KR101123500B1 - 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단면의 효율이 높은 경량 형강재로 이루어진 다수의 직선 단위 프레임을 대각선 및 수직 접합부를 사용하여 조립함에 의해 다이아몬드, 직사각형 등의 단위 구조가 종방향으로 아치 또는 개량형 아치 구조를 이루면서 터널형 구조물을 형성하여 구조물 전체의 외력에 대한 강성을 향상시킬수 있는 견고하고 구조적으로 안정한 아치형 하우스 구조물에 관한 것이다.

본 발명은 하우스 구조물의 단면에 대해 제1방향으로 경사지게 설치되며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제1 단위프레임과, 상기 하우스 구조물의 단면에 대해 상기 제1방향과 반대하는 제2방향으로 설치되어 상기 제1 단위프레임과 'X'자 형태를 이루며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제2 단위프레임과, 각각 양측이 서로 반대 방향으로 경사지게 절곡되어 'X'자 형태로 배치된 4개의 단위프레임 중 2개의 단부에 양단부가 결합 고정되고 중앙부가 맞닿아 결합 고정되어 다수의 다이아몬드 구조를 형성하는 다수쌍의 대각선 접합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

비닐하우스, 경량 형강재, 프레임, 수직접합부, 아치

Description

경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물{Arch type house structure using light weight frame formed of shape steel}

본 발명은 단면의 효율이 높은 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물에 관한 것으로, 특히 경량 형강재로 이루어진 다수의 직선 단위 프레임을 대각선 및 수직 접합부를 사용하여 조립함에 의해 다이아몬드, 직사각형 등의 단위 구조가 종방향으로 아치 또는 개량형 아치 구조를 이루면서 터널형 구조물을 형성하여 구조물전체의 외력에 대한 강성을 향상시킬 수 있는 견고하고 구조적으로 안정한 아치형 하우스 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 비닐하우스는 반원형 또는 상층부가 박공 형태의 개량형 아치 형태를 이루는 강관 프레임을 지면위에 일정간격으로 다수개 고정 설치하고, 상기 다수개의 강관 프레임 양측면과 상부에 각각 직선형의 지지 파이프를 맞닿게 위치시킨 상태에서 서로 맞닿은 부분을 용접하거나 철사 조리개 등으로 묶어 비닐하우스 구조물을 형성한 후 상기 비닐하우스 구조물 위에 비닐을 전체적으로 덮어 통상의 비닐하우스를 완성하게 된다.

그러나, 상기와 같은 비닐하우스는 그 골조를 이루는 비닐하우스 구조물이 수직 및/또는 수평 방향의 큰 하중 또는 풍압을 견디기 어려운 구조로 되어 있어 여름철 강한바람을 동반한 집중호우시나 겨울철 폭설에 의해 비닐하우스 구조물이 쉽게 구부러지거나 무너져 수개월간 고생하여 키워온 비닐하우스의 농작물이 손실되는 큰 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하고자 종래에는 이미 설치된 비닐하우스의 외측면에 이중으로 보조 비닐하우스를 추가로 설치하여 내부의 비닐하우스를 보호하도록 하였으나, 이 경우 외부에 설치되는 보조 비닐하우스가 내부의 비닐하우스보다 더욱 크게 설치되어야 함으로써 추가 설치비용 등이 많이 소요된다. 그리고, 내부에 설치된 비닐하우스의 직경이나 크기가 다양하여 각각의 직경이나 크기에 맞추어 보조 비닐하우스를 새롭게 설치해야 하므로 설치구조가 복잡하고, 설치 시 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 비닐하우스 구조물은 심한 강수나 폭설에 의해 외부의 보조 비닐하우스가 무너질 경우 내부의 비닐하우스도 연쇄적으로 같이 무너지게 되는 문제점을 내포하고 있다.

더욱이, 종래의 비닐하우스 구조물은 반원 또는 아치 형태를 이루는 강관 프레임이 심한 강수나 폭설에 의해 휘어지는 경우 재사용이 불가능하고 새로운 강관 프레임을 사용하여야 하는 문제가 있다.

한편, 건축물에 있어 강관 프레임은 비계틀과 같이 큰 고정하중이 실리지 않는 가설구조물이나 바닥판 거푸집 지지용 서포트 등으로만 사용되고 있으나, 비닐하우스의 경우, 그 구조가 간단하고 조립해체가 용이한 결합구조를 갖는 특성으로 인하여 강관 프레임을 주로 사용하고 있다.

