KR100972197B1 - 건축 모듈러 유닛 - Google Patents

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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

모듈러 건축물의 보와 기둥 접합 구조 및 모듈러 유닛들의 접합 구조를 개선하여 모듈러 유닛의 적층 및 조립을 용이하게 구현할 수 있는 건축 모듈러 유닛을 제공한다. 건축 모듈러 유닛은 복수개의 기둥, 기둥의 일측에 각각 결합되는 복수개의 플레이트들이 서로 조합되어 적어도 일측이 개구된 삽입 공간을 형성하는 연결부재, 및 연결부재의 삽입 공간에 양단이 각각 끼워져 결합되는 복수개의 보를 포함하며, 연결부재는 적어도 복수의 방향으로 개구된 삽입 공간을 형성한다.
모듈러 유닛, 기둥, 보, 연결부재, 플레이트, 서포트

Description

건축 모듈러 유닛{ARCHITECTURAL MODULAR UNIT}
본 발명은 건축 모듈러 유닛에 관한 것이다.
건축용 모듈러 유닛은 적층 및 조립을 통해 건축물을 구성하는 구조 시스템이다. 모듈러 유닛을 이용하여 건축물을 구성하기 위해서는 먼저, 모듈러 유닛을 구성해야 한다. 모듈러 유닛은 기둥과 엔드 플레이트가 용접된 보를 볼트를 이용해 접합함으로써 이루어진다. 이들 모듈러 유닛 간의 접합은 기둥의 단부에 용접된 엔드 플레이트, 이와 접합되는 모듈러 유닛의 기둥 단부에 용접된 엔드 플레이트를 볼트를 이용해 상호 접합하여 이루어진다.
그런데, 이러한 종래의 기술은 각형 강관 기둥과 보의 접합을 위해 각형 강관 기둥에 접합용 개구부를 두는 방식으로 기둥의 단면손실이 발생한다. 또한, 기둥과 보의 접합이 3~4개의 볼트로 접합되며, 장변보와 단변보는 직접적으로 접합되지 않음으로써 접합부의 강도가 높지 않게 된다. 이러한 이유로, 모듈러 유닛의 운송이나 양중 과정에서 접합부의 변형으로 인해 모듈러 유닛에 설치되는 마감 자재들이 손상되는 문제점이 있다.
모듈러 건축물의 보와 기둥 접합 구조 및 모듈러 유닛들의 접합 구조를 개선하여 모듈러 유닛의 적층 및 조립을 용이하게 구현할 수 있는 건축 모듈러 유닛을 제공한다.
건축 모듈러 유닛은 복수개의 기둥, 기둥의 일측에 각각 결합되는 복수개의 플레이트들이 서로 조합되어 복수의 방향으로 개구된 삽입 공간을 형성하는 연결부재, 및 연결부재의 삽입 공간에 양단이 각각 끼워져 결합되는 복수개의 보를 포함하며, 연결부재의 삽입 공간으로 삽입된 각각의 보는 서로 이격된 상태에서 적어도 2개의 플레이트에 각각 연결되어 상기 연결부재와 일체로 결합되며, 복수개의 플레이트들이 서로 조합된 상태에서 서로 다른 높이를 갖는다.
복수개의 기둥은 서로 같은 길이를 갖고, 복수개의 기둥은 4개의 기둥으로 이루어질 수 있다.
연결부재는 기 설정된 간격을 두고 기둥의 길이방향을 따라 기둥에 각각 결합되는 2개의 플레이트로 이루어지며, 2개의 플레이트를 통해 복수의 삽입 공간으로 삽입된 각각의 보를 직접 연결하는 수평 플레이트, 2개의 수평 플레이트의 외측에 각각 결합되어 외벽을 형성하는 2개의 플레이트로 이루어지며, 수평 플레이트에 각각 결합된 상태에서 기둥의 길이 방향을 따라 수평 플레이트의 일측으로 돌출 형성되는 수직 플레이트를 포함할 수 있다.
기둥과 연결부재는 각각의 접합 부분이 용접 결합될 수 있다.
