KR101552057B1 - 고하중용 열교차단 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벽체 내측이나 벽체 외측에 설치되는 단열재가 콘크리트 슬래브와 외벽체의 경계 결합부에서 연속되도록 별도의 단열재를 구성하여 발코니 슬래브의 에어핀 작용을 단절시키도록 하면서도, 반복하중 및 고하중에 대하여서도 구조적인 안정성을 갖도록 한 열교차단 장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예는 직육면체 형상으로 폭방향의 양측면에 요입홈이 형성되고 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 구성되며 섬유보강 콘크리트로 형성되는 제1 본체와, 제1 본체와 동일한 형상으로 제1 본체와 제1 본체의 사이에 형성되며 단열 소재로 이루어지는 제2 본체와, 요입홈과 동일한 단면형상으로 제1 본체의 요입홈들을 길이방향으로 연결하며 제2 본체와 일체로 형성되거나 별도로 형성되는 단열소재로 이루어지는 제3 본체와, 제1 본체 및 제2 본체의 상부면과 하부면에 결합되는 내화판으로 이루어지는 단열재와; 제1 본체의 상부의 폭방향으로 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 인장 철근과, 인장 철근의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근으로 이루어지는 인장 모듈과; 인장 모듈의 일정거리 이격된 수직 하방에, 제1 본체의 폭방향으로 각각 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 압축 철근와, 압축 철근의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근으로 이루어지는 압축 모듈과; 제1 본체의 내부를 관통하여 형성되며, 상단부와 하단부가 각각 인장 모듈 및 압축 모듈을 연결하도록 결합되는 전단근;으로 구성된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예는 직육면체 형상으로 폭방향의 양측면에 요입홈이 형성되고 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 구성되며 섬유보강 콘크리트로 형성되는 제1 본체와, 제1 본체와 동일한 형상으로 제1 본체와 제1 본체의 사이에 형성되며 단열 소재로 이루어지는 제2 본체와, 요입홈과 동일한 단면형상으로 제1 본체의 요입홈들을 길이방향으로 연결하며 제2 본체와 일체로 형성되거나 별도로 형성되는 단열소재로 이루어지는 제3 본체와, 제1 본체 및 제2 본체의 상부면과 하부면에 결합되는 내화판으로 이루어지는 단열재와; 제1 본체의 상부의 폭방향으로 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 인장 철근과, 인장 철근의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근으로 이루어지는 인장 모듈과; 인장 모듈의 일정거리 이격된 수직 하방에, 제1 본체의 폭방향으로 각각 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 압축 철근와, 압축 철근의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근으로 이루어지는 압축 모듈과; 제1 본체의 내부를 관통하여 형성되며, 상단부와 하단부가 각각 인장 모듈 및 압축 모듈을 연결하도록 결합되는 전단근;으로 구성된다.
Description
본 발명은 고하중용 열교차단 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벽체 내측이나 벽체 외측에 설치되는 단열재가 콘크리트 슬래브와 외벽체의 경계 결합부에서 구조저항 부재에서도 연속되도록 별도의 단열재를 구성하여 열적 분리시공을 통한 발코니 슬래브의 에어핀 작용을 단절시키도록 하면서도, 반복하중 및 고하중에 대하여서도 구조적인 안정성을 갖도록 한 고하중용 열교차단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 지붕 슬래브와 이를 지지하는 수직 부재 또는 건물 수직벽체(외벽)로 부터 돌출되는 수평부재 등 벽-벽 또는 벽-슬래브 등 구조체 연결부에서는 건물의 내단열, 외단열 목적으로 부착되는 단열재가 연속될 수 없으므로 재료적 열교현상이 수직부재(벽체)나 수평부재(최상층의 지붕이나 슬래브)로 인한 구조 부재적 또는 재료적 열교(thermal bridge)가 형성되며, 특히 구조부재의 구성재료인 철근콘크리트는 낮은 열전도율에 비해 높은 밀도로 열용량이 크기 때문에 축열재료로 인하여 여름철의 냉방 에너지 손실 및 겨울철의 난방 에너지 손실 등 외기로 많은 열량이 손실되는 문제점이 있었다.
