KR101073470B1

KR101073470B1 - 상·하현재를 구비한 텐셔닝 에어빔 시스템

Info

Publication number: KR101073470B1
Application number: KR1020100035883A
Authority: KR
Inventors: 김종수; 백기열
Original assignee: 주식회사 씨에스구조엔지니어링
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2011-10-17

Abstract

본 발명은 강재와 에어튜브를 케이블로 결합하여 구조내력과 경량성에서 유리하게 완성한 텐셔닝 에어빔 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강재를 에어튜브 상·하부에 배치하여 케이블로 결합함으로써 압축측과 인장측의 하중에 유리하게 저항할 수 있도록 구성한 텐셔닝 에어빔 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 텐셔닝 에어빔 시스템은, 길이방향으로 긴 강재에 의한 상현재; 상기 상현재 아래에 이격 배치되는 길이방향으로 긴 강재에 의한 하현재; 내부에 공기가 채워지는 길이방향으로 긴 부재로 상기 상현재와 하현재 사이에 배치되는 에어튜브; 상기 상현재와 하현재의 길이방향 양 측면 양 단부에 고정 장치된 단부정착구; 상기 상현재와 하현재의 길이방향 양 측면 중앙부에 고정 장치된 센터정착구; 및, 상기 상현재와 하현재의 길이방향 양 측면 각각에서 상기 센터정착구를 통과하면서 상기 단부정착구에 긴장 정착하도록 설치되어 상기 상현재와 하현재를 연결하는 케이블;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

상·하현재를 구비한 텐셔닝 에어빔 시스템{Tensioning Air Beam System with Lower Member and Upper Member}

본 발명은 강재와 에어튜브를 케이블로 결합하여 구조내력과 경량성에서 유리하게 완성한 텐셔닝 에어빔 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강재를 에어튜브 상·하부에 배치하여 케이블로 결합함으로써 압축측과 인장측의 하중에 유리하게 저항할 수 있도록 구성한 텐셔닝 에어빔 시스템에 관한 것이다.

구조물 시공에 가장 많이 사용되는 자재는 콘크리트와 강재라 할 수 있다. 그러나, 콘크리트와 강재는 상당한 무게를 가지기 때문에 이용이 불편하다는 단점이 있다. 이에 가벼우면서도 구조내력이 우수한 새로운 자재의 개발이 절실한 실정이다.

한편 지금까지 공기압은 튜브에 안정시켜 타이어, 공기압 선박, 공기압 텐트, 광고물 등으로 이용되어 왔다. 하지만, 이러한 형태의 공기압 구조는 경량성에서 이점이 있으나, 하중 재하시 튜브가 직접 하중을 받는 구조이어서 하중 지지력에 한계가 있어 구조물 시공에 이용하기에는 어려움이 있었다.

상기한 문제를 개선하고자 본 발명자는 텐셔닝 에어빔 시스템을 개발한 바 있다. 도 1은 본 발명자에 의해 개발되어 선출원된 텐셔닝 에어빔 시스템을 도시하는데, 보는 바와 같이 선출원 텐셔닝 에어빔 시스템은 케이블로 상현재와 에어튜브를 둘러 감아 긴장 정착하는 구조로 이루어졌다. 하지만 도 1의 텐셔닝 에어빔 시스템은 상부 압축측 방향 하중에만 저항이 가능하여 단순보 부재로 제한적으로 적용해야 하는 한계가 있었다.

본 발명은 선출원 텐셔닝 에어빔 시스템의 한계를 개선하고자 개발된 것으로서, 다음과 같은 기술적 과제를 갖는다.

첫째, 인장측과 압축측의 2방향 하중 내지 반복하중에 대해 효과적으로 저항하고 연속보에 유리하게 적용할 수 있는 텐셔닝 에어빔 시스템을 제공하고자 한다.

둘째, 케이블을 강재에 구속하기 위한 각종 정착부재를 간소하게 구성하여 간편하게 제작할 수 있는 텐셔닝 에어빔 시스템을 제공하고자 한다.

