KR100885765B1 - 금속재 스켈레톤 패널과 박판 패널이 전단 연결재에 의하여연결된 복합패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 금속재 스켈레톤 패널과 박판 패널을 전단 연결재를 이용하여 연결한 복합패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법에 관한 것이다. 본 발명의 복합패널은 건조 수축과 온도 차이에 따른 복합패널의 변형이 방지될 수 있으며, 내부에 단열재 및 설비장치를 설치할 공간을 확보할 수 있고, 대형화와 장대화를 추구함과 동시에 상대적으로 가벼운 자중을 유지할 수 있다는 장점을 가진다.

복합패널, 외벽, 콘크리트, 전단 연결재, 금속재 스켈레톤 패널, 박판패널

Description

금속재 스켈레톤 패널과 박판 패널이 전단 연결재에 의하여 연결된 복합패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법{Composit panel comprising metal skeleton panel and thin panel connected by shearing connector and construction methods of exterior wall using the same}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 패널을 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 복합 패널을 나타낸 분해 사시도.

도 3은 도 1의 복합 패널의 보강근이 전단 연결재에 설치된 것을 나타낸 사시도.

도 4는 도 1의 복합 패널의 보강근이 전단 연결재에 설치된 것을 나타낸 단면도.

도 5는 도 1의 복합 패널에 설치되는 전단 연결재의 제1 변형예를 나타낸 사시도.

도 6a는 전단 연결재의 제2 변형예를 나타낸 사시도.

도 6b는 도 6a의 전단 연결재를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 6c는 도 6b의 수직부재를 나타낸 사시도.

도 7a는 전단 연결재의 제3 변형예를 나타낸 사시도.

도 7b는 도 7a의 전단 연결재를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 7c는 도 7b의 수직부재를 나타낸 사시도.

도 8은 전단 연결재의 제4 변형예를 나타낸 사시도.

도 9는 전단 연결재의 제5 변형예를 나타낸 사시도.

도 10a는 전단 연결재의 제6 변형예를 나타낸 사시도.

도 10b는 도 10a의 전단 연결재를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 10c는 도 10b의 수직부재를 나타낸 사시도.

도 11a는 전단 연결재의 제7 변형예를 나타낸 사시도.

도 11b는 도 11a의 전단 연결재를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 11c는 도 11b의 수직부재를 나타낸 사시도.

도 12a는 전단 연결재의 제8 변형예를 나타낸 사시도.

도 12b는 도 12a의 전단 연결재를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 12c는 도 12b의 수직부재를 나타낸 사시도.

도 13은 전단 연결재의 제9 변형예를 나타낸 사시도.

도 14는 전단 연결재의 제10 변형예를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 15는 전단 연결재의 제11 변형예를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 16은 전단 연결재의 제12 변형예를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 17은 전단 연결재의 제13 변형예를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 18은 전단 연결재의 제14 변형예를 이용하여 보강근을 고정한 것을 나타낸 사시도.

도 19는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 복합 패널을 나타낸 사시도.

도 20 내지 도 22는 각각 도 19의 복합 패널을 이용한 외벽시공을 보여주는 사시도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

20 : 금속재 스켈레톤 패널

40,40a,40b,40c,40d,40e,40f,40g,40h,40i,40j,40k,40l,40m,40n : 전단 연결재

60 : 보강근 65 : 박판 패널

100, 200 : 복합 패널

300 : 양중장치 400, 410 : 주구조체

본 발명은 복합 패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 프리캐스트 콘크리트 틸트업 공법 등에서 사용되는 콘크리트 패널과 스틸하우스 패널 공법 등에 사용되는 스켈레톤 패널의 장점을 결합한 복합 패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 프리캐스트 콘크리트 틸트업 공법에서 사용되는 콘크리트 패널은 제작 공간이 확보되는 한 대형으로 제작되어 시공되기 때문에 소수의 인원으로 빠른 시간 안에 건물을 지어 공기(工期)를 단축할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 콘크리트 패널의 두께는 150-200mm이고 그 무게는 보통 40tonf 정도로서, 양중시에 대형 기중기가 필요하고 자립하기 위한 기초 구조체가 필요하다는 문제점이 있다. 또한, 프리캐스트 콘크리트 틸트업 공법은 외벽을 단일 벽체로 제작하여 시공함으로써 경제적 효과를 얻을 수 있기 때문에 보통 4층 이하의 건축물에 적용되고 있어, 고층 건물의 커튼월로서 패널을 분할하여 조립하는 클래딩 공법에는 적용하기는 어려운 문제점 등이 있다.

