KR101516555B1 - 프리스트레스트 지붕시스템 - Google Patents

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KR101516555B1
KR101516555B1 KR1020130095212A KR20130095212A KR101516555B1 KR 101516555 B1 KR101516555 B1 KR 101516555B1 KR 1020130095212 A KR1020130095212 A KR 1020130095212A KR 20130095212 A KR20130095212 A KR 20130095212A KR 101516555 B1 KR101516555 B1 KR 101516555B1
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Abstract

본 발명은 복수의 구형접합노드에 복수의 프레임부재를 순차적으로 연결하여 형성되는 프리스트레스트 지붕시스템에 있어서, 기본골조를 구성하는 복수의 프레임부재; 복수의 상기 프레임부재의 접점에 배치되어 상기 프레임부재를 연결하는 구형접합노드; 상기 프레임부재와 상기 구형접합노드를 관통하도록 제공되고, 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공하는 긴장부재;를 포함하고, 상기 구형접합노드는, 내부구와, 상기 내부구를 둘러싸는 외부구 및 상기 내부구와 상기 외부구 사이의 간격을 유지시키고 상기 긴장부재가 관통하는 브라켓용강관을 포함하고, 상기 내부구와 상기 외부구 사이의 공간에 콘크리트가 충전되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템을 제공한다.

Description

프리스트레스트 지붕시스템{PRESTRESSED ROOF SYSTEM}
본 발명은 프리스트레스트 지붕시스템에 관한 것으로서, 복수의 접합노드에 복수의 프렘임부재를 순차적으로 연결하여 대공간의 지붕시스템에 긴장부재를 활용하여 프리스트레스를 가한 프리스트레스트 지붕시스템에 관한 것이다.
건물의 외피구조 즉, 커튼 월은 건물의 외관 건축미를 나타내고, 건축설계 의도대로 건물 외관의 일정한 모듈에 따라 개별 유닛이나 패널을 제작, 이들을 조립식으로 시공함으로 건물 외관이 완성되어 건물의 외부에서 자연 환경으로부터 보호하고 안정된 실내 환경을 제공하는 구조이다.
이러한 외피구조는 건물 자체를 이루는 구조시스템은 아니지만 외부 풍압과 자중을 감당하고 건물의 각종 움직임 및 외부 환경 변화에 의한 변형에 유연하게 대응하여 영구 손상이 발생되지 않도록 설계된다. 이러한 커튼월 구조는 통상적으로 시공의 편의성에 의해 직선 형상의 프레임을 갖는 구조가 많이 사용되어 왔으나 현재의 다양한 형태와 자유로운 형상을 구현하기 위해 곡면 형태의 시공을 요구하고 있다.
최근에는 공간활용 및 미적인 측면을 확보하기 위해 단일 레이어로 구성된 외피구조에 대한 연구 및 적용 사례가 증가하고 있다.
단일 레이어로 구성된 외피구조시스템에서는 건축 구조물과 외부와의 경계를 하나의 평면으로만 이루어지기 때문에 외피구조시스템이 축력 뿐만 아니라 모멘트도 함께 작용하는 구조시스템이다.
단일 레이어 구조는 면을 형성하는 부재들과 그 부재들을 한 점에서 고정하는 노드로 이루어지며, 부재로부터 노드로 축력과 모멘트가 복합적으로 전달되기 때문에 이러한 외피구조 시스템에서 가장 중요한 부분 중에 하나이며, 자중절감 및 시공성 확보를 위한 형상 구현이 핵심적인 기술이다.
종래에 200mm 정도의 두꺼운 후판 소재를 절단하여 강관접합노드를 구성하는 기술이 있었으나, 후판 소재 절단 후 버려지는 후판이 전체 후판 단면의 60~70%가 되기 때문에 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 구형의 접합노드를 활용하는 경우에도 주물 또는 주강의 형태로 구형의 접합노드를 제작함으로써, 사용되는 강재량의 증가 및 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 대공간의 지붕시스템을 구성함에 있어서, 프레임부재의 메인프레임과 서브프레임 중 지붕시스템의 주된 하중을 받는 메인프레임의 경우는 서브프레임보다 큰 강성과 강도를 요하기 때문에 메인프레임의 부재의 크기가 과도해질 수 있어, 강제의 사용량의 증대되어 메임프레임 자중이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 메인프레임의 부재의 단면이 과대해져서 접합노드와 프레임부재의 용접접합부에 보강을 해야 하는 문제점이 있다.
