KR100963580B1 - 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라유닛의 제작방법 - Google Patents

유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라유닛의 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유닛 모듈라 시스템의 연결구는, 기둥, 보 및 바닥부로 이루어진 모듈라 유닛에서 상기 기둥과 보의 연결을 위해 사용되는 연결구에 있어서, 각 외측면에 보가 접합되는 ㄱ형상 단면부와, 상기 ㄱ형상 단면부의 각단으로부터 각각 직각으로 연장된 제1연장부와 제2연장부로 이루어지는 기본형강; 상기 기본형강을 보강하면서 상기 기둥의 저면이 안착되도록 상기 기본형강의 길이방향 일단에서 상기 기본형강 내면에 접합되는 제1스티프너; 및 상기 제1스티프너와 협력하여 상기 기본형강을 보강하고 상기 모듈라 유닛을 수직방향으로 적층 연결하기 위하여 상기 기본형강의 길이방향 타단에 결합되는 제2스티프너;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 따르면, 모듈라 유닛의 모서리 부분에 개방형 단면을 갖는 연결구를 위치시키고 상기 연결구에 의해 기둥과 보를 연결하여 모듈라 유닛의 일체 거동확보가 가능하게 함으로써, 하중의 원활한 전달이 가능하여 모듈라 구조물의 안정성이 향상되는 효과가 있다.
모듈, 유닛, 연결구, 스티프너, 기둥, 보, 바닥판

Description

유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법{Attachment of Unit Modular System, Modular Unit And Manufacturing Method of The Modular Unit}
본 발명은 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 모듈라 유닛의 기둥과 보를 연결구를 통하여 연결함으로써 모듈라 유닛의 구조적 특성을 개선한 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법에 관한 것이다.
"철골조 유닛 모듈라(Unit Modular) 주택"은 고품질의 주택을 자원의 재활용을 도모하는 한편, 일정 품질을 확보하고, 많은 고객에게 공급할 수 있도록 시스템화하는 기술이다. 이를 위해서는 완성도가 높은 박스형 철골조를 공장에서 생산하고, 현장에서는 최소한의 공정으로 단기간에 완성해 나갈 수 있도록 하는 기술이 필요하다. 철골조 유닛 모듈라 주택은 공장생산부재이니 만큼 손실(Loss)이 적고 재사용 및 재생사용에 가장 적합한 주택생산방식이라 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 모듈라 유닛의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 모듈라 유닛의 접합부 형상 및 상세를 도시한 사시도이다.
이에 도시된 바와 같은 모듈라 유닛(10)에서는, 장변 보(13)와 단변 보(15) 및 다수의 장선(14)이 결합되어 바닥부(12)를 이루고 있고, 상기 장변 보(13)와 단변 보(15)가 ㄷ-형태 접합 브라켓(16)에 의해 기둥(11)에 접합되고 있다.
이러한 모듈라 시스템은, 일본의 세끼스이 하임에서 사용되는 것으로서, 구조체를 공장 내에서 박스형으로 조립하고 외벽과 내장의 마감, 마감재와 천장 및 부품을 조립한 상태에서 현장에 반입하는 형태이다. 즉, 경량 형강재로 완전한 박스형 형태의 유닛을 만들고 이것에 벽체나 바닥, 각종 부품을 설치하는 형태를 취하고 있다. 따라서 경량 형강재의 보-기둥 접합 등은 자동용접 로봇에 의해 접합되고 부품과 자재의 조립은 유닛의 생산 라인에 따라 사람에 의해 부착되고 있다. 현장에 반입된 유닛박스 작업은 주로 박스유닛간의 접합이 주를 이룬다.
도 2(a) 내지 도 2(c)에 도시된 보-기둥 접합부의 형상을 보면, 양방향 장변 보(13) 및 단변 보(15)와 기둥(11)은 접합 브라켓(16)에 용접하는 접합방식으로 접합부를 형성하고 있음을 알 수 있다. 그리고 모듈라 유닛(10)간의 연결은 보(13, 15)와 접합 브라켓(16)에 형성된 체결공(16a)을 통하여 이루어진다. 또한 바닥/천장부(12)는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 장변 보(13)에 ㄷ형강(13a)이 결합되고 상기 ㄷ형강(13a)의 외측에 각형강관인 장선(14)이 용접되거나, 장선(14)이 나무각재인 경우는 도 2(c)와 같이 결합된다.
이러한 모듈라 유닛(10)은, 유닛 크기별 유닛의 사용용도에 관계없이 일정한 접합부 형상을 보이고 있다. 이것은 공장생산 공정에서 접합부의 용접이 로봇에 의해 자동 용접되도록 생산라인이 형성되어 있기 때문에, 접합부 형상이 한가지 형태 로 되는 것이 유닛의 생산과 작업 효율성을 극대화할 수 있는 방법 중 하나인 것이다.
