KR101236592B1 - 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조 - Google Patents

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배규웅
박금성
이상섭
임석호
홍성엽
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은 복수개의 접합용 날개판을 갖는 긴결용 브라켓을 이용하여 조립을 용이하게 하며, 공기를 단축하고 풍하중 및 지진하중과 같은 횡력 등에 대한 수평 저항능력을 향상시킨 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조를 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 연직방향으로 모서리에 배치되는 복수 개의 기둥(12)과 이웃하는 기둥(12)을 상부 및 하부에서 수평으로 연결하여 변에 위치하는 복수 개의 보(14)로 이루어진 단일의 철골 구조물(10)이 동일 평면상에서 좌우로 배치되고 상하로 적층되어 구성되는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물(10) 간의 접합부에, 각 철골 구조물(10)의 기둥(12)과 보(14)에 면접되는 복수 개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)을 설치하여 좌우 및 상하의 각 철골 구조물(10)을 일체로 접합하며, 상기 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 삼각 형상으로 평탄한 모따기 평면(12a)이 형성되고, 긴결용 브라켓(20)에는 복수 개의 접합용 날개판(21)이 상호 만나는 교차부의 중앙에 상기 모따기 평면(12a)과 면접되는 상하 대칭적인 형상을 하는 돌출혹(22)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조{Steel frame joint structure of unit modular house}
본 발명은 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조에 관한 것으로, 특히 복수개의 접합용 날개판을 갖는 긴결용 브라켓을 이용하여 공기를 단축하고 수평 저항능력을 향상시킨 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조에 관한 것이다.
유닛모듈라 주택은 주택의 건축이나 가옥의 증·개축을 용이하게 할 수 있고, 건축폐기물을 획기적으로 줄일 수 있는 친환경적인 첨단 주택 건축공법으로 알려져 있다.
이는 현장에서 시공하는 기존의 주택과 달리 공장에서 다수의 입방체로 구성되는 구조체 내부에 각종 내장재(창호 등), 각종 기계설비(욕실 및 주방 등) 및 전기 배선 등을 미리 시공하고 이를 현장에 운반하여 조립하여 완성하는 주택이다.
이같이 공장에서 주택이 생산되기 때문에 자동차 생산과 같은 시스템을 갖출 경우 획기적인 생산성 제고와 함께, 시공의 질을 높일 수 있고 3D현상으로 인한 기능인력 문제를 해결할 수 있으며, 쾌적하고 안전한 시공현장을 유지할 수 있다. 뿐만 아니라 유닛모듈라 주택은 철골구조 유닛 박스를 현장에 운반하여 레고블록처럼 조립하여 완성하는 방식이어서, 거주자의 취향에 따라 주택을 건축·해체할 수 있고 또한 쉽게 내부를 리모델링할 수 있다.
유닛모듈라 주택건축 방식은 주택 건축의 조립화, 부품화로 인해 공사기간, 시공비, 환경부하를 기존 건축방식에 비해 약 30%로 절감할 수 있게 하며, 특히 건축 폐기물로 인한 환경부하는 약 90%이상 감소시킬 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 특2008-0062627호로서, 조립식 주택의 시공 방법이 제시되어 있다. 이는 공장에서 메인 철골 트러스 구조, 서브 트러스 구조 및 벽면 패널을 포함하는 복수의 기본 유닛 모듈을 제작하는 단계; 공장에서 지붕 트러스 구조 및 지붕 패널을 제작하는 단계; 시공 현장으로 기본 유닛 모듈, 지붕 트러스 구조 및 지붕 패널을 운송하는 단계; 및 시공 현장에서, 복수의 기본 유닛 모듈, 지붕 트러스 구조 및 지붕 패널을 서로 조립하여 조립식 주택을 완성하는 단계를 포함하여 시공된다.
