KR101528914B1 - 싱글레이어 스페이스 프레임 - Google Patents

Abstract

싱글레이어 스페이스 프레임에 관한 것으로,
복수의 프레임부재가 연결되는 노드; 노드에 고정 설치되어 프레임부재를 연결할 수 있도록 하는 연결부재; 한 쌍의 연결부재에 체결 설치되는 프레임부재; 연결부재를 노드에 체결하는 복수의 체결볼트; 프레임부재를 연결부재에 체결하는 복수의 체결볼트;를 포함하는 기술 구성을 통하여
안정적인 구조 강성을 확보할 수 있게 되면서도 제작을 용이하게 할 수 있게 되고, 제작비용을 크게 절감할 수 있게 되는 것이다.

Description

싱글레이어 스페이스 프레임 { SINGLE LAYER SPACE FRAME }

본 발명은 싱글레이어 스페이스 프레임에 관한 것으로, 더 자세하게는 복수의 접속면을 가지는 노드에 복수의 체결볼트를 통해 파이프부재가 접속된 연결부재를 체결한 것에 관한 것이다.

일반적으로 건축현장에서 사전에 제작된 내외장재를 고정하기 위해서는 정확한 좌표관리가 필요하지만 통상 부정확한 후방 구조물(Back Structure)의 설치는 실측을 통한 외장재의 제작을 필요로 함으로서 사전제작의 의미를 반감시키게 된다.

본 발명이 관계하는 스페이스 프레임(Space Frame)은 설계와 제작에 따르는 모든 공정이 정밀하게 제어되는 특징이 있으며 공장에서 품질이 확보되어 출하됨으로써 오차발생이 적어 좌표관리가 필요한 건축물에 많이 사용되고 있다.

도 1은 더블레이어 스페이스 프레임의 사시도이고, 도 2는 더블레이어 스페이스 프레임의 요부 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 더블레이어 스페이스 프레임은 사각 또는 삼각형의 구조가 연속적으로 상부와 하부로 그리고 이를 이어주는 삼각형 사선부재로 이루어져 있다.

상기 더블레이어 스페이스 프레임에 의한 입체연결구조는 체육관, 전시관, 수영장과 같은 건축물, 캐노피 등에 흔하게 사용되어 왔다.

상기 더블레이어 스페이스 프레임의 장점은 사전에 공장에서 정확한 각도와 길이로 절단 용접, 기계 가공되어 현장에서 조립되고 설치됨으로써 상하부 노드(Node)의 위치를 도면상에서 확인이 가능하고, 이를 이용하여 외장재의 설치에 유용한 좌표로 활용이 가능하다는 점이다.

상기 더블레이어 스페이스 프레임은 최근 준공된 동대문디자인 플라자에도 비정형 건축물의 좌표를 확인하는 것에도 이용되어 매우 효과적으로 활용할 수 있었다.

한편, 좁은 공간에서는 상, 하현재 및 경사재를 동시에 사용할 수 없음에 따라 상기 더블레이어 스페이스 프레임 중 하현재와 경사재를 삭제하여 싱글레이어로 설치할 수 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 종단면도이다.

도 3의 싱글레이어 스페이스 프레임은 하기의 특허문헌 1에 개시되어 있는 것이다.

특허문헌 1의 싱글레이어 스페이스 프레임(300)은 파이프(310)의 일단에 용접되는 콘부재(330)와 연결구(320)가 가결합부재(340)를 통해 가결합된 후 용접부재(350)를 통해 용접되어 고정됨에 따라 연결구(320)와 콘부재(330)의 결합을 견고히 이룰 수 있으며, 이에 따라 스페이스 프레임(300)을 단일의 층(Single Layer)으로 구현할 수 있는 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0076853호(2009년 07월 13일 공개)