다른 종래기술을 살펴보기로 한다.
도 3은 다른 종래기술에 의한 모듈라 유닛의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 모듈라 유닛의 접합부 형상을 도시한 사시도이다.
이에 도시된 바와 같은 모듈라 유닛(20)에서는, 장변 보(23)와 단변 보(25) 및 다수의 장선(24)이 바닥부(22)를 이루고 있고, 상기 장변 보(23)와 단변 보(25)가 엔드플레이트(26)를 통해 기둥(21)에 접합되고 있다.
이러한 유닛박스 시스템은, 일본의 도요타 홈에서 사용되고 있는 것으로, 구조체를 공장 내에서 박스형으로 조립하고 외벽과 내장의 마감, 마감재와 천장 및 부품을 조립한 상태에서 현장에 반입하는 형태인 상기 세끼스이 하임과는 공장생산 방식이 다르기 때문에, 유닛박스 시스템이 서로 다르다. 즉, 도요타 홈에서의 생산공정은 벽체나 바닥 등 마감을 진행한 공정에 용접이 필요한 구조체를 조립한 후 주 구조체는 고력볼트(27)로 조립하여 유닛박스를 형성하게 된다. 따라서 주 구조체를 용접으로 접합하는 세끼스이 하임과는 상당한 차이가 있다. 현장에 반입된 유닛박스 작업은 주로 유닛박스의 층간, 수평간 접합이 주를 이룬다.
이러한 도요타 홈의 접합상세에 있어 세끼스이 접합부의 상세와 가장 다른 점은 세끼스이의 경우 보-기둥 접합부가 모두 용접 접합방식을 채택하고 있으나, 도요타 홈의 경우는 용접방식과 볼트접합 방식을 혼합하여 사용하고 있다는 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 도요타 홈의 2가지 유닛박스에서 최신모델이나 구형모델의 형태와는 관계없이 단변방향의 보-기둥 접합은 용접접합 방식을 채택하여 제작하고 있으며, 장변 방향의 보-기둥은 단변 방향과는 달리 보 단부의 엔드플레이트(26)에 체결공(26a)을 뚫어 기둥(21)과 고력볼트(27)로 접합하고 있다. 여기에서 유닛(20)이 골조 구성 형태면에서 세끼스이와 다른 한가지는 보-기둥 접합부의 위치이다. 즉, 세끼스이 하임은 기둥의 외측면에 보의 웨브면을 일치시켜 제작하였으나, 도요타 홈은 기둥의 내측 면에 상하 플랜지면이 일치하도록 보-기둥 접합부를 구성하였다는 것이다.
이러한 요인으로 세끼스이 하임의 구조체와는 달리 도요타 홈의 경우 단변방향 보(25)와 기둥(21)은 용접 접합하여 구조체를 완성하고 유닛의 바닥부(22)는 미리 재단되어 있는 장선(24)과 연결장치를 이용하여 용접접합한다. 그리고 미리 제작된 단변방향 구조체와 유닛 바닥부(22)와의 보-기둥 접합은 각각 고력볼트(27)를 이용하여 접합하게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 2가지의 종래기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 세끼스이 하임에 의한 모듈라 유닛(10)에 있어서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 보(13, 15)의 상하 플랜지와 결합하는 기둥(11) 외부에 보 연결용 ㄷ-형태 접합 브라켓(16)을 용접하고 보(13, 15)를 그 접합 브라켓(16)에 강접하는 방식으로 보(13, 15)와 기둥(11)을 접합하는 방법을 취하고 있다. 그런데 이 방법은 바닥하중을 보(13, 15) → ㄷ-형태 접합 브라켓(16) → 기둥(11)을 통하여 기초 및 지반으로 전달하므로 축방향력이 보(13, 15)에서 기둥(11)으로 직접 전달하지 못하고 접합 브라켓(16)을 통하여 우회하여 전달된다는 문제점이 있다. 따라서 단면력 전달이 원활하지 못하고 접합 브라켓 물량 및 용접량이 과도하게 요구되며, 내부 마감면에서 까다로울 수 있다.