또한, 프레임부재로부터 접합노드로 축력뿐만 아니라 모멘트까지 복합적으로 전달되기 때문에 이러한 하중을 충분히 지지하기 위하여 프레임부재와 접합노드의 접합부를 완전용입용접에 의해 접합하여야 하는바 부분용입용접에 비하여 용접접합부의 제작에 어려움이 있어, 시공성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
여기서, 완전용입용접방식은 용접금속이 이음의 뒷면까지 완전히 용입되는 것으로, 용접이음의 강도를 모재와 같게 확보하기 위하여 모재의 전 두께에 걸쳐서 용착금속을 용입시키는 용접방식이고, 부분용입용접방식은 접합하는 2개의 모재간에 개선(開先)을 두고 용접하는 방식으로, 용접의 용입이 접합하는 부재의 전 두께에 이르지 않는 용접을 말한다.
완전용입용접방식은 부분용입용접방식에 비해, 접합부의 강성은 향상되나, 모재의 전두께에 걸쳐서 용착금속을 용입시켜야 하는바 용접접합부의 제작이 어려워 시공성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 대공간을 형성하는 지붕시스템에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명은 일 측면으로서, 복수의 접합노드에 복수의 프레임부재를 순차적으로 연결하여 대공간의 지붕시스템에 긴장부재를 활용하여 텐션을 가하여 지붕구조물의 자중절감 및 시공성의 확보가 가능한 프리스트레스트 지붕시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 접합노드와 프레임부재에 프리스트레스트를 가함으로써, 접합노드와 프레임부재의 접합부를 완전용입용접이 아닌 부분용입용접방식에 의해 접합하더라도 접합부의 인장접합내력의 확보가 가능하도록 하여 제작 및 설치가 용이하여 시공성이 향상되고, 공기의 단축이 가능한 프리스트레스트 지붕시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 프레임부재와 접합노드에 콘크리트를 충전하여 강재의 사용량을 절감시키면서, 프레임부재와 접합노드에 가해지는 국부좌굴하중에 충분히 저항할 수 있는 프리스트레스트 지붕시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 접합노드와 프레임부재를 동일한 재질의 강종을 사용하여 지붕시스템을 구성함으로써, 양자의 접합부의 용접품질이 향상되어 시공성을 향상시킬 수 있는 프리스트레스트 지붕시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 구형접합노드를 고가의 제조비용이 드는 주물이나 주강의 방식이 아닌 강판을 두드려서 반구형을 만든 후 이를 용접으로 접하는 방식으로 제작하여 구형접합노드의 제작비용의 절감이 가능한 프리스트레스트 지붕시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 복수의 구형접합노드에 복수의 프레임부재를 순차적으로 연결하여 형성되는 프리스트레스트 지붕시스템에 있어서, 기본골조를 구성하는 복수의 프레임부재; 복수의 상기 프레임부재의 접점에 배치되어 상기 프레임부재를 연결하는 구형접합노드; 상기 프레임부재와 상기 구형접합노드를 관통하도록 제공되고, 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공하는 긴장부재;를 포함하고, 상기 구형접합노드는, 내부구와, 상기 내부구를 둘러싸는 외부구 및 상기 내부구와 상기 외부구 사이의 간격을 유지시키고 상기 긴장부재가 관통하는 브라켓용강관을 포함하고, 상기 내부구와 상기 외부구 사이의 공간에 콘크리트가 충전되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템을 제공한다.
바람직하게, 프레임부재와 상기 구형접합노드에 콘크리트가 충전될 수 있다.
바람직하게, 레임부재와 상기 구형접합노드에 콘크리트가 충전된 후, 상기 긴장부재에 프리스트레스가 가해질 수 있다.