한편, 스틸하우스 패널 공법은 기존의 현장 제작 스틸하우스 공법에서 발전된 것이다. 상기 공법은 수직부재인 스터드와 수평부재인 트랙을 이용하여 공장 또는 현장에서 패널을 제작한 후, 현장에서 패널을 조립하고 단열재와 마감재를 설치하여 완성하는 공법으로서, 보편적으로 2층 이하의 건축에 적용되고 있다. 스틸하우스 패널 공법의 경우 별도의 보강 구조가 없다면 강도와 강성의 부족으로 3층 이 상의 구조물을 형성하기 어렵고, 외벽체의 경우 단열에 대해 취약하며, 비교적 간단한 마감 처리로 인해 방음 등의 문제점이 발생할 수 있다.

이에, 최근에는 스터드와 트랙으로 구성한 패널 내부에 모르터나 콘크리트 등을 채워 구조적 보강을 한 복합패널이 고안되기도 하였다. 이와 같은 패널은 채움재가 스켈레톤 패널(알 스터드 패널) 내부에 모두 채워지는 경우와 일부분만 채워지는 경우가 있다. 내부 전체에 모르터가 채워지는 경우에는 자중이 비교적 가벼워지지만, 콘크리트로 채워지는 경우에는 프리캐스트 콘크리트 틸트업 공법에 사용되는 콘크리트 패널과 유사하게 무거운 자중을 갖게 된다. 또한, 패널 내부에 공간이 없어 단열재나 기타 설비 장치를 설치할 방안을 마련해야 하며 이로 인해 벽체의 두께가 두꺼워질 가능성이 있다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복합 패널 내부에 단열재 또는 설치 장비를 설치할 공간을 확보할 수 있으며, 대형화와 장대화를 추구하면서도 동시에 상대적으로 가벼운 자중을 유지할 수 있는 복합 패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 건조 수축과 온도 차이에 따른 복합 패널의 변형을 방지할 수 있는 복합 패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법을 제공하는 데에 있다.

상기 문제점들을 해결하기 위해서 본 발명에 따른 복합 패널은, 금속재 스켈레톤 패널; 금속재 스켈레톤 패널의 일면 또는 양면에 성형되거나 설치된 전단 연 결재; 전단 연결재에 의하여 고정되도록 설치된 보강근; 및 가수 경화형 콘크리트계 재료 또는 건식 무기계 재료 또는 유기계 재료를 이용하여 보강근을 피복한 박판 패널;을 포함한다.

바람직하게, 가수 경화형 콘크리트계 재료 또는 건식 무기계 재료 또는 유기계 재료가 스켈레톤 패널의 수직부재 또는 수평부재의 적어도 일부를 피복하도록 타설된다.

바람직하게, 스켈레톤 패널의 수직부재 또는 수평부재가 박판 패널의 외부로 노출된다.

여기에서, 전단 연결재는, 양쪽하단 중 어느 한쪽이 수직부재 또는 수평부재에 형성된 고정구에 삽입되어 고정될 수 있도록 절곡되고, 양쪽 하단 중 다른 한쪽은 수직부재 또는 수평부재의 끝단과 체결될 수 있도록 절곡되며, 중앙의 상단에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입홈이 형성된 것이 바람직하다.

바람직하게, 전단 연결재는, 수직부재 또는 수평부재를 관통하여 설치되는 고정용 볼트; 상면에 보강근이 놓여질 수 있도록 고정용 볼트에 설치되는 결속부재; 및 결속부재와 보강근을 결속하는 결속선;을 포함한다.

바람직하게, 전단 연결재는, 양쪽 하단은 수직부재 또는 수평부재에 형성된 고정구에 삽입된 후 인출되지 않도록 절곡되고, 양쪽 하단의 상부에는 고정구에 걸쳐질 수 있도록 절곡된 절곡부가 형성되며, 상단에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈이 형성된다.

