KR101223147B1 - 다기능 조립식 ｚ―바 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지붕의 중도리, 지붕에 설치되는 태양열 집열판의 설치용 지지대, 벽체의 커튼월 지지대 등과 같이 패널의 고유 기능을 가지면서도 하중의 지지기능 등의 다기능을 발휘하는 지붕용 또는 벽체용의 조립식 패널에 관한 것으로서, 패널부와, 상기 패널부의 일측 단부에 형성되는 볼록연결부와, 상기 패널부의 타측 단부에 형성되는 오목연결부와, 상기 패널부와 볼록연결부의 경계부위에 상부로 돌출 형성되는 제1지지부와, 상기 패널부와 오목연결부의 경계부위에 상부로 돌출 형성되는 제2지지부로 이루어지되; 상기 볼록연결부는 오목연결부에 삽입되는 형상을 가지고, 상기 제2지지부는 제1지지부에 삽입되는 형상을 가지며; 상기 패널부, 볼록연결부, 제2지지부 및 오목연결부는 전체적으로 하나의 금속판재가 절곡되면서 외면을 형성하고, 상기 외면에 의해 형성되 내부공간에 단열재가 충전되며; 상기 제1지지부, 제2지지부, 오목연결부 및 볼록연결부가 하나의 체결볼트에 의해 체결되는 것을 특징으로 한다.

Description

다기능 조립식 Ｚ―바 패널{Multifunctional and systematic Z-bar panel}
본 발명은 철골 구조물 등의 조립식 건축물에 사용되는 조립식 패널에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 조립식 패널에 지붕의 중도리, 지붕에 설치되는 태양열 집열판의 설치용 지지대, 벽체의 커튼월 지지대 등과 같이 패널의 고유 기능을 가지면서도 하중의 지지기능 등의 다기능을 발휘하는 조립식 패널에 관한 것이다.
철골구조는 내진성 및 내구성이 우수하고 스팬의 길이를 길게 할 수 있으며, 조립시공이 가능하고 이에 사용되는 부재들을 공장 가공함으로써 공사기간을 대폭 줄일 수 있다는 장점이 있다.
한편 이러한 철골구조에서 사용되는 강재비는 전체 공사비의 30~40% 이상을 차지하고 있는 바, 강재사용량을 줄이는 것이 공사비를 절감시키기 위한 핵심적 과제라고 할 수 있다. 이를 위하여 공장이나 물류창고 등 장스팬이 요구되는 건축물들은 지붕을 단열성능을 가진 패널들을 조립하여 구성시킴으로써 지붕의 하중을 경량화시키고 이를 지지하는 뼈대를 경량철골로 형성시켜 강재의 사용량을 줄이고 있다.
이러한 철골구조는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 철골기둥(1)을 세우고, 상기 철골기둥의 상부에 지붕용 빔(2)을 가로 및 세로방향으로 설치하며, 철골기둥의 중간부에는 내풍 빔(wind beam)(3)을 벽체의 길이방향으로 설치함으로써, 건축물의 주요 뼈대를 완성시키고, 상기 주요 뼈대의 상면에 단열성능을 가진 지붕용 패널(4) 또는 벽체용 패널(5)을 조립식 설치하여 지붕 및 벽체를 완성시킨다. 그런데 이러한 조립식 패널은 그 폭이 통상적으로 60cm정도에 불과한 것이어서 상기 지붕용 빔 등에 직접 설치할 수 없기 때문에 상기 지붕용 빔의 상면에 C형 또는 Z형 바 등의 경량철골로 된 중도리(6)를 설치하고, 상기 중도리의 상면에 패널을 조립식으로 설치하게 된다. 도 2는 도 1의 A-A 단면의 일부를 도시한 것으로서, 종래의 기술에 의해 지붕패널이 조립 설치된 모습을 나타내고 있다.
그러나, 상기와 같이, 종래의 기술은 중도리의 설치로 인하여, 지붕 및 벽체를 시공하는 공정이 복잡해지고, 지붕 및 벽체의 두께가 두꺼워 질뿐 아니라, 강재의 사용량이 증가되는 문제점이 있다.
