KR100511651B1 - 박판 경량 형강을 이용한 건축물의 접합 구조 - Google Patents

Abstract

박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합구조에 있어서, 특히, 박판 경량 형강을 틀재 등으로서 사용하는 건축물의 틀재와 강재 장선을 결합하는 접합구조 및 지붕의 주부재가 되는 볼트 접합 트러스 구조로 함으로써, 대지진이나 태풍 등의 강풍에도 충분히 견딜 수 있는 강제 건축물을 제공한다.

그 구성은 벽을 형성하는 강제 틀재와 강제 장선을 결합하는 연결부에, 강제 틀재의 단면적과 동등하거나 70% 이상의 단면적을 갖는 강제 보강 부재를 삽입, 고정한 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합구조이다.

Description

박판 경량 형강을 이용한 건축물의 접합 구조{JOINT STRUCTURE OF BUILDING USING THIN-PLATE, LIGHT-GAUGE STEEL}

본 발명은, 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조에 관한 것으로, 특히 내진·내풍 강제(鋼製) 건축물의 접합 구조로서, 박판 경량 형강을 틀재 등으로 사용하는 건축물의 틀재와 강제 장선을 긴밀하게 결합하는 접합 구조 및 지붕의 주요 구조가 되는 볼트 접합 트러스 구조에 있어서 접합 구조에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 말하는 박판 경량 형강이란 판 두께 2.3mm 이하의 박강판을 가공한 형강에 의한 건축 구조물의 각 부재를 말한다

최근, 내진·내풍 강제 건축물이 각광을 받고 있으며, 이 강제 건축물은, 판 두께 2.3mm 이하의 박강판을 롤 포밍으로 형강으로 형성하고, 그 상태 대로의 형강 또는 굽힘 가공한 형강을 틀재, 장선 또는 지붕재로서 사용하여, 각 부재를 보강 부재 또는 각 부재간을 나사 접합하여 건축 틀을 구축하고 있다. 종래, 이 강제 건축물에 있어서는, 각 부재 사이를 긴밀히 결합·접합하는 접합부가 수없이 존재한다. 예를 들면, 상층계 장선 및 하층계 장선과 틀재를 결합하는 부위, 틀재끼리 또는 틀재와 강제나 콘크리트제 기초를 결합하는 부위, 지붕 트러스 구조에 있어서 상현재끼리를 결합하는 부위, 상현재와 하현재를 결합하는 부위, 또는 상현재, 하현재를 연결하는 래티스재를 결합하는 부위 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 결합 부위에는 대부분의 경우에 있어서 보강 철물 또는 연결 철물이 보강용으로 사용되고 있다. 또한 지붕 구조에 있어서는, 판 두께 1mm 정도의 형강에 의한 산모양의 지붕 트러스를 구축하는 경우, 2개의 상현재와 하나의 하현재 및 래티스재 등을 삼각형으로 배치하고 지그 등으로 가고정하고, 각 현재 사이의 접합부를 드릴링 태핑 나사에 의하여 접합하고 있다.

상술한 각 부재간을 결합·고정하는 접합 구조에 대하여 종래부터 실시되고 있는 접합 구조를 기초로 도1에 의하여 설명한다.

우선, 장선과 틀재를 결합하는 부위, 틀재끼리의 접합 구조는, 도1에 도시된 바와 같이, 틀재(1)는 상층계의 지주를 형성하고, 틀재(2)는 하층계 지주를 각각 형성하며, 이들 틀재의 단부는 트랙(3, 4)과 T자형으로 직각으로 연결되고, 또한 상기 트랙(3, 4)의 사이에는 장선(5)이 걸쳐지고, 이 장선(5)과 직교하는 방향으로 장선(6)이 설치되고, 또한, 이 장선(6)의 바로 위에는 마루(7)가 부설된다. 상기 장선(5)의 측면에는 벽을 형성하는 측면 벽재(8)가 벽부를 형성한다.

상기 틀재(1)와 틀재(2)는 상층계 및 하층계를 꿰뚫은 일체 구조가 아니라, 조립 구조이나 양자의 사이에는 상기 장선(5), 장선(6)을 개재하는 공간부가 존재한다. 이 공간부에는 상기 장선(6)에, 상기 틀재(1)의 직하부 및 틀재(2)의 직상부에서 상기 장선(5) 및 장선(6)이 직각으로 연결·당접되어 있다. 이 당접하는 부위의 접합부에는 당연히 보강이 필요하고, 종래에는 상기 접합부에는 평강판을 단순히 직각으로 구부려 박강판제 부재(9)가 비스 또는 리벳 고정되어 있다.