삭제
바람직하게, 구형접합노드는, 판재를 두드려서 형성된 2개의 반구형의 부재를 용접접합하여 형성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 복수의 구형접합노드에 복수의 프레임부재를 순차적으로 연결하여 형성되는 프리스트레스트 지붕시스템에 있어서, 기본골조를 구성하는 복수의 프레임부재; 복수의 상기 프레임부재의 접점에 배치되어 상기 프레임부재를 연결하는 구형접합노드; 상기 프레임부재와 상기 구형접합노드를 관통하도록 제공되고, 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공하는 긴장부재;를 포함하고, 상기 프레임부재 또는 상기 구형접합노드에 제공되어 상기 긴장부재를 정착하는 정착부를 더 포함하고, 상기 정착부는, 상기 프레임부재의 일단부에 제공되어 상기 프레임부재에서 상기 프레임부재의 내부에 충전된 콘크리트에 하중을 전달하는 링플레이트와, 상기 링플레이트에 연결되는 콘크리트구속강관과, 상기 콘크리트구속강관의 내부에 설치되는 콘크리트구속철근과, 상기 콘크리트구속강관의 단부에 설치되는 정착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템을 제공한다.
바람직하게, 프레임부재는 상기 지붕시스템의 평면상의 가로방향으로 배치되는 가로프레임부재와, 상기 가로프레임 부재에 교차되게 세로방향으로 배치되는 세로프레임부재를 포함하고, 상기 프레임부재의 접점에는 구형접합노드가 배치되고, 상기 긴장부재는 복수의 상기 가로프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제1 방향과, 복수의 상기 세로프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제2 방향으로 설치될 수 있다.
바람직하게, 긴장부재는 상기 제1 방향과 제2 방향의 전체 또는 일부에 설치될 수 있다.
바람직하게, 긴장부재는 상기 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제4 방향의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치될 수 있다.
바람직하게, 구형접합노드에는 상기 지붕시스템의 평면상으로 4개의 상기 프레임부재가 90도의 각도를 이루면서 결합될 수 있다.
바람직하게, 프레임부재는, 상기 지붕시스템의 상부 중앙에서 방사형으로 배치되는 복수의 제1 프레임부재와, 상기 제1 프레임부재와 교차되고 상기 프리스트레스트 지붕시스템에서 동심원 상으로 배치되는 복수의 제2 프레임부재를 포함하고, 상기 프레임부재의 접점에는 상기 구형접합노드가 배치되고, 상기 긴장부재는 복수의 상기 제1 프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제3 방향으로 설치될 수 있다.
바람직하게, 긴장부재는 상기 제3 방향의 전체 또는 일부에 설치될 수 있다.
바람직하게, 긴장부재는 상기 프리스트레스트 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제4 방향의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 접합노드에 복수의 프레임부재를 순차적으로 연결하여 대공간의 지붕시스템에서 프레임부재와 상기 구형접합노드를 관통하도록 제공되고, 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공하는 긴장부재를 포함하여 텐션을 가함으로써, 지붕구조물의 자중절감 및 시공성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명은 일 측면으로서, 접합노드와 프레임부재에 프리스트레스트를 가함으로써, 접합노드와 프레임부재의 접합부를 완전용입용접이 아닌 부분용입용접방식에 의해 접합하더라도 접합부의 인장접합내력의 확보가 가능하도록 하여 제작 및 설치가 용이하여 시공성이 향상되고, 공기의 단축이 가능한 효과가 있다.
프레임부재와 구형접합노드에 콘크리트를 충전하여 콘크리트와 강재를 합성함으로써, 강재의 사용량을 절감시키면서, 프레임부재와 접합노드에 가해지는 국부좌굴하중에 충분히 저항할 수 있는 효과가 있다.
구형접합노드는 판재를 두드려서 형성된 2개의 반구형의 부재를 용접접합하여 형성함으로써, 기존을 주물 및 주강의 방식에 비하여 접합노드의 제조원가를 절감시킬 수 있고, 또한, 접합노드와 프레임부재를 동일한 재질의 강종을 사용하여 용접 접합부의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
구형접합노드가 내부구와, 상기 내부구를 둘러싸는 외부구를 포함하고, 상기 내부구와 외부구 사이의 공간에 콘크리트를 충전함으로써, 프레임부재로부터 구형접합노드에 가해지는 하중에 대해서 안정적으로 지지하면서도, 구형접합노드를 경량화하고, 강재의 사용량을 절감할 수 있는 효과가 있다.
