KR102235409B1 - 막 구조물의 멤브레인에 대한 장력측정 및 양방향 인장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 목적으로의 공간 활용이 가능하도록 한 막 구조물의 양방향 인장장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 막 구조물의 멤브레인을 분할 형성하고, 상기 분할 개체의 멤브레인 사이에는 골조체의 버팀대를 이용하여 양방향 인장장치를 고정 설치하며, 상기 양방향 인장장치는 상기 분할 멤브레인에 대한 고정은 물론 양측 멤브레인에 대한 장력이 동시에 부여될 수 있도록 하고, 별도 구비의 로드셀에 의한 장력측정이 지속적으로 이루어질 수 있도록 구성함에 따라,
분할 형태의 멤브레인을 통해 더욱 대규모 및 다양한 형태의 막 구조물을 시공할 수 있는 것이고, 양방향 인장장치를 통해 분할 멤브레인을 동시에 빠르게 고정하는 것은 물론 양측 멤브레인에 대한 동시 장력 부여가 가능하므로 전체적으로 균일한 장력 상태를 갖는 멤브레인을 설치할 수 있어 하중 및 외력에 대한 저항력이 증대되는 것이며, 양방향 인장장치는 멤브레인에 대한 장력 저하를 빠르게 인지할 수 있어 멤브레인에 대한 재인장을 통해 초기 장력이 지속적으로 유지될 수 있도록 하므로 크리프 현상이나 적설하중 및 풍하중으로부터 효율적인 대응이 가능하여 결국 막 구조물에 대한 유지 관리 비용의 최소화는 물론 막 구조물의 안정성 및 내구성이 향상되면서 사용 수명을 극대화시킬 수 있는 것이다.

Description

막 구조물의 멤브레인에 대한 장력측정 및 양방향 인장장치 {Membrane structure membrane tension measurement and bidirectional tensioning device}

본 발명은 다양한 목적으로의 공간 활용이 가능하도록 한 막 구조물에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 분할 구성된 멤브레인이 별도 구비의 양방향 인장장치를 통해 긴장 상태로 고정 설치되게 하고, 상기 양방향 인장장치는 양측 멤브레인에 대한 동시 결속 및 장력 부여는 물론 재인장이 가능하도록 구성되며, 상기 멤브레인에 대한 장력측정 및 동적 거동에 의한 대변위에 대응하는 장력 조정을 통해 지속적으로 초기 장력이 유지될 수 있도록 하여 막 구조물의 유지 및 관리 비용을 절감하는 것은 물론 막 구조물의 내구성 향상과 함께 사용 수명을 크게 연장시킬 수 있도록 한 장력측정 및 양방향 인장장치에 관한 것이다.

일반적으로 막 구조물이라 함은 지상으로부터 세워진 골조를 이용하여 멤브레인 등을 고정함에 따라 막 구조물 내에서 다양한 활동을 수행할 수 있도록 만들어지는 것을 지칭하는 것으로, 설치나 해체가 용이하고 다양한 구조와 형태 및 용도로 구축될 수 있는 장점을 지니기 때문에 각종 전시장이나 창고 또는 체육 활동을 위한 경기장 혹은 운동 시설 등을 위한 공간의 목적으로 설치되고 있는 것이다.

이러한 막 구조물은 통상적으로 지면으로부터 세워 설치되는 지지기둥과 상기의 지지기둥을 이용하여 막 구조물의 뼈대를 완성하는 종방향 및 횡방향의 지지아암으로 이루어지는 것이고, 이들 지지기둥 및 지지아암을 이용하여 대형의 멤브레인(천막 등)을 통해 천장부를 형성함에 따라 다양한 형태와 구조 및 크기의 막 구조물이 완성되는 것이다.

또한, 상기와 같은 멤브레인의 각 끝단에는 와이어(강선)을 매입하고 이들 와이어에 대하여 고도의 인장력을 부여함에 따라 상기의 멤브레인은 항상 팽팽한 긴장 상태를 유지하면서 안정적인 설치 상태를 유지할 수 있는 것이고, 긴장 상태의 멤브레인으로 인해 다양한 형태의 막 구조물은 설계된 본래의 미려함을 유지하게 되는 것이며 바람에 의해 펄럭임이 발생하거나 멤브레인이 주름지는 것을 방지하도록 만들어져 있는 것이다.

특히, 기존의 막 구조물은 본 발명의 출원인에 의해 안출된 등록특허 제10-1190055호와 같이 천막의 내측으로부터 세워 설치되는 지지기둥의 선단에 별도의 장력조절수단을 형성하되, 상기의 장력조절수단은 천막과 지지기둥에 연결되게 하고 상기 장력조절수단의 상,하 승강을 통해 천막에 대한 긴장 상태가 이루어질 수 있도록 한 서스펜션 막 구조물이 등록된 바 있는 것이다.