그러나 특허문헌 1을 포함한 종래 기술에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 더블레이어 스페이스 프레임과는 달리 하현재와 경사재를 사용하지 않기 때문에 구조 성능이 부족해짐에 따라 모든 접합부를 용접해야만 하는 단점이 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 노드와 콘부재를 용접하는 과정에서의 열변형을 최소화하기 위해 변형방지 지그를 사용하기 때문에 제작 공정이 매우 복잡하게 되는 문제가 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 용접 품질이 용접공의 기량에 따라 기복이 심하며, 숙련된 용접공의 공임이 과다하게 발생하는 등 공정 증가로 인한 비용이 발생하게 되는 문제가 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 높은 위치나 위험한 위치에서의 용접작업으로 더더욱 많은 시간을 필요로 하며, 고소작업임에도 4G용접을 하여야 하므로 안전을 확보할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 용접 작업 없이 견고하게 노드와 프레임부재를 견고하게 접속할 수 있도록 함으로써 구조적 성능을 안정적으로 유지하면서도 제작 및 시공을 용이하게 할 수 있도록 하고 비용을 절감할 수 있도록 하는 싱글레이어 스페이스 프레임을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 그 다른 목적이 구조적 성능을 간편하게 보강할 수 있도록 하고, 건축공사에서 손쉽게 좌표를 관리할 수 있도록 하는 싱글레이어 스페이스 프레임을 제공하는 데에 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 복수의 프레임부재가 연결되는 노드; 노드에 고정 설치되어 프레임부재를 연결할 수 있도록 하는 연결부재; 한 쌍의 연결부재에 체결 설치되는 프레임부재; 연결부재를 노드에 체결하는 복수의 체결볼트; 프레임부재를 연결부재에 체결하는 복수의 체결볼트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 상기 노드가 중앙에 상하방향으로 형성되는 관통구멍; 외주면에 형성되는 복수의 접속면; 각 접속면에 형성되는 복수의 체결구멍;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 상기 노드의 하부에 로드 바가 설치되고, 로드 바에 구조 강성을 향상시킬 수 있도록 하는 케이블이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 상기 노드의 상부에 좌표관리 또는 상부 외장재 설치를 위한 포스트가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 상기 연결부재의 일측에 프레임부재 삽입홈이 마련되고, 삽입홈의 내측면에 복수의 노드 접속구멍이 형성되고, 상기 연결부재의 전면과 후면에 복수의 프레임부재 체결구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임은 상기 프레임부재의 양단에 연결부재의 삽입홈에 삽입되는 삽입부가 마련되고, 삽입부에 상기 연결부재의 체결구멍과 대응되는 복수의 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임에 의하면, 구조적 강도를 가진 프레임부재를 연결부재와 체결볼트 만을 이용하여 노드에 체결함으로써 구조 성능을 개선할 수 있게 될 뿐 아니라 제작을 용이하게 할 수 있게 되고, 제작비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임에 의하면, 노드의 접속면에 연결부재가 면 접촉되고 복수의 체결볼트를 통해 안정적으로 체결됨으로써 용접에 못지 않은 구조 강성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임에 의하면, 용접으로 인한 열변형이 전혀 발생하지 않음에 따라 기존에 사용하던 용접조립에서 변형방지 조립지그를 필요로 하지 않아 조립시간을 획기적으로 단축할 수 있게 되고, 조립장 공간을 최소화함으로써 공간의 활용도를 높일 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임에 의하면, 고숙련된 용접공 및 용접비용이 전혀 발생하게 되고, 높은 곳에서 작업할 때에도 신속하고 안전하게 작업을 마칠 수 있게 되는 공정관리, 안전관리에서 높은 안정성을 기대할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임에 의하면, 노드에 로드 바를 설치하고, 로드 바에 케이블을 연결하는 경우 전체 구조물의 구조 강성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임에 의하면, 노드에 포스트를 설치하는 경우 좌표관리를 용이하게 할 수 있게 됨은 물론 외장재의 설치를 용이하게 할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임에 의하면, 구조적 강도를 가진 프레임부재를 퍼린(Purin)부재로 이용할 수 있으므로 데크 단열 방수 시공 등 외장공사에 별도의 부재 없이 직접 시공이 가능해지며, 커튼 월, 채광창 등의 유리, 창호 등을 시공하는 것에도 간단하게 설치 가능하게 된다.