셋째, 극대할 수 있는 경량성을 유지하면서도 하중 지지력을 증대시켜 구조물 시공에도 유용하게 활용할 수 있는 부재를 제공하는데 기술적 과제가 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위해, 길이방향으로 긴 강재에 의한 상현재; 상기 상현재 아래에 이격 배치되는 길이방향으로 긴 강재에 의한 하현재; 내부에 공기가 채워지는 길이방향으로 긴 부재로 상기 상현재와 하현재 사이에 배치되는 에어튜브; 상기 상현재와 하현재의 길이방향 양 측면 양 단부에 고정 장치된 단부정착구; 상기 상현재와 하현재의 길이방향 양 측면 중앙부에 고정 장치된 센터정착구; 및, 상기 상현재와 하현재의 길이방향 양 측면 각각에서 상기 센터정착구를 통과하면서 상기 단부정착구에 긴장 정착하도록 설치되어 상기 상현재와 하현재를 연결하는 케이블;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 텐셔닝 에어빔에서 강재를 에어튜브 상·하부에 배치하여 케이블로 결합하기 때문에 케이블에 의한 인장력을 상·하부 강재에 모두 전달할 수 있어 압축측은 물론 인장측의 하중에도 유리하게 저항할 수 있는 보 부재로 완성하여 제공할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 텐셔닝 에어빔 시스템은 단순보는 물론 연속보를 위한 건축, 토목용 부재로 유리하게 적용할 수 있으며, 특히 막구조물의 보 부재로 바람직하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명자에 의해 개발되어 선출원된 텐셔닝 에어빔 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 텐셔닝 에어빔 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 텐셔닝 에어빔 시스템의 실시예로서 플레이트로 상·하현재를 구성한 예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 텐셔닝 에어빔 시스템의 실시예로서 각관으로 상·하현재를 구성한 예를 도시한다.
도 5는 도 4의 텐셔닝 에어빔 시스템에서 단부와 중앙부 상세를 도시한다.
도 6은 본 발명에 이용되는 에어튜브의 일례를 도시한다.

이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 텐셔닝 에어빔 시스템의 개념도이다. 보는 바와 같이 본 발명에 따른 텐셔닝 에어빔 시스템은, 상현재(10a)와 하현재(10b) 사이에 에어튜브(20)를 배치하는 한편 상·하현재(10b)의 측면을 케이블(50)로 긴장 연결한다는데 특징이 있다.

상현재(10a)와 하현재(10b)는 길이방향으로 긴 강재로 마련되어 서로 이격 배치된다. 상현재(10a)와 하현재(10b)는 플레이트, 강관, H형강 등을 적절하게 채택할 수 있으나, 약축이 없으면서 우수한 단면성능을 가지는 각관이 더욱 바람직하다. 또한 상·하현재(10b)는 케이블(50)의 긴장에 의한 에어튜브(20)의 구속으로 보강되기 때문에 경량강재로도 충분하다. 상현재(10a)와 하현재(10b) 각각에는 단부정착구(30)와 센터정착구(40)가 고정 장치된다.

에어튜브(20)는 내부에 공기가 채워지는 길이방향으로 긴 부재로 마련되어 상현재(10a)와 하현재(10b) 사이에 배치된다. 에어튜브(20)는 공기압에 의해 팽창하면서도 공기압을 충분히 견딜 수 있는 견고한 소재로 준비하며, 특히 고강도·고신장의 폴리에스터 수지 등으로 제작한다면 에어튜브(20) 자체의 강성 증대에 따른 효과를 기대할 수 있다.

케이블(50)은 긴장재로 PC강선, PC스트랜드, PC강봉 등으로 마련되어 상현재(10a)와 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 각각에서 센터정착구(40)를 통과하면서 상기 단부정착구(30)에 긴장 정착하도록 설치되며, 그 결과 상현재(10a)와 하현재(10b)를 연결하고 에어튜브(20)를 구속한다. 케이블(50)은 단부정착구(30)에 정착 설치한 상태에서 턴버클, 유압잭 등을 이용하여 긴장하면 된다.

도 2(a)에서는 상현재(10a)와 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 각각에 센터정착구(40)를 2개 마련하여 2개의 케이블(50)이 각각 정방향 포물선과 역방향 포물선을 그리도록 설치하고 있는데, 제1케이블(50a)은 상현재(10a)의 단부정착구(30)에 정착하면서 하현재(10b)의 센터정착구(40)를 통과하도록 설치(정방향 포물선으로 배치)하는 한편 제2케이블(50b)은 하현재(10b)의 단부정착구(30)에 정착하면서 상현재(10a)의 센터정착구(40)를 통과하도록 설치(역방향 포물선으로 배치)하고 있다. 도 2(b)에서는 상현재(10a)와 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 각각에 센터정착구(40)를 3개 마련하여 2개의 케이블이 각각 파형을 연속하게 그리도록 설치하고 있는데, 제1케이블(50a)은 상현재(10a)의 단부정착구(30)에 정착하면서 하현재(10b)와 상현재(10a)의 센터정착구(40)를 번갈아가면서 통과하도록 설치하는 한편 제2케이블(50b)은 하현재(10b)의 단부정착구(30)에 정착하면서 상현재(10a)와 하현재(10b)의 센터정착구(40)를 번갈아가면서 통과하도록 설치하고 있다.