그러나, 강관 프레임 비계틀은 주로 수평, 수직부재를 경간이 짧게 결합시키는 견고한 결합구조를 이루고 있으며, 비닐하우스 부재에 비하여 비교적 큰 단면의 파이프부재를 사용하고, 부재를 둘러싸거나 연결한 외피구조가 전혀 없어서 외부하중에 대한 수압면적이 매우 작은 구조적 특성을 지니며, 주 건축물의 골조구조에 연결되어 자재를 운반하는 비교적 작은 동하중을 받는 안전한 가설구조물이라 할 수 있다.

반면에 비닐하우스 구조물은 작은 단면의 강관 프레임 부재를 사용하여 조리개 등 매우 간단한 연결방식으로 서까래 역할을 하는 수직프레임을 세워서 비닐을 덮은 구조로, 강관 프레임 주 부재의 결합방식이 매우 취약할 뿐 아니라 구조물에 비닐이라는 외피가 전면을 덮고 있어 수압 면적이 비교적 크므로, 강풍, 폭우, 폭설 시에 매우 큰 외부 하중(수평, 수직하중)에 저항할 수 없는 불안정한 구조물이라 할 수 있다.

이러한 구조적인 문제점을 해결하기 위해서는 비닐하우스의 특성상 외피인 비닐을 걷어버리거나 없앨 수 없으므로 골조를 이루는 주 부재를 변경하거나 접합부를 강하게 하는 방법을 선택하여야 한다. 그러나 종래의 강관 프레임을 주 부재로 사용할 경우 간단하면서도 강한 접합부 구조의 실현에 어려움이 있다.

상기한 바와 같이 강관 프레임은 단면 성능(휨 성능)이 우수하지 못하고 단위 강관 프레임을 상호 접합시에 접합부의 조립구조가 복잡하여 시공이 용이하지 못하며 구조적인 안정성이 낮고 견고하지 못한 문제점을 안고 있다.

한편, 창고 또는 소형 공장 등의 구조물은 기둥과 보가 일체화된 공장 제작부재를 현장에서 고력볼트로 접합하고 지붕재를 시공할 수 있도록 하는 경량 골조인 LEB(Light weight Engineering Beam)을 이용하여 건축할 수 있다.

상기 LEB는 강관 프레임에 비하여 단면 성능인 휨 특성이 우수하고 단면 2차 모멘트 및 단면 계수가 상대적으로 크므로 강재 사용을 최대 약 50% 절감할 수 있으며, 또한, LEB는 공장 자동화에 의해 대량 생산 뿐만 아니라 표준화와 양질의 품질관리가 가능하며, 접합부가 간단한 조립 구조를 가져 시공이 용이하므로 공기 단축 및 시공 비용이 절감된다.

그러나, LEB는 건축물의 보 등 휨부재로 사용되는 경우 웨브의 춤이 플랜지의 폭보다 상대적으로 길어야 하므로 플랜지가 강판 한 겹으로 일정한 폭 이상을 확보하기 위해서 웨브의 춤을 작게 하기 어려워 단면 전체의 크기를 감소시키기 어려운 문제점이 있었다.

또한, LEB는 채널형 단면으로 무게 중심이 단면의 외부에 존재하므로 편심으로 인하여 휨 및 압축 성능 등 단면의 효율이 대칭단면 부재에 비해 저하되어 큰 힘을 받는 구조에는 단일 부재로는 사용이 어렵고 반드시 2개를 조립하여 사용해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 구조용 부재는 플랜지 및 웨브를 별도로 형성한 후, 용접에 의해 접합시켜 제조함으로써, 구조용 부재의 형상을 정밀하게 제어하고 있으나, 제작이 쉽게 이루어지지 못하여 제조비용이 높은 단점이 있다.

종래의 보는 대부분 구조적으로 높은 강도를 제공하도록 적어도 2개의 강판을 성형한 후 얻어진 부재들을 용접 등의 방법으로 접합하여 구성된 것이므로 제조비용이 높은 단점이 있으며, 일반적인 비닐하우스 등과 같이 소형의 하우스 구조물을 제작하는 데 사용하기에는 고가의 재료들이다.

