KR101793364B1 - 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 띠 형상의 제1판과, 상기 제1판과 이격 구비되는 띠 형상의 제2판과, 상기 제1판과 상기 제2판을 연결하는 것으로 요철형상이 반복으로 이어지는 제3판을 포함하는 단위구조체를 준비하는 단계; 및 상기 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 상기 제1판이 상부판을 형성하고, 상기 제2판이 하부판을 형성하며, 상기 제3판이 콜러게이트 복부판을 형성하도록 하는 단계;를 포함하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 제1판, 제2판, 및 제3판을 포함하는 단위구조체를 준비하는 단계와, 상기 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 각각 상부판, 하부판, 콜러게이트 복부판을 형성하도록 하는 단계를 포함함으로써, 상부판과 콜러게이트 복부판, 하부판과 콜러게이트 복부판의 연결지점의 결합강도가 우수하고, 여러방향으로 필요한 강성을 가지며, 역학부재로서 사용할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법{Flat and curved structure having corrugated web, and manufacturing method thereof}

본 실시예는 콜러게이트 복부판과 상부판 또는 하부판과의 연결구조를 개선하여 구조적 강도를 강화시킴으로써 교량 상판 등 다양한 구조물에 적용할 수 있는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법에 관한 것이다.

I빔과 같이 상부판과 하부판의 사이에 일방향의 복부판을 갖는 구조체의 경우, 복부판과 같은 방향으로는 전단강도가 커서 통상 전단력에 매우 큰 전단저항을 가지므로 특별한 문제가 발생하지 아니한다. 그러나 복부판과 다른 방향 특히, 복부판과 직각방향으로는 전단력을 부담하는 능력이 없어 큰 전단 처짐이 발생하고, 플랜지의 작은 단면으로 큰 하중을 부담하는 경우가 발생하여 복부판과 상, 하부판의 연결부에서 전단파손이 발생할 수 있다.

상기의 문제를 해결하는 한 방법으로, 복부판을 콜러게이트 형상으로 형성하는 방법을 생각할 수 있는데, 이 경우 가벼우면서도 여러 방향으로 매우 큰 전단강성은 물론 휨강성을 갖는 매우 우수한 이차원구조를 형성할 수 있다.

그러나 상기의 경우, 콜러게이트 형상의 복부판과 상, 하부판과의 접착이 선접합이 되어 접착이 용이하지 않고, 설령 접착을 하더라도 접착 면적이 작아 필요한 접착강도를 확보할 수 없어 큰 강성이 필요한 역학부재로서 사용하기 어렵다. 따라서 상기 콜러게이트 형상의 복부판을 갖는 구조체는 주로 경량의 내장재나 단열재 등으로만 사용할 수 있을 뿐, 큰 하중이나 강한 충격을 받는 토목, 건축, 기계 등의 분야에서는 사용하기가 어렵다.

