KR20050082325A

KR20050082325A - 스페이스 프레임 트러스

Info

Publication number: KR20050082325A
Application number: KR1020040010750A
Authority: KR
Inventors: 김현주
Original assignee: 주식회사 소원기건
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2005-08-23

Abstract

본 발명은 입체 트러스(TRUSS)공법의 일종인 스페이스 프레임 트러스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통상의 원통형 강관 단면구조를 갖는 멤버부재로 이루어지는 트러스 상현재의 상측에 설치되어 외부의 힘을 받는 퍼린을 설치하지 않는 대신에, 트러스 상현재를 원통형 강관보다 상대적으로 단면계수가 매우 큰 H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조를 갖는 멤버부재로 구성하되, 상기 각각의 H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조를 갖는 멤버부재를 상호 견고하게 연결하여 트러스를 조립 설치할 수 있도록, 상기 상현재 멤버부재의 양단부에는 별도로 형성된 H형 빔 단면구조용 또는 사각형 파이프 단면구조용 연결부재를 각각 용접하여서 트러스 멤버를 일체화하고, 상기 연결부재들을 체결볼트에 의해 연결 볼의 절점(節點:Nodal point)에서 상호 견고하게 체결 고정시킴으로서, 트러스 멤버에 가해지는 외부의 힘이 상현재 멤버부재에 직접 가해지고, 상기 상현재 멤버부재에서 인장 응력과 압축 응력뿐만 아니라, 굽힘 응력도 충분히 견딜 수 있는 스페이스 프레임 트러스에 관한 것이다.

Description

스페이스 프레임 트러스{space frame truss}

이러한 스페이스 프레임 트러스는 종래에 트러스의 상현재 멤버부재의 상측에 설치되어 트러스 멤버에 가해지는 외부의 힘을 견딜 수 있도록 하기 위한 필수적 구성요소인 퍼린의 설치를 하지 않고, 트러스의 전체 구성을 단순화하여서 트러스 멤버의 조립 설치 및 철거 분해 작업을 보다 간편하고 신속하게 할 수 있으며, 그에 따라 트러스의 시공비용을 최소화할 수 있는 것이다.

일반적으로 스페이스 프레임 트러스는 입체 트러스 공법의 일종으로서, 대형 시설물인 체육관, 수영장 등의 각종 건축물의 지붕틀을 비롯하여 각종 철탑, 교량, 상징탑 등 여러 분야의 대형구조물에 널리 사용되고 있다.

이러한 스페이스 프레임 트러스는 종래에도 이미 여러 가지 형태가 다양하게 제안된 바 있으며, 본 발명 출원인에 의해서도 출원된 바 있는 것으로, 이는 첨부 도면의 도 1 및 도 2와 같다.

상기 스페이스 프레임 트러스는 길이가 긴 원통형 강관(11)의 양쪽 선단부에 콘(12)을 일체로 용접하여서 상현재와 하현재 및 경사재 등의 멤버부재(10)를 구성하고, 상기 멤버부재(10)들을 볼트(20)와 다수 개의 나사공(51)이 형성된 연결볼(50)에 의해 입체적으로 상호 연결함으로써 트러스를 완성하는 것이다.

이때, 상기 멤버부재(10)와 연결볼(50)은 볼트(20)에 의하여 나사 결합되며, 상기 볼트(20)의 외주면에는 별도의 슬리브(30)가 조립되고, 상기 슬리브(30)를 회전시키면 내측에 핀(31)으로 설치된 볼트(20)도 함께 회전하므로, 볼트(20)의 나사부(21)는 상기 연결볼(50)의 나사공(51)에 나사 결합되는 것이다.

이와 같이 조립되는 종래의 스페이스 프레임 트러스는 외부의 힘이 트러스 의 상현재 멤버부재(10)의 상측에 설치된 퍼린(60)에 가해지고, 이러한 외부의 힘은 상기 퍼린(60)의 하부에 연결 설치된 절점인 연결볼(50)에만 가해지게 되므로, 상기 상현재와 하현재 및 경사재 등의 멤버부재(10)에는 어떠한 횡력에 의한 굽힘 응력도 가해지지 않으며, 또한 상기 각 멤버부재(10)들은 압축응력 또는 인장응력에만 견디도록 설계되는 것이 특징이다.