또한, 등록특허 제10-1190579호와 같이 천막의 끝단에 장착되는 텐션 플레이트를 통해 천막와이어에 대한 장력 조절을 수행하여 천막의 견고한 고정 설치와 동시에 천막 끝단에 대한 주름 및 처짐을 방지할 수 있는 것이고, 상기 텐션 플레이트의 이동 고정을 통해 천막 자체에 발생할 수 있는 처짐이나 주름 등을 개선 및 해소할 수 있는 것이며, 막 구조물의 설치 단계에서 천막의 이완 설치 후 장력 부여를 통해 팽팽한 긴장 상태가 연출될 수 있으므로 막 구조물의 시공이 더욱 빠르고 간편하게 이루어질 수 있는 것이고, 설치된 막 구조물의 천막에 대하여 지속적이고 편리한 장력 조절 및 부여가 가능하므로 미려한 막 구조물의 외장을 유지함은 물론 천막이 바람에 의해 펄럭이거나 들뜨는 것을 방지하여 막 구조물의 사용 수명을 더욱 연장시킬 수 있도록 한 세스펜션 막 구조물이 안출 및 등록된 바 있다.

특히, 상기와 같은 멤브레인에 대한 장력 측정 및 동적 제어를 위한 구조로서, 등록특허 제10-1386588호와 같이 막재의 장력을 측정하여 동적 제어를 갖기 위한 막구조물에 있어서, 상기 막재에 일정한 장력의 도입과 함께 그 장력의 조절이 가능하도록 설치되며, 막재에 어느 정도의 장력 증가까지는 완충 갭을 가지고 완충적으로 대응하는 막재 장력조절유닛과; 상기 막재에 발생되는 장력을 실시간으로 검출 측정하는 압력센서와; 상기 막재에서 발생되는 크리프, 적설하중, 풍하중에 대응하여 막재에 장력의 변화를 인가시키는 유압잭; 및 상기 압력센서에서 실시간으로 측정되는 막재의 장력 값을 취득하여 크리프 발생, 적설하중 발생 및 풍하중 발생을 판단하고, 각기 해당하는 발생현상에 대응하여 유압잭의 동작을 제어시키는 컨트롤러를 포함한 스마트 막 구조물이 안출 및 등록된 바 있다.

이어, 상기와 같은 막 구조물에서의 멤브레인 끝단에 대한 고정 지지 및 이들 고정부에서의 장력 조절을 위한 또 다른 구조로는 등록특허 제10-1634644호와 같이 막재; 서포트 플레이트가 구성되는 막구조물 프레임; 상기 막재에 결속된 상태로 상기 서포트 플레이트에 체결되는 복수의 체결수단; 상기 서포트 플레이트 및 체결수단의 체결시 상기 막재에 작용하는 장력이 전가되도록 구성되는 감시센서;를 포함하여 막재에 작용하는 장력이 초기 장력에 못 미칠 경우 이를 지상에서 관리자가 실시간으로 용이하게 감시하여 이상징후 발생시 이를 지상에서 관리자가 실시간으로 용이하게 감시하여 막구조물에 대한 장력 재인장 등 즉각적인 유지보수가 가능토록 하여 막구조물의 수명을 연장시키고 안전사고를 예방하는 효과가 있는 장력 감시센서가 구비되는 막구조물이 안출 및 등록된 바 있는 것이다.

이와 같이 기존의 막 구조물은 강재를 사용하여 만들어진 지지기둥 및 이들 지지기둥을 연결하는 지지아암 또는 프레임바 등을 통해 전체적인 골조를 형성한 다음, 상기 골조를 이용하여 대형의 멤브레인을 긴장 상태로 고정 형성함에 따라 완성되는 것이고, 상기 멤브레인의 경우 긴장 상태가 유지되는 과정에서 크리프 혹은 적설하중이나 풍하중 등에 의한 압력이 작용하므로 일정 기간이 경과하면 신장률에 의한 멤브레인의 처짐이 발생하게 되어 필수적으로 장력조절수단이 함께 적용되고 있다.

즉, 막 구조물은 대공간 구조물의 한 분야로 코팅된 직물을 주재료로 사용하여 초기 인장력을 줌으로써 막 자체에 인장력으로 힘을 전달할 수 있게 하는 저항형 대공간 구조를 말하는 것으로, 골조를 구성하는 구조체 상의 멤브레인에 인장력을 사용하여 구조물 외관의 강성을 줌으로써 외부 하중에 대하여 안정된 형태를 유지할 수 있는 것이고, 상기와 같은 인장구조는 자중이 없고 공중에 떠 있기 때문에 이들의 안정성은 복잡하게 얽힌 곡선의 3차원 기하학적 형상과 밀접한 관계가 있다.

또한, 이러한 특성을 이용한 막 구조물은 다양한 형태의 대공간 창출이 가능하며 재료의 경량화로 경제성, 기능성 및 시공성이 우수하여 현대산업 사회가 요구하는 다양한 형태와 목적에 크게 부응하고 있으며 기존 다른 구조방식에 비해 안정성과 내구성을 갖추고 있다.

