KR101168961B1 - 스페이스 프레임 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 선형 부재의 양단부를 결합하는 스페이스 프레임 구조에 관한 것으로서, 상기 복수개의 선형 부재의 결합 지점에 배치되는 조인트 볼, 상기 조인트 볼의 일부를 감싸도록 마련되는 제1연결 플레이트, 상기 선형 부재의 일단부에 마련되는 제2연결 플레이트 및 상기 제1연결 플레이트 및 상기 제2연결 플레이트를 연결하는 연결 부재를 포함하고, 상기 제1연결 플레이트는 상기 조인트 볼의 외주면에 대응되도록 만곡 형성되며, 상기 제1연결 플레이트와 상기 제2연결 플레이트는 대면되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

스페이스 프레임 구조{SPACE FRAME STRUCTURE}

본 발명은 스페이스 프레임 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 입체 구조물의 구성 단위를 이루는 스페이스 프레임 구조에 관한 것이다.

일반적으로 스페이스 프레임 구조는 입체 트러스 공법으로 대형 시설물인 체육관, 수영장 등의 각종 건축물의 지붕틀을 비롯하여 각종 철탑, 교량, 상징탑 등 여러 분야의 대형 구조물에 널리 사용되고 있다.

이러한 스페이스 프레임 구조는 상기와 같은 대형 구조물을 구성하는 다른 부재의 하중과 모멘트를 견딜 수 있도록 견고하게 구성되어야 하므로, 모든 부품이 일반적으로 금속 재질로 만들어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 3차원 입체 구조물의 구성 단위를 이루는 스페이스 프레임 구조를 나타낸 사시도로서, 철탑을 구성하는 스페이스 프레임 구조에 대한 것이다.

즉, 종래 기술에 따른 스페이스 프레임 구조에 의하면 선형 부재인 강관(10)을 서로 연결시키기 위하여, 강관의 결합 지점에 배치되는 조인트 볼(20)에 상기 강관(10)을 용접 등에 의하여 직접 접합시킨다.

그러나, 이러한 스페이스 프레임 구조는 강관(10)의 단부를 조인트 볼(20)의 외주면의 곡률에 대응되도록 형성시킨 후 조인트 볼(20) 접합시키므로, 스페이스 프레임 구조의 조립 및 설치 과정이 복잡하다는 문제점이 있다.

또한, 이러한 스페이스 프레임 구조에는 구조물 자체의 하중뿐만 아니라, 바람이나 눈, 비와 같은 자연 현상에 의해서도 큰 하중과 모멘트가 작용하는데, 강관(10)은 조인트 볼(20)에 선 접촉에 의하여 접합됨으로써, 강관(10) 및 조인트 볼(20)의 연결 부분에 응력이 집중되어 파손되기 쉬운 문제점이 있다.

나아가, 상기 강관(10) 및 조인트 볼(20)의 연결 부분이 파손되면 스페이스 프레임 구조의 일부가 손상되고, 대형 구조물 자체가 무너질 우려가 있다.

한편, 상기 조인트 볼(20)은 주물(鑄物)로 형성된 속이 차 있는 원형구로 마련되므로 제작이 어렵고, 그 하중이 무거우므로 스페이스 프레임 구조의 시공 또한 용이하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대형 구조물을 구성하는 복수개의 선형 부재가 조인트 볼과 서로 간접적으로 연결되고, 상기 조인트 볼은 두 개의 반원구 부재가 결합되어 형성됨으로써 대형 구조물의 시공성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 스페이스 프레임 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 복수개의 선형 부재의 양단부를 결합하는 스페이스 프레임 구조는, 상기 복수개의 선형 부재의 결합 지점에 배치되는 조인트 볼; 상기 조인트 볼의 일부를 감싸도록 마련되는 제1연결 플레이트; 상기 선형 부재의 일단부에 마련되는 제2연결 플레이트; 및 상기 제1연결 플레이트 및 상기 제2연결 플레이트를 연결하는 연결 부재; 를 포함하고, 상기 제1연결 플레이트는 상기 조인트 볼의 외주면에 대응되도록 만곡 형성되며, 상기 제1연결 플레이트와 상기 제2연결 플레이트는 대면되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 스페이스 프레임 구조에 따르면, 구조물을 구성하는 복수개의 선형 부재가 그 결합 지점에 배치된 조인트 볼과 서로 간접적으로 연결됨으로써 건설 현장에서 구조물의 시공성이 향상되고, 특히 구조물 자체의 하중 및 응력이 분산됨으로써 구조적 안정성이 향상된다는 장점이 있다.

