KR20010006296A - 구조재 - Google Patents

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KR20010006296A
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케빈 윌리암 윅스
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윅스 피코크 퀄리티 홈즈 피티와이. 엘티디.
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Abstract

본 발명은 빌딩의 루프트러스(40, roof truss)를 형성하는 현재(chord, 41, 42)로 사용하기 위한 구조재(10)에 관한 것이다. 본 발명의 한 특징은, 부플랜지(minor flange, 12), 주플랜지(major flange, 13)와 복재(web, 14)를 포함하는 단면을 가지는 길다란 개방형 구조재(elongated open structural member, 10)에 있으며, 상기 복재(14)는 상기 플랜지들을 연결하며, 구조재(10)의 길이방향축(11b)에 직각이며 플랜지(12, 13)를 지나는 섹션축(11a)을 가지며, 상기 복재는 또 상기 섹션축(11a)의 한쪽으로 연장되는 발산부(divergent portion, 18)와 섹션축(11a)에 실질적으로 일치하는 직선부(17)를 포함하며; 상기 부플랜지(12)는 섹션축(11a)의 상기 한쪽으로 연장되며; 상기 주플랜지(13)는 발산부(18)로부터 상기 섹션축(11a)의 반대편으로 연장되며, 섹션 형상(section configuration)은 상하 및 좌우로 뒤집힌(inverted and reversed) 대응하는 개방형 구조재가, 각 직선부(17)가 서로 옆에 있고, 각 부플랜지(12)가, 인접하는 주플랜지(13)의 아래쪽에 접하는 관계로 위치하여, 상기 개방형 구조재(10)에 포개질 수 있다.

Description

구조재{A STRUCTURAL MEMBER}
발명이 속하는 분야
본 발명은 집과 같은 빌딩의 건설을 위한 구조재에 관한 것이다. 본 발명은 빌딩용 루프트러스(roof truss)를 형성하는 현재(chord)에 특히 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
종래기술
금속 루프트러스는 보통 박스형 섹션 현재(box-section chords) 및 C섹션 복재(C-section web member)로 이루어진다. 박스형 섹션 현재는 각각 롤성형된(roll formed) 뒤, 용접, 리벳팅, 홀펀칭에 의한 패스닝(fastening) 및/또는 로케이팅(locating)을 위한 딤플형성(dimple formation)과 2개의 C섹션을 폐쇄하기 위한 볼트 또는 나사결합 등에 의해 형성된다. 섹션 조립은 전문적인 작업으로서 현재 제조에 추가의 비용 및 시간이 소요된다.
개방형 섹션은 일반적으로 2개의 C섹션을 포함하는 박스형 섹션보다 제조가 빠르고 저렴하나, 현재에 필요한 강도(strength)와 강성(stiffness)이 부족하다. 따라서 채널 및 Z섹션과 같은 개방섹션이 빌딩의 프레임과 루프트러스의 조립에 사용될 때는, 크기가 더 큰 섹션이나 추가의 구조지지재(structural support)를 설치하는 등의 주의를 취하여 부족한 강도를 보상하여야만 한다. 이에 따라, 형성되는 구조재의 비용이 증가됨은 물론이다.
더욱이 상부 현재와 하부 현재 사이 및 복재와 현재 사이를 결합시키는 데에는 대부분 특별한 연결재(joining members) 또는 용접을 위한 성형(shaping)이 필요한데, 이로써 비용이 증가되고 구조재가 복잡하게 된다.
발명의 요약
본 발명은 트러스의 현재나 다른 구조재를 형성하는데 적합한 대체 구조재(structural member)를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징은, 부플랜지(minor flange), 주플랜지(major flange) 및 이들 플랜지를 연결하며 구조재의 길이방향축과 직각인 섹션축을 가지며 플랜지를 지나는 복재(web)를 포함하는 단면(cross-section)을 가지는 길다란 개방형 구조재(elongated open structural member)로서,
상기 복재는 섹션축과 실질적으로 일치하는 직선부(linear portion)와 섹션축의 한쪽으로 연장되는 발산부(divergent portion)를 포함하며;
상기 부플랜지는 섹션축의 상기 한쪽으로 연장되며;
상기 주플랜지는 발산부로부터 상기 섹션축의 반대편으로 연장되며, 섹션 형상(section configuration)은 상하 및 좌우로 뒤집힌(inverted and reversed) 대응 개방형 구조재가, 각 직선부가 서로 옆에 있고, 각 부플랜지가, 이웃하는 주플랜지의 아래쪽에 접하는 관계로 위치하여, 상기 개방형 구조재에 포개질 수 있는 것이다.