다른 한편으로, 자원의 고갈, 환경오염 및 지구 온난화방지 등을 목적으로 한 저탄소 녹색성장 정책에 힘입어, 태양열 등의 신재생에너지를 이용하는 건축물들이 큰 폭으로 증가하고 있다. 그중 가장 많이 선호되고 대중화되고 있는 태양에너지 시설은 태양열 집열판 또는 태양전지를 설치하기 위한 공간을 요구하게 되고, 이러한 시설들은 공간 활용율 차원에서 주로 지붕에 설치된다. 따라서 태양에너지 시설이 설치되는 지붕에는 이들의 설치를 위한 지지구조가 별도로 구축되어야 한다. 그러나 종래의 패널을 사용한 지붕구조에서는 앞서 설명한 바와 같이 지지구조인 중도리가 패널의 하부에 위치하기 때문에, 상기 태양에너지 시설에 대한 지지구조의 설치를 위하여 불가피하게 패널의 일부를 파손시켜야 하며, 이와 같은 파손부위는 지붕의 단열의 취약부위가 되어 열교현상에 의한 실내의 에너지의 손실을 초래하게 한다.
JP55-143326 u
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 지붕 또는 외벽의 조립식 패널에 하중을 지지하는 구조적 기능을 가지게 함으로써, 시공이 단순화되고 경제적으로 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 태양에너지 시설 등의 구조물을 용이하게 설치할 수 있도록 하는 다기능의 조립식 Ｚ-바 패널을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 패널부와, 상기 패널부의 일측 단부에 형성되는 볼록연결부와, 상기 패널부의 타측 단부에 형성되는 오목연결부와, 상기 패널부와 볼록연결부의 경계부위에 상부로 돌출 형성되는 제1지지부와, 상기 패널부와 오목연결부의 경계부위에 상부로 돌출 형성되는 제2지지부로 이루어지되; 상기 볼록연결부는 오목연결부에 삽입되는 형상을 가지고, 상기 제2지지부는 제1지지부에 삽입되는 형상을 가지며; 상기 패널부, 볼록연결부, 제2지지부 및 오목연결부는 전체적으로 하나의 금속판재가 절곡되면서 외면을 형성하고, 상기 외면에 의해 형성되 내부공간에 단열재가 충전되며; 상기 제1지지부, 제2지지부, 오목연결부 및 볼록연결부가 하나의 체결볼트에 의해 체결되고; 상기 제1지지부는, 패널부의 외면을 형성하는 금속판재와 볼록연결부의 외면을 형성하는 금속판재의 각 단부에서 상향 절곡된 2겹의 금속판재로 이루어지되, 상기 2겹의 금속판재는 제2지지부의 높이(h)에서 수평으로 절곡되어 상기 제2지지부의 상단을 감싸는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널이 제공된다.
또 다른 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 볼록연결부는 패널의 일측 단부의 하면에서 상부로 단차진 돌출턱으로 이루어지고, 상기 오목연결부는 패널의 타측 단부에서 상기 돌출턱에 대응하는 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널이 제공된다.
또 다른 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 패널부의 금속판재에는 길이방향으로 하나 이상의 보강리브가 형성된 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널이 제공된다.
또 다른 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 볼록연결부와 오목연결부 및 제2지지부에 충전된 단열재는 패널부에 충전된 단열재에 비하여 밀도가 높은 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널이 제공된다.
본 발명은 지붕구조 또는 벽체구조를 구축함에 있어 중도리의 설치를 생략하게 하여, 지붕 또는 벽체의 두께를 감소시킬 뿐 아니라, 작업공정을 단순화시키고, 강재 사용량 및 사용 부재의 수를 감소시켜 경제적인 시공을 도모할 수 있게 한다.
또 본 발명은 태양에너지 시설을 지붕에 설치함에 있어서, 지붕패널을 손상시키지 않고 별도의 지지대도 설치함이 없이 지붕패널 자체에 용이하게 시공할 수 있게 한다.
또 본 발명은 별도의 수직, 수평부재를 설치하지 않고서도 벽체의 외관용 커튼월의 설치를 용이하게 할 뿐 아니라, 이중 단열의 구조를 형성시켜 실내 에너지의 손실을 방지하는 효과를 발휘한다.
도 1은 종래 기술의 조립식 패널을 이용한 건축물의 지붕 및 벽체 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 A-A' 단면의 일부를 도시한 단면도이다.
