KR200400845Y1 - 바닥충격음 저감을 위한 이중 트러스형 장선 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 이중 트러스형 장선에서는, 장선의 상판과 하판을, 접합부분에 스파이크가 형성된 'V' 형상의 패스너(fastener)를 적용하여 서로 안정적으로 결합시키며, 인장력의 유형별로 각기 다른 형상의 패스너와 접합구조를 통해 각각의 배열된 장선의 상판과 하판에 패스너를 좌우로 접합하여 트러스 사이를 고정하기 위한 패스닝 구조가 제시되고, 상판과 하판 사이에서 하중에 따라 다수개의 보강재를 삽입하여 장선을 지지하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상기와 같이 이루어진 결합구조를 단위 구조로 하여, 이를 상하 및 좌우로 복수개 배열하고 적층하여 구성된 층간 구조가 제시되고, 이를 통하여 바닥 충격 및 바닥 충격음을 흡수하고, 보다 효율적으로 자재 및 공간을 활용할 수 있다.

Description

바닥충격음 저감을 위한 이중 트러스형 장선{A double truss type binders for reduce floor noise sounds}

본 고안은 이중 트러스형 장선을 제작하기 위한 패스닝 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 구조설계에 있어서 비교적 외력에 대해서도 안전한 응력 계산을 행하여 외력을 합리적으로 지반에 전달하도록 하고 바닥충격 및 바닥충격음을 저감할 수 있는 이중 트러스형 장선식 건물 구조체에 대한 것이다.

본 고안에 따르면 목재를 구조재로 이용하는 목구조 건축물의 이중 트러스형 장선 제작시 연직하중과 전단응력의 강도에 따라 목재가 휘지않도록 접합위치에 스파이크의 수와 강재(鋼材) 패스너(fastener)의 강도를 달리하여 접합, 제작함으로써, 건축구조에 요구되는 일차적인 조건인 자연의 파괴력에 대한 안전성을 확보하고 자중, 적재하중과 같은 연직하중을 최소화시키는 동시에, 수축, 팽창 등에 대한 내부 응력의 변화에 대하여도 여력을 가지게 되며, 풍압력과 지진력 같은 수평하중에도 여력을 가지게 되고, 또한 바닥충격 및 바닥충격음을 흡수하여 저감시킬 수 있는 내진구조체를 위한 이중 트러스형 장선의 패스닝(fastening) 구조에 관한 것이다.

종래에 있어서 이중 조이스트(joist, 장선)란, 곧은 강재나 목재를 조합하여 만든 삼각형의 안정된 형태로서, 변형되기 쉬운 사각형의 보의 중간을 도려내어 생긴 형태인 삼각형의 형태를 말한다. 조이스트는 철이나 목재 등의 재료를 이용할 수 있고, 삼각형을 기본으로 그물모양으로 짜서 하중을 지탱하는 구조방법으로, 이들 부재의 결합점은 사람의 관절처럼 자유롭게 회전할 수 있고, 또 하중도 절점에 작용하도록 만들어져 있으므로, 조이스트 부재는 인장력이 작용하는 것과 미는 힘이 작용하는 것뿐이며 휘는 경우는 없다.

이 때문에 목조주택 및 목구조 건축물에서는 이중 트러스형 장선 형태로 널리 적용되나, 지진력과 풍압이 강한 지역이나 설해와 태풍피해 상습지역 및 해안지역에서는 이를 충분히 수용할 수 있는 구조로 특별하게 설계되어야 한다는 문제점이 있다.

특히, 이중 트러스형 장선은 바람과 지진의 영향을 가장 최소화하기 때문에, 균일하게 배열되어 고정되는 이중 트러스형 장선들이 서로 안정적으로 구조 계산되고 결합되어, 외력에 의한 응력을 합리적으로 분산하여 건축물의 변형을 최소화시키고 내진구조를 가지게 할 필요가 있다.

