KR102307325B1 - 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직부재 단부에 결합되는 접합구에 수평부재 단부에 위치되는 수평연결구를 결합하여 모듈러 유닛을 제작함으로써 용접 공정 최소화로 신속·정밀한 제작이 가능하고, 현장 내화 피복 공정이 필요 없으며, 수평부재를 상호 결합하여 모듈러 유닛을 쉽게 결합할 수 있는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물에 대한 것이다.
본 발명 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물은 복수의 모듈러 유닛을 상하로 적층하여 구성되는 모듈러 구조물에 관한 것으로, 상기 모듈러 유닛은 네 모서리에 상호 이격되도록 구비되는 수직부재; 상기 수직부재의 상단과 하단에 각각 결합되는 상부접합구와 하부접합구; 및 거더 본체와 상기 거더 본체의 양단에 구비되어 일측이 접합구에 결합되는 수평연결구로 구성되어 이웃하는 상부접합구와 하부접합구의 사이에 각각 구비되는 상부수평부재와 하부수평부재; 로 구성되고, 하부 모듈러 유닛과 상부 모듈러 유닛은 하부 모듈러 유닛의 상부 수평연결구와 상부 모듈러 유닛의 하부 수평연결구를 상호 결합하여 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물{Horizontal member coupled non-welded modular structure}
본 발명은 수직부재 단부에 결합되는 접합구에 수평부재 단부에 위치되는 수평연결구를 결합하여 모듈러 유닛을 제작함으로써 용접 공정 최소화로 신속·정밀한 제작이 가능하고, 현장 내화 피복 공정이 필요 없으며, 수평부재를 상호 결합하여 모듈러 유닛을 쉽게 결합할 수 있는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물에 대한 것이다.
공동주택에서 각 세대층은 평면이 동일하게 유지되므로 갱폼과 같은 대형 거푸집에 의해 각 층마다 반복 시공하는 경우가 많다. 이와 달리, 옥탑층은 하부 세대와 평면 형상이 달라 대형 거푸집에 의한 시공이 불가능하고, 타워크레인 해체 후 시공되는 경우가 많아 주로 재래식 거푸집에 의한 RC 공법으로 시공된다.
그러나 이러한 재래식 공법은 품질 확보가 어렵고, 옥탑층은 골조 공사 마무리 시점에 시공되는 특성상 현장 인력 수급이나 타워크레인 등 장비 활용에 제한이 있어 시공이 어려우며, 공기 지연의 문제가 있다.
이에 최근에는 옥탑 구조물 시공을 위한 모듈러 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다.
모듈러 시스템은 현장에서 골조의 시공이 이루어지는 기존 건축물과 달리 공장에서 박스형으로 사전 제작된 모듈러 유닛을 현장에서 상하좌우로 적층 조립하여 구조물을 완성하는 건축 시스템이다.
이러한 모듈러 시스템은 골조뿐 아니라 각종 내장재, 기계 설비, 전기 배선 등의 공정이 대부분 공장에서 이루어지므로 우수한 품질 확보가 가능하고, 공기를 크게 단축할 수 있는 장점이 있다.
모듈러 시스템을 이루는 모듈러 유닛은 통상 육면체로 이루어지는 것으로, 각 모서리에 수직부재가 구비되고, 수직부재의 상단과 하단은 각각 상부수평부재와 하부수평부재로 연결된다.
종래 모듈러 유닛은 공장 제작시 수직부재와 수평부재를 용접에 의해 주로 접합하였다.
그러나 이 경우 품질 저하 우려가 있고, 생산성이 떨어지며, 자동화 생산에 한계가 있다. 또한, 용접 접합 및 해체시 각 부재를 절단해야 하므로 해체 작업이 번거롭고, 자재 재활용에 어려움이 있다. 아울러 부재 절단시 길이 오차가 발생하면 수정이 어려웠다.
또한, 기존 모듈러 구조는 상하부 모듈러 유닛 연결시 기둥 부재를 상호 연결하는 경우가 많았다(등록특허 제10-0923637호 등). 그러나 기둥 부재는 일반적으로 각관 등 폐합 단면 부재를 사용하므로, 상하부 모듈러 유닛의 조립을 위해 기둥 부재를 절개하거나 접합을 위한 별도의 접합 부재가 필요하였다. 그리고 기둥 부재의 단면 내부에서 접합 작업을 해야 하므로 시공성이 떨어지는 문제가 있었다.
한편, 대개 강재로 제작되는 모듈러 유닛은 주요 구조부로 사용하기 위해 내화 구조를 이루어야 하므로, 강재 외부에 내화 뿜칠 처리를 하여야 한다.
이때, 현장 내화 뿜칠은 많은 어려움이 수반되므로, 모듈러 유닛의 공장 제작시 미리 내화 뿜칠을 실시하는 것이 유리하다.
종래 모듈러 유닛은 모듈러 유닛 간 접합을 위해 등록특허 제10-1672469호의 브래킷과 같이 별도의 접합 부재를 이용하는 경우가 있었다. 그러나 이 경우 접합 부재나 접합 부재가 접합되는 부분은 내화 뿜칠 선시공이 불가능해 현장 접합 후 나중에 내화 뿜칠을 하였다.