직선부는 임의의 적당한 길이이면 되나, 섹션축의 주부(major portion)를 따라 플랜지 사이에서 연장되는 것이 좋다. "적당하다(suitable)"는 것은 개방형 구조재의 특별한 용도에 적합하다는 것이며, 대응하는 구조재가 사용될 때는 직선부의 길이는, 대응하는 구조재의 직선섹션부(linear section portions)와 적절하게 겹쳐질 수 있다(있어야 한다).
발산부는 적당한 형태로 이루어지면 된다. 즉 구부러지거나 곧거나 일련의 직선편(straight segments)을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 발산부는 하나의 직선부이며 주플랜지는 발산부로부터 예각으로 연장된다.
직선부는 발산부 반대편의 단부가 부플랜지와 연결된다. 부플랜지는 실질적으로 90˚의 각도로 직선부로부터 연장되는 것이 좋다. 또는 직선부는 부플랜지로 연장되는 제2발산부를 포함할 수도 있다. 제2발산부는 구부러지거나 곧을 수 있으며, 또는 여러 개의 직선편을 포함할 수도 있다.
부플랜지는 주플랜지보다 짧은 것이 바람직하며, 발산부에서 먼 쪽의 주플랜지 단부(이하 "자유단"이라 한다)와 섹션축 사이에서 연장되는 섹션보다 짧은 것이 보다 좋다. 섹션축과는 주플랜지를 가로질러 중간쯤에서 교차되는 것이 좋다.
플랜지들은 실질적으로 편평하거나 아니면 적어도 섹션축에 대해 실질적으로 대각선으로 마주보는 부분이 실질적으로 편평한 것이 좋다. 또 플랜지들 또는 적어도 상기 편평부가 실질적으로 평행한 것이 좋다.
개방형 구조재는, 섹션축을 따라 연결된 구조재의 섹션축에 대한 측면 움직임을 제한하기 위한 제한수단(limiting means)을 포함하는 것이 좋다. 제한수단은 주플랜지의 자유단을 따라 연장되는 복귀플랜지(return flange)인 것이 좋다.
주플랜지 및/또는 부플랜지는 모두 복귀플랜지에서 종료되는 것이 좋다. 복귀플랜지는 섹션축에 실질적으로 평행하게 복귀하는 것이 좋다. 주플랜지의 복귀플랜지는, 부플랜지의 자유단보다 섹션축으로부터 더욱 떨어져 있어, 상하 및 좌우로 뒤집힌 대응 개방형 구조재가 구조재 내에 포개질 수 있다.
개방형 구조재는 그 형상이 비대칭적이어서, 상하 및 좌우로 뒤집은 대응 개방형 구조재가, 상기 구조재의 부플랜지가 대응 구조재의 주플랜지 내에 위치할 수 있고, 직선부가 서로 겹칠 수 있게 된다.
본 발명의 다른 특징은, 부플랜지, 주플랜지 및 이들 플랜지를 연결하며 부플랜지 및 주플랜지에서 직각으로 연장되는 평면 복재부(planar web portion)를 가지는 복재를 가지는 길다란 개방형 구조재로서,
상기 복재는 상기 평면부의 한쪽으로 연장되는 발산부를 포함하며;
상기 부플랜지는 평면부의 상기 한쪽으로 연장되며;
상기 주플랜지는 발산부로부터 상기 평면부의 반대편으로 연장되며;
상기 부플랜지와 상기 주플랜지는 각각의 그 자유단을 따라 복귀플랜지를 가지며,
그 섹션 형상은 상하 및 좌우로 뒤집은 대응 개방형 구조재의 평면부가, 상기 구조재의 평면부 옆에 위치할 수 있고, 복귀플랜지를 포함하는 각 부플랜지가, 이웃하는 주플랜지의 복귀플랜지에 의해 규정되는 경계(confine) 내에 위치할 수 있는데 있다.