긴장부재를 상기 지붕시스템에 가해지는 하중을 고려하여, 프리스트레스트 지붕시스템의 제1 방향 내지 제4 방향의 전체 또는 일부에 설치함으로써, 상기 지붕시스템에 가해지는 하중을 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 프리스트레스트 지붕시스템에 가해진 프리스트레스의 방향의 도시된 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 도 4의 B-B방향의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부재와 구형접합노드의 접합상세를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임부재와 구형접합노드의 접합상세를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 1의 D4 방향의 외주프레임부재에 긴장부재가 설치되는 상태를 도시한 도면이다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템은 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)와 긴장부재(300)를 포함하고, 추가적으로 정착부(400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 프리스트레스트 지붕시스템은 복수의 구형접합노드(200)에 복수의 프레임부재(100)를 순차적으로 연결하여 형성될 수 있다.
이때, 프레임부재(100)의 접점에는 구형접합노드(200)가 배치될 수 있고, 구형접합노드(200)에 복수개의 프레임부재(100)가 순차적으로 접합되고, 상기 프레임부재(100)와 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 긴장부개가 설치될 수 있다.
도 1은 프리스트레스트 지붕시스템에 가해지는 프리스트레스의 방향을 개략적으로 도시한 도면으로, 상측에 도시된 도면은 본 발명의 일 실시예인 방사형 타입의 프리스트레스트 지붕시스템을 도시한 도면이고, 하측에 도시된 도면은 본 발명의 다른 실시예인 그리드타입의 프리스트레스트 지붕시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프레임부재(100)는 건물의 외피구조에 전달되는 하중을 지지하는 부재로서, 프레임부재(100)는 프리스트레스트 지붕시스템의 기본골조를 구성할 수 있다.
프레임부재(100)의 접점에는 구형접합노드(200)가 배치된 상태에서 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)가 상호 용접 접합되어 고정될 수 있다.
프레임부재(100)는 원통형 단면의 강관이나, 사각단면의 강관으로 형성될 수 있으나, 통상적으로 사용되는 관상의 부재가 다양하게 변형 실시될 수 있다.
프레임부재(100)와 구형접합노드(200)의 내부에는 콘크리트(C)가 충전될 수 있고, 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)에 콘크리트(C)를 충전하여 콘크리트(C)와 강재를 합성함으로써, 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)의 두께를 얇게 하여 강재의 사용량을 절감시키면서, 프레임부재(100)와 접합노드에 가해지는 국부좌굴하중에 충분히 저항할 수 있게 된다.
이때, 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)의 내부로 충전되는 콘크리트(C)는 콘크리트(C)가 주입되는 공간의 크기와 주입구의 크기 등을 고려하여, 자갈을 함유하는 고유동콘크리트(C)와 자갈이 함유되지 않은 무수축몰탈 중 선택적으로 충전될 수 있다.
도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임부재(100)는 상기 지붕시스템의 평면상의 가로방향으로 배치되는 가로프레임부재(110)와, 상기 가로프레임 부재에 교차되게 세로방향으로 배치되는 세로프레임부재(120)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임부재(100)는 상기 지붕시스템의 상부 중앙에서 방사형으로 배치되는 복수의 제1 프레임부재(130)와, 상기 제1 프레임부재(130)와 교차되고 상기 프리스트레스트 지붕시스템에서 동심원 상으로 배치되는 복수의 제2 프레임부재(140)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 구형접합노드(200)는 복수의 프레임부재(100)의 접점에 배치되어, 복수의 프레임부재(100)의 접합부를 제공하는 부재이다.
도 에 도시된 바와 같이, 구형접합노드(200)는 내부구(210)와 외부구(220) 및 브라켓용강관(230)을 포함할 수 있다.
구형접합노드(200)는 내부구(210)와, 상기 내부구(210)를 둘러싸는 외부구(220) 및 상기 내부구(210)와 외부구(220) 사이의 간격을 유지시키고, 상기 긴장부재(300)가 관통하는 브라켓용강관(230)을 포함하고, 상기 내부구(210)와 외부구(220) 사이의 공간에 콘크리트(C)가 충전될 수 있다.