본 발명자는 경량 형강재 프레임은 경량 박판으로 이루어진 스트립형 금속 판재의 양 단부를 각각 삼각형상으로 성형하여 단일체로 제작함에 의해 제작공정이 매우 간단하고 저렴하게 이루어질 수 있고, 플랜지의 형상이 삼각형으로 폭이 비교적 작으므로 웨브의 춤을 포함한 단면 전체의 크기가 작은 부재도 제작이 가능하여 소형 하우스 구조물에 적용이 쉽게 이루어질 수 있다는 점에 착안하여, 휨 및 압축 성능 등 단면의 효율을 향상시켜 견고하고 구조적으로 안정한 새로운 경량 형강재 프레임을 개발하게 되었다.

새로운 경량 형강재 프레임은 LEB에 비해 무게중심이 단면의 중앙에 위치하므로 편심하중으로 인한 국부변형의 우려가 없으며, 단면의 크기를 조절하면 비교적 큰 힘을 받는 구조에도 단일부재로 사용이 가능하며, 플랜지의 폭이 작지만 안정된 삼각형을 이루고 있어서 휨모멘트에 대한 저항력이 비교적 큰 것으로 나타났다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 경량 형강재로 이루어진 다수의 직선 단위 프레임을 대각선 및 수직 접합부를 사용하여 조립함에 의해 다이아몬드, 직사각형 등의 단위 구조가 종방향으로 아 치 또는 개량형 아치 구조를 이루면서 터널형 구조물을 형성하여 구조물 전체의 외력에 대한 강성을 향상시킬 수 있는 견고하고 구조적으로 안정한 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 새로운 경량 형강재 프레임을 이용하여 하우스 구조물을 형성함에 의해 큰 휨모멘트에도 견딜 수 있어 태풍 등의 횡방향 외력에도 내풍성이 우수한 아치형 하우스 구조물을 제공하는 데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일양태에 따르면, 하우스 구조물의 단면에 대해 제1방향으로 경사지게 설치되며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제1 단위프레임과, 상기 하우스 구조물의 단면에 대해 상기 제1방향과 반대하는 제2방향으로 설치되어 상기 제1 단위프레임과 'X'자 형태를 이루며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제2 단위프레임과, 각각 양측이 서로 반대 방향으로 경사지게 절곡되어 'X'자 형태로 배치된 4개의 단위프레임 중 2개의 단부에 양단부가 결합 고정되고 중앙부가 맞닿아 결합 고정되어 다수의 다이아몬드 구조를 형성하는 다수쌍의 대각선접합부를 포함하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물을 제공한다.

상기 제1 및 제2 단위프레임은 각각 좁은 폭에 적어도 하나 이상의 엠보싱 돌기를 가지는 길이 방향으로 길게 형성된 웨브와, 각각 상기 웨브의 폭 방향 양측에 연장 형성되어 단면이 삼각형 형상을 갖는 한 쌍의 플랜지를 포함한다.

상기 대각선접합부는 상기 제1 및 제2 단위프레임에 형성된 하나 이상의 엠 보싱 돌기와 대응되는 하나 이상의 엠보싱 돌기가 형성된 경량 형강재 프레임을 이용한다.

상기 엠보싱 돌기들이 반원, V자 또는 U자 형상으로 형성된 경량 형강재 프레임을 이용한다.

상기 1쌍의 대각선접합부의 서로 접촉되는 중앙 부분의 엠보싱 돌기에 의해 형성되는 공간에 끼워지는 고정링을 더 포함한다.

상기 제1 및 제2 단위프레임의 상기 대각선접합부과 체결된 부분을 포함하여 상기 대각선접합부를 덮도록 연성의 합성수지로 형성된 다수의 보호캡을 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 하우스 구조물의 길이 방향과 수직되게 설치되며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제3 단위프레임과, 상기 하우스 구조물의 길이 방향으로 상기 제3 단위프레임과 직각되게 설치되며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제4 단위프레임과, 각각 직각 방향으로 절곡되어 다수의 제3 단위프레임과 다수의 제4 단위프레임이 직각으로 접촉하는 접촉부위에 양단부가 결합 고정되어 다수의 직사각형 구조를 매트릭스 형태로 형성하는 다수쌍의 수직접합부를 포함하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물을 제공한다.