한편, 도요타 홈에 의한 모듈라 유닛(20)에 있어서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 보(23)의 복부에 보 연결용 엔드플레이트(26)를 용접하고, 이들을 기둥(21)에 볼트(27)로 접합하는 방식으로 보(23)와 기둥(21)이 접합하는 방법을 취하고 있다. 이 방법은 바닥하중을 보(23) → 엔드플레이트(26) → 볼트(27) → 기둥(21)을 통하여 기초 및 지반에 전달한다. 따라서 이 방법 역시 바닥하중을 보(23)에서 기둥(21)으로 직접 전달하지 못하고 엔드플레이트(26)와 볼트(27)를 통하게 되므로 과도한 두께의 엔드플레이트 및 볼트량이 발생하고 용접량이 과다해지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 모듈라 유닛의 모서리 부분에 개방형 단면을 갖는 연결구를 위치시키고 상기 연결구에 의해 기둥과 보를 연결하여 모듈라 유닛의 일체 거동확보가 가능하게 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연결구를 통하여 바닥판 골조를 제작한 후 연결구를 포함한 바닥판 골조를 기둥에 접합하는 것이 가능한 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기둥이 연결구에 삽입된 상태로 접합됨으로써 기둥과 연결구 간의 제작오차의 수렴이 가능한 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 절곡형 단면을 갖는 보를 이용하여 바닥판 설치가 용이한 유닛 모듈라 시스템의 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 기둥, 보 및 바닥부로 이루어진 모듈라 유닛에서 상기 기둥과 보의 연결을 위해 사용되는 연결구에 있어서, 각 외측면에 보가 접합되는 ㄱ형상 단면부와, 상기 ㄱ형상 단면부의 각단으로부터 각각 직각으로 연장된 제1연장부와 제2연장부로 이루어지는 기본형강; 상기 기본형강을 보강하면서 상기 기둥의 저면이 안착되도록 상기 기본형강의 길이방향 일단에서 상기 기본형강 내면에 접합되는 제1스티프너; 및 상기 제1스티프너와 협력하여 상기 기본형강을 보강하고 상기 모듈라 유닛을 수직방향으로 적층 연결하기 위하여 상기 기본형강의 길이방향 타단에 접합되는 제2스티프너;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1스티프너는 상기 기둥이 상기 기본형강에 삽입된 상태로 상기 제1스티프너에 안착되도록 상기 기본형강의 길이방향 끝단으로부터 후퇴되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2스티프너에는 수직방향의 인접한 모듈라 유닛과의 결합을 위한 하나 이상의 수직유닛-체결공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 ㄱ형상 단면부에는 상기 보와의 볼트결합을 위하여 하나 이상의 보-체결공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 ㄱ형상 단면부는 상기 보와 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1연장부와 제2연장부 각각에는, 수평방향의 인접한 모듈라 유닛과의 결합을 위한 하나 이상의 수평유닛-체결공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2스티프너는 상기 제1 및 제2스티프너와 기본형강이 만나는 부분에 모살용접을 통해 상기 기본형강과 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1스티프너에 안착되는 기둥은 각형 강관인 것을 특징으로 한 다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 연결구; 각형 강관으로 이루어져 상기 연결구의 제1스티프너에 안착되어 상기 연결구의 기본형강에 결합되는 기둥; 절곡형 단면의 장변 보에 채널이 접합되고 상기 채널의 외부에 장선이 병렬로 결합되어 대면하는 장변 보 간을 연결하며, 상기 장변 보의 각단이 상기 연결구의 ㄱ형상 단면부의 일면에 체결되는 바닥부; 및 절곡형 단면을 갖고 각단이 상기 ㄱ형상 단면부의 타면에 체결되는 단변 보;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연결구의 ㄱ형상 단면부와 상기 바닥부의 장변 보 및 상기 ㄱ형상 단면부와 상기 단변 보는, 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 장변 보 및 단변 보는 각단에는 상기 ㄱ형상 단면부의 보-체결공에 대응되는 관통공을 갖는 엔드플레이트가 접합되고, 상기 연결구의 ㄱ형상 단면부와 상기 바닥부의 장변 보 및 상기 ㄱ형상 단면부와 상기 단변 보는, 상기 ㄱ형상 단면부의 보-체결공과 상기 엔드플레이트의 관통공을 통해 볼트 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기본형강에 보-체결공 및 수평유닛-체결공을 형성하고 제1스티프너와 수직유닛-체결공이 형성된 제2스티프너를 결합하여 연결구를 제작하는 단계; 장변 보와 장선을 결합하여 바닥부를 제작하는 단계; 단변 보와 상기 바닥부의 장변 보의 각단에, 상기 보-체결공에 대응되는 관통공을 갖는 엔드플레이트를 접합하여, 상기 보-체결공과 상기 관통공을 통한 볼트 결합에 의해 상기 장변 보 및 단변 보를 각각 연결구에 접합하는 단계; 및 각형 강관 형태의 기둥을 상기 연결구의 기본형강에 삽입하여 상기 제1스티프너에 안착시켜 상기 기본형강에 용접에 의해 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기본형강에 수평유닛-체결공을 형성하고 제1스티프너와 수직유닛-체결공이 형성된 제2스티프너를 결합하여 연결구를 제작하는 단계; 장변 보와 장선을 결합하여 바닥부를 제작하는 단계; 상기 연결구에 단변 보와 상기 바닥부의 장변 보를 각각 용접 결합하는 단계; 및 각형 강관 형태의 기둥을 상기 연결구의 기본형강에 삽입하여 상기 제1스티프너에 안착시켜 상기 기본형강에 용접에 의해 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법은, 모듈라 유닛의 모서리 부분에 개방형 단면을 갖는 연결구를 위치시키고 상기 연결구에 의해 기둥과 보를 연결하여 모듈라 유닛의 일체 거동확보가 가능하게 함으로써, 하중의 원활한 전달이 가능하여 모듈라 구조물의 안정성이 향상되는 효과가 있다.
