KR101743867B1 - 경량철골구조물의 처마 접합 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처마각 보강판에 의한 처마 구조의 변형을 방지하고 대각 스티프너에 의해 서까래 및 기둥측 접합부의 접합 강도가 향상되도록 한 경량철골구조물의 처마 접합 구조를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 기초에 세워진 기둥과 서까래를 접합시키기 위한 경량철골구조물의 처마 접합 구조에 있어서, 일정한 처마 각에 의해 일단에 서까래 접합부를 갖고 타단에 기둥 접합부를 갖는 메인 처마판과; 상기 서까래 접합부와 기둥 접합부에 각기 폭 방향 단부를 따라 연직방향으로 접합되어 있는 내,외측 처마판 플랜지와; 개구부를 갖고 상기 메인 처마판에 처마 각을 양분하는 선상에 삽입 위치되어 직각 방향으로 접합되어 있는 처마각 보강판과; 상기 메인 처마판의 안쪽 모서리측에 위치하여 상기 내측 처마판 플랜지에 접합되어 있는 우각부 보강판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

경량철골구조물의 처마 접합 구조{Eaves jointing structure of light weight steel frame}

본 발명은 경량철골구조물의 기둥과 서까래를 접합시키는 처마 접합 구조에 관한 것으로, 특히 처마각 보강판에 의한 처마 구조의 변형을 방지하고 대각 스티프너에 의해 서까래 및 기둥측 접합부의 접합 강도가 향상되도록 한 경량철골구조물의 처마 접합 구조에 관한 것이다.

경량철골구조는 경량형강을 주재로한 건축구조로 경하중을 받는 구조물에 대해서는 불경제적인 일반강재를 사용하는 대신에 열간성형으로 제조할 수 없는 박판을 냉간성형 가공한 경량형강을 사용함으로서 전체 강재중량을 감소시켜 일반적으로 철골공사비를 절감시키게 된다. 경량철골은 열간압연재로는 만들 수 없는 여러가지 치수의 단면을 자재로 가공할 수 있고 공정이 간편 신속하고, 중량 및 단면적이 작은데도 불구하고 단면효율이 대단히 높고, 이로 인한 구조의 경제성을 발휘한다. 이에 반해 경량철골은 집중응력에 약하며, 강성이 부족하므로 비틀림이나 좌굴이 생기기 쉬운 단점이 있다.

이러한 경량철골구조는 경량형강을 사용한 철골구조로서 보통 간이창고, 주택 등 소규모의 구조물에 쓰이며, 이때 부재 간의 접합은 볼트로 할 수 있어 가공조립도 간편한 이점을 갖는다.

박공지붕을 갖는 경량철골구조물의 경우, 판상형 처마 브라켓을 이용하여 기둥과 서까래를 접합시킨다. 이때 기둥과 서까래를 채널형 구조로 하여 각기 한 쌍으로 대칭적으로 배치하여 판상형 처마 브라켓에 접합된다. 이 경우 기둥과 서까래는 각기 쌍으로 대칭 구조를 이루기 때문에 단면 강성이 증대되는데 반해, 판상형 처마 브라켓은 단일 판을 이루어 굽힘 변형이나 비틀림 변형에 취약하게 된다.

따라서 판상형 처마 브라켓의 구조를 보강이 요구되며, 이에 따른 각 절점부에서의 응력 집중에 따른 보강 대안이 필요하다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 특허등록 공고번호 제95-009608호로서, 경량철골 구조물이 제안되어 있다. 이는 통상의 앵커보울트를 콘크리트에 매설하여 그 상부에 철골 구조물을 적절한 체결수단에 의하여 고정접속하여 조립하는 단일구조물에 있어서, 양 측을 직각으로 구부리고 그 끝단을 다시 안쪽으로 접어서 리브를 형성하며, 긴 방향을 따라서 중간부위에는 중간리브를 형성한 프레임과, 전체적으로 'L'자형으로 구부러져 있으며 소정의 개소에 통과구멍이 형성되고, 중간부위에 두개의 중간리브가 형성되어 이루는 고정편과, 통과구멍이 소정개소에 형성되고, 일측형은 대략 'L'자형으로 구부러져 있으며 양측형은 역 'T'자형으로 구부러져 이루는 일측형 및 양측형 베이스 플레이트와, 곡선부로 연결되는 바깥 테두리를 이루며, 내측면은 경사상태의 리브를 형성하며 소요개소의 통과구멍 및 구부러지는 중간리브를 형성하고 있는 처마 브라케트와, 내면측은 경사상태의 리브를 형성하며 소요개소의 통과구멍 및 구부러지는 중간리브를 형성하고 있는 용마루 브라케트로 되는 경량철골 구조물을 제공한다. 따라서 공장에서 미리 가공된 각종의 주, 부자재를 시공현장에서 중장비의 사용이 없이 간단하게 조립하여 시공하므로서 인건비를 절약하며, 전 조립부품이 완전하게 절단가공되어 있고, 보울트가 통과하는 통과구멍이 형성되어 있으므로 조립설명서에 따라 비숙련공일지라도 쉽게 조립할 수 있는 장점을 갖는다.