2개의 수평 플레이트는 상측에 배치되는 제1 플레이트, 제1 플레이트의 하측에 배치되는 제2 플레이트를 포함하며, 제1 플레이트와 제2 플레이트는 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
연결부재는 기둥의 상단과 하단에 각각 1개씩 결합될 수 있다.
복수개의 보는 서로 다른 길이를 갖는 장변보와 단변보를 포함하며, 복수개의 보는 기둥의 상단에 배치되는 4개의 보와 기둥의 하단에 배치되는 4개의 보를 포함할 수 있다.
보와 연결부재는 각각의 접합 부분이 용접 결합될 수 있다.
복수개의 기둥, 연결부재 및 보의 조합으로 형성되는 모듈러 유닛이 복수개로 적층되는 경우 서로 인접되는 수평 플레이트들은 분리 가능한 구조로 체결되며, 서로 인접되는 수평 플레이트들은 나사 결합될 수 있다.
복수개의 기둥, 연결부재 및 보의 조합으로 형성되는 모듈러 유닛이 복수개로 적층되는 경우 서로 인접되는 장변보들은 서포트 플레이트를 통해 일체로 연결될 수 있다. 그리고 최하단의 기둥 단부에 결합되어 최하단의 기둥과 바닥면 사이에서 적층된 모듈러 유닛들을 지지하는 서포트를 더 포함하며, 최하단의 장변보와 바닥면 사이에 결합되어 최하단 장변보의 처짐을 감소시키는 보조 서포트를 더 포함할 수 있다.
건축 모듈러 유닛은 기둥에 개구부를 형성하지 않고도 기둥과 보를 용이하게 접합할 수 있으며, 보와 기둥의 접합뿐만 아니라 단변보와 장변보를 직접적으로 접합함으로써 접합부의 수평 강도 및 강성을 높일 수 있다.
또한, 보와 보의 접합이 가능하도록 건축 모듈러 유닛의 적층시 서로 인접되는 수평플레이트를 이용해 볼트로 접합하고 1층 모듈은 보의 중간 부위에 서포트 플레이트를 구비하여 보의 처짐을 최소화할 수 있다.
또한, 기둥과 단변보 및 장변보가 서로 접합되어 단위 모듈의 부재간 접합 강도를 극대화할 수 있다.
또한, 모듈러 유닛의 보부재로 사용되는 자재의 사용에 있어 기둥과 직접 접합되지 않고 일정 간격을 두고 수직 플랜지와 수평 플랜지를 통해 접합되므로 길이방향으로 정확하게 재단할 필요가 없으므로 가공비를 절감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축 모듈러 유닛의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건축 모듈러 유닛은 기둥(10), 보(20), 연결부재(30)를 포함한다. 본 발명의 실시예는 모듈러 건축물의 보와 기둥 접합 구조 및 모듈러 유닛들의 접합 구조를 개선하여 모듈러 유닛을 적층 및 조립하여 건축물을 구성한다.
기둥(10)은 복수개로 형성되며, 복수개의 기둥(10)은 서로 같은 길이를 갖는다. 복수개의 기둥(10)은 4개로 이루어진다.
보(20)는 연결부재(30)의 삽입 공간에 양단이 각각 끼워져 결합되며, 복수개 로 이루어진다. 복수개의 보(20)는 서로 다른 길이를 갖는 장변보(22)와 단변보(24)를 포함하며, 복수개의 보(20)는 기둥(10)의 상단에 배치되는 4개의 보와 기둥(10)의 하단에 배치되는 4개의 보를 포함한다.
연결부재(30)는 수평 플레이트(32, 34)와 수직 플레이트(36)의 조합으로 이루어진다. 연결부재(30)는 기둥(10)의 상단과 하단에 각각 1개씩 결합된다. 기둥(10)이 4개로 이루어지는 경우 연결부재(30)는 한 개의 기둥(10)에 2개씩 총 8개로 이루어진다.
도 2는 도 1에서 기둥(10), 연결부재(30) 및 보(20)의 결합관계를 도시한 부분 사시도이다.