따라서 내화 피복을 위한 내화재 뿜칠 작업시 내화재의 비산으로 인해 작업 환경이 열악해지고, 모듈러 유닛이 설치된 상태에서 고공 뿜칠 작업이 진행되므로 작업자 안전 문제의 우려가 있을 뿐 아니라 동절기 등 온도가 낮은 경우 내화재의 부착력이 떨어져 내화재가 탈락하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 용접 공정을 최소화하여 신속하고 정밀한 제작이 가능한 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명은 내화 피복을 위한 현장 뿜칠 시공이 필요 없고, 수직부재가 아닌 수평부재를 상호 연결함으로써 현장에서 모듈러 유닛의 결합이 용이한 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 복수의 모듈러 유닛을 상하로 적층하여 구성되는 모듈러 구조물에 관한 것으로, 상기 모듈러 유닛은 네 모서리에 상호 이격되도록 구비되는 수직부재; 상기 수직부재의 상단과 하단에 각각 결합되는 상부접합구와 하부접합구; 및 거더 본체와 상기 거더 본체의 양단에 구비되어 일측이 접합구에 결합되는 수평연결구로 구성되어 이웃하는 상부접합구와 하부접합구의 사이에 각각 구비되는 상부수평부재와 하부수평부재; 로 구성되고, 하부 모듈러 유닛과 상부 모듈러 유닛은 하부 모듈러 유닛의 상부 수평연결구와 상부 모듈러 유닛의 하부 수평연결구를 상호 결합하여 고정되되, 상기 수평연결구의 일측에는 연결부와 확대부가 평면상 T자 형상으로 형성되는 T형 결합부가 돌출 형성되고, 상기 상부접합구의 하부 각 측면과 하부접합구의 상부 각 측면에는 평면상 T자 형상의 걸림홈부가 형성되어 상기 T형 결합부의 확대부가 걸림홈부 중 어느 하나에 슬라이딩 삽입되어 걸리도록 구성되며, 상기 상부접합구의 상부와 하부접합구의 하부는 각각 상부캡과 하부캡에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수평연결구는 내부에 공간부가 구비되고, 일측의 측벽에 개구부가 형성되어 제1결합볼트가 상기 공간부 내에서 체결되어 하부 모듈러 유닛과 상부 모듈러 유닛은 하부 모듈러 유닛의 상부 수평연결구와 상부 모듈러 유닛의 하부 수평연결구가 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공한다.
삭제
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 모듈러 유닛은 측방으로 적어도 2 이상이 인접하여 설치되고, 인접하는 모듈러 유닛의 접합구에 형성된 인접하는 걸림홈부에는 연결부와 상기 연결부의 양단에 확대부가 각각 형성된 H자 형상의 수평유닛연결구가 삽입되어 상호 고정되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공한다.
삭제
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부캡의 상면에는 상부가 개방된 제1가이드구가 돌출 형성되고, 상기 하부캡의 하면에는 하부 모듈러 유닛에 구비된 상부캡의 제1가이드구 내에 삽입되는 제2가이드구가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 모듈러 유닛은 측방으로 적어도 2 이상이 인접하여 설치되고, 인접하는 모듈러 유닛의 상부접합구 상면에는 상부캡의 제1가이드구가 삽입되는 가이드공이 형성된 가이드플레이트가 결합되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부접합구의 하부 및 하부접합구의 상부에는 수직부재의 단부에 삽입되어 결합되는 수직부재결합부가 구비되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 거더 본체는 모듈러 유닛의 내부 측이 개방된 ㄷ형강이고, 상기 수평연결구의 타측에는 상기 거더 본체의 내측으로 삽입되어 거더 본체의 상부플랜지 하면과 하부플랜지 상면에 상하면이 각각 밀착되어 고정되는 거더연결부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 모듈러 유닛 제작시, 모듈러 유닛을 구성하는 수평부재는 수직부재 단부에 결합되는 접합구에 수평부재 단부에 결합되는 수평연결구를 결합함으로써 수직부재에 결합할 수 있다. 이에 따라 수직부재와 수평부재는 접합을 위한 별도의 구성이 필요 없어 기성 형강재 등을 절단하여 사용할 수 있고, 접합구와 수평연결구는 주조 제작할 수 있어 자동화 생산 및 정밀성 향상이 가능하다.
둘째, 상하부 모듈러 유닛은 인접하는 상부 수평연결구와 하부 수평연결구를 결합하여 상호 고정할 수 있다. 이에 따라 작업자의 접근도가 높은 수평부재를 연결하여 시공성을 개선할 수 있으며, 용접 공정 최소화는 물론 모듈러 유닛의 외면 전체에 내화 피복을 선시공할 수 있어 현장 내화 시공이 불필요하다.
셋째, 수평연결구의 단부에 구비된 T형 결합부가 접합구의 걸림홈부에 삽입되어 모듈러 유닛의 수직부재와 수평부재가 결합되는 경우, 모듈러 유닛 제작시 용접 공정이 필요 없어 신속하게 조립 가능하다. 또한, 부재 외부로 돌출된 부분이 없어 마감재의 부착 및 내화 시공이 용이하다.
