KR20140069767A - Hybrid Anti-Seismic Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지진격리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 지진격리 장치에는 단일 금속으로 구성된 마찰진자가 적용되었으나 본 발명에서는 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)(b02,b03)를 접착(接着)하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)(a01)에 관한 것이다.
본 발명은 스테인레스강(Stainless Steel)으로 제작되는 종래의 지진격리 장치의 상부곡면부, 하부곡면부를 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)(a03,a04)로 대체하여 마찰진자 사이에서 지속적으로 발생하는 표면피로마모현상(Surface Fatigue Wear)을 줄여주며, 마찰진자의 보강금속재(b04) 표면에 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)와의 접착력(接着力)을 높여주는 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)와 탄소섬유 프리프레그(Carbon Fiber Prepreg)로 복합 구성한 하이브리드 섬유 프리프레그(Hybrid Fiber Prepreg)를 마찰진자의 보강금속재(b04) 둘레에 접착(接着)하여 마찰에 대한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 현상을 줄여주는 것을 특징으로 한다.A friction pendulum composed of a single metal is applied to a conventional seismic isolation device. In the present invention, a groove (b05) is formed around a metal reinforcement (b04) of a friction pendulum. The present invention relates to a hybrid anti-seismic device (a01) for forming (bonding) hybrid fibers (b02, b03) by molding.
The present invention replaces the upper curved portion and the lower curved portion of a conventional seismic isolation device made of stainless steel with hybrid fibers (a03, a04), and the surface fatigue wear A groove b05 is formed on the surface of the reinforcing metallic member b04 of the friction pendulum to increase the adhesive force with the hybrid fiber, A hybrid fiber prepreg composed of a fiber prepreg and a carbon fiber prepreg was adhered (adhered) around the reinforcing metallic material b04 of the friction pendulum to form a surface for friction Thereby reducing the surface fatigue wear phenomenon.
Description
본 발명은 지진격리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 지진격리 장치에는 단일 금속으로 구성된 마찰진자가 적용되었으나 본 발명에서는 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)(b02, b03)를 접착(接着)하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)(a01)에 관한 것이다.A friction pendulum composed of a single metal is applied to a conventional seismic isolation device. In the present invention, a groove (b05) is formed around a metal reinforcement (b04) of a friction pendulum. The present invention relates to a hybrid anti-seismic device (a01) for forming (bonding) hybrid fibers (b02, b03) by molding.
지진격리 장치(Anti-Seismic Device)는 미국, 일본 등 여러 나라에서 연구, 개발되고 있으며 그 종류 또한 다양하다. 이러한 지진격리 장치(Anti-Seismic Device)는 크게 탄성형(Elastometric Type)과 활동형(Sliding Type)으로 나눌 수 있으며 각각의 대표적인 예로 적층고무받침(laminated Rubber Bearing)과 마찰진자 지진격리 장치(Friction Pendulum Anti-Seismic Device)가 있으며, 지진격리장치의 3가지 요소들을 살펴보면, ①주기를 상승시키고 수직하중에 견디는 요소, ②비선형 시간이력 거동에 의한 부가적인 감쇠를 일으키는 요소, ③지진 종료 후 상부구조물을 원위치 시키는 요소, 위 3가지 요소를 중심으로 상황에 따라 비지진 하중이 작용할 때와 지진하중이 작용할 때, 마찰진자가 서로 다른 거동을 보일 수 있도록 해주는 충격전달장치로 구성되어 진다.Anti-seismic devices are being studied and developed in various countries such as USA and Japan. Such an anti-seismic device can be classified into an elastometric type and an active type. Examples of the anti-seismic device include a laminated rubber bearing and a friction pendulum Seismic Device), and the three elements of the seismic isolation device are ① an element which raises the period and resists vertical load, ② an element causing additional damping by nonlinear time history behavior, and ③ an upper structure after earthquake And an impact transducer that allows the friction pendulum to behave differently when non-earthquake loads are applied and earthquake loads are applied depending on the above three factors.
