요약
이 기술은 탄성층과 비탄성층을 교차로 적층하여 지진 에너지를 흡수하고 분산시키는 팽이말뚝 구조를 제안함으로써, 구조물의 내진 성능을 향상시키는 방법을 다룹니다. 전통적인 팽이기초공법의 한계를 보완하기 위해 고안된 이 기술은 천연고무 또는 합성고무와 철 등의 재료를 활용하여 수평방향의 유연성과 높은 수직 강성을 제공함으로써 지진 시 발생하는 에너지를 효과적으로 흡수하고 구조물의 피해를 최소화할 수 있습니다. 실험 결과, 팽이말뚝은 기존 기술 대비 우수한 내진 성능을 입증했으며, 지진 빈도가 높은 지역이나 지반이 약한 지역에서 다양한 건축물 및 토목구조물의 기초로 활용될 수 있습니다.
기본 정보
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특허명: 적층 구조를 이용한 팽이말뚝
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발명자: 박승진 교수
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출원번호: 10-2021-0191308
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등록번호: 10-2610839
상세 정보
발명의 배경과 필요성
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지진에 취약한 구조물들은 지진 발생 시 큰 피해를 입을 가능성이 높음. 특히, 기존의 팽이기초공법은 지진 피해를 완전히 방지하는 데 한계가 있었음 .
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전통적인 팽이기초공법은 충분한 지지력과 침하 억제 효과를 제공하지만, 지진으로 발생하는 수평 방향 에너지를 효과적으로 흡수・소산하는 데 한계가 있음 .
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따라서, 지진 피해를 줄이고 안전성을 높이기 위해 내진성능을 향상시킬 수 있는 새로운 팽이말뚝 구조가 필요함. 이러한 필요성에서 본 발명은 탄성층과 비탄성층을 적층하여 지진 피해를 최소화할 수 있는 팽이말뚝을 제안함 .
구현방법
기술의 원리
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본 발명의 팽이말뚝은 탄성층과 비탄성층을 교차로 적층하여 지진 시 발생하는 에너지를 흡수하고 분산하는 원리를 사용함. 이로써 지진 에너지를 효율적으로 소산하여 구조물의 피해를 최소화할 수 있음 .
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팽이부는 탄성층과 비탄성층이 교차로 적층된 구조로, 이는 천연고무 또는 합성고무와 같은 탄성 재료와 철 등의 비탄성 금속 재료로 구성됨. 이를 통해 수직하중과 수평하중을 모두 흡수 및 분산처리할 수 있음 .
구체적인 구현 방법
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적층된 팽이말뚝은 원반부, 원뿔 형태의 팽이부, 및 원기둥 형태의 파일부로 구성됨. 팽이부는 중심축을 따라 중심홀이 형성되며, 파일부는 금속으로 형성되어 중심홀에 삽입됨 .
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탄성층은 천연고무 또는 합성고무로, 비탄성층은 메탈 재료로 교차 적층됨. 이러한 구조적 특성은 지진 시 에너지를 흡수하고 이를 통해 구조물의 변형을 막아주는 역할을 함 .
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연결부는 탄성층과 비탄성층 사이에 결합되는 연결층과, 연결층의 둘레에서 사방으로 돌출되어 형성되는 복수의 연결판을 포함하여 지반 변형에 유기적으로 대응함 .
실험 및 결과
실험 목적
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적층 구조를 이용한 팽이말뚝의 내진 성능을 검증하기 위함이며, 이를 통해 기존 대비 지진 발생 시 구조물의 안전성을 평가하고자 함.
실험 방법 및 과정
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실험은 실제 지진 조건을 모사한 시뮬레이션을 통해 진행됨. 팽이말뚝을 다양한 조건에서 테스트하여 각각의 조건에서의 성능을 평가함.
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지반 변형에 따른 팽이말뚝의 변화를 기록하고, 탄성층과 비탄성층이 교차 적층된 구조가 지진 에너지를 얼마나 효과적으로 흡수하는지 분석함 .
실험 결과
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적층 구조를 이용한 팽이말뚝은 기존의 팽이말뚝 대비 지진 에너지를 더 효과적으로 흡수하여 내진 성능이 우수함을 입증함.
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탄성층과 비탄성층의 적층 구조는 수평방향의 유연성과 높은 수직 강성을 제공하여 지진 시 구조물의 피해를 크게 감소시킴 .
발명의 활용 방안
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적층 구조를 이용한 팽이말뚝은 내진성이 요구되는 다양한 건축물 및 토목구조물의 기초에 적용 가능함. 특히, 지진 발생 빈도가 높은 지역이나, 지반이 약한 지역에서 효과적으로 활용될 수 있음 .
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대형 건축물이나 인프라 프로젝트에서 사용될 경우, 구조물의 안정성을 높이고 지진 피해를 최소화하는 데 큰 기여를 할 수 있음.
기대효과
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본 발명은 구조물의 내진 성능을 대폭 향상시켜 지진으로 인한 피해를 줄이고, 안전성을 높일 수 있음.
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시공이 간편하고, 표준화된 부속품을 사용하여 시공 기간을 단축할 수 있는 장점을 가짐 .
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정부 정책 및 안전 기준을 충족하면서도 비용 절감을 가능하게 함으로써 건설 산업 전반에 긍정적인 경제적 파급효과를 기대할 수 있음.
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