그러나, 상기 부재(9)는 경량화를 위하여 접합 면적에 비교하여 단면적이 많아야 50% 정도 밖에 되지 않아 강도가 부족하다. 특히, 대지진, 강풍 시에는 건축 구조물에 상당한 힘이 가하여지고, 틀재에는 인장력, 또는 압축력이 작용하여 장선(5), 장선(6)의 변형에 따라 바닥재 또는 천정재도 국부적으로 변형되어, 가옥이 기울어지고 거주환경이 악화된다.

한편, 도2(a), (b)에 도시된 바와 같이, 상기 틀재(2)를 강제나 콘크리트제 기초(10)에 고정하기 위하여 홀다운 철물(21)이 사용된다. 이 홀다운 철물(21)은, 상기 틀재(2)와 강제 배판(22)이 비스 등의 연결 수단으로 연결된다. 또한 이 홀다운 철물(21)은, 강제 측판(23, 24)과, 이들 측판의 사이에 있으면서 상기 측판(23, 24)에 설치된 바닥판(25)으로 형성되어 있다. 상기 바닥판(25)의 중앙부 근방에 있어서, 볼트구멍(26)에 상기 강제나 콘크리트제 기초(10)의 앵커 볼트와 홀다운 철물(21)을 결합한다. 많은 경우, 상기 바닥판(25)에 설치한 볼트 구멍의 직경은 앵커 볼트 직경과 동일한 직경이거나 또는 아주 조금 더 크므로, 미리 공장에서 제작한 각 부재, 특히 상기 홀다운 철물(21)의 구멍의 위치와 앵커 볼트 구멍이 일치하지 않아 조립이 곤란한 경우가 많다. 또한 도2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 바닥판(25)을 홀다운 철물(21)의 상방에 설치할 경우, 앵커 볼트를 단단히 조이면 홀다운 철물(21)이 변형된다.

다음으로, 지붕 구조에 있어서 접합 구조에 대하여 설명한다. 종래의 지붕 구조에 있어서는, 도5(a)에 도시된 바와 같이, 판 두께 1mm정도의 형강에 의한 상현재(50, 51)과 하현재(미도시)의 양단을 상기 상현재 단부에 연결하여 산모양으로 조합하고, 필요에 따라 사행(斜行)하는 래티스재(53)를 설치하고, 지그로 가고정하고, 각 현재 사이의 접합부를 드릴링 태핑 나사(54)에 의하여 접합하여 구성하고 있다. 이 지붕 트러스 구조에 있어서는, 전술한 상현재(50, 51)와 하현재, 또는 래티스재(53)의 가고정을 위한 지그가 필요하고, 이 지그와 각 현재를 설치하기 위하여, 지붕 트러스 크기 이상의 정밀도가 좋은 수평면이 필요하나, 현장에서 그만한 설치 공간을 확보하는 것은 곤란하기 때문에,지상에서 완성한 지붕 트러스를 천정면까지 끌어올려 운반하여 설치하고 있는 실정이다. 또한, 이와 같이 완성된 지붕 트러스는, 그 크기와 중량으로 인하여 조작이 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 드릴링 태핑 나사(54)를 상현재(50, 51)와 하현재의 접합부에 사용할 필요가 있는데, 각 현재의 접합부에는 통상 적어도 4 군데 이상에서 드릴링 태핑 나사로 비스 고정되어 있으나, 지붕 트러스가 크기에 따라서는 그 이상의 비스 고정이 필요한 점과, 비스 고정용 나사 1개당 내력이 낮기 때문에 필요 접합 강도를 얻기 위하여 최대 20개 정도의 상당량의 개수의 비스 고정이 필요한 점과, 이를 위한 비스 고정 작업량이 매우 비효율적인 점과, 상기 비스 고정위치 맞춤을 위하여 각 현재를 정확하게 배치할 필요가 있는 점과, 미리 이와 같은 수의 비스 고정용 구멍을 각 현재에 설치하는 오프라인에서의 작업량이 필요한 점과, 좁은 접합 부분에 많은 비스를 고정함에 따라 소정 간격 이상의 작은 간격에서의 비스 박음에 의한 접합부 강도의 저하를 초래하는 점 등의 많은 문제점을 안고 있다. 더욱이, 이들 각 현재의 판 두께는 1mm정도로 얇기 때문에 국부 버클링이 발생한다는 간과할 수 없는 문제점도 아울러 안고 있다.