넷째, 수평 방향으로 이웃하는 모듈러 유닛 결합시 수평유닛연결구를 이용하는 경우, 용접 공정이 필요 없어 신속한 조립이 가능하고, 접합구의 외부면에 돌출되는 구성이 없어 접합구 전체 면에 대한 내화 뿜칠을 공장에서 선시공할 수 있다.
도 1은 모듈러 유닛을 도시하는 사시도.
도 2는 상하부 모듈러 유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 3은 원웨이 볼트인 제1결합볼트의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 4는 접합구를 도시하는 평단면도.
도 5는 수평연결구와 접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 6은 수평연결구와 접합구의 결합 상태를 도시하는 평단면도.
도 7은 수평유닛연결구에 의한 모듈러 유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 8은 상부캡과 상부접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 9는 하부캡과 하부접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 10은 고정너트가 결합된 접합구를 도시하는 단면 사시도.
도 11은 상부캡과 하부캡의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 12는 상부캡과 하부캡의 결합 상태를 도시하는 단면도.
도 13은 가이드플레이트에 의한 모듈러 유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 14는 가이드플레이트에 의한 상하좌우 모듈러 유닛의 결합 상태를 도시하는 단면도.
도 15는 수직부재와 접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 16은 수평연결구를 도시하는 사시도.
도 17은 수평연결구와 거더 본체의 결합 상태를 도시하는 사시도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 모듈러 유닛을 도시하는 사시도이고, 도 2는 상하부 모듈러 유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 1, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물은 복수의 모듈러 유닛(1, 1')을 상하로 적층하여 구성되는 모듈러 구조물에 관한 것으로, 상기 모듈러 유닛(1, 1')은 네 모서리에 상호 이격되도록 구비되는 수직부재(2); 상기 수직부재(2)의 상단과 하단에 각각 결합되는 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b); 및 거더 본체(4)와 상기 거더 본체(4)의 양단에 구비되어 일측이 접합구(3a, 3b)에 결합되는 수평연결구(5a, 5b)로 구성되어 이웃하는 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b)의 사이에 각각 구비되는 상부수평부재(6a)와 하부수평부재(6b); 로 구성되고, 하부 모듈러 유닛(1)과 상부 모듈러 유닛(1')은 하부 모듈러 유닛(1)의 상부 수평연결구(5a)와 상부 모듈러 유닛(1')의 하부 수평연결구(5b)를 상호 결합하여 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 용접 공정을 최소화하여 신속하고 정밀한 제작이 가능하고, 내화 피복을 위한 현장 시공이 불필요하며, 수직부재(2)가 아닌 수평부재(6a, 6b)를 상호 연결함으로써 현장에서 모듈러 유닛(1, 1')을 쉽게 결합할 수 있는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 모듈러 구조물은 옥탑구조물뿐 아니라 생활주택, 학교 시설, 각종 숙박시설, 오피스텔, 임시 재난 시설 등 다양한 건물에 적용 가능하다.
본 발명의 모듈러 구조물은 복수의 모듈러 유닛(1, 1')을 상하로 적층하여 구성된다.
각 모듈러 유닛(1, 1')은 네 모서리에 상호 이격되도록 구비되는 수직부재(2); 상기 수직부재(2)의 상단과 하단에 각각 결합되는 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b); 및 거더 본체(4)와 상기 거더 본체(4)의 양단에 구비되어 일측이 접합구(3a, 3b)에 결합되는 수평연결구(5a, 5b)로 구성되어 이웃하는 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b)의 사이에 각각 구비되는 상부수평부재(6a)와 하부수평부재(6b); 로 구성된다.
상기 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b)는 4개의 수직부재(2)와 이웃하는 수직부재(2)의 상하부를 각각 연결하는 상하부수평부재(6a, 6b)를 상호 접합하기 위해 수직부재(2)의 상단과 하단에 각각 결합된다.
이웃하는 수직부재(2)의 상단에 결합된 상부접합구(3a) 사이에는 상부수평부재(6a)가 결합된다. 그리고 이웃하는 수직부재(2)의 하단에 결합된 하부접합구(3b) 사이에는 하부수평부재(6b)가 결합된다.
상기 상부수평부재(6a)와 하부수평부재(6b)는 각각 거더 본체(4)와 거더 본체(4) 양단의 수평연결구(5a, 5b)로 구성되며, 수평연결구(5a, 5b)는 일측이 접합구(3a, 3b)의 측면에 결합된다.
상기 상하부수평부재(6a, 6b)는 수직부재(2)에 직접 결합되는 것이 아니라 별도로 제작되는 접합구(3a, 3b) 및 수평연결구(5a, 5b)에 의해 결합된다.
그러므로 상기 수직부재(2)와 수평부재(6a, 6b)는 접합을 위한 별도 구성이 필요 없어, 모듈러 유닛(1, 1')의 크기에 따라 적절한 길이로 절단하여 자유롭게 사용 가능하다. 이때, 일반적으로 사용되는 기성의 형강재를 사용할 수 있어 경제적이다.
상기 접합구(3a, 3b)와 수평연결구(5a, 5b)는 각각 주조에 의해 제작 가능하다. 이에 따라 자동화 생산이 가능하고 자재의 정밀성을 높일 수 있다.