상기 하우스 구조물의 처마 또는 용마루에 각각 설치되는 곡선부를 더 포함하며, 상기 곡선부는 외경이 내경 보다 큰 궁형을 갖도록 형성되며 경량 형강재로 이루어지는 접합부패널과, 각각 접합부패널 및 상기 접합부패널의 양측면에 양단부가 접합되게 설치된 양측의 제3 단위프레임과 양측면에서 중첩되게 설치되어 고정 결합되는 한쌍의 브라켓을 더 포함한다.

상기 제3 및 제4 단위프레임은 각각 좁은 폭에 적어도 하나 이상의 엠보싱 돌기를 가지는 길이 방향으로 길게 형성된 웨브와, 각각 상기 웨브의 폭 방향 양측에 연장 형성되어 단면이 삼각형 형상을 갖는 한 쌍의 플랜지를 포함한다.

상기 브라켓은 상기 제3 단위프레임 및 수직접합부에 형성된 하나 이상의 엠보싱 돌기와 대응되는 하나 이상의 엠보싱 돌기가 형성된다.

상기 엠보싱 돌기들이 반원, V자 또는 U자 형상으로 형성된다.

상기 브라켓은 폭이 상기 제3 단위프레임의 웨브 폭에 대응되게 형성된다.

상기 제3 및 제4 단위프레임은 알루미늄 또는 강재의 금속 패널을 롤 포밍(roll forming) 방법에 의해 형성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 경량 박판으로 이루어진 스트립형 금속 판재를 가공하여 제작된 경량 형강재 프레임을 단위 프레임으로 사용한 것이므로 작은 부재도 제작이 가능하여 소형 하우스 구조물에 적용 가능하고, 경량 형강재로 이루어진 다수의 직선 단위 프레임을 대각선 및 수직 접합부를 사용하여 조립함에 의해 다이아몬드, 직사각형 등의 단위 구조가 종방향으로 아치 또는 개량형 아치 구조를 이루면서 터널형 구조물을 형성하여 휨 및 압축 성능 등 단면의 효율을 향상시켜 견고하고 구조적으로 안정한 구조물을 실현한다.

본 발명의 하우스 구조물은 웨브에 길이 방향으로 하나 이상의 반원, V자 또는 U자의 엠보싱 돌기가 형성되고, 플랜지의 단면이 삼각형을 갖도록 형성되므로 휨 모멘트에 저항력이 증가되어 비틀림 변형이 방지되고 휨 성능이 향상될 뿐만 아니라, 프레임의 단면 전체의 크기를 감소시킬 수 있는 경량 형강재 프레임을 단위 프레임으로 사용하여 조립된 것이므로, LEB에 비해 무게중심이 단면의 중앙에 위치하므로 편심하중으로 인한 국부변형의 우려가 없으며, 플랜지의 폭이 작지만 안정된 삼각형을 이루고 있어서 휨모멘트에 대한 저항력이 비교적 크게 된다.

더욱이, 본 발명에서는 플랜지 폭이 작고 단면을 이루는 강판의 두께가 얇아서 생길 수 있는 비틀림 변형(좌굴)을 고려하여 일정한 간격으로 웨브 부분에 직각방향으로 중도리재로 구속하여 변형을 줄일 수 있다.

그 결과, 본 발명의 경량 형강재 프레임은 휨 및 압축 성능 등 단면의 효율을 향상시켜 견고하고 구조적으로 안정한 하우스 구조물을 제작할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 경량 형강재 프레임을 이용한 하우스 구조물은 다수의 직사각형상의 구조물이 상호 연결된 매트릭스 구조로 이루어지고, 수직접합부를 이용하여 볼트로 체결하여 고정되므로 태풍과 같은 횡방향 압력에 강한 내풍성을 가질 뿐만 아니라 수직 및 수평 방향으로도 높은 강성을 갖는 이점을 가지고 있다.

본 발명에 따른 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물의 다양한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 경량 형강재 프레임을 사용하여 구성된 아치형 하우스의 사시도이고, 도 2는 도 1의 C 부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 대각선 접합부의 분해도이고, 도 4a 및 도 4d는 대각선접합부에 보 호캡이 덮혀진 것을 도시한 평면도 및 사시도이고, 도 4b 및 도 4c는 보호캡을 도시한 평면도 및 사시도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 아치형의 하우스 구조물(2)은 도 1에 도시된 바와 같이 직선 형태의 다수의 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)과 다수의 대각선접합부(207)를 사용하여 다수의 다이아몬드형 구조를 조립함에 의해 터널 형태의 다이아몬드형 아치 구조를 형성한다. 이 경우 처마 부분과 용마루 부분과 같이 곡면을 갖는 모서리 부분은 후술하는 도 9에 도시된 구조를 이용하여 형성된다.