본 발명의 또 다른 특징은, 각 현재가 상술한 바와 같은 개방형 구조재인 트러스용 현재로서, 상기 현재는 가장 바깥쪽에 그 주플랜지가 배치되며, 현재들 사이의 교차가, 교차하는 현재 중 하나의 부플랜지와 복재를 다른 현재의 부플랜지 및 복재와 교차시켜 연장하여 이루어지며, 이들 복재가 서로 겹쳐져 조여질 수 있는데 있다.
이와 같은 배치에서 복재는 연결부(joints)에서, 볼트 결합, 나사결합 또는 용접 등에 의해 서로 겹쳐 연결되며, 필요할 경우 마주하는 현재의 주플랜지 내에 부플랜지가 포함된다.
또 상기 트러스의 현재는 트러스재에 의해 서로 연결되며, 이 트러스재는 상부 및 하부 현재의 복재를 복재 대 복재(web to web) 방식으로 적절하게 연결하기 위해 적절하게 종료되는 개방형 섹션재일 수도 있다.
C섹션 트러스재로 상부 및 하부 현재를 형성하는 개방형 구조재를 가지는 조립된 트러스(assembled truss)는 트러스재로부터 돌출되는 현재를 가져, 조립된 트러스가 쌓이고, 겹쳐 있는 현재에 의해 트러스재가 손상될 위험이 없이 쌓인 트러스를 운반할 수 있다. 이와 달리 종래의 박스 섹션 현재는, 편평면에서 결합되는 C섹션 트러스재를 가짐으로써, 트러스재가 현재로부터 돌출되어, 적층 및 운반시 트러스재가 손상에 노출된다.
본 발명의 다른 특징은, 앞서 다양하게 설명한, 한 구조재의 부플랜지가 다른 구조재의 주플랜지 내에 서로에 대해 상하 및 좌우로 뒤집힌 위치로 2개의 개방형 구조재가 포개져 평면부가 서로 겹치는 것과, 이들 개방형 구조재를 서로 연결하는 조임수단(fastening means)에 의해 형성되는 합성빔(composite beam)에 있다.
개방형 구조재는, 서로에 대한 측면방향 이동을, 조임수단에 의해 방지할 수도 있으나, 주플랜지의 자유단을 따라 복귀플랜지를 포함하여 방지하는 것이 좋다.
개방형 구조재의 포개짐에 따라 상술한 바와 같이 2개의 폐쇄 섹션이 형성되어 빔의 강도가 높아진다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 전형적인 몇 가지 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 길다란 개방형 구조재의 측면도,
도 2, 3, 4는 상기 구조재의 사시도,
도 5는 서로에 대해 상하 및 좌우로 뒤집혀 포개진 2개의 구조재를 나타내는 정면도,
도 6a는 개방형 구조재를 상부 및 하부 현재로 하여 조립된 트러스의 정면도,
도 6b 내지 6g는 도 6a에 나타난 트러스의 다양한 연결을 나타내는 도면,
도 7a 내지 7c는 2개의 개방형 구조재의 상호연결을 나타내는 도면,
도 8a 내지 8c는 C섹션 트러스재가 현재에 부착되는 여러 형태를 나타내는 도면,
도 9a 내지 9c는 현재와 트러스재의 다른 연결을 나타내는 도면,
도 10은 다른 구조재를 나타내는 도면.
바람직한 실시예
도 1, 2, 3 및 4를 참조하면, 복재(14)에 의해 분리된 부플랜지(12)와 주플랜지(13)를 가지는 길다란 개방형 구조재(10)가 나타나 있다. 구조재(10)의 길이방향축(11b)은 도 2에 나타나 있다. 복재(14)는 평면부(17) 및 발산부(18)를 포함한다. 섹션축(11a)은 직선부(17)와 일치한다.