적층고무받침(laminated Rubber Bearing)은 가장 널리 사용되는 지진격리 장치로 유연한 수평강성을 가지도록 고무를 주된 재료로 하고 있으며 수직강성의 보강을 위해 금속보강 철판을 사용한 것을 기본으로 하고 있다. 평면형상은 전 방향에 대하여 움직임이 가능한 원형과 상부판의 방향성에 따라 움직이거나 고정되는 사각형이 적절하게 사용된다. 고감쇠 고무를 사용하면 이력감쇠를 통한 에너지 소산 능력을 증가시킬 수 있으며, 원통형의 납을 충진하여 초기강성을 증가시키고 에너지 소산능력을 향상시킬 수도 있다. 그러나 허용 수직하중의 한계로 인해 구조물의 자중에 따라 사용에 제한을 받는 문제가 있다.Laminated rubber bearings are the most widely used seismic isolators. Rubber is the main material to have flexible horizontal stiffness. It is based on the use of metal reinforced steel to reinforce vertical stiffness. The planar shape is suitably used as a circular shape capable of moving with respect to all directions and a rectangle which is moved or fixed according to the orientation of the upper plate. The use of high-damping rubber can increase energy dissipation through hysteretic damping, increase initial stiffness by filling cylindrical lead, and improve energy dissipation capacity. However, due to the limitation of the allowable vertical load, there is a problem that the use is restricted depending on the weight of the structure.
지진격리 장치(Anti-Seismic Device)는 상부곡면부와 하부곡면부 사이에 금속 마찰진자를 삽입하고 상부와 하부 곡면부의 곡률 반경을 조절하여 다양한 구조물의 요구 조건에 맞추어 작동하게 함으로써, 상부 구조물의 고유주기를 인위적으로 길게하고, 진동 소멸 후에는 곡률반경에 의해 원래의 상태로 복원되는 특성을 갖는다.The anti-seismic device has a function of inserting a metal friction pendulum between the upper curved part and the lower curved part and adjusting the radius of curvature of the upper and lower curved parts to operate according to requirements of various structures, The period is artificially lengthened, and after the vibration disappears, it is restored to its original state by the radius of curvature.
지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부는 주로 철의 최대 결점인 내식성의 부족을 개선할 목적으로 만들어진 내식용 강(鋼)인 스테인레스강이 사용되는데 이 소재는 크게 철-크로뮴계의 페라이트 스테인리스강과, 철-니켈-크로뮴계의 오스테나이트 스테인리스강으로 나뉘며, 전혀 녹슬지 않는다기보다는 보통 철강에 비해 그다지 녹슬지 않는 특성을 가지고 있다.The upper curved portion and the lower curved portion of the seismic isolation device mainly use stainless steel which is a corrosion resistant steel made for the purpose of improving the deficiency of corrosion resistance which is the greatest defect of iron which is mainly composed of ferrite stainless steel of iron- , And iron-nickel-chromium-based austenitic stainless steels, which are less rusty than steel.
지진격리 장치의 마찰진자는 상부곡면부와 하부곡면부의 중앙에 배치되어 지진이나 진동에 따른 변위에 대응하여 상부구조물의 하중을 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경에 따라 움직여 줌으로써, 고유 주기를 길게하는 중요한 특징을 갖는다.The friction pendulum of the seismic isolation device is arranged at the center of the upper curved portion and the lower curved portion to move the load of the upper structure according to the radius of curvature of the upper curved portion and the lower curved portion corresponding to the displacement due to earthquake or vibration, .
구조물에 가해지는 동적하중에 대응하기 위한 대표적인 방안으로는 지진격리 장치를 이용해 구조물을 지지하는 기술을 들 수 있다. 지진격리 장치와 관련된 특허공개 문헌의 예로는 대한민국 공개특허 제2002-0036574호, 제2006-0075358호, 제2002-0085122호 등을 들 수 있다.As a representative measure to cope with the dynamic load applied to the structure, there is a technique of supporting the structure using the seismic isolation device. Examples of patent documents related to the seismic isolation device include Korea Patent Publication Nos. 2002-0036574, 2006-0075358, 2002-0085122, and the like.
지진격리 장치의 수명을 결정하는 가장 중요한 구성 요소인 마찰진자는 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)에 가장 취약한 특성을 보인다. 이러한 취약한 특성을 개선하기 위하여 마찰진자의 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)를 줄여주는 다양한 복합재료가 있으며, 이들에는 고체 윤활제, 즉 흑연, 이황화몰리브덴(MOS₂), PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 등이 첨가되어 마찰을 감소시킨다.Friction pendulum, which is the most important component to determine the life of an earthquake isolator, is the most vulnerable to surface fatigue wear. In order to improve these weak characteristics, various composite materials that reduce the surface fatigue wear of friction pendulum are used. Solid lubricants such as graphite, molybdenum disulfide (MOS2), PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene) Is added to reduce friction.
고체 윤활제 입자들은 상대 금속마찰면에 잘 옮겨 붙는다. 하지만, 얇은 관상의 고체 윤활제의 경우는 마찰계수를 최적으로 낮추는 효과를 내는데 필요한 부피 비율이 10% 이상이어서 재료의 기계적 강도를 저하시킨다.The solid lubricant particles are well transferred to the relative metal friction surface. However, in the case of a thin tubular solid lubricant, the volume ratio required for achieving an optimum effect of lowering the friction coefficient is more than 10%, which lowers the mechanical strength of the material.
PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)는 그보다 더 낮은 비율로서도 더 효과적이며, 복합재료의 기계적 성질을 향상시킨다. 청동, 은 또는 흑연가루 첨가제는 고분자가 가지고 있는 빈약한 열 전도성을 향상시키기 위하여 사용된다. 60년대 말에 사용되기 시작한 탄소섬유는 강화제(强化劑)의 역할도 하며 흑연 성분이 있어 고체 윤활 작용도 할 수 있고, 열전도성도 우수하여 트라이볼러지(Tribology)응용의 가능성을 고루 갖추고 있다. 하지만 그 보다 장(長)섬유 형태의 하이브리드 섬유를 복합재료로 적용 시 내마모성(耐磨耗性)이 더욱 향상될 수 있다.PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene) is even more effective at lower ratios and improves the mechanical properties of composites. Bronze, silver or graphite powder additives are used to improve the poor thermal conductivity of polymers. Carbon fiber, which has been used in the late 1960s, also plays a role of reinforcing agent. It has solid graphite component and solid lubricity. It also has excellent thermal conductivity and has the possibility of tribology application. However, when a hybrid fiber of a long fiber type is applied as a composite material, abrasion resistance can be further improved.
장섬유 형태의 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber) 중에서 복수개의 재료를 복합화한 것이 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)라 할 수 있다.A composite material composed of a plurality of materials such as a glass fiber, a carbon fiber, an aramid fiber, a tungsten fiber, and a bronze fiber in a long fiber form is a hybrid fiber Fiber).
종래의 지진격리 장치에서 상부곡면부와 하부곡면부 그리고 마찰진자의 소재보다 높은 강도(剛度), 내마모성(耐磨耗性), 내약품성(耐藥品性)으로 개선된 하이브리드 지진격리 장치에 대한 제품개발이 시급한 실정이다.Products for hybrid seismic isolation devices improved in stiffness, abrasion resistance, and chemical resistance than the material of upper curved part, lower curved part and friction pendulum in conventional seismic isolation devices. Development is urgent.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 종래의 마찰진자는 상부곡면부와 하부곡면부의 사이에서 지속적인 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)가 누적되면서 마찰진자의 수명이 감소되는 현상이 발생한다. 이러한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 현상을 보다 완화시킬 수 있는 하이브리드 마찰진자(b01)를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a friction pendulum which has been developed in consideration of the above problems. In the conventional friction pendulum, the surface fatigue wear is accumulated between the upper curved surface portion and the lower curved surface portion, do. The object of the present invention is to provide a hybrid friction pendulum (b01) capable of further mitigating the surface fatigue wear phenomenon.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스테인레스강으로 제작되어진 상부곡면부와 하부곡면부보다 높은 강도(剛度), 내마모성(耐磨耗性), 내약품성(耐藥品性)을 지닌 하이브리드 섬유를 이용하여 하이브리드 곡면부(a03, a04)를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a hybrid fiber having high rigidity, abrasion resistance and chemical resistance than the upper curved portion and the lower curved portion manufactured by the conventional stainless steel, And the curved surface portions a03 and a04.
본 발명의 다른 목적은 지진격리 장치에서 마찰진자의 금속보강재(b04)와 하이브리드 섬유(b02, b03)를 접착시 서로간에 접착력을 높여주도록 금속보강재 표면에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하는 것을 포함하는 하이브리드 마찰진자(b01)를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a groove b05 on the surface of a metal reinforcement so that adhesion strength between the metal reinforcement material b04 and the hybrid fibers b02 and b03 is increased, (B01), which is a function of the friction pendulum (b01).
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 마찰진자와 상부곡면부, 하부곡면부를 하이브리드 섬유(a03, a04)를 이용하여 제작하고, 상부곡면부와 하부곡면부 사이에 하이브리드 마찰진자(b01)가 배치되는 형태로 구성한 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)를 개시한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a friction pendulum, an upper curved portion, and a lower curved portion by using hybrid fibers a3 and a04, and a hybrid friction pendulum b01 between the upper curved portion and the lower curved portion And a hybrid anti-seismic device is disclosed.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)는 금속보강재(b04)를 내부에 포함할 수 있다.The hybrid friction pendulum b01 may include a metal reinforcement b04 therein.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)의 금속보강재(b04) 표면에 하이브리드 섬유와 접착력을 높이기 위하여 금속보강재의 회전축을 중심으로 회전, 수직 또는 수평방향으로 복수개의 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)할 수 있다.A plurality of grooves b05 are formed on the surface of the metal reinforcing member b04 of the hybrid friction pendulum b01 in the rotational, vertical or horizontal direction about the rotation axis of the metal reinforcement to increase the adhesion with the hybrid fibers, can do.