특허 1 : 대한민국 공개특허 10-2012-0022531

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 제1판, 제2판, 및 제3판을 포함하는 단위구조체를 준비하는 단계와, 상기 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 각각 상부판, 하부판, 콜러게이트 복부판을 형성하도록 하는 단계를 포함함으로써, 상부판과 콜러게이트 복부판, 하부판과 콜러게이트 복부판의 연결지점의 결합강도가 우수하고, 여러 방향으로 필요한 강성을 가지는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 단위구조체를 파이버로빙(fiberroving)과 우븐클로스(wovencolth) 결합체에 용융상태의 매트릭스가 함침되어 경화된 구조로 형성함으로써, 강성이 매우 우수한 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 형틀에 용융상태의 매트릭스를 주입하여 단위구조체를 형성함으로써, 단위구조체의 제조 공정이 간단하고, 단위구조체를 연속하여 제조할 수 있어, 생산성이 향상된 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 제1판 상호간, 제2판 상호간의 접착시 그 접착면을 경사면, 또는 계단면으로 형성하거나, 쐐기를 삽입하거나 또는 접착채움재를 주입하여 접착함으로써, 제1판 상호간, 제2판 상호간의 접착이 용이하면서 그 접착강도가 증가되어 강도가 우수한 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 단위구조체를 종방향으로 연결시 양 단위구조체의 제1판, 제2판, 및 제3판 각각의 상호간을 서로 접착함과 동시에 제1판, 제2판, 및 제3판이 형성하는 공간에 커넥터를 삽입하여 접착함으로써, 종방향 연결 강성이 우수한 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 단위구조체의 형상을 곡선형상, 사다리꼴형상, 원형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상으로 형성하고, 이들 각각을 횡방향으로 복수개 접착함으로써, 곡면형상, 사다리꼴형상, 원통형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각통형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상 등의 다양한 구조체를 제조할 수 있는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법은, 띠 형상의 제1판과, 상기 제1판과 이격 구비되는 띠 형상의 제2판과, 상기 제1판과 상기 제2판을 연결하는 것으로 요철형상이 반복으로 이어지는 제3판을 포함하는 단위구조체를 준비하는 단계; 및 상기 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 상기 제1판이 상부판을 형성하고, 상기 제2판이 하부판을 형성하며, 상기 제3판이 콜러게이트 복부판을 형성하도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 요철형상은 물결형상, 삼각형상, 사각형상, 또는 사다리꼴형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1판 상호간의 접착면과, 상기 제2판 상호간의 접착면은 경사면으로 형성되어 접착강도가 증가되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1판 상호간의 접착면과, 상기 제2판 상호간의 접착면은 계단면으로 형성되어 접착강도가 증가되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1판 상호간의 접착과, 상기 제2판 상호간의 접착에는 쐐기가 삽입되거나 또는 접착채움재가 주입되어 접착되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단위구조체의 형상은 곡선형상, 사다리꼴형상, 원형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상이고, 이들 각각이 횡방향으로 복수개 접착하여 곡면형상, 사다리꼴형상, 원통형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각통형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상으로 되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단위구조체는 파이버로빙(fiberroving)과 우븐클로스(wovencolth) 결합체에 용융상태의 매트릭스가 함침되어 경화된 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단위구조체를 준비하는 단계는 상기 준비된 단위구조체를 종방향으로 서로 연결하는 과정을 포함하고, 상기 단위구조체를 종방향으로 서로 연결하는 과정은, 상기 제1판, 상기 제2판, 및 상기 제3판 각각의 상호간을 서로 접착하고, 또한 커넥터에 의해 상호 접착하며, 상기 커넥터는 연결되는 상기 양 단위구조체의 제1판, 제2판, 및 제3판이 형성하는 공간에 맞게 삽입되어 접착되는 것으로서, 상기 양 단위구조체의 양 제1판을 연결하는 제1연결판과, 상기 양 제2판을 연결하는 제2연결판과, 상기 양 제3판을 연결하는 제3연결판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단위구조체를 준비하는 단계는, 기초부에 제1형틀을 거치하는 제1단계; 중심판의 양측에 요철형상이 반복으로 구비되는 제2형틀을 상기 제1형틀의 상측에 거치하는 제2단계; 상기 제1단계와 상기 제2단계를 횡방향으로 반복하여 상기 제2형틀들의 요철이 상호 끼이도록 거치하는 제3단계; 상기 거치된 제2형틀들 전체를 덮는 제3형틀을 거치하는 제4단계; 상기 제1형틀, 상기 제2형틀 및 상기 제3형틀을 나사 등으로 고정하는 제5단계; 및 상기 기초부, 상기 제1형틀, 상기 제2형틀 및 상기 제3형틀의 사이에 형성되는 공간부에 용융상태의 매트릭스를 주입하여 상기 단위구조체를 형성하는 제6단계;를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 제1형틀은 상기 기초부에서 상기 제2판의 두께만큼 돌출되게 형성되고, 상기 제2형틀의 중심판은 그 요철형상보다 상측으로 상기 제1판의 두께만큼 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 기초부, 상기 제1형틀, 상기 제2형틀 및 상기 제3형틀의 사이에 형성되는 공간부에 파이버로빙(fiberroving)과 우븐클로스(wovencolth) 결합체가 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체는, 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명을 통해, 제1판, 제2판, 및 제3판을 포함하는 단위구조체를 준비하는 단계와, 상기 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 각각 상부판, 하부판, 콜러게이트 복부판을 형성하도록 하는 단계를 포함함으로써, 상부판과 콜러게이트 복부판, 하부판과 콜러게이트 복부판의 연결지점의 결합강도가 우수하고, 여러 방향으로 필요한 강성을 가지는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 단위구조체를 파이버로빙(fiberroving)과 우븐클로스(wovencolth) 결합체에 용융상태의 매트릭스가 함침되어 경화된 구조로 형성함으로써, 강성이 매우 우수한 효과를 제공할 수 있다.

또한, 형틀에 용융상태의 매트릭스를 주입하여 단위구조체를 형성함으로써, 단위구조체의 제조 공정이 간단하고, 단위구조체를 연속하여 제조할 수 있어, 생산성이 향상된 효과를 제공할 수 있다.

또한, 제1판 상호간, 제2판 상호간의 접착시 그 접착면을 경사면, 또는 계단면으로 형성하거나, 쐐기를 삽입하거나 또는 접착채움재를 주입하여 접착함으로써, 제1판 상호간, 제2판 상호간의 접착이 용이하면서 그 접착강도가 증가되어 강도가 우수한 효과를 제공할 수 있다.