또한, 상기 조인트 볼은 두 개의 반원구 부재가 서로 결합되어 형성됨으로써 그 제작이 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 3차원 입체 구조물의 구성 단위를 이루는 스페이스 프레임 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 구조물의 구성 단위를 이루는 스페이스 프레임 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이스 프레임 구조를 나타낸 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

그리고, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 구조물의 구성 단위를 이루는 스페이스 프레임 구조(100)를 나타낸 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이스 프레임 구조(100)를 나타낸 측단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명인 스페이스 프레임 구조(100)의 구체적인 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명인 스페이스 프레임 구조(100)는 조인트 볼(120), 제1연결 플레이트(130), 제2연결 플레이트(140) 및 연결 부재(150)를 포함하여 구성됨으로써, 상기와 같은 대형 구조물을 구성하는 복수개의 선형 부재(110)의 양단부를 결합시킨다.

상기 조인트 볼(120)은 금속 재질의 구(球) 형상으로 형성되며, 상기 복수개의 선형 부재(110)를 서로 결합시키는 매개체로써 상기 선형 부재(110)의 결합 지점에 배치된다.

이러한 스페이스 프레임 구조(100)는 일반적으로 상기와 같은 대형 구조물의 하중 및 모멘트를 견딜 수 있도록 설계되어야 하므로 상기 대형 구조물을 구성하는 상기 선형 부재(110)는 강관으로 형성된다. 그리고 상기 조인트 볼(120) 역시 상기 선형 부재(110)와 같은 재질 즉, 강철로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 조인트 볼(120)의 외주면에는 그 일부를 감싸도록 제1연결 플레이트(130)가 마련되는데, 상기 제1연결 플레이트(130) 역시 상기 선형 부재(110)와 같은 재질인 강철로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 조인트 볼(120) 및 상기 제1연결 플레이트(130)는 용접에 의하여 서로 접합된다.

한편, 도 2를 참조하면 상기 조인트 볼(120)의 외주면을 따라 3개의 상기 제1연결 플레이트(130)가 마련되나, 상기 조인트 볼(120)에 연결되는 상기 선형 부재(110)의 개수에 대응되도록 상기 제1연결 플레이트(130)가 마련되는 것이므로 상기 제1연결 플레이트(130)의 개수가 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.

또한, 상기 제1연결 플레이트(130)는 원형의 판재 형상으로 마련되나, 사각형 또는 다각형의 판재 형상으로 마련될 수 있으며 상기 제1연결 플레이트(130)의 형상이 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.

한편, 상기 선형 부재(110)의 일단부에는 제2연결 플레이트(140)가 마련되는데, 상기 제2연결 플레이트(140) 역시 상기 선형 부재(110)와 같은 재질인 강철로 이루어지고 그 형상은 상기 선형 부재(110)의 일단부 형상에 대응되도록 형성된다.

상기 선형 부재(110)와 상기 제2연결 플레이트(140)는 상기 조인트 볼(120) 및 상기 제1연결 플레이트(130)와 마찬가지로 용접에 의하여 서로 접합된다.

상기 제1연결 플레이트(130) 및 상기 제2연결 플레이트(140) 사이에는 연결 부재(150)가 마련되는데, 상기 연결 부재(150)는 그 양단부가 상기 제1연결 플레이트(130) 및 상기 제2연결 플레이트(140)에 용접에 의하여 접합되어 상기 제1연결 플레이트(130) 및 상기 제2연결 플레이트(140)를 서로 연결함으로써, 상기 선형 부재(110) 및 상기 조인트 볼(120)을 결합시킨다.

여기서, 상기 연결 부재(150)는 선형의 부재로 마련되므로 상기 제1연결 플레이트(130) 및 상기 제2연결 플레이트(140)는 서로 대면되는 위치에 배치된다.