본 발명의 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0914740호로서, 조립식 건축용 모듈의 체결유닛이 제시되어 있다. 이는 조립되어 조립식 건축물을 이루도록 모듈화되는 건축용 모듈의 기본 골격을 이루도록 x축으로 배치된 수직보와, y축 및 z축 각각으로 배치된 수평보들을 일체로 체결하기 위한 조립식 건축용 모듈의 체결유닛에 있어서, 상기 수직보와 상기 복수의 수평보의 배치에 의한 모서리 안쪽 부분에서 상기 수직보와 상기 복수의 수평보 각각의 외측에 밀착되어 결합되는 메인 브라켓과; 상기 수직보 내부에 설치되며, 볼트에 의해 상기 메인 브라켓과 체결되는 제1내측브라켓과; 상기 수평보 내부에 설치되며, 볼트에 의해 상기 메인 브라켓에 체결되는 제2내측 브라켓을 포함하며, 상기 메인 브라켓은, 상기 수직보의 외측면에 밀착 결합되는 제1지지판과; 상기 제1지지판에서 상기 x축 방향으로 절곡 연장되어 상기 x축 방향으로 배치된 수평보의 외측면에 결합되는 제2지지판과; 상기 제1지지판에서 상기 y축 방향으로 절곡 연장되어 상기 y축 방향으로 배치된 수평보의 외측면에 결합되는 제3지지판을 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제3지지판 각각에는 다수의 결합공이 형성되며, 상기 제2 및 제3지지판에 형성된 결합공들 중 적어도 하나에 대응되게 너트가 상기 제2 및 제3지지판에 일체로 결합되며, 상기 제1 및 제2내측 브라켓 각각에는 체결공이 복수 형성되며, 상기 제1 및 제2내측 브라켓에는 상기 체결공에 대응되게 너트가 결합된 것을 특징으로 한다.
그러나 전자의 배경기술은 복층 이상으로 주택을 시공할 경우 풍하중 및 지진하중과 같은 횡력 등에 대한 안전을 고려하여 보와 기둥에 대한 철골 골조간의 긴결 구조가 제시되어 있지 않다.
또한 후자의 배경기술은 철골 골조간의 긴결 구조를 갖기 위해 구조가 복잡하고, 부속품이 많이 추가되어 조립시간이 지체되는 문제가 있고, 풍하중 및 지진하중과 같은 횡력 등에 대한 철골 구조물의 안전저항이 충분히 고려되어 있지 않다.
한국 등록특허 등록번호 제10-0732463호
본 발명은 복수개의 접합용 날개판을 갖는 긴결용 브라켓을 이용하여 조립을 용이하게 하며, 공기를 단축하고 풍하중 및 지지하중과 같은 횡력 등에 대한 저항능력을 향상시킨 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,
연직방향으로 모서리에 배치되는 복수 개의 기둥(12)과 이웃하는 기둥(12)을 상부 및 하부에서 수평으로 연결하여 변에 위치하는 복수 개의 보(14)로 이루어진 단일의 철골 구조물(10)이 동일 평면상에서 좌우로 배치되고 상하로 적층되어 구성되는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물(10) 간의 접합부에, 각 철골 구조물(10)의 기둥(12)과 보(14)에 면접되는 복수 개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)을 설치하여 좌우 및 상하의 각 철골 구조물(10)을 일체로 접합하며,
상기 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 삼각 형상으로 평탄한 모따기 평면(12a)이 형성되고, 긴결용 브라켓(20)에는 복수 개의 접합용 날개판(21)이 상호 만나는 교차부의 중앙에 상기 모따기 평면(12a)과 면접되는 상하 대칭적인 형상을 하는 돌출혹(22)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 돌출혹은 삼각뿔 또는 사각뿔이 상하 대칭적으로 형성되어서 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 연직방향으로 모서리에 배치되는 복수 개의 기둥(12)과 이웃하는 기둥(12)을 상부 및 하부에서 수평으로 연결하여 변에 위치하는 복수 개의 보(14)로 이루어진 단일의 철골 구조물(10)이 동일 평면상에서 좌우로 배치되고 상하로 적층되어 구성되는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물(10) 간의 접합부에, 각 철골 구조물(10)의 기둥(12)과 보(14)에 면접되는 복수 개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)을 설치하여 좌우 및 상하의 각 철골 구조물(10)을 일체로 접합하며,