또한, 트러스가 감당하여야 할 외부의 힘이 절점인 연결볼(50)에만 가해지도록 하기 위하여 연결볼(50)에는 별도의 퍼린(60)이 설치되고, 이 퍼린(60)이 외부의 힘을 받아서 연결볼(50)을 통하여 트러스에 전달하게 되는 것이다.

즉, 상기와 같은 종래의 트러스 구조에서 멤버부재(10)는 압축응력 또는 인장응력에 견디도록 하고, 볼트(20)는 멤버부재(10)에 작용하는 인장응력에 견디도록 하며, 또한 슬리브(30)는 멤버부재(10)에 작용하는 압축응력에 견디도록 설계할 뿐만 아니라, 멤버부재(10)나 볼트(20) 또는 슬리브(30)에는 어떠한 횡력에 의한 굽힙 모멘트도 받지 않도록 설계하는 것이 종래의 기술이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스페이스 프레임 트러스는 멤버부재(10)에 직접 적인 외부의 힘을 가할 수는 없고, 절점인 연결볼(50)을 통하여 외부의 힘을 가할 수 밖에 없기 때문에, 이러한 힘의 전달을 위해서는 반드시 퍼린(60)을 설치하여야 만 하거나 또는 기타 형태의 힘의 전달부재를 필요로 하고 있으므로, 이에 따른 구조적인 문제점과 타 트러스에 비하여 불리한 문제점이 있었다.

즉, 상기와 같은 요인으로 인하여 종래에는 반드시 퍼린(60)이 필요하게 됨으로서, 트러스 전체의 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 그에 따른 골조 구조물 자재의 증가로 인하여 비경제적인 문제점이 있고, 또한 설치공사에 따른 작업성도 어려운 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 고려하여 이를 해결하고자 하는 것으로, 트러스에 작용하는 외부의 힘을 트러스의 상현재 멤버부재에 직접 작용하도록 구성하므로서, 상현재의 상측에 설치되던 퍼린의 설치를 생략하여 트러스의 전체 구성을 단순화시킨 스페이스 프레임 트러스를 제공하고자 함에 그 목적이 있는 것이다..

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스페이스 프레임 트러스의 멤버를 구성하는 각 멤버부재 즉, 상현재와 하현재 및 경사재 중에서 상현재의 멤버부재를 종래의 일반적인 원형 파이프 단면구조에 비해 상대적으로 단면계수가 매우 큰 H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조 등으로 횡력에 의한 굽힘 모멘트에 비교적 강한 단면구조를 갖는 것으로 형성하고, 또한 멤버부재와 연결볼의 연결방법을 직접 결합하는 체결방법으로 개선함으로서, 트러스에 가해지는 외부의 힘을 트러스의 상현재 멤버부재에 작용하도록 하고, 상기 상현재 멤버부재는 압축응력 또는 인장응력과 동시에, 굽힘 모멘트에 의한 굽힘응력에도 견딜 수 있도록 한 것이다.

즉, 상기 트러스 멤버는 상현재 멤버부재의 양단에 연결부재를 용접하여서 일체로 구성하고, 상기 멤버부재를 연결볼에 볼트로서 견고하게 직접 연결하여 외부의 힘을 상현재 멤버부재가 직접 받을 수 있도록 구성하는 것이며, 이러한 멤버부재를 스페이스 프레임 트러스의 전부 혹은 일부에 선택하여 적용토록 하는 등 별도의 퍼린의 설치를 생략할 수 있도록 함을 특징으로 하는 것이다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 3은 본 발명에 따른 스페이스 프레임 트러스의 일예시도이고, 도 4는 도 3에서 트러스 멤버의 조립구조를 보인 일부 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 도 3의 멤버부재와 연결부재의 분리 사시도이고, 도 6a, 6b는 도 5의 연결부재의 정면도 및 평단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 스페이스 프레임 트러스의 다른 실시예시도이고, 도 8은 도 7에서 트러스 멤버의 조립구조를 보인 일부 단면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 도 7의 멤버부재와 연결부재의 분리 사시도이고, 도 10a, 10b는 도 9의 연결부재의 정면도 및 평단면도이다.