그러나, 전기한 바와 같은 막 구조물의 경우 그 사용 목적이 다양화되고 구조적 안정성이 향상됨에 따라 전체적으로 더욱 크고 넓은 형태로 설치되는 추세인 반면, 상기 막 구조물의 멤브레인은 멤브레인의 끝단에서만 이루어지는 장력부여 및 인장구조로 인해 상기 멤브레인 전체에 대한 균일한 장력을 확보할 수 없는 것이고, 멤브레인 끝단에서의 국부적인 응력 집중 현상으로 인해 멤브레인의 손상 및 주름 등이 발생하는 문제점을 갖고 았는 것이다.

즉, 대형의 막 구조물인 경우 구조체의 길이방향 중간 지점마다 멤브레인을 고정시키거나 막 구조물의 전체적인 형상을 연출하기 위한 강관으로 된 중간바가 형성되어 있어 상기 중간바를 이용하여 상기의 멤브레인을 중간 중간 지지시켜 더욱 안정적인 형태의 막 구조물이 완성될 수 있도록 하는 것인데, 상기와 같은 구조의 막 구조물에 있어 멤브레인의 끝단에 대한 장력 부여시 멤브레인과 중간바와의 간섭 및 멤브레인 자체의 신장률 혹은 연신율로 인해 멤브레인의 중간 지점에는 충분한 장력이 부여되지 못하게 되는 것이다.

따라서, 막 구조물의 설치 기간이 경과됨에 따라 멤브레인의 중간 지점에서는 처짐이 발생하게 되는 것이고, 이러한 처짐은 멤브레인의 끝단까지 충분히 전달되지 못하므로 멤브레인 끝단에서의 지속적인 재인장시에도 상기 멤브레인 전체가 고르게 펼쳐지거나 주름이 개선되지 못하는 폐단을 갖는 것이고, 이러한 초기 장력 유지의 실패로 인해 멤브레인의 중간부에서 처짐이나 펄럭임이 발생하는 것은 물론 멤브레인의 장력 약화 혹은 상실은 막 구조물의 전체 안정성 및 내구성에도 악영향을 끼쳐 결국 막 구조물의 사용 수명을 단축시키는 원인으로 작용하게 된다.

대한민국등록특허 10-1190055 (2012.10.05. 등록) 대한민국등록특허 10-1190579 (2012.10.08. 등록) 대한민국등록특허 10-1386588 (2014.04.11. 등록) 대한민국등록특허 10-1634644 (2016.06.23. 등록)

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 막 구조물의 멤브레인을 분할 형성하고, 상기 분할 개체의 멤브레인 사이에는 골조체의 버팀대를 이용하여 양방향 인장장치를 고정 설치하며, 상기 양방향 인장장치는 상기 분할 멤브레인에 대한 고정은 물론 양측 멤브레인에 대한 장력이 동시에 부여될 수 있도록 하고, 별도 구비의 로드셀에 의한 장력측정이 지속적으로 이루어질 수 있도록 구성함에 따라,

분할 멤브레인을 이용한 더욱 대규모 및 다양한 형태의 막 구조물을 시공할 수 있는 것은 물론 양방향 인장장치에 의해 분할 멤브레인의 고정 설치가 빠르게 이루어지는 것이고, 양측 멤브레인에 대한 동시 장력 부여가 이루어지므로 전체 멤브레인에 대한 고른 상태의 장력이 유지될 수 있는 것이며, 멤브레인 장력에 대한 지속적인 감시 및 보정을 통해 막 구조물 전체의 시공 안정성은 물론 긴장 상태의 멤브레인이 안정적으로 유지될 수 있도록 한 특징을 갖는 막 구조물의 멤브레인에 대한 장력측정 및 양방향 인장장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 막 구조물의 골조체를 구성하기 위한 버팀대를 기준으로 양측으로 분할 형성된 멤브레인 단부가 상기 버팀대 상에 고정된 양방향 인장장치에 의해 고정되는 것으로, 상기 양방향 인장장치는 하부브라켓과 상부브라켓의 사이 중앙에 인장회전축이 상부브라켓으로 상향 돌출되게 수직 결합되고, 상기 인장회전축의 일측에는 스프링에 의해 탄력 계지된 폴축이 수직 결합되며, 상기 인장회전축의 양측에는 구동블럭이 위치하고, 상기 구동블럭의 일측 끝단에는 하부브라켓의 상부 양측에 형성된 방향전환롤러를 경유하는 별도 구비된 인장와이어의 단부가 결속되는 견인블럭이 각각 힌지 결합되게 하되,

상기 인장회전축의 하측에는 피니언기어를 형성하고 상기 구동블럭의 일측에는 래크기어를 형성하여 상호 기어 결합되게 하고, 상기 폴축의 하측에는 상기 피니언기어의 회전을 구속하는 래칫폴을 돌출 형성하며, 상기 구동블럭의 끝단에는 별도 구비의 로드셀이 상기 견인블럭과의 사이에 위치되도록 삽입 형성하여,

상기 인장와이어가 양측 멤브레인에 각기 결속된 상태에서 상기 인장회전축의 일방향 회전에 따라 양측 멤브레인의 인장 및 장력 부여가 동시에 이루어지고, 상기 인장와이어 및 견인블럭을 통해 가압되는 로드셀에 의해서는 상기 멤브레인에 작용하는 인장력이 출력되도록 구성하여 이루어지는 것이다.