부플랜지(12)는 평면부(17)로부터 90˚로 연장된다. 부플랜지(12)는 복귀플랜지(15)를 포함한다. 복귀플랜지(15)는 섹션축(11a)과 평행하다.
발산부(18)는 α로 나타난 예각인 끼인각도로 발산된다. 발산부(18)는 주플랜지(13)에 연결된다. 주플랜지(13)는, 예각인 끼인각을 형성하는 섹션축(11a)으로부터 발산부(18)에 연결된 넓은 평면 플랜지부(19)를 포함한다. 또 주플랜지(13)는 섹션축에 평행한 복귀플랜지(20)를 포함한다.
도 5에 나타난 바와 같이, 상술한 바와 같은 2개의 길다란 개방형 구조재는, 그 중 하나가 상하 및 좌우로 뒤집혀 서로에 대해 포개질 수 있다. 포개기 위해서는, 부플랜지 32a와 32b가 각각 주플랜지 33b와 33a에 접하는 방식으로 위치한다. 이 위치에서 각각의 복재(34a, 34b)는 부분적으로 서로 겹쳐서, 패스너가 측면 이동을 방지하기 위해 이들 구조재(30, 31)를 결합할 수 있게 한다. 각 플랜지(32a, 32b, 33a, 33b)가 접하는 관계에 있기 때문에 섹션축을 따른 이동이 방지된다. 2개의 길다란 구조재가 포개짐에 따라, 합성재(composite member)에 강도와 강성을 제공하는 2개의 폐쇄 섹션(closed section, 35, 36)이 형성된다.
도 6a 내지 6g에 나타난 루프트러스(40)는 상부 및 하부 현재(41, 42)와 C섹션 트러스재를 형성하는 길다란 개방형 구조재로 이루어진다. 도 6b에 상부현재(41)와 하부현재(42)의 연결이 도시되어 있다. 상부 및 하부 현재(41, 42)의 주플랜지(44, 45)가 각각 가장 바깥쪽이다. 상부현재(41)의 부플랜지(46)는 부분적으로 주플랜지(45) 내에 위치하여 갇힌다. 상부 현재(41)의 뒤쪽 편평부(flat side, 47)는 하부 현재(42)의 앞쪽 편평부(48)와 부분적으로 겹친다. 47과 48 사이에 중간 연결판(49)이 나타나 있다. 중간 연결판(49)은 볼트 50, 51에 의해 하부 현재(42)에, 볼트 50, 52에 의해 상부 현재(41)에 부착되어 있다. 다른 연결이 도 9c에 나타나 있는데, 상부 현재(60)는 62에서 하부 현재(61)에 볼트로 연결되어 있다.
도 6c, 6d, 6f에 트러스재(43)와 현재(41, 42)의 연결이 나타나 있다. 도 6d에서 트러스재(43)는 크림핑되어 있으며(crimped) 볼트(70)에 의해 상부 현재(41)에 연결되어 있다. 도 6e에서 트러스재(43)는 볼트(72)에 의해 하부 현재(42)에 부착되어 있다. 아래쪽의 트러스재는 연결을 조정하기 위하여 적어도 크림핑되어 있다. 도 6c에 나타난 연결은 볼트(71)에 의해 하부 현재(42)에 연결된 트러스재(43)를 가진다. 현재(41, 42)는 트러스(40)의 트러스재(43)로부터 돌출된다.
도 6f, 6g에 트러스(40)의 정점(apex point, 80)이 나타나 있다. 정점판(apex plate, 81)은 상부 현재(41)를 볼트(82)로 연결하는 기능을 한다. 정점판(81)은 강성을 더욱 보강하기 위하여 함몰리브(recessed ribs, 83)를 가진다. 정점판(81)은 C섹션 트러스재(43)의 위치를 정하기 위한 함몰부(84)도 가진다. C섹션 트러스재(43)는 볼트(85)에 의해 정점판(81)에 연결된다. 도 9a 및 9b에 다른 형태의 정점 연결이 나타나 있다. 도 9a에서 상부 현재(63)와 C섹션 트러스재(64)는 볼트(65)에 의해 연결된다. 마찬가지로 도 9b에서 상부 현재(66)와 C섹션 트러스재(67)는 볼트(68)에 의해 연결된다.