도 2를 참조하면, 연결부재(30)는 기둥(10)의 일측에 각각 결합되는 복수개의 플레이트들이 서로 조합되어 적어도 일측이 개구된 삽입 공간을 형성한다. 연결부재(30)는 적어도 복수의 방향으로 개구된 삽입 공간을 형성한다. 연결부재(30)를 통해 본 발명의 실시예는 기둥(10)에 개구부를 형성하지 않고도 기둥(10)과 보(20)를 용이하게 접합할 수 있다. 이러한 접합방식은 보(20)와 기둥(10)의 접합뿐만 아니라 단변보(24)와 장변보(22)를 직접적으로 접합함으로써 접합부의 수평 강도 및 강성을 높일 수 있다.
수평 플레이트(32, 34)는 기 설정된 간격을 두고 기둥(10)의 길이방향에 각각 결합되며, 2개의 수평 플레이트(32, 34)가 한 조로 이루어진다. 2개의 수평 플레이트(32, 34)는 상측에 배치되는 제1 플레이트(32), 제1 플레이트(32)의 하측에 배치되는 제2 플레이트(34)를 포함하며, 제1 플레이트(32)와 제2 플레이트(34)는 서로 동일한 형상으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수평 플레이트(32, 34)는 단변보(24)와 장변보(22)를 직접 연결하는 기능을 갖는다. 이를 통해 건축 모듈러 유닛 전체의 4개 보가 구조적으로 직접 결합되어 모듈러 유닛의 운송, 양중 등의 과정에서 전체적인 변형을 방지하는 기능을 갖는다. 만약, 수평 플레이트가 단변보(24)와 장변보(22)에 각각 분리형태로 결합된다면 수평 플레이트의 일체 구조에 비해 단변보(24) 및 장변보(22)와의 결합력이 저하될 수 있으며, 모듈러 유닛의 변형을 방지하는 것도 어려운 문제점이 있다.
수직 플레이트(36)는 2개의 수평 플레이트(32, 34)의 외측에 각각 결합되어 외벽을 형성하며, 2개의 수직 플레이트(36)가 한 조로 이루어진다. 수직 플레이트(36)는 기둥(10)과 보(20)의 접합 기능 외에도 추가적으로 기둥(10)과 보(20)의 접합시 구조보강의 기능을 갖는다. 도 2를 참조하면, 수직 플레이트(36)가 수평 플레이트(32)보다 위쪽으로 돌출되도록 함으로써, 수평 플레이트(32)의 수직 리브 기능을 하도록 한다. 따라서, 수직 플레이트(36)는 기둥(10)과 보(20)의 접합 기능 뿐만 아니라 장변보(22)의 휨변형을 감소시키는 기능을 하며, 장변보(22)의 진동이나 처짐을 줄여주는 기능을 한다. 한편, 수직 플레이트(36)가 수평 플레이트(32)보다 돌출되도록 하는 것은 도 2에 도시한 바와 같이 일방향으로 한정할 수 있다. 예를 들어, 모듈러 유닛이 적층되는 경우 수직 플레이트(36)의 돌출 부분을 내측으로 향하도록 한정함으로써 수직 플레이트(36)의 돌출 부분으로 인해 적층되는 모듈러 유닛 간에 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 기둥(10)과 연결부재(30)는 각각의 접합 부분이 용접 결합된다. 그리고 보(20)와 연결부재(30)는 각각의 접합 부분이 용접 결합된다. 즉, 기둥(10)에 별도로 접합된 2개의 수평 플레이트(32, 34)와 2개의 수직 플레이트(36)를 조합하여 연결부재(30)를 구성하고, 기둥(10)과 보(20)가 연결부재(30)를 통해 상호 용접 접합된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 모듈러 유닛은 기둥(10), 장변보(22), 단변보(24)를 접합함에 있어 연결부재(30)를 구성하는 2개의 수평 플레이트(32, 34)와 2개의 수직 플레이트(36)를 기둥(10)에 용접 접합하고 연결부재(30)의 개구된 삽입공간에 장변보(22)와 단변보(24)를 각각 삽입한 후 각각의 보(20)를 용접하여 접합부를 구성한다. 이러한 경우, 모듈러 유닛의 보(20)로 사용되는 자재의 사용에 있어 기둥(10)과 직접 접합되지 않고 일정 간격을 두고 수직 플레이트(36)와 수평 플레이트(32, 34)를 통해 접합되므로 길이방향으로 정확하게 재단할 필요가 없으므로 가공비를 절감할 수 있다.