특히, 내부구(210)와 외부구(220) 사이의 공간에는 구형접합노드(200)의 용접시 발생된 가스가 배출가능하도록 형성된 가스누출구멍을 통하여 콘크리트(C)가 충진 되는바, 통상의 콘크리트(C)에서 자갈이 함유되지 않은 무수축몰탈이 주입될 수 있다.
또한, 내부구(210)와 외부구(220)는 판재를 두드려서 형성된 2개의 반구형의 부재를 용접접합하여 형성할 수 있고, 이에 의해, 기존을 주물 및 주강의 방식에 비하여 접합노드의 제조원가를 절감시킬 수 있고, 또한, 접합노드와 프레임부재(100)를 동일한 재질의 강종을 사용하여 용접 접합부의 품질을 향상시킬 수 있다.
내부구(210)와 외부구(220)에는 각각 긴장부재(300)가 관통될 수 있는 관통공이 천공될 수 있다.
상기 구형접합부재는 내부구(210)의 관통공의 둘레에 브라켓용강관(230)을 배치하여 설치하고, 내부구(210)에 브라켓용강관(230)이 설치된 상태에서, 내부구(210)의 관통공과 브라켓용강관(230)과 외부구(220)의 관통공이 상호 연통된 상태로 외부구(220)를 구성하는 반구형의 부재 2개를 용접 접합하여 형성할 수 있다. 물론, 구형접합부재를 형성하는 방법은 상기한 방법에 한정되는 것은 아니고 다양한 방법이 사용될 수 있다.
브라켓용강관(230)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 내부구(210)와 외부구(220)의 사이에 설치되어, 상기 내부구(210)와 외부구(220) 사이의 간격을 유지시키고, 상기 긴장부재(300)가 관통할 수 있는 통로를 제공하는 역할을 한다.
브라켓용강관(230)은 내부구(210)의 관통공이 형성된 부분과, 외부구(220)의 관통공이 형성된 부분에 제공되어, 내부구(210)와 외부구(220)의 간격을 유지시키도록 구비될 수 있다. 구체적으로 브라켓용강관(230)의 내부구(210)의 외면과 외부구(220)의 내면에 연결되도록 구비될 수 있다.
이때, 브라켓용강관(230)의 내면과 상기 관통공이 형성된 부분의 단부는 일치되도록 형성하여 긴장부재(300)가 접하는 면을 매끄럽게 형성하는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 6에는 브라켓용강관(230)부재가 통상적인 강관 형태의 부재로 구성된 형태가 도시되어 있으나, 브라켓용 강관부재는 외부구(220)의 접하는 부분의 직경이 내부구(210)에 접하는 부분의 직경보다 큰 절두원추형의 부재로 형성될 수 있다.
상기 구형접합노드(200)에 접합되는 상기 프레임부재(100)의 단부는 구형접합노드(200)와 프레임부재(100)간의 용접의 품질을 향상을 위하여, 구형접합노드(200)의 외주면과 동일한 형상의 곡률로 형성되는 것이 바람직하다.
구형접합노드(200)는 외주면이 동일한 곡률을 가지는 구형상이기 때문에 프레임부재(100)에 절곡 등의 별도의 가공을 가할 필요가 없이도 비정형적 형상의 외피구조물에 대응하는 형태로 지붕시스템을 구성할 수 있는 장점이 있다.
긴장부재(300)는 상기 프레임부재(100)와 상기 구형접합노드(200)를 관통하도록 제공되고, 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공하는 부재이다.
긴장부재(300)는 PC봉이나 강연선으로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공할 수 있는 부재라면 다양한 형태의 긴장부재(300)가 적용될 수 있다.
도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나, 긴장부재(300)는 후술하는 정착부(400)를 통하여 외측으로 노출되어 긴장된 후, 정착부(400)에 의해 정착될 수 있다.
상기 프레임부재(100)와 상기 구형접합노드(200)에 콘크리트(C)가 충전된 후, 상기 긴장부재(300)에 프리스트레스가 가해질 수 있다. 이는, 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)를 관통하여 설치된 긴장부재(300)를 긴장잭 등에 의해 긴장시 긴장잭에 의해 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)에 가해진 압축력을 충전된 콘크리트(C)를 통하여 보강하여, 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)의 변형을 방지하기 위함이다.