건물의 외기로 노출된 발코니와 같은 슬래브는 외벽체로부터 돌출되어 건축물을 형성하고 있으므로, 외기 환경 즉, 온도 변화에 따라 온도차에 의한 결로 발생이나 실내 온도(에너지)의 손실을 일으키는 에어핀(Air fin)과 같은 역할을 한다. 이에 콘크리트 슬래브와 외벽체에 경계 결합부에 단열재를 사용하여 발코니 슬래브의 에어핀 작용을 단절시키기 위하여 열적 분리 시공을 통한 열교차단 부재를 구성하기도 하였으나, 콘크리트 슬래브 내에 구조 보강재인 철근이 연속배치됨에 따라 열 차단효과를 철근의 높은 열전도율에 의하여 외기로 많은 열량이 손실되는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0969244호 "열교 차단용 구조 단열재"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 6에서와 같이 "상하 2열로 등간격의 블록 고정홀이 형성된 사각 패널 형상의 단열재와; 상기 단열재의 저면에 부착되는 내화판과; 상기 각각의 블록 고정홀을 관통하여 배근되는 상, 하부 철근과; 서로 대응되는 상기 상, 하부 철근에 결합되는 경사 철근; 및 상기 단열재의 블록 고정홀에 상기 상, 하부 철근 및 경사 철근을 고정시키는 콘크리트 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교 차단용 구조 단열재."를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 발코니 슬래브와 철근의 높은 열전도율에 의하여 내부(실내)의 외기로 여름철의 냉방 에너지 손실 및 겨울철의 난방 에너지 손실 등 외기로 많은 열량이 손실되는 문제점이 있었으며, 단열재 자체에서 압축하중을 충분히 전달받을 수 없어 구조적인 안정성이 부족하였으며, 열저항 성능이 낮고 단위부재로 제작이 힘들어 운반 및 시공이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물의 외벽체와 슬래브가 결합부를 형성함에 따라 내단열이나 외단열 공법에서 벽체에 설치되는 단열재가 단절되는 부분에 연속하여 단열재를 형성하도록 하여 결로 및 에너지 손실을 방지하도록 하면서, 인장 철근을 금속재중 열전도율이 낮은 스테인레스 강으로 형성하여 열전도율이 높은 철근에 의하여 열교현상이 일어나는 것을 최소화할 수 있으면서도, 단열재를 섬유보강 콘크리트로 형성하고 단열재의 내부의 상부와 하부에 각각 인장 및 압축 모듈을 형성하며, 상하부의 인장 및 압축 모듈을 전단근으로 연결하도록 하여, 수직하중에 대해 전단 저항하도록 하여 단순 하중뿐만 아니라 지진 및 중대규모 하중과 같은 반복하중 및 고하중에 대하여서도 구조적인 안정성을 갖는 고하중용 열교차단 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 직육면체 형상으로 폭방향의 양측면에 요입홈이 형성되고 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 구성되며 섬유보강 콘크리트로 형성되는 제1 본체와, 제1 본체와 동일한 형상으로 제1 본체와 제1 본체의 사이에 형성되며 단열 소재로 이루어지는 제2 본체와, 요입홈과 동일한 단면형상으로 제1 본체의 요입홈들을 길이방향으로 연결하며 제2 본체와 일체로 형성되거나 별도로 형성되는 단열소재로 이루어지는 제3 본체와, 제1 본체 및 제2 본체의 상부면과 하부면에 결합되는 내화판으로 이루어지는 단열재와; 제1 본체의 상부의 폭방향으로 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 인장 철근과, 인장 철근의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근으로 이루어지는 인장 모듈과; 인장 모듈의 일정거리 이격된 수직 하방에, 제1 본체의 폭방향으로 각각 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 압축 철근와, 압축 철근의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근으로 이루어지는 압축 모듈과; 제1 본체의 내부를 관통하여 형성되며, 상단부와 하단부가 각각 인장 모듈 및 압축 모듈을 연결하도록 결합되는 전단근;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 전단근은 직선의 철근의 중앙부를 절곡한 형상으로, 수평으로 형성되는 제1 결합부와, 제1 결합부의 일측 단부에서 하향으로 경사지게 연장되어 형성된 경사부와, 경사부의 하단부에서 수평으로 연장되는 제2 결합부가 일체로 