도 7a 내지 7c에, 주플랜지(92, 93)가 가장 바깥쪽에 그리고 부플랜지(94)가 부분적으로 주플랜지(92) 내에 위치하는 현재(90, 91)가 도시되어 있다.
도 8a 내지 8c는, 크림핑된 C섹션 트러스재(95)가 볼트(97)에 의해 길다란 개방형 구조재 현재(96)에 연결된 것을 나타낸다. C섹션 트러스재(95)는 크림핑된 단면(98)을 가져, 현재(96)에 연결하기 위한 편평면(flat surface, 99)을 제공한다. 편평면(99)은, 좁은 플랜지(101) 맞은 편의 복재(100) 쪽에 부착되어 있다.
상술한 실시예는, 현재 제조를 위한 효과적인 롤성형을 포함한 많은 이점을 제공한다; 즉 바깥쪽에 주플랜지를 적절히 배치하여 더욱 높은 강도와 강성의 개방형 섹션재 현재를 제공하며; 사용 전, 개방형 섹션을 가지는 트러스, 합성빔 또는 전체 현재를 처리 또는 피복할 수 있게 하고; 트러스 복재로부터 현재가 돌출되는 콤팩트한 적층으로 트러스의 이동시 손상, 운송 및 저장비용을 감소시키며; 트러스의 대칭을 위하여, 겹쳐진 현재를 상하로 쌓아 정렬된 상태에서, 현재가 상호 연결되어 종료부(terminations)에서 함께 용이하게 조여지게 할 수 있다.
전술한 내용은 본 발명을 예시하는 예로서 주어진 것이며, 당업자에게 명백한 다른 변형예는 본 발명의 범위에 포함됨은 물론이다.

Claims (17)

  1. 부플랜지(minor flange), 주플랜지(major flange) 및 이들 플랜지를 연결하며 구조재의 길이방향축과 직각이며 플랜지를 지나는 섹션축(section axis)을 가지는 복재(web)를 포함하는 단면(cross-section)을 가지는 길다란 개방형 구조재(elongated open structural member)로서,
    상기 복재는 섹션축과 실질적으로 일치하는 직선부(linear portion)와 섹션축의 한쪽으로 연장되는 발산부(divergent portion)를 포함하며;
    상기 부플랜지는 섹션축의 상기 한쪽으로 연장되며;
    상기 주플랜지는 발산부로부터 상기 섹션축의 반대편으로 연장되며;
    섹션 형상(section configuration)은, 상하 및 좌우로 뒤집은(inverted and reversed) 대응 개방형 구조재가 상기 개방형 구조재와 포개져, 각 직선부는 서로 옆에 있고, 각 부플랜지가, 인접하는 주플랜지의 아래쪽에 접하는 관계로 위치하는 길다란 개방형 구조재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직선부가 섹션축의 주플랜지를 따라 플랜지 사이에서 연장되는 길다란 개방형 구조재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직선부가 섹션축의 주플랜지를 따라 플랜지 사이에서 연장되며, 상기 주플랜지가 상기 발산부로부터 예각으로 연장되는 길다란 개방형 구조재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 부플랜지가, 섹션축 사이에서 연장되는 주플랜지의 섹션보다 짧으며, 주플랜지의 단부가 발산부로부터 멀리 떨어진 길다란 개방형 구조재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플랜지들이 실질적으로 편평하거나, 적어도 섹션축에 대해 실질적으로 대각선으로 마주하는 부분이 실질적으로 편평한 길다란 개방형 구조재.
  6. 제1항에 있어서, 섹션축을 따라 연결된 구조재가 섹션축에 대해 측면 이동하는 것을 방지하기 위한 제한수단(limiting means)을 상기 구조재가 포함하는 길다란 개방형 구조재.