또한, 단위구조체를 종방향으로 연결시 양 단위구조체의 제1판, 제2판, 및 제3판 각각의 상호간을 서로 접착함과 동시에 제1판, 제2판, 및 제3판이 형성하는 공간에 커넥터를 삽입하여 접착함으로써, 종방향 연결 강성이 우수한 효과를 제공할 수 있다.

또한, 단위구조체의 형상을 곡선형상, 사다리꼴형상, 원형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상으로 형성하고, 이들 각각을 횡방향으로 복수개 접착함으로써, 곡면형상, 사다리꼴형상, 원통형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각통형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상 등의 다양한 구조체를 제조할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체의 단위구조체를 도시하는 분리사시도, 사시도 및 평면도이다.
도 2는, 도 1의 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 형성된 구조체를 도시하는 분리사시도 및 평면도이다.
도 3a는, 도 1의 단위구조체의 제3판의 형상이 변형된 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 3b는, 도 3a의 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 형성된 구조체를 도시하는 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체의 내부에 삽입되는 파이버로빙(fiberroving), 우븐클로스(wovencolth), 및 그 결합체를 도시하는 사시도이다.
도 5a는, 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체의 단위구조체가 커넥터를 이용하여 종방향으로 연결된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 5b 및 도 5c는, 도 5a의 커넥터를 도시하는 사시도 및 정면도이다.
도 6a는, 도 2의 A-A 선에서 본 횡단면도이다.
도 6b는, 도 6a의 제1판 상호간과 제2판 상호간의 접착면이 경사면으로 형성된 모습을 도시하는 횡단면도이다.
도 6c는, 도 6a의 제1판 상호간과 제2판 상호간의 접착면이 계단면으로 형성된 모습을 도시하는 횡단면도이다.
도 6d는, 도 6a의 제1판 상호간과 제2판 상호간의 접착시 그 상호간의 사이에 쐐기가 삽입되어 접착된 모습을 도시하는 횡단면도이다.
도 7a 내지 도 7f는, 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체가 다양한 형상으로 형성된 모습을 도시하는 도면이다.
도 8a는, 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체의 단위구조체가 형틀을 이용하여 제조되는 모습을 도시하는 횡단면도이다.
도 8b는, 도 8a의 평면도이다.
도 8c는, 도 8a의 제2형틀의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 8d는, 도 8a의 형틀의 다른 실시예를 이용하여 단위구조체가 제조되는 모습을 도시하는 횡단면도이다.
도 9a 내지 도 9g는, 도 8a의 기초부, 제1형틀, 제2형틀, 및 제3형틀의 사이에 형성되는 공간부에 파이버로빙과 우븐클로스 결합체가 삽입되어 단위구조체가 제조되는 모습을 도시하는 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체, 및 그 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체(10) 제조방법은, 단위구조체(100)를 준비하는 단계와, 단위구조체(100) 복수개를 횡방향으로 서로 접착하는 단계를 포함한다. 따라서 후술할 구조체의 상부판(11)과 콜러게이트 복부판(15), 하부판(13)과 콜러게이트 복부판(15)의 연결지점의 결합강도가 우수하며, 여러 방향으로 필요한 강성을 가지게 되어, 역학부재로서 사용할 수 있다.

단위구조체(100)를 준비하는 단계는 띠 형상의 제1판(110)과, 상기 제1판(110)과 이격 구비되는 띠 형상의 제2판(130)과, 상기 제1판(110)과 제2판(130)을 연결하는 것으로 요철형상이 반복으로 이어지는 제3판(150)을 포함하는 단위구조체(100)를 준비하는 단계이다.

단위구조체(100)는 제1판(110)과 제2판(130)과 제3판(150)을 각각 형성하고 이들을 상호 접착하여 형성할 수도 있으나, 본 발명에서는 후술할 형틀을 이용하여 연속으로 형성함으로써, 제1판(110), 제2판(130), 및 제3판(150)이 일체화된 단위구조체(100)를 형성한다. 따라서 제1판(110)과 제3판(150), 제2판(130)과 제3판(150)의 연결지점의 결합강도가 견고하고, 결과적으로 구조체의 구조적 강도가 크게 증가한다.