구성되어 이루어지고, 경사부가 단열재의 내부를 관통하여 상호 교차되도록 2개가 형성되며, 각각의 제1 결합부 및 제2 결합부가 인장 모듈과 압축 모듈의 인장 철근 및 압축 철근에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 제1 본체는 높이방향의 중앙부에 관통하여 관통구가 형성되고, 전단근은 직선의 철근을 ㄷ 자상으로 절곡한 형상으로, 수평으로 형성되는 제1 결합부와, 제1 결합부의 일측 단부에서 수직 하방으로 연장되어 형성된 수직부와, 수직부의 하단부에서 수평으로 연장되는 제2 결합부가 일체로 구성되어 이루어져, 관통구를 중심으로 양측에, 전단근의 수직부가 제1 본체에 매입되고 제1 결합와 제2 결합부의 외측 단부가 제1 본체의 외측으로 향하도록 대칭되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 인장 모듈의 하부와 압축 모듈의 상부에는 단열재의 길이방향으로 보강근이 매입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 전단근은 스테인레스 강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 열교차단 장치는 건물의 외벽체와 슬래브가 결합부를 형성함에 따라 내단열이나 외단열 공법에서 벽체에 설치되는 단열재가 단절되는 부분에 연속하여 단열재를 형성하도록 하여 결로 및 에너지 손실을 방지하도록 하면서, 인장 철근을 금속재중 열전도율이 낮은 스테인레스 강으로 형성하여 열전도율이 높은 철근에 의하여 열교현상이 일어나는 것을 최소화할 수 있으면서도, 단열재를 섬유보강 콘크리트로 형성하고 단열재의 내부의 상부와 하부에 각각 인장 및 압축 모듈을 형성하며, 상하부의 인장 및 압축 모듈을 전단근으로 연결하도록 하여, 수직하중에 대해 전단 저항하도록 하여 단순 하중뿐만 아니라 지진 및 중대규모 하중과 같은 반복하중 및 고하중에 대하여서도 구조적인 안정성을 갖는 매우 유용한 효과가 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 발명의 고하중용 열교차단 장치가 적용된 구조물의 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 고하중용 열교차단 장치의 사시도이다.
도 3은 상기 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 본체(11)의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 본체(11)의 다양한 실시예의 단면도이다.
도 6은 종래에 따른 열교 차단용 구조 단열재가 적용된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 1은 본 발명의 고하중용 열교차단 장치가 적용된 구조물의 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 고하중용 열교차단 장치의 사시도이다.
도 3은 상기 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 본체(11)의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 본체(11)의 다양한 실시예의 단면도이다.
도 6은 종래에 따른 열교 차단용 구조 단열재가 적용된 모습을 나타낸 단면도이다.
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.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 고하중용 열교차단 장치가 적용된 구조물의 실시 예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 고하중용 열교차단 장치(1)는 벽체의 외측 또는 내측에 설치되도록 하여, 재료적 열교현상이 발생하는 발코니가 있거나 없는 외부벽체(4)와 슬래브(5) 등 구조체 연결부에 시공되어 열적 분리 시공을 통한 열교현상이 발생하지 않도록 하면서도 벽체의 내벽 단열재(6)를 연속시킬 수 있다.
본 발명은 섬유보강 콘크리트로 구성되는 제1 본체(11), 제2 본체(12), 제3 본체(15) 및 내화판(13)으로 이루어지는 단열재(10)와, 제1 본체(11)의 폭방향의 상부와 하부에 각각 배치되어 인장 및 압축에 대하여 저항하는 인장 모듈(20) 및 압축 모듈(30)과, 인장 모듈(20) 및 압축 모듈(30)을 상호 연결하는 전단근(40)으로 구성되어, 결로 및 에너지 손실을 방지하도록 하면서도 고하중 및 반복하중에 대하여 구조적인 안정성을 갖도록 한다.