상기와 같은 구성 결과 본 발명에 텐셔닝 에어빔 시스템은, 상현재(10a)와 하현재(10b)에 하중이 작용하여 모멘트가 발생하면 이 모멘트에 의해 케이블(50)에 인장력이 작용하게 되고, 케이블(50)의 인장력이 단부정착구(30)와 센터정착구(40)를 통해 다시 상현재(10a)와 하현재(10b)로 전달되는 구조가 된다. 이에 따라, 본 발명에서 상현재(10a)와 하현재(10b)는 케이블(50)의 인장으로 압축응력을 받는 압축재가 되며, 에어튜브(20)는 그 내부에 공기(특히 압축공기)가 채워져 케이블(50)에 인장을 도입하는 한편 상현재(10a)와 하현재(10b)의 좌굴을 방지하는 역할을 하게 된다. 특히 본 발명은 상현재(10a)와 하현재(10b)를 마련하기 때문에 정모멘트와 부모멘트에 대해 모두 대응하는 구조가 된다.

도 3과 도 4는 도 2(b)의 텐셔닝 에어빔 시스템를 실현한 실시예인데, 상·하현재(10b)의 구성 자재로 구분하고 있다. 도 3은 소정의 곡률을 가지는 플레이트로 상·하현재(10a, 10b)를 구성한 예이고, 도 4는 장방형의 각관으로 상·하현재(10a, 10b)를 구성한 예이다.

도 5는 도 4의 텐셔닝 에어빔 시스템에서 단부정착구(30)와 센터정착구(40)의 설치 상세를 도시한다. 본 발명은 케이블(50)의 용이한 정착을 위한 단부정착구(30)와 간편한 조립 설치를 위한 센터정착구(40)를 제안한다.

구체적으로 본 발명에서는, 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 측면에 고정 설치되는 관 형상의 슬리브(31);와 상기 슬리브(31) 단부에 장치되는 케이블고정구(32);로 구성되는 단부정착구(30)를 제안한다. 이 경우 케이블(50)은 단부정착구의 슬리브(31)를 통과하도록 설치되어 케이블고정구(32)에 의해 고정 정착된다. 특히 도 5에서는 케이블(50)을 스웨이징 처리하면서 수나사산으로 가공하여 스웨이징수나사부(51)로 단부 처리하고 아울러 단부정착구의 케이블고정구(32)를 너트로 마련함으로써 케이블(50)을 나사 체결방식으로 단부정착구(30)에 정착 설치한 것을 확인할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 각각에서 에어튜브(20)를 향해 경사지게 접합되는 제1윙플레이트(41); 상기 제1윙플레이트(41) 외측으로 제1윙플레이트(41)에 이격 배치되는 제2윙플레이트(42); 상기 제1윙플레이트(41)와 제2윙플레이트(42)를 연결하는 연결볼트(43); 상현재(10a)의 상부면 또는 하현재(10b)의 하부면에 가로지르게 배치되어 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 양 측면에 위치한 제2윙플레이트(42) 상호 간을 연결하는 리브플레이트(44);로 구성되어 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 양 측면에 동시에 설치되는 센터정착구(40)를 제안한다. 이러한 센터정착구(40)는 제1윙플레이트(41)만을 상현재(10a) 또는 하현재(10b)에 접합하면 나머지 구성(제2윙플레이트, 연결볼트, 리브플레이트)들은 간단한 방식으로 조립할 수 있다. 도 6에서는 연결볼트(43)에 의한 나사체결방식으로 제2윙플레이트(42)를 제1윙플레이트(41)에 연결 조립하고, 리브플레이트(44)를 제2윙플레이트(42)의 홈에 끼움 조립하고 있다. 이 경우 케이블(50)은 센터정착구(40)의 연결볼트(43) 내측으로 제1,2윙플레이트(41, 42) 사이를 통과하도록 설치되어 센터정착구(40)에 의해 절곡 배치된다. 특히 도 6에서는 제1,2윙플레이트(41, 42) 사이에서 상기 연결볼트(43)의 관통 설치에 의해 고정 설치되는 베어링(45)을 확인할 수 있는데, 베어링(45)은 케이블(50)을 긴장하는 과정에서 케이블(50)의 마찰력을 흡수하여 케이블(50)을 보호한다.

도 6은 본 발명에 이용되는 에어튜브(20)의 일례를 도시한다. 도 6의 에어튜브(20)는 내부에 에어튜브의 외피(21)보다 신장율이 작은 소재의 보강섬유(22)가 고정 장치되도록 제작된 것인데, 이러한 에어튜브(20)는 공기압을 부가하여도 보강섬유가(22) 장치된 방향으로 팽창이 제어되므로 일정한 춤이나 너비를 가지는 에어튜브(20)로 완성된다.