도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 복수의 상기 가로프레임부재(110)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제1 방향(D1)과, 복수의 상기 세로프레임부재(120)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제2 방향(D2)으로 설치될 수 있다.
상기 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템에 가해지는 하중을 고려하여, 상기 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)의 전체 또는 일부에 설치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 연속적으로 배열된 가로프레임부재(110)와 구형접합노드(200), 가로프레임부재(110)을 관통하여 설치되고, 가로프레임과 교차되게 배치되는 세로프레임과 구형접합노드(200), 세로프레임을 관통하여 설치될 수 있다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 가로프레임부재(110)와 세로프레임부재(120)를 각각 관통하는 긴장부재(300)는 구형접합부재의 내부에서 교차된 상태에서 상하로 배치될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 구형접합노드(200)에는 상기 지붕시스템의 평면상으로 4개의 상기 프레임부재(100)가 90도의 각도를 이루면서 결합될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재(100)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제4 방향(D4)의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치될 수 있다. 이때, 정착부(400)는 외주프레임부재(100)에 설치될 수 있다.
도 6에 도시된 구형접합노드(200)는 도 8에 도시된 구형접합노드(200) 중 내부에 도시된 긴장부재(300)가 관통하는 5개의 구형접합노드(200)의 단면상세를 나타나는 도면이고, 도 7에 도시된 구형접합노드(200)는 도 8에 도시된 구형접합노드(200) 중 양단부에 설치되어 긴장부재(300)가 관통하지 않는 구형접합노드(200)를 도시한 단면상세가 나타나는 도면이다.
또한, 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템의 상부 중앙에서 방사형으로 배치되는 복수의 제1 프레임부재(130)와 복수의 구형접합노드(200)를 관통하는 제3 방향(D3)으로 설치될 수 있다.
이때, 긴장부재(300)는 연속적으로 배열된 제1 프레임부재(130)와 구형접합노드(200), 제1 프레임부재(130)를 연속적으로 관통하여 설치될 수 있다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 복수의 상기 제1 프레임부재(130)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제3 방향(D3)으로 설치될 수 있고, 프리스트레스트 지붕시스템에서 동심원 상으로 배치되는 복수의 제2 프레임부재(140)에는 긴장부재(300)가 설치되지 않을 수 있다.
또한, 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템에 가해지는 하중을 고려하여, 상기 제3 방향(D3)의 전체 또는 일부에 설치될 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 복수의 상기 제1 프레임부재(130)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제3 방향(D3) 전체에 설치되는 것이 아니라, 상기 지붕시스템에 가해지는 하중을 고려하여, 제3 방향(D3)의 일부에 설치될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재(100)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제4 방향(D4)의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치될 수 있다. 이때, 정착부(400)는 외주프레임부재(100)에 설치될 수 있다.
정착부(400)는 상기 프레임부재(100) 또는 상기 구형접합노드(200)에 제공되어 상기 긴장부재(300)를 외부로 안내하여 정착시키는 부재이다.
프레임부재(100) 또는 구형접합노드(200)의 단부에 정착부(400)를 통해 노출된 긴장부재(300)를 긴장잭 등을 활용하여 프리스트레스를 가할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 정착부(400)는 상기 프레임부재(100)의 일단부에 제공되어 상기 프레임부재(100)에서 상기 프레임부재(100)의 내부에 충전된 콘크리트(C)에 하중을 전달하는 링플레이트(410)와, 상기 링플레이트(410)에 연결되는 콘크리트구속강관(420)과, 상기 콘크리트구속강관(420)의 내부에 설치되는 콘크리트구속철근(430)과, 상기 콘크리트구속강관(420)의 단부에 설치되는 정착판(440)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 링플레이트(410)는 프레임부재(100)의 일단부에 설치되고, 타단부는 콘크리트구속강관(420)에 연결되는 링상의 플레이트부재로서 상기 프레임부재(100)와 그 내부에 충전된 콘크리트(C)에 가해지는 하중을 전달받아 콘크리트구속강관(420)으로 전달하는 역할을 한다.