발명의 요약

본 발명은, 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조에 관한 것으로, 특히 내진·내풍강제 건축물의 접합 구조로서, 박판 경량 형강을 틀재 등으로서 사용하는 건축물의 접합 구조에 있어서 상술한 각 문제점을 단번에 해결할 수 있는 접합 구조를 제공하는 것이다. 즉, 틀재와 강제 장선을 결합하는 접합 구조에 있어서 틀재의 단면적과의 관계에서 보강 강도를 감안한 강제 보강 부재 및 상층계 및 하층계를 형성하는 장선과 틀재끼리를 결합하는 접합부 및 틀재와 강제나 콘크리트제 기초를 결합하는 강제 연결 철물 구조를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 지붕 트러스 등에서의 볼트 접합 구조에 있어서 지붕 경사의 변경에도 용이하게 대응할 수 있고, 치수 오차 등에 의하여도 트러스 구축이 용이하고, 또한 현장 시공 정밀도의 향상에 수반되는 작업 능률 향상을 꾀할 수 있는 접합 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상술한 목적을 달성하는 수단을 제공하는 것으로, 그 요지는 다음과 같다.

(1) 벽을 형성하는 강제 틀재와 강제 바닥 장선을 결합하는 연결부에, 상기 강제 틀재의 단면적과 동등하거나 70% 이상의 단면적을 갖는 강제 보강 부재를 삽입·고정하는 것을 특징으로 하는 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조.

(2) 벽을 형성하는 강제 틀재와, 강제나 콘크리트제 기초를 볼트로 결합하는 연결부에, 상기 볼트 직경의 1.５배 이상의 볼트 관통공을 가지는 강제 연결 철물을 삽입, 고정한 것을 특징으로 하는 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합구조.

(3) 상기 연결 철물에 상기 볼트 관통공과 동일한 직경 또는 상기 볼트 직경보다 큰 볼트 관통공을 가지는 첨판을 조합한 접합구조를 한 것을 특징으로 하는 (2) 기재의 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합구조.

(4) 박판 경량 형강의 상현재, 하현재 및 래티스재를 트러스상으로 조립하여 이루어지는 트러스 구조로서, 상기 상현재, 하현재 및 래티스재의 접합부에 적어도 하나 이상의 접합 관통공을 가지고, 각 부재 접합부끼리를 연결하여 접합부를 형성하고, 또한 상기 접합 관통공에 패스너를 삽입하여 각 부재를 체결 고정한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조.

(5) 상기 상현재, 하현재 및 래티스재의 연결 접합부에 설치한 상기 접합관 통공에 합치하도록 적어도 하나 이상의 접합 관통공을 가지는 접합 철물을 당접하여 각부재를 체결·고정한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 (4)에 기재된 박판 경량 형강를 사용한 건축물의 접합 구조.

(6) 상기 접합 철물이 판 두께 1.6mm이상의 강제 클립 플레이트 또는 와셔임을 특징으로 하는 (5) 기재의 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조.

(7) (1)∼(6)의 어느 한 항에 기재된 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 스틸 하우스.

도1은 종래법에 의한 강제 건축물의 종 틀재, 강제 장선의 접합 구조를 도시한 도면이다.

도2는 종래법에 의한 강제 건축물의 종 틀재와 토대의 접합 구조를 도시한 도면이다.

도3은 본 발명에 의한 강제 건축물의 종 틀재, 강제 장선 접합 구조를 도시한 도면이다.

도4는 본 발명에 의한 강제 건축물의 종 틀재와 토대의 접합 구조를 도시한 도면이다.

도5는 종래법 및 본 발명에 의한 강제 건축물의 트러스 구조에서의 접합 구조를 도시한 도면이다.

[발명의 구성]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상술한다.