본 발명은, 분할 형태의 멤브레인을 통해 더욱 대규모 및 다양한 형태의 막 구조물을 시공할 수 있는 것이고, 양방향 인장장치를 통해 분할 멤브레인을 동시에 빠르게 고정하는 것은 물론 양측 멤브레인에 대한 동시 장력 부여가 가능하므로 전체적으로 균일한 장력 상태를 갖는 멤브레인을 설치할 수 있어 하중 및 외력에 대한 저항력이 증대되는 것이며, 양방향 인장장치는 멤브레인에 대한 장력 저하를 빠르게 인지할 수 있어 멤브레인에 대한 재인장을 통해 초기 장력이 지속적으로 유지될 수 있도록 하므로 크리프 현상이나 적설하중 및 풍하중으로부터 효율적인 대응이 가능하여 결국 막 구조물에 대한 유지 관리 비용의 최소화는 물론 막 구조물의 안정성 및 내구성이 향상되면서 사용 수명을 극대화시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 양방향 인장장치가 적용된 막 구조물의 전체도
도 2는 본 발명에 따른 양방향 인장장치가 설치된 상태의 예시도
도 3은 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 요부 분리 사시도
도 4는 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 결합 단면도
도 5는 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 확대 단면도
도 6은 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 일측 요부에 대한 확대도
도 7은 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 분리 단면도
도 8은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 전체 사시도
도 9는 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 전체 분리 사시도
도 10은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 내부 확대 사시도
도 11은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 내부 확대 평면도
도 12는 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 내부 작동 설명도
도 13은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 하부 부분 상세도
도 14는 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 하부 부분 분리 사시도
도 15는 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 의한 멤브레인 고정 시작도
도 16은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 의한 멤브레인 인장 상태도
도 17은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 의한 멤브레인 장력 부여 상태도

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이어, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 양방향 인장장치가 적용된 막 구조물의 전체도이고, 도 2는 본 발명에 따른 양방향 인장장치가 설치된 상태의 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 요부 분리 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 결합 단면도, 도 5는 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 확대 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 일측 요부에 대한 확대도, 도 7은 본 발명에 따른 양방향 인장장치의 설치부에 대한 분리 단면도이다.

도시와 같이 본 발명에 따른 양방향 인장장치는 막 구조물의 골조체(100) 상에 일정 간격으로 고정 설치되는 것으로, 상기의 골조체(100)는 통상적으로 양측 끝단에 위치하는 메인 강관의 사이에 지지 강관의 역할을 하는 버팀대(110)(110')가 등간격으로 설치되는 것이고, 이들 메인 강관과 버팀대(110)(110')는 종횡으로 무수히 고정 설치되는 지지대(120)(120')를 통해 서로 연결되어 전체적으로 돔 형태 또는 터널 형태 등 다양한 3D 구조의 골조체(100)가 완성되는 것이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 중간부의 버팀대(110)(110')를 기준으로 양측 분할 형태의 멤브레인(200)(200')을 구비하고, 상기 멤브레인(200)(200')은 상기 버팀대(110)(110') 상에 고정된 양방향 인장장치(300)에 의해 서로 연결 고정되는 것은 물론 양방향 인장장치(300)를 통해 지속적인 재인장이 가능하도록 하는 것이며, 상기 양방향 인장장치(300)의 로드셀을 통해 상기 멤브레인(200)(200')에 대한 상시 장력 측정이 이루어질 수 있도록 함에 따라 멤브레인(200)(200')의 동적거동에 의한 대변위시 반복적인 재인장을 통해 멤브레인(200)(200')에 부여된 시공 상태의 초기장력을 지속적으로 유지할 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기의 양방향 인장장치(300)는 하부브라켓(310)과 상부브라켓(320)의 사이 중앙에 인장회전축(330)이 상부브라켓(320)으로 상향 돌출되게 수직 결합되고, 상기 인장회전축(330)의 일측에는 스프링(342)에 의해 탄력 계지된 폴축(340)이 수직 결합되며, 상기 인장회전축(330)의 양측에는 구동블럭(350)(350')이 위치하고, 상기 구동블럭(350)(350')의 일측 끝단에는 하부브라켓(310)의 상부 양측에 형성된 방향전환롤러(311)(311')를 경유하는 별도 구비된 인장와이어(360)(360')의 단부가 결속되는 견인블럭(370)(370')이 각각 힌지 결합되도록 구성한 것이다.

