KR102638239B1 - 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상하부 모듈러 유닛의 수평부재를 핀홀 내부에 삽입되는 복수의 가이드핀에 의하여 상호 접합함으로써 충분한 전단력을 발휘하고, 진동 및 처짐에 대한 저항성이 우수하며, 접합 시공 시 마감재 제거가 필요 없는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조에 대한 것이다.
본 발명은 네 모서리에 상호 이격되도록 구비된 수직부재, 이웃하는 수직부재들의 상단을 연결하는 복수의 상부수평부재, 하부플랜지, 상부플랜지 및 상기 상하부플랜지의 일단을 연결하는 웨브로 구성되어 내측이 개방된 ㄷ자형 단면으로 형성되어 이웃하는 수직부재들의 하단을 연결하는 복수의 하부수평부재 및 복수의 하부수평부재 내부에 콘크리트를 타설하여 구비되어 단부가 각 하부수평부재의 개방된 내부에 수용되는 바닥판으로 구성되는 복수의 모듈러 유닛을 상하로 적층하여 조립하기 위한 것으로, 하부 모듈러 유닛의 상부수평부재 상면에는 복수의 가이드핀이 돌출 형성되며, 상부 모듈러 유닛의 하부수평부재에는 하부수평부재의 하부플랜지와 바닥판을 관통하여 하부수평부재의 상부플랜지 또는 바닥판의 상면으로 연통되도록 형성되어 상기 가이드핀이 삽입되고 내부에 충전재가 채워지는 핀홀이 형성된다.

Description

가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조{Connection structure of modular unit using guide-pin}
본 발명은 상하부 모듈러 유닛의 수평부재를 핀홀 내부에 삽입되는 복수의 가이드핀에 의하여 상호 접합함으로써 충분한 전단력을 발휘하고, 진동 및 처짐에 대한 저항성이 우수하며, 접합 시공 시 마감재 제거가 필요 없는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조에 대한 것이다.
현장에서 부재의 조립이나 시공이 이루어지는 기존 건축물과 달리 모듈러 구조는 공장에서 박스형으로 사전 제작된 모듈러 유닛을 현장에서 상하좌우로 적층 조립하여 완성되는 구조 시스템이다.
이러한 모듈러 시스템은 골조 프레임뿐 아니라 각종 내외장재, 기계 설비, 전기 배선 등의 공정이 대부분 공장에서 이루어지므로 우수한 품질 확보가 가능하고, 현장 공정을 최소화하여 공기를 크게 단축할 수 있다.
특히, 공동주택에서 각 세대층은 평면이 동일하게 유지되므로 갱폼 등 대형 거푸집에 의해 각 층마다 반복 시공하게 되는 반면, 옥탑층은 하부 세대와는 평면 형상이 달라 대형 거푸집 시공이 불가능하여 재래식 거푸집에 의해 RC 공법으로 주로 시공된다. 그런데 이러한 재래식 공법은 품질 확보가 어렵고, 옥탑층은 골조 공사 마무리 시점에 시공되므로 현장 인력 수급이나 타워크레인 등 장비 활용 제한으로 시공에 어려움이 있다. 이에 모듈러 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다.
모듈러 시스템을 이루는 모듈러 유닛은 통상 육면체 형상으로 이루어져 각 모서리에 수직부재가 구비되고, 수직부재의 상단과 하단은 각각 수평부재로 연결된다.
이러한 박스형의 모듈러 유닛은 현장에 반입하여 상하 또는 좌우로 인접하는 모듈러 유닛의 수직부재를 볼트 접합하여 상호 연결한다.
종래에는 4개의 단위유닛모듈을 인접하도록 설치하고, 각 기둥 상부에 돌출 형성된 유도볼트가 관통되는 연결전단판을 기둥 상부에 설치하여 인접하는 단위유닛모듈을 상호 고정하였다. 상부에 설치되는 단위유닛모듈 역시 상기 유도볼트에 의해 상호 고정하였다(등록특허 제10-1031299호).