본 발명의 고하중용 열교차단 장치(1)는 도 1a에 도시된 바와 같이, 벽체(4)를 중심으로 내측에 슬래브의 폭방향으로 슬래브(5)의 콘크리트 두께와 동일한 높이로 배치하여 열교방지효과를 갖도록 구성할 수도 있으며, 도 1b에 도시된 바와 같이, 벽체(4)를 중심으로 외측에 슬래브의 폭방향으로 슬래브(5)의 콘크리트 두께와 동일한 높이로 배치하여 열교방지효과를 갖도록 구성할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 고하중용 열교차단 장치의 사시도이고, 도 3은 상기 도 2의 단면도이다.
단열재(10)의 형상은 일정 폭과 길이를 갖도록 형성되며, 발코니가 있거나 없는 외부벽체(4)와 슬래브(5) 등의 콘크리트의 사이에 배치되어 열교 방지효과를 갖도록 구성된다. 단열재(10)는 사각 블럭 형태로 형성되며, 그 크기는 적용되는 현장에 따라 결정될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 단열재(10)는 길이방향으로 제1 본체(11)와 제2 본체(12)가 번갈아 형성되는데, 제1 본체(11)와 제2 본체(12)가 번갈아 형성되는 양측면에는 요입홈(111)과 동일한 단면형상으로 제1 본체(11)의 요입홈(111)들을 길이방향으로 연결하도록 제3 본체(15)가 구성된다.
제1 본체(11)는 직육면체 형상으로 폭방향의 양측면에 요입홈(111)이 형성되며 길이방향으로 일정간격 이격되어 형성되며, 제1 본체(11)와 제1 본체(11)의 사이에는 제1 본체(11)와 동일한 형상의 제2 본체(12)가 형성된다.
제1 본체(11)는 양측면에 요입홈(111)이 형성되는데, 일정간격으로 배치되는 제1 본체(11)의 요입홈(111)을 연결하도록 요입홈(111)과 동일한 단면 형상을 갖는 제3 본체(15)를 형성하도록 하여, 반복되어 배치되는 제1 본체(11) 및 제2 본체(12)가 단절되지 않고 연결되어 단열재(10)의 전 길이에 걸쳐서 제1 본체(11)와 제1 본체(11) 사이에 형성된 제2 본체(12)가 일체로 형성되도록 하는 것이다.
제3 본체(15)는 제2 본체(12)와 일체로 형성되도록 할 수도 있고, 제2 본체(12)와는 별도로 형성하도록 할 수도 있다.
제2 본체(12) 및 제3 본체(15)는 공지의 다양한 단열 소재로 이루어질 수 있으며, 제2 본체(12)와 제3 본체(15)가 별도로 형성될 경우에는 서로 다른 단열소재의 재질로 이루어질 수도 있다.
단열재(10)는 다양한 방법으로 제작할 수 있는데, 예를 들면 거푸집의 내부에 길이방향으로 제1 본체(11)를 배치하고, 단열기능을 갖는 발포성의 소재를 주입하면, 제1 본체(11)와 제1 본체(11)의 사이가 채워져 제2 본체(12) 및 제3 본체(15)가 동시에 형성된다. 이때, 발포성의 소재는 제1 본체(11)의 요입홈(111)을 관통하여 채워지기 때문에, 제1 본체(11) 및 제2 본체(12)가 하나의 직육면체 형상으로 형성될 수 있는 것이다.
요입홈(111)의 형상은 ㄷ 자형, 아치형, 삼각형, 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 본체(11)는 구조성능 강화를 위하여 섬유보강 콘크리트로 형성되는데, 특히, 시멘트계 재료를 화학섬유나 유리 섬유등의 다양한 섬유로 보강한 복합재료인 섬유 보강 콘크리트를 사용하여 열저항도와 강도를 증진하도록 할 수 있다.