따라서, 상기 버팀대(110)(110')의 길이방향을 따라 양방향 인장장치(300)를 등간격으로 고정 설치한 상태에서 상기 양방향 인장장치(300)의 양측 인장와이어(360)(360')의 단부를 양측 분할된 멤브레인(200)(200')에 각기 고정 형성한 상태에서 상부브라켓(320)의 상측으로 돌출된 인장회전축(330)을 회전시키게 되면 양방향 인장장치(300) 내의 구동블럭(350)(350')이 각기 양방향으로 이동하면서 상기 인장와이어(360)(360')를 끌어당기게 되는 것이고, 상기의 인장와이어(360)(360')는 양방향 인장장치(300) 내의 방향전환롤러(311)(311')를 따라 이동하면서 결국 상기의 멤브레인(200)(200')을 잡아당기게 되므로, 상기 양방향 인장장치(300)의 작동에 의해 분할 형성의 멤브레인(200)(200')에 대한 동시 장력 부여가 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 상기 양방향 인장장치(300)는 버팀대(110)(110') 상에 용접 등을 통해 고정된 별도 구비의 장착브라켓(130) 상에 고정되는 것으로, 상기 양방향 인장장치(300)와 장착브라켓(130)의 사이에는 별도 구비의 장착베이스(140)를 삽입하여 상기 양방향 인장장치(300)와 장착베이스(140)를 선행하여 볼트 등으로 체결한 후, 상기 양방향 인장장치(300)가 결합된 상태의 장착베이스(140)를 상기 장착브라켓(130)에 올려놓고 볼트 등을 이용하여 빠르고 간편하게 고정시키면 되는 것이다.

특히, 상기 장착베이스(140)와 양방향 인장장치(300)의 사이에 별도 구비된 연질 탄력의 완충패드(400)를 삽입하여 고정함에 따라 상기 장착베이스(140)와 양방향 인장장치(300) 간의 체결력을 높이는 것은 물론 상호 불필요한 간섭 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이고, 멤브레인(200)(200')을 통해 양방향 인장장치(300)에 작용하는 하중에 의한 충격 등이 상기 장착베이스(140)를 포함하여 장착브라켓(130)과 버팀대(110)(110')로 직접 전달되는 것을 완화시킬 수 있을 것이다.

이어 본 발명에 따른 양방향 인장장치를 살펴보면, 도 8은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 전체 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 전체 분리 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 내부 확대 사시도, 도 11은 본 발명에 따른 양방향 인장장치에 대한 내부 확대 평면도인 것으로, 이들 도면을 참고하여 본 발명의 양방향 인장장치의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하면 아래와 같다.

즉, 본 발명의 양방향 인장장치(300)에 있어, 상기 인장회전축(330)의 하측에는 피니언기어(331)를 형성하고 상기 구동블럭(350)(350')의 일측에는 래크기어(351)를 형성하여 상호 기어 결합되게 하며, 상기 폴축(340)의 하측에는 상기 피니언기어(331)의 회전을 구속하는 래칫폴(341)을 돌출 형성하며, 상기 구동블럭(350)(350')의 끝단에는 별도 구비의 로드셀(380)(380')이 상기 견인블럭(370)(370')과의 사이에 위치되도록 삽입 형성한 것이다.

이에 상기의 폴축(340) 및 래칫폴(341)에 의해 상기 인장회전축(330)은 일방향으로만 회전될 수 있는 것이고, 상기 인장회전축(330)에 기어 결합된 구동블럭(350)(350') 역시 인장와이어(360)(360')를 끌어당기는 일측 방향으로만 이동될 수 있는 것이며, 상기 구동블럭(350)(350')의 이동시 인장와이어(360)(360')에 작용하는 견인력은 상기 견인블럭(370)(370')으로 전달되면서 로드셀(380)(380')을 가압하게 될 것으로, 상기의 로드셀(380)(380')은 가압력을 출력하여 초기 시공 상태의 멤브레인(200)(200')에 대한 장력값을 얻을 수 있는 것은 물론 멤브레인(200)(200')에 대한 장력값의 변화량을 얻을 수도 있어 이를 통해 상기 멤브레인(200)(200')에 대한 재인장 및 장력 조정을 반복하여 초기 시공 상태의 장력을 지속적으로 유지할 수 있는 것이다.

따라서, 도 12의 도시와 같이 상기 인장와이어(360)(360')가 양측 멤브레인(200)(200')에 각기 결속된 상태에서 상부브라켓(320)을 관통하여 돌출된 인장회전축(330)의 선단에 별도의 회전공구 또는 회전장치를 결합한 후, 상기 인장회전축(330)을 강제로 회전시키면 인장회전축(330)의 회전에 따라 기어 결합된 구동블럭(350)(350')이 서로 반대 방향으로 이동하게 되는 것이고, 양측 구동블럭(350)(350')의 단부에 결합된 견인블럭(370)(370')에 각기 연결된 인장와이어(380)(380')를 끌어 당기면서 양측 멤브레인(200)(200')의 인장 및 장력 부여가 동시에 이루어지는 것이다.