상기 접합구(3a, 3b)는 상하부 동일한 규격을 사용할 수 있다. 그리고 상기 수평연결구(5a, 5b)도 상하부 동일한 규격을 사용할 수 있다.이에 따라 자재 생산 및 관리를 간소화할 수 있다.
상기 접합구(3a, 3b)는 이웃하는 모듈러 유닛(1, 1')과의 접합 및 마감재 부착이 용이하도록 수직부재(2)와 외측면을 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.
상하부 모듈러 유닛(1, 1')은 하부 모듈러 유닛(1)의 상부 수평연결구(5a)와 상부 모듈러 유닛(1')의 하부 수평연결구(5b)를 결합하여 상호 고정할 수 있다.
이에 따라 각 수평부재(6a, 6b)가 모여 접합되는 수직부재(2) 또는 상하부접합구(3a, 3b)를 상호 연결하지 않고, 작업자의 접근도가 상대적으로 높은 수평부재(6a, 6b)를 상호 연결함으로써 현장 시공성을 개선할 수 있다.
상기 수평연결구(5a, 5b)는 주조에 의해 제작 가능한 것으로, 충분한 두께와 강도로 제작 가능하다. 이에 따라 상하부 모듈러 유닛(1, 1')을 견고하게 상호 고정할 수 있다.
또한, 상하부 수평연결구(5a, 5b)를 상호 결합하여 모듈러 유닛(1, 1')의 접합이 이루어지므로, 모듈러 유닛(1, 1')의 외면 전체에 내화 피복을 선시공할 수 있다. 이에 현장 내화 시공이 불필요하다.
도 3은 원웨이 볼트인 제1결합볼트의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 2 등에 도시된 바와 같이, 상기 수평연결구(5a, 5b)는 내부에 공간부(50)가 구비되고, 일측의 측벽에 개구부(51)가 형성되어 제1결합볼트(9a)가 상기 공간부(50) 내에서 체결되어 하부 모듈러 유닛(1)과 상부 모듈러 유닛(1')은 하부 모듈러 유닛(1)의 상부 수평연결구(5a)와 상부 모듈러 유닛(1')의 하부 수평연결구(5b)가 상호 결합되도록 구성할 수 있다.
상기 수평연결구(5a, 5b)는 상하부가 폐쇄되고 내부에 공간부(50)가 형성된 빈 박스 형상으로 구성할 수 있다. 그리고 하부 수평연결구(5b)의 상부면과 상부 수평연결구(5a)의 하부면에 제1결합볼트(9a)를 체결하여, 하부 모듈러 유닛(1)의 상부 수평연결구(5a)와 상부 모듈러 유닛(1')의 하부 수평연결구(5b)를 결합할 수 있다.
이때, 작업자가 수평연결구(5a, 5b)의 내부에 손을 넣어 제1결합볼트(9a)의 체결 작업을 쉽게 수행할 수 있도록 수평연결구(5a, 5b)의 일측 측벽에는 수평연결구(5a, 5b)의 내부 공간부(50)와 연통되도록 개구부(51)가 형성될 수 있다.
수평 방향으로 모듈러 유닛(1)이 인접 설치되는 경우, 인접하는 모듈러 유닛(1)과의 간섭을 피하기 위해 상기 개구부(51)는 모듈러 유닛(1, 1')의 내부 측 측벽에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1결합볼트(9a)의 체결을 위해 하부 모듈러 유닛(1)의 상부 수평연결구(5a) 상부면 하부에는 제1결합볼트(9a)의 단부가 나사 결합되는 고정너트(91)가 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정너트(91)의 일측에는 끼움부(911)가 형성될 수 있다. 상기 끼움부(911)는 외주면에 스플라인 돌기가 돌출 형성될 수 있으며, 제1결합볼트(9a)의 체결을 위해 수평연결구(5a, 5b)에 형성된 볼트홀(H) 내에 억지 끼움 가능하다.
상기 제1결합볼트(9a)는 토크 쉬어볼트로 형성할 수 있다.
그리고 상기 제1결합볼트(9a)는 상부 모듈러 유닛(1')의 수평연결구(5b) 측에서 회전시켜 체결할 수 있는 원웨이 볼트로 구성할 수 있다.
상기 제1결합볼트(9a) 체결 후 공간부(50) 내부에서 제1결합볼트(9a)가 체결된 부분은 내화 뿜칠 또는 무수축 모르타르를 채워 내화 구조로 형성할 수 있다.
동일한 규격의 자재를 상부 수평연결구(5a)와 하부 수평연결구(5b)로 사용할 수 있도록 수평연결구(5a, 5b)는 상하 대칭으로 제작할 수 있다.
도 4는 접합구를 도시하는 평단면도이고, 도 5는 수평연결구와 접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도이며, 도 6은 수평연결구와 접합구의 결합 상태를 도시하는 평단면도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수평연결구(5a, 5b)의 일측에는 연결부(521)와 확대부(522)가 평면상 T자 형상으로 형성되는 T형 결합부(52)가 돌출 형성되고, 상기 상부접합구(3a)의 하부 각 측면과 하부접합구(3b)의 상부 각 측면에는 평면상 T자 형상의 걸림홈부(31)가 형성되어 상기 T형 결합부(52)의 확대부(522)가 걸림홈부(31) 중 어느 하나에 슬라이딩 삽입되어 걸리도록 구성될 수 있다.