도3은 본 발명에 의한 각 틀재 간을 결합·접합하는 접합 구조를 도시한 도면이다. 도3에 도시된 바와 같이, 틀재(1)는 상층계의 지주를 형성하고, 틀재(2)는 하층계의 지주를 각각 형성하고, 이들 틀재의 단부는 트랙(3, 4)과 T자형으로 직각으로 접합하고, 또한 상기 트랙(3, 4)의 사이에는 장선(5)이 설치되고, 또한, 상기 장선(5)과 직교하는 방향으로 장선(6)이 설치되고, 또한, 이 장선(6)의 바로 위에는 마루(7)가 부설된다. 한편, 장선(5)의 측면에는 벽을 형성하는 측면벽재(8)가 설치된다. 상기 틀재(1)와 틀재(2)는 상층계 및 하층계를 꿰뚫는 일체 구조가 아니라 조립 구조이며, 이 때문에 양자의 사이에는 상기 장선(5), 장선(6)을 개재하는 공간부가 존재한다. 이 공간부에는, 상기 틀재(1)의 직하부,및 틀재(2)의 직상부에서 상기 장선(5) 및 장선(6)이 직각으로 연결·당접되어 있다. 이 구조는 도1에 나타내는 태양과 동일하다.

그러나, 도1에 도시된 종래 구조와 크게 상이한 점은, 종래 구조에서는, 장선(6)이 장선(5)의 측면과 직각으로 연결·당접해 있는 접합부에는 평강판을 단순히 직각으로 구부렸을 뿐, 박강판제 부재(9)가 비스 또는 리벳 고정된 보강이 되어 있을 뿐, 지진 등의 재해시에는 구조적으로 강도가 부족하다. 즉, 상기 부재(9)는 경량화를 위하여 접합 면적에 비하여 단면적이 기껏 50% 정도 밖에 되지않아 강도가 부족하다. 특히, 대지진, 강풍시에는 건축 구조물에 상당한 힘이 가하여지고, 종 틀재에는 인장력, 또는 압축력이 작용하여 장선(5), 장선(6)의 변형에 따라 바닥재 또는 천정재도 국부적으로 변형되고, 가옥이 기울어져 거주환경이 악화된다.

이에, 본 발명에 있어서 보강 접합 구조로는, 장방형상, 홈 형상의 형상을 가지는 상기 틀재의 단면적과 동등하거나 70% 이상의 단면적을 갖는 강제 보강 부재(9')를 삽입·고정한 것으로, 그 구체적인 구조는, 도3의 인출·확대부에 도시한 바와 같이, 강제 보강 부재를 장방형상, 홈 형상의 형상을 가지는 강제 보강 부재(9')를 장치하는 것이다. 이와 같은 단면적이 큰 강제 보강 부재(9')를 장치함으로써, 예를 들면, 진도 5 이상의 대지진이나 풍속 30m/sec 이상의 폭풍우에도 충분히 견딜 수 있게 된다. 그러나, 상기 강제 보강 부재(9')의 틀재의 단면적의 100% 이상을 넘으면 중량이 늘거나, 접합부가 지나치게 강고하게 되므로, 상기 강제 보강 부재(9')의 단면적은 틀재의 단면적과 동등하거나 70% 이상이 바람직하다.한편, 본 발명에서의 강제 건축물의 기초의 고정에 있어서, 도4에 도시된 바와 같이, 틀재(2)와 강제나 콘크리트제 기초(10)를 결합하는 연결부가 되는 바닥판(25)에, 볼트 직경의 1.5배 이상의 볼트 관통공(27)을 설치하거나, 첨판(28)에 볼트 관통공(29)이 볼트 직경과 동일한 정도의 볼트 관통공을 설치하는 것이 바람직하다. 이 때, 바닥판(25)에 설치하는 볼트공 직경을 볼트 직경의 1.5배 이상, 예컨대, 16mm 직경의 볼트에 대하여 24mm이상의 볼트 관통공으로 하고 19mm 직경의 볼트에 대하여 28.5mm 이상의 볼트 관통공으로 함으로써, 시공 오차를 흡수할 수 있게 된다. 이와 같이, 볼트 관통공의 직경을 보다 크게 하는 경우에는, 당연히 강도 저하가 일어나기 때문에 함부로 크게 할 수 없는 것은 물론이다.