그러나 상기 배경기술은 처마 브라케트가 단순히 판상형의 구조이고, 기둥과 서까래 기능을 하는 부자재의 연결이 단순히 볼트 접합되어 응력집중으로 휨 변형으로 처마 구조가 취약한 단점이 있다.

본 발명의 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0950460호로서, 돔형 경량철골 구조물이 제안되어 있다. 상기 배경기술은 2열 이상으로 세워져 설치되는 지주빔; 및 상기 지주빔 위에 돔 형태로 설치되는 루프프레임;을 포함하여 구성된 것으로, 처마브라켓의 경우 비드부와 보강패널부를 가지고 있으나 평면 밖의 면외방향으로 굽힘 변형이 일어나는 단점이 있고, 절점부에서의 응력 집중을 피할 수 없는 문제가 있다.

한국 특허등록 공고번호 제95-009608호 한국 등록특허 등록번호 제10-0950460호

본 발명은 처마각 보강판에 의한 처마 구조의 변형을 방지하고 대각 스티프너에 의해 서까래 및 기둥측 접합부의 접합 강도가 향상되도록 한 경량철골구조물의 처마 접합 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 기초에 세워진 기둥과 서까래를 접합시키기 위한 경량철골구조물의 처마 접합 구조에 있어서,

일정한 처마 각에 의해 일단에 서까래 접합부를 갖고 타단에 기둥 접합부를 갖는 메인 처마판과;

상기 서까래 접합부와 기둥 접합부에 각기 폭 방향 단부를 따라 연직방향으로 접합되어 있는 내,외측 처마판 플랜지와;

개구부를 갖고 상기 메인 처마판에 처마 각을 양분하는 선상에 삽입 위치되어 직각 방향으로 접합되어 있는 처마각 보강판과;

상기 메인 처마판의 안쪽 모서리측에 위치하여 상기 내측 처마판 플랜지에 접합되어 있는 우각부 보강판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 처마판측에 접합되는 서까래의 단부측에 위치하여 일단이 서까래 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지측에 고정되어 있는 서까래측 대각 스티프너와;

상기 메인 처마판측에 접합되는 기둥의 단부측에 위치하여 일단이 기둥에 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지측에 고정되어 있는 기둥측 대각 스티프너가 더 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서까래측 대각 스티프너와 기둥측 대각 스티프너는 각기 양단에 접합플랜지를 갖는 ＼형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서까래측 대각 스티프너와 기둥측 대각 스티프너는 각기 양단에 접합플랜지를 갖는 ×자형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 처마판에 수직으로 입설되어 일단이 각기 외측 처마판 플랜지에 접합되어 있고 타단이 처마각 보강판에 접합되어 있는 좌굴방지용 스티프너가 더 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면,

기초에 세워진 기둥과 서까래를 접합시키기 위한 경량철골구조물의 처마 접합 구조에 있어서,

일정한 처마 각에 의해 일단에 서까래 접합부를 갖고 타단에 기둥 접합부를 갖는 메인 처마판과;

상기 서까래 접합부와 기둥 접합부에 각기 폭 방향 단부를 따라 연직방향으로 접합되어 있는 내,외측 처마판 플랜지와;

개구부를 갖고 상기 메인 처마판에 처마 각을 양분하는 선상에 삽입 위치되어 직각 방향으로 접합되어 있는 처마각 보강판과;

상기 메인 처마판의 안쪽 모서리측에 위치하여 상기 내측 처마판 플랜지에 접합되어 있는 우각부 보강판과;