상기 수평연결구(5a, 5b)를 접합구(3a, 3b)에 결합하기 위해, 수평연결구(5a, 5b)의 단부에는 T형 결합부(52)가 돌출되고 접합구(3a, 3b)의 각 면에는 상기 T형 결합부(52)가 삽입되어 걸리는 걸림홈부(31)가 형성될 수 있다.
상기 T형 결합부(52)는 수평부재(6a, 6b)의 단부에 구비된 수평연결구(5a, 5b)의 전방에 돌출 형성된 연결부(521)와 상기 연결부(521)의 외측에 직교하도록 일체 형성된 확대부(522)로 형성할 수 있다.
상기 접합구(3a, 3b)의 각 면 내부에는 상기 T형 결합부(52)와 대응되는 형상인 T자 형상의 걸림홈부(31)를 형성하여, T형 결합부(52)와 걸림홈부(31)를 장부식 맞춤에 의해 상호 결합할 수 있다.
상기 수직부재(2)의 상부에 결합되는 상부접합구(3a)의 걸림홈부(31)는 상부접합구(3a)의 상단에서 하부로 절개 형성되어 T형 결합부(52)가 하향으로 슬라이딩 결합될 수 있다.
상기 수직부재(2)의 하부에 결합되는 하부접합구(3b)의 걸림홈부(31)는 하부접합구(3b)의 하단에서 상부로 절개 형성되어 T형 결합부(52)가 상향으로 슬라이딩 결합될 수 있다.
상기와 같이, 수평연결구(5a, 5b)의 단부에 구비된 T형 결합부(52)에 의해 수직부재(2)와 수평부재(6a, 6b)를 결합하면, 별도의 용접 공정이 필요 없고 신속한 조립이 가능하다. 또한, 수직부재(2)와 수평부재(6a, 6b)의 외부로 돌출된 돌출부가 없으므로, 마감재의 부착 및 내화 시공이 용이하다.
상기 상부접합구(3a)의 하면은 단부판(36)으로 폐쇄되어 T형 결합부(52)의 하단이 밀착되어 지지될 수 있다. 마찬가지로 상기 하부접합구(3b)의 상면은 단부판(36)으로 폐쇄되어 T형 결합부(52)의 상단이 밀착되어 지지될 수 있다(도 10).
이때, 상기 T형 결합부(52)의 확대부(522)를 관통하는 제2결합볼트(9b)를 접합구(3a, 3b)의 단부판(36)에 고정하여 수평부재(6a, 6b)를 접합구(3a, 3b)에 견고하게 고정할 수 있다.
이를 위해 상기 단부판(36)에는 제2결합볼트(9b)의 결합을 위한 볼트홀(H)을 형성할 수 있다.
상기 제2결합볼트(9b)는 상부접합구(3a)의 상부 또는 하부접합구(3b)의 하부에서 체결 가능하도록 원웨이 볼트로 구성할 수 있다.
상기 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b)는 상하 대칭으로 구성할 수 있으므로, 하나의 규격으로 제작 가능하다. 즉, 동일한 형상의 접합구(3a, 3b)를 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b)에 모두 사용 가능하다.
이에 따라 자재 생산 및 관리 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 접합구(3a, 3b)의 각 측면에 형성된 걸림홈부(31) 사이에는 심부(30)가 형성될 수 있다. 상기 심부(30)의 내부는 중공으로 형성하여 강재량과 중량을 절감하도록 구성할 수 있다.
상기 접합구(3a, 3b)의 각 측면에 형성된 걸림홈부(31) 중 T형 결합부(52)가 결합되지 않는 걸림홈부(31)에는 연결부(321)와 확대부(322)로만 형성된 T형 채움구(32)를 삽입하여 틈을 폐쇄할 수 있다(도 5, 도 6).
도 7은 수평유닛연결구에 의한 모듈러 유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 모듈러 유닛(1)은 측방으로 적어도 2 이상이 인접하여 설치되고, 인접하는 모듈러 유닛(1)의 접합구(3a, 3b)에 형성된 인접하는 걸림홈부(31)에는 연결부(71)와 상기 연결부(71)의 양단에 확대부(72)가 각각 형성된 H자 형상의 수평유닛연결구(7)가 삽입되어 상호 고정되도록 구성할 수 있다.
수평 방향으로 인접하는 모듈러 유닛(1)을 고정하기 위해 수평유닛연결구(7)를 사용할 수 있다.
상기 수평유닛연결구(7)는 연결부(71)의 양단에 각각 확대부(72)가 형성되어 평면상 H자 형상으로 구성된다.
이에 따라 측방으로 인접하여 설치된 모듈러 유닛(1)에서 접합구(3a, 3b)의 서로 맞닿은 면 내측에 절개 형성된 각 걸림홈부(31)에 수평유닛연결구(7)를 삽입하여 확대부(72)가 각 모듈러 유닛(1)의 걸림홈부(31)에 걸리도록 함으로써, 수평 방향으로 이웃하는 모듈러 유닛(1)을 상호 고정할 수 있다.
