않고 오랫동안 작동할 수 있다.In addition, it greatly increases the deformation capacity of the damper and can operate for a long time without breaking even in the event of a large earthquake.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the specification and drawings, the same reference numerals denote the same elements.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 면진장치용 에너지 흡수장치를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼를 도시한 사시도이다.1 is a view showing an energy absorbing device for a base isolation device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a damper according to an embodiment of the present invention.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼(100)는 제1 부재(10), 제2 부재(20), 제3 부재(30)를 포함한다. 댐퍼(100)는 영문자 U의 형태를 갖는 U형 강재댐퍼이다.1 and 2, the
본 발명의 실시예에 따른 댐퍼(100)는 이력 감쇠형 댐퍼로 형성하며, 댐퍼(100)는 탄소성 재질로 이루어진다. 그리고 댐퍼(100)는 응력을 받는 부분에서 응력의 크기가 상대적으로 작은 부분에 적어도 하나 이상의 개구부를 갖는다. 적어도 하나 이상의 개구부는 댐퍼(100)의 길이방향을 따라 길게 형성한다. 그리고 각각의 부재들은 폭방향 길이가 두께방향 길이보다 더 길게 형성한다.The
제1 부재(10)는 일부 구간에서 기설정된 곡률로 만곡된다. 제1 부재(10)는 제1 부재(10)의 만곡부분을 따라 길게 형성하는 제1 개구부(12)를 갖고, 제1 부재(10)의 만곡부분은 반원 형상으로 이루어진다.The
제2 부재(20)와 제3 부재(30)는 제1 부재(10)의 양단으로부터 각각 연장 형성된다. 제2 부재(20)와 제3 부재(30)는 기설정된 간격을 두고 서로 대향되도록 배치된다. 제2 부재(20)와 제3 부재(30)는 면진장치에 결합된다.The
제2 부재(20)는 제1 부재(10)의 제1 개구부(12)에 인접되는 부분에서 제2 부재(20)의 길이방향으로 길게 형성하는 제2 개구부(22)를 갖는다. 제2 부재(20)의 길이는 제1 부재(10)의 만곡부분에서 반지름 길이보다 적어도 2배 이상 길게 형성한다.The
제3 부재(30)는 제1 부재(10)의 제1 개구부(12)에 인접되는 부분에서 제3 부재(30)의 길이방향으로 길게 형성하는 제3 개구부(32)를 갖는다.The
제2 부재(20)와 제3 부재(30)는 동일 형상으로 형성할 수 있으며, 제2 부재(20)와 제3 부재(30)는 직선형으로 이루어진다. 제2 부재(20)와 제3 부재(30)는 면진장치에 결합되는 부분에 각각의 체결구멍(24, 34)을 갖는다.The
도 2는 초기강성, 항복강도, 내력 및 제작시의 굽힘가공과 열처리과정을 종합적으로 고려하여 유한요소법(FEM ; finite element method) 해석을 바탕으로 도출된 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼(100)의 형상을 보여주고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼(100)는 변형능력 및 취성파단을 방지하는 면진장치용 강재댐퍼이다.Figure 2 is a
일반적으로, 면진구조에 적용되는 적층 고무 베어링은 일정한 두께의 고무시트와 철판을 번갈아 쌓으면서 접착하여 만들어진 구조이다. 적층 고무 베어링은 내부의 철판으로 하여 수직방향에서의 강성이 크게 향상되어 수직하중에 의한 횡부풀림이 줄어들고 안정된 변형형상을 유지할 수 있다. 전단력이 작용할 때 적층 고무 베어링의 중간강판은 고무층의 전단변형(체적변화가 없음)을 구속하지 않으므로 고무시트만의 탄력으로 수평강성을 발휘한다. 적층 고무 베어링이 크게 변형하는 경우에도 유효지지부가 지속적으로 3축 압축응력상태가 유지되기 때문에 하중지지능력을 보유할 수 있다. 즉, 전단변형이 수직 축소량에 미치는 영향이 매우 작아 유효단면적에 비례하는 압축강성은 거의 원래 수준을 유지하게 되므로 적층 고무 베어링은 큰 수직하중을 지지하면서 수평방향으로는 큰 변형을 일으킬 수 있다.In general, a laminated rubber bearing applied to a base isolation structure is a structure made by bonding a rubber sheet and a steel plate of a constant thickness alternately stacked. Since the laminated rubber bearing is an inner steel plate, the rigidity in the vertical direction is greatly improved, so that the lateral loosening due to the vertical load is reduced and a stable deformation shape can be maintained. When the shearing force is applied, the intermediate steel plate of the laminated rubber bearing does not restrain the shear deformation (no change in volume) of the rubber layer, thus exhibiting horizontal rigidity with elasticity of the rubber sheet only. Even if the laminated rubber bearing is greatly deformed, the effective supporting portion can maintain the load bearing capacity because the triaxial compressive stress is continuously maintained. That is, since the shear deformation has a very small influence on the vertical shrinkage, the compressive stiffness proportional to the effective cross-sectional area is maintained almost at its original level, so that the laminated rubber bearing can support a large vertical load and cause large deformation in the horizontal direction.