그리고 유닛의 연결부가 인접한 유닛의 연결부와 직접 체결됨으로써 기초부나 층간대의 고정도가 증가되는 잇점이 있다.
또한 유닛간 수평 결합시 상기 연결구의 개방부를 통한 유닛간 고정도 확보로 인하여 전체 구조물의 횡방향 강성이 증대되는 장점이 있다.
아울러, 상기 연결구가 개방형 단면을 가지고 있어 유닛간 수직 결합시 상기 연결구의 개방부를 통하여 층간대에서 자유로운 체결이 가능함으로써, 전체 구조물의 일체 거동 확보가 가능하다는 잇점이 있다.
한편, 본 발명에 의하면, 연결구를 통하여 바닥판 골조를 제작한 후 연결구를 포함한 바닥판 골조를 기둥에 접합하는 것이 가능함으로써, 바닥판 공장 시공이 편리해진다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 기둥이 연결구에 삽입된 상태로 접합됨으로써 기둥과 연결구 간의 제작오차의 수렴이 가능함으로써, 기둥과 연결구간의 제작오차가 어느 정도 있어도 현장에서 시공이 가능하다는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 절곡형 단면을 갖는 보를 이용하여 바닥판 설치가 용이하여, 바닥판 PC화 및 EPS 폼 이용이 가능함으로써 바닥판의 경량화, 충격 및 진동 성능의 확보가 가능하다는 효과가 있다.
또한 절곡형 단면을 갖는 보를 사용함으로써 비대칭 단면의 횡좌굴 구속효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
아울러, 보와 장선의 결합시에 채널을 활용함으로써 웨브 오픈형 단면의 횡방향 변형이 감소되는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 유닛 모듈라 시스템의 연결구, 모듈라 유닛 및 그 모듈라 유닛의 제작방법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.
먼저 본 발명에 따른 유닛 모듈라 시스템의 연결구에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 유닛 모듈라 골조 형상을 개략적으로 도시한 사시도 이고, 도 6은 본 발명에 따른 유닛 모듈라 시스템의 연결구를 도시한 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 연결구의 분해 사시도이다. 그리고 도 8은 본 발명에 따른 연결구에 기둥과 보가 접합된 상태를 도시한 정면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 상태에 대한 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 연결구로 연결된 층간대를 도시한 정면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 연결구에 두 개의 보가 연결된 상태를 도시한 평면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연결구(110)는, 기둥(120), 보(단변 보)(130) 및 바닥부(140)로 이루어지는 모듈라 유닛(100)에서 상기 기둥(120), 보(130) 및 바닥부(140)를 연결하고, 인접한 모듈라 유닛(100)과 수평 및 수직 방향으로 연결되어 건축물을 시공하기 위한 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 연결구(110)의 측면에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 바닥부(140)를 구성하는 장변 보(141)와, 상기 연결구(110) 사이를 연결하는 단변 보(130)가 접합된다. 그리고 상기 연결구(110)의 길이방향으로는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 기둥(120)이 접합된다. 이와 같이 상기 연결구(110)에, 장변 보(141), 단변 보(130) 및 기둥(120)이 연결되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 건축물을 구성하기 위한 하나의 모듈라 유닛(100)이 완성된다.
이 유닛(100)은 수평 방향 및 수직 방향으로 서로 연결되면서 설계된 건축물을 형성하게 된다. 이때 인접한 유닛과 유닛 간의 연결은 상기 연결구(110) 간의 연결에 의해 이루어진다.
이러한 연결구(110)는, 기본형강(111), 제1스티프너(116) 및 제2스티프 너(117)를 포함하여 이루어진다. 상기 기본형강(111)은, 도 6에 도시된 바와 같이, ㄱ형상을 가지는 ㄱ형상 단면부(112)와, 상기 단면부(112)의 각단에서 각각 직각으로 연장된 제1연장부(113)와 제2연장부(114)로 구성된다. 간단히 설명하면, 상기 기본형강(111)은 일정 길이를 갖는 각형 강관에서 어느 한쪽 모서리 부분이 절단된 개방형 단면 형태를 갖는다. 이때 상기 기본형강(111)의 제1연장부(113)와 제2연장부(114) 사이의 개방부(115)는, 유닛 조립시 유닛의 외측방향에 위치하게 되어 모듈라 유닛의 제작이나 유닛간의 연결시에 이용될 수 있도록 설계되어 있다.