즉, 모듈러 유닛(1)에서 접합구(3a, 3b)와 수평연결구(5a, 5b)가 접합되는 것과 동일한 방식으로 수평 방향으로 인접하는 모듈러 유닛(1)의 접합구(3a, 3b)를 상호 접합할 수 있다.
이를 위해 상기 수평유닛연결구(7)는 걸림홈부(31)의 형상과 대응되는 형상으로 형성할 수 있다.
상기 수평유닛연결구(7)는 상부접합구(3a)에만 설치될 수도 있고, 상하부접합구(3a, 3b)에 모두 설치될 수도 있다.
상기 수평유닛연결구(7)는 접합구(3a, 3b)의 내부에 삽입되는 것으로, 접합구(3a, 3b)의 외부면에는 별도로 접합되는 구성이 없다. 그러므로 접합구(3a, 3b)의 전체 면에 대한 내화 뿜칠을 공장에서 선시공할 수 있다.
상기 모듈러 유닛(1)의 시공이 완료되어 위치가 고정되면, 이웃하는 모듈러 유닛(1)을 영구 고정하기 위해 인접하는 접합구(3a, 3b)의 접합부는 용접 접합할 수 있다.
이 경우 충분한 용접살이 채워져 견고하게 고정될 수 있도록 접합구(3a, 3b)의 모서리에는 용접 개선 역할을 하도록 면취(35, chamfer)를 형성 가능하다(도 4).
상기 면취(35)에 용접살이 채워지면, 접합구(3a, 3b)의 외부로 돌출되는 부분을 최소화할 수 있어 마감재 부착이 더욱 용이하다.
도 8은 상부캡과 상부접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 9는 하부캡과 하부접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도이며, 도 10은 고정너트가 결합된 접합구를 도시하는 단면 사시도이다.
도 8, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 상부접합구(3a)의 상부와 하부접합구(3b)의 하부는 각각 상부캡(33)과 하부캡(34)에 의해 폐쇄될 수 있다.
상기 접합구(3a, 3b)는 T형 결합부(52) 또는 수평유닛연결구(7)의 삽입을 위해 상부 또는 하부가 개방된다.
따라서 상기 T형 결합부(52) 또는 수평유닛연결구(7)의 삽입 후 상부접합구(3a)의 상부와 하부접합구(3b)의 하부를 각각 상부캡(33)과 하부캡(34)으로 폐쇄할 수 있다.
상기 상부캡(33)과 하부캡(34)은 각각 상부캡(33) 또는 하부캡(34)과 심부(30)를 관통하는 제2결합볼트(9b)에 의해 접합구(3a, 3b)의 단부판(36)에 고정할 수 있다(도 10).
전술한 바와 같이, 상기 제2결합볼트(9b)는 상부접합구(3a)의 상부 또는 하부접합구(3b)의 하부에서 체결하도록 원웨이 볼트로 구성할 수 있다.
이를 위해 상기 단부판(36)의 볼트홀(H)에 연통되도록 단부판(36) 일면에 고정너트(91)를 미리 고정할 수 있다.
이 경우 상기 걸림홈부(31)에 삽입된 T형 결합부(52)를 상부캡(33) 또는 하부캡(34)이 고정하여 수평부재(6a, 6b)를 견고하게 고정할 수 있다.
도 11은 상부캡과 하부캡의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 12는 상부캡과 하부캡의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 11, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 상부캡(33)의 상면에는 상부가 개방된 제1가이드구(331)가 돌출 형성되고, 상기 하부캡(34)의 하면에는 하부 모듈러 유닛(1)에 구비된 상부캡(33)의 제1가이드구(331) 내에 삽입되는 제2가이드구(341)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 하부 모듈러 유닛(1)의 상부에 상부 모듈러 유닛(1') 설치시, 상부 모듈러 유닛(1')과 하부 모듈러 유닛(1)의 위치를 정확히 일치시키기 위해 상부접합구(3a)의 상부에 구비된 상부캡(33)의 상면에 상부가 개방된 제1가이드구(331)를 설치하고, 하부접합구(3b)의 하부에 구비된 하부캡(34)의 하면에 제1가이드구(331)와 대응되는 위치에 제2가이드구(341)를 설치할 수 있다.
이에 따라 상부 모듈러 유닛(1')의 하부접합구(3b)에 결합된 하부캡(34)의 제2가이드구(341)가 하부 모듈러 유닛(1)의 상부접합구(3a)에 결합된 상부캡(33)의 제1가이드구(331) 내부에 삽입되어 수평 위치가 고정될 수 있다.
상기 제1가이드구(331)와 제2가이드구(341)는 상하부 모듈러 유닛(1, 1')의 수평 위치만을 가고정하는 것이고, 상하부 모듈러 유닛(1, 1')은 수평연결구(5a, 5b)를 상호 결합하여 고정된다.
도 13은 가이드플레이트에 의한 모듈러 유닛의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 14는 가이드플레이트에 의한 상하좌우 모듈러 유닛의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 13, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 모듈러 유닛(1)은 측방으로 적어도 2 이상이 인접하여 설치되고, 인접하는 모듈러 유닛(1)의 상부접합구(3a) 상면에는 상부캡(33)의 제1가이드구(331)가 삽입되는 가이드공(371)이 형성된 가이드플레이트(37)가 결합될 수 있다.