도 1은 더블레이어 스페이스 프레임의 사시도,
도 2는 더블레이어 스페이스 프레임의 요부 단면도,
도 3은 종래 기술에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 종단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 사시도,
도 5는 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 분해사시도,
도 6은 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 종단면도,
도 7은 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 와이어 연결상태의 사시도,
도 8은 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 포스트 설치상태의 사시도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 프레임부재의 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 사시도이고, 도 5는 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 분해사시도이다.

도 6은 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 요부 종단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임(200)은 노드(210), 연결부재(220), 프레임부재(230), 체결볼트(240)(250)를 포함한다.

노드(210)는 복수의 프레임부재(230)를 다양한 각도로 연결하기 위한 것이다.

상기 노드(210)는 중앙에 상하방향으로 형성되는 관통구멍(211); 외주면에 형성되는 복수의 접속면(212); 각 접속면(212)에 형성되는 복수의 체결구멍(213)을 포함한다.

상기 노드(210)는 봉강 또는 인발을 통한 두꺼운 후육관 등을 사용할 수 있으며, 설치하고자 하는 외장재의 꼭지점에서 건축물의 외장면과 수직 법선을 찾고 인접한 노드(210)와의 연결된 선과 수직되는 접속면(212)을 형성하여 일정폭으로 가공한 것이다

상기 노드(210)의 재질은 구조에 따라 다양한 금속을 이용할 수 있다.

또한, 상기 노드(210)의 접속면(212)은 건축물의 형태에 따라 2개부터 8개 까지 마련될 수 있다.

상기 노드(210)의 접속면(212)은 내, 외장재의 형상에 따른 설계각도에 따라 각도를 달리하여 면취 가공된 것이다.

상기 노드(210)의 관통구멍(211)은 포스트 및 구조체, 캡 등을 설치하기 위한 것이다.

도 7은 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 와이어 연결상태의 사시도이고, 도 8은 동 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 포스트 설치상태의 사시도이다.

도 7과 같이 각 노드(210)의 하부에 로드 바(251)를 설치하고, 각 로드 바(251)의 사이에 케이블(252)를 설치하게 되면 구조 강도를 높일 수 있게 된다.

또한, 도 8과 같이 각 노드(210)의 상부에 포스트(253)를 설치하게 되면 각 노드(210)의 좌표관리를 용이하게 할 수 있을 뿐 아니라 상부 외장재를 보다 간편하게 설치할 수 있게 된다.

연결부재(220)은 프레임부재(230)를 노드(210)에 연결하기 위한 것이다.

상기 연결부재(220)는 일측에 프레임부재 삽입홈(221)이 마련되고, 삽입홈(221)의 내측면에 복수의 노드 접속구멍(222)이 형성되고, 전면과 후면에 복수의 프레임부재 체결구멍(223)이 형성된다.

상기 연결부재(220)는 노드 접속구멍(222)을 통해 노드(210)의 체결구멍(213)에 체결되는 체결볼트(240)를 통해 노드(210)에 고정된다.

상기 연결부재(220)는 강도를 필요로 하는 곳에는 단조를 이용한 제품을 사용하며, 구조 계산을 통하여 체결볼트(240)의 구경과 재질과 형태를 달리해서 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임(100)에 있어서 상기 연결부재(120)의 형태와 재질은 도시된 것에 국한되지 않음은 물론이다.

프레임부재(230)는 한 쌍의 노드(210) 사이에 설치되는 것으로, 연결부재(220)를 통해 해당 노드(210)에 접속된다.

상기 프레임부재(230)의 양단에는 연결부재(220)의 삽입홈(221)에 삽입되는 삽입부가 마련되고, 삽입부에 상기 연결부재(220)의 체결구멍(223)과 대응되는 복수의 관통구멍(232)이 형성된다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임의 프레임부재의 예시도이다.