상기 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 구형으로 오목한 모따기 곡면(12b)이 형성되고, 긴결용 브라켓(20)에는 복수 개의 접합용 날개판(21)이 상호 만나는 교차부의 중앙에 상기 모따기 곡면(12b)과 면접되는 상하 대칭적인 형상을 하는 구형의 돌출혹(22)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합용 날개판의 높이는 적어도 보의 높이보다 더 길게 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합용 날개판의 너비는 그의 높이보다 더 길게 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 복수 개의 접합용 날개판은 상호 ㄱ자형, T자형, ＋자형 중 어느 하나의 구조를 이루도록 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상호 직교하는 접합용 날개판의 사이에 돌출혹의 중심부 수평 단면의 둘레와 접하여 수평으로 위치된 기둥 지지판이 더 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조는 복수개의 접합용 날개판을 갖는 긴결용 브라켓을 이용하여 시공이 간편하므로 공기를 단축하고 접합부가 면접합으로 이루어져 수평 저항능력을 향상시킬 수 있다. 또한 접합용 날개판의 연결부에 돌출혹이 구성되어져 긴결용 브라켓의 보강이 이루어지고 그 조립 위치를 용이하게 결정할 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조의 개념도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 적용되는 긴결용 브라켓의 다양한 구성을 예시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 철골 구조물의 기둥측 모서리에 모따기 형상을 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 발명에 적용되는 긴결용 브라켓에 구성되는 돌출혹의 다양한 형상을 나타낸 도면.
도 5a 및 도 5b는 발명에 적용되는 긴결용 브라켓의 다양한 형태에 따른 철골 구조물의 접합부 사시도.
도 6은 도 5b의 평단면도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 도 1과 같이 유닛모듈라 주택에 적용되는 철골 구조물(10)의 접합구조를 갖는다.
먼저, 기본적인 철골 구조물(10)의 구조를 살펴보고, 2개 이상의 철골 구조물이 상하 및 평면적으로 연결될 경우 어떠한 접합 구조를 통해 상호 결속이 이루어지는지 살펴본다.
기본적인 철골 구조물(10)은 각형 강관으로 제작되고 주택 바닥면에 대해 연직방향으로 모서리에 배치되는 복수 개의 기둥(12)과, 복수 개의 기둥(12)에 직각 방향으로 단부가 접합된 ㄷ자 단면의 형강으로 제작된 보(14)로 이루어진다.
따라서 단일의 철골 구조물(10)은 4군데의 모서리를 가지므로 4군데의 모서리에 각기 위치하는 4개의 기둥(12)과, 이들 이웃한 기둥(12)을 상부 및 하부에서 연결하여 변에 위치하는 8개의 보(14)로 이루어진다. 따라서 4개의 보(14)는 기둥(12)의 상단에 연결되어 있고 나머지 4개의 보(14)는 기둥(12)의 하단에 연결된다. 이때 기둥(12)과 보(14)는 보(14)의 단부 접합면 둘레를 따라 용접되어 상호 접합될 수 있다.
이와 같이 구성된 철골 구조물(10)이 동일 평면상에 복수개가 배치 조립되어 상하로 복층 주택을 이룰 경우, 도 1과 같이 2개의 변에 의해 1개의 직각 모서리가 상하부에 만나는 접합 부분(J1)과, 3개의 변에 의해 2개의 직각 모서리가 상하부에서 만나는 접합 부분(J2), 4개의 변에 의해 3개 또는 4개의 직각 모서리가 상하부에서 만나는 접합 부분(J3)을 갖는다.