수평 방향으로 인접하는 모듈러 유닛(1)을 서로 고정하기 위해 이웃하는 상부캡(33)을 상호 연결하는 가이드플레이트(37)를 사용할 수 있다.
이때, 상기 가이드플레이트(37)에는 제1가이드구(331)가 삽입되는 가이드공(371)이 형성된다.
상기 가이드플레이트(37)에는 복수의 가이드공(371)이 형성되어 인접하는 상부접합구(3a) 상면의 상부캡(33)에 돌출 형성된 제1가이드구(331)가 각각 삽입됨으로써, 인접하는 상부접합구(3a)가 상호 연결 및 고정될 수 있다.
아울러 상부에 설치된 모듈러 유닛(1')의 하부접합구(3b) 하면의 하부캡(34)에 돌출 형성된 제2가이드구(341)는 제1가이드구(331)에 삽입되어 고정된다. 그러므로 결과적으로 가이드플레이트(37)는 수평 방향으로 인접하는 하부 모듈러 유닛(1)뿐 아니라 수평 방향으로 인접하는 상부 모듈러 유닛(1')도 상호 고정한다.
상기 가이드플레이트(37)는 수평 방향으로 인접하는 모듈러 유닛(1)의 개수에 따라 I형(2개), L형(3개) 또는 정방형(4개)으로 형성할 수 있다.
상기 가이드플레이트(37)는 수평유닛연결구(7)와 병행하여 사용할 수 있고, 수평유닛연결구(7) 없이 가이드플레이트(37)만 단독으로 사용하는 것도 가능하다.
도 15는 수직부재와 접합구의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 상부접합구(3a)의 하부 및 하부접합구(3b)의 상부에는 수직부재(2)의 단부에 삽입되어 결합되는 수직부재결합부(38)가 구비될 수 있다.
상기 수직부재(2)를 외부로 돌출되는 부분 없이 접합구(3a, 3b)에 결합하기 위해, 상부접합구(3a)의 하부 및 하부접합구(3b)의 상부에는 수직부재(2)의 내부에 삽입되는 수직부재결합부(38)를 돌출 형성할 수 있다.
이때, 상기 수직부재(2)는 내부가 빈 강관으로 구성한다.
즉, 상기 접합구(3a, 3b)의 외부는 수직부재(2)의 외부와 대응되는 단면 형상으로 형성하고, 수직부재결합부(38)의 외부는 수직부재(2)의 내부와 대응되는 단면 형상으로 형성하여 접합구(3a, 3b)와 수직부재(2)의 결합시 외부로 돌출되는 부분이 없도록 구성할 수 있다.
상기 수직부재(2)의 내부에 수직부재결합부(38)가 삽입된 상태에서 수직부재(2)의 외측에서 제3결합볼트(9c)를 체결하여 수직부재(2)와 수직부재결합부(38)를 상호 고정할 수 있다.
상기 수직부재(2)에 형성되는 볼트홀(H)에는 제3결합볼트(9c)의 헤드가 삽입되는 홈을 형성하여 제3결합볼트(9c)가 외부로 돌출되지 않도록 구성할 수 있다.
상기 제3결합볼트(9c) 역시 원웨이 볼트로 구성할 수 있다.
도 16은 수평연결구를 도시하는 사시도이고, 도 17은 수평연결구와 거더 본체의 결합 상태를 도시하는 사시도이다.
도 16, 도 17에 도시된 바와 같이, 상거 거더 본체(4)는 모듈러 유닛(1, 1')의 내부 측이 개방된 ㄷ형강이고, 상기 수평연결구(5a, 5b)의 타측에는 상기 거더 본체(4)의 내측으로 삽입되어 거더 본체(4)의 상부플랜지 하면과 하부플랜지 상면에 상하면이 각각 밀착되어 고정되는 거더연결부(53)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 거더 본체(4)는 수평연결구(5a, 5b)와의 접합이 용이하도록 개단면인 ㄷ형강을 사용하는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 거더 본체(4)를 수평연결구(5a, 5b)와 결합하기 위해, 수평연결구(5a, 5b)의 일측에는 거더 본체(4)의 내면과 대응되는 형상의 거더연결부(53)를 돌출 형성할 수 있다.
상기 거더연결부(53)는 상부벽(531)과 하부벽(532)이 측벽(533)에 의해 연결되도록 ㄷ자 단면으로 형성할 수 있다.
상기 거더연결부(53)의 상부벽(531)과 하부벽(532)은 각각 거더 본체(4)의 상부플랜지와 하부플랜지에 제4결합볼트(9d)로 고정할 수 있다.
상기 상부벽(531)과 하부벽(532) 내면의 볼트홀(H) 주변에는 거더 본체(4)의 길이 방향으로 길게 형성되어 와셔가 길이 방향으로만 이동하고 좌우로 유동이 발생하지 않도록 하는 가이드홈(G)이 형성될 수 있다.
일반적인 기성 ㄷ형강은 상하부플랜지의 내면이 경사지게 형성된다.
그러므로 상기 거더연결부(53)의 상부벽(531)과 하부벽(532) 역시 ㄷ 형강인 거더 본체(4)의 상하부플랜지 내면 경사에 대응되도록 경사지게 형성함이 바람직하다.