상기 프레임부재(230)는 상부에 설치되는 외장재의 종류 및 구조 성능에 따라 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다.

예를 들면 상기 프레임부재(230)은 도 9에 도시된 T형과 H형, 장방형을 비롯한 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다.

체결볼트(240)(250)는 노드(210)와 연결부재(220), 그리고 연결부재(220)와 프레임부재(230)를 체결하기 위한 것으로, 육각볼트, 육각 렌치볼트 등 용도에 따라 종류를 달리 적용할 수 있다.

상기 체결볼트(240)(250)의 풀림방지 및 진동방지를 위하여 스프링와셔와 엔지니어링플라스틱을 이용할 수 있다.

또한, 체결볼트(240)와 연결부재(220)의 강도에 편중이 발생하면 특정한 두께의 와셔플레이트를 사용할 수 있으며, 사전에 구조계산을 통하여 설치가 가능함은 물론이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임(200)은 노드(210)에 연결부재(220)를 복수의 체결볼트(240)로 체결하고, 연결부재(220)에 복수의 체결볼트(250)로 프레임부재(230)를 체결하는 것에 의해 간편하게 제작할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임(200)은 노드(210)의 접속면(212)에 면 접촉하는 연결부재(220)가 복수의 체결볼트(240)로 견고하게 체결되고, 연결부재(220)의 삽입홈(221)에 삽입된 프레임부재(230)가 복수의 체결볼트(25)로 견고하게 체결되기 때문에 노드(210)와 연결부재(220)를 굳이 용접하지 않게 되더라도 안정적인 구조 강성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 싱글레이어 스페이스 프레임(200)은 노드(210)에 상하방향으로 형성된 관통구멍(211)을 통해 로드(210)의 상부 또는 하부에 포스트나 로드 바 등을 설치할 수 있게 되므로 외장재 설치, 좌표 관리 및 구조 보강 등이 매우 용이하게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

200 : 싱글레이어 스페이스 프레임
210 : 노드
220 : 연결부재
230 : 프레임부재
240, 250 : 체결볼트

Claims (6)

1. 복수의 프레임부재(230)가 연결되는 노드(210);
   노드(210)에 고정 설치되어 프레임부재(230)를 연결할 수 있도록 하는 연결부재(220);
   한 쌍의 연결부재(220)에 체결 설치되는 프레임부재(230);
   연결부재(220)를 노드(210)에 체결하는 복수의 체결볼트(240);
   프레임부재(230)를 연결부재(220)에 체결하는 복수의 체결볼트(250);를 포함하고,
   상기 연결부재(220)는,
   일측에 마련되는 프레임부재 삽입홈(221);
   삽입홈(221)의 내측면에 형성되는 복수의 노드 접속구멍(222);
   전면과 후면에 형성되는 복수의 프레임부재 체결구멍(223);를 포함하고,
   상기 프레임부재(230)는,
   양단에 마련되어 연결부재(220)의 삽입홈(221)에 삽입되는 삽입부;
   삽입부에 형성되고, 상기 연결부재(220)의 체결구멍(223)과 대응되는 복수의 관통구멍(232);을 포함하고,
   상기 노드(210)의 외주면에 내장재 또는 외장재의 형상에 따른 설계각도에 따라 각도를 달리하여 면취 가공되는 복수의 접속면(212)이 마련되고, 각 접속면(212)에 복수의 체결구멍(213)이 형성되며,
   상기 노드(210)의 접속면(212)에 면 접촉하는 연결부재(220)가 복수의 체결볼트(240)로 견고하게 체결되고, 연결부재(220)의 삽입홈(221)에 삽입된 프레임부재(230)가 복수의 체결볼트(25)로 견고하게 체결되며,
   상기 노드(210)의 중앙에 상하방향으로 포스트(253) 또는 로드 바(251)의 설치를 위한 관통구멍(211)이 형성되고, 상기 노드(210)의 상부에 좌표관리를 위한 포스트(253)가 설치된 것을 특징으로 하는 싱글레이어 스페이스 프레임.
   
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