본 발명은 이같이 철골 구조물(10)이 만나는 변의 개수에 상관없이 직각 모서리가 상,하부에서 만나는 접합 부분에 모두 적용하여 긴장된 접합구조를 이루게 된다.
즉, 도 2와 같이 철골 구조물(10)들은 기둥(12)과 보(14)가 만나는 접합부에 면접되는 복수 개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)을 통하여 상호 결속된다. 이때 복수 개의 접합용 날개판(21)은 상호 직각 방향으로 배치되어져 있다.
예를 들어, 2개의 변이 만나는 직각 모서리 부분에는 도 2a와 같이 2개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)이 적용되고, 3개의 변이 만나는 직각 모서리 부분에는 도 2b와 같이 3개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)이 적용되고, 4개의 변이 만나는 직각 모서리 부분에는 도 2c와 같이 4개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)이 적용될 수 있다. 따라서 복수 개의 접합용 날개판(21)은 상호 L자형, T자형, ＋자형 중 어느 하나의 구조를 이루도록 접합되어 구성될 수 있다.
이때 긴결용 브라켓(20)과 기둥(12)과의 조립 위치를 결정하고, 동시에 철골 구조물(10)의 기둥(12)에 작용하는 수평하중을 분산시키기 위해 긴결용 브라켓(20)에 돌출혹(22)을 더 가질 수 있다.
돌출혹(22)은 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 형성되는 형상에 따라 2가지 형태로 구성할 수 있다.
제 1실시 예로, 도 3a와 같이 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 삼각 형상으로 평탄한 모따기 평면(12a)이 형성되고, 긴결용 브라켓(20)에는 복수 개의 접합용 날개판(21)이 상호 만나는 교차 부분의 중앙에 상기 모따기 평면(12a)과 면접되는 상하 대칭적인 형상을 갖는 돌출혹(22)으로 형성된 것이다. 이때 돌출혹(22)은 도 4a와 같이 피라미드형 또는 각뿔형이 상하 대칭적으로 형성되어서 구성될 수 있다. 예로 돌출혹(22)은 상하로 사각뿔을 대칭적으로 갖는 형태로 나타날 수 있다.
제 2실시 예로, 도 3b와 같이 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 구형으로 오목한 모따기 곡면(12b)이 형성되고, 상기 돌출혹(22)은 모따기 곡면(12b)에 면접되도록 도 4b와 같이 구형으로 형성되어서 구성될 수 있다.
여기서 돌출혹(22)은 내부가 채워진 중실형을 이루거나 내부가 비어있는 중공형을 이루는 형태가 될 수 있다.
이때 긴결용 브라켓(20)의 수직 방향 연결을 위해서는 도 5a와 같이 접합용 날개판(21)의 높이(H)는 적어도 보(14)의 높이(h)보다 2배 이상으로 더 길게 형성할 수 있다. 따라서 체결볼트(30)는 중간에 긴결용 브라켓(20)의 접합용 날개판(21)를 사이에 두고 서로 마주하는 이웃한 기둥(12와 12)을 연결한다.
또한, 긴결용 브라켓(20)의 수평 방향 연결을 위해서는 도 5b와 같이 접합용 날개판(21)의 너비(L)를 그의 높이(H)보다 더 길게 형성할 수 있다. 따라서 체결볼트(30)는 중간에 긴결용 브라켓(20)의 접합용 날개판(21)를 사이에 두고 서로 마주하는 이웃한 보(12와 12)를 연결한다.
이와 같이 본 발명은 접합용 날개판(21) 또는 돌출혹(22)과 접합용 날개판(21)을 함께 갖는 긴결용 브라켓(20)을 사용함으로써 철골 구조물(10)간의 결속을 강화시킬 수 있다.
따라서 유닛모듈라 주택의 철골 구조물(10)이 풍하중을 받을 경우 접합 부분은 접합용 날개(21)에 의해 주변으로 고르게 분산되고 수평 저항성이 증가된다.