또한, 전단 연결재는, 양쪽 하단이 수직부재 또는 수평부재에 형성된 고정구 에 삽입된 후 고정될 수 있도록 측면에 인입홈이 형성되고, 상단부에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈이 형성된 것이 바람직하다.

아울러, 전단 연결재는, 일정 폭을 가지고, 길이 방향을 따라 반복적으로 돌출된 돌출부가 형성되며, 돌출부에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입홈이 형성된 것이 바람직하다.

나아가, 전단 연결재는, 수직부재 또는 수평부재의 길이 방향을 따라 설치된 금속재 띠판; 보강근이 안착되는 안착부와, 안착부의 상측을 덮음으로써 보강근이 이탈되는 것을 방지하는 상측부를 구비하고, 금속재 띠판에 반복적으로 설치된 클립부;를 포함하는 것이 바람직하다.

바람직하게, 전단 연결재는 수직부재 또는 수평부재의 길이 방향을 따라 용접되어 설치되고, 보강근을 지지할 수 있도록 보강근을 향하여 돌출된 지지부가 반복적으로 형성된 금속 선재; 및 금속 선재와 보강근을 결속하는 결속선;을 포함한다.

바람직하게, 전단 연결재는 수직부재 또는 수평부재의 길이 방향을 따라 설치되고, 보강근을 지지할 수 있도록 보강근을 향하여 돌출된 지지부가 반복적으로 형성된 금속 선재; 및 금속 선재과 보강근을 결속하는 결속선;을 포함하고, 수직부재 또는 수평부재가 절개된 후 절곡된 절곡클립에 금속 선재가 삽입됨으로써 금속 선재가 고정된다.

바람직하게, 박판 패널에는 양중장치와의 연결을 위한 연결고리, 또는 복합패널 시공시에 복합패널을 지지하기 위한 경사받침과의 연결을 위한 지지부재가 설 치된다.

본 발명의 다른 측면인 복합패널을 이용한 외벽 시공방법은, (a1) 상기 복합 패널을 제조하는 단계; (a2) 양중장치를 이용하여 상기 복합 패널을 이동시킨 후 경사받침을 이용하여 복합 패널을 지지시켜 세움으로써 건물 외벽 중 한 면을 제외한 나머지 외벽을 만드는 단계; 및 (a3) 건물의 주구조체를 설치하고 주구조체와 복합패널을 결합시키는 단계;를 포함한다.

바람직하게, (a2) 단계는, 경사받침을 이용하여 복합 패널을 지지시켜 세운 후, 복합 패널 하단의 수평부재를 관통하는 앵커를 바닥에 설치하여 복합 패널을 고정시킨다.

바람직하게, 복합 패널 하단의 수평부재에는 앵커가 삽입될 수 있는 관통구멍이 형성되고, (a1) 단계와 (a2) 단계 사이에는 바닥에 앵커를 설치하는 단계가 포함되어, 앵커가 관통구멍에 삽입됨으로써 복합패널이 고정된다.

본 발명의 또 다른 측면인 복합패널을 이용한 외벽 시공방법은, (b1) 건물의 주구조체를 시공하는 단계; (b2) 상기 복합 패널을 제조하는 단계; 및 (b3) 양중장치를 이용하여 복합 패널을 이동시킨 후, 복합 패널을 주구조체에 결합시키는 단계;를 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있 다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 패널을 나타낸 사시도이고, 도 2는 복합 패널을 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 복합 패널의 보강근이 전단 연결재에 설치된 것을 나타낸 사시도이다.

도면을 참조하면, 복합 패널(100)은 금속재 스켈레톤 패널(20)과, 금속재 스켈레톤 패널(20)의 일면에 설치된 전단 연결재(40)와, 전단 연결재(40)에 설치된 보강근(60) 및, 보강근(60)을 피복하도록 타설된 박판 패널(65)을 포함한다.

금속재 스켈레톤 패널(20)은 금속으로 성형한 형강인 수직부재(21)와, 수직부재(21)와 교차되도록 결합되는 수평부재(25)를 포함한다. 본 발명을 설명하기 위한 각 도면의 수직부재(21)는 웨브(22)와, 웨브(22)와 수직을 이루며 일체로 형성된 플랜지(23)를 구비한 ㄷ형 부재 즉, 스터드로 대표하여 나타내었고, 수평부재(25)는 트랙으로 나타내었지만, 다른 부재를 수직 부재 또는 수평 부재로 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 일반 ㄷ 형강, H 형강 등을 수직 부재 또는 수평 부재로 사용하는 것도 가능하다.