섬유보강 콘크리트는 다양한 종류가 있지만, 예를 들면 ECC, SIFCON, SIMCON, Ductal 등을 사용할 수도 있다.
ECC(Engineered Cementitious Composite)는 미시간 대학의 Victor C.Li에 의해서 개발된 재료로 그 최대의 특징은, 일축인장응력 하에서 변형경화를 나타내고 미세한 고밀도의 복수 균열을 형성함으로서 최대인장변형이 8%에도 달한다. 극히 고인성이며 연성을 가진 재료거동이다. ECC는 마이크로매카닉스와 파괴역학을 설계원리로 하고 있으며, 재료거동의 예측과 설계의 양방향이 가능이다. 그 특성을 활용한 적용 예시로는 내진 에너지 흡수 디바이스, 보수/보강용 재료(단면보수 혹은 증후), 강재피복재료 등이 있다.
SIFCON(Slurry Infiltrated Fiber CONcrete)은 D.R.Lankard에 의해서 1984년에 제안되는 재료로 강섬유를 미리 거푸집 내에 배치한 뒤 시멘트슬러리를 침투시켜 제조되기 때문에, 섬유체적혼입량은 최대며 20%에 달성하는 것도 가능하다. 다량의 섬유에 대한 구속효과가 압축강도는 210MPa에 진/내폭구조물, 보수/보강용재료, 프리캐스트구조물 등을 들 수 있다. SIMCON(Slurry Infiltrated Mat CONcrete)은 강섬유 대신에 섬유매트를 사용한다.
Ductal은 반응성분체 콘크리트(Reactive Powder Concrete, RPC)의 개념에서 탄생한 무기계 복합재료이다. RPC는 반응성분체를 이용한 재료이며, 최밀충진이론에 바탕을 두어 개발된 시멘트계 매트릭스에 금속섬유를 혼입한 초고강도+고인성이라고 하는 새로운 개념으로 1994년에 P.Richard에 의해서 개발되었다. 그 특성은 초고강도(압축240MPa, 휨 45MPa), 고내구성(동결융해 저항성 지수 100), 유동성(플로우치 250mm)이며, 적용예시로는 보도교, 박육경량방음 패널, 호안벽용 앵커 플레이트 등이다.
제2 본체(12)는 소재가 한정되지 않으며 유기질계, 무기질계로서 경량기포 콘크리트, 우레탄 폼 등 공지의 일반적이 단열기능을 갖는 발포성의 소재를 사용하여 구성할 수 있다.
상기와 같이, 제1 본체(11)와 제2 본체(12)가 번갈아 형성되고, 제1 본체(11)와 제2 본체(12)의 상부면과 하부면에는 화재 발생시에 건물의 상층과 하층간의 방화(防火)를 위해서 불연성 내화판(13)이 결합 구성된다. 내화판(13)은 단열소재의 내화 보호재로서 구조물의 요구 내화시간에 따라 두께가 결정되며, 단열재(10)를 구성하는 제1 본체(11) 및 제2 본체(12)의 폭과 길이와 동일하게 구성되며 접착제 등의 공지의 다양한 결합수단 등으로 부착되도록 할 수 있다.
내화판(13)은 공지의 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 주로 SIC판(Silicanite 질), Mullite판 등이 주로 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 본체(11)에는 인장 모듈(20), 압축 모듈(30) 및 전단근(40)이 매입되어 구성된다.
인장 모듈(20)은 스테인레스 강으로 형성되는 인장 철근(21)과, 인장 철근(21)의 양단부에 연결되는 정착 철근(22)으로 이루어진다.
이때, 인장 철근(21)은 제1 본체(11)의 상부를 폭방향으로 관통하도록 구성되어 발코니 등의 수직하중에 대하여 저항하도록 하며, 인장 철근(21)의 양단부는 단열재(10)의 폭방향으로 돌출되도록 형성하거나, 단열재(10)에 매립되도록 그 길이를 다양하게 형성할 수 있다.