상기 단위구조체(100)의 제3판(150)의 요철형상은 물결형상이나, 정삼각형, 직각삼각형 등의 삼각형상이나, 정사각형, 직사각형, 평행사변형 등의 사각형상이나, 사다리꼴형상 등으로 형성될 수 있으며, 응력집중을 완화하기 위해 부분적으로 곡선형상으로 형성할 수도 있고, 이 외에 다양한 형상으로 형성될 수도 있다. 상기 요철형상은 사다리꼴형상으로 형성하는 것이 가장 바람직한데, 이 경우 제3판(150) 상호간의 접착 면적이 넓고, 또한 접착시 제3판(150)들이 육각형상의 복부판 구조를 형성하게 되어 구조적으로 매우 유리하다. 즉, 전체적인 형상이 육각형, 바람직하게는 정육각형을 형성함으로써 사방으로 동일한 전단강도를 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 요철형상은 도면에 도시된 바와 같이 대칭으로 형성할 수도 있지만, 비대칭으로 형성할 수도 있으며, 도 3a에 도시된 바와 같이 경사지게 형성할 수도 있다. 이때, 상기 요철형상의 각도는 구조체의 전단강성이나 휨강성 등에 영향을 미치므로 그 역학적인 특성들에 따라 결정해야 한다. 따라서, 도 3a의 단위구조체(100)를 복수개 접착하는 경우 구조체(10)는 도 3b에 도시된 바와 같은 형상이 되는데, 이와 같이 강성의 주방향으로 구조체(10)의 콜러게이트 복부판(15)의 중심각의 방향코사인이 결정되도록 요철형상의 각도를 조절한다.

상기 단위구조체(100)의 재료는 어느 것도 가능하나, 섬유와 매트릭스의 복합재료로 하는 것이 좋다. 복합재료 중 섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 보론섬유 등을 사용할 수 있고, 매트릭스는 에폭시, 폴리에스터, 비닐에스터 등을 사용할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 파이버로빙(fiberroving)(211)과 우븐클로스(wovencolth)(213)가 결합된 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)에 용융상태의 매트릭스(220)가 함침되어 경화된 구조로 형성하여 단위구조체(100)를 견고하게 제조할 수도 있다. 이때, 파이버로빙(211)은 카본파이버로빙, 글래스파이버로빙 등을 사용할 수 있다.

한편, 상기 단위구조체(100)를 준비하는 단계는 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 준비된 단위구조체(100)를 종방향으로 서로 연결하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 단위구조체(100)를 종방향으로 서로 연결하는 과정은 단위구조체(100)의 제1판(110), 제2판(130), 제3판(150) 각각의 상호간을 서로 접착하면서, 상기 양 단위구조체(100)의 사이에 커넥터(240)를 삽입하여 상호 접착하는 과정이다.

이는 단위구조체(100)를 종방향으로 더 길게 연장하거나, 또는 단위구조체(100)의 양단부를 서로 이어 원형 또는 사각형 등으로 형성해야 하는 경우가 있는데, 이 경우에 단위구조체(100)의 제1판(110) 상호간, 제2판(130) 상호간, 및 제3판(150) 상호간을 서로 접착제 등으로 접착하여 연결함과 동시에 커넥터(240)를 추가함으로써 단위구조체(100)를 종방향으로 더욱 안전하고 견고하게 연결 접착할 수 있다.

상기 커넥터(240)는 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 종방향으로 연결되는 양 단위구조체(100)의 제1판(110), 제2판(130), 및 제3판(150)이 형성하는 공간에 맞게 삽입되어 접착되는 것으로서, 연결되는 양 단위구조체(100)의 양 제1판(110)을 연결하는 제1연결판(241)과, 양 제2판(130)을 연결하는 제2연결판(242)과, 양 제3판(150)을 연결하는 제3연결판(243)을 포함하며, 전체적으로는 속이 비고 일측이 개방된 사다리꼴형상으로 형성된다.

단위구조체(100) 복수개를 횡방향으로 서로 접착하는 단계는 상기 단위구조체(100) 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 제1판(110)이 상부판(11)을 형성하고, 제2판(130)이 하부판(13)을 형성하며, 제3판(150)이 콜러게이트 복부판(15)을 형성하도록 하는 단계이다.

즉, 단위구조체(100)의 제3판(150)들이 모여 육각형상의 구조를 형성하도록 복수개의 단위구조체(100)를 접착제 등으로 접착하여 상부판(11), 하부판(13), 및 콜러게이트 복부판(15)을 포함하는 구조체(10)를 형성하는 단계이다. 따라서, 상기 구조체(10)는 콜러게이트 복부판(15)에 의해 일방향이 아닌 복수방향으로 강성을 가지게 되어 구조적으로 매우 안정적이고, 전단강도나 휨강도가 큰 장점이 있으며, 이에 따라 구조체(10)를 큰 하중이나 강한 충격 등을 받을 수 있는 토목, 건축, 기계 등의 구조재로도 사용할 수 있다. 또한, 상부판(11)의 상측 또는 하부판(13)의 하측에 추가로 강판 등으로 부가하는 경우 매우 우수한 구조부재로 이용될 수 있다.

상기 단위구조체(100)를 접착하여 구조체를 형성시, 제1판(110) 상호간과, 제2판(130) 상호간의 접착면(131)을 도 6a에 도시된 바와 같이 수직면으로 형성하여 접착할 수도 있지만, 상기 접착면을 더 길고 넓게 형성하여 접착이 용이하면서 접착강도를 크게 증가시킬 수도 있다.