상기 다수의 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)이 하우스 구조물의 단면에 대해 경사지게 설치되고, 이 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)은 도 2에 도시된 바와 같이 대각선접합부(207)에 의해 접합되어 'X'자 형태를 이룬다. 상기에서 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)은 각각 수직 축을 중심으로 서로 반대 방향으로 일정 각도, 예를 들면, 30 ～ 45°정도 경사지게 설치된다.

제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)은 하기의 제2실시예에 사용된 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)과 동일한 구성으로서, 적어도 하나의 반원, V자 또는 U자의 엠보싱 돌기(203)가 형성된 웨브(201)와, 웨브(201)의 폭방향 양 단부에 각각 연장 형성되며 단면이 삼각형의 안정된 구조를 갖는 한 쌍의 플랜지(205)가 형성된다.

그리고, 대각선접합부(207)는 일정 길이를 갖는 중간 부분을 중심으로 양측은 서로 반대 방향으로 일정 각도, 예를 들면, 30 ～ 45°정도 경사지게 절곡되게 형성된다. 대각선접합부(207)는 폭이 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a) 각각의 플랜지(205) 사이의 웨브(201) 폭과 동일하며 중간 부분 및 양측의 경사지게 절곡된 부분에는 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)의 웨브(201)에 형성된 엠보싱 돌기(203)와 대응되는 엠보싱 돌기(209)가 형성된다.

상기에서 대각선접합부(207)는 2개가 1쌍이 되어 볼트(211)를 사용하여 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)을 'X'자 형태로 체결한다. 즉, 1쌍의 대각선접합부(207)는 각각의 일정 길이를 갖는 중간 부분이 맞닿은채 양측의 경사지게 절곡된 부분이 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)의 웨브(201)에 접촉된 상태에서 볼트(211)에 의해 체결된다. 따라서, 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)은 'X'자로 체결된다.

이때, 1쌍의 대각선접합부(207)의 서로 접촉되는 중간 부분의 엠보싱 돌기(209)에 의해 형성된 공간에, 도 3에 도시된 바와 같이, 고정링(213)이 끼워져 체결됨에 의해 1쌍의 대각선접합부(207)가 서로 유동되는 것을 방지한다.

또한, 대각선접합부(207)는 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)을 'X'자로 체결한 상태에서 비닐하우스의 비닐과 접촉되는 부분에 도 4a 및 4d에 도시된 바와 같이 보호캡(215)에 덮혀진다. 보호캡(215)은 대각선접합부(207)를 포함하여 이 대각선접합부(207)와 체결된 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)의 부분까지 덮도록 연성의 합성수지로 형성되어 비닐하우스의 비닐이 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 가장자리에 탭(217)을 갖는다. 상기 탭(217)은 대각선접합부(207)를 포함하여 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)의 보호캡(215)과 체결된 부분까지 덮은 상태에서 플랜지(205)의 측면과 접촉되게 형성되어 쉽게 벗겨지는 것을 방지한다.

도 5는 도 1의 D부분을 확대하여 도시한 도면이다. 즉, 하우스 구조물의 처 마 부분에서 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)이 교차하여 절곡이 이루어지는 경우에 적용된다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 아치형의 하우스 구조물(2)은 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)이 D부분에 모서리지게 설치되고, 이 제1 및 제2 단위프레임(200)(200a)은 도 5에 도시된 바와 같이 보강용 엠보싱돌기(225)가 형성되어 있고 볼트(227)에 의해 서로 접합되어 'X'자 형태를 이룬다.

