KR200400846Y1 - 제진용 패스너를 적용한 트러스형 장선 - Google Patents

Abstract

목구조 건축물의 바닥용 장선(Floor-joist)에서 재료의 변형이 슬립면에서 발생되어 재료의 변형과 루프의 변형을 주도하는 전단응력(shear stress)성분을 분해 하기 위해 V형상의 수직으로 돌출된 다수개의 스파이크들이 복수의 열로 배열되어 형성되었다.

상기 트러스형 장선의 패스너는 말단이 절곡된 다수 개의 슬롯들이 복수의 열로 배열되어 형성되며, 탑 코드(top-chord)와 스터드(stud)를 신속히 결합하고, 일정한 위치에서 트위스트 되며, 이면을 향하여 일체로 돌출 형성되는 다수개의 스파이크로 구성되는 트러스형 장선의 패스너(fastner)를 구성한다.

따라서, 슬립계에 수직방향으로 작용하는 압축응력과 반대방향으로 작용하는 인장응력이 패스너와 목재간 상이한 접합각도에 의해 분해된 두 힘 중 전단응력이 재료의 변형을 제어하게 되기 때문에, 상기 패스너의 접합각도와 종류는 건축물의 바닥(floor) 형상마다 요구되어지는 강도, 밀집도, 접합부위의 두께, 표면장력 등을 총체적으로 계산하여 그에 따른 상이한 각도를 두고 형성되어 진다.

이로써 접합된 목재는 인장응력을 축의 방향으로 가하게 되면 그 응력(stress)은 슬립면에 수직한 방향으로 전개되어 재료의 변형을 막고, 전단방향으로 힘의 벡터 분해를 할 수 있다.

또한, 분해된 두 힘이 철물 패스너의 도움을 받아 재료의 변형을 제어하게 되고 외력에 의한 응력계산을 합리적으로 분산시키며, 풍압력, 설하중, 지진력에 의한 피해에 효과적으로 대응할 수 있고, 구조물의 층밀리기, 휨, 비틀림과 같은 영구변형을 감소시키는 것 외에 풍향의 방향에 의한 양압으로 인해 발생하는 건축물의 진동불쾌감, 트러스형 장선의 파손정도를 감소 시킬 수 있다.

Description

제진용 패스너를 적용한 트러스형 장선{Under floor support beam by V type multi-nail in opposition to a disaster}

본 고안은 트러스형 조이스트형 장선을 제작을 위한 패스닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 구조설계에 있어서 비교적 외력에 대해서도 안전한 응력계산을 하여 외력을 합리적으로 지반에 전하도록하는 트러스형 조이스트형 장선식 건물 구조체에 대한 것으로, 목재를 구조재로 이용하는 목구조 건축물의 트러스형 조이스트형 장선 제작시 연직하중과 전단응력의 강도에 따라 목재간의 접합각도를 달리하고 목재가 휘지 않게 접합위치에 스파이크의 수와 강재 패스너의 강도를 달리하여 접합 제작함으로써, 건축구조에서 요구되는 일차적인 조건인 자연의 파괴력에 대한 안전성을 확보하고, 또한, 자중, 적재하중과 같은 연직하중을 최소화 시킴과, 동시에 수축, 팽창 등에 대한 내부응력의 변화에 대하여도 여력을 가지게 되며, 풍압력과 지진력같은 수평하중에도 여력을 가지게 되는 내진구조체를 위한 트러스형 장선의 패스닝 방법에 관한 것이다.

트러스형 장선은 곧은 강재나 목재를 조합해서 만든 삼각형의 안정된 형태로서, 즉, 변형되기 쉬운 사각형의 보의 중간을 도려내어 생긴 삼각형의 형태로써, 종래의 트러스형 장선은 철이나 목재 등의 재료를 이용할 수 있는데, 삼각형을 기본으로 그물모양으로 짜서 하중을 지탱하는 구조방법으로, 이들 부재의 결합점은 사람의 관절처럼 자유롭게 회전할 수 있고, 또 하중도 절점에 작용하도록 공작되어 있으므로 트러스형 조이스트의 부재는 인장력이 작용하는 것과 미는 힘이 작용하는 것뿐이며 휘는 경우는 없다. 이 때문에 목조주택 및 목구조 건축물에서는 트러스형 장선 형태로 널리 적용된다. 그러나 지진력과 풍압이 센 지역이나 설해와 태풍피해 상습지역 및 해안지역에서는 이를 충분히 수용할 수 있는 구조로 특별하게 설계되어야 한다는 문제점이 있다.