전단 연결재(40)는 수직부재(21) 또는 수평부재(25)에 설치된다. 전단 연결재(40)와 수직부재(21) 또는 수평부재(25)의 결합은 나사 또는 볼트 또는 용접 또 는 압접(일명 클린칭 : clinching) 등에 의하여 이루어질 수 있지만, 전단 연결재(40)가 합성수지로 된 경우에는 화학적 결합 방법이 이용될 수도 있다. 또한, 전단 연결재(40)는 수직부재(21) 또는 수평부재(25)에 일체로 성형될 수도 있다. 비록, 도면에는 금속재 스켈레톤 패널(20)의 일면에 전단 연결재(40)가 설치된 것이 도시되어 있으나, 전단 연결재(40)는 금속재 스켈레톤 패널(20)의 양면에 설치될 수도 있다. 금속재 스켈레톤 패널(20)의 양면에 전단 연결재(40)를 설치하는 것은 금속재 스켈레톤 패널(20)의 일면에 전단 연결재(40)를 설치하는 원리를 그대로 적용하면 된다.

도면은 전단 연결재(40)가 수직부재(21)에 설치된 것을 보여주고 있으나, 전단 연결재(40)는 수평부재(25)에 설치될 수도 있다. 다만, 아래에서는 설명의 편의를 위하여 전단 연결재(40)가 수직부재(21)에 설치된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

전단 연결재(40)는 일정 폭을 가지는 금속재 띠판(帶)으로서, 길이 방향을 따라 반복적으로 돌출된 돌출부(41)를 구비한다. 바람직하게, 전단 연결재(40)는 플랜지(23)에 용접, 클린칭, 볼트 등에 의하여 결합된다. 돌출부(41)는 보강근(60)의 간격과 대응되도록 형성되고, 돌출부(41)에는 보강근(60)이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈(42)이 형성된다. 삽입홈(42)은, 도 5에 나타난 바와 같이, 돌출부(41)의 상단 측면에 형성될 수도 있다.

삽입홈(42)에 보강근(60)이 삽입된 상태에서 가수 경화형 콘크리트계 재료 또는 건식 무기계 재료 또는 유기계 재료가 타설되어 경화되면 전단 연결재(40)와 박판 패널(65)이 연결된다. 가수 경화형 콘크리트계 재료는 배합시 들어간 물이 시멘트계와 수화반응을 일으키면서 경화되는 재료로서, 일반 콘크리트, 섬유보강 콘크리트, 복합소재 콘크리트, 경량기포 모르터, 경량기포 콘크리트, 경량골재 콘크리트 등을 포함한다. 아울러, 건식 무기계 재료는 ALC 패널, 목모 시멘트판 등을 포함한다. 건식 유기계 재료는 에폭시 수지계를 고형제로 이용하는 섬유보강 패널 등을 포함한다.

도 4에 나타난 바와 같이, 복합패널(100)은 금속재 수직부재(21) 또는 수평부재(25)의 플랜지(23)면이 박판 패널(65)의 외부로 노출되는 것이 바람직하다. 콘크리트는 타설 후 경화되면서 건조수축이 발생하는데, 수직부재(21) 또는 수평부재(25)의 일부까지 콘크리트가 타설되면 콘크리트가 건조 수축될 때 콘크리트에 묻힌 수직부재(21) 또는 수평부재(25)가 구속력을 발휘한다. 이러한 구속력과 서로 다른 열팽창으로 인해 복합패널 또는 콘크리트계 패널의 면외만곡 변형, 비틀림 변형, 균열이 발생할 가능성이 높아진다.

전단 연결재(40)(40a)까지만 콘크리트계 소재를 타설하면, 전단 연결재(40)(40a)가 건조수축, 온도변화 등에 의한 균열 및 변형을 흡수하여 복합패널(100)에 영향이 없도록 한다.