그러나 이러한 모듈러 구조물은 상하부 모듈러 유닛이 수직부재에서만 접합되므로, 모듈러 구조물에 횡력 작용 시 접합부에서 충분한 전단력을 발휘하기 어려워 횡력에 대한 저항성에 한계가 있다. 뿐만 아니라 바닥슬래브를 지지하는 수평부재의 강성이 크지 않아 과도한 진동이나 처짐 발생으로 사용성(serviceability) 저하 우려가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 상하부 모듈러 유닛의 수평부재를 가이드핀에 의해 상호 접합함으로써 충분한 전단력을 발휘할 수 있는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 진동 및 처짐에 대한 저항성이 우수하며, 접합 시공 시 마감재 제거가 필요 없는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 네 모서리에 상호 이격되도록 구비된 수직부재, 이웃하는 수직부재들의 상단을 연결하는 복수의 상부수평부재, 하부플랜지, 상부플랜지 및 상기 상하부플랜지의 일단을 연결하는 웨브로 구성되어 내측이 개방된 ㄷ자형 단면으로 형성되어 이웃하는 수직부재들의 하단을 연결하는 복수의 하부수평부재 및 복수의 하부수평부재 내부에 콘크리트를 타설하여 구비되어 단부가 각 하부수평부재의 개방된 내부에 수용되는 바닥판으로 구성되는 복수의 모듈러 유닛을 상하로 적층하여 조립하기 위한 것으로, 하부 모듈러 유닛의 상부수평부재 상면에는 복수의 가이드핀이 돌출 형성되며, 상부 모듈러 유닛의 하부수평부재에는 하부수평부재의 하부플랜지와 바닥판을 관통하여 하부수평부재의 상부플랜지 또는 바닥판의 상면으로 연통되도록 형성되어 상기 가이드핀이 삽입되고 내부에 충전재가 채워지는 핀홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조를 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가이드핀의 상단에는 지름이 확대된 헤드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부 모듈러 유닛의 상부수평부재와 상부 모듈러 유닛의 하부수평부재 사이에는 보호패널이 구비되고, 상기 가이드핀은 보호패널을 관통하여 핀홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면 상하부 모듈러 유닛을 적층하여 모듈러 구조물 시공 시, 상하부 모듈러 유닛의 상호 대면하는 수평부재를 핀홀 내부에 삽입되는 복수의 가이드핀에 의하여 상호 접합함으로써, 충분한 전단력을 발휘함과 동시에 진동 및 처짐에 대한 저항성이 우수하고 접합 시공 시 마감재의 제거 과정이 필요 없어 시공성이 우수한 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 모듈러 유닛을 도시하는 사시도.
도 2는 상하부 모듈러 유닛의 결합 상태를 도시하는 사시도.
도 3은 가이드핀에 의한 상하부 모듈러 유닛의 수평부재 간 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 4는 핀홀에 삽입된 가이드핀을 도시하는 사시도.
도 5는 핀홀 내부에 충전재가 채워진 상태를 도시하는 사시도.
도 6은 핀홀의 실시예들을 도시하는 단면도.
도 7은 가이드핀의 실시예를 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 상태를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 3은 가이드핀에 의한 상하부 모듈러 유닛의 수평부재 간 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 4는 핀홀에 삽입된 가이드핀을 도시하는 사시도이다.
도 1 내지 도 4 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조는 네 모서리에 상호 이격되도록 구비된 수직부재(2a, 2b), 이웃하는 수직부재(2a, 2b)들의 상단을 연결하는 복수의 상부수평부재(3a, 3b), 이웃하는 수직부재(2a, 2b)들의 하단을 연결하는 복수의 하부수평부재(4a, 4b) 및 복수의 하부수평부재(4a, 4b) 내부에 콘크리트를 타설하여 구비되는 바닥판(5a, 5b)으로 구성되는 복수의 모듈러 유닛(1a, 1b)을 상하로 적층하여 조립하기 위한 것으로, 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a) 상면에는 복수의 가이드핀(6)이 돌출 형성되고, 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b)에는 상기 가이드핀(6)이 삽입되는 핀홀(7)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상하부 모듈러 유닛(1a, 1b)의 수평부재를 가이드핀(6)에 의해 상호 접합함으로써 충분한 전단력을 발휘하고, 진동 및 처짐에 대한 저항성이 우수하며, 접합 시공 시 마감재 제거가 필요 없는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 적용되는 모듈러 구조물은 옥탑구조물뿐 아니라 생활주택, 학교 시설, 각종 숙박시설, 오피스텔, 임시 재난 시설 등 다양한 건물에 사용 가능하다.