또한, 종래에 있어서는 복수층의 건물을 지을 경우, 층간을 구분하는 구조가 단일의 또는 복수의 목재 판 등을 적층하여 형성되어, 아래쪽 면은 아래층의 천장이 되고 윗면은 위층의 바닥이 되므로, 위층에서 발생하는 바닥충격음이 그대로 아래층에 전달되는 문제가 있었고, 또한 바닥과 천장을 이루기 위한 자재의 사용량이 많다는 문제가 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 이중 트러스형 장선의 제작에 있어서, 연직하중과 전단응력의 강도에 따라 목재가 휘지 않도록 접합점을 스파이크의 수와 조이스트 탑 코드(top chord)와 바텀 코드(bottom chord) 간 접합각도 및 강재(鋼材) 패스너(fastener)의 강도를 달리하여 접합 제작함으로써, 외력에 의한 응력계산을 합리적으로 분산시키며, 풍압력, 설하중, 지진력에 의한 피해에 효과적으로 대응할 수 있고, 구조물의 층밀리기, 휨, 비틀림과 같은 영구변형을 감소시키는 것 이외에, 풍향의 방향에 의한 양압으로 인해 발생하는 건축물의 진동 불쾌감과 이중 트러스형 장선의 파손정도를 감소시키는 내진구조체를 위한 이중 트러스형 장선의 패스닝(fastening) 구조체를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 또다른 목적은, 강재(鋼材) 패스너(fastener)에 의해 고정되는 장선들이 스파이크의 수를 달리하는 인장력이 강한 고항장력강 패스너(fastener)에 의해 서로 안정적으로 결합되어 비교적 간단한 방법으로 높은 신뢰도를 확보할 수 있도록 하는 것으로써, 건축구조물에서 들보(cross beam), 기둥(pillar), 장선(under floor support beam)목재와 목재의 결합부위 좌우 측면 등에 체결되도록 형성한 패스너(fastener) 본체와 조이스트 탑 코드(top chord)와 바텀 코드(bottom chord) 간 응력의 효과적인 분산을 유도하여, 조이스트 건축구조에 요구되는 일차적인 조건인 자연의 파괴력에 대한 안정성을 확보하는 것이 가능한 이중 트러스형 장선 패스닝(fastening) 구조체를 제공하는 것이다.

또한, 본 고안의 목적은, 상기의 문제점들에 감안하여, 건축물의 층간을 형성하는 층간 구조에 있어서 종래에 비해 효과적으로 바닥충격 및 바닥충격음을 흡수할 수 있고, 자재의 사용량을 감소시켜 자재를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 패스닝 구조를 제공하는 것이다.

본 고안의 또다른 목적과 특징은 이하에 서술하는 실시예로부터 보다 명확해질 것이다.

본 고안에 따른 이중 트러스형 장선은, 목재와의 접합부위에 다수개의 스파이크가 형성된 패스너를 사용한 이중 트러스형 장선에 있어서, 상기 패스너의 상단 접합부가 접합되는 탑 코드와, 상기 패스너의 하단 접합부가 접합되는 바텀 코드와, 상기 탑 코드와 바텀 코드 사이에 삽입되어 상기 탑 코드와 바텀 코드를 지지하기 위한 보강재로 구성되고, 상기 이중 트러스형 장선을 상하좌우로 복수개 배열 및 적층하여 구성되고, 상기 이중 트러스형 장선은 적용되는 하중 등의 필요에 따라 상기 보강재의 개수나 간격을 달리하고, 상기 패스너의 구조도 다르게 하도록 구성되며, 상기 탑 코드와 상기 바텀 코드 및 상기 패스너 사이의 내부 공간을 통해 배관이나 배선 등을 실시하거나 또는 흡음재나 보강재 등을 실시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중 트러스형 장선이다.

상기한 바와 같은 본 고안에 따른 이중 트러스형 장선에 의하면, 장선의 상판과 하판을 접합부분에 스파이크가 형성된 'V' 형상의 패스너(fastener)를 적용하여 서로 안정적으로 결합시키며, 인장력의 유형별로 각기 다른 형상의 패스너와 접합구조를 통해 각각의 배열된 장선의 상판과 하판에 패스너를 좌우로 접합하여 장선 사이를 고정하기 위한 패스닝 구조가 제시되고, 상판과 하판 사이에서 하중에 따라 다수개의 보강재를 삽입하여 장선을 지지하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같이 이루어진 결합구조를 단위 구조로 하여, 이를 상하 및 좌우로 복수개 배열하고 적층하여 구성된 층간 구조가 제시되고, 이를 통하여 보다 효율적으로 자재 및 공간을 활용할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 적용되는 패스너(fastener)(10)를 나타내는 사시도로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 패스너(10)는 일정한 폭과 두께를 가지는 특수 아연강판의 표면을 뚫어 그 끝부분에 경사면을 둔 스파이크(11)를 일정한 각도, 예를 들면 45˚로 절곡하고, 접합시 스파이크가 구부러지거나 부러짐이 없도록 특수 연마처리되어 강도를 높여 제작한다.

또한 구조물의 형상 및 하중의 형태에 따라 스파이크(11)의 수를 달리하여 일정한 강도를 유지할 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 조이스트 탑 코드(top chord)와 바텀 코드(bottom chord)에 적용할 때 선택되는 두께와 스파이크의 수가 정해진다.

도 2는 상기 패스너(10)를 사용하여 패스닝(fastening)된 상태를 나타내는 도면으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이중 트러스형 장선(20)은 탑 코드(top chord)(21)와 바텀 코드(bottom chord)(22) 및 탑 코드(21)와 바텀 코드(22)를 연결하는 패스너(fastener)(10)로 이루어지고, 상기 탑 코드(21)와 바텀 코드(22) 사이에 보강재(23)가 삽입되어 있다.