면진장치의 감쇠를 증가시키는 방법으로는 다음과 같은 세 가지가 있다. There are three ways to increase the damping of the seismic isolator.
첫째, 이미 사용중인 고감쇠 천연고무와 같이 고무 자체의 감쇠성능을 향상시킨다. First, it improves the damping performance of the rubber itself, like the high-damping natural rubber already in use.
둘째, 납-고무 베어링과 같이 분리장치에 댐퍼기능을 복합시켜 사용한다. Second, the damper function is used in combination with the separator like lead-rubber bearings.
셋째, 분리장치와는 독립된 댐퍼를 설치한다.Third, install a damper independent of the separator.
감쇠장치는 면진구조에 감쇠성능을 부여하여 지진시에 발생하는 상부구조와 지반과의 과대한 상대변위를 감소시키고 지진이 끝난 후에는 신속하게 진동을 정지시키는 기능을 한다.The damping device provides damping performance to the seismic isolation structure to reduce excessive relative displacement between the superstructure and ground caused during the earthquake and to stop the vibration quickly after the earthquake ends.
현재까지 여러 가지 형태, 기구, 재질을 가진 면진장치용 댐퍼가 개발되어 사용되고 있다. 초기에는 강재와 납을 사용한 댐퍼가 많이 개발되었고 그 이후에는 마찰을 이용한 댐퍼와 점탄성체를 이용한 댐퍼도 개발되었으며 현재까지는 분리장치에 댐퍼기능을 복합시킨 분리장치도 이용되고 있다. 이러한 복합형 분리장치에는 댐퍼에도 하중 지지능력이 요구되지만 분리장치와 독립된 댐퍼에는 하중 지지능력이 필요하지 않다.To date, dampers for base isolation devices of various shapes, mechanisms and materials have been developed and used. In the early stages, dampers using steel and lead were developed. After that, friction dampers and viscoelastic dampers were also developed. Until now, a separator that combines a damper function with a separator is also used. Such a composite separator requires a load carrying capacity on the damper, but a damper independent of the separator does not require load carrying capacity.
댐퍼의 작동원리에 근거하여 이력 감쇠형 댐퍼와 점탄성 감쇠형 댐퍼로 구분할 수 있다. 이력 감쇠형 댐퍼는 납봉, 강봉 마찰댐퍼 등과 같이 주로 변형능력에 의하여 에너지를 소산시키는 반면에 점탄성 감쇠형 댐퍼는 오일댐퍼와 같이 주로 속도에 의존하는 점성저항을 이용하여 에너지를 흡수한다. 또한, 모든 유형의 댐퍼는 감쇠성능을 만족하는 동시에 분리장치의 비교적 큰 변형상태에서도 안정적으로 사용할 수 있는 변형능력과 방향성 및 환경의 영향에 대한 내구성을 모두 갖추도록 설계되어야 한다.Based on the operation principle of the damper, it can be divided into hysteretic damping damper and viscoelastic damping damper. Hysteretic damping dampers dissipate energy mainly due to deformation capacity, such as lead rods and steel friction dampers, while viscoelastic damping dampers absorb energy using viscous resistance, which is mainly dependent on speed, like oil dampers. In addition, all types of dampers must be designed to meet the damping performance and to have both deformability and stability against directional and environmental effects that can be used stably even in relatively large deformations of the separator.
본 발명의 실시예에 따른 면진 장치용 에너지 흡수장치는 기존의 면진 장치용 댐퍼에 비해 변형능력 및 구조성능이 향상된 에너지 흡수장치이다.An energy absorbing device for an isolating device according to an embodiment of the present invention is an energy absorbing device having improved deformation capacity and structural performance compared to a conventional damper for an isolating device.