도 6a 내지 도 6c와 도 7a 내지 도 7c에 나타난 바와 같이, 전단 연결재(40b)(40c)는 금속재 수직부재(21) 또는 수평부재(25)의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치될 수 있다. 전단 연결재(40b)(40c)는 양쪽 하단 중 어느 한쪽이 웨브(22) 또는 플랜지(23)에 형성된 고정구(25)에 삽입되어 고정될 수 있도록 절곡되 고, 양쪽 하단 중 다른 한쪽은 플랜지(23)의 끝단과 체결될 수 있도록 절곡된다. 전단 연결재(40b)(40c)의 중앙 상단에는 보강근(60)이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈(42)이 형성된다. 도 8 및 도 9의 전단 연결재(40d)(40e)에 나타난 바와 같이, 삽입홈(42)은 상단 측면에 형성될 수도 있다.

한편, 도 10a 내지 도 10c에 나타난 바와 같이, 전단 연결재(40f)는 플랜지(23)를 관통하여 설치되는 고정용 볼트(44)와, 상면에 보강근(60)이 놓여질 수 있도록 고정용 볼트(44)에 설치되는 결속부재(44') 및, 결속부재(44')와 보강근(60)을 결속하는 결속선(미도시)을 포함한다. 고정용 볼트(44)는 너트(44'')와 체결되어 플랜지(23)에 설치된다. 바람직하게, 결속부재(44')에는 다수의 구멍이 형성되어 보강근(60)과의 결속에 이용된다. 즉, 결속선이 구멍을 통과하며 보강근(60)과 결속부재(44')를 결속시킨다.

또한, 전단 연결재는, 도 11a 내지 도 11c에 나타난 바와 같이, 양쪽 하단이 절곡되고, 양쪽 하단의 상부에 절곡부(45)가 형성되며, 상단에는 보강근(60)이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈(42)이 형성된다. 전단 연결재(40g)는 양쪽 하단이 절곡되기 때문에 고정구(25)에 삽입되면 외력이 가해지더라도 빠지지 않게 되고, 양쪽 하단의 상부에는 절곡부(45)가 형성되어 있기 때문에 고정구(25)의 입구에 걸쳐질 수 있다.

전단 연결재는, 도 12a 내지 도 12c에 나타난 바와 같이, 양쪽 하단이 플랜지(23)에 형성된 고정구(25)에 삽입된 후 고정될 수 있도록 측면에 인입홈(46)이 형성되고, 상단부에는 보강근(60)이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈(42)이 형성된 다. 도면은 그 하단이 플랜지(23)에 형성된 고정구(25)에 삽입될 수 있는 전단 연결재(40h)를 나타내고 있으나, 전단 연결재의 하단은 웨브(22)에 형성된 고정구에 삽입될 수 있도록 형성될 수도 있다. 전단 연결재(40h)의 상단부는 삼각형으로 형성될 수도 있지만, 도 13의 전단 연결재(40i)와 같이 평평하게 형성될 수 있다. 삽입홈(42)의 길이(L)와 폭(W)은 복합패널(100)의 크기 등에 따라 보강근(60)의 굵기가 달라질 수 있고 격자형으로 배치된 보강근(60) 사이의 간격 오차가 있을 수 있으므로 소정의 여유가 있어야 한다. 바람직하게, 삽입홈(42)의 길이(L)는 보강근(60) 굵기의 2-2.5배이다.

전단 연결재는, 도 14에 나타난 바와 같이, 플랜지(23)의 길이 방향을 따라 설치된 금속재 띠판(帶)(47)과, 금속재 띠판(47)에 반복적으로 설치된 클립부(47')를 포함한다. 클립부(47')는 보강근(60)이 안착되는 안착부와, 안착부의 상측을 덮음으로써 보강근(60)이 이탈되는 것을 방지하는 상측부를 구비한다.

한편, 도 15 내지 도 18에 나타난 바와 같이, 전단 연결재(40k)(40l)(40m) (40n)는 플랜지(23)의 길이 방향을 따라 플랜지(23)에 설치된 금속선재와, 보강근(60)과 금속선재를 결속하는 결속선(미도시)을 구비한다. 금속선재는 보강근(60)을 지지할 수 있도록 보강근(60)을 향하여 반복적으로 돌출 형성된 지지부(48k)(48l)(48m) (48n)를 구비한다.

