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KR20180120191A - 구조물의 지진 격리 장치 - Google Patents

구조물의 지진 격리 장치 Download PDF

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KR20180120191A
KR20180120191A KR1020187027078A KR20187027078A KR20180120191A KR 20180120191 A KR20180120191 A KR 20180120191A KR 1020187027078 A KR1020187027078 A KR 1020187027078A KR 20187027078 A KR20187027078 A KR 20187027078A KR 20180120191 A KR20180120191 A KR 20180120191A
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스테파노 카사니
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모듈라 에스.피.에이.
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Abstract

적어도 하나의 지지 레그(2)를 구속하여 구비하는 유형의 격리될 구조물을 위한 지진 격리 장치는 변형에 의해 미끄럼 표면(3) 상에 놓이도록 구성된 적어도 하나의 지지 요소 또는 패드를 포함하며, 상기 지지 요소 또는 패드는 상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하는 접촉 영역을 구비하고, 그것의 연장부는 가변적이고 지지체 상에 놓인 하중에 따라 달라진다. 상기 미끄럼 표면(3)은 강성이고 미끄럼 표면과 접촉하는 접촉 영역은 가변적 연장부를 가지며 지지체 상에 놓인 하중에 따라 달라진다.

Description

구조물의 지진 격리 장치
본 발명의 대상은 구조물을 위한 지진 격리 장치이다. 이 지진 격리 장치는 지지 구조물 또는 기계, 특히 선반 및 창고를 위한 하중 뿐만 아니라 주거 구조물용으로도 사용될 수 있기 때문에, 그 적용 범위가 아주 넓다. 보다 상세하게는, 특히 본 구조물이 상당한 수직 연장부를 갖는 경우에, 횡방향 가속, 즉 지면과 평행하게 작용하는 가속이, 본 구조물에 끼치는 유해한 영향을 수용 및 감소시키도록 의도된 지진 격리에 유용하게 적용된다.
다양한 유형의 장치가 알려져 있는데, 그 중에서도 소위 진자(pendulum)는 특히 건물용으로 사용되며 구형상 스테인레스 스틸 시트(seat) 내에서 미끄럼 이동하는 플라스틱 패드로 개략적으로 구성된다. "진자 레그(pendulum legs)"라는 명칭은 지진시에 지지되는 구조물을 진동시키는 점에 기인한다. 그 중에서도 특히, 이러한 진동은 특정 한계 내에서 구조물 질량과 거의 독립적인 특성이 있다.
실제로 구조물의 진동 주기와 최대 횡방향 가속은 패드와 구형상 시트 사이의 마찰 계수에 의해 조절된다.
플라스틱 물질와 스틸 사이의 마찰 계수는 현가된 질량으로부터 영향을 받으며 패드와 미끄럼 표면 사이의 평균 접촉 압력에 따라 크게 달라진다.
이 마찰 계수의 변동성은 현가된 구조물(suspended structure)이 총 중량의 강한 변화를 받는 모든 경우에 있어서 특히 중요하다. 예를 들어, 이것은 창고 구조물의 경우이다. 창고 구조물은 대개 지면에 놓여 있는 그의 밑면에 비해 상당히 높다.
이러한 경우, 횡방향 지진 격리에 대한 거동은, 비어 있거나 거의 비어 있는 창고에서 발생할 수 있는 가벼운 하중 조건의 경우와, 반대의 적재된 창고의 경우에 상이할 수 있음이 관찰된다. 가벼운 하중의 경우에, 지진이 발생했을 때, 높이가 종종 최소 횡방향 평면 치수의 수십 배인 높은 구조물들은 높은 값의 마찰 계수에 의해 발생되는 횡방향 가속을 받을 수 있으므로, 옆으로 쓰러져 전복될 심각한 위험을 내포한다. 반대로, 무거운 하중의 경우, 감소된 값의 마찰 계수에 의해 야기된 상당한 횡방향 운동이 지면과 구조물 사이에 발생할 수 있을 것이다.
본 발명의 목적은 구조물에 의해 지지되는 전체 하중이 변하고 있을 때 구조물의 공지된 지진 격리 장치의 거동의 차이를 최소화할 수 있는 지진 격리 장치를 도입함으로써 종래 기술의 문제점 및 결점을 제거하는 것이다 .