그리고 상기 기본형강(111)에는 기둥(120)이 삽입되어 상기 기본형강(111)에 접합되는 것을 예정하고 있으므로, 이를 위해 상기 기본형강(111)의 단면은 상기 기둥(120)이 삽입될 수 있게 형성된다. 본 발명에서는 상기 기둥(120)이 각형 강관으로 이루어진 것으로 예시되어 있으므로, 상기 기본형강(111)의 단면은 각형 강관의 기둥(120)과 내접할 수 있도록 형성된다.
또한 상기 기본형강(111)의 ㄱ형상 단면부(112)에는, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 장변 보(141) 및 단변 보(130)와의 볼트결합을 위한 하나 이상의 보-체결공(112a)이 형성된다. 그런데 상기 ㄱ형상 단면부(112)에 장변 보(141) 및 단변 보(130)가 용접에 의해 결합되는 것으로 설계된 경우에는, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 상기 보-체결공(112a)이 형성될 필요는 없다.
아울러, 상기 기본형강(111)의 제1 및 제2연장부(113, 114) 각각에는, 수평방향의 인접한 유닛과의 결합을 위한 하나 이상의 수평유닛-체결공(113a, 114a)이 형성된다.
한편, 상기 기본형강(111)의 길이방향 일단 및 타단에는 상기 기본형강(111)의 내면으로 제1스티프너(116)와 제2스티프너(117)가 접합된다. 상기 제1 및 제2스티프너(116, 117)는 상기 기본형강(111)의 좌굴을 방지하기 위한 보강 철판으로서, 상기 제1스티프너(116)는 상기 기본형강(111)과 기둥(120)의 접합부위에 접합되고, 상기 제2스티프너(117)는 보의 플랜지에 대응되는 위치에 수평으로 접합된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제1스티프너(116)는 상기 기본형강(111)을 보강하면서 상기 기둥(120)의 저면이 안착되도록 상기 기본형강(111)의 길이방향 일단에서 상기 기본형강(111)의 내면에 접합된다. 이때 상기 제1스티프너(116)는, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기둥(120)이 상기 기본형강(111)에 삽입된 상태로 상기 제1스티프너(116)에 안착되도록 상기 기본형강(111)의 길이방향 끝단으로부터 후퇴되어 설치된다.
그리고 상기 제1스티프너(116)는 상기 기본형강(111)과 모살용접을 통해 상기 기본형강(111)에 접합된다. 그러나 이러한 접합 방식은, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다른 접합 방식으로 변경되어 수행될 수도 있다.
상기 제2스티프너(117)는, 상기 제1스티프너(116)와 협력하여 상기 기본형강(111)을 보강하면서, 상기 모듈라 유닛(100)을 수직방향으로 적층 연결하기 위하여 상기 기본형강(111)의 길이방향 타단에 접합된다. 이러한 제2스티프너(117)는 상기 제1스티프너(116)와 접합 위치만 상이할 뿐 그 외형은 서로 동일하다.
다만, 상기 제2스티프너(117)에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 인접한 모듈라 유닛(100)과 수직방향으로의 결합을 위한 하나 이상의 수직유닛-체결공(117a)이 형성된다. 이러한 수직유닛-체결공(117a)을 통하여 수직방향 하부에 배치되는 모듈라 유닛의 제2스티프너(117)와 그 상부에 배치되는 모듈라 유닛의 제2스티프너(117)가 볼트 결합되어, 유닛간 수직방향 체결이 이루어진다.
다음으로, 상기와 같은 연결구를 포함하는 모듈라 유닛에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 유닛 모듈라 시스템의 모듈라 유닛(100)은, 연결구(110), 기둥(120), 바닥부(140) 및 단변 보(130)를 포함하여 이루어진다. 이때 모듈라 유닛(100)에는, 바닥부(140)에 설치되는 바닥 슬래브(예를 들면, PC 바닥판)(149)를 더 포함할 수도 있다.
여기서 상기에서 이미 상세하 설명된 연결구(110)가 본 모듈라 유닛(100)에 사용되는 것이므로, 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
상기 기둥(120)은, 도 9에 도시된 바와 같은 각형 강관으로 이루어지고 모듈라 유닛(100)에서 수직재로서 기능한다. 상기 기둥(120)의 양단에는 각각 상기 연결구(110)가 접합된다. 이때 상기 기둥(120)의 각단은 상기 연결구(110)의 기본형강(111)에 삽입되어 제1스티프너(116)에 안착된 상태에서 상기 기본형강(111)에 용접으로 결합된다.
바닥부(140)는 크게 장변 보(141)와 장선(145)으로 구성된다. 이때 본 실시예에서 예시된 장변 보(141)는, 도 12에 도시된 바와 같은 절곡형 단면을 갖는 것으로, 내측에 채널을 형성하기 위하여 L형강편(147)이 결합된다. 그러나 장변 보(141)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 경량 ㄷ형강 또는 립 ㄷ형강에 채널을 형성하기 위한 L형강편(147)이 결합된 형태도 사용될 수 있다.