즉, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1판 상호간의 접착면(111)과, 제2판(130) 상호간의 접착면(131)을 경사면(170)으로 형성함으로써 접착면의 접착강도를 증가시킬 수 있다. 상기 경사면(170)의 경사각은 접착강도의 향상, 응력집중의 최소화, 제조의 편리성 등을 고려하여 결정하나, 경사각을 지나치게 작게 하면 접착강도의 효과를 충분히 발휘할 수 있을 정도의 접착면을 확보하기 어렵고, 경사각이 클수록 접착강도는 증가하나, 지나치게 크게 하면 제1판(110)과 제3판(150), 제2판(130)과 제3판(150)의 연결지점에 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 경사각은 접착강도의 향상, 응력집중의 최소화, 제조의 편리성 등을 고려하여 결정한다.

또한, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제1판 상호간의 접착면(111)과, 제2판(130) 상호간의 접착면(131)을 계단면(180)으로 형성하여 접착할 수도 있다. 상기 계단면(180)은 접착면의 길이를 길게 하여 접착강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 서로 구조적으로 결합하게 하는 효과도 가진다. 상기 계단면은 경사가 형성되지 않은 수직방향의 계단면, 즉 제1판(110) 상호간과 제2판(130) 상호간의 접착면(131)을 수직방향으로 형성함과 동시에 상기 수직면에 요철을 형성하는 것도 포함한다. 또한, 접착면을 계단면으로 형성하는 경우에도 계단면의 경사각, 즉 계단면의 빗변의 경사각도 전술한 바와 같이 접착강도의 향상, 응력집중의 최소화, 제조의 편리성 등을 고려하여 결정한다.

또한, 도 6d에 도시된 바와 같이, 제1판 상호간의 접착면(111)과, 제2판(130) 상호간의 접착면(131)을 양측으로, 즉 서로 반대방향으로 경사지게 형성하고, 그 사이에 쐐기를 삽입한 후 접착하거나 또는 접착채움재(190)를 주입 또는 채움하여 접착할 수도 있다. 이 경우에도 쐐기 또는 접착채움재(190)가 삽입되거나 주입되는 면의 경사각은 전술한 사항을 고려하여 결정한다. 또한, 상기 쐐기 또는 접착채움재(190)는 제1판(110) 또는 제2판(130) 상호간의 접착면(131)이 도 6c의 계단면으로 형성된 경우 그 계단면의 형상에 맞게 형성되어 그 사이에 삽입되거나 또는 주입 또는 채움될 수 있다.

또한, 단위구조체(100)의 형상을 다양하게 형성하여 횡방향으로 접착함으로써 도 7a 내지 도 7f에 도시된 다양한 형상의 구조체(10)를 제조할 수 있다.

먼저, 도 7a의 구조체(10)는 제1판(110)의 폭을 넓게 형성하고 제2판(130)의 폭을 좁게 형성한 단위구조체(100)들을 복수개 접착한 형상이다. 이와 같은 형상의 단위구조체(100)를 복수개 접착하는 경우 위로 볼록한 판이 되고, 횡방향으로 계속하여 접착하는 경우 큰 원통이 형성될 수 있다.

또한, 도 7b의 구조체(10)는 종방향으로 곡선으로 형성한 단위구조체(100)들을 복수개 접착한 형상이다. 이때, 단위구조체(100)를 도면에 도시된 바와 같이 수평방향으로 곡선이 되도록 형성할 수도 있지만, 수직방향으로 곡선이 되도록 형성할 수도 있다. 이와 같은 형상은 곡선 교량, 곡선 판넬 등 곡선으로 형성되는 구조체를 만드는데 잘 적용할 수 있다.

또한, 도 7c의 구조체(10)는 종방향으로 제1판(110)과 제2판(130)의 폭이 점차 좁아지는 사다리꼴형상의 단위구조체(100)들을 복수개 접착한 형상이다. 이 실시예는 전체적으로 사다리꼴형상을 만드는데 유용하다.

또한, 도 7d의 구조체(10)는 도 7c와 동일한 사다리꼴형상이나, 그 방향에서 다소 차이가 있다. 즉, 단위구조체(100)의 일측의 길이를 타측보다 짧게 형성하고 복수개를 접착하여 사다리꼴형상으로 만든 실시예이다.

또한, 구조체는 상기와 같이 평면형상뿐 아니라, 입체적인 형상, 즉 원통형상, 각통형상, 원뿔형상, 각뿔형상 등도 만들 수 있다.

즉, 도 7e에 도시된 바와 같이 상측이 좁은 원으로 형성한 단위구조체(100)들을 복수개 접착하여 원뿔형상이나 머리 잘린 원뿔형상의 구조체(10)를 형성할 수 있다. 이 경우, 상하측의 폭을 같게 하면 원통형상의 구조체(10)가 형성된다.