상기 모듈러 유닛(1a, 1b)은 4개의 수직부재(2a, 2b), 이웃하는 수직부재(2a, 2b)의 상부를 연결하는 상부수평부재(3a, 3b) 및 이웃하는 수직부재(2a, 2b)의 하부를 연결하는 하부수평부재(4a, 4b)로 구성되어 직육면체 형상을 이룬다.
복수의 하부수평부재(4a, 4b) 내부에는 바닥판(5a, 5b)이 구비된다.
상부수평부재(3a, 3b) 또는 하부수평부재(4a, 4b)의 단부에는 각 수평부재를 수직부재(2a, 2b)의 측면에 결합하기 위한 수평연결구가 구비될 수 있다.
상하부 모듈러 유닛(1a, 1b) 적층 시, 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a)와 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b)는 복수의 가이드핀(6)에 의해 상호 고정된다.
이를 위해 상기 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a) 상면에는 복수의 가이드핀(6)이 돌출 형성되고, 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b) 하면에는 상기 가이드핀(6)과 대응되는 위치에 핀홀(7)이 형성되어 상기 가이드핀(6)이 핀홀(7)에 삽입된다.
상기 가이드핀(6)은 횡력의 크기 등을 고려하여 수평부재의 임의의 지점에 필요한 개수만큼 자유롭게 설치가 가능하므로, 상하부 모듈러 유닛(1a, 1b)의 접합부에서 충분한 전단력을 발휘할 수 있다.
상기 수평부재는 평면상 x, y 양방향으로 구비된다. 그러므로 각 방향 수평부재가 가이드핀(6)에 의해 지지되어 양방향 횡력에 대해 충분한 지지력을 발휘할 수 있다.
또한, 기존에 상하부 모듈러 유닛(1a, 1b)을 볼트 결합에 의해 접합할 경우, 볼트 체결을 위해 하부 모듈러 유닛(1a)의 천장 마감재 또는 상부 모듈러 유닛(1b)의 바닥 마감재를 제거하거나 미시공 상태에서 상하부 모듈러 유닛(1a, 1b)을 접합한 후 후시공하여야 했다. 이와 달리, 본 발명에서는 상하부 모듈러 유닛(1a, 1b)을 가이드핀(6)과 핀홀(7)에 의해 접합하므로, 마감재 제거 과정이 필요 없어 시공성이 뛰어나다.
상기 가이드핀(6)은 상부수평부재(3a, 3b)의 상부플랜지(32) 상면에 용접 결합되거나, 상부플랜지(32)에 탭가공하여 나사 결합할 수 있다. 또는, 원웨이 볼트 방식으로 상부플랜지(32)에 가이드핀(6)을 볼트 결합하는 것도 가능하다.
도 3, 도 4 등에 도시된 바와 같이, 상기 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a)와 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b) 사이에는 보호패널(9)이 구비되고, 상기 가이드핀(6)은 보호패널(9)을 관통하여 핀홀(7)에 삽입될 수 있다.
측방으로 이웃하는 모듈러 유닛을 연결하기 위해 이웃하는 수직부재 상부에 연결플레이트를 설치하는 경우, 연결플레이트의 두께만큼 하부 모듈러 유닛(1a)과 상부 모듈러 유닛(1b)은 서로 이격된다.
이 경우 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a) 상면과 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b) 하면이 노출되므로, 이 부분에 별도의 내화 처리를 해야 한다.
또한, 상기 가이드핀(6)의 간격이 큰 경우 상부수평부재(3a, 3b)에 처짐이 발생할 수 있다.
따라서 이를 해결하기 위하여 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a)와 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b) 사이에 보호패널(9)을 설치할 수 있다.
이때, 상기 가이드핀(6)은 보호패널(9)을 관통하여 하부수평부재(4b)의 핀홀(7)에 삽입될 수 있다.
상기 보호패널(9)은 내화 성능이 우수한 불연재를 사용할 수 있다. 일례로 내열 성능이 우수하고 경량인 광물계 섬유보드를 사용 가능하다.
상기 보호패널(9)은 모듈러 유닛(1a, 1b) 제작 시 미리 조립될 수 있다. 다만, 상기 보호패널(9)이 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부에 설치될 경우 자재 운반 및 적재 시 파손 우려가 있으므로, 보호패널(9)은 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a) 상면에 선조립하는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 가이드핀(6)의 후술할 베이스부(62)가 보호패널(9)의 상면에 걸려 지지되도록 하면, 별도의 체결부재 없이 보호패널(9)을 고정할 수 있다.