상부곡면부(f01)와 하부곡면부(f01)는 하이브리섬유(a03, a04)를 이용하여 제작할 수 있다.The upper curved surface portion f01 and the lower curved surface portion f01 can be manufactured using the hybrid fibers a03 and a04.
상기 하이브리드 마찰진자(b01)와 하이브리드 상부곡면부(f01), 하이브리드 하부곡면부(f01)에서 사용되는 하이브리드 섬유는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber) 등을 수지와 함침(含浸)시킨 상태의 프리프레그(Prepreg)를 복수개로 적층하여 구성할 수 있다.The hybrid fibers used in the hybrid friction pendulum b01, the hybrid upper curved surface portion f01 and the hybrid lower curved surface portion f01 include glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, Tungsten fiber, bronze fiber, or the like impregnated with a resin may be laminated in a plurality of prepregs.
상기 프리프레그(Prepreg)의 함침(含浸) 재료인 수지(樹脂)에는 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)로 할 수 있다.The resin (resin) which is an impregnation material of the prepreg can be made of a thermosetting resin (resin).
상기 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)에는 에폭시수지, 페놀수지, 폴리에스테르수지 등의 재료로 이루어질 수 있다.The thermosetting resin (resin) may be made of an epoxy resin, a phenol resin, a polyester resin, or the like.
지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부의 중앙에 배치되어 지진이나 진동에 따른 변위에 대응하여 상부구조물의 하중을 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경에 따라 움직여 줌으로써, 고유주기를 길게하는 중요한 특징을 갖는 마찰진자의 고유주기(P)는 다음의 수학식1과 같이 계산된다.The earthquake isolator is disposed at the center of the upper curved portion and the lower curved portion to move the load of the upper structure in accordance with the radius of curvature of the upper curved portion and the lower curved portion corresponding to the earthquake or vibration displacement, The natural period P of the friction pendulum having the following equation (1) is calculated by the following equation (1).
위 수학식1에서 상부와 하부 곡면부의 중심에서 이동한 각도(θ)가 영에 근접하는 값이라면, 고유 주기(P)는 상부와 하부 곡면부의 곡률반경(R)의 평방근에 비례하여 증가하게 되며, g는 중력가속도를 나타낸다. 따라서 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경은 마찰진자의 고유주기를 결정하는 매우 중요한 사항이라 할 수 있다. 하지만 종래의 스테인레스강(Stainless Steel)으로 제작된 상부곡면부와 하부곡면부는 지속적인 표면피로마모(Surface Fatigue Wear)와 마찰열(摩擦熱)에 의하여 곡률반경에 변화가 발생되고 그로 인하여 고유주기까지 영향을 받아 변화되는 중대한 문제가 발생할 수 있기 때문에 상부곡면부와 하부곡면부의 소재를 스테인레스강(Stainless Steel)보다 높은 강도(剛度), 내마모성(耐磨耗性), 내약품성(耐藥品性)의 성질을 지닌 하이브리드 섬유(Hybrid Fiber)로 대체 할 수 있다.In Equation 1, if the angle? Moved from the center of the upper and lower curved portions is a value close to zero, the natural period P increases in proportion to the square root of the curvature radius R of the upper and lower curved portions , and g represents gravitational acceleration. Therefore, the radius of curvature of the upper curved part and the lower curved part is very important to determine the natural period of the friction pendulum. However, the upper curved part and the lower curved part, which are made of conventional stainless steel, undergo constant surface fatigue wear and frictional heat changes in radius of curvature, The material of the upper curved part and the lower curved part is made of a material having higher strength (stiffness), wear resistance (abrasion resistance), and chemical resistance (resistance to chemicals) than the stainless steel And can be replaced with hybrid fibers.