또한, 도 7f에 도시된 바와 같이 사다리꼴형상의 단위구조체(100)를 복수개 접착하여 삼각뿔형상이나 머리 잘린 삼각뿔형상의 구조체(10)를 형성할 수 있다. 이에 의하면 사각뿔형상이나, 머리 잘린 사각뿔형상, 그 외의 다각형상들을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상하측의 길이를 같게 하면 당연히 다각통형상이 될 수 있음도 자명하다.

이하에서는 단위구조체(100)를 준비하는 단계에 대해 설명한다. 본 발명에서 단위구조체(100)는 형틀을 이용하여 준비할 수 있다. 이하에서 단위구조체(100)의 제3판(150)의 요철형상이 사다리꼴형상인 경우를 중심으로 설명한다.

먼저, 형틀을 이용하여 단위구조체(100)를 준비하는 경우, 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이 형틀은 제1형틀(320), 제2형틀(330), 및 제3형틀(340)을 포함하여 구성되며, 제1형틀(320)을 거치하는 제1단계와, 제2형틀(330)을 거치하는 제2단계와, 제1단계와 제2단계를 반복하여 거치하는 제3단계와, 제3형틀(340)을 거치하는 제4단계와, 형틀을 고정하는 제5단계와, 용융상태의 매트릭스(220)를 주입하는 제6단계를 포함한다.

제1형틀(320)을 거치하는 제1단계는 기초부(310)에 제1형틀(320)을 거치하는 단계로서, 기초부(310)에 구비된 홈에 제1형틀(320)을 끼워 설치하는 단계이다. 상기 제1형틀(320)은 형성할 단위구조체(100)의 제2판(130)의 두께만큼 기초부(310)에서 돌출되도록 구비한다.

제2형틀(330)을 거치하는 제2단계는 상기 제1형틀(320)의 상측에 제2형틀(330)을 거치하는 단계로서, 제1형틀(320)의 상측에 제2형틀(330)을 단순히 거치하거나, 또는 거치한 후 나사(350)로 임시 고정하는 단계이다. 상기 제2형틀(330)은 띠 형상의 중심판(331)과, 상기 중심판(331)의 양측에 반복으로 구비되는 요철형상, 즉 사다리꼴형상의 돌부(335)와 요부(333)를 포함한다. 이때, 제2형틀(330)의 중심판(331)은 그 요철형상보다 형성할 단위구조체(100)의 제1판(110)의 두께만큼 상측으로 돌출되도록 형성한다(도 8c 참조).

한편, 제조하고자 하는 단위구조체(100)의 제1판(110)과 제3판(150), 제2판(130)과 제3판(150)의 연결지점의 강도를 증가시키기 위해 상기 연결지점에 헌치부가 형성되도록 제2형틀(330)을 형성할 수도 있고, 또한 제1판(110) 또는 제2판(130)에 전술한 경사면이나, 계단면을 형성하기 위해 제1형틀(320)과 제2형틀(330)에 돌출되거나 들어가는 형상의 경사부나 계단부를 형성할 수도 있다.

제1단계와 제2단계를 반복하는 제3단계는 전술한 제1단계와 제2단계를 횡방향으로 반복하여 상기 제2형틀(330)들의 요철이 상호 끼이도록 거치하는 단계이다. 즉, 도 8a는 거치된 형틀들의 사이사이에 단위구조체(100)가 형성된 횡단면도인데, 양 외측과 중앙의 흰 부분은 돌부(335)가 형성된 위치의 제2형틀(330)이고, 그 사이에 구비된 흰 부분은 요부(333)가 형성된 위치의 제2형틀(330)이다. 제3단계에서는 도 8a에 도시된 바와 같이, 한 형틀의 돌부(335)들은 인접한 형틀의 요부(333)들에 끼이도록 배치한다. 이때, 제2형틀(330)들의 간격은 형성할 단위구조체(100)의 제3판(150)의 두께만큼 이격되게 배치된다. 이 단계에서 제조하고자 하는 단위구조체(100)의 수에 따라 거치하는 제1형틀(320)과 제2형틀(330)의 개수를 조절할 수 있으며, 이에 따라 복수개의 단위구조체(100)를 대량으로 제조할 수 있게 된다.

제3형틀(340)을 거치하는 제4단계는 전술한 단계에서 거치된 제2형틀(330)들 전체를 덮는 제3형틀(340)을 거치하는 단계이다.

형틀을 고정하는 제5단계는 상기 거치된 제1형틀(320), 제2형틀(330), 및 제3형틀(340)을 나사(350) 등으로 고정하는 단계이다.