상기 및 다른 목적은 하기에 기술되고 그 이후에 청구되는 바와 같은 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 특징은 첨부된 도면의 도움을 받아 비제한적인 예로서 도시한 본 발명의 실시형태 중 일부에 대한 하기의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태 전체의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2는 구조물(1)을 지지하는 지지 레그의 구성을 도시하는 도 1의 일부의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3 및 도 4는 지지 레그(2)의 2 개의 상이한 실시형태의 축방향 수직면을 따라 취한 대응 단면을 도시한다.
도 5 및 도 6은 지지 레그(2)의 다른 두 실시형태의 축방향 수직면을 따라 취한 많은 단면을 도시한다.
도 7은 지지 레그(2)의 또 다른 실시형태의 수직축을 따라 취한 축방향 단면을 도시한다.
도 8은 도 1의 적용예 전체의 개략적인 사시도를 도시하는 것으로서, 구조물을 초기 위치로 되돌리기 위한 탄성 복귀 수단을 지적한다.
위에 언급된 도면들을 참조하면, 도면 부호 1은 창고의 구조물 전체를 나타낸다. 구조물에는, 구조물(1)과 일체로 형성되고 시이트(sheet: 13) 상에 형성된 미끄럼 표면(3) 상에 놓이는 지지 레그(2)가 제공된다.
각각의 지지 레그(2)는 구조물(1)의 하부에 고정된다. 각각의 지지 레그(2)는, 변형에 의해 적어도 미끄럼 표면(3) 상에 머무르도록 구성된 지지 요소 또는 패드를 포함하며, 상기 지지 요소 또는 패드는 미끄럼 표면(3)과 접촉하도록 설정된 접촉 영역을 구비하고, 그의 연장부는 가변적이며 지지 레그가 지지하는 하중에 따라 달라진다.
미끄럼 표면(3)은 강성이다. 더구나, 미끄럼 표면은 편평한 것이 바람직하다. 지지 레그(2)는 미끄럼 표면(3) 상에 단순히 놓여 있다. 각각의 지지 레그는 플라스틱 또는 중합체 물질로 만들어진 적어도 하나의 지지 요소 또는 패드를 포함한다. 적용에 적합한 플라스틱 물질은 마찰 계수가 낮고, 내마모성이 높으며, 심지어 고온에서도 높은 하중에 견딜 수 있다. UHMWPE(초고분자량 폴리에틸렌), (단순 또는 충전된) PTFE, PA6 또는 PVDF가 이러한 물질의 비제한적인 예로서 언급될 수 있다.
미끄럼 표면에 접촉하도록 정해진 중합체성 플라스틱 물질로 만들어진 지지 요소 또는 패드의 영역은 편평하지 않다.
실제적으로, 상기 지지 요소 또는 패드의 영역은, 하중이 변하고 있을 때 가급적 일정한 평균 접촉 압력을 가하도록, 적용되는 하중에 실질적으로 비례하게, 지지 레그가 지지하는 하중에 따라 달라지는 가변 연장부이도록 구성된다.
특히, 도 3의 실시형태에 있어서, 미끄럼 표면(3)을 갖는 플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드의 접촉 영역은 그 전체가 40으로 표시되고 볼록하다.
다른 실시형태(도시되지 않음)에 있어서, 상기 지지 요소 또는 패드의 접촉 영역은 더욱 볼록한 영역을 제공하도록 성형될 수 있다.
도 4의 실시형태에 있어서, 상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하는 플라스틱 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드(41)의 접촉 영역은 오목하다.
다른 실시형태(도시되지 않음)에 있어서, 상기 지지 요소 또는 패드의 접촉 영역은 보다 오목한 영역을 제공하도록 성형될 수 있다.
본 명세서에 도시된 실시형태에 있어서, 요소의 안착 영역이 편평하지 않고 볼록 또는 오목하다는 것은, 물질의 변형 가능성을 우선적으로 활용하여서, 접촉 영역이 각각의 단일 지지체에 의해 지지되는 중량의 변화에 기초하여 변할 수 있게 하고자 함이다. 단일 레그 상에 작용하는 힘의 증가로 인해 결국 접촉 영역이 증가되면, 지지체 상의 평균 압력의 변화가 제한될 수 있다. 이는, 마찰 계수가 특히 구조물의 하중의 변화로부터 영향을 받지 않으며, 결과적으로 현가된 구조물의 상이한 하중 조건에서의 횡방향 가속에 대한 거동의 차이가 상당히 줄어든다는 것을 의미한다.