본 발명의 제1실시예에 따른 경량 형강재 프레임을 사용하여 구성된 아치형 하우스는 4개의 직선 형태의 단위 프레임(200)(200a)이 다이아몬드 구조를 이루며, 하우스 구조물 전체는 다수의 다이아몬드가 아치 형태를 이루는 다이아몬드형 아치 구조로 이루어져 있기 때문에 태풍과 같은 횡방향 외력에 강한 저항력을 가지는 구조를 형성하며, 또한 종래의 단순 아치 구조와 비교할 때 수직 및 수평 방향으로도 높은 강성을 갖는 구조물을 형성하게 된다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 경량 형강재 프레임을 사용하여 구성된 아치형 하우스의 사시도이고, 도 7은 도 6의 길이방향 개략 단면도이며, 도 8은 도 6의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 9는 도 7의 B 부분을 확대하여 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 아치형의 하우스 구조물(1)은 직선 형태의 경량 형강재로 이루어진 다수의 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)이 다수의 직사각형 또는 정사각형이 매트릭스 형태를 형성하도록 종횡으로 체결되어 형성된다. 상기에서 제3 단위프레임(100)은 하우스 구조물(1)의 길이 방향과 수직으로 설치되는, 즉, 지면으로부터 수직으로 연장되어 지붕의 경사면을 따라 경사지게 설치되며, 제4 단위프레임(100a)은 하우스 구조물(1)의 길이 방향으로 연장되어 제3 단위프레임(100)과 직각으로 교차하도록 설치된다.

상기에서 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)은 각각 웨브(web : 101)와 상기 웨브(web : 101)의 양 단부에 연장 형성된 한 쌍의 플랜지(flange : 105)로 이루어지며, 강판 등의 금속 패널을 롤 포밍(roll forming) 방법으로 성형함에 의해 길이 방향으로 길게 형성된다.

웨브(101)는 길이 방향을 따라 좁은 폭으로 형성된 하나 이상의 반원, V자 또는 U자의 강도 보강용 엠보싱 돌기(103)가 형성되고, 그 반대편에 상기 엠보싱 돌기(103)에 대응하는 요홈이 형성된다. 상기 웨브(101)에 형성된 엠보싱 돌기(103)는 단위 프레임의 비틀림 변형을 방지하고 휨 성능을 향상시킨다.

또한, 한 쌍의 플랜지(105)는 각각 웨브(101)의 폭 방향 양 단부에 각각 연장 형성되며 단면이 삼각형을 갖도록 형성된다. 상기에서 플랜지(105)는 무게 중심이 단면의 중앙에 위치하므로 편심 하중으로 인한 국부 변형이 방지되며 단면의 크기를 증가시키는 것에 의해 하중 압력이 증가된다. 또한, 플랜지(105)는 단면이 삼각형의 안정된 구조를 가지므로 단면의 크기가 작아도 휨 모멘트에 대한 저항력이 증가된다.

따라서, 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)은 웨브(101)에 형성된 하나 이상의 엠보싱 돌기(103)와 단면이 삼각형의 안정된 구조를 갖는 한 쌍의 플랜지(105)에 의해 얇은 두께의 경량으로 하여도 비틀림 변형이 방지되고 휨 성능이 향상되며, 이에 의해, 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)의 단면 전체의 크기를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 아치형의 하우스 구조물(1)은 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a) 중 수직 또는 수평 방향으로 설치되는 제3 단위프레임(100)이 길게 형성되면 제4 단위프레임(100a)이 인접하는 제3 단위프레임(100) 사이에 수직으로 설치된다. 상기에서 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)은 강판 등의 금속 패널이 롤 포밍(roll forming) 방법에 의해 'ㄱ'자 형상으로 형성된 수직접합부(107)에 의해 결합된다. 즉, 짧게 형성된 단위 프레임인 제4 단위프레임(100a)은 길게 형성된 제3 단위프레임(100)에 수직으로 설치되고 수직접합부(107)가 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a) 각각의 웨브(101)에 접촉되도록 설치한 후 볼트(111)로 체결하여 고정시킨다. 그러므로, 수직접합부(107)는 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a) 각각의 플랜지(105)(113) 사이의 웨브(101) 폭에 대응되도록 형성된다.

상기에서 수직접합부(107)도 웨브(101)의 엠보싱 돌기(103)와 대응되는 부분에 반원, V자 또는 U자의 엠보싱 돌기(109)가 형성된다. 상기에서 아치형의 하우스 구조물(1)이 비닐하우스로 사용되는 경우 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)의 플렌지(105)의 표면에 비닐의 손상을 방지하기 위한 용도로 합성수지로 형성된 보호캡(도시되지 않음)이 덮힐 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 아치형의 하우스 구조물(1,2)의 처마 부분 또는 용마루 부분과 같은 곡면을 갖는 모서리 부분은 도 9에 도시된 바와 같이, 경사각 또는 수직 방향으로 설치된 한 쌍의 제3 단위프레임(100) 사이에 접합부패널(113)이 삽입된 상태에서 양면에 브라켓(121)을 맞대고 볼트(127)로 체결한다.