도 3a, 3b는 본 발명의 조립식 패널을 나타내는 각 실시예의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 조립식 패널을 다수 개 연결시킨 구조를 나타내는 단면도이고, 4b는 조립식패널의 체결부위에 대한 누수방지를 위한 수단을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 조립식 패널을 이용한 지붕구조에 태양광 전지를 설치한 예를 개념적으로 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 6은 본 발명의 조립식 패널을 이용하여 커튼월을 설치한 실시예를 개념적으로 나타낸 사시도 및 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3a, 3b는 본 발명에 의한 다기능 조립식 Ｚ-바 패널(이하에서는 간략하게 '본 발명의 조립식 패널'이라고 한다)의 구조에 관한 각 실시예를 나타내는 각 단면도이다.
상기 도 3a에 의하면, 본 발명의 조립식 패널(100)은, 패널의 주된 본체인 패널부(110)와, 패널들을 서로 연결해주는 수단으로서 상기 패널부(110)의 일측 단부에 형성되는 볼록연결부(120)와, 상기 패널부(110)의 타측 단부에 형성되는 오목연결부(130) 및, 본 발명의 조립식 패널(100)의 자중 및 이에 작용되는 하중을 지지하는 제1, 2지지부(140, 150)로 이루어진다.
패널부(110)는, 상하의 외면을 구성하는 금속판재(111)와, 상기 금속판재(111)들 사이에 충전되는 단열재(112)로 이루어져 지붕 또는 외벽의 외면을 형성시킨다. 상기 패널부(110)의 상하에 위치한 금속판재(111)에는 길이방향으로 하나 이상의 보강리브(113)를 형성시킬 수 있다. 이러한 보강리브(113)는 판상부재인 패널부(110)의 휨변형에 대한 저항능력을 향상시킨다.
패널부(110)의 양측 단부에 각 형성되어 인접한 패널들을 서로 연결시킴으로써 지붕면 또는 외벽면을 형성시키는 볼록연결부(120)와 오목연결부(130)는, 상기한 패널부(110)와 마찬가지로, 외면을 구성하는 금속판재(111)와, 상기 금속판재(111)들 사이에 충전되는 단열재(112)로 이루어진다. 이때 볼록연결부(120)와 오목연결부(130)를 구성하는 상기의 단열재(112)는, 패널부(110)를 구성하는 단열재(112)에 비하여 조직의 밀도를 높게 함으로서 취약하기 쉬운 패널 연결부위의 강도를 향상시킬 수 있다.
볼록연결부(120)는 오목연결부(130)에 삽입되는 구조의 형상을 가지며, 보다 구체적으로 상기 볼록연결부(120)는 패널의 일측 단부의 하면에서 상부로 단차진 돌출턱(121)으로 이루어지고, 상기 오목연결부(130)는 패널의 타측 단부에서 상기 돌출턱(121)에 대응하는 삽입홈(131)이 형성되는 구조로 이루어진다.
패널부(110)와 볼록연결부(120)의 경계부위에는 상부로 돌출 형성되는 제1지지부(140)가 구성된다. 상기 제1지지부(140)는, 패널부(110)의 외면을 형성하는 금속판재(111)와 볼록연결부(120)의 외면을 형성하는 금속판재(111)의 각 단부에서 상향 절곡된 2겹의 금속판재(111)로 이루어지되, 상기 2겹의 금속판재(111)는 후술하는 제2지지부(150)의 상단에서 수평, 수직 및 모따기 형상으로 절곡되어 상기 제2지지부(150)의 상단을 감싸는 형상으로 이루어진다.
또 패널부(110)와 오목연결부(130)의 경계부위에는 상부로 돌출 형성되며, 상기 제1지지부(140)의 상단 내측에 대응하는 형상의 제2지지부(150)가 구성된다. 상기 제2지지부(150) 역시 외면을 구성하는 금속판재(111)와, 상기 금속판재(111)들 사이에 충전되는 단열재(112)로 이루어지며, 상기 제2지지부(150)의 단열재(112)도 패널부(110)의 단열재(112)에 비하여 조직의 밀도를 높게 하여 하중의 지지능력을 향상시키게 할 수 있다.
도 3b는 제1, 2지지부(140, 150)의 형상을 변형시킨 변형실시예를 도시하고 있다. 상기 변형실시예에서는 제1, 2지지부(140, 150)의 상단에 모따기 형상없이 곧바로 수평 및 수직으로 절곡시킨 형상을 나타내고 있다.