특히, 트러스형 장선은 바람과 지진의 영향을 가장 최소화하기 때문에 균일하게 배열되어 고정되는 트러스형 장선들이 상호 안정적으로 구조계산되어 결합하여 외력에 의한 응력을 합리적으로 분산하여 건축물의 변형을 최소화시키고 내진구조를 가지게 할 필요가 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 트러스형 장선의 제작에 있어서, 연직하중과 전단응력의 강도에 따라 목재간의 접합각도를 달리하고 목재가 휘지 않게 접합점을 스파이크의 수와 트러스형 조이스트 탑 코드 및 바텀 코드와 스터드의 접합 각도 및 강재 패스너의 강도를 달리하여 접합 제작함으로써 외력에 의한 응력계산을 합리적으로 분산시키고, 풍압력, 설하중, 지진력에 의한 피해에 효과적으로 대응할 수 있고, 또한, 구조물의 층밀리기, 휨, 비틀림과 같은 영구변형을 감소시키는 외에 풍향의 방향에 의한 양압으로 인해 발생하는 건축물의 진동불쾌감, 트러스형 장선의 파손정도를 감소시키는 내진 구조체를 위한 트러스형 장선에 관한 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 강재 패스너에 의해 고정되는 트러스형 조이스트들이 동일성을 갖지 않는 접합각도와 스파이크의 수를 달리하는 인장력이 강한 고항장력강 패스너에 의해 상호 안정적으로 결합되어 비교적 간단한 방법으로 높은 신뢰도를 확보할 수 있다.

따라서, 건축 구조물에서 들보(cross beam), 기둥(pillar), 장선(under floor support beam) 목재와 상기 목재의 결합부 좌우 측면 등에 체결되도록 형성한 패스너 본체와 트러스형 조이스트 탑(top) 코드(chord)와 바텀(bottom) 코드(chord)간 응력의 효과적인 분산을 유도하여 트러스형 장선 건축구조에 요구되는 일차적인 조건인 자연의 파괴력에 대한 안전성을 확보하는 트러스형 장선을 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적과 특징은 이하에 서술되는 실시예로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.

본 고안에 따르면, 구조물의 지붕(roof)에서 측면이 삼각형을 이루도록 배열된 다수개의 트러스형 장선을 천공된 V형상의 스파이크 패스너를 적용하여 상호 안정적으로 결합시키며, 엔드 트러스형 조이스트 탑(top) 코드(chord)와 바텀(bottom) 코드(chord)의 이면 및 배면을 패스너로 고정하고, 인장력의 유형별도 각기 다른 형상의 패스너와 접합각도를 통해 각각의 배열된 트러스형 장선의 탑 코드와 바텀 코드상에 패스너를 좌우로 접합되게 하여 고정된 트러스형 장선을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 트러스형 장선에 적용되는 V형상의 패스너(1)를 나타내는. 것으로 상기 패스너(1)는 가운데가 분리되어 그 용도에 따라 사용된다.

도 1을 참조하면, 패스너(fastner)(1)는 일정한 폭과 두께를 갖는 특수 아연강판의 표면을 뚫어 그 끝부분에 경사면을 둔 스파이크를 일정한 각도, 예를 들어, 45°로 절곡하고, 접합부위(heel point)에 접합시 스파이크가 구부러지거나 부러짐이 없게 특수 연마처리하여 강도를 높여 제작한다.

또한, 구조물의 형상 및 하중의 형태별로 스파이크의 수를 달리하여 일정한 강도를 유지할 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 도 2의 트러스형 장선의 탑 코드(top-chord)(21)와 바텀 코드에(bottom-chord)(22)에 적용할 때 선택되는 두께와 스파이크의 수가 정해진다. 따라서, 목재와 목재의 결합 부위 좌우 측면에 패스너 본체(1)와 다수개의 목재를 접합 형성하여 영구고정시킬 수 있다.

도 2는 본 고안에 따른 V형상 패스너(1)를 사용한 트러스형 장선(2)을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 상측의 트러스 탑 코드(top-chord)(21)와 하부의 트러스 바텀 코드(bottom-chord)(22)의 정면 및 배면 측에 V형상의 패스너가 90°의 각도로 접합되어 고정되고, 상기 탑 코드 및 바텀 코드의 끝단은 보강재(23)를 접합하여, 고정시킨다.

상기와 같이 트러스 탑 코드(21) 및 바텀 코드(22)를 접합하여 고정하는 V형상의 패스너(1)에서, 상기 패스너(1)와 상기 탑 코드(21)가 이루는 각도(α)는 60°이고, 상기 패스너(1)와 상기 바텀 코드(22)가 이루는 각도(α)는 60°로 이루어진다.