상기 메인 처마판측에 접합되는 서까래의 단부측에 위치하여 일단이 서까래에 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지측에 고정되어 있는 서까래측 대각 스티프너와;

상기 메인 처마판측에 접합되는 기둥의 단부측에 위치하여 일단이 기둥에 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지측에 고정되어 있는 기둥측 대각 스티프너와;

상기 메인 처마판에 수직으로 입설되어 일단이 각기 외측 처마판 플랜지에 접합되어 있고 타단이 처마각 보강판에 접합되어 있는 좌굴방지용 스티프너;를 포함하되,

상기 서까래측 대각 스티프너와 기둥측 대각 스티프너는 각기 양단에 접합플랜지를 갖는 ＼형 구조 또는 ×자형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 경량철골구조물의 처마 접합 구조에 따르면, 메인처마판에 접합된 처마각 보강판에 의해 처마 부분의 휨 변형을 방지할 수 있고, 서까래측 대각 스티프너와 기둥측 대각 스티프너에 의해 기둥과 서까래의 접합 단부가 보강되어져 접합부의 내력이 향상되고 지붕에 작용하는 하중이나 풍압에 저항하는 내력이 증대되어 경량철골구조물의 구조적 안전성을 가져온다.

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 처마 접합부를 갖는 경량철골구조물의 일부사시도.
도 2는 도 1의 K부 확대도.
도 3은 도 2에 도시된 처마 접합부의 분해사시도.
도 4는 도 2의 A-A선 단면도.
도 5는 도 2의 B-B선 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 처마 접합부를 갖는 경량철골구조물의 전체적인 구성도.
도 7은 본 발명에 적용되는 대각 스티프너의 변형예를 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 대각 스티프너를 적용한 처마 접합부의 정면도.
도 9는 본 발명에 적용되는 기둥 및 서까래의 변형된 사시도.

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 발명에 따른 처마 접합 구조를 적용하여 도 6과 같이 공장, 창고 또는 주택 건축물이 될 수 있는 경량철골구조물을 시공할 수 있다. 본 경량철골구조물에서 골조 자재는 두께가 1.2mm~6mm를 갖는 구조용 강재가 사용된다.

본 경량철골구조물에서는 도 1 내지 3과 같이 기초(11)에 세워진 기둥(12)과 서까래(14)를 연결하는 부분에 메인 처마판(20)이 위치되어 있다. 여기서 서까래(14)는 지붕을 지지하는 중도리(13)와 접합된다. 기둥(12)과 서까래(14)는 모두 ㄷ자 채널형으로 각기 한 쌍으로 구비되어 메인 처마판(20)을 기준으로 대칭적으로 배치되어 볼트(25,27)의 체결로 메인 처마판(20)에 고정 설치된다. 기둥(12)과 서까래(14)는 도 9와 같이 단면에 길이 방향으로 골(12a,14a)을 갖는 형태가 될 수 있다.

메인 처마판(20)은 일정한 처마 각(θ)에 의해 일단에 서까래 접합부(201)를 갖고 타단에 기둥 접합부(202)를 갖는 판상형으로 제작되어 있다. 서까래 접합부(201)와 기둥 접합부(202)의 길이는 각기 서까래(14)와 기둥(12)의 접합구간을 고려하여 결정될 수 있다. 또한 서까래 접합부(201)와 기둥 접합부(202)의 폭은 그 길이보다 상대적으로 작게 구성된다.

메인 처마판(20)에는 내,외측 처마판 플랜지(22,24)가 용접으로 접합되어 있다. 내,외측 처마판 플랜지(22,24)는 서까래 접합부(201)와 기둥 접합부(202)에 각기 폭 방향 단부를 따라 연직방향으로 접합되어 있다. 따라서 내,외측 처마판 플랜지(22,24)에 의해 메인 처마판(20)의 휨 강성이 향상된다.

메인 처마판(20)에는 처마각 보강판(26)이 설치되어 있다. 처마각 보강판(26)은 메인 처마판(20)의 처마 각(θ)를 양분하는 선상에 위치되어 직각 방향으로 접합된다. 처마각 보강판(26)은 중앙에 길게 절개된 개구부(26a)를 통해 메인 처마판(20)에 끼움 삽입된 후 그 절개선을 따라 용접으로 메인 처마판(20)에 접합된다. 따라서 처마각 보강판(26)에 의해 메인 처마판(20)의 비틀림 강성이 증대된다.