본 발명의 실시예는 면진장치용 댐퍼의 형상을 개선한 것으로서, 더욱 상세하게는 댐퍼에 필수적인 성능인 변형능력과 취성파단 방지를 위한 댐퍼 형상을 개 선한 것이다.Embodiment of the present invention is to improve the shape of the damper for the seismic isolator, more specifically to improve the damper shape for preventing deformation and brittle fracture, which is an essential performance for the damper.
기존의 강재댐퍼에 대한 성능평가 결과 에너지 흡수장치의 탄성강성을 확보하기 위해서는 강재의 폭보다는 두께를 크게 하는 것이 보다 효과적이다. 그러나 강재의 두께를 너무 크게 하면 굽힘 제조과정이 어렵게 되고 그에 따라 변형능력도 저하될 가능성이 크다. As a result of the performance evaluation of the existing steel damper, it is more effective to increase the thickness rather than the width of the steel to secure the elastic stiffness of the energy absorber. However, if the thickness of the steel is too large, the bending manufacturing process is difficult and thus the deformation capacity is likely to be lowered.
또한, 한계 변형능력을 면진설계에서 요구하는 400mm 이상을 확보하기 위해서는 제1 부재(10)의 만곡부분에서 반지름 길이에 비해 제2 부재(20)와 제3 부재(30)의 길이를 적어도 2배 이상 확보해야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 초기강성, 항복강도, 내력 및 제작시의 굽힘가공과 열처리과정을 종합적으로 고려하여 유한요소법(FEM ; finite element method) 해석을 실시하였다.In addition, in order to secure a limit deformation capacity of 400 mm or more required in the base isolation design, at least twice the length of the
본 발명의 실시예에 따른 면진 장치용 에너지 흡수장치의 제작과정을 간단히 하고 설계식을 간편하게 도출하기 위하여 응력이 작은 부분에 개구부를 두어 단면적을 감소시키는 방법이 오히려 더 효과적이다. 따라서, 제2 부재(20) 및 제3 부재(30)의 끝부분과 제1 부재(10)의 곡선이 시작되는 위치에서 응력이 비교적 크게 일어나기 때문에 도 3에 도시한 바와 같이 개구부가 없는 비교예1의 댐퍼(b)와 실시예와는 달리 각각 해당되는 유형의 개구부를 갖는 비교예2(c)와 비교예3 댐퍼(d)의 형상을 실시예 댐퍼(e)와 비교한다.In order to simplify the manufacturing process of the energy absorbing device for the base isolation device according to the embodiment of the present invention and to easily derive the design formula, a method of reducing the cross-sectional area by providing an opening in a small stress portion is more effective. Therefore, since the stress is relatively large at the positions where the ends of the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 형상을 개략적으로 비교한 도면이다.3 is a view schematically comparing the shapes of dampers and other dampers according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, (a)는 개구부의 유무에 관계없이 비교예들과 실시예의 기 본 형태에 해당되는 각각의 댐퍼 형상을 도시한 것으로, 영문자 U자 형태를 갖는다. (b)는 비교예1의 댐퍼로 개구부가 없는 댐퍼를 도시한 것이다. 여기서, L은 직선부의 길이를 도시한 것이며, R은 만곡부의 반지름을 도시한 것이다. W는 댐퍼의 폭을 도시한 것이다. 참고로, 비교예들과 실시예에 해당되는 댐퍼의 폭(W)은 동일한 것으로 가정한다.Referring to FIG. 3, (a) shows the shape of each damper corresponding to the basic shape of the comparative examples and the examples, with or without an opening, and has a U letter shape. (b) shows the damper of the comparative example 1 which does not have an opening. Where L is the length of the straight portion and R is the radius of the curved portion. W is the width of the damper. For reference, it is assumed that the widths W of the dampers corresponding to the comparative examples and the examples are the same.
(c)는 비교예2의 댐퍼를 도시한 것으로, 비교예1(b)의 댐퍼에서 직선부의 길이(L)를 L1과 L2로 구분하고, 만곡부의 반지름(R) 길이와 직선부의 일부 길이(L2) 만큼 개구부를 갖게 한다.(c) shows the damper of Comparative Example 2, and in the damper of Comparative Example 1 (b), the length L of the straight portion is divided into L1 and L2, and the radius R of the curved portion and the partial length of the straight portion ( Have the opening as much as L2).