인장 철근(21)은 금속 중에서도 가장 낮은 열전도율을 갖고 있는 스테인레스 강으로 형성되도록 하는데, 이는 단열재(10)에 의하여 열교가 차단되더라도, 인장 철근가 철근으로 형성될 경우에는 철근의 높은 열전도율에 의하여 외기로 많은 열량이 손실되는 문제점이 있기 때문에, 인장 철근(21)을 금속 중에 열전도율이 가장 낮은 스테인레스 강으로 형성하는 것이다.
인장 철근(21)은 단열재(10)를 폭방향으로 관통하여 형성되며, 인장 철근(21)의 양단부에는 일정 길이를 갖는 정착 철근(22)이 결합되어 연장되어 형성된다. 인장 철근(21)과 정착 철근(22)의 결합은 용접 등 다양한 공지의 방법으로 결합할 수 있다.
정착 철근(22)은 인장 철근(21)을 연장하는 형상으로 구성되어, 외부벽체(4)와 슬래브(5) 등 구조체 연결부에 설치시에 정착길이를 확보하도록 하고, 스테인레스 강으로 형성된 인장 철근(21)의 양단부를 이형 철근 등의 일반 철근으로 구성하여 슬래브(5) 등에 매입되는 동질의 철근과의 접합이 용이하도록 하는 것이다.
압축 모듈(30)은 인장 모듈(20)의 일정거리 이격된 수직 하방에 형성되며, 인장 모듈(20)과 동일한 구성 및 형상으로 제1 본체(11)의 폭방향으로 각각 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 압축 철근(31)과, 압축 철근(31)의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근(32)으로 이루어진다.
압축 철근(31) 역시 금속 중에서도 가장 낮은 열전도율을 갖고 있는 스테인레스 강으로 형성되며, 제1 본체(11)를 폭방향으로 관통하여 형성되며, 압축 철근(31)의 양단부에는 일정 길이를 갖는 정착 철근(32)이 결합되어 연장되어 형성된다.
정착 철근(32)은 압축 철근(31)을 연장하는 형상으로 구성되어, 외부벽체(4)와 슬래브(5) 등 구조체 연결부에 설치시에 정착길이를 확보하도록 하고, 스테인레스 강으로 형성된 압축 철근(31)의 양단부를 이형 철근 등의 일반 철근으로 구성하여 슬래브(5) 등에 매입되는 동질의 철근과의 접합이 용이하도록 하는 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 본체(11)의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1 본체(11)의 다양한 실시예의 단면도이다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 전단근(40)은 제1 본체(11)의 내부를 관통하여 형성되며, 상단부와 하단부가 각각 인장 모듈(20) 및 압축 모듈(30)을 연결하도록 결합되도록 하여, 발코니 등의 수직하중에 대해 전단 저항하도록 한다.
도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 전단근(40)은 인장 모듈(20) 및 압축 모듈(30)을 연결하도록 구성되며, 제1 본체(11)의 내부를 관통하여 구성되도록 한다. 이때, 전단근(40)은 X자형으로 배치하고 인장 모듈(20) 및 압축 모듈(30)을 X자 형의 전단근(40)으로 연결하여, 전단력에 대하여 트러스 폐쇄형 삼각구조를 구현하여 저항하도록 하며, 스트럿(strut) 형태로 형성되어, 발코니 등의 수직하중에 대해 전단 저항하도록 할 수 있다. 이와 같이, 전단근(40)을 X자형태로 배치하여 휨에 대한 저항성을 증가시키도록 한다.
이와 같은 X자형태의 전단근(40)은 직선의 철근의 중앙부를 절곡한 형상으로, 수평으로 형성되는 제1 결합부(41)와, 제1 결합부(41)의 일측 단부에서 하향으로 경사지게 연장되어 형성된 경사부(43)와, 경사부(43)의 하단부에서 수평으로 연장되는 제2 결합부(44)가 일체로 구성되어 이루어지고, 경사부(43)가 단열재(10)의 내부를 관통하여 상호 교차되도록 2개가 형성되며, 각각의 제1 결합부(41) 및 제2 결합부(44)가 상부 및 하부 인장 모듈(20a)(20b)의 인장 부재(21)에 각각 결합되도록 한다.