또한 본 발명에 의한 지붕 구조는, 도5(b)에 도시된 바와 같이, 판 두께2.3mm 이하의 박강판으로 이루어지는 형강에 의한 상현재(50, 51)와 하현재(52)의 양단을 상기 상현재 단부에 연결하여 트러스 형상으로 조립하여 트러스 구조로 형성된다. 필요에 따라서는, 사행(斜行)하는 래티스재(53)를 설치하고, 상기 상현재(50), 하현재(52) 및 래티스재(53)의 선단 접합부에 적어도 하나 이상의 패스너 구멍(55)을 지상에서 미리 천공하여 만든 후에, 각 부재 접합부 끼리를 겹치도록 합침으로써 연결 접합부(56)를 형성하여, 상기 패스너 구멍(55)에 연결 볼트 등의 패스너를 삽입하여 각 부재를 체결 고정한 트러스구조로 구성될 수도 있다. 이 때, 연결 볼트로 접합 가능한 적어도 하나 이상의 패스너 구멍(58)을 구비한 접합 철물(59)을 상기 상현재(50, 51), 하현재(52) 및 래티스재(53)의 연결부에 미리 형성된 패스너 구멍(55)과 그 위치를 합치시킨 후, 바람직하게는，판　두께 1.6mm 이상의 강제 장식용 철물이나 와셔 등의 부재를 당접 결합하여 고정한 트러스 구조로 구성된 것이 바람직하다. 또한, 상기 강제 장식용 철물 또는 와셔 등의 패스너 관통공의 직경은 볼트 두부의 직경보다 큰 것이 강도 상승의 면에서 바람직하다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 건축물의 지붕 구조에 있어서는, 접합 부재를 뚫린 구멍의 위치만을 맞춤으로써 정확하게 배치할 수 있게 되므로 현장 조립이 가능해지고 작업이 대폭적으로 개선될 뿐만 아니라, 종래에 비스 5∼6개로 접합하던 것을 1개의 볼트로 간단히 접합할 수 있게 되므로 접합 작업을 현저하게 경감시킨다.

또한, 본 발명은 내진·내풍 강제 건축물로서 스틸 하우스에의 적용에 효과를 가지는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은, 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조에 있어서, 특히, 박판 경량 형강을 틀재 등으로서 사용하는 건축물의 틀재와 강제 장선을 긴밀히 결합하는 접합 구조 및 지붕이 주요 구조가 되는 볼트 접합 트러스 구조를 용이하게 제공할 수 있고, 특히 대지진이나 태풍 등의 강풍에도 충분히 견딜 수 있는 강제 건축물을 제공할 수 있고, 또한 작업성이 대폭적으로 개선될 수 있다고 하는 효과를 가진다.

Claims (7)

1. 벽을 형성하는 강제 틀재와 강제 바닥 장선을 결합하는 연결부에, 상기 강제 틀재의 단면적과 동등하거나 70% 이상의 단면적을 갖는 강제 보강 부재를 삽입·고정하는 것을 특징으로 하는 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조.
2. 벽을 형성하는 강제 틀재와, 강제나 콘크리트제 기초를 볼트로 결합하는 연결부에, 상기 볼트 직경의 1.５배 이상의 볼트 관통공을 가지는 강제 연결 철물을 삽입, 고정하는 것을 특징으로 하는 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합구조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 연결 철물에 상기 볼트 관통공과 동일한 직경 또는 상기 볼트 직경보다 큰 볼트 관통공을 가지는 첨판을 조합한 접합구조를 한 것을 특징으로 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합구조.
4. 박판 경량 형강의 상현재, 하현재 및 래티스재를 트러스상으로 조립하여 이루어지는 트러스 구조로서, 상기 상현재, 하현재 및 래티스재의 접합부에 적어도 하나 이상의 접합 관통공을 가지고, 각각의 부재의 상기 접합부 끼리를 연결하는 접합부를 형성하고, 또한 상기 접합 관통공에 패스너를 삽입하여 각 부재를 체결 고정한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 상현재, 하현재 및 래티스재의 연결 접합부에 설치한 상기 접합관 통공에 합치하도록 적어도 하나 이상의 접합 관통공을 가지는 접합 철물을 맞닿게하여 각 부재를 체결·고정한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 박판 경량 형강를 사용한 건축물의 접합 구조.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 접합 철물이 판 두께 1.6mm이상의 강제 클립 플레이트 또는 와셔임을 특징으로 하는 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 박판 경량 형강을 사용한 건축물의 접합 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 스틸 하우스.