즉, 본 발명인 스페이스 프레임 구조(100)는 대형 구조물을 구성하는 상기 선형 부재(110)의 결합 지점에 상기 조인트 볼(120)이 배치되고, 상기 조인트 볼(120)에 상기 제1연결 플레이트(130)가 접합되며, 상기 제1연결 플레이트(130)의 외면에 상기 연결 부재(150)가 접합되고, 상기 연결 부재(150)의 일단부에 상기 제2연결 플레이트(140)가 접합되며, 상기 제2연결 플레이트(140)의 일면에 상기 선형 부재(110)가 접합됨으로써, 상기 복수개의 선형 부재(110)는 서로 간접적으로 연결된다.

본 발명에 따르면, 강관으로 형성되는 복수개의 선형 부재(110)를 상기 조인트 볼(120)에 직접적으로 접합하는 것과 다르게, 상기 제1연결 플레이트(130), 연결 부재(150) 및 제2연결 플레이트(140)를 매개체로 상기 선형 부재(110)를 상기 조인트 볼(120)에 간접적으로 연결할 수 있으므로, 상기 선형 부재(110)의 연결 부분에서 집중되는 구조물 자체의 하중 및 응력을 분산시킨다.

즉, 상기 조인트볼(120)과 상기 제1연결 플레이트(130)는 상기 제1연결 플레이트(130)의 면적만큼 서로 면 접촉하게 되므로, 상기 선형 부재(110)의 연결 부분에서 집중되는 구조물 자체의 하중 및 응력을 상기 제1연결 플레이트(130)에 분산시켜 본 발명인 스페이스 프레임 구조(100)의 안정성 및 시공성을 향상시킬 수 있다.

또한, 볼트와 같은 체결 부재에 의하여 각 부재를 서로 연결하는 방법과 다르게 용접에 의하여 각 부재를 서로 접합하므로, 건설 현장에서 간편하게 시공할 수 있다는 장점이 있다.

도 2를 참조하면 상기 연결 부재(150)는 상기 제2연결 플레이트(140)와 평행한 가상의 면에 대한 단면이 십자형의 리브로 형성되는데, 구조물 자체의 하중 및 응력에 의하여 상기 연결 부재(150)가 쉽게 파손 또는 변형되는 것을 방지할 수 있으며 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

한편, 용접에 의하여 서로 접합된 상기 제1연결 플레이트(130), 상기 연결 부재(150) 및 상기 제2연결 플레이트(140)는 그 접합 부위의 균열 또는 파손을 방지하기 위하여 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조인트 볼(120)은 속이 빈 원형구의 형상으로 형성되는데, 이는 강철로 이루어진 판재를 프레스 등으로 가공하여 두 개의 반원구 형상의 부재를 형성하고, 상기 두 개의 반원구 형상의 부재를 용접에 의하여 접합시킴으로써 마련된다.

따라서, 주물(鑄物)로 형성된 속이 찬 원형구와 달리 제작이 간편하고, 그 하중이 가벼우므로 시공 또한 용이하다

그리고, 상술한 바와 같이 상기 조인트 볼(120)은 원형구 형상으로 형성되므로, 상기 제1연결 플레이트(130) 역시 상기 조인트 볼(120)의 외주면에 대응되도록 만곡 형성됨으로써 상기 조인트 볼(120)과 상기 제1연결 플레이트(130)의 접합력을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 스페이스 프레임 구조 110: 선형 부재
120: 조인트 볼 130: 제1연결 플레이트
140: 제2연결 플레이트 150: 연결 부재

Claims (3)

1. 복수개의 선형 부재의 양단부를 결합하는 스페이스 프레임 구조에 있어서,
   상기 복수개의 선형 부재의 결합 지점에 배치되는 조인트 볼;
   상기 조인트 볼의 일부를 감싸도록 마련되는 제1연결 플레이트;
   상기 선형 부재의 일단부에 마련되는 제2연결 플레이트; 및
   상기 제1연결 플레이트 및 상기 제2연결 플레이트를 연결하는 연결 부재; 를 포함하고,
   상기 제1연결 플레이트는 상기 조인트 볼의 외주면에 대응되도록 만곡 형성되며, 상기 제1연결 플레이트와 상기 제2연결 플레이트는 대면되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 스페이스 프레임 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조인트 볼은 두 개의 반원구 부재가 접합되어 속이 빈 원형구 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스페이스 프레임 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연결 부재는 상기 제2연결 플레이트와 평행한 가상의 면에 대한 단면이 십자형인 것을 특징으로 하는 스페이스 프레임 구조.

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