메인 처마판(20)의 안쪽 모서리측에 우각부 보강판(28)이 위치되어 있다. 우각부 보강판(28)은 내측 처마판 플랜지(22)에 용접되어 메인 처마판(20)에 접합된다. 따라서 메인 처마판(20)은 우각부 보강판(28)에 의해 처마 각(θ)의 변형을 방지할 수 있다.

한편, 본 처마 접합 구조에서는 도 2 및 도 3과 같이 메인 처마판(20)과 서까래(14)가 접합되는 부위에 응력의 분산과 접합부의 변형을 방지하기 위해 서까래측 대각 스티프너(30)가 더 설치될 수 있다. 서까래측 대각 스티프너(30)는 메인 처마판(20)측에 접합되는 서까래(14)의 단부측에 위치하여 일단이 서까래(14)에 볼트(35) 체결로 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지(22 또는 24)측에 볼트(35) 체결로 고정되어 설치된다. 이때 접합 수단과 고정수단은 볼트 및 너트가 될 수 있다.

서까래측 대각 스티프너(30)는 도 2 및 도 3과 같이 각기 단부에 접합플랜지(30a)를 갖는 ＼형 구조를 갖거나 도 7 및 도 8과 같이 ×자형 구조를 갖을 수 있다.

또한, 메인 처마판(20)과 기둥(12)이 접합되는 부위에 응력의 분산과 접합부의 변형을 방지하기 위해 기둥측 대각 스티프너(32)가 더 설치될 수 있다. 기둥측 대각 스티프너(32)는 메인 처마판(20)측에 접합되는 기둥(12)의 단부측에 위치하여 일단이 기둥(12)에 볼트(35) 체결로 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지(22 또는 24)측에 볼트(35) 체결로 고정되어 설치된다.

기둥측 대각 스티프너(32)는 도 3과 같이 각기 단부에 접합플랜지(32a)를 갖는 ＼형(단일 빗살형) 구조를 갖거나 도 7 및 8과 같이 ×자형 구조를 갖을 수 있다.

이같이 서까래(14)와 기둥(12)측 접합 단부는 각기 서까래측 대각 스티프너(30)와 기둥측 대각 스티프너(32)로 메인처마판(20)에 연결되어져 그 접합부를 보강함으로써 처마 접합 구조에서의 처마측 굽힘변형이나 뒤틀림 변형을 방지할 수 있다.

한편, 본 처마 접합 구조에서는 메인 처마판(20)에 수직으로 입설되어 일단이 각기 외측 처마판 플랜지(24)에 접합되어 있고 타단이 처마각 보강판(26)에 접합되어 있는 좌굴방지용 스티프너(34)가 더 구성될 수 있다. 이때 좌굴방지용 스티프너(34)는 길이 방향으로 접합면을 따라 메인 처마판(20)에 용접이 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성된 경량철골구조물의 처마 접합 구조를 갖기 위한 시공 방법을 설명한다.

먼저, 기초(11)에 세워진 기둥(12)의 상단에 볼트(27) 결합을 통해 메인 처마판(20)을 설치한다.

이때 메인 처마판(20)에는 내,외측 처마판 플랜지(22,24), 처마각 보강판(26) 및 우각부 보강판(28)이 설치된 상태로 조립 설치된다. 물론 부가적으로 좌굴방지용 스티프너(34)가 메인 처마판(20)에 미리 접합된 상태로 설치될 수 있다.

그 다음, 메인 처마판(20)의 서까래 접합부(201)측에 볼트(25) 체결로 서까래(14)의 단부를 연결한다.

그 다음, 서까래측 대각 스티프너(30)와 기둥측 대각 스티프너(32)를 순차적으로 볼트(35) 체결하여 조립 설치한다.

이와 같이 구성되고 설치되는 경량철골구조물의 처마 접합 구조는 처마각 보강판(26)에 의해 처마 부분의 휨 변형을 방지할 수 있고, 서까래측 대각 스티프너(30)와 기둥측 대각 스티프너(32)에 의해 기둥(12)과 서까래(14)의 접합 단부가 보강되어져 접합부의 내력 강도가 향상되어 지붕에 작용하는 하중이나 풍압에 저항하는 내력을 증대시킬 수 있어 경량철골구조물의 구조적 안전성을 가져온다.

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.