도 5에 도시된 실시형태에 있어서, 플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된 지지 요소 또는 패드는 제 1 지지 요소(6)에 의해 지지되는 제 1 패드(5)로 구성되며, 제 1 지지 요소(6)는 제 2 원통형상 지지 요소(7)의 내측에서 수직으로 미끄럼이동하도록 안내되며, 상기 제 2 원통형상 지지 요소(7)는 또한 지지 레그(2)와 일체형이고, 대체로 환상 형상을 갖는 제 2 패드(8)를 구비한다.
제 1 패드(5)가 고정되어 있는 지지 요소(6)는 탄성 수단(9)에 의해 제 2 관형 원통형상 지지 요소(7)에 축방향으로 구속된다. 탄성 수단(9)은 전체 하중의 사전고정된 값에 도달할 때 제 2 환형 패드(8)가 미끄럼 표면(3)과 상호 작용하는 방식으로 작용하기 시작하도록 사전고정 방식(prefixed way)으로 설정된 접시 스프링 와셔(Belleville spring washer)의 적층체로 구성되는 것이 바람직하다.
다른 실시형태에 따르면, 플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된 지지 요소 또는 패드는 제 1 탄성 패드(10)로 구성되며, 제 1 탄성 패드(10)는 강성 지지 요소(11) 내부에 동축 관계로 수용된다. 제 1 탄성 패드는 스프링으로서 작용하며, 강성 지지 요소(11)는 지지 레그(2)에 고정되고 다른 환상 패드(12)를 구비한다.
이 경우, 전체 하중의 사전고정된 값에 도달할 때 탄성 패드(10) 자체를 압축하고 또 다른 환형 패드(12)의 작용을 트리거링하는 것은 탄성 패드(10)의 전체 몸체이다.
칼라(14)는 시이트(13)의 접촉 및 미끄럼 영역(3) 부근에서 제 1 패드(10)를 측방향으로 수용하는 역할을 한다.
도시된 두 실시형태 모두에서, 탄성 요소들은 현가된 구조물의 적어도 2 개의 하중 값, 즉 최대 전체 하중 상황, 및 빈 구조물의 중량만이 하중을 이루는 상황에 기초하여 설정된다.
도 7에 도시된 실시형태에서, 상기 지지 요소 또는 패드(2)의 접촉 영역은 층 또는 시이트(16)의 볼록 부분에서 일체로 결합된 플라스틱 또는 중합체성 물질의 상대적으로 얇은 층(15)으로 구성된 복합 구조물에 의해 경계설정되며, 이 복합 구조물에 의해 지지 요소 또는 패드(2)가 구조적으로 지지 및 유지된다.
층 또는 시이트(16)는 저항성이고 변형 가능한 물질, 예를 들어 스틸로 만들어지고, 그것의 볼록 부분의 에지에서 지지 레그(2)에 고정된다.
층 또는 시이트(16)는 그것이 지지해야 하는 최소 및 최대 하중에 따라 사전고정된 변형 가능성을 갖는 방식으로 치수설정 및 구조적으로 정합된다.
또한, 층 또는 시이트(16)는 탄성 변형 가능하다.
또한 이 실시형태에 있어서, 단일 레그 상에 작용하는 힘의 증가는 층 또는 시이트(16)의 탄성 굴곡 변형으로 인해 접촉 영역의 증가도 초래한다. 이는 지지체에 작용하는 평균 압력의 변화를 제한할 수 있게 한다. 이것은, 마찰 계수가 특히 구조물의 하중의 변화로부터 영향을 받지 않으며, 결과적으로 현가된 구조물의 상이한 하중 조건에서의 횡방향 가속에 대한 거동의 차이가 상당히 감소된다는 것을 의미한다.
본원의 다양한 예시된 실시형태에 있어서, 본 발명은 지지체의 패드와 각각의 미끄럼 표면 사이의 마찰력의 효율적인 조정을 가능하게 하여, 지지 구조물, 특히 옆으로 쓰러질 위험에 처해 있는 수직 창고에서 횡방향 지진 작용을 제한한다.