상기 패널부(110), 볼록연결부(120), 제2지지부(150) 및 오목연결부(130)는 하나의 폐쇄된 공간을 가지고 상기 공간에 각 단열재(112)가 충전되도록 하고 있으며, 상기의 폐쇄된 공간은 도 3a, 3b에 도시된 바와 같이, 두 장의 금속판재(111)를 연속적으로 절곡시킨 후 제1지지부(140) 및 오목연결부(130)의 각 끝단에서 결합시킴으로써 구성된다.
삭제
도 4a는 본 발명의 조립식 패널(100)을 다수 개 연결시킨 구조를 나타내는 단면도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1지지부(140), 제2지지부(150), 오목연결부(130) 및 볼록연결부(120)는 하나의 체결볼트(200)에 의해 체결되면서 지붕용 빔(300) 또는 내풍 빔(400) 등의 지지구조체에 결합된다.
상기 제1지지부의 상면에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 누수방지를 위한 캡(211)이 일체로 형성된 와셔를 더 부가시킬 수 있다. 상기 캡(211)은 와셔(210)에 힌지결합되어 있어 체결볼트(200)의 체결후 체결볼트(200)의 머리부를 덮어 씌움으로써 체결부위를 통한 누수를 방지하게 된다.
이때, 상기 제2지지부(150)는 상술한 바와 같이, 제1지지부(140)에 삽입되는 형상으로 결합되는데, 이러한 결합형상은 3겹의 금속판재(111)가 수직으로 형성되고, 볼록연결부(120)와 오목연결부(130)의 결합부위에 위치한 2겹의 금속판재(111)와 함께 Z-바 형상의 지지구조를 이루게 한다. 이러한 Z-바 형상의 지지구조는 패널의 자중 및 이에 작용하는 하중을 현수식으로 지지하여 지붕용 빔(300) 또는 내풍 빔(400) 등의 지지구조체에 직접 전달함으로써 별도로 중도리 부재를 사용하지 않고서도 본 발명의 조립식 패널(100)을 설치할 수 있도록 하게 한다.
이와 더불어 제2지지부(150)는 상기 제1지지부(140)에 의한 Z-바 형상을 유지시켜 휨강도가 감소되는 것을 방지할 뿐 아니라, 소정의 폭과 높이를 가지는 길이부재를 형성하여 Z-바 형상의 지지구조에 대한 구조적 보강부재의 기능을 하게 된다.
상기 제1, 2지지부(140, 150)가 패널부(110)의 상면으로부터 돌출되는 높이는 패널의 자중 및 이에 작용하는 하중의 정도에 따른 구조설계에 의해 정해지나, 중도리를 사용한 경우에 비하여 패널구조의 전체적인 두께를 감소시켜 동일한 건축높이에 대하여 더 높은 층고를 형성하게 하고, 동일한 건축면적에 대하여 더 넓은 실내공간을 확보하게 하게 한다.
예컨대, 높이 210mm의 Z형 바로 된 중도리를 사용하고, 75mm두께의 지붕패널을 사용하는 통상적인 지붕구조에 대하여, 본 발명의 조립식 패널(100)을 사용한 경우에는 패널부(110)의 두께 75mm와, 이에 돌출되는 3겹의 금속판재(111)로 이루어진 제1지지부(140)의 높이 100mm정도면 족하기 때문에, 상기 통상적인 지붕구조에 비하여 110mm의 높이를 줄일 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
아울러, 상기 제1지지부(140)는 하중의 지지구조를 가지면서 패널부(110)의 상부로 돌출되어 있어, 태양열 집열판 또는 태양광 전지(500) 등의 태양에너지 시설 등의 지붕 위에 설치되는 구조물들에 대한 지지부재로 활용될 수 있다.
도 5은 본 발명의 조립식 패널(100)을 이용한 지붕구조에 태양광 전지(500)를 설치한 예를 개념적으로 설명하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조립식 패널(100)에 의해 지붕구조를 형성시킨 경우에는 제1지지부(140)의 상면에 태양광 전지(500)가 부착된 프레임을 직접 거치시킬 수 있기 때문에, 태양광 전지(500)의 설치를 위한 별도의 지지수단을 필요로 하지 아니하고, 지붕의 패널조립구조를 전혀 손상시키지 아니하므로, 시간과 장소의 제약없이 쉽게 태양광 전지(500)를 설치할 수 있다는 새로운 효과를 발휘한다.