도 5는 핀홀 내부에 충전재가 채워진 상태를 도시하는 사시도이고, 도 6은 핀홀의 실시예들을 도시하는 단면도이다.
도 5, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하부수평부재(4a, 4b)는 하부플랜지(41), 상부플랜지(42) 및 상기 상하부플랜지(41, 42)의 일단을 연결하는 웨브(43)로 구성되어 내측이 개방된 ㄷ자형 단면이고, 상기 바닥판(5a, 5b)은 단부가 하부수평부재(4a, 4b)의 내부에 구비되며, 상기 핀홀(7)은 하부수평부재(4a, 4b)의 하부플랜지(41)와 바닥판(5a, 5b)을 관통하여 하부수평부재(4a, 4b)의 상부플랜지(42) 또는 바닥판(5a, 5b)의 상면으로 연통되도록 형성되어 상기 핀홀(7) 내부에 충전재(8)가 채워지도록 구성될 수 있다.
상기 가이드핀(6)은 핀홀(7)에 억지 끼움 방식으로 삽입되어 고정될 수 있다. 그러나 이 경우 외력에 의해 가이드핀(6)이 핀홀(7)에서 빠질 수 있으므로, 상하부 모듈러 유닛(1a, 1b)의 수직 방향 접합이 취약하다.
따라서 상기 핀홀(7) 상부에 핀홀(7)과 연통되는 모르타르 주입구를 형성하고, 가이드핀(6)이 삽입된 핀홀(7) 내부에 모르타르 주입구를 통하여 충전재(8)를 채움으로써 가이드핀(6)을 상부 모듈러 유닛(1b)에 고정할 수 있다.
이때, 하부수평부재(4a, 4b)는 바닥판(5a, 5b) 콘크리트 타설을 위한 데크플레이트 등의 거푸집을 거치할 수 있도록 내측이 개방된 ㄷ자형 단면으로 형성할 수 있다.
제조 및 관리 효율을 위해 상부수평부재(3a, 3b) 역시 하부수평부재(4a, 4b)와 동일한 단면으로 형성할 수 있다. 즉, 상부수평부재(3a, 3b)도 하부플랜지(31)와 상부플랜지(32) 및 상하부플랜지(31, 32)를 연결하는 웨브(33)로 구성하여 내측이 개방된 ㄷ자형 단면으로 형성할 수 있다.
상기 바닥판(5a, 5b)은 평면상 사각형 형상으로 배치된 하부수평부재(4a, 4b)의 내부에 구비된다. 그러므로 상기 바닥판(5a, 5b)은 하부수평부재(4a, 4b)에 의한 프레임의 다이어프램 역할을 하여 횡력에 대한 저항성을 향상시킨다.
상기 핀홀(7)은 하부수평부재(4a, 4b)의 하부플랜지(41)를 관통하여 바닥판(5a, 5b) 내부까지 연통되게 형성할 수 있다.
상기 모르타르 주입구는 핀홀(7)에서 연장되어 하부수평부재(4a, 4b)의 상부플랜지(42)를 관통하도록 형성될 수 있다(도 6의 (a)). 이 경우 상기 핀홀(7)은 수직 방향으로 직선 형태로 형성 가능하다.
상기 하부수평부재(4a, 4b)의 상부에 벽체 형성을 위한 내외장재가 미리 조립되어 간섭이 발생하는 경우, 내부 바닥판(5a, 5b) 측으로 모르타르 주입구를 꺾어 하부수평부재(4a, 4b)가 아니라 바닥판(5a, 5b) 상부에서 충전재(8) 주입이 가능하게 구성할 수 있다(도 6의 (b)). 이 경우 상기 핀홀(7)은 직선 형태가 아니라 절곡된 형상으로 구성될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 상기 하부수평부재(4a, 4b) 상부에 건식 벽체가 선조립되는 경우 상기 모르타르 주입구를 건식 벽체를 관통하여 상부수평부재(3a, 3b) 상면으로 인출함으로써 모듈러 유닛(1a, 1b)의 상부에서 충전재(8) 주입이 가능하게 구성될 수도 있다.
상기 모르타르 주입구는 바닥판(5a, 5b) 콘크리트 타설 전 미리 PVC 파이프나 플렉시블관 등의 주입관(미도시)을 설치하고 콘크리트를 타설하여 바닥판(5a, 5b) 내부에 매립 형성할 수 있다.