용융상태의 매트릭스(220)를 주입하는 제6단계는 상기 기초부(310), 제1형틀(320), 제2형틀(330), 및 제3형틀(340)의 사이에 형성되는 공간부에 용융상태의 매트릭스(220)를 주입하여 단위구조체를 형성하는 단계이다. 상기 매트릭스(220)가 경화된 후에는 형틀을 제거한다. 용융상태의 매트릭스(220)를 주입하기 위해 매트릭스(220) 주입구와 공기 배출구가 형성될 수 있다. 이러한 매트릭스(220) 주입구와 공기 배출구는 제3형틀(340)에 모두 설치될 수도 있고, 매트릭스(220) 주입구가 제1형틀(320) 또는 기초부(310)에 형성되어 하측에서 주입할 수도 있으며, 또는 길이 방향의 일측 단부에 형성될 수도 있다.

상기 제6단계 이전에 각 형틀들의 길이방향의 양측 단부를 막는 제4형틀을 설치할 수도 있다. 제4형틀은 제2형틀 등에 나사 등으로 고정될 수 있다.

형틀들을 제거하고 경화된 단위구조체(100)를 탈형하는 단계는 상기 단계들과 역순으로 하게된다. 즉, 먼저 양측 단부의 제4형틀과 상측의 제3형틀(340)을 제거하고, 일측 예컨데 우측의 제2형틀(330)과 그 하측에 제1형틀(320)을 제거한 후 단위구조체(100)를 빼내고, 다시 제2형틀과 제1형틀을 제거한 후 단위구조체(100)를 빼내는 작업을 반복하게 된다.

한편, 다른 형상의 구조체를 제조하기 위해 형틀의 형상을 변경할 수도 있다. 예를 들어, 위로 볼록한 곡면형상의 구조체(10)를 제조하기 위해 도 8d와 같은 형틀을 사용하여, 제2판(130)의 폭이 좁고 제1판(110)의 폭이 넓은 단위구조체(100)를 제조할 수 있다. 이와 같은 형상의 단위구조체(100)들을 서로 접착함으로써 위로 볼록한 곡면형상의 구조체나, 원통형상의 구조체를 제조할 수 있다.

또한, 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)를 이용하여 단위구조체(100)를 형성하는 경우에는, 도 9a 내지 도 9g에 도시된 바와 같이 상기 기초부(310), 제1형틀(320), 제2형틀(330), 및 제3형틀(340)의 사이에 형성되는 공간부에 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)를 삽입하여 단위구조체(100)를 형성할 수 있다.

즉, 제1형틀(320)을 거치하는 제1단계(도 9a 참조) 후에, 거치된 제1형틀(320)의 외측의 기초부(310)에 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)를 배치(도 9b 참조)하고, 그 상측에 제2형틀(330)을 거치하는 제2단계를 실시(도 9c 참조)한다. 그 후, 다시 제1형틀(320)을 거치하는 제1단계를 실시하고, 수직방향의 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)를 배치하면서, 제2형틀(330)을 거치하는 제2단계를 반복으로 실시하여 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)가 요철에 끼이도록 배치하는 제3단계를 실시(도 9d, 도 9e 참조)한다. 그 후 제2형틀(330)의 상측에 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)를 배치하고 전체를 덮는 제3형틀(340)을 거치하는 제4단계를 실시하고, 제1형틀(320), 상기 제2형틀(330) 및 상기 제3형틀(340)을 나사(350) 등으로 고정하는 제5단계를 실시(도 9f, 도 9g 참조)하며, 용융상태의 매트릭스(220)를 주입하는 제6단계를 실시한다. 따라서 상기 기초부(310), 제1형틀(320), 제2형틀(330), 및 제3형틀(340)의 사이에 형성된 공간부에 삽입되어 있는 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)에 용융상태의 매트릭스(220)가 함침되며, 이를 통해 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210) 및 매트릭스(220)가 일체화된 단위구조체(100)를 형성할 수 있다.

한편, 형틀에는 상기와 같이 파이버로빙과 우븐클로스 결합체를 배치하지 않고, 이들이 분리된 상태로 배치할 수도 있다. 즉 우븐클로스(213)를 양측 형틀 또는 기초부에 먼저 접착시켜 두고 파이버로빙(211)만 중앙에 설치할 수도 있다.

상기 단계들은 본 발명을 훼손하지 않는 한 그 순서를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 상기 순서 외에도 제조하고자 하는 단위구조체(100)만큼 먼저 복수개의 제1형틀(320)을 배치하고 이들 제1형틀(320)들 사이에 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)를 배치한 후, 그 상측에 복수의 제2형틀(330)을 배치하면서 그 사이사이에 파이버로빙(211)과 우븐클로스(213) 결합체(210)를 모두 배치하는 순서 등으로 단위구조체(100)를 제조할 수도 있다.