이 경우 접합되는 1개의 패스너에 돌출된 스파이크는 일반 못 20개 이상의 효율가치로 산정된다.

또한, 패스너와 접합각도와 종류는 건축물의 루프형상마다 요구되어지는 강도, 밀집도, 접합부위의 두께, 전단장력, 표면장력 등을 총체적으로 계산하여 상이한 종류와 상이한 각도로 접합하여 만들어진다.

따라서, 트러스형 장선(2) 길이가 10m이하이고 최대하중이 3000kg이하일 경우, 상기 패스너(1)는 두께가 1.0mm, 가로가 100mm 및 세로는 100mm로 구성된 스파이크 50개 이상의 패스너(1)가 상기 바텀 코드(22) 및 상기 탑 코드(21)의 정면 및 배면에 대해 각각 접합되고, 트러스형 장선(2)의 길이가 10m이상 15m이하이고, 최대하중이 5,000kg이상일 경우, 상기 패스너(1)는 두께가 1.6mm, 가로가 100mm 및 세로는 190mm로 구성된 스파이크 90개 이상의 패스너(1)를 사용하여 상기 바텀 코드(22) 및 상기 탑 코드(21)의 정면 및 배면에 대해 각각 접합되어 연장된다.

또한, 선택적으로, 벽체들이 거더 벽체(girder truss)와 거더 브라켓(girder bracket)에 의해 고정되는 구조(도시하지 않음)에서, 트러스형 장선의 상기 탑 코드(21)와 상기 바텀 코드(22)를 연결하는 상기 패스너(1)는 도 1에서 나타낸 상기 패스너(1)의 중앙부를 기준으로 단부가 절곡되어 트러스형 장선의 탑 코드(21)와 바텀 코드(22)의 좌우 양면의 두 위치에 접합 고정된다.

또한, 상기 트러스 탑 코드(21)와 상기 V형상의 패스너(1)의 접합부에 대한 상기 패스너(1)의 비영향력 허용치는, 도시하지는 않았지만, 상기 패스너(1)와 상기 트러스형 장선의 탑 코드(21)의 모서리에 대한 비영향력 허용치가 6mm이내이고, 가장자리 부분의 비영향력 허용치는 12mm이하를 유지하도록 한다.

도 3은 본 고안에 따른 트러스형 장선(2)의 구조체를 나타낸 사시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기의 복수의 트러스형 장선(2)을 내부 보강재(32)를 이용하여 상기 트러스형 장선 구조체를 형성한다. 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 트러스형 장선(2)은 도 2에서 설명하였기 때문에 설명을 생략한다.

상기 내부 보강재(32)는, 각 트러스형 장선(2)을 일정한 간격이 되도록 위치 시킨 후, 상기 탑 코드(21)와 바텀 코드(22)의 사이의 공간에 삽입되어, 상기 내부 보강재와 상기 각 트러스형 장선(2)의 상기 탑 코드(21) 및 바텀 코드(22)를 그립(21)을 사용하여 고정한다.

도 4는, 또 다른 트러스형 장선 구조체를 나타내는 사시도이다.

상기 트러스 탑 코드(21) 및 바텀 코드(22)와 보강재(23) 및 V형상 패스너(1)로 이루어진 상기 트러스형 장선은, 상기 바텀 코드(22)의 하단에 하부 보강재(42)를 접하여, 상기 트러스형 장선을 일정한 간격으로 배치한 후, 상기 하나의 트러스형 장선의 탑 코드(21)의 상측면과 다른 트러스형 장선의 바텀 코드(22)의 옆 측면을 브레이스(41)를 사용하여 접합하고, 상기 다른 트러스형 장선의 탑 코드(21)의 상측부와 하나의 트러스형 장선의 바텀 코드(22)의 옆측면을 접합함으로써, X형상으로 각각의 상기 트러스형 장선을 접합하여 고정시킨다.

또한, 상기 트러스형 장선의 끝단의 정면과 배면은 스터드(43)를 사용하여, 접합 고정한다. 이때, 상기 스터드(43)는 상기 바텀 코드가 이루는 각도(α)가 60°로 이루도록 위치되어 고정된다.