또한, 도 5c에 도시된 바와 같이, 전단근(40)은 ㄷ 자 형으로 형성되어, 상부와 하부가 각각 인장 모듈(20)과 압축 모듈(30)을 연결하도록 결합된다.
이와 같은 ㄷ 자 형으로 형성되는 전단근(40)은 직선의 철근을 ㄷ 자상으로 절곡한 형상으로, 수평으로 형성되는 제1 결합부(41)와, 제1 결합부(41)의 일측 단부에서 수직 하방으로 연장되어 형성된 수직부(48)와, 수직부(48)의 하단부에서 수평으로 연장되는 제2 결합부(44)가 일체로 구성되어 이루어져, 폭방향의 중앙을 중심으로 양측에 대칭으로, 전단근(40)의 수직부(48)가 제1 본체(11)에 매입되고 제1 결합부(41)와 제2 결합부(44)의 외측 단부가 제1 본체(11)의 외측으로 향하도록 구성된다.
또한, 이와 같은 ㄷ 자 형으로 형성되는 전단근(40)은, 제1 본체(11)의 높이방향의 중앙부에 관통하여 관통구(14)가 형성하도록 하여, 제1 본체(11)와 제1 본체(11) 사이에 형성되는 제2 본체(12)가 관통구(14)를 통하여 연통되어 제1 본체(11) 및 제2 본체(12)가 일체로 형성되도록 할 수 있다.
필요에 따라 제1 본체(11)의 관통구(14)는 채우지 않고 비우도록 하여 공기매질의 단열공간으로도 사용할 수 있다.
전단근(40)은 일반 철근 등의 강재로 형성할 수도 있으며, 특히, 금속재중 열전도율이 낮은 스테인레스 강으로 형성되도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 인장 모듈(20)의 하부와 압축 모듈(30)의 상부에는 단열재(10)의 길이방향으로 보강근(50)이 구성되도록 하여, 단열재(10)의 길이방향으로 일정 간격으로 형성되는 인장 모듈(20) 및 압축 모듈(30)을 일체로 연결하여 보강할 수 있도록 한다.
즉, 보강근(50)은 인장 모듈(20)의 하부 및 압축 모듈(30)의 상부에서 인장 모듈(20) 끼리 연결되도록 용접 등 다양한 공지의 방법으로 결합하도록 할 수 있다.
보강근(50)은 단열재(10)에 매입되도록 구성할 수도 있고, 단열재(10)의 양측면에 노출되도록 구성될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 열교차단 장치는 건물의 외벽체와 슬래브가 결합부를 형성함에 따라 내단열이나 외단열 공법에서 벽체에 설치되는 단열재가 단절되는 부분에 연속하여 단열재를 형성하도록 하여 결로 및 에너지 손실을 방지하도록 하면서, 인장 철근을 금속재중 열전도율이 낮은 스테인레스 강으로 형성하여 열전도율이 높은 철근에 의하여 열교현상이 일어나는 것을 최소화할 수 있으면서도, 단열재를 섬유보강 콘크리트로 형성하고 단열재의 내부의 상부와 하부에 각각 인장 및 압축 모듈을 형성하며, 상하부의 인장 및 압축 모듈을 전단근으로 연결하도록 하여, 수직하중에 대해 전단 저항하도록 하여 단순 하중뿐만 아니라 지진 및 중대규모 하중과 같은 반복하중 및 고하중에 대하여서도 구조적인 안정성을 갖는 매우 유용한 효과가 있다.
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.