본 발명의 다른 측면에서 따르면, 하이브리드 마찰진자(b01)의 금속보강재(b04) 표면에 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)하고, 상기 금속보강재(b04)의 둘레에 유리섬유 프리프레그를 적층하고, 상기 유리섬유 프리프레그가 적층된 둘레에 추가로 탄소섬유 프리프레그를 적층하여 하이브리드 섬유를 형성시키고, 상기 과정을 통하여 적층 배열된 금속보강재(b04)와 하이브리드 섬유(b02, b03)를 가열, 가압과 급랭 공정을 통하여 일체화 시킨 것을 특징으로 하는 하이브리드 마찰진자(b01)와 상부곡면부와 하부곡면부의 곡률반경이 적용된 금형위에 탄소섬유 프리프레그(a04)를 적층하고, 상기 탄소섬유 프리프레그(a04) 위에 유리섬유 프리프레그(a03)를 적층하여 가열, 가압과 급랭 공정을 통하여 일체화 시킨 것을 특징으로 하는 하이브리드 상부곡면부(f01)와 하부곡면부(f01)를 포함하는 하이브리드 지진격리 장치(Hybrid Anti-Seismic Device)(a01)가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a groove b05 is formed on the surface of the metal reinforcement b04 of the hybrid friction pendulum b01 and a glass fiber prepreg is formed around the metal reinforcement b04 (B04) and the hybrid fibers (b02, b03) are laminated through the above process, and the carbon fiber prepreg is laminated on the carbon fiber prepreg, , A carbon fiber prepreg (a04) is laminated on a mold to which a radius of curvature of an upper curved portion and a lower curved portion is applied, and a carbon fiber prepreg (a04) is laminated on the carbon fiber prepreg a4) is laminated on a glass fiber preform (a03), and the glass fiber preform (a03) is integrated by heating, pressurization and quenching, and the hybrid upper curved surface portion (f01) a hybrid anti-seismic device (a01) including a plurality of seismic isolation devices (f01) is provided.
첫째, 종래의 지진격리 장치에 사용되는 마찰진자는 단일금속 표면에 한시적으로만 윤활작용을 할 수 있는 윤활제를 첨가하였으나, 본 발명에서는 현격하게 수명주기가 긴 하이브리드 섬유(b02, b03)를 마찰진자 외부에 접착하여 지진격리 장치의 수명주기을 크게 향상 시킬 수 있다.The friction pendulum used in the conventional seismic isolation device has a lubricant added to the surface of a single metal only for a limited period of time. However, in the present invention, the hybrid fibers b02 and b03, which have a remarkably long life cycle, It is possible to greatly improve the life cycle of the seismic isolation device.
둘째, 종래의 스테인레스강 재질의 상부곡면부와 하부곡면부에 하이브리드 섬유(a03, a04)를 접착(接着) 또는 대체(代替)함으로써, 마찰진자와 서로 간에 발생하는 구름마찰(Rolling Friction)과 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 현상을 줄여줌으로써 마찰진자를 보호할 수 있다.Secondly, by adhering (substituting) (replacing) hybrid fibers (a03, a04) to the upper curved surface portion and the lower curved surface portion of the conventional stainless steel material, rolling frictions generated between the friction pendulum and the surface The friction pendulum can be protected by reducing the surface fatigue wear phenomenon.
셋째, 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 복수개의 홈(Groove)(05)을 성형(成形)하여, 하이브리드 섬유(b02, b03)와 금속보강재(b04)와의 접착력(接着力)을 증가시킬 수 있다.Thirdly, a plurality of grooves 05 are formed around the metal reinforcement b04 of the friction pendulum to increase the adhesive force between the hybrid fibers b02 and b03 and the metal reinforcement b04 .
넷째, 대형구조물에 주로 적용되는 마찰진자 지진격리 장치의 특성상 잦은 교체주기(交替週期)를 줄여 줌으로써, 유지관리 비용과 사용정지에 따른 손실을 줄여줄 수 있다.Fourth, due to the characteristics of the friction pendulum seismic isolation device, which is mainly applied to large structures, it is possible to reduce the maintenance cost and the loss due to the shutdown by reducing the frequent replacement period.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 마찰진자 일부절개 상세 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 평면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 측면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부 일부절개 상세 사시도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면 사시도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 사시도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 분해도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a partial cut-away front view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a partial perspective view of a friction pendulum of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention,
3 is a partial cut-away plan view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention,
4 is a partially cutaway side view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention,
Figure 5 is a partial cut-away side view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a detailed cutaway perspective view of an upper curved portion and a lower curved portion of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention,
7 is a partially cutaway front perspective view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention,
8 is a partially cutaway perspective view of a hybrid seismic isolation device according to a preferred embodiment of the present invention,
9 is an exploded view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시례와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시례에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면도이다. 도면에 나타난 바와 같이 곡면 고정장치(a06, a07)는 하이브리드 곡면부(a04, a05)와 구조물과의 사이에 설치 시공되는 금속체로서 하이브리드 곡면부(a04, a05)와의 결합을 위하여 양각의 금속틀 형태로 주조 공정 등을 통하여 제작하며, 구조물과의 고정을 위하여 볼트구멍이 형성된다.1 is a partial cutaway front view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, the curved surface anchoring devices a06 and a07 are metal bodies installed and installed between the hybrid curved surface portions a04 and a05 and the structure, And a bolt hole is formed for fixation with the structure.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 마찰진자 일부절개 상세 사시도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 마찰진자(b01)는 마찰진자의 금속보강재(b04) 둘레에 공작기계를 이용하여 회전축 방향을 중심으로 회전, 수직 또는 수평 방향으로 홈(Groove)(b05)을 성형(成形)한다.2 is a detailed perspective view of a portion of a friction pendulum of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the hybrid friction pendulum b01 according to a preferred embodiment of the present invention includes a metal bracing b04 around a friction pendulum, which is rotated around a rotational axis direction using a machine tool, ) b05 are formed.
