(57)【要約】【課題】地震のように構造物に加わる外力から構造物を安全に補強できるようになった円形せん断パネルダンパーを提供する。【解決手段】円筒形の本体と、該本体の上部及び下部に設けられ、前記本体を構造物または構造物と連結されるダンピングロッドと連結する上側結合部及び下側結合部と、前記本体の内部に設けられ、前記本体の内径に対応する外径を有する円板状の保持パネルを供える。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の本体と、
前記本体の上部及び下部に設けられ、前記本体を構造物または構造物と連結されるダンピングロッドと連結する上側結合部及び下側結合部と、
前記本体の内部に設けられ、前記本体の内径に対応する外径を有する円板状の保持パネルを含むことを特徴とする円形せん断パネルダンパー。
【請求項２】
前記保持パネルは、
前記本体の前後の長手方向上において中間に位置するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の円形せん断パネルダンパー。
【請求項３】
前記上側結合部及び下側結合部は、
前記本体からそれぞれ上部及び下部に延びた延長部と、該延長部の端部に設けられ、締結ボルトの設置が可能になるよう上下に貫通された複数の結合孔を有するエンドプレートを備えることを特徴とする請求項１に記載の円形せん断パネルダンパー。
【請求項４】
前記保持パネルは、厚さに対する外径の比が３０以下であることを特徴とする請求項１に記載の円形せん断パネルダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形せん断パネルダンパーに係り、さらに詳しくは、地震のように構造物に加わる外力から構造物を安全に補強できるようになった円形せん断パネルダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、全世界的に地震の発生頻度及びその規模が増加しつつある。かかる地震が発生すれば、建築構造物は部材が水平方向の外力を受ける場合、撓みまたは類似した水平移動が起こる。特に、建築構造物またはタワーから発生する撓みは構造物の状態に深刻な衝撃を与える場合があり、ひいては構造物の崩壊を招く場合もある。
【０００３】
従って、建築構造物に加わる外力に対する耐震性能をアップするための多様な耐震補強工法が開発されて使われてきている。国内外において、既存に使用されている建築構造物の耐震補強工法としては、油圧ダンパーを用いた耐震補強工法、円形鋼管ダンパーを用いた耐震補強工法、鋼材ダンパーを用いた耐震補強工法などが使われている。
【０００４】
従来の技術のうち油圧ダンパーを用いた耐震補強工法は、大地震が全国的に頻繁に発生している日本において主に使われている技術であって、外観を美麗にするようにデザインが相対的に改善されたし、耐震補強性能に優れているが、韓国の環境的要因を考慮する場合、多額の施工費を必要とし、韓国内の地震頻度または震度からみて不要になるほど過多な補強になる恐れがある。
【０００５】
鋼材ダンパーを用いた耐震補強工法は、国内外において開発され、近年使用されている技術であって、比較的に施工費が安価であると言えるものの、韓国登録特許第１０-０９０８８６３号に開示されているように、主に鉄骨構造物の補強用として開発されており、また既存の鋼材ダンパーの構造的な問題点として、これを用いた耐震補強構造物の場合、窓と出入り口などの使用が不便になるほど制限され、製品の外観が美麗でないことから構造物の美観を損ない情緒不安定を引き起こし、鉄骨構造に比べて相対的に変形量の少ないＲＣ構造物の耐震補強には適用し難いという問題点がある。
【０００６】
従って、合理的な費用で最適の耐震効果を奏することのできる新たな耐震補強装置を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述した従来の技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、構造が簡単でありながら制震効率をアップできるようになった円形せん断パネルダンパーを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した従来の技術の諸問題点を解決するための本発明に係る円形せん断パネルダンパーは、円筒形の本体と、該本体の上部及び下部に設けられて前記本体を構造物または構造物と連結されるダンピングロッドと連結する上側結合部及び下側結合部と、前記本体の内部に設けられ、前記本体の内径に対応する外径を有する円板状の保持パネルを備える。
【０００９】