1 : 고하중용 열교차단 장치
4 : 외부벽체
5 : 슬래브
6 : 내벽 단열재
10 : 단열재
11 : 제1 본체
12 : 제2 본체
13 : 내화판
15 : 제3 본체
20 : 인장 모듈
21 : 인장 철근
22 : 정착 철근
30 : 압축 모듈
31 : 압축 철근
32 : 정착 철근
40 : 전단근
4 : 외부벽체
5 : 슬래브
6 : 내벽 단열재
10 : 단열재
11 : 제1 본체
12 : 제2 본체
13 : 내화판
15 : 제3 본체
20 : 인장 모듈
21 : 인장 철근
22 : 정착 철근
30 : 압축 모듈
31 : 압축 철근
32 : 정착 철근
40 : 전단근
Claims (5)
- 직육면체 형상으로 폭방향의 양측면에 요입홈(111)이 형성되고 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 구성되며 섬유보강 콘크리트로 형성되는 제1 본체(11)와, 제1 본체(11)와 동일한 형상으로 제1 본체(11)와 제1 본체(11)의 사이에 형성되며 단열 소재로 이루어지는 제2 본체(12)와, 요입홈(111)과 동일한 단면형상으로 제1 본체(11)의 요입홈(111)들을 길이방향으로 연결하며 제2 본체(12)와 일체로 형성되거나 별도로 형성되는 단열소재로 이루어지는 제3 본체(15)와, 제1 본체(11) 및 제2 본체(12)의 상부면과 하부면에 결합되는 내화판(13)으로 이루어지는 단열재(10)와;
제1 본체(11)의 상부의 폭방향으로 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 인장 철근(21)과, 인장 철근(21)의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근(22)으로 이루어지는 인장 모듈(20)과;
인장 모듈(20)의 일정거리 이격된 수직 하방에, 제1 본체(11)의 폭방향으로 각각 관통하여 양단부가 돌출되도록 구성되며 스테인레스 강으로 형성되는 압축 철근(31)와, 압축 철근(31)의 양단부에 각각 연결되는 정착 철근(32)으로 이루어지는 압축 모듈(30)과;
제1 본체(11)의 내부를 관통하여 형성되며, 상단부와 하단부가 각각 인장 모듈(20) 및 압축 모듈(30)을 연결하도록 결합되는 전단근(40);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치. - 청구항 1에 있어서,
전단근(40)은 직선의 철근의 중앙부를 절곡한 형상으로, 수평으로 형성되는 제1 결합부(41)와, 제1 결합부(41)의 일측 단부에서 하향으로 경사지게 연장되어 형성된 경사부(43)와, 경사부(43)의 하단부에서 수평으로 연장되는 제2 결합부(44)가 일체로 구성되어 이루어지고,
경사부(43)가 단열재(10)의 내부를 관통하여 상호 교차되도록 2개가 형성되며, 각각의 제1 결합부(41) 및 제2 결합부(44)가 인장 모듈(20)과 압축 모듈(30)의 인장 철근(21) 및 압축 철근(31)에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치. - 청구항 1에 있어서,
제1 본체(11)는 높이방향의 중앙부에 관통하여 관통구(14)가 형성되고,
전단근(40)은 직선의 철근을 ㄷ 자상으로 절곡한 형상으로, 수평으로 형성되는 제1 결합부(41)와, 제1 결합부(41)의 일측 단부에서 수직 하방으로 연장되어 형성된 수직부(48)와, 수직부(48)의 하단부에서 수평으로 연장되는 제2 결합부(44)가 일체로 구성되어 이루어져,
관통구(14)를 중심으로 양측에, 전단근(40)의 수직부(48)가 제1 본체(11)에 매입되고 제1 결합부(41)와 제2 결합부(44)의 외측 단부가 제1 본체(11)의 외측으로 향하도록 대칭되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치. - 청구항 1에 있어서,
인장 모듈(20)의 하부와 압축 모듈(30)의 상부에는 단열재(10)의 길이방향으로 보강근(50)이 매입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치. - 청구항 1에 있어서,
전단근(40)은 스테인레스 강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고하중용 열교차단 장치.
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|---|---|---|---|
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