상기와 같이 둘레에 홈(Groove)(b05)이 성형된 마찰진자의 금속보강재(b04)에 유리섬유(Glass Fiber)와 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 함침(含浸)한 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03)를 감싸주며, 이때 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03)가 유연하도록 적당한 온도를 유지시켜 주어야 한다.A glass fiber prepreg obtained by impregnating (impregnating) a glass fiber and a thermosetting resin (resin) onto a metal stiffener b04 of a friction pendulum formed with a groove b05 as described above, The glass fiber prepreg (b03) is wrapped around the glass fiber prepreg (b03), and the glass fiber prepreg (b03) should be kept at a suitable temperature for flexibility.
상기와 같이 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03)로 감싸진 마찰진자의 둘레를 탄소섬유(Carbon Fiber)와 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)가 함침(含浸)된 탄소섬유 프리프레그(Carbon Fiber Prepreg)(b02)를 다시 감싸주고, 홈(Groove)(b05)이 성형(成形)된 마찰진자의 금속보강재(b04)와 유리섬유 프리프레그(Glass Fiber Prepreg)(b03), 탄소섬유 프리프레그(Carbon Fiber Prepreg)(b02) 사이의 공기와 공극을 제거하고, 성형(成形)과 밀도(密度)를 높여주기 위하여 유압프레스로 가압을 한다. 가압된 하이브리드 마찰진자(b01)는 즉시 급랭을 시작하여 프리프레그(Prepreg)의 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)가 빠르게 경화하도록 분위기를 조성한다.The periphery of the friction pendulum wrapped with the glass fiber prepreg b03 is filled with a carbon fiber prepreg impregnated with carbon fiber and a thermosetting resin The carbon fiber prepreg b02 is wrapped again and the metal stiffener b04 of the friction pendulum formed with the groove b05 and the glass fiber prepreg b03, Pressurize with a hydraulic press to remove air and voids between prepregs (b02) and to increase molding and density (density). The pressurized hybrid friction pendulum b01 immediately starts quenching to create an atmosphere so that the thermosetting resin (resin) of the prepreg rapidly cures.
상기와 같이 경화를 마친 하이브리드 마찰진자(b01)는 요구되는 강도(剛度)와 밀도(密度)로 형성된 것으로 육안(肉眼)과 촉감(觸感)으로 확인이 되지만 내부의 일부 유리섬유와 탄소섬유는 파우더(Powder) 상태로 존재하기 때문에 이를 해소하기 위해 100~300℃의 가열공정이 추가로 요구된다. 가열 공정은 핫플레이트(Hot Plate) 상판에서 하이브리드 마찰진자를 구워주는 방법과 고압 열처리 챔버(Chamber) 속에서 강한 압력과 열을 이용하여 진행 할 수도 있다.The hybrid friction pendulum b01 which has been cured as described above is formed by the required strength (rigidity) and density (density) and can be confirmed by the naked eye and the touch, Since it exists in a powder state, a heating process at 100 to 300 DEG C is further required to solve this problem. The heating process can be carried out by using a hot plate in which a hybrid friction pendulum is baked and a high pressure heat treatment chamber in which a strong pressure and heat are applied.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 평면도이다.3 is a partial cut-away plan view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정측면도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 이격 홈(Clearance Between Groove)(a08)으로서 지진, 진동 발생시 곡면부와 고정장치 사이에서 충격과 마찰을 방지하기 위한 간격(間隔) 또는 이격(離隔)을 유지하기 위해 가공된 홈(Groove)(a08)을 형성할 수 있다.4 is a partial cut-away side view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, a clearance gap (a08) according to a preferred embodiment of the present invention is a clearance gap (a08) according to a preferred embodiment of the present invention, (Grooves) a08 for retaining the grooves a08.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 측면도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 이물질 방지막 브라켓(Bracket)(e02)은 ㄱ자 형태의 금속으로서 이물질 방지막(e03)과 상부곡면 고정장치(a06) 사이에 위치하며, 상부는 상부곡면 고정장치(a06)의 앵커볼트(a09)와 체결되며, 하부에는 이물질 방지막이 접합(接合)되어 있는 형태로 구성할 수 있다.5 is a partial cut-away side view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, a foreign matter prevention film bracket e02 according to a preferred embodiment of the present invention is a metal of a letter shape and is positioned between the foreign matter prevention film e03 and the upper curved surface fixing device a06, The anchor bolt a09 of the fixing device a06, and the foreign matter prevention film is bonded to the lower portion thereof.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부 일부절개 상세 사시도이다. 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 상부곡면부(f01)와 하이브리드 하부곡면부(f01)는 내부소재(a03)과 외부소재(a04)로 구분할 수 있다.6 is a detailed perspective view of a portion of an upper curved portion and a lower curved portion of a hybrid seismic isolation device according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid upper curved surface portion f01 and the hybrid lower curved surface portion f01 according to the preferred embodiment of the present invention can be divided into an inner material a03 and an outer material a04.
