KR20040079221A - 아치형 지붕 조립장치와 조립방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사각기초를 갖는 건물의 지붕 조립과 설치가 용이하고, 조립재료를 효과적으로 감소시키며, 지붕구조의 안정성을 극대화 한 건물 지붕의 조립장치와 조립방법에 관한 것이다. 본 발명은 건물의 지붕을 아치형으로 조립하는 조립장치로서, 건물의 길이방향과 대향되는 제 1 프레임; 상기 제 1 프레임과 직교하며 지붕의 아치방향과 대향되는 제 2 프레임; 및 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임을 고정하는 거셋을 포함한다. 본 발명은 지붕의 구조를 단일 레이어로 단순화시키는 장점이 있으며, 지붕의 설치시간과 설치재료를 감소시켜 건축비용을 충분히 감소시키는 장점이 있다.
Description
본 발명은 건물 지붕의 조립장치와 조립방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 사각기초를 갖는 건물의 지붕 조립과 설치가 용이하고, 조립재료를 효과적으로 감소시키며, 지붕구조의 안정성을 극대화 한 건물 지붕의 조립장치와 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로 트러스는 곧은 프레임 부재(部材)를 삼각형을 기본으로 하는 그물 모양으로 결합시켜 하중을 지탱하여 교량이나 지붕처럼 넓은 공간에 걸치는 구조물의 한 형식으로서, 용도별로 구분하면 교량트러스·지붕트러스·지주(支柱)트러스 등이 있고, 조립된 형태에 따라 각기 입체트러스 및 평면트러스로 구분되어 매우 광범위하게 사용되는 건축의 시공방법중의 하나이다.
도 1은 종래의 트러스를 이용한 지붕구조를 나타낸 사시도로서, 서로 평행하게 소정 간격을 두고 이격되어 배치되는 트러스(10a, 10b)와, 상기 트러스(10a, 10b) 사이를 연결하는 다수의 빔 부재(20)와, 상기 트러스(10a, 10b)의 모퉁이로부터 수직 하향되게 돌출되도록 설치된 벽체 결합용 프레임부재(30)로 이루어진다.
이러한 트러스를 이용한 지붕 조립방법은 철재 부재를 가공용접하고, 각각의 트러스 부재를 다시 단위 철재 부재로 용접 또는 볼트로 연결함으로써 지붕의 구조를 형성한다.
그러나, 이러한 트러스를 이용한 지붕 조립방법은 현장에서 지붕 구조를 각각 제작함으로 정밀도가 감소하고, 다량의 하자가 발생되는 문제점이 있으며, 트러스 구조의 특성상 형상이 복잡하여 작업시간과 자재가 늘어나 시공비가 상승하는문제점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지붕의 구조를 단일 레이어로 단순화시키고, 지붕의 설치시간과 설치재료를 감소시키며, 안정적인 지붕구조를 설치하는 아치형 지붕 조립장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 아치형 지붕 조립장치를 이용하여 안정적인 지붕구조를 설치하는 아치형 지붕의 조립방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 종래의 트러스 구조를 이용한 지붕구조를 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 아치형 지붕 조립장치를 이용한 지붕의 개략적인 구조를 나타낸 사시도.
도 3 은 도 2의 아치형 지붕 조립장치를 나타낸 사시도.
도 4 는 도 3의 A-A선 단면을 나타낸 단면도.
도 5 는 도 3의 아치형 지붕 조립장치를 연결한 상태를 나타낸 사시도.
도 6 은 허용응력에 따른 지붕 조립부재의 길이변화를 나타낸 상태도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 지붕 조립부재 110a : 제 1 프레임
110b : 제 2 프레임 112a, 112b : 프레임 관통공
120a : 제 1 거셋(gusset) 120b : 제 2 거셋
122a, 122b : 거셋 관통공 124 : 너트
126 : 볼트
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 건물의 지붕을 아치형으로 조립하는 조립장치로서, 건물의 길이방향과 대향되는 제 1 프레임; 상기 제 1 프레임과 직교하며 지붕의 아치방향과 대향되는 제 2 프레임; 및 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임을 고정하는 거셋을 포함한다.