10a: 상현재
10b: 하현재
20: 에어튜브
21: 외피
22: 보강섬유
30: 단부정착구
31: 슬리브
32: 케이블고정구
40: 센터정착구
41: 제1윙플레이트
42: 제2윙플레이트
43: 연결볼트
44: 리브플레이트
45: 베어링
50, 50a, 50b: 케이블
51: 스웨이징수나사부

Claims

내부에 공기가 채워지는 길이방향으로 긴 부재로로 구성되는 에어튜브(20);
길이방향으로 긴 강재로 형성되고, 상기 에어튜브(20) 상단에 구비되어, 상기 에어튜브(20)에 하방으로의 하중이 작용하는 경우, 하방 하중으로 인하여 발생된 압축력을 부담하는 상현재(10a);
길이방향으로 긴 강재로 형성되고, 상기 에어튜브(20) 하단에 구비되어, 상기 에어튜브(20)에 상방으로의 하중이 작용하는 경우, 상방 하중으로 인하여 발생된 압축력을 부담하는 하현재(10b);
상기 상현재(10a)와 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 양 단부에 고정 장치된 단부정착구(30);
상기 상현재(10a)와 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 중앙부에 고정 장치된 센터정착구(40); 및,
상기 상현재(10a)와 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 각각에서 상기 센터정착구(40)를 통과하면서 상기 단부정착구(30)에 긴장 정착하도록 설치되어 상기 상현재(10a)와 하현재(10b)를 연결하는 케이블(50)을 포함하여 구성되고:
상기 케이블(50)을 배치함에 있어, 상기 케이블(50)은,
일단이 상기 상현재(10a)에 정착되는 경우, 상기 하현재(10b)에 구비된 센터정착구(40)를 통과하도록 배치되고;
일단이 상기 하현재(10b)에 정착되는 경우, 상기 상현재(10a)에 구비된 센터정착구(40)를 통과하도록 배치됨을
특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템.
제1항에서,
상기 케이블(50)은, 상기 상현재(10a)와 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 각각에서, 상현재(10a)의 단부정착구(30)에 정착하면서 하현재(10b)의 센터정착구(40)를 통과하도록 설치되는 제1케이블(50a);과, 하현재(10b)의 단부정착구(30)에 정착하면서 상현재(10a)의 센터정착구(40)를 통과하도록 설치되는 제2케이블(50b);로 구성되는 것을 특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 에어튜브(20)는, 내부에 에어튜브의 외피(21)보다 신장율이 작은 소재의 보강섬유(22)가 일방향으로 고정 장치되도록 제작된 것임을 특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 센터정착구(40)는, 상기 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 양 측면 각각에서 에어튜브(20)를 향해 경사지게 접합되는 제1윙플레이트(41); 상기 제1윙플레이트(41) 외측으로 제1윙플레이트(41)에 이격 배치되는 제2윙플레이트(42); 상기 제1윙플레이트(41)와 제2윙플레이트(42)를 연결하는 연결볼트(43); 상기 상현재(10a)의 상부면 또는 하현재(10b)의 하부면에 가로지르게 배치되어 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 양 측면에 위치한 제2윙플레이트(42) 상호 간을 연결하는 리브플레이트(44);로 구성되어 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 양 측면에 동시에 설치되는 것이며,
상기 케이블(50)은, 상기 센터정착구의 연결볼트(43) 내측으로 제1,2윙플레이트(41, 42) 사이를 통과하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템.
제5항에서,
상기 센터정착구(40)는, 상기 제1,2윙플레이트(41, 42) 사이에서 상기 연결볼트(43)의 관통 설치에 의해 고정 설치되는 베어링(45);을 더 포함하여 구성된 것임을 특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단부정착구(30)는, 상기 상현재(10a) 또는 하현재(10b)의 길이방향 측면에 고정 설치되는 관 형상의 슬리브(31); 상기 슬리브(31) 단부에 장치되는 케이블고정구(32);를 포함하여 구성된 것이며,
상기 케이블(50)은, 상기 단부정착구의 슬리브(31)를 통과하도록 설치되는 한편 단부정착구의 슬리브(31)를 통과한 케이블(50)이 상기 케이블고정구(32)에 의해 고정 정착되는 것을 특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템.
제7항에서,
상기 케이블(50)은, 단부가 스웨이징 처리되면서 수나사산으로 가공된 스웨이징수나사부(51)로 마련되며,
상기 단부정착구의 케이블고정구(32)는, 너트로 마련되어 상기 케이블의 스웨이징수나사부(51)에 체결되면서 단부정착구의 슬리브(31)에 걸리게 장치되는 것을 특징으로 하는 텐셔닝 에어빔 시스템.