또한, 상기 구동블럭(350)(350')이 이동을 함에 따라 인장와이어(360)(360') 에 작용하는 장력은 상기 견인블럭(370)(370')을 통해 로드셀(380)(380')을 가압하게 되는 것이고, 로드셀(380)(380')에 작용하는 가압력은 수치화된 상태로 다양한 검출수단 혹은 검출장비를 통해 출력될 수 있는 것이고, 이러한 로드셀(380)(380')의 가압력을 통해 초기 설치 상태의 멤브레인(200)(200')에 대한 장력값을 알 수 있을 것이다.

특히, 상기와 같은 막 구조물의 멤브레인(200)(200')에 발생하는 크리프, 혹은 적설하중이나, 풍하중 등에 의한 멤브레인(200)(200')의 처짐 혹은 장력 저하가 발생하는 경우 상기 로드셀(380)(380')의 가압력이 약화될 것이고, 이러한 약화된 가압력은 로드셀(380)(380')을 통해 빠르게 인지할 수 있는 것으로, 상기와 같은 양방향 인장장치(300)를 통해 멤브레인(200)(200')에 대한 재인장 및 초기 장력값이 유지될 수 있도록 조정할 수 있는 것이다.

여기서, 상기와 같은 양방향 인장장치(300)의 구동블럭(350)(350')은, 중앙에 길이방향을 따라 슬릿공(352)이 형성되고, 상기 슬릿공(352) 내에는 상기 하부브라켓(310)과 상부브라켓(320)을 이용하여 고정되는 한 쌍의 안내롤러(353)(353')을 고정 형성하여, 상기 구동블럭(350)(350')이 안내롤러(353)(353')를 따라 원활하게 유동될 수 있는 것인데, 상기와 같이 한 쌍의 안내롤러(353)(353')는 구동블럭(350)(350')의 원활한 이동과 함께 상기 구동블럭(350)(350')이 직선 형태로 유동될 수 있도록 하여 가이드하게 된다.

이어, 상기와 같은 견인블럭(370)(370')의 일측 끝단은 구동블럭(350)(350')의 일측 끝단에 힌지핀(371)에 의해 서로 축 결합됨에 따라 힌지핀(371)을 축점으로 견인블럭(370)(370')은 회전될 수 있는 것이고, 상기 견인블럭(370)(370')의 타측에는 상기 구동블럭(350)(350')과 나란하도록 견인로드(372)를 고정 형성한 것으로, 상기와 같은 견인로드(372)의 끝단에 별도 구비의 커플러(373)를 고정 형성한 것이다.

따라서, 상기와 같은 커플러(373)의 일측 내부로 상기 인장와이어(360)(360')의 끝단을 삽입한 후, 상기 커플러(373)의 측부로부터 별도 구비의 조임볼트 등을 강력하게 나사 결합하면 상기 커플러(372)에 의해 인장와이어(360)(360')와 견인로드(372)의 직선 결합이 간편하게 이루어지는 것이다.

또한, 본 발명의 양방향 인장장치(300)에 있어, 도 13 및 도 14의 도시와 같이 전기한 폴축(340)의 선단은 상부브라켓(320)을 관통하여 상향 돌출되게 하고, 상기 폴축(340)의 하단은 하부브라켓(310)을 관통하여 하부브라켓(310)의 저면에 밀착 고정되는 별도 구비의 축받침구(343) 상에 안치 및 삽입되게 구성할 수도 있는 것이다.

이에 따라, 상기 축받침구(343)를 하부브라켓(310)으로부터 분리한 상태에서 상부브라켓(320)으로 돌출된 폴축(340)을 하향 가압하면 폴축(340)의 래칫폴(341)이 인장회전축(330)의 피니언기어(331)로부터 이탈되며 상기 인장회전축(330)의 양방향 회전이 가능해짐에 따라 인장회전축(330)의 역회전으로 인해 멤브레인(200)(200')에 가해진 장력이 일시에 상실될 수 있는 것이다.

즉, 상기와 같은 장력 부여 상태의 막 구조물로부터 멤브레인(200)(200')을 해체 혹은 교체하고자 분리시켜야 하는 경우 또는 멤브레인(200)(200')에 과도하게 장력이 부여되어 일정 수준 장력을 약화시켜야 하는 경우에는, 상기와 같이 폴축(340)을 강제로 하향 가압하여 인장회전축(330)과의 상호 계지 상태가 상실되도록 하면, 상기 인장회전축(330)은 멤브레인(200)(200')이 갖고 있는 인장력으로 인해 빠르게 역회전되면서 상기 멤브레인(200)(200')에 작용하던 장력이 제거될 수 있는 것이다.