금속선재는 플랜지(23)에 용접되거나, 절곡클립(48l')에 삽입됨으로써 플랜지(23)와 결합된다. 절곡클립(48l')은 플랜지(23)가 절개된 후 절곡된 것으로서, 보강근(60)이 임의로 이동되는 것을 방지한다.

도 19는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 복합 패널을 나타낸 사시도이고, 도 20 내지 도 22는 각각 상기 복합 패널을 이용한 외벽시공을 보여주는 사시도이다.

복합패널(200)은 양중장치(300)와의 연결을 위한 연결고리(70)와, 경사받침(80)과의 연결을 위한 지지부재(75)를 구비한다. 바람직하게, 연결고리(70)와 지지부재(75)는 박판 패널(65)의 후면에 돌출되도록 형성된 돌기부(66)에 설치된다.

그러면, 복합패널(200)을 이용하여 빌트업 공법으로 외벽을 시공하는 과정을 도 19와 도 20을 참조하여 설명하기로 한다. 복합패널(200)은 도 3의 전단 연결재(40)를 사용하는 것으로 한다.

먼저, 복합패널(200)을 제조한다. 복합패널(200)은 공장 제조방식이나 현장 제조방식에 의하여 제조될 수 있다. 공장 제조방식과 현장 제조방식은 거푸집(bed)이 공장에 있느냐 현장에 있느냐의 차이가 있을 뿐이다.

거푸집을 제조한 후, 거푸집에 보강근(60)을 배근한다. 한편, 금속재 수직부재 또는 수평부재에 전단 연결재(40)를 설치하고 수직부재(21)와 수평부재(25)를 결합시켜 금속재 스켈레톤 패널(20)을 제조한다. 이어서, 거푸집 내에 설치된 보강근(60)을 전단 연결재(40)와 연결하고 콘크리트계 소재를 타설한다. 콘크리트계 소재는 플랜지(23)가 외부로 노출되도록 타설되는 것이 바람직한데, 그 이유는 전술(前述)한 바 있다.

제조된 복합패널(200)은 양중장치(300) 예를 들면, 크레인에 의하여 이동되어 미리 완성된 건물 바닥면에 세워진다. 복합패널(200)의 연결고리(70)는 양중장 치(300)와 복합패널(200)을 연결하여 이동시키는데 이용되고, 지지부재(75)는 경사받침(80)으로 복합패널(200)을 지지시켜 바닥면에 세우는데 이용된다.

복합패널(200)은 기존의 프리캐스트 패널에 비하여 상대적으로 가볍기 때문에 동일한 양중장치(300)를 이용하는 경우에 더 큰 크기로 제조될 수 있다. 또한, 일반적으로 최대 10m 내외의 폭과 4-5층 정도 되는 중층 건축물의 높이에 해당하는 외벽을 하나의 복합패널(200)로 제작, 시공할 수 있기 때문에 공기(工期)와 현장 작업자의 수를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이 복합패널(200)을 이용하여 건물 외벽 중 한 면을 제외한 나머지 외벽을 우선적으로 만든다. 도 20에는 건물 외벽의 네 면 중에서 세 면이 우선적으로 만들어진 것이 나타나 있다.

이어서, 복합패널(200)을 앵커(미도시)를 이용하여 고정시킨다. 앵커를 바닥면에 미리 매설한 후, 최하단 수평부재(25)의 관통구멍(미도시)에 삽입한다.

대안으로서, 최하단 수평부재(25)에 앵커를 박아 넣어 고정시킬 수도 있다. 즉, 바닥면에 드릴을 이용하여 구멍을 뚫고 접착계 앵커를 설치할 수도 있고, 바닥면에 드릴을 이용하여 작은 구멍을 뚫은 다음 앵커를 타입할 수도 있고, 곧바로 바닥면에 앵커를 타입할 수도 있다.

앵커를 시공하는 경우에는 앵커 머리와 수평부재(25) 사이에 와셔(washer) 기능을 하는 금속재 플레이트(미도시)를 설치하여 앵커의 압축력이 수평부재(25)에 전달될 수 있도록 한다.