또한, 본 발명은 건물의 길이방향과 대향되는 제 1 프레임과, 상기 제 1 프레임과 직교하며 지붕의 아치방향과 대향되는 제 2 프레임과, 상기 제 1 및 제 2 프레임을 고정하는 거셋을 포함하는 아치형 지붕 조립장치를 이용한 아치형 지붕 조립방법으로서, 아치형 지붕 조립장치의 제 1 프레임이 건물의 길이방향과 대향되고, 제 2 프레임이 아치방향과 대향되도록 설치하고, 아치방향과 대향되는 제 2 프레임의 길이를 하기식이때, σcr= 허용응력, E = 탄성계수, L =프레임의 길이, r = 단면 2차반경에서 구하는 단계; 제 2 프레임의 길이가 다른 아치형 지붕 조립장치를 허용 응력에 따라 가상의 아치에 내접하는 직선으로 결합하여 아치구조를 형성하는 단계; 및 제 1 아치구조를 결합한 후 상기 제 1 아치구조와 동일하게 제 2 아치구조를 결합하고, 제 1 아치구조 각각의 제 1 프레임을 대향하는 제 2 아치구조의 거셋에 결합하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 아치형 지붕 조립장치를 이용한 지붕의 개략적인 구조를 나타낸 사시도이다. 도 2에서, 다수의 아치형 지붕 조립장치(100)가 결합하여 격자구조를 가진 아치형 지붕을 형성하고, 지붕을 지지하기 위하여 다수의 지지기둥(200a, 200b, 200c)과 다수의 지지빔(300a, 300b)이 설치된다.
도 3은 도 2의 아치형 지붕 조립장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4에서, 아치형 지붕 조립장치(100)는 건물의 길이방향으로 설치되는 제 1 프레임(110a)과, 아치방향으로 설치되는 제 2 프레임(110b)과, 상기 제 1 및 제 2 프레임(110a, 110b)을 고정하는 한 쌍의 거셋(120a, 120b)으로 구성된다. 상기 아치형 지붕 조립장치(100)는 바람직하게 'L'자 형상이다.
제 1 프레임(110a)은 건물의 길이방향으로 설치되는 프레임으로 일정한 길이를 가지고, 단면이 'I'자 또는 'H'자 형상의 빔이다. 상기 빔은 강철, 알루미늄합금, 스테인레스 강, FRP 등 다양한 재질을 사용할 수 있으며, 바람직하게 알루미늄합금이다. 또한, 프레임(110a)의 일측 단부에는 거셋(120a, 120b)과 너트(124)와 볼트(126)를 이용하여 결합 할 수 있도록 프레임 관통공(112a, 112b))이 형성되고, 타측 단부에는 다른 유닛의 거셋(미도시)과 결합할 수 있도록 프레임 관통공(112a, 112b)이 형성된다.
제 2 프레임(110b)은 제 1 프레임(110a)과 직교하여 설치되고, 아치방향으로 설치되는 위치에 따라 프레임(110b)의 길이가 가변하며, 단면이 'I'자 또는 'H'자 형상의 강철빔이다. 프레임(110b)의 일측 단부에는 거셋(120a, 120b)과 너트(124)와 볼트(126)를 이용하여 결합 할 수 있도록 프레임 관통공(112a, 112b)이 형성되며, 타측 단부에는 다른 유닛의 거셋(미도시)과 결합 할 수 있도록 프레임 관통공(112a, 112b)이 형성된다. 상기 제 2 프레임(110b)의 길이는 하기식으로부터 구한다.
이때, σcr= 허용응력,
E = 탄성계수,
L = 프레임의 길이,
r = 단면 2차반경이다. 상기 수학식 1에서 허용응력 σcr과 프레임의 길이 L은 서로 반비례하여 건물의 벽쪽으로 근접할수록 허용응력 σcr은 증가하여, 프레임의 길이 L은 감소하며, 아치의 정점으로 근접할수록 허용응력 σcr은 감소하여, 프레임의 길이 L은 증가한다.
거셋(120a, 120b)은 서로 직교하게 설치된 제 1 프레임(110a)과 제 2 프레임(110b)을 상부와 하부에서 고정하고, 단면이 '＼＿／' 형상의 원판으로 중앙의 평면에는 제 1 프레임(110a)이 결합하고, 상기 평면과 소정의 기울기를 가긴 양측 단부에는 제 2 프레임(110b)이 결합한다. 상기 거셋(120a, 120b)은 상기 제 1 및 제 2 프레임(110a, 110b)과 너트(124) 및 볼트(126)를 이용하여 결합 할 수 있도록 '＋'자 방향으로 거셋 관통공(122a, 122b)이 형성된다.
다음은 본 발명에 따른 아치형 지붕 조립장치를 이용한 조립방법을 설명하면 다음과 같다. 도 5는 도 3의 아치형 지붕 조립장치를 연결한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5에서, 건물의 길이방향과 대향되는 제 1 프레임(110a)과, 상기 제 1 프레임(110a)과 직교하며 지붕의 아치방향과 대향되는 제 2 프레임(110b)과, 상기 제 1 및 제 2 프레임(110a, 110b)을 고정하는 거셋(120a)이 단위유닛으로 구성된 아치형 지붕 조립장치를 서로 결합하여 직사각형의 격자구조를 가진 아치형 지붕을 형성한다.
도 6은 허용 응력에 따른 지붕 조립부재의 길이변화를 나타낸 상태도이다. 도 6에서, 아치형 지붕 조립장치의 제 1 프레임(110a)은 건물의 길이방향과 대향되게 배치되고, 일정한 길이(w)를 가진다.