(d)는 비교예3의 댐퍼를 도시한 것으로, 비교예2(c)의 댐퍼에서 직선부의 일부 길이(L2)에만 개구부를 갖게 한 것이다.(d) shows the damper of Comparative Example 3, and the damper of Comparative Example 2 (c) has an opening only at a part of length L2 of the straight portion.
(e)는 실시예의 댐퍼를 도시한 것으로, 비교예2(c)의 댐퍼에서 직선부의 길이를 L1, L2, L3로 구분하고, 만곡부의 반지름 길이를 R1, R2로 구분한 것이다. 그리고 L2와 R2에 해당되는 부분에만 개구부를 갖게 한 것이다. (e) shows the damper of an Example, The length of a straight part was divided into L1, L2, L3, and the radius length of the curved part was divided into R1, R2 in the damper of the comparative example 2 (c). In addition, only the portions corresponding to L2 and R2 have openings.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 일부 비교예들의 댐퍼에 개구부를 갖게 함으로써 댐퍼의 초기강성, 항복강도 및 응력분포는 개구부가 없는 다른 댐퍼에 비하여 변하게 되며 그 변화를 파악하기 위하여 유한요소법으로 해석을 수행하였다. As described above, the damper according to the embodiment of the present invention and the dampers of some comparative examples have an opening, and thus the initial stiffness, yield strength, and stress distribution of the damper are changed compared to other dampers without openings. The analysis was performed by the element method.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼에 길이방향 하중이 작용할 경우 하중과 변위 관계를 다른 댐퍼들과 비교한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼에 수직방향 하중이 작용할 경우 하중과 변위 관계를 다른 댐퍼들과 비교한 그래프이다. 그리고 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 초기강성을 비교한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 항복강도를 비교한 그래프이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 변위가 50mm인 경우, 도 9는 100mm인 경우, 도 10은 2000mm인 경우 에너지 흡수장치의 변위에 따른 응력 분포를 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph comparing the load and displacement relationship with other dampers when the longitudinal load acts on the damper according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a vertical load on the damper according to an embodiment of the present invention This is a graph comparing the load and displacement relationship with other dampers. 6 is a graph comparing the initial stiffness of the damper and the other dampers according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a graph comparing the yield strength of the damper and the other dampers according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph illustrating stress distribution according to displacement of an energy absorber when the dampers and the other dampers are 50 mm, FIG. 9 is 100 mm, and FIG. 10 is 2000 mm, according to an embodiment of the present invention.
즉, 도 4와 도 5는 유형에 따른 하중-변위 관계를 도시한 것이고 도 6은 초기강성, 도 7은 항복강도를 나타냈으며 도 8, 도 9, 도 10은 길이방향 하중을 받을 경우 변위별 응력분포를 나타낸 것이다.That is, Figures 4 and 5 show the load-displacement relationship according to the type, Figure 6 shows the initial stiffness, Figure 7 shows the yield strength and Figures 8, 9, and 10 shows the displacement by the longitudinal load The stress distribution is shown.
도 4와 도 5를 참조하면 하중의 작용방향에 관계없이 개구부를 둘 경우에 단면적의 감소로 인하여 초기강성과 내력의 저하가 발생한다는 것을 알 수 있다. 길이방향 하중을 받을 경우, 변위가 150mm보다 작은 구간에서는 비교예2와 실시예의 내력 저하가 비교예3에 비하여 적게 나타나지만 수직방향 하중을 받을 경우에는 실시예의 내력이 비교예2와 비교예3에 비하여 더 크게 나타난다. 따라서, 댐퍼에 개구부를 두었을 경우 하중의 작용방향에 관계없이 실시예의 내력 저하가 가장 작다.4 and 5, it can be seen that the initial stiffness and the decrease in strength occur due to the decrease in the cross-sectional area when the opening is provided regardless of the direction of load. In the case of the longitudinal load, in the section where the displacement is smaller than 150mm, the decrease in the yield strength of Comparative Example 2 and Example is less than that of Comparative Example 3, but when the vertical load is applied, the yield strength of Example is lower than that of Comparative Example 2 and Comparative Example 3. Appear larger. Therefore, when the opening is provided in the damper, the decrease in the yield strength of the embodiment is the smallest regardless of the direction of action of the load.