상기에서 접합부패널(113)은 웨브(115)와 플랜지(119)로 이루어지며 알루미늄 또는 철 등의 금속 패널을 롤 포밍(roll forming) 방법에 의해 외경(外徑)이 내경(內徑) 보다 큰 궁형(弓形)을 갖도록 형성된다. 접합부패널(113)의 웨브(115)는 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a) 각각의 웨브(101)와 같이 얇은 두께를 가질 때 발생할 수 있는 비틀림 변형을 방지하고 휨 성능을 향상시키는 만곡된 하나 이상의 반원, V자 또는 U자의 엠보싱 돌기(117)가 형성된다.

또한, 접합부패널(113)의 플랜지(119)는 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a) 각각의 플랜지(105)와 같이 휨 모멘트에 저항력이 증가되도록 폭 방향 양 단부에 연장 형성되며 단면이 삼각형을 갖도록 형성된다. 그러므로, 접합부패널(113)은 웨브(115), 플랜지(119) 및 엠보싱 돌기(117)가 각각 제3 단위프레임(100)의 웨브(101), 플랜지(105) 및 엠보싱 돌기(103)와 단면이 서로 맞닿게 설치된다.

또한, 브라켓(121)은 접합부패널(113)과 같이 알루미늄 또는 철 등의 금속 패널을 포밍(roll forming) 방법에 의해 외경(外徑)이 내경(內徑) 보다 큰 궁형(弓形)을 갖도록 형성된다. 상기에서 브라켓(121)은 내경 및 외경 사이의 간격이 제3단위프레임(100) 및 접합부패널(113) 각각의 플랜지(105)(113) 사이의 웨브(101)의 폭에 대응되도록 형성된다. 그러므로, 브라켓(121)은 접합부패널(113)이 제3 단위프레임(100) 사이에 설치된 상태에서 접합부패널(113)의 플랜지(113)를 덮으면서 양측의 제3 단위프레임(100)의 플랜지(101)과 중첩되게 설치되어 볼트(127)에 의해 체결된다.

또한, 브라켓(121)은 제3 단위프레임(100) 및 접합부패널(113)의 웨브(105)(115)를 덮으며 엠보싱 돌기(103)(117)와 대응하는 부분에 동일한 형상을 갖는 하나 이상의 반원, V자 또는 U자의 엠보싱 돌기(123)가 형성된다. 브라켓(121)은 제3 단위프레임(100) 및 접합부패널(113)의 엠보싱 돌기(103)(117)와 대응하는 부분에 형성된 엠보싱 돌기(123)와 별도로 하우스 구조물(1)은 처마 부분 또는 용마루 부분과 같은 모서리 부분의 접합부패널(113)과 대응되는 부분에 비틀림 변형을 방지하고 휨 성능을 향상시키기 위한 엠보싱 돌기(125)가 형성될 수도 있다.

상기 하우스 구조물(1)은 제3 및 제4 단위프레임(100)(100a)으로 다수의 직사각형상의 구조물이 상호 연결된 매트릭스 구조로 이루어지고 수직접합부(107)를 이용하여 볼트(111) 및 너트로 체결하여 고정되므로 태풍과 같은 횡방향 압력에 강한 내풍성을 가지는 구조를 형성하며, 또한 종래의 단순 아치 구조와 비교할 때 수직 및 수평 방향으로도 높은 강성을 갖는 구조물을 형성하게 된다.

본 발명의 보강형 경량 형강재 프레임를 사용한 하우스 구조물은 비닐하우스, 온실, 축사, 공장, 격납고, 창고 및 기타 가설구조물이 적용되는 각종 분야에 널리 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 경량 형강재 프레임을 사용하여 구성된 아치형 하우스의 사시도.

도 2는 도 1의 C 부분을 확대하여 도시한 도면.

도 3은 도 2의 대각선 접합부의 분해도.

도 4a 내지 도 4d는 대각선접합부에 보호캡이 덮혀진 것을 보여주는 평면도 및 사시도.

도 4b 및 도 4c는 보호캡을 도시한 평면도 및 사시도.

도 5는 도 1의 D부분을 확대하여 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 경량 형강재 프레임을 사용하여 구성된 아치형 하우스의 사시도.