본 발명은 상기 첨부 도면에 예시된 바와 같이, 트러스 멤버의 구성시 별도로 퍼린을 설치할 필요가 없으며, 외부의 힘에 발생하는 횡력(P)을 상현재 멤버부재가 직접 받도록 하는 것이다..

본 발명의 트러스는 통상의 원형강관 단면구조를 갖는 멤버부재(10)와, H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조를 갖는 멤버부재(70)(70a)와, 외주면에 여러 개의 나사공(51)이 형성된 통상의 연결볼(50)등으로 구성하되, H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조를 갖는 멤버부재(70)(70a)의 양선단부에는 별도로 형성된 H형 빔 단면구조용 또는 사각형 파이프 단면구조용 연결부재(80)(80a)를 용접하여 일체화 시켜 트러스 멤버(100)를 구성하고, 상기 트러스 멤버(100)를 연결볼(50)에 직접 나사결합에 의해 체결토록 하는 볼트(90)로 구성된다.

상기 연결볼(50)은 이미 공지된 통상의 구조를 갖는 종래와 동일한 구성의 것으로, 다수개의 트러스 멤버(100)를 입체적으로 결합하기 위한 기능을 제공하는 것이며, 외주면에는 다수개의 나사공(51)이 형성되어 여기에 볼트(90)로 나사 체결하는 것이다.

또한, 상기 트러스 멤버(100)는 일정길이를 가지면서 H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조의 상현재 멤버부재(70)(70a)와, 상기 상현재 멤버부재(70)(70a)의 양선단부에 용접으로 고정되어 일체화된 연결부재(80)(80a)로 구성된다.

상기 상현재 멤버부재(70)(70a)는 트러스 멤버(100)에 가해지는 인장응력 또는 압축응력에 충분히 견딜 수 있도록 단면계수가 매우 큰 H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조 등으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결부재(80)(80a)는 도 5와 도 6a, 6b 및 도 9와 도 10a, 10b에서 더욱 상세하게 나타낸 바와 같이, 전면은 연결볼(50)에 긴밀히 밀착될 수 있는 고정면(81)을 형성하고, 후면은 멤버부재(70)(70a)와 맞대기 용접이 가능하도록 멤버부재의 단면구조와 동일한 형상의 용접면(82)(82a)을 갖추어 구성되고, 연결부재(80)(80a)의 내부에는 나사부(91)를 가진 볼트(90)가 삽입되어 체결될 수 있는 체결공간(83)이 형성된다.

이때, 상기 연결부재(80)(80a)의 고정면(81)은 하나의 연결볼(50)에 다수 개가 체결됨에 따라, 인접 멤버부재들과의 간섭을 줄이기 위한 단면적을 가짐으로써 대략 "I"형으로 형성되고, 상기 연결부재(80)(80a)의 중심부에는 후방의 체결공간(83)으로 관통되어 볼트(90)가 체결되는 볼트공(84)을 형성하였다.

또, 연결부재(80)(80a)의 후면에 형성되는 용접면(82)(82a)은 멤버부재(70)(70)가 접면되어 용접에 의해 연결됨으로서, 트러스 멤버(100)를 구성하는 것으로, 멤버부재(70)(70a)의 단면적에 따라 그 형상을 달리하여 구성할 수 있다.

즉, 멤버부재(70)가 도 3내지 도 6에서와 같이 H형 빔일 경우에는 이와 동일한 형상으로 형성하는 것이나, 다른 실시예로서 도 7내지 도 10에서 보는 바와 같이 멤버부재(70a)를 사각형 파이프로 형성할 경우에는 연결부재(80a)의 용접면(82a)의 단면적을 사각형 파이프와 동일하게끔 형성하는 것은 당연하다 할 것이다.

한편, 상기 연결부재(80)(80a)의 용접면(82)(82a)에 멤버부재(70)(70a)를 용접으로 연결함에 따라, 상기 연결부재(80)(80a)의 단면적은 멤버부재(70)(70a)의 단면적 보다는 적어도 동일하거나 커야만 보다 확실한 결합력을 유지할 수가 있다.