하중-변위 관계에 근거하여 계산되어 도 6과 도 7에 각각 나타낸 초기강성과 항복강도를 보면 개구부를 두었을 경우, 하중의 작용방향에 관계없이 모두 작아진다. 하지만 길이방향 하중을 받을 경우에 실시예의 초기강성은 13% 감소하고 항복강도는 11% 감소하여 가장 작은 감소를 나타내었다. 수직방향 하중을 받을 경우에도 실시예의 초기강성은 32% 감소하고 항복강도는 29% 감소하여 역시 가장 작은 감소를 나타내었다.The initial stiffness and the yield strength respectively calculated based on the load-displacement relationship and shown in FIGS. 6 and 7, respectively, show that the openings are small, regardless of the direction of action of the load. However, in the case of longitudinal load, the initial stiffness of the example was reduced by 13% and the yield strength was decreased by 11%, showing the smallest decrease. Even under the vertical load, the initial stiffness of the example was reduced by 32% and the yield strength was reduced by 29%, showing the smallest decrease.
도 8, 도 9, 도 10에 나타낸 응력분포를 보면 길이방향 하중을 받을 경우, 비교예2의 응력은 변위와 관계없이 기존의 댐퍼인 비교예1과 비슷한 분포를 나타낸다. 비교예3과 실시예의 응력은 비교예1에 비하여 크기가 훨씬 작아졌으며 그 분포도 평준화를 이룬다. 그 중에서도 실시예의 응력분포가 더 고르고 응력의 크기도 더 작다. 변위가 같은 조건에서 응력의 크기가 작고 응력집중이 발생하지 않는다면 댐퍼의 변형능력은 크게 증가할 것이고 큰 지진이 발생할 경우에도 파단이 발생하지 않고 오랫동안 작동할 수 있다.8, 9, and 10, when the longitudinal load is applied, the stress of Comparative Example 2 shows a distribution similar to that of the conventional damper Comparative Example 1 irrespective of the displacement. The stresses of Comparative Example 3 and Example are much smaller in size than Comparative Example 1 and the distribution is leveled. Among them, the stress distribution of the examples is more even and the magnitude of the stress is smaller. Under the same conditions of displacement, if the stress is small and stress concentration does not occur, the damper's deformation capacity will be greatly increased and it can operate for a long time without breaking even in the event of a large earthquake.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 면진장치용 에너지 흡수장치를 도시한 도면이다. 1 is a view showing an energy absorbing device for a base isolation device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view showing a damper according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 형상을 개략적으로 비교한 도면이다.3 is a view schematically comparing the shapes of dampers and other dampers according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼에 길이방향 하중이 작용할 경우 하중과 변위 관계를 다른 댐퍼들과 비교한 그래프이다.Figure 4 is a graph comparing the load and displacement relationship with other dampers when the longitudinal load is applied to the damper according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼에 수직방향 하중이 작용할 경우 하중과 변위 관계를 다른 댐퍼들과 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the load and displacement relationship with other dampers when a vertical load is applied to the damper according to the embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 초기강성을 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing initial stiffness of dampers and other dampers according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 항복강도를 비교한 그래프이다.7 is a graph comparing the yield strength of dampers and other dampers according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 변위가 50mm인 경우 에너지 흡수장치의 변위에 따른 응력 분포를 도시한 그래프이다.8 is a graph illustrating a stress distribution according to the displacement of the energy absorber when the dampers and the other dampers have a displacement of 50 mm according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 변위가 100mm인 경우 에너지 흡수장치의 변위에 따른 응력 분포를 도시한 그래프이다.9 is a graph illustrating a stress distribution according to the displacement of the energy absorber when the dampers and the other dampers have a displacement of 100 mm according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼와 다른 댐퍼들의 변위가 2000mm인 경우 에너지 흡수장치의 변위에 따른 응력 분포를 도시한 그래프이다.10 is a graph illustrating a stress distribution according to the displacement of the energy absorber when the displacement of the damper and the other dampers according to the embodiment of the present invention is 2000 mm.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 ; 제1 부재 20 ; 제2 부재10;
30 ; 제3 부재 12 ; 제1 개구부30;
22 ; 제2 개구부 32 ; 제3 개구부22;
24, 34 ; 체결구멍24, 34; Fastening hole
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