상기 핀홀(7) 내부에 채워지는 충전재(8)는 모르타르, 에폭시 등일 수 있다.
상기 가이드핀(6)은 핀홀(7) 내부에 채워지는 모르타르 등 충전재(8)에 의해 하부수평부재(4a, 4b) 및 바닥판(5a, 5b)과 고정된다. 그러므로 상하부수평부재(3a, 3b, 4a, 4b)가 일체 거동함으로써 수평부재의 진동 및 처짐을 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라 상기 가이드핀(6)은 충전재(8) 내부에 매립되므로 별도로 내화 처리가 필요 없다.
도 7은 가이드핀의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 6, 도 7 등에 도시된 바와 같이, 상기 가이드핀(6)의 상단에는 지름이 확대된 헤드부(61)가 형성될 수 있다.
상기 가이드핀(6)이 핀홀(7) 내부에 채워지는 충전재(8) 내부에 견고하게 정착되도록 가이드핀(6)의 몸통부(63) 상단에는 지름이 확대된 헤드부(61)가 형성될 수 있다.
상기 헤드부(61)가 핀홀(7) 내부의 충전재(8)에 물리적으로 맞물려 가이드핀(6)이 바닥판(5a, 5b) 내부에 견고하게 정착될 수 있다.
상기 가이드핀(6)의 하부 또는 중간에는 핀홀(7) 하부에 끼워지는 베이스부(62)가 형성될 수 있다.
상기 헤드부(61)와 베이스부(62)는 핀홀(7) 내부로 진입이 용이하도록 상부로 갈수록 지름이 작아지는 원뿔대 형상으로 형성될 수 있다.
상기 베이스부(62)는 핀홀(7) 내부로 삽입된 후 유동이 발생하지 않고, 핀홀(7) 내부에 충전재(8)를 충전한 후에는 충전재(8)가 유출되는 것을 방지하기 위해 하부 지름을 핀홀(7) 내경과 동일한 크기로 형성하는 것이 바람직하다.
1a, 1b: 모듈러 유닛 2a, 2b: 수직부재
3a, 3b: 상부수평부재 31: 하부플랜지
32: 상부플랜지 33: 웨브
4a, 4b: 하부수평부재 41: 하부플랜지
42: 상부플랜지 43: 웨브
5a, 5b: 바닥판 6: 가이드핀
61: 헤드부 62: 베이스부
63: 몸통부 7: 핀홀
8: 충전재 9: 보호패널

Claims (4)

  1. 네 모서리에 상호 이격되도록 구비된 수직부재(2a, 2b), 이웃하는 수직부재(2a, 2b)들의 상단을 연결하는 복수의 상부수평부재(3a, 3b), 하부플랜지(41), 상부플랜지(42) 및 상기 상하부플랜지(41, 42)의 일단을 연결하는 웨브(43)로 구성되어 내측이 개방된 ㄷ자형 단면으로 형성되어 이웃하는 수직부재(2a, 2b)들의 하단을 연결하는 복수의 하부수평부재(4a, 4b) 및 복수의 하부수평부재(4a, 4b) 내부에 콘크리트를 타설하여 구비되어 단부가 각 하부수평부재(4a, 4b)의 개방된 내부에 수용되는 바닥판(5a, 5b)으로 구성되는 복수의 모듈러 유닛(1a, 1b)을 상하로 적층하여 조립하기 위한 것으로,
    하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a) 상면에는 복수의 가이드핀(6)이 돌출 형성되며, 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b)에는 하부수평부재(4b)의 하부플랜지(41)와 바닥판(5b)을 관통하여 하부수평부재(4b)의 상부플랜지(42) 또는 바닥판(5b)의 상면으로 연통되도록 형성되어 상기 가이드핀(6)이 삽입되고 내부에 충전재(8)가 채워지는 핀홀(7)이 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 가이드핀(6)의 상단에는 지름이 확대된 헤드부(61)가 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조.
  4. 제1항에서,
    상기 하부 모듈러 유닛(1a)의 상부수평부재(3a)와 상부 모듈러 유닛(1b)의 하부수평부재(4b) 사이에는 보호패널(9)이 구비되고, 상기 가이드핀(6)은 보호패널(9)을 관통하여 핀홀(7)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 가이드핀을 이용한 모듈러 유닛의 접합 구조.
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