상기 상부곡면부와 하부곡면부의 내부소재(a03)는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber), 스테인레스강(Stainless Steel)중 선택된 복수개의 재료들과 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 복합화(複合化)하여 사용할 수 있다.The inner material (a03) of the upper curved portion and the lower curved portion is made of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, tungsten fiber, bronze fiber, stainless steel A plurality of materials selected from stainless steel and a thermosetting resin may be used in combination.
상기 상부곡면부와 하부곡면부의 외부소재(a04)는 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드섬유(Aramid Fiber), 텅스텐섬유(Tungsten Fiber), 브론즈섬유(Bronze Fiber), 스테인레스강(Stainless Steel)중 선택된 한 개의 재료와 열경화성(熱硬化性) 수지(樹脂)를 복합화(複合化)하여 사용할 수 있다.The outer material (a04) of the upper curved portion and the lower curved portion may be glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, tungsten fiber, bronze fiber, stainless steel One material selected from stainless steel and a thermosetting resin may be used in combination.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 정면 사시도이다7 is a partially cut-away front perspective view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention
도 8은 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 일부절개 사시도이다8 is a partially cutaway perspective view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention
도 9는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 지진격리 장치의 분해도이다Figure 9 is an exploded view of a hybrid earthquake isolator according to a preferred embodiment of the present invention
a02:하이브리드 마찰진자 a03:하이브리드 상부곡면부의 내부소재
a04:하이브리드 상부곡면부의 외부소재 a05:하이브리드 하부곡면부의 외부소재
a06:상부곡면 고정장치 a07:하부곡면 고정장치
a08:이격 홈 a09:상부 구조물과 체결되는 앵커볼트
a10:하부 구조물과 체결되는 앵커볼트 b02:하이브리드 마찰진자의 외부소재
b03:하이브리드 마찰진자의 내부소재 b04:하이브리드 마찰진자의 금속보강재
b05:금속보강재의 홈 e02:이물질 방지막 브라켓
e03:이물질 방지막a02: Hybrid friction pendulum a03: Inner material of the hybrid upper curved part
a04: Outer material of hybrid upper curved part a05: Outer material of Hybrid lower curved part
a06: Upper curved surface fixing device a07: Lower curved surface fixing device
a08: Separation groove a09: Anchor bolt to be fastened to the superstructure
a10: Anchor bolt fastened to the substructure b02: Outer material of hybrid friction pendulum
b03: Inner material of hybrid friction pendulum b04: Metal stiffener of hybrid friction pendulum
b05: Groove of metal reinforcement e02: Foreign matter prevention film bracket
e03: Foreign matter prevention film
Claims (8)
하이브리드 지진격리 장치의 상부곡면부와 하부곡면부는 유리섬유와 탄소섬유를 복합화한 하이브리드 섬유를 적층시키고, 상기 적층된 하이브리드 섬유를 가열, 가압, 급랭 공정을 통하여 접착(接着), 성형(成形)을 하여 종래의 상부곡면부와 하부곡면부 보다 마찰에 대한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 정도(程度)가 개선되도록 하였으며, 둘레에 홈(Groove)을 성형(成形)함으로써 표면 접착력(接着力)이 증가하게 된 마찰진자의 금속보강재에 유리섬유와 탄소섬유를 복합화한 하이브리드 섬유를 적층시키고, 상기 적층된 마찰진자를 가열, 가압, 급랭 공정을 통하여 접착(接着)하고, 상기 합착(合着)된 마찰진자는 종래의 마찰진자보다 마찰에 대한 표면피로마모(Surface Fatigue Wear) 정도(程度)가 개선되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.CLAIMS 1. A seismic isolation system applied to seismic isolation of a structure,
The upper curved portion and the lower curved portion of the hybrid seismic isolation device are formed by laminating hybrid fibers composed of glass fiber and carbon fiber in combination and bonding (bonding) and molding (molding) the laminated hybrid fiber through heating, And the surface fatigue wear of the friction material is improved compared to the conventional upper curved surface portion and the lower curved surface portion. By forming a groove around the surface, the surface adhesive force The hybrid pneumatic reinforcing material of the frictional pendulum which has been increased is laminated with hybrid fibers obtained by compounding glass fiber and carbon fiber, and the laminated friction pendulum is bonded (adhered) through heating, pressing and quenching steps, Wherein the frictional pendulum is improved in surface fatigue wear (degree) with respect to friction than a conventional friction pendulum.