상기 장선(145)은, 도 12에 도시된 바와 같은 각형 강관으로 이루어지고, 그 각단은 상기 장변 보(141)에서 채널의 외측면, 즉 L형강편(147)의 외면에 모살용접에 의해 접합된다. 이러한 장선(145)은 대면하는 장변 보(141)에 접합되고 일정 간격을 두고 병렬로 배치된다. 이때 병렬로 배치되는 장선(145)의 개수는 장선(145)간의 간격 및 바닥부(140)의 크기에 따라 결정된다.
이와 같이 구성되는 바닥부(140)는 상기 장변 보(141)를 통해 상기 연결구(110)의 ㄱ형상 단면부(112)의 일면에 체결된다. 이때 상기 장변 보(141)와 ㄱ형상 단면부(112)의 체결방식은, 크게 용접과 볼트결합으로 구분할 수 있다.
먼저 용접에 의한 체결은, 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 연결구(110)의 ㄱ형상 단면부(112)에 상기 장변 보(141)의 일단을 맞댄 상태에서 용접을 하여 상기 ㄱ형상 단면부(112)와 장변 보(141)를 결합함에 의해 이루어진다.
또한 볼트 결합에 의한 체결을 위해서는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 장변 보(141)의 각단에, 상기 ㄱ형상 단면부(112)의 보-체결공(112a)에 대응하는 관통공(143a)을 갖는 엔드플레이트(143)가 접합되어 있어야 한다. 이때 상기 장변 보(141)에 대한 엔드플레이트(143)의 접합은 용접에 의해 이루어지는 것이 일반적이다. 이러한 엔드플레이트(143)의 관통공(143a)과 상기 ㄱ형상 단면부(112)의 보-체결공(112a)을 통해 볼트 결합함으로써 상기 바닥부(140)는 연결구(110)에 체결된다.
한편, 단변 보(130)는 상기 연결구(110)의 ㄱ형상 단면부(112)에 접합되는 것으로, 상기 ㄱ형상 단면부(112)의 일면에 접합되는 상기 장변 보(141)와 수직하 도록 상기 ㄱ형상 단면부(112)의 타면에 접합된다. 이때 상기 단변 보(130)의 구성과 상기 단변 보(130)와 상기 ㄱ형상 단면부(112)의 결합 방식은, 상기 장변 보(141)의 경우와 동일하다. 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 상기에서 설명한 모듈라 유닛의 제작방법에 대해 도 13에 도시된 순서도를 참조하여 설명한다. 그런데 이러한 제작방법은, 상기 모듈라 유닛에 대한 설명에서 이미 상당부분 언급되었으므로, 보(130, 141)와 연결구(110)의 결합방식에 따른 분류, 즉, 볼트 결합방식 및 용접 결합방식으로 구분하여 간략하게 설명한다.
먼저 볼트 결합방식에 의한 제작방법은, 도 13a에 도시된 바와 같이, 먼저 기본형강(111)에 보-체결공(112a) 및 수평유닛-체결공(113a, 114a)을 형성하고 제1스티프너(116)와 수직유닛-체결공(117a)이 형성된 제2스티프너(117)를 결합하여 상기에서 언급한 바와 같은 연결구(110)를 제작하는 단계(단계 S10), 장변 보(141)와 장선(145)을 결합하여 바닥부(140)를 제작하는 단계(단계 S11), 단변 보(130)와 상기 바닥부(140)의 장변 보(141)의 각단에, 상기 보-체결공(112a)에 대응하는 관통공(143a)을 갖는 엔드플레이트(143)를 접합하여, 상기 보-체결공(112a)과 상기 관통공(143a)을 통한 볼트 결합에 의해 상기 장변 보(141)와 단변 보(130)를 각각 연결구(110)에 접합하는 단계(단계 S12), 및 각형 강관 형태의 기둥(120)을 상기 연결구(110)의 기본형강(111)에 삽입하여 상기 제1스티프너(116)에 안착시켜 상기 기본형강(111)에 용접에 의해 결합하는 단계(단계 S13)로 이루어진다.
한편, 용접 결합방식에 의한 제작방법은, 상기 기본형강(111)에 보-체결 공(112a)이 형성되어 있지 않다는 점, 상기 단변 보(130)와 장변 보(141)에 엔드플레이트(143)가 접합되어 있지 않다는 점 및 상기 단변 보(130)와 장변 보(141)를 연결구(110)에 용접에 의해 결합한다는 점에서 상기 볼트 결합방식에 의한 제작방법과 상이하다.