앵커 시공이 완료된 후에는 복합패널(200)에 의하여 둘러싸인 내부에 주구조 체(미도시)를 설치하고 주구조체와 복합패널(200)을 결합시킨다.

복합패널(200)이 주구조체의 철골기둥이나 철골보에 직접 밀착되어 설치되는 경우에는 직접적인 용접에 의하여 복합패널(200)과 주구조체가 결합될 수 있다. 또한, 복합패널(200)과 주구조체의 결합은 커튼 월 공법에서 사용되는 접합 볼트방식 또는 앵커 볼트방식에 의하여 이루어질 수 있다. 접합 볼트방식은 복합패널(200)과 주구조체를 다양한 연결철물과 긴결재 등으로 일체화시키는 방식이고, 앵커 볼트방식은 콘크리트로 된 주구조체에 앵커볼트를 매입한 후 복합패널(200)과 결합시키는 방식이다.

주구조체와 복합패널(200)의 결합이 완료되면, 복합패널(200)을 설치하지 않은 한 면에 복합패널(200)을 설치한다. 상기 한 면의 복합패널(200) 설치는 빌트업 공법 또는 클래딩 공법에 의하여 이루어질 수 있다.

한편, 복합 패널(200)을 이용하여 클래딩 공법으로 외벽을 시공하는 과정을 도 19와 도 21 및 도 22를 참조하여 설명하기로 한다.

클래딩 공법에서는 주구조체(400)(410)를 먼저 구축한 후, 복합패널(200)을 주구조체(400)(410)에 결합시킨다. 복합패널(200)의 제조 과정은 전술한 바 있다.

도 21에 나타난 바와 같이, 상기 공법을 저층 건물에 적용할 경우에는 대형 복합패널(200)을 연속적으로 주구조체(400)에 설치하여 외벽을 완성한다. 한편, 도 22에 나타난 바와 같이, 상기 공법을 고층 건물에 적용할 경우에는 층고 높이에 해당하는 복합패널(200)을 연속적으로 주구조체(410)에 설치하여 외벽을 완성한다.

클래딩 공법에서 복합패널(200)과 주구조체(400)(410)의 결합은 전술한 빌트 업 공법에서 복합패널(200)과 주구조체를 결합시키는 방법을 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 금속재 스켈레톤 패널과 박판 패널이 전단 연결재에 의하여 연결된 복합 패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 복합 패널 내부에 단열재 또는 설치 장비를 설치할 공간을 확보할 수 있으며, 대형화와 장대화를 추구하면서도 동시에 상대적으로 가벼운 자중을 유지할 수 있는 복합 패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법을 제공한다.

둘째, 건조 수축과 온도 차이에 따른 복합 패널의 변형을 방지할 수 있는 복합 패널 및 이를 이용한 외벽 시공방법을 제공한다.

Claims (16)

1. 금속재 스켈레톤 패널;

   금속재 스켈레톤 패널의 일면 또는 양면에 성형되거나 설치된 전단 연결재;

   전단 연결재에 의하여 고정되도록 설치된 보강근; 및

   가수 경화형 콘크리트계 재료 또는 건식 무기계 재료 또는 유기계 재료를 이용하여 보강근을 피복한 박판 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스켈레톤 패널은,

   금속으로 성형한 형강인 수직부재(21); 및

   상기 수직부재와 교차되도록 결합되는 수평부재(25)를 포함하고,

   상기 가수 경화형 콘크리트계 재료 또는 건식 무기계 재료 또는 유기계 재료가 상기 스켈레톤 패널의 수직부재 또는 수평부재의 적어도 일부를 피복하도록 타설된 것을 특징으로 하는 복합 패널.
3. 제1항에 있어서,

   상기 스켈레톤 패널은,

   금속으로 성형한 형강인 수직부재(21); 및

   상기 수직부재와 교차되도록 결합되는 수평부재(25)를 포함하고,

   상기 스켈레톤 패널의 수직부재 또는 수평부재의 플랜지면이 상기 박판 패널의 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 복합 패널.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   전단 연결재는,

   양쪽 하단 중 어느 한쪽이 수직부재 또는 수평부재에 형성된 고정구에 삽입 되어 고정될 수 있도록 절곡되고, 양쪽 하단 중 다른 한쪽은 수직부재 또는 수평부재의 끝단과 체결될 수 있도록 절곡되며, 중앙의 상단에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 복합 패널.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   전단 연결재는,