상기 하이브리드 마찰진자의 금속보강재 둘레에 공작기계를 이용하여 회전축 방향을 중심으로 회전, 수직 또는 수평방향으로 홈(Groove)을 성형한다.
상기 홈(Groove)은 절삭공구(切削工具)를 이용한 공작기계(工作機械) 공정과 프레스(Press)를 이용한 열간단조(熱間鍛造) 공정 또는 금형(金型)을 이용한 주조(鑄造) 공정으로 성형(成形)되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.The method according to claim 1,
Grooves are formed around the metal stiffener of the hybrid friction pendulum in a rotating, vertical or horizontal direction about the rotational axis direction using a machine tool.
The groove may be formed by a machine tool process using a cutting tool or a hot forging process using a press or a casting process using a mold, Wherein the first and second seismic isolators are formed by molding.
상기 하이브리드 섬유의 재료는 유리섬유(Glass Fiber)와,
상기 하이브리드 섬유의 재료는 탄소섬유(Carbon Fiber)와,
상기 하이브리드 섬유의 재료는 아라미드섬유(Aramid Fiber)와,
상기 하이브리드 섬유의 재료는 텅스텐섬유(Tungsten Fiber)와,
상기 하이브리드 섬유의 재료는 브론즈섬유(Bronze Fiber) 중 선택된 복수개의 재료들과 열경화수지를 복합화(複合化)하여 사용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.The method according to claim 1,
The material of the hybrid fiber may be glass fiber,
The material of the hybrid fiber includes carbon fibers,
The material of the hybrid fibers may include aramid fibers,
The material of the hybrid fibers may include tungsten fibers,
Wherein the material of the hybrid fiber is a composite material of a plurality of materials selected from bronze fibers and a thermosetting resin.
상기 가열 공정은 핫플레이트(Hot Plate) 또는 고압 열처리 챔버(Chamber) 중 선택된 어느 하나 또는 복수개의 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the heating process comprises one or a plurality of processes selected from a hot plate (Hot Plate) or a high pressure heat treatment chamber (Chamber).
상기 가압 공정은 유압프레스로 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the pressurizing step includes a step of forming the pressurized fluid into a hydraulic press.
상기 유압프레스 공정에서 금속 재료인 하이브리드 마찰진자의 금속보강재와 상기 하이브리드 마찰진자의 금속보강재 둘레에 적층한 가열된 하이브리드 섬유를 가압하면 프리프레그(Prepreg)에서 열경화수지가 유출(流出)되어 금형에 눌러붙는 현상이 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 가압 공정 전에 이형 역할이 가능한 이형(윤활)제, 이형(윤활)필름을 금형에 분무, 도포, 삽입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.6. The method of claim 5,
If the heated hybrid fibers laminated around the metal reinforcing material of the hybrid friction pendulum and the metal reinforcing material of the hybrid friction pendulum are pressed in the hydraulic press process, the thermosetting resin flows out from the prepreg, A pressing phenomenon occurs. And a step of spraying, coating and inserting a mold release (lubricating) film and a mold release (lubricating) film capable of releasing before the pressurizing process into the mold to improve the above problems.
상기 이형제(離形劑)의 성분은 폴리카보네이트(Polycarbonate)와,
상기 이형제(離形劑)의 성분은 폴리이미드(Polyimide)와,
상기 이형제(離形劑)의 성분은 폴리스티렌(Polystyrene)과,
상기 이형제(離形劑)의 성분은 폴리에스테르(Polyester) 중 선택된 어느 하나 또는 복수개의 성분으로 이루어진 혼합액 또는 혼합필름을 생산공정(生産工程)에서 사용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.The method according to claim 6,
The components of the mold release agent may include polycarbonate,
The component of the releasing agent may be polyimide,
The components of the mold release agent include polystyrene,
Wherein the component of the release agent is a mixed solution or a mixed film composed of one or more components selected from the group consisting of polyester in a production process.
상기 중량 기계류 범주에 속하는 풍력발전기(Wind Power Generation)의 타워(Tower)구조물 하부에 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지진격리 장치.The method according to claim 1,
Is used under the tower structure of a wind power generator belonging to the heavy machinery category.
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