20: 메인 처마판
22,24: 내,외측 처마판 플랜지
26: 처마각 보강판
28: 우각부 보강판
30: 서까래측 대각 스티프너
32: 기둥측 대각 스티프너
34: 좌굴방지용 스티프너

Claims (6)

1. 기초(11)에 세워진 기둥(12)과 서까래(14)를 접합시키기 위한 경량철골구조물의 처마 접합 구조에 있어서,
   일정한 처마 각(θ)에 의해 일단에 서까래 접합부(201)를 갖고 타단에 기둥 접합부(202)를 갖는 메인 처마판(20)과;
   상기 서까래 접합부(201)와 기둥 접합부(202)에 각기 폭 방향 단부를 따라 연직방향으로 접합되어 있는 내,외측 처마판 플랜지(22,24)와;
   개구부(26a)를 갖고 상기 메인 처마판(20)에 처마 각(θ)을 양분하는 선상에 삽입 위치되어 직각 방향으로 접합되어 있는 처마각 보강판(26)과;
   상기 메인 처마판(20)의 안쪽 모서리측에 위치하여 상기 내측 처마판 플랜지(22)에 접합되어 있는 우각부 보강판(28)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 경량철골구조물의 처마 접합 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 처마판(20)측에 접합되는 서까래(14)의 단부측에 위치하여 일단이 서까래(14)에 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지(22 또는 24)측에 고정되어 있는 서까래측 대각 스티프너(30)와;
   상기 메인 처마판(20)측에 접합되는 기둥(12)의 단부측에 위치하여 일단이 기둥(12)에 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지(22 또는 24)측에 고정되어 있는 기둥측 대각 스티프너(32)가 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 경량철골구조물의 처마 접합 구조.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 서까래측 대각 스티프너(30)와 기둥측 대각 스티프너(32)는 각기 양단에 접합플랜지(30a,32a)를 갖는 ＼형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 경량철골구조물의 처마 접합 구조.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 서까래측 대각 스티프너(30)와 기둥측 대각 스티프너(32)는 각기 양단에 접합플랜지(30a,32a)를 갖는 ×자형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 경량철골구조물의 처마 접합 구조.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 처마판(20)에 수직으로 입설되어 일단이 각기 외측 처마판 플랜지(24)에 접합되어 있고 타단이 처마각 보강판(26)에 접합되어 있는 좌굴방지용 스티프너(34)가 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 경량철골구조물의 처마 접합 구조.
6. 기초(11)에 세워진 기둥(12)과 서까래(14)를 접합시키기 위한 경량철골구조물의 처마 접합 구조에 있어서,
   일정한 처마 각(θ)에 의해 일단에 서까래 접합부(201)를 갖고 타단에 기둥 접합부(202)를 갖는 메인 처마판(20)과;
   상기 서까래 접합부(201)와 기둥 접합부(202)에 각기 폭 방향 단부를 따라 연직방향으로 접합되어 있는 내,외측 처마판 플랜지(22,24)와;
   개구부(26a)를 갖고 상기 메인 처마판(20)에 처마 각(θ)을 양분하는 선상에 삽입 위치되어 직각 방향으로 접합되어 있는 처마각 보강판(26)과;
   상기 메인 처마판(20)의 안쪽 모서리측에 위치하여 상기 내측 처마판 플랜지(22)에 접합되어 있는 우각부 보강판(28)과;
   상기 메인 처마판(20)측에 접합되는 서까래(14)의 단부측에 위치하여 일단이 서까래(14)에 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지(22 또는 24)측에 고정되어 있는 서까래측 대각 스티프너(30)와;
   상기 메인 처마판(20)측에 접합되는 기둥(12)의 단부측에 위치하여 일단이 기둥(12)에 접합되고 타단이 내,외측 처마판 플랜지(22 또는 24)측에 고정되어 있는 기둥측 대각 스티프너(32)와;
   상기 메인 처마판(20)에 수직으로 입설되어 일단이 각기 외측 처마판 플랜지(24)에 접합되어 있고 타단이 처마각 보강판(26)에 접합되어 있는 좌굴방지용 스티프너(34);를 포함하되,
   상기 서까래측 대각 스티프너(30)와 기둥측 대각 스티프너(32)는 각기 양단에 접합플랜지(30a,32a)를 갖는 ＼형 구조 또는 ×자형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 경량철골구조물의 처마 접합 구조.

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