前記保持パネルは、前記本体の前後の長手方向上において中間に位置するように形成されるのが好ましく、前記上側結合部及び下側結合部は前記本体からそれぞれ上部及び下部に延びた延長部と、該延長部の端部に設けられ、締結ボルトの設置が可能になるよう上下に貫通された複数の締結孔を有するエンドプレートを備えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したような本発明によれば、その構造が単純であることから作製及び設置、それから取替えが極めて容易であり、メンテナンス費用が節減される効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明に係る円形せん断パネルダンパーが構造物に設けられた状態を示した正面図である。
【図２】図２は、円形せん断パネルダンパーの設置方法の他の実施形態を示した正面図である。
【図３】図３は、円形せん断パネルダンパーの設置方法のさらに他の実施形態を示した正面図である。
【図４】図４は、円形せん断ダンパーをさらに詳細に示した抜粋斜視図である。
【図５】図５は、円形せん断ダンパーの断面形状を示した部分切断斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る円形せん断パネルダンパーが橋梁に設けられた状態を示した構造図である。
【図７】図７は、本発明の円形せん断パネルダンパーの試験片に対する載荷実験を通して現れたせん断変形に対するせん断応力のヒステリシスループに関する第１のグラフである。
【図８】図８は、本発明の円形せん断パネルダンパーの試験片に対する載荷実験を通して現れたせん断変形に対するせん断応力のヒステリシスループに関する第２のグラフである。
【図９】図９は、本発明の円形せん断パネルダンパーの試験片に対する載荷実験を通して現れたせん断変形に対するせん断応力のヒステリシスループに関する第３のグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の円形せん断パネルダンパーの試験片に対する載荷実験を通して現れたせん断変形に対するせん断応力のヒステリシスループに関する第４のグラフである。
【図１１】図１１は、保持パネルの厚さに対する保持パネルの外径の比による初期剛性及び２次剛性に関するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る円形せん断パネルダンパーをさらに詳しく説明する。
【００１３】
図１には本発明に係る円形せん断パネルダンパー１００が建築構造物１０に設けられる一実施の形態が示されている。
【００１４】
同図から確認できるように、建築構造物１０には鉄骨フレーム２０が設けられており、鉄骨フレーム２０の上部の中央に本発明に係る円形せん断パネルダンパー１００が装着される。そして、円形せん断パネルダンパー１００の下部はそれぞれ鉄骨フレーム２０の下部の両側縁から延びるダンピングロッド３０と連結されている。
【００１５】
地震または強風のような外部の要因によって建築構造物１０に外力が加わると、鉄骨フレーム２０及びダンピングロッド３０にそれぞれ上端と下端が保持されている円形せん断パネルダンパー１００が変形しつつ建築構造物１０に加わる外力を減衰させ、建築構造物１０の被害を最小化するようになる。
【００１６】
図２には円形せん断パネルダンパー１００の他の設置の実施形態が示されている。
【００１７】
図１の設置の実施形態においては、円形せん断パネルダンパー１００の上端が鉄骨フレーム２０に直接に連結されているが、図２に示されているように、鉄骨フレーム２０の四隅に四つのダンピングロッド３０がそれぞれ保持されており、上側の二つは円形せん断パネルダンパー１００の上側部に、下側の残りの２つは円形せん断パネルダンパー１００の下側部にそれぞれ保持されるように設けられる。
【００１８】
この場合も、建築構造物１０に外力が働いて、建築構造物１０が捩れたり流動すれば、ダンピングロッド３０を介して円形せん断パネルダンパー１００に力が伝達され、円形せん断パネルダンパー１００が歪みながら外力を消尽させ、建築構造物１０に加わる力を減衰させるようになる。
【００１９】
前述した両実施形態の場合、建築構造物１０の柱と梁に鉄骨フレーム２０が装着され、該鉄骨フレーム２０に円形せん断パネルダンパー１００またはダンピングロッド３０が結合されているが、図３に示されているように、鉄骨フレーム２０なしでも建築構造物１０にダンピングロッド３０と円形せん断パネルダンパー１００を直接に装着しうる。
【００２０】
以下、図４及び図５に示された図面を参照しながら、円形せん断パネルダンパー１００の構造をさらに詳しく説明する。
【００２１】
円形せん断パネルダンパー１００は、円筒形の本体１１０と、該本体１１０の内部に設けられた円板状の保持パネル１２０と、前記本体１１０の上側と下側にそれぞれ設けられて建築構造物１０またはダンピングロッド３０と連結される上側結合部１３０と下側結合部１４０を含む。
【００２２】