상기 수평연결구(5a, 5b)는 주강 제품으로 형성할 수 있으므로, 거더 본체(4)의 내주면에 대응되는 형상으로 제작하기 용이하다.
1, 1': 모듈러 유닛 2: 수직부재
3a: 상부접합구 3b: 하부접합구
30: 심부 31: 걸림홈부
32: T형 채움구 321: 연결부
322: 확대부 33: 상부캡
331: 제1가이드구 34: 하부캡
341: 제2가이드구 35: 면취
36: 단부판 37: 가이드플레이트
371: 가이드공 38: 수직부재결합부
4: 거더 본체
5a: 상부 수평연결구 5b: 하부 수평연결구
50: 공간부 51: 개구부
52: T형 결합부 521: 연결부
522: 확대부 53: 거더연결부
531: 상부벽 532: 하부벽
533: 측벽
6a: 상부수평부재 6b: 하부수평부재
7: 수평유닛연결구 71: 연결부
72: 확대부
9a: 제1결합볼트 9b: 제2결합볼트
9c: 제3결합볼트 9d: 제4결합볼트
91: 고정너트 911: 끼움부
G: 가이드홈 H: 볼트홀

Claims (9)

  1. 복수의 모듈러 유닛(1, 1')을 상하로 적층하여 구성되는 모듈러 구조물에 관한 것으로,
    상기 모듈러 유닛(1, 1')은 네 모서리에 상호 이격되도록 구비되는 수직부재(2); 상기 수직부재(2)의 상단과 하단에 각각 결합되는 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b); 및 거더 본체(4)와 상기 거더 본체(4)의 양단에 구비되어 일측이 접합구(3a, 3b)에 결합되는 수평연결구(5a, 5b)로 구성되어 이웃하는 상부접합구(3a)와 하부접합구(3b)의 사이에 각각 구비되는 상부수평부재(6a)와 하부수평부재(6b); 로 구성되고,
    하부 모듈러 유닛(1)과 상부 모듈러 유닛(1')은 하부 모듈러 유닛(1)의 상부 수평연결구(5a)와 상부 모듈러 유닛(1')의 하부 수평연결구(5b)를 상호 결합하여 고정되되,
    상기 수평연결구(5a, 5b)의 일측에는 연결부(521)와 확대부(522)가 평면상 T자 형상으로 형성되는 T형 결합부(52)가 돌출 형성되고,
    상기 상부접합구(3a)의 하부 각 측면과 하부접합구(3b)의 상부 각 측면에는 평면상 T자 형상의 걸림홈부(31)가 형성되어 상기 T형 결합부(52)의 확대부(522)가 걸림홈부(31) 중 어느 하나에 슬라이딩 삽입되어 걸리도록 구성되며,
    상기 상부접합구(3a)의 상부와 하부접합구(3b)의 하부는 각각 상부캡(33)과 하부캡(34)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물.
  2. 제1항에서,
    상기 수평연결구(5a, 5b)는 내부에 공간부(50)가 구비되고, 일측의 측벽에 개구부(51)가 형성되어 제1결합볼트(9a)가 상기 공간부(50) 내에서 체결되어 하부 모듈러 유닛(1)과 상부 모듈러 유닛(1')은 하부 모듈러 유닛(1)의 상부 수평연결구(5a)와 상부 모듈러 유닛(1')의 하부 수평연결구(5b)가 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 모듈러 유닛(1)은 측방으로 적어도 2 이상이 인접하여 설치되고, 인접하는 모듈러 유닛(1)의 접합구(3a, 3b)에 형성된 인접하는 걸림홈부(31)에는 연결부(71)와 상기 연결부(71)의 양단에 확대부(72)가 각각 형성된 H자 형상의 수평유닛연결구(7)가 삽입되어 상호 고정되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물.
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 상부캡(33)의 상면에는 상부가 개방된 제1가이드구(331)가 돌출 형성되고,
    상기 하부캡(34)의 하면에는 하부 모듈러 유닛(1)에 구비된 상부캡(33)의 제1가이드구(331) 내에 삽입되는 제2가이드구(341)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물.
  7. 제6항에서,
    상기 모듈러 유닛(1)은 측방으로 적어도 2 이상이 인접하여 설치되고, 인접하는 모듈러 유닛(1)의 상부접합구(3a) 상면에는 상부캡(33)의 제1가이드구(331)가 삽입되는 가이드공(371)이 형성된 가이드플레이트(37)가 결합되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물.
  8. 제1항에서,
    상기 상부접합구(3a)의 하부 및 하부접합구(3b)의 상부에는 수직부재(2)의 단부에 삽입되어 결합되는 수직부재결합부(38)가 구비되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물.
  9. 제1항에서,
    상기 거더 본체(4)는 모듈러 유닛(1, 1')의 내부 측이 개방된 ㄷ형강이고,
    상기 수평연결구(5a, 5b)의 타측에는 상기 거더 본체(4)의 내측으로 삽입되어 거더 본체(4)의 상부플랜지 하면과 하부플랜지 상면에 상하면이 각각 밀착되어 고정되는 거더연결부(53)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 수평부재 결합형 무용접 모듈러 구조물.
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