제 2 프레임(110b)은 아치방향과 대향되도록 배치하며, 제 2 프레임(110b)의 길이는 수학식 1을 이용하여 구한다. 수학식 1에서 알 수 있듯이 제 2 프레임(110b)의 길이는 각각 l1, l2, l3, l4 등으로 건물의 벽에서 아치의 정점으로 갈수록 프레임의 길이는 증가하고, 프레임의 길이가 증가할수록 프레임의 허용응력은 감소한다.
상기 수학식 1을 이용하여 제 2 프레임(110b)의 길이가 다른 단위 유닛의 아치형 지붕조립장치를 건물의 일측벽으로부터 허용응력에 따라 가상의 아치에 내접하도록 제 2 프레임(110b)을 순차적으로 결합하여 제 1 아치구조(A1)를 형성한다.
제 1 아치구조(A1)를 결합한 후 상기 제 1 아치구조(A1)와 동일한 과정으로 제 2 아치구조(A2)를 결합하고, 조립된 제 1 아치구조(A1) 각각의 제 1 프레임(110a)을 대향하는 제 2 아치구조(A2)의 거셋(120a)에 결합하여 직사각형의 격자구조를 형성한다.
본 발명의 일 실시예에서는 지상에 형성된 건물의 지붕을 설치하는 실시예를 설명하고 있으나, 지하에 설치되는 저장고, 지하 주차장 등의 지하 건축물의 지붕 설치에도 용이하게 실시할 수 있으며, 벽이 없이 아치형 지붕으로만 설치되는 비닐 하우스 등의 건축물에도 용이하게 실시할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 지붕의 구조를 단일 레이어로 단순화시키는 장점이 있으며, 지붕의 설치시간과 설치재료를 감소시켜 건축비용을 충분히 감소시키는 장점이 있다. 또한, 정형화된 단위유닛을 생산할 수 있는 장점이 있어 아치의크기에 상관없이 지붕을 조립할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 건물의 지붕을 아치형으로 조립하는 조립장치로서,건물의 길이방향과 대향되는 제 1 프레임;상기 제 1 프레임과 직교하고, 지붕의 아치방향과 대향되는 제 2 프레임; 및상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임을 고정하는 거셋을 포함하는 아치형 지붕 조립장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 프레임은 하기식이때, σcr= 허용응력,E = 탄성계수,L = 프레임의 길이,r = 단면 2차반경에서,프레임의 길이를 구하며, 건물의 벽으로부터 아치의 정점으로 갈수록 프레임의 길이가 증가하는 것을 특징으로 하는 아치형 지붕 조립장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 거셋은 단면이 '＼＿/' 형상의 원판으로 중앙의 평면은 제 1 프레임과 결합하고, 상기 평면으로부터 소정의 기울기가 형성된 원판의 양단부는 제 2 프레임과 결합하는 것을 특징으로 하는 아치형 지붕 조립장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 거셋은 제 1 및 제 2 프레임과 볼트로 결합할 수 있도록 '＋'자 방향으로 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 아치형 지붕 조립장치.
- 건물의 길이방향과 대향되는 제 1 프레임과, 상기 제 1 프레임과 직교하며 지붕의 아치방향과 대향되는 제 2 프레임과, 상기 제 1 및 제 2 프레임을 고정하는 거셋을 포함하는 아치형 지붕 조립장치를 이용한 아치형 지붕 조립방법으로서,아치형 지붕 조립장치의 제 1 프레임이 건물의 길이방향과 대향되고, 제 2 프레임이 아치방향과 대향되도록 설치하고, 아치방향과 대향되는 제 2 프레임의 길이를 하기식이때, σcr= 허용응력,E = 탄성계수,L = 프레임의 길이,r = 단면 2차반경에서 구하는 단계;제 2 프레임의 길이가 다른 아치형 지붕 조립장치를 허용 응력에 따라 가상의 아치에 내접하는 직선으로 결합하여 제 1 아치구조를 형성하는 단계; 및제 1 아치구조를 결합한 후 상기 제 1 아치구조와 동일하게 제 2 아치구조를 결합하고, 제 1 아치구조 각각의 제 1 프레임을 대향하는 제 2 아치구조의 거셋에 결합하는 단계를 포함하는 아치형 지붕 조립방법.
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|---|---|---|---|---|
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| KR100861322B1 (ko) * | 2008-03-04 | 2008-10-01 | 이상재 | 유물 발굴용 임시 지상구조물에서 하나의 내부 지주를 임시적으로 탈착하는 방법 |
| CN114250899A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-29 | 奥意建筑工程设计有限公司 | 一种单斜撑大跨楼面结构系统 |
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2003
- 2003-03-07 KR KR1020030014208A patent/KR20040079221A/ko not_active Application Discontinuation
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