보다 상세히 설명하면, 용접 결합방식에 의한 제작방법은, 도 13b에 도시된 바와 같이, 먼저 기본형강(111)에 수평유닛-체결공(113a, 114a)을 형성하고 제1스티프너(116)와 수직유닛-체결공(117a)이 형성된 제2스티프너(117)를 결합하여 상기에서 언급한 바와 같은 연결구(110)를 제작하는 단계(단계 S20), 장변 보(141)와 장선(145)을 결합하여 바닥부(140)를 제작하는 단계(단계 S21), 단변 보(130)와 상기 바닥부(140)의 장변 보(141)를 각각 상기 연결구(110)에 용접 결합하는 단계(단계 S22), 및 각형 강관 형태의 기둥(120)을 상기 연결구(110)의 기본형강(111)에 삽입하여 상기 제1스티프너(116)에 안착시켜 상기 기본형강(111)에 용접에 의해 결합하는 단계(단계 S23)로 이루어진다.
다음으로, 상기와 같은 모듈라 유닛을 수평방향 및 수직방향으로 연결하여 건축물을 시공하는 과정에 대해 설명한다.
먼저 수평방향 연결에 대해 도 14(a) 내지 도 14(d)를 참조하여 설명한다.
도 14(a)에서는 사각형으로 도시된 모듈라 유닛(100) 5개가 수평방향으로 결합된 상태를 개략적으로 도시하고 있다. 이때 도 14(a)에서 a부분에는 4개의 유닛이 만나고, b부분에는 2개의 유닛이 만나며, c부분은 3개의 유닛이 만나는 경우를 예시하고 있다.
이러한 a, b, c부분의 각 상세를 보면, 도 14(b) 내지 도 14(d)에 도시된 바와 같이, 각 유닛(100)은, 각 유닛의 연결구(110)를 통하여 서로 볼트 결합된다. 보다 상세히 설명하면, 상기 연결구(110)의 기본형강(111)을 구성하는 제1연장부(113) 및 제2연장부(114)에 형성된 수평유닛-체결공(113a, 114a)을 통하여 인접한 유닛간 연결구(110)는 서로 체결된다. 이때 유닛간의 볼트 결합은 상기 기본형강(111)의 개방부(115)를 통하여 작업이 이루어지고, 이러한 작업은 하층부 층간대에서 수행된다.
다음에, 수직방향 연결에 대해 도 15(a) 내지 도 15(d)를 참조하여 설명한다.
도 15(a)에서는 하층부 2개의 유닛 상에 각각 상층부 유닛(100)이 적층된 형태를 도시하고 있다. 이때 A부분은 유닛의 연결구(110)와 그 주변부를 나타내고 그 상세가 도 15(b) 및 도 15(c)(도 15(b)의 A-A'선에 따른 단면도)에 도시되어 있고, B-B'선은 각 유닛(100)의 보 간의 연결부위의 단면을 나타내고, 그 상세가 도 15(d)(도 15(a)의 B-B'선에 따른 단면도)에 도시되어 있다.
도 15(b) 및 도 15(c)에 도시된 바와 같이, A부분의 상세를 보면, 하부층 유닛과 상부층 유닛은 연결구(110)의 제2스티프너(117)에 형성된 수직방향-체결공(117a)에 의해 볼트 결합되고 있음을 알 수 있다. 이때 유닛간의 볼트 결합은, 수평방향 연결과 마찬가지로, 상기 기본형강(111)의 개방부(115)를 통하여 작업이 이루어지고, 이러한 작업은 하층부 층간대에서 수행된다.
또한 이러한 볼트 결합과 더불어 하부층 유닛의 보(130, 141)와 상부층 유닛 의 보(130, 141)도, 도 15(d)에 도시된 B-B'선 단면과 같이, 각각의 플랜지를 통하여 볼트 결합된다.
이상과 같은 수평방향의 연결과 수직방향의 연결은 건축물의 설계에 따라 연속적으로 시공되어 건축물의 골조를 완성하게 된다.
위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 을 벗어나지 않는 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.
