요약
최근 지진의 빈도와 강도가 증가하면서 기존 건축물의 내진 성능이 중요한 이슈로 부각되고 있습니다. 고층 건물의 경우, 가새 구조 시스템을 통해 안전성을 확보하지만, 좌굴 문제로 인해 구조적 성능이 저하될 수 있습니다. 이를 위해 개발된 비좌굴 가새(BRB)는 외부 케이싱의 변형 문제를 해결하여 내진 성능을 극대화할 수 있습니다. 본 기술은 코어 부재와 비부착 밴드를 사용하여 외부 케이싱의 변형을 방지하고, 강재량을 절감하여 경제성을 높임으로써 다양한 건설 현장에서 내진 보강 기술로 활용될 수 있습니다. 이를 통해 구조적 성능과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
기본 정보
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특허명: 외부 케이신의 국부적 면외변형 방지가 가능한 비좌굴 가새
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발명자: 박지훈 교수
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출원번호: 10-2022-0094022
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등록번호: 10-2592245
상세 정보
발명의 배경과 필요성
기술의 배경과 문제점
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최근 지진의 발생 규모 및 빈도가 증가하면서 구조물에 내진 성능 목표를 미리 설정하고 설계하는 성능기반설계법이 도입됨.
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고층 건물은 중력하중과 지진하중 등의 횡력에 대응하기 위해 가새 구조 시스템을 사용함.
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가새는 압축력에 의해 횡좌굴이나 국부좌굴이 발생할 수 있으며, 이에 따라 구조적 성능이 저하됨.
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이를 방지하기 위해 비좌굴 가새(BRB)가 개발되었으나, 종래 기술의 경우 외부 케이싱의 변형 문제가 있음.
기술의 필요성
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비좌굴 가새의 외부 케이싱 변형 문제를 해결하여 가새의 구조적 성능을 극대화하고, 경제성을 향상시키기 위한 기술이 필요함.
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외부 케이싱의 두께를 증가시키지 않고도 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 방법이 요구됨.
구현방법
기술의 원리
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본 발명은 구조물을 보강하기 위한 비좌굴 가새를 제공하는데, 이는 외부 케이싱, 코어 부재, 비부착 밴드, 충전재로 구성됨.
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코어 부재는 직사각형 단면을 가지며, 외부 케이싱 내부 중앙에 위치함. 코어 부재 중앙에 비부착 밴드를 배치함으로써 외부 케이싱의 변형을 방지함.
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비부착 밴드는 코어 부재와 충전재 사이의 응력 전달을 차단하여 외부 케이싱의 면외 방향 변형을 방지함.
구체적인 구현 방법
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외부 케이싱은 단면이 얇은 관 형상으로 형성되며, 코어 부재는 직사각형 단면의 플레이트 형상임.
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코어 부재와 외부 케이싱 사이에는 충전재가 채워져 좌굴을 방지하며, 비부착 밴드는 코어 부재의 중앙 부위에 위치하여 응력 전달을 차단함.
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비부착 밴드의 재질은 고무나 스티로폼 등으로 강도와 강성이 낮은 재료로 구성됨.
기술의 장점
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외부 케이싱의 두께를 증가시키지 않고도 외부 케이싱의 변형을 효과적으로 방지할 수 있음.
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가새의 구조적 성능을 극대화할 수 있으며, 강재량을 절감하여 경제성을 높일 수 있음.
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강판튜브나 강판커버를 통해 충전재를 보호할 수 있음.
발명의 활용 방안
구체적인 활용 방안
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본 발명의 비좌굴 가새는 신축 건물 및 기존 건물의 보강에 모두 사용 가능함.
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고층 건물, 지진 다발 지역의 건축물, 내진 성능이 중요한 구조물 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있음.
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기존 비좌굴 가새에서 발생하는 문제를 해결하여 내진 보강 시스템의 성능을 향상시킬 수 있음.
기대효과
기술의 기대효과
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외부 케이싱의 변형을 효과적으로 방지함으로써 구조물의 내진 성능을 극대화할 수 있음.
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강재량을 절감함으로써 경제성이 높아지고, 건설 비용을 절감할 수 있음.
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비부착 밴드와 충전재 등을 통해 구조적 성능 및 안정성을 향상시킬 수 있음.
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다양한 건설 현장에서 적용 가능하여 내진 보강 기술의 발전에 기여할 것임.
시장 동향
내진 보강 시스템 시장 동향
대표도면
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코어 부재와 비부착 밴드를 통한 내진 성능 강화 비좌굴 가새 시스템