  7. 제1항에 있어서, 연결된 구조재가 섹션축을 따라서 섹션축에 대해 측면 이동하는 것을 방지하기 위한 제한수단(limiting means)을 상기 구조재가 포함하며, 상기 제한수단은 주플랜지 내에 복귀플랜지(return flange)를 포함하는 길다란 개방형 구조재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구조재가, 연결된 구조재가 섹션축을 따라서 섹션축에 대해 측면 이동하는 것을 방지하기 위한 제한수단(limiting means)을 상기 구조재가 포함하며, 상기 제한수단은 주플랜지의 자유단(free edge)을 따라 연장되는 복귀플랜지인 길다란 개방형 구조재.
  9. 부플랜지, 주플랜지 및 이들 플랜지를 연결하며 부플랜지 및 주플랜지에 직각으로 연장되는 평면복재부(planar web portion)를 가지는 복재를 포함하는 단면을 가지는 길다란 개방형 구조재로서,
    상기 복재는 상기 평면부의 한쪽으로 연장되는 발산부를 포함하며;
    상기 부플랜지는 평면부의 상기 한쪽으로 연장되며;
    상기 주플랜지는 발산부로부터 상기 평면부의 반대편으로 연장되며;
    상기 부플랜지와 상기 주플랜지는 각각 그들의 자유단을 따라 복귀플랜지를 가지며,
    섹션 형상은 상하 및 좌우로 뒤집힌 대응하는 개방형 구조재의 평면부가, 상기 구조재의 평면부 옆에 위치할 수 있어, 복귀플랜지를 포함하는 각 부플랜지가, 이웃하는 주플랜지의 복귀플랜지에 의해 규정되는 경계(confines) 내에 위치할 수 있는 길다란 개방형 구조재.
  10. 제9항에 있어서, 상기 부플랜지가, 이웃하는 주플랜지의 아래쪽에 접하는 관계로 위치하는 길다란 개방형 구조재.
  11. 트러스의 각 현재가 제1항 또는 제9항의 개방형 구조재인 트러스용 현재(chord member)로서, 상기 현재는 가장 바깥쪽에 그 주플랜지가 배치되며, 현재들 사이의 교차가, 교차하는 현재 중 하나의 부플랜지와 복재를 다른 현재의 부플랜지 및 복재와 교차시켜 연장하여 이루어지며, 이들 복재가 서로 겹쳐져 조여질 수 있는 현재.
  12. 제1항이나 제9항에 나타난 길다란 개방형 구조재에 의해 형성된 현재를 포함하는 트러스.
  13. 제1항이나 제9항에 나타난 길다란 개방형 구조재에 의해 형성된 현재를 포함하는 트러스로서, 복재가 연결부(joints)에서 겹쳐져 서로 연결되며, 한 구조재의 부플랜지가 다른 현재의 주플랜지 내에 부분적으로 갇혀(confined) 유지되는 트러스.
  14. 제1항이나 제9항에 나타난 길다란 개방형 구조재에 의해 형성된 현재를 포함하는 트러스로서, 복재가 결합부에서 겹쳐져 서로 연결되며, 한 구조재의 부플랜지가 다른 현재의 주플랜지 내에 부분적으로 갇혀 유지되며, 상기 현재는 그 겹치는 복재부에서 적절한 패스너(fastener)에 의해 연결되는 트러스.
  15. 제1항이나 제9항에 나타난 길다란 개방형 구조재인 상부 현재에 연결할 수 있으며, 트러스재와의 연결을 위한 함몰부(recess)를 가지는 정점판(apex plate).
  16. 제1항이나 제9항에 나타난 길다란 개방형 구조재의 현재와 트러스 복재를 포함하며, 상기 현재가 트러스재로부터 돌출되는, 조립트러스(assembled truss).
  17. 제1항이나 제9항에 나타난 것과 같이, 한 구조재의 부플랜지가 다른 구조재의 주플랜지 내에 서로에 대해 상하 및 좌우로 뒤집힌 위치로 2개의 개방형 구조재가 포개져 평면부가 서로 겹치는 것과, 이들 개방형 구조재를 서로 연결하는 조임수단(fastening means)에 의해 형성되는 합성빔(composite beam).
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