상기와 같이, V형상 패스너(1)를 사용한 트러스형 장선 구조물은, 요구되어지는 강도, 밀집도, 접합부위의 두께, 표면장력 등을 총체적으로 계산하여 트러스형 장선의 길이와 폭에 따른 적절한 설계가 이루어져야 하고, 패스너의 종류별 수용범위, 접합기간, 패스너의 스파이크 표면날과 접합 방향사이의 각도, 접합부위와 스파이크 표면날 사이의 각도, 목재의 휨성의 표면여부에 대한 총체적인 판단이 고려되어야 한다.

또한, 상기의 V형상 패스너(1)를 사용하여 이루어지는 구조체에 있어서, 상기 탑 코드(21)나 바텀 코드(22) 이외에 캔틸레버(cantilever)에도 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 트러스 루프는 상기의 패스너(1) 이외에, 다양한 고정도구, 예를 들어, 트러스형 장선 바인딩(truss binder)이나 그립(grip), 태풍피해 결합구(typoon binder), 브라켓 등을 이용하여 전체적인 구조적 강도를 증가시킬 수 있다.

이상에서는 본 고안에 따른 실시예를 중심으로 설명하였지만 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있다. 따라서, 본 고안의 권리범위는 상기한 실시예들에 한정되지 않고, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 트러스형 장선 구조물에 있어서 인장력의 유형별로 스파이크 수와 각도를 달리한 패스너를 이용하여 트러스형 장선들을 상호 관련하여 안정적으로 고정함으로써 풍압이 센 지역이나 설해와 태풍피해 상습지역 및 해안지역에서는 트러스형 장선에 가해지는 외력을 효과적으로 분산하여 들보(cross beam), 기둥(pillar), 장선(under floor support beam)목재의 변형에 따른 목구조 건축물의 변형을 최소화 시킬 수 있다.

이에 따라 구조물 중 바람에 특히 취약한 트러스형 장선이 층밀리기, 휨, 비틀림과 같은 영구변형이 감소되고 풍향의 방향에 의한 건축물의 진동불쾌감, 벽체가 파손되거나 벗겨지는 등의 피해를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

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

도 1은 본 고안에 적용되는 V"형상의 패스너를 보여주는 사시도이다.

도 2는 본 고안에 따라 패스닝 된 상태를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 고안에 따른 패스닝 각도를 나타내는 사시도이다.

도 4 내지 도 10은 탑 코드와 스터드에 대한 패스닝 방법을 설명하는 사시도이다.

도 5 내지 도 7은 힐(heel) 단부에서의 패스닝 방법을 설명하는 사시도이다.

도 11 내지 도 12는 본 고안이 실제 적용된 상태를 설명하는 단면도이다.

Claims (3)

1. 다수개의 V형상 패스너와 트러스로 이루어진 트러스형 장선에 있어서,

   하단에 위치하며, 상기 트러스형 장선을 지지하는 트러스 바텀 코드와,

   상기 트러스 바텀 코드의 상부에 위치하는 트러스 탑 코드와,

   상기 트러스 바텀 코드와 상기 트러스 탑 코드를 지지하는 보강재와,

   상기 트러스 바텀 코드와 상기 탑 코드를 고정하기 위하여 정면과 배면에서 접합하는 V형상의 패스너를 포함하고,

   상기 패스너는 인장력 유형별로 스파이크의 수를 달리하는 고항장력 아연강판으로 하고, 상기 배열된 각각의 트러스형 장선의 탑 코드와 바텀 코드를 좌우 60° 각도를 이루도록 접합하여 고정하는 것을 특징인 것을 특징으로 하는 트러스형 장선.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 트러스형 장선의 상기 탑 코드의 전체 길이가 10m이하이고, 최대하중이 3,000kg이하일 경우에 적용하는 두께가 1.0mm, 가로가 100mm 및 세로가 100mm로 구성된 스파이크 50개 이상의 상기 패스너를 사용하여 상기 탑 코드와 상기 바텀 코드를 접합하고,

   상기 트러스형 장선의 상기 탑 코드의 전체길이가 10m이상, 15m이하이고 최대하중이 5,000kg이상일 경우에, 두께가 1.6mm, 가로가 100mm 및 세로가 100mm로 구성된 스파이크 90개 이상의 상기 패스너를 사용하여 상기 탑 코드와 상기 바텀 코드를 접합하는 것을 특징으로 하는 트러스형 장선.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 트러스 탑 코드와 상기 V형상의 패스너의 접합부에 대한 상기 패스너의 비영향력 허용치에 있어서, 상기 패스너와 상기 트러스형 장선의 탑 코드의 모서리에 대한 비영향력 허용치는 6mm이내이고, 가장자리 부분의 비영향력 허용치는 12mm이하를 유지하는 것을 특징으로 하는 트러스형 장선.