콘크리트구속강관(420)은 상기 링플레이트(410)에 일단이 연결되고, 타단은 정착판(440)에 연결되고, 콘크리트구속강관(420)의 내부에는 조립철근망 형태의 콘크리트(C) 구속철근이 설치되는데, 이는 긴장부재(300)에 인장력이 제공될 경우 정착부(400)의 단부에 가해지는 하중에 의한 단부의 균열을 방지하고, 정착부(400) 단부를 보강하기 위한 철근이다.
또한, 도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나, 긴장부재(300)는 정착부(400)를 통하여 외측으로 노출되어 긴장된 후, 정착부(400)의 정착판(440)에 형성된 정착구에 쐐기부재에 의해 정착될 수 있다.
그리고, 정착판(440)을 통하여 긴장부재(300)가 노출된 부분에는 별도의 강관형 부재가 설치되고, 그 내부에는 무수축몰탈이 주입될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 정착부(400)는 프레임부재(100)와 구형접합노드(200)의 사이에 구비되어 설치될 수 있다.
이 경우 정착부(400)의 정착판(440)을 통하여 긴장부재(300)가 노출된 부분에는 별도의 강관형 부재가 추가적으로 설치될 수 있고, 그 내부에는 무수축몰탈이 주입된 상태에서 구형접합노드(200)와 접합될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 정착부(400)는 구형접합노드(200)의 단부에 구비되어 설치될 수 있고, 이때 구형접합노드(200)의 단부에 별도의 강관형부재가 추가적으로 설치되고, 그 내부에는 무수축몰탈이 주입된 상태에서 정착부(400)가 정착될 수 있다.
물론, 구형접합노드(200)의 단부에 별도의 강관형부재가 추가적으로 설치되지 않고 정착부(400)가 바로 설치될 수 있다. 이 경우 구형접합노드(200)에 링플레이트(410), 콘크리트구속강관(420), 콘크리트구속철근(430) 및 정착판(440)이 순차적으로 설치되거나, 구형접합노드(200)에 바로 콘크리트구속강관(420)이 설치되고, 순차적으로 콘크리트구속철근(430) 및 정착판(440)이 설치될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재(100)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제4 방향(D4)의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치될 경우, 정착부(400)는 외주프레임부재(100)에 설치될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템에 대해서 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템의 프레임부재(100)는 상기 지붕시스템의 평면상의 가로방향으로 배치되는 가로프레임부재(110)와, 상기 가로프레임 부재에 교차되게 세로방향으로 배치되는 세로프레임부재(120)를 포함하고, 상기 가로프레임부재(110)와 세로프렘임의 접점에는 구형접합노드(200)가 배치될 수 있다.
그리고, 긴장부재(300)는 복수의 상기 가로프레임부재(110)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제1 방향(D1)과, 복수의 상기 세로프레임부재(120)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제2 방향(D2)으로 설치될 수 있고, 상기 지붕시스템에 가해지는 하중을 고려하여, 상기 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)의 전체 또는 일부에 설치될 수 있다.
그리고, 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재(100)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제4 방향(D4)의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치될 수 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템에 대해서 살펴본다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프리스트레스트 지붕시스템의 프레임부재(100)는, 상기 지붕시스템의 상부 중앙에서 방사형으로 배치되는 복수의 제1 프레임부재(130)와, 상기 제1 프레임부재(130)와 교차되고 상기 프리스트레스트 지붕시스템에서 동심원 상으로 배치되는 복수의 제2 프레임부재(140)를 포함하고, 상기 제1 프레임부재(130)와 제2 프레임부재(140)의 접점에는 구형접합노드(200)가 배치될 수 있다.
긴장부재(300)는 복수의 상기 제1 프레임부재(130)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제3 방향(D3)으로 설치될 수 있고, 복수의 상기 제2 프레임부재(140)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 방향으로는 설치되지 않는다.
또한, 상기 제3 방향(D3)의 경우에도 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 가해지는 하중을 고려하여, 상기 제3 방향(D3)의 전체 또는 일부에 설치될 수 있다.
그리고, 긴장부재(300)는 상기 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재(100)와 복수의 상기 구형접합노드(200)를 관통하는 제4 방향(D4)의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치될 수 있다.
먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 프레임부재 110: 가로프레임부재
120: 세로프레임부재 130: 제1 프레임부재
140: 제2 프레임부재 150: 외주프레임부재
200: 구형접합노드 210: 내부구
220: 외부구 230: 브라켓용강관
300: 긴장부재 400: 정착부
410: 링플레이트 420: 콘크리트구속강관
430: 콘크리트구속철근 440: 정착판
C: 콘크리트 D1: 제1 방향
D2: 제2 방향 D3: 제3 방향
D4: 제4 방향

Claims (13)

  1. 복수의 구형접합노드에 복수의 프레임부재를 순차적으로 연결하여 형성되는 프리스트레스트 지붕시스템에 있어서,
    기본골조를 구성하는 복수의 프레임부재;
    복수의 상기 프레임부재의 접점에 배치되어 상기 프레임부재를 연결하는 구형접합노드;
    상기 프레임부재와 상기 구형접합노드를 관통하도록 제공되고, 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공하는 긴장부재;를 포함하고,
    상기 구형접합노드는, 내부구와, 상기 내부구를 둘러싸는 외부구 및 상기 내부구와 상기 외부구 사이의 간격을 유지시키고 상기 긴장부재가 관통하는 브라켓용강관을 포함하고,
    상기 내부구와 상기 외부구 사이의 공간에 콘크리트가 충전되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부재와 상기 구형접합노드에 콘크리트가 충전되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임부재와 상기 구형접합노드에 콘크리트가 충전된 후, 상기 긴장부재에 프리스트레스가 가해지는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 구형접합노드는,
    판재를 두드려서 형성된 2개의 반구형의 부재를 용접접합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  6. 복수의 구형접합노드에 복수의 프레임부재를 순차적으로 연결하여 형성되는 프리스트레스트 지붕시스템에 있어서,
    기본골조를 구성하는 복수의 프레임부재;
    복수의 상기 프레임부재의 접점에 배치되어 상기 프레임부재를 연결하는 구형접합노드;
    상기 프레임부재와 상기 구형접합노드를 관통하도록 제공되고, 상기 프리스트레스트 지붕시스템에 긴장력을 제공하는 긴장부재;를 포함하고,
    상기 프레임부재 또는 상기 구형접합노드에 제공되어 상기 긴장부재를 정착하는 정착부를 더 포함하고,
    상기 정착부는, 상기 프레임부재의 일단부에 제공되어 상기 프레임부재에서 상기 프레임부재의 내부에 충전된 콘크리트에 하중을 전달하는 링플레이트와, 상기 링플레이트에 연결되는 콘크리트구속강관과, 상기 콘크리트구속강관의 내부에 설치되는 콘크리트구속철근과, 상기 콘크리트구속강관의 단부에 설치되는 정착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부재는 상기 지붕시스템의 평면상의 가로방향으로 배치되는 가로프레임부재와, 상기 가로프레임 부재에 교차되게 세로방향으로 배치되는 세로프레임부재를 포함하고,
    상기 프레임부재의 접점에는 구형접합노드가 배치되고,
    상기 긴장부재는 복수의 상기 가로프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제1 방향과, 복수의 상기 세로프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제2 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 긴장부재는 상기 제1 방향과 제2 방향의 전체 또는 일부에 설치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 긴장부재는 상기 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제4 방향의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구형접합노드에는 상기 지붕시스템의 평면상으로 4개의 상기 프레임부재가 90도의 각도를 이루면서 결합되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  11. 제1항 내지 제3항 및, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부재는, 상기 지붕시스템의 상부 중앙에서 방사형으로 배치되는 복수의 제1 프레임부재와, 상기 제1 프레임부재와 교차되고 상기 프리스트레스트 지붕시스템에서 동심원 상으로 배치되는 복수의 제2 프레임부재를 포함하고,
    상기 프레임부재의 접점에는 상기 구형접합노드가 배치되고,
    상기 긴장부재는 복수의 상기 제1 프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제3 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 긴장부재는 상기 제3 방향의 전체 또는 일부에 설치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 긴장부재는 상기 프리스트레스트 지붕시스템의 외주부를 둘러싸는 복수의 외주프레임부재와 복수의 상기 구형접합노드를 관통하는 제4 방향의 일부 또는 전체에 추가적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 지붕시스템.
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