다른 한편으로, 본 발명의 조립식 패널(100)은 일반적인 벽체를 형성할 뿐 아니라, 외면을 미려하게 하기 위한 커튼월의 설치를 용이하게 한다. 도 6은 본 발명의 조립식 패널(100)을 이용하여 커튼월(600)을 설치한 실시예를 개념적으로 설명하고 있다. 통상적으로 커튼월(600)을 설치하기 위해서는 상기 커튼월(600)을 구조적으로 지지하기 위한 지지 프레임, 예컨대 멀리온 또는 스팬드럴 등의 수직 또는 수평 지지부재를 필요로 한다. 그러나 본 발명의 조립식 패널(100)은 패널부(110)에서 돌출 형성된 제1, 2지지부(140, 150)가 충분한 강성을 가지고서 상기 수직 또는 수평 지지부재의 기능을 하게 됨으로 인하여 상기와 같은 별도의 수직 또는 수평 지지부재를 설치하지 않아도 되게 된다. 이와 더불어, 상기 돌출된 제1, 2지지부(140, 150)에 의해 형성되는 패널부(110)와 커튼월(600) 사이의 공간은 패널부(110)의 단열재(112)와 함께 이중단열구조를 형성시켜 실내의 에너지가 손실되는 것을 최소화시킬 수 있다는 또 다른 효과를 발휘한다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 예컨대, 상기의 실시예에서는 패널부, 볼록연결부, 제2지지부 및 오목연결부의 단열재 충전공간을 형성시키는 금속판재를 두 장의 금속판재로 구성하는 것으로 설명하고 있으나, 이는 전체적으로 하나의 금속판재를 연속적으로 절곡시켜 형성시킬 수도 있는 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
100 : 조립식 패널 110 : 패널부
111 : 금속판재 112 : 단열재
113 : 보강리브 120 : 볼록연결부
121 : 돌출턱 130 : 오목연결부
131 : 삽입홈 140 : 제1지지부
150 : 제2지지부 200 : 체결볼트
210: 와셔 211: 캡
300 : 지붕용 빔 400 : 내풍 빔
500 : 태양광 전지 600 : 커튼월

Claims (5)

  1. 패널부(110)와, 상기 패널부(110)의 일측 단부에 형성되는 볼록연결부(120)와, 상기 패널부(110)의 타측 단부에 형성되는 오목연결부(130)와, 상기 패널부(110)와 볼록연결부(120)의 경계부위에 상부로 돌출 형성되는 제1지지부(140)와, 상기 패널부(110)와 오목연결부(130)의 경계부위에 상부로 돌출 형성되는 제2지지부(150)로 이루어지되; 상기 볼록연결부(120)는 오목연결부(130)에 삽입되는 형상을 가지고, 상기 제2지지부(150)는 제1지지부(140)에 삽입되는 형상을 가지며; 상기 패널부(110), 볼록연결부(120), 제2지지부(150) 및 오목연결부(130)는 금속판재(111)가 절곡되면서 형성되는 외면에 의해 하나의 폐쇄된 공간을 형성하고, 상기 폐쇄된 공간에 단열재(112)가 충전되며; 상기 제1지지부(140), 제2지지부(150), 오목연결부(130) 및 볼록연결부(120)가 하나의 체결볼트(200)에 의해 체결되고; 상기 제1지지부(140)는, 패널부(110)의 외면을 형성하는 금속판재(111)와 볼록연결부(120)의 외면을 형성하는 금속판재(111)의 각 단부에서 상향 절곡된 2겹의 금속판재(111)로 이루어지되, 상기 2겹의 금속판재(111)는 제2지지부(150)의 높이(h)에서 수평으로 절곡되어 상기 제2지지부(150)의 상단을 감싸는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 볼록연결부(120)는 패널의 일측 단부의 하면에서 상부로 단차진 돌출턱(121)으로 이루어지고, 상기 오목연결부(130)는 패널의 타측 단부에서 상기 돌출턱(121)에 대응하는 삽입홈(131)이 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 패널부(110)의 금속판재(111)에는 길이방향으로 하나 이상의 보강리브(113)가 형성된 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 볼록연결부(120)와 오목연결부(130) 및 제2지지부(150)에 충전된 단열재(112)는 패널부(110)에 충전된 단열재(112)에 비하여 밀도가 높은 것을 특징으로 하는 다기능 조립식 Ｚ-바 패널.
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