도 7은 도 6의 길이방향 개략 단면도.

도 8은 도 6의 A 부분을 확대하여 도시한 도면.

도 9는 도 7의 B 부분을 확대하여 도시한 분해사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1, 2 : 하우스 구조물 200, 200a : 제1 및 제2 단위프레임

101, 115 : 웨브 100, 100a : 제3 및 제4 단위프레임

103, 109, 117, 123, 125, 203, 209 : 엠보싱 돌기

105, 119, 205 : 플랜지 107 : 수직접합부

111, 127, 211 : 볼트 113 : 접합부패널

121 : 브라켓 217 : 탭

207 : 대각선접합부 213 : 고정링

215 : 보호캡

Claims (13)

1. 하우스 구조물의 단면에 대해 제1방향으로 경사지게 설치되며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제1 단위프레임과,

   상기 하우스 구조물의 단면에 대해 상기 제1방향과는 상이한 제2방향으로 경사지게 설치되어 상기 제1 단위프레임과 'X'자 형태를 이루며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제2 단위프레임과,

   각각 양측이 서로 반대 방향으로 경사지게 절곡되어 'X'자 형태로 배치된 4개의 단위프레임 중 2개의 단부에 양 단부가 결합 고정되고 중간부가 서로 맞닿아 결합 고정되어 다이아몬드 구조를 형성하는 다수 쌍의 대각선접합부를 포함하며,

   상기 제1 및 제2 단위프레임은 각각,

   적어도 하나의 엠보싱 돌기를 가지며 길이 방향으로 연장 형성된 웨브와,

   각각 상기 웨브의 폭 방향의 양단부에 연장 형성되어 단면이 삼각형 형상을 갖는 한 쌍의 플랜지를 포함하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 대각선접합부에는 상기 제1 및 제2 단위프레임에 형성된 엠보싱 돌기와 대응되는 엠보싱 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 엠보싱 돌기는 반원, V자 또는 U자 형상인 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 한 쌍의 상기 대각선접합부의 서로 접촉되는 중앙 부분의 엠보싱 돌기에 의해 형성되는 공간에 끼워지는 고정링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
6. 청구항 1에 있어서, 각 쌍의 상기 대각선접합부를 덮도록 연성의 합성수지로 형성된 다수의 보호캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
7. 하우스 구조물의 길이 방향과 수직으로 설치되며 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제3 단위프레임과,

   상기 하우스 구조물의 길이 방향으로 상기 제3 단위프레임과 직각으로 설치되며 다수의 직사각형 구조를 매트릭스 형태로 형성하는 경량 형강재로 이루어지는 다수의 제4 단위프레임과,

   각각 직각 방향으로 절곡되어 상기 다수의 제3 단위프레임과 다수의 제4 단위프레임이 직각으로 접촉하는 접촉부위에 양 단부가 결합 고정되어 형성되는 다수 쌍의 수직접합부를 포함하며,

   상기 제3 및 제4 단위프레임은 각각,

   적어도 하나의 엠보싱 돌기를 가지며 길이 방향으로 연장 형성된 웨브와,

   각각 상기 웨브의 폭 방향의 양 단부에 연장 형성되어 단면이 삼각형 형상을 갖는 한 쌍의 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 하우스 구조물의 처마에 각각 설치되는 곡선부를 더 포함하며,

   상기 곡선부는

   외경이 내경 보다 큰 궁형을 갖도록 형성되며 경량 형강재로 이루어지는 접합부패널과,

   각각 상기 접합부패널 및 상기 접합부패널의 양 측면에 양 단부가 접합되게 설치된 양측의 제3 단위프레임과 양 측면에서 중첩되게 설치되어 고정 결합되는 한 쌍의 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
9. 삭제
10. 청구항 8에 있어서, 상기 브라켓에는 상기 제3 단위프레임 및 수직접합부에 형성된 엠보싱 돌기와 대응되는 엠보싱 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
11. 삭제
12. 청구항 8에 있어서, 상기 브라켓의 폭이 상기 제3 단위프레임의 웨브 폭과 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.
13. 청구항 7에 있어서, 상기 제3 및 제4 단위프레임은 알루미늄 또는 강재의 금속 패널을 롤 포밍(roll forming) 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 경량 형강재 프레임을 이용한 아치형 하우스 구조물.

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