본 고안에 따른 이중 트러스형 장선의 탑 코드(21)는 패스너(10)에 의해 바텀 코드(22)와 상호 결합되며, 패스너(10)는 상기 탑 코드(21)와 바텀 코드(22)의 좌우 양면에 접합되고, 이때, 배열된 탑 코드(21)와 바텀 코드(22)에 대하여 좌우 위치에 관계없이 40˚내지 30˚의 각도를 이루어 접합된다.

도 3은 본 고안에 적용되는 다른 실시의 형태를 나타내는 것으로, 도 3의 패스너(31)는 도 1의 패스너(10)를 절반으로 나누어 사용하고 있으며, 상기 패스너(31) 사이에 보강재(23)가 복수개 삽입되어 있는 것을 나타내는 도면이다. 상기 보강재(23)는 구조물의 하중 등에 따라 선택적으로 추가하거나, 간격을 변경하거나 할 수 있어, 적용되는 하중 등 필요에 따라 설치간격 및 개수를 조절할 수 있음을 나타낸다.

상기한 내용에 대한 구체적인 적용방법으로는 먼저, 이중 조이스트의 탑 코드의 전체 길이가 8m 이하이고 최대하중이 800kg 이하일 경우, 패스너는 두께 1.0mm에 가로 100mm, 세로 100mm로 구성된 스파이크 295개 이상의 패스너를 사용하고, 바텀 코드에 대하여 90˚의 각도로 접합된다.

또한, 이중 조이스트의 전체 길이가 8m 이상 13m 이하이고 최대 하중이 1000kg 이상인 경우, 이때 패스너는 두께 1.6mm에 가로 100mm, 세로 190mm로 구성된 스파이크 442개 이상의 패스너를 사용하고, 바텀 코드에 대해 90˚의 각도로 접합된다.

이때, 패스너와 이중 조이스트의 탑 코드의 모서리에 대한 비영향력 허용치는 6mm이내이고, 가장자리 부분의 비영향력 허용치는 12mm이하를 유지해야 한다. 이 경우, 패스너 접합은 항상 한계 허용치를 계산하여 제작되고 접합되어야 한다.

도 3에서, 패스너(10)의 일단은 조이스트 바텀 코드(22)에 직각으로 고정되고 이때, 두 개의 조이스트 탑 코드(21)가 미치는 전단응력이 최대인 곳으로 전단응력 성분을 분해하기 위해 인장력의 유형에 관계없이 패스너의 스파이크가 최소한 100개 이상이 되도록 유지해야 한다.

또한, 패스너(10)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 탑 코드(21)와 바텀 코드(22)가 만나는 힐 포인트에서의 패스너의 하단 가장자리의 30mm 이상이 조이스트 바텀 코드(22)의 정면과 배면에 접합되도록 유지해야 한다.

더욱이, 이러한 패스닝 구조는 상기한 탑 코드나 바텀 코드 이외에 캔틸레버(cantilever)에도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 이와 같은 패스닝 구조와 다양한 고정도구, 예를 들면, 이중 트러스형 장선 바인더(truss binder)나, 그립(grip), 태풍피해 결합구(typhoon binder), 브래킷(bracket) 등을 이용하여 전체적인 구조적 강도를 증가시킬 수 있다.

도 4는 상기 도 2에 나타낸 바와 같은 결합구조를 하나의 단위로 하여, 이를 좌우로 배열하고 상하로 적층하여 층간구조를 형성한 것을 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같은 구조를 사용하면, 층간을 구분하는 구조물 사이에 공간이 생기므로, 이 공간을 통하여 아래층의 천정과 위층의 바닥이 분리되어, 위층의 바닥충격이나 바닥충격음이 아래층으로 그대로 전달되는 것을 방지할 수 있고, 필요에 따라 이 공간에 흡음재 등을 채우거나, 복수의 층을 쌓는 구조로서 단층구조에 비해 방음성을 더욱 높일 수 있고, 또한, 보다 높은 강도를 용이하게 얻을 수 있으며, 종래에 바닥과 천정을 일체로 형성한 것에 비해 자재의 사용량도 줄일 수 있게 된다.

또한, 도 5~도 7은 본 고안에 따른 실시의 형태의 실제 적용예를 설명하기 위한 것으로, 도 5는 상기한 바와 같은 구조로 연속하여 연결한 구조에 무지주 구조를 위한 보강재로서 빔(51)을 설치한 경우이고, 도 6은 패스너(10)와 탑 코드(21) 및 바텀 코드(22) 사이의 공간을 이용하여 배관(61)을 설치한 경우를 나타내고 있다.