도 1은 종래기술에 의한 모듈라 유닛의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 모듈라 유닛의 접합부 형상 및 상세를 도시한 사시도,
도 3은 다른 종래기술에 의한 모듈라 유닛의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 모듈라 유닛의 접합부 형상을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 유닛 모듈라 골조 형상을 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 유닛 모듈라 시스템의 연결구를 도시한 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 연결구의 분해 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 연결구에 기둥과 보가 접합된 상태를 도시한 도면,
도 9는 도 8에 도시된 상태에 대한 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 연결구로 연결된 층간대를 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 연결구에 두 개의 보가 연결된 상태를 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 모듈라 유닛에서의 보와 장선의 접합 형상을 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 모듈라 유닛의 제작방법을 도시한 순서도,
도 14는 본 발명에 따른 유닛간 수평 연결 형상을 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 유닛간 수직 연결 형상을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100 : 모듈라 유닛 110 : 연결구
111 : 기본형강 112 : ㄱ형상 단면부
113 : 제1연장부 114 : 제2연장부
115 : 개방부 116 : 제1스티프너
117 : 제2스티프너 120 : 기둥
130 : 단변 보 140 : 바닥부
141 : 장변 보 143 : 엔드플레이트
145 : 장선 147 : L형강편

Claims (13)

  1. 기둥, 보 및 바닥부로 이루어진 모듈라 유닛에서 상기 기둥과 보의 연결을 위해 사용되는 연결구에 있어서,
    각 외측면에 보가 접합되는 ㄱ형상 단면부와, 상기 ㄱ형상 단면부의 각단으로부터 각각 직각으로 연장된 제1연장부와 제2연장부로 이루어지는 기본형강;
    상기 기본형강을 보강하면서 상기 기둥의 저면이 상기 기본형강에 삽입된 상태로 안착되도록 상기 기본형강의 길이방향 일단으로부터 후퇴되어 상기 기본형강 내면에 접합되는 제1스티프너; 및
    상기 제1스티프너와 협력하여 상기 기본형강을 보강하고 상기 모듈라 유닛을 수직방향으로 적층 연결하기 위하여 상기 기본형강의 길이방향 타단에 접합되는 제2스티프너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2스티프너에는, 수직방향의 인접한 모듈라 유닛과의 결합을 위한 하나 이상의 수직유닛-체결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 ㄱ형상 단면부에는 상기 보와의 볼트결합을 위하여 하나 이상의 보-체결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구.
  5. 제3항에 있어서, 상기 ㄱ형상 단면부는 상기 보와 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1연장부와 제2연장부 각각에는, 수평방향의 인접한 모듈라 유닛과의 결합을 위한 하나 이상의 수평유닛-체결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2스티프너는 상기 제1 및 제2스티프너와 기본형강이 만나는 부분에 모살용접을 통해 상기 기본형강과 결합되는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1스티프너에 안착되는 기둥은 각형 강관인 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 연결구.
  9. 제7항에 기재된 구성을 갖는 연결구;
    각형 강관으로 이루어져 상기 연결구의 제1스티프너에 안착되어 상기 연결구 의 기본형강에 결합되는 기둥;
    절곡형 단면의 장변 보에 채널이 형성되고 상기 채널의 외부에 장선이 병렬로 접합되어 대면하는 장변 보 간을 연결하며, 상기 장변 보의 각단이 상기 연결구의 ㄱ형상 단면부의 일면에 체결되는 바닥부; 및
    절곡형 단면을 갖고 각단이 상기 ㄱ형상 단면부의 타면에 체결되는 단변 보;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 모듈라 유닛.
  10. 제9항에 있어서, 상기 연결구의 ㄱ형상 단면부와 상기 바닥부의 장변 보 및 상기 ㄱ형상 단면부와 상기 단변 보는, 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 모듈라 유닛.
  11. 제9항에 있어서, 상기 장변 보 및 단변 보는 각단에는 상기 ㄱ형상 단면부의 보-체결공에 대응되는 관통공을 갖는 엔드플레이트가 접합되고,
    상기 연결구의 ㄱ형상 단면부와 상기 바닥부의 장변 보 및 상기 ㄱ형상 단면부와 상기 단변 보는, 상기 ㄱ형상 단면부의 보-체결공과 상기 엔드플레이트의 관통공을 통해 볼트 결합되는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 모듈라 유닛.
  12. 기본형강에 보-체결공 및 수평유닛-체결공을 형성하고 제1스티프너와 수직유닛-체결공이 형성된 제2스티프너를 결합하여 제7항에 기재된 연결구를 제작하는 단계;
    장변 보와 장선을 결합하여 바닥부를 제작하는 단계;
    단변 보와 상기 바닥부의 장변 보의 각단에, 상기 보-체결공에 대응되는 관통공을 갖는 엔드플레이트를 접합하여, 상기 보-체결공과 상기 관통공을 통한 볼트 결합에 의해 상기 장변 보 및 단변 보를 각각 연결구에 접합하는 단계; 및
    각형 강관 형태의 기둥을 상기 연결구의 기본형강에 삽입하여 상기 제1스티프너에 안착시켜 상기 기본형강에 용접에 의해 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈라 유닛의 제작방법.
  13. 기본형강에 수평유닛-체결공을 형성하고 제1스티프너와 수직유닛-체결공이 형성된 제2스티프너를 결합하여 제7항에 기재된 연결구를 제작하는 단계;
    장변 보와 장선을 결합하여 바닥부를 제작하는 단계;
    상기 연결구에 단변 보와 상기 바닥부의 장변 보를 각각 용접 결합하는 단계; 및
    각형 강관 형태의 기둥을 상기 연결구의 기본형강에 삽입하여 상기 제1스티프너에 안착시켜 상기 기본형강에 용접에 의해 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유닛 모듈라 시스템의 제작방법.
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