   수직부재 또는 수평부재를 관통하여 설치되는 고정용 볼트;

   상면에 보강근이 놓여질 수 있도록 고정용 볼트에 설치되는 결속부재; 및

   결속부재와 보강근을 결속하는 결속선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   전단 연결재는,

   양쪽 하단은 수직부재 또는 수평부재에 형성된 고정구에 삽입된 후 인출되지 않도록 절곡되고, 양쪽 하단의 상부에는 고정구에 걸쳐질 수 있도록 절곡된 절곡부가 형성되며, 상단에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 복합 패널.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   전단 연결재는,

   양쪽 하단이 수직부재 또는 수평부재에 형성된 고정구에 삽입된 후 고정될 수 있도록 측면에 인입홈이 형성되고, 상단부에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 복합 패널.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   전단 연결재는,

   일정 폭을 가지고, 길이 방향을 따라 반복적으로 돌출된 돌출부가 형성되며, 돌출부에는 보강근이 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 복합 패널.
9. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   전단 연결재는,

   수직부재 또는 수평부재의 길이 방향을 따라 설치된 금속재 띠판;

   보강근이 안착되는 안착부와, 안착부의 상측을 덮음으로써 보강근이 이탈되는 것을 방지하는 상측부를 구비하고, 금속재 띠판에 반복적으로 설치된 클립부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널.
10. 제2항 또는 제3항에 있어서,

    전단 연결재는,

    수직부재 또는 수평부재의 길이 방향을 따라 용접되어 설치되고, 보강근을 지지할 수 있도록 보강근을 향하여 돌출된 지지부가 반복적으로 형성된 금속 선재; 및

    금속 선재와 보강근을 결속하는 결속선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 패널.
11. 제2항 또는 제3항에 있어서,

    전단 연결재는,

    수직부재 또는 수평부재의 길이 방향을 따라 설치되고, 보강근을 지지할 수 있도록 보강근을 향하여 돌출된 지지부가 반복적으로 형성된 금속 선재; 및

    금속 선재와 보강근을 결속하는 결속선;을 포함하고,

    수직부재 또는 수평부재가 절개된 후 절곡된 절곡클립에 금속 선재가 삽입됨으로써 금속 선재가 고정되는 것을 특징으로 하는 복합 패널.
12. 제2항 또는 제3항에 있어서,

    박판 패널에는 양중장치와의 연결을 위한 연결고리, 또는 복합패널 시공시에 복합패널을 지지하기 위한 경사받침과의 연결을 위한 지지부재가 설치된 것을 특징으로 하는 복합패널.
13. (a1) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 복합 패널을 제조하는 단계;

    (a2) 양중장치를 이용하여 상기 복합 패널을 이동시킨 후 경사받침을 이용하 여 복합 패널을 지지시켜 세움으로써 건물 외벽 중 한 면을 제외한 나머지 외벽을 만드는 단계; 및

    (a3) 건물의 주구조체를 설치하고 주구조체와 복합패널을 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합패널을 이용한 외벽 시공방법.
14. 제13항에 있어서,

    (a2) 단계는,

    경사받침을 이용하여 복합 패널을 지지시켜 세운 후, 복합 패널 하단의 수평부재를 관통하는 앵커를 바닥에 설치하여 복합 패널을 고정시키는 것을 특징으로 하는 복합패널을 이용한 외벽 시공방법.
15. 제13항에 있어서,

    복합 패널 하단의 수평부재에는 앵커가 삽입될 수 있는 관통구멍이 형성되고, (a1) 단계와 (a2) 단계 사이에는 바닥에 앵커를 설치하는 단계가 포함되어, 앵커가 관통구멍에 삽입됨으로써 복합패널이 고정되는 것을 특징으로 하는 복합패널을 이용한 외벽 시공방법.
16. (b1) 건물의 주구조체를 시공하는 단계;

    (b2) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 복합 패널을 제조하는 단계; 및

    (b3) 양중장치를 이용하여 복합 패널을 이동시킨 후, 복합 패널을 주구조체 에 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합패널을 이용한 외벽 시공방법.

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