그리고 모듈러 유닛이 적층되는 경우 서로 인접된 모듈러 유닛들은 기둥(10)과 보(20)를 연결하는 연결부재(30)에서 서로 인접되는 수평 플레이트(32, 34)간 상호 접합을 통해 연결된다. 이러한 연결 구조에 의하면 적층되는 모듈러 유닛들은 장변보(22)와 단변보(24)가 각각의 수평 플레이트(32, 34)로 접합되어 단위 모듈러 유닛의 부재간 접합 강도를 극대화 할 수 있다. 또한, 모듈러 유닛의 골조 강성이 높아져 운송 중 마감자재의 손상 등이 최소화될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 건축 모듈러 유닛이 적층된 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에서 기둥(10), 연결부재(30) 및 보(20)의 결합관계를 도시한 부분 사시도이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 복수개의 기둥(10), 연결부재(30) 및 보(20)의 조합으로 형성되는 모듈러 유닛이 2단으로 적층되는 경우 1단의 상부와 2단의 하부에서 서로 인접되는 수평 플레이트(32, 34)들은 분리 가능한 구조로 체결된다. 서로 인접되는 수평 플레이트(32, 34)들은 나사(또는 볼트) 결합될 수 있다. 서로 인접되는 수평 플레이트(32, 34)들은 나사(또는 볼트)가 결합될 수 있는 구멍을 갖는다. 따라서, 2개의 모듈러 유닛이 상호 적층되어 접합되는 경우 상부측 모듈러 유닛의 기둥(10) 및 보(20)와 접합된 수평 플레이트(32, 34)의 하부측 제2 플레이트(34)와 하부측 모듈러 유닛의 기둥(10)과 보(20)가 접합된 수평 플레이트(32, 34)의 상부측 제1 플레이트(32)를 볼트를 이용해 접합함으로써 2개의 모듈러 유닛이 적층된 건축물이 구성된다.
상기한 연결구조에서 수평 플레이트(32, 34)는 보(20)의 하중을 기둥(10)에 효과적으로 전달할 수 있으며, 수직 플레이트(36)는 보(20)의 단부에 발생하는 전단력에 충분히 저항할 수 있다.
상기한 바와 같이 2개의 모듈러 유닛이 서로 적층되는 경우 기둥(10) 단부의 수평 플레이트(32, 34)는 인접되는 모듈러 유닛과의 접합시에 볼트(또는 나사)를 이용하는 접합면으로 사용될 수 있다. 이러한 측면에서 2개의 모듈러 유닛이 수평으로 결합되는 경우에는 수직 플레이트(36)를 통해 인접되는 모듈러 유닛과의 접합을 구현할 수 있다. 이러한 경우, 볼트(또는 나사)를 이용하여 서로 인접되는 수직 플레이트(36)를 접합면으로 사용할 수 있다.
한편, 1단의 기둥(10) 단부에는 서포트(40)를 결합한다. 서포트(40)는 1단의 기둥(10)과 바닥면 사이에서 적층된 모듈러 유닛들을 지지한다.
도 5는 도 3에서 서로 인접되는 장변보(22)와 서포트 플레이트(50)의 결합관계를 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 복수개의 기둥(10), 연결부재(30) 및 보(20)의 조합으로 형성되는 모듈러 유닛이 복수개로 적층되는 경우 서로 인접되는 장변보(22)들은 서포트 플레이트(50)를 통해 일체로 연결될 수 있다. 서포트 플레이트(50)가 장착되는 장변보(22)들에는 해당되는 위치에 체결용 구멍이 형성된다. 서로 인접되는 장변보(22)들이 서포트 플레이트(50)를 통해 접합이 가능하도록 볼트로 접합한다.