또한 돌출혹(22)에 의해 긴결용 브라켓(20) 뿐만 아니라 철골 구조물(10)간의 조립위치가 용이하게 결정되어져 유닛모듈라 주택의 공기를 단축시킬 수 있다.
한편, 도 2d에 도시된 바와 같이 상호 직교하는 접합용 날개판(21과 21)의 사이에 돌출혹(22)의 중심부 수평 단면의 둘레와 접하여 수평으로 위치된 기둥 지지판(23)이 더 접합되어 구성될 수 있다. 도 2d와 같이 직각 모서리가 4개소인 경우 기둥 지지판(23)은 모두 4개가 설치된다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 철골 구조물
12: 기둥
12a: 모따기 평면
12b: 모따기 곡면
14: 보
20: 긴결용 브라켓
21: 접합용 날개판
22: 돌출혹

Claims (8)

  1. 연직방향으로 모서리에 배치되는 복수 개의 기둥(12)과 이웃하는 기둥(12)을 상부 및 하부에서 수평으로 연결하여 변에 위치하는 복수 개의 보(14)로 이루어진 단일의 철골 구조물(10)이 동일 평면상에서 좌우로 배치되고 상하로 적층되어 구성되는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물(10) 간의 접합부에, 각 철골 구조물(10)의 기둥(12)과 보(14)에 면접되는 복수 개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)을 설치하여 좌우 및 상하의 각 철골 구조물(10)을 일체로 접합하며,
    상기 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 삼각 형상으로 평탄한 모따기 평면(12a)이 형성되고, 긴결용 브라켓(20)에는 복수 개의 접합용 날개판(21)이 상호 만나는 교차부의 중앙에 상기 모따기 평면(12a)과 면접되는 상하 대칭적인 형상을 하는 돌출혹(22)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출혹(22)은 삼각뿔 또는 사각뿔이 상하 대칭적으로 형성되어서 구성된 것을 특징으로 하는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조.
  4. 연직방향으로 모서리에 배치되는 복수 개의 기둥(12)과 이웃하는 기둥(12)을 상부 및 하부에서 수평으로 연결하여 변에 위치하는 복수 개의 보(14)로 이루어진 단일의 철골 구조물(10)이 동일 평면상에서 좌우로 배치되고 상하로 적층되어 구성되는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물(10) 간의 접합부에, 각 철골 구조물(10)의 기둥(12)과 보(14)에 면접되는 복수 개의 접합용 날개판(21)을 갖는 긴결용 브라켓(20)을 설치하여 좌우 및 상하의 각 철골 구조물(10)을 일체로 접합하며,
    상기 기둥(12)의 접합측 단부 모서리에 구형으로 오목한 모따기 곡면(12b)이 형성되고, 긴결용 브라켓(20)에는 복수 개의 접합용 날개판(21)이 상호 만나는 교차부의 중앙에 상기 모따기 곡면(12b)과 면접되는 상하 대칭적인 형상을 하는 구형의 돌출혹(22)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조.
  5. 제 1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 접합용 날개판(21)의 높이(H)는 적어도 보(14)의 높이(h)보다 더 길게 형성한 것을 특징으로 하는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조.
  6. 제 1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 접합용 날개판(21)의 너비(L)는 그의 높이(H)보다 더 길게 형성한 것을 특징으로 하는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조.
  7. 제 1항 또는 제4항에 있어서,
    복수 개의 접합용 날개판(21)은 상호 ㄱ자형, T자형, ＋자형 중 어느 하나의 구조를 이루도록 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조.
  8. 제 1항 또는 제4항에 있어서,
    상호 직교하는 접합용 날개판(21과 21)의 사이에 돌출혹(22)의 중심부 수평 단면의 둘레와 접하여 수평으로 위치된 기둥 지지판(23)이 더 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 유닛모듈라 주택의 철골 구조물 접합 구조.
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