본 발명의 또 다른 유리한 특징은, 적어도 두 개의 인접한 지지 레그, 특히 구조물의 단변측(short base side)에 위치한 적어도 두 개의 인접한 지지 레그가 장애물 없이 폭넓은 미끄럼 표면을 갖도록 하는 방식으로, 본 발명이 동일한 시이트(13) 상에 더 많은 지지 레그를 제공한다는 사실로부터 도출된다.
전체 구조물은 구조물을 초기 위치로 복귀시키도록 작용하는 복귀 탄성 수단(18)을 구비하는 것이 유리하다. 구조물과 지면 사이에서 작용하고 시이트(13)를 지지하는 이들 탄성 수단(18)은 그들의 신장의 첫 번째 단계에서 높은 가단성(malleability)의 특징을 가지므로, 이 첫 번째 위상에서만 횡방향으로의 이동에 대해 최소 저항을 제공한다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 지지 레그(2)를 구속하여 구비하는 유형의 격리될 구조물을 위한 지진 격리 장치에 있어서,
    변형에 의해 미끄럼 표면(3) 상에 놓이도록 구성된 적어도 하나의 지지 요소 또는 패드를 포함하며, 상기 지지 요소 또는 패드는 상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하도록 설정된 접촉 영역을 구비하고, 그것의 연장부는 가변적이고 지지체 상에 놓인 하중에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미끄럼 표면(3)은 강성이고, 상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하도록 설정된 상기 접촉 영역은 상기 지지체 상에 놓인 하중에 따라 달라지는 가변적인 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    적어도 상기 지지 레그(2)는 적어도 플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된적어도 하나의 지지 요소 또는 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하는 플라스틱 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드의 접촉 영역은 편평하지 않은 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하는 플라스틱 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드(40)의 접촉 영역은 볼록한 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하는 플라스틱 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드(40)의 접촉 영역은 복수의 볼록한 영역을 갖는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하는 플라스틱 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드(41)의 접촉 영역은 오목한 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 미끄럼 표면(3)과 접촉하는 플라스틱 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드(41)의 접촉 영역은 복수의 오목한 영역을 갖는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드는 제 1 지지 요소(6)에 의해 지지되는 제 1 패드(5)에 의해 실현되고, 상기 제 1 지지 요소(6)는 상기 지지 레그(2)와 일체인 제 2 원통형상 지지 요소(7)의 내측에서 수직으로 미끄럼 이동하도록 안내되며, 제 2 원통형상 지지 요소(7)에는 대체로 환상 형상을 갖는 제 2 패드(8)가 제공되며; 상기 제 1 지지 요소(6)는 관련된 상기 제 1 패드(5)와 함께 탄성 수단(9)에 의해 제 2 원통형상 지지 요소(7)에 축방향으로 구속되는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드는 강성 지지 요소(11) 내부에 동축 관계로 수용된 제 1 탄성 패드(10)에 의해 실현되고, 상기 제 1 탄성 패드는 스프링 기능을 가지며, 상기 강성 지지 요소는 상기 지지 레그에 고정되고 관련된 추가의 환상 패드(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드는, 상기 미끄럼 영역의 구역에서 상기 물질의 측방향 격납을 제공하는 칼라(14)를 갖는 제 1 탄성 패드(10)에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지 요소 또는 패드의 접촉 영역은 층 또는 시이트(16)의 볼록 부분에 일체로 결합된 플라스틱 또는 중합체성 물질의 층(15)으로 구성되고, 이 결합된 층들에 의해 상기 지지 요소 또는 패드가 지지 및 유지되며; 상기 층 또는 시이트(16)는 그것의 볼록 부분에 대응하여 상기 지지 레그(2)에 구속되고, 저항성이고 탄성적으로 변형가능한 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
  13. 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라스틱 또는 중합체성 물질로 제조된 상기 지지 요소 또는 패드는 예를 들어 UHMWPE 또는 초고분자량 폴리에틸렌 또는 단순 또는 충전된 PTFE, 또는 PA6 또는 PVDF와 같이 고온에서도 낮은 값의 마찰 계수, 높은 내마모성, 높은 하중 용량을 갖는 중합체성 플라스틱 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는
    지진 격리 장치.
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