상기와 같이, 형틀을 이용하여 단위구조체(100)를 형성함으로써, 일체화된 단위구조체(100)를 용이하고, 신속하게 제조할 수 있으며, 또한 상기 단위구조체(100)는 제1판(110), 제2판(130), 및 제3판(150)이 일체로 제조되므로 제1판(110)과 제3판(150), 제2판(130)과 제3판(150) 상호간이 일체로 형성되어 결합이 견고하고, 국부적인 하중 등에 의해서도 파손이 발생할 가능성이 최소화되어, 큰 하중이나 강한 충격을 받는 토목, 건축, 기계 등의 분야에서도 사용할 수 있다. 또한, 단위구조체(100)의 제조 공정이 간단하고, 단위구조체(100)를 연속하여 제조할 수 있으므로 생산성이 매우 향상된 효과를 가진다.

한편, 본 발명의 일례에 따른 콜러게이트 복부판(15)을 갖는 평면 및 곡면 구조체는, 전술한 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법에 의해 시공되며, 자세한 설명은 전술한 내용을 참조한다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 구조체
11 : 상부판
13 : 하부판
15 : 콜러게이트 복부판
100 : 단위구조체
110 : 제1판
111 : 제1판 상호간의 접착면
130 : 제2판
131 : 제2판 상호간의 접착면
150 : 제3판
170 : 경사면
180 : 계단면
190 : 쐐기 또는 접착채움재
210 : 파이버로빙과 우븐클로스 결합체
211 : 파이버로빙
213 : 우븐클로스
220 : 매트릭스
240 : 커넥터
241 : 제1연결판
242 : 제2연결판
243 : 제3연결판
310 : 기초부
320 : 제1형틀
330 : 제2형틀
331 : 중심판
333 : 요부
335 : 돌부
340 : 제3형틀
350 : 나사

Claims (12)

1. 띠 형상의 제1판과, 상기 제1판과 이격 구비되는 띠 형상의 제2판과, 상기 제1판과 상기 제2판을 연결하는 것으로 요철형상이 반복으로 이어지는 제3판을 포함하는 단위구조체를 준비하는 단계; 및
   상기 단위구조체 복수개를 횡방향으로 서로 접착하여 상기 제1판이 상부판을 형성하고, 상기 제2판이 하부판을 형성하며, 상기 제3판이 콜러게이트 복부판을 형성하도록 하는 단계;를 포함하고,
   상기 단위구조체를 준비하는 단계는,
   기초부에 제1형틀을 거치하는 제1단계;
   중심판의 양측에 요철형상이 반복으로 구비되는 제2형틀을 상기 제1형틀의 상측에 거치하는 제2단계;
   상기 제1단계와 상기 제2단계를 횡방향으로 반복하여 상기 제2형틀들의 요철이 상호 끼이도록 거치하는 제3단계;
   상기 거치된 제2형틀들 전체를 덮는 제3형틀을 거치하는 제4단계;
   상기 제1형틀, 상기 제2형틀 및 상기 제3형틀을 나사 등으로 고정하는 제5단계; 및
   상기 기초부, 상기 제1형틀, 상기 제2형틀 및 상기 제3형틀의 사이에 형성되는 공간부에 용융상태의 매트릭스를 주입하는 제6단계;를 포함하는 것인 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 요철형상은 물결형상, 삼각형상, 사각형상, 또는 사다리꼴형상인 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1판 상호간의 접착면과, 상기 제2판 상호간의 접착면은 경사면으로 형성되어 접착강도가 증가되는 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1판 상호간의 접착면과, 상기 제2판 상호간의 접착면은 계단면으로 형성되어 접착강도가 증가되는 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1판 상호간의 접착과, 상기 제2판 상호간의 접착에는 쐐기가 삽입되거나 또는 접착채움재가 주입되어 접착되는 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 단위구조체의 형상은 곡선형상, 사다리꼴형상, 원형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상이고, 이들 각각이 횡방향으로 복수개 접착하여 곡면형상, 사다리꼴형상, 원통형상, 머리 잘린 원뿔형상, 다각통형상, 또는 머리 잘린 다각뿔형상으로 되는 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 단위구조체는 파이버로빙(fiberroving)과 우븐클로스(wovencolth) 결합체에 용융상태의 매트릭스가 함침되어 경화된 구조인 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1형틀은 상기 기초부에서 상기 제2판의 두께만큼 돌출되게 형성되고, 상기 제2형틀의 중심판은 그 요철형상보다 상측으로 상기 제1판의 두께만큼 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 기초부, 상기 제1형틀, 상기 제2형틀 및 상기 제3형틀의 사이에 형성되는 공간부에 파이버로빙(fiberroving)과 우븐클로스(wovencolth) 결합체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법.
    
12. 청구항 1 내지 7, 10, 11 중 어느 한 항의 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체 제조방법에 의해 제조된 콜러게이트 복부판을 갖는 평면 및 곡면 구조체.
    
    

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