따라서, 장력이 제거된 상태의 멤브레인(200)(200')은 양방향 인장장치(300)의 인장와이어(360)(360')로부터 비교적 손쉽고 안전하게 분리될 수 있어 멤브레인(200)(200')에 대한 교체 등이 편리하게 이루어질 수 있는 것이고, 멤브레인(200)(200')의 교체 혹은 점검 등이 완료된 상태에서는 하향 가압된 폴축(340)을 다시 상승시켜 폴축(340)의 래칫폴(341)이 인장회전축(330)의 피니언기어(331)에 스프링(342)을 통해 편향 상태로 탄력 계지됨에 따라 상기의 인장회전축(330)은 일방향으로의 회전만 가능한 상태가 이루어질 수 있는 것이고, 상기 인장회전축(330)의 일방향 회전을 통해 구동블럭(350)(350')이 유동 및 양측 분할의 멤브레인(200)(200')에 대한 인장 작용을 통해 설계된 수치의 초기 장력이 부여될 수 있는 것이다.

여기서, 상기 양방향 인장장치(300)의 인장와이어(360)(360') 단부에는 별도 구비의 결속구(390)(390')를 고정 형성하고, 상기 결속구(390)(390')가 멤브레인(200)(200')의 단부에 체결되도록 구성함에 따라 상기 멤브레인(200)(200')과 인장와이어(360)(360') 간의 상호 결합이 더욱 용이하도록 구성할 수 있을 것으로, 상기의 결속구(390)(390')는 육면체의 블럭 형태로 구성하여 일측으로부터 인장와이어(360)(360')가 내부로 삽입된 상태에서 측부로부터 별도의 조임볼트 등을 강력하게 나사 결합함에 따라 상기 인장와이어(360)(360')와 결속구(390)(390')의 상호 견고한 고정이 이루어질 수 있을 것이다.

이와 같은 구성 및 작용을 갖는 본 발명의 양방향 인장장치(300)를 이용한 막 구조물의 멤브레인(200)(200')에 대한 고정 및 인장 과정을 살펴보면, 도 15의 도시와 같이 버팀대(110)(110') 상에 고정된 양방향 인장장치(300)의 양측 인장와이어(360)(360')를 이용하여 양측 분할 형태의 멤브레인(200)(200')을 고정하되, 상기 멤브레인(200)(200')의 단부에는 길이방향을 따라 마감강선 또는 별도 구비의 체결바 등이 결합되어 있는 것으로, 상기 인장와이어(360)(360')의 단부에 결합된 결속구(390)(390')를 멤브레인(200)(200')의 마감단부에 체결함으로써, 상기 양방향 인장장치(300)와 멤브레인(200)(200') 간의 연결 고정이 이루어지게 된다.

또한, 상기의 양방향 인장장치(300)는 골조체(100)의 버팀대(110)(110')를 따라 일정 간격을 갖고 복수 개 연속하여 설치되는 것으로, 상기 멤브레인(200)(200')의 분할 단부 사이에는 이들 양방향 인장장치(300)가 연속적으로 배치되어 있는 형태를 갖는 것이다.

이와 같은 상태에서 상기 양방향 인장장치(300)의 상측으로 돌출된 상태의 인장회전축(330)을 회전시키면 양방향 인장장치(300) 내부의 구동블록(350)(350')이 동시에 이동하면서 인장와이어(360)(360')를 잡아당기는 동시에 도 16의 도시와 같이 상기 멤브레인(200)(200')을 끌어 당기게 되는 것이고, 이와 같은 구동블록(350)(350')의 이동과 함께 전기한 로드셀(380)(380')에는 가압력이 작용하면서 이를 수치화할 수 있게 된다.

따라서, 상기 버팀대(110)(110')에 설치되어 있는 모든 양방향 인장장치(300)의 로드셀(380)(380')에 작용하는 가압력을 설계 기준에 따라 동일 수치로 설정함에 따라 상기 멤브레인(200)(200')에는 도 17의 도시와 같이 전체적으로 균일한 상태의 장력이 부여될 수 있는 것이다.

이와 같은 시공 상태에서 상기 멤브레인(200)(200') 자체의 크리프 혹은 적설하중 및 풍하중 등에 의한 처짐이나 늘어짐이 발생하는 경우 상기 로드셀(380)(380')에는 초기 설정값 이하의 가압력이 작용하게 될 것이므로, 이를 수치화하여 설정값 범위 이하의 가압력이 출력되는 경우 해당 위치의 양방향 인장장치(300) 또는 전체 위치의 양방향 인장장치(300)에 대한 재인장 작업을 통해 상기 멤브레인(200)(200')이 초기 장력 상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 관리할 수 있는 것이다.