本体１１０は、前述したように円筒形であり、外力を受けるようになる際、角柱の場合は、いずれか一側に応力が集中するため、応力が集中する箇所における破損が生じ易くなる。一方、円筒形の本体１１０の場合、応力がいずれか一側に集中せずに、全体として分散される。従って、ダンパーが素早く壊れながら建築構造物１０に加わる外力の減衰性能が消えてしまうことを防止することができる。
【００２３】
前記保持パネル１２０は本体１１０の内部に設けられる。保持パネル１２０は円板状の形状を有するが、該保持パネル１２０の直径が本体１１０の内径に対応するように形成されているため、保持パネル１２０の縁部が本体１１０の内周面に結合され、本体１１０を補強するようになる。
【００２４】
前記保持パネル１２０は、本体１１０の内部の長手方向（本体１１０の軸方向）において、略中央部（中間部）に位置するのが好ましい。
【００２５】
こうして形成された本体１１０と保持パネル１２０は、図５に示したように、断面がＩ字形の円形部材になり、保持パネル１２０の厚さによってダンパーが保持する外力の大きさも違ってくる。そのため、本体１１０の中間部分に取り付けられる保持パネル１０の厚さそれ自体を変えることができ、また、厚さの等しい保持パネル１２０の個数を増やして保持強度をアップすることもできる。
【００２６】
上側結合部１３０と下側結合部１４０は、結合される対象に応じて多様な形態で形成されうる。鉄骨フレーム２０や建築構造物１０に直接にボルトにて結合される場合、本体１１０の上側と下側にそれぞれ上側と下側に延びた延長部１５０が形成されており、図４に示すように、上側結合部１３０と下側結合部１４０は、延長部１５０の端部に設置され多数の結合孔１６１が上下方向に貫通して形成されているエンドプレート１６０を含む。そして、波線で示されているように、ダンピングロッド３０と連結される場合、ダンピングロッド３０を締結するための締結孔１７１を含む突出部１７０をさらに備えることもできる。
【００２７】
以上説明したような円形せん断パネルダンパー１００は、建築構造物１０に外力が加わる場合、建築構造物１０に直接またはダンピングロッド３０により連結されて外力を伝達され、建築構造物１０より外力によって先に歪んだり破損しながら建築構造物１０に加わる外力を消尽させる。これを通じて建築構造物１０に加わる外力が保持強度を超えることによる破損の発生を最小化することができる。
【００２８】
また、円形せん断パネルダンパー１００は建築物のほか、橋梁４０のような土木構造物にも適用できる。
【００２９】
図６に円形せん断パネルダンパー１００が橋梁４０に設けられる実施形態が示されている。
【００３０】
本実施形態の場合、円形せん断パネルダンパー１００は、下部がアンカー６１により基礎コンクリート５０に固定されているベース層６０に、上部は橋梁４０を構成する橋梁構造物７０にそれぞれ溶接結合されている。従って、橋梁４０に伝達される外力に対して減衰性能を有するようになる。
【００３１】
一方、前述したように構成された本体１１０と保持パネル１２０について、下記の表１に示したように、多様な形状の試験片を作製し、各試験片の上部に上下方向に荷重を印加して載荷実験を施した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
前記表１において、Ｄは保持パネル１２０の外径であり、ｔは保持パネル１２０の厚さであり、Ｄ/ｔは保持パネル１２０の厚さに対する保持パネル１２０の外径の比である。また、荷重の入力波形は図７に示されたグラフによって変位制御方法で荷重を次第に増加させた。
【００３４】
図８には載荷実験を通して現れた試験片１のせん断変形に対するせん断応力のヒステリシスループに関するグラフであり、図９は載荷実験を通して現れた試験片２のせん断変形に対するせん断応力のヒステリシスループに関するグラフであり、図１０は載荷実験を通して現れた試験片３のせん断変形に対するせん断応力のヒステリシスループに関するグラフである。
【００３５】
同図を参照すれば、試験片１は強度が低下せずに座屈が起こる前に降伏が発生し、試験片２は座屈が発生する前に降伏が強度低下とともに発生し、試験片３は降伏が座屈及び強度低下と共に発生し、Ｄ/ｔの値が減少するほど一層安定的なヒステリシスループを示すことが分かる。
【００３６】
図１１にはＤ/ｔによる初期剛性(Initial Stiffness)及び２次剛性(Second Stiffness)についてのグラフである。
【００３７】
同図を参照すれば、Ｄ/ｔの値が大きくなるほど初期剛性及び２次剛性が低下することが分かる。従って、前記保持パネル１２０は厚さに対する外径の比が３０以下に作製するのが好ましい。
【００３８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明にかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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