그리고 최하단의 장변보(22)에는 보조 서포트(60)를 결합한다. 보조 서포트(60)는 서포트(40)와는 별도로 구비되며, 1단의 하부에 배치되는 최하단의 장변보(22)와 바닥면 사이에 결합되어 최하단 장변보(22)의 처짐을 최소화한다. 보조 서포트(60)는 서포트(40)와 동일한 형상으로 형성할 수 있다. 보조 서포트(60)의 장착 위치는 장변보(22)의 처짐을 고려하여 장변보(22)의 중간 부위에 배치하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축 모듈러 유닛의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 기둥, 연결부재 및 보의 결합관계를 도시한 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 건축 모듈러 유닛이 적층된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에서 기둥, 연결부재 및 보의 결합관계를 도시한 부분 사시도이다.
도 5는 도 3에서 서로 인접되는 장변보와 서포트 플레이트의 결합관계를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 기둥 20 ; 보
22 ; 장변보 24 ; 단변보
30 ; 연결부재 32, 34 ; 수평 플레이트
32 ; 제1 플레이트 34 ; 제2 플레이트
36 ; 수직 플레이트 40 ; 서포트
50 ; 서포트 플레이트 60 ; 보조 서포트

Claims (16)

  1. 복수개의 기둥;
    상기 기둥의 일측에 각각 결합되는 복수개의 플레이트들이 서로 조합되어 복수의 방향으로 개구된 삽입 공간을 형성하는 연결부재, 및
    상기 연결부재의 삽입 공간에 양단이 각각 끼워져 결합되는 복수개의 보
    를 포함하며,
    상기 연결부재의 삽입 공간으로 삽입된 각각의 보는 서로 이격된 상태에서 적어도 2개의 플레이트에 각각 연결되어 상기 연결부재와 일체로 결합되며, 상기 복수개의 플레이트들이 서로 조합된 상태에서 서로 다른 높이를 가지며,
    상기 연결부재는
    기 설정된 간격을 두고 상기 기둥의 길이방향을 따라 상기 기둥에 각각 결합되는 2개의 플레이트로 이루어지며, 상기 2개의 플레이트를 통해 상기 복수의 삽입 공간으로 삽입된 각각의 보를 직접 연결하는 수평 플레이트;
    상기 2개의 수평 플레이트의 외측에 각각 결합되어 외벽을 형성하는 2개의 플레이트로 이루어지며, 상기 수평 플레이트에 각각 결합된 상태에서 상기 기둥의 길이방향을 따라 상기 수평 플레이트의 일측으로 돌출 형성되는 수직 플레이트를 포함하는 건축 모듈러 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 기둥은 서로 같은 길이를 갖는 건축 모듈러 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 기둥은 4개의 기둥으로 이루어지는 건축 모듈러 유닛.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기둥과 상기 연결부재는 각각의 접합 부분이 용접 결합되는 건축 모듈러 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 수평 플레이트는
    상측에 배치되는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트의 하측에 배치되는 제2 플레이트를 포함하는 건축 모듈러 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는 서로 동일한 형상으로 형성되는 건축 모듈러 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 기둥의 상단과 하단에 각각 1개씩 결합되는 건축 모듈러 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 보는 서로 다른 길이를 갖는 장변보와 단변보를 포함하는 건축 모듈러 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 보는 상기 기둥의 상단에 배치되는 4개의 보와 상기 기둥의 하단에 배치되는 4개의 보를 포함하는 건축 모듈러 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보와 상기 연결부재는 각각의 접합 부분이 용접 결합되는 건축 모듈러 유닛.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 복수개의 기둥, 연결부재 및 보의 조합으로 형성되는 모듈러 유닛이 복수개로 적층되는 경우 서로 인접되는 수평 플레이트들은 나사 결합되어 분리 가능한 구조로 체결되는 건축 모듈러 유닛.
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 기둥, 연결부재 및 보의 조합으로 형성되는 모듈러 유닛이 복수개로 적층되는 경우 서로 인접되는 장변보들은 서포트 플레이트를 통해 일체로 연결되는 건축 모듈러 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    최하단의 기둥 단부에 결합되어 상기 최하단의 기둥과 바닥면 사이에서 상기 적층된 모듈러 유닛들을 지지하는 서포트를 더 포함하는 건축 모듈러 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    최하단의 장변보와 바닥면 사이에 결합되어 상기 최하단 장변보의 처짐을 감소시키는 보조 서포트를 더 포함하는 건축 모듈러 유닛.
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