이에 따라 통상의 막 구조물의 사용 내구 연한이 대략 20년인 점을 감안할 때, 멤브레인(200)(200')에 대한 초기 장력을 지속적으로 유지할 수 있도록 함에 따라 막 구조물 전체의 안정성 및 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 것은 물론 사용 수명 역시 크게 연장시킬 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 골조체
110,110' : 버팀대
120,120' : 지지대
130 : 장착브라켓
140 : 장착베이스
200,200' : 멤브레인
300 : 양방향 인장장치
310 : 하부브라켓 311,311' : 방향전환롤러
320 : 상부브라켓
330 : 인장회전축 331 : 피니언기어
340 : 폴축 341 : 래칫폴
342 : 스프링 343 : 축받침구
350,350' : 구동블럭 351 : 래크기어
352 : 슬릿공 353,353' : 안내롤러
360,360' : 인장와이어
370,370' : 견인블럭 371 : 힌지핀
372 : 견인로드 373 : 커플러
380,380' : 로드셀
390,390' : 결속구
400 : 완충패드

Claims (4)

1. 막 구조물의 골조체(100)를 구성하기 위한 버팀대(110)(110')를 기준으로 양측으로 분할 형성된 멤브레인(200)(200') 단부가 상기 버팀대(110)(110') 상에 고정된 양방향 인장장치(300)에 의해 고정되는 것으로, 상기 양방향 인장장치(300)는 하부브라켓(310)과 상부브라켓(320)의 사이 중앙에 인장회전축(330)이 상부브라켓(320)으로 상향 돌출되게 수직 결합되고, 상기 인장회전축(330)의 일측에는 스프링(342)에 의해 탄력 계지된 폴축(340)이 수직 결합되며, 상기 인장회전축(330)의 양측에는 구동블럭(350)(350')이 위치하고, 상기 구동블럭(350)(350')의 일측 끝단에는 하부브라켓(310)의 상부 양측에 형성된 방향전환롤러(311)(311')를 경유하는 별도 구비된 인장와이어(360)(360')의 단부가 결속되는 견인블럭(370)(370')이 각각 힌지 결합되게 하되,
   상기 인장회전축(330)의 하측에는 피니언기어(331)를 형성하고 상기 구동블럭(350)(350')의 일측에는 래크기어(351)를 형성하여 상호 기어 결합되게 하고, 상기 폴축(340)의 하측에는 상기 피니언기어(331)의 회전을 구속하는 래칫폴(341)을 돌출 형성하며, 상기 구동블럭(350)(350')의 끝단에는 별도 구비의 로드셀(380)(380')이 상기 견인블럭(370)(370')과의 사이에 위치되도록 삽입 형성하여,
   상기 인장와이어(360)(360')가 양측 멤브레인(200)(200')에 각기 결속된 상태에서 상기 인장회전축(330)의 일방향 회전에 따라 양측 멤브레인(200)(200')의 인장 및 장력 부여가 동시에 이루어지고, 상기 인장와이어(360)(360') 및 견인블럭(370)(370')을 통해 가압되는 로드셀(380)(380')에 의해서는 상기 멤브레인(200)(200')에 작용하는 인장력이 출력되도록 구성됨을 특징으로 하는 막 구조물의 멤브레인에 대한 장력측정 및 양방향 인장장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   양방향 인장장치(300)의 구동블럭(350)(350')은, 중앙에 길이방향을 따라 슬릿공(352)이 형성되고, 상기 슬릿공(352) 내에는 상기 하부브라켓(310)과 상부브라켓(320)을 이용하여 고정되는 한 쌍의 안내롤러(353)(353')를 고정 형성하여, 상기 구동블럭(350)(350')이 안내롤러(353)(353')를 통해 지지 유동되도록 구성함을 특징으로 하는 막 구조물의 멤브레인에 대한 장력측정 및 양방향 인장장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   견인블럭(370)(370')의 일측 끝단은 구동블럭(350)(350')의 일측 끝단에 힌지핀(371)에 의해 축 결합되고, 상기 견인블럭(370)(370')의 타측에는 상기 구동블럭(350)(350')과 나란한 견인로드(372)를 고정 형성하되,
   상기 견인로드(372)의 끝단에는 전기한 인장와이어(360)(360')를 삽입 고정할 수 있도록 한 커플러(373)를 고정 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 막 구조물의 멤브레인에 대한 장력측정 및 양방향 인장장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   폴축(340)의 선단은 상부브라켓(320)을 관통하여 상향 돌출되게 하고, 상기 폴축(340)의 하단은 하부브라켓(310)을 관통하여 하부브라켓(310)의 저면에 밀착 고정되는 별도 구비의 축받침구(343) 상에 삽입되게 구성하여, 상기 축받침구(343)를 하부브라켓(310)으로부터 분리한 상태에서 상부브라켓(320)으로 돌출된 폴축(340)을 하향 가압하면 폴축(340)의 래칫폴(341)이 인장회전축(330)의 피니언기어(331)로부터 이탈되며 상기 인장회전축(330)의 양방향 회전이 가능해짐에 따라 인장회전축(330)의 역회전으로 인해 멤브레인(200)(200')에 가해진 장력이 일시에 상실되도록 구성함을 특징으로 하는 막 구조물의 멤브레인에 대한 장력측정 및 양방향 인장장치.

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