도 7은 상기 도 6에 나타낸 바와 같이 패스너(10)와 탑 코드(21) 및 바텀 코드(22) 사이의 공간을 이용하여 배관(61)이나 배선 등을 행할 경우에, 그 배관(61) 등이 통과할 수 있는 직경(R)을 나타내는 것이다.

따라서 상기한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 종래에 비해 패스너(10)와 탑 코드(21) 및 바텀 코드(22) 사이의 공간만큼 자재를 절약하고, 바닥충격 및 바닥충격음을 흡수하여 층간소음을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 이 공간을 활용하여 배관이나 배선 등 다양한 구조를 구성할 수 있으므로 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있고, 보강재를 설치하는 등 설계 및 시공의 편의성을 증가시킬 수 있다.

이상, 상기한 설명에서는 본 고안에 따른 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 고안의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변경 및 변형이 가능한 것은 물론이다. 따라서, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하에 기재되는 특허청구범위 내에서 필요에 따라 여러 가지 변경 및 수정이 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 트러스형 장선 구조물에 있어서 인장력의 유형별로 패스너(fastener)의 스파이크 수와 각도를 달리하는 접합방법을 이용하여 장선들을 서로 관련하여 안정적으로 고정함으로써, 풍압이 강한 지역이나 설해와 태풍피해 상습지역 및 해안지역에서 장선에 가해지는 외력을 효과적으로 분산하여 들보(cross beam), 기둥(pillar), 장선(under floor support beam)목재의 변형에 따른 목구조 건축물의 변형을 최소화할 수 있다.

또, 본 고안에 따르면, 구조물 중 바람에 취약한 이중 트러스형 장선의 층밀리기, 휨, 비틀림과 같은 영구변형을 감소시킬 수 있고, 풍향의 방향에 의한 건축물의 진동 불쾌감과 벽체가 파손되거나 벗겨지는 등의 피해를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한 턴버클(turnbuckle)과 같은 보조장치 없이 단지 프레스 등과 같은 고정 조작물을 이용하여 신속하고 간단하게 조립할 수 있으며, 이중 트러스형 장선 전체에 대하여 균일한 부하강도를 유지하도록 할 수 있는 효과가 있다.

그리고 또한, 본 고안에 따르면, 도 4에 나타낸 바와 같은 구조를 사용하여 패스너와 탑 코드 및 바텀 코드 사이의 내부공간을 통하여 바닥충격 및 층간소음을 흡수할 수 있고, 적층하는 단수를 조절함으로써 층간 간격을 조절하여 쉽게 소음흡수량이나 하중을 조절할 수 있으며, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 내부공간을 활용하여 보강재를 설치하거나 배관이나 배선 등을 실시할 수 있으므로 보다 효율적으로 공간을 활용하고 아울러 종래에 비해 자재의 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 적용되는 'V' 형상의 패스너(fastener)를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 고안에 따른 패스닝 구조의 기본 단위구조를 나타내는 도면이다.

도 3은 하중에 따른 바닥(floor) 상, 하단부에서의 패스닝 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 고안에 따른 바닥충격 저감 및 소음방지구조를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 고안에 따라 실제 적용된 예를 나타내는 도면이며, 별도의 보강재로서 무지주 공간을 형성하기 위해 빔이 삽입된 경우를 나타내고 있다.

도 6은 본 고안에 따라 실제 적용된 예를 나타내는 도면이며, 내부의 공간을 통해 배관이 설치된 경우를 나타내고 있다.

도 7은 본 고안에 따른 패스닝 구조 적용시 통과시킬 수 있는 배관 및 배선 등의 내직경을 나타내는 도면이다.

Claims (3)

1. 목재와의 접합부위에 다수개의 스파이크가 형성된 패스너를 사용한 이중 트러스형 장선에 있어서,

   상기 패스너의 상단 접합부가 접합되는 탑 코드와,

   상기 패스너의 하단 접합부가 접합되는 바텀 코드와,

   상기 탑 코드와 바텀 코드 사이에 삽입되어 상기 탑 코드와 바텀 코드를 지지하기 위한 보강재로 구성되고,

   상기 이중 트러스를 상하좌우로 복수개 배열 및 적층하여 구성된 것을 특징으로 하는 이중 트러스형 장선.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이중 트러스형 장선은 적용되는 하중 등의 필요에 따라 상기 보강재의 개수나 간격을 달리하고, 상기 패스너의 구조도 다르게 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중 트러스형 장선.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 탑 코드와 상기 바텀 코드 및 상기 패스너 사이의 내부 공간을 통해 배관이나 배선 등을 실시하거나 또는 흡음재나 보강재 등을 실시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중 트러스형 장선.