그리고, 상기 체결공간(83)은 트러스 멤버(100)를 연결볼(50)에 볼트(90)로 고정할 경우, 상기 볼트(90)를 볼트공(84)내로 용이하게 조립하도록 하면서도 별도의 렌치 등의 공구를 이용하여 체결할 수 있도록 하는 공간을 제공하게 된다.

따라서, 상기 연결부재(80)(80a)는 전술한 바와 같이, 규격에 따른 단면적을 트러스 멤버(100)에 작용하는 인장응력 및 압축응력과 굽힘응력 등에 충분히 견딜 수 있는 형상으로 하면서도 그 재질은 응력도를 감안하여 용접이 가능한 주강 또는 단조강등으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 볼트(90)는 육각머리를 가지는 고장력 볼트로서 그 강도는 트러스 멤버(100)에 작용하는 인장력과 횡력에 의하여 일어나는 전단 응력을 동시에 견딜 수 있는 규격으로 구성하고, 상기 연결부재(80)(80a)의 체결공간(83)내에서 그 전단의 볼트공(84)을 통해 관통되어 연결볼(50)의 나사공(51)에 나사조립되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 조립방법을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 조립에 앞서 트러스 멤버(100)를 구성하게 되는데, 이는 본 발명의 실시예에서 H형 빔으로 이루어지는 멤버부재(70)의 양측단에 각각 H형 빔 단면구조용 연결부재(80)를 용접하여 구성한다.

즉, 연결부재(80)의 후면 용접면(82)을 필요로 하는 길이로 재단된 멤버부재(70)의 선단면과 접면시킨 상태에서 이들의 접면부위를 용접으로 고정하여서 일체화 된 트러스 멤버(100)를 구성하게 된다.

이와 같이 구성되는 트러스 멤버(100)는 입체 트러스에서 상현재 멤버부재로 사용됨은 물론, 하현재 멤버부재 또는 경사재 멤버부재 등으로도 선택적으로 사용할 수 가 있는 것이며, 첨부 도면의 도 3 및 도 4 에서는 상현재 멤버부재로 사용 설치되는 일실시예를 나타내고 있다.

이러한 경우 실시예에서도 보는 바와 같은 형태로 트러스 멤버(100)를 연결볼(50)과 조립하게 되는데, 즉 상기 연결볼(50)의 나사공(51)에 연결부재(80) 전면의 고정면(81)을 긴밀히 밀착시킨 상태에서 연결부재(80)의 체결공간(83)내로 볼트(90)를 삽입하여 그 전면의 볼트공(84)을 통해 연결볼(50)의 나사공(51)으로 나사조임함으로서, 상기 트러스 멤버(100)와 연결부재(80)가 일체화 상태로 결합 고정된다.

이때, 상기 볼트(90)는 렌치 등 별도의 공구를 이용하여 체결공간(83)내에서 조여 줄 수가 있고, 볼트(90)의 조임력에 의해 연결부재(80) 전면의 고정면(81)이 연결볼(50)에 긴밀히 밀착된 상태로 체결되는 것이다.

한편, 본 발명은 다른 실시예로서 첨부 도면의 도 7 내지 도 10에서 보는 바와 같이 멤버부재(70a)를 H형 빔이 아닌 사각형 파이프로 형성하여서 사용할 수가 있음은 물론이고, 이러한 멤버부재는 상현재로서 뿐만 아니라, 하현재 또는 경사재 등으로 전부 또는 일부에 선택 적용할 수가 있음은 당연하다 할 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 스페이스 프레임 트러스에 있어서, 상현재 멤버부재를 H형 빔 단면구조 또는 사각형 파이프 단면구조를 갖도록 형성함과 동시에, 이의 선단에 용접되는 연결부재도 H형 빔 단면구조용 또는 사각형 파이프 단면구조용으로 형성하고, 상기 멤버부재와 연결부재를 용접하여서 일체화 시킨 트러스 멤버와 연결볼을 직접 볼트로 결합하도록 구성함으로서, 종래의 퍼린이 설치되는 트러스의 구조에 비하여 트러스 전체적인 구성이 단순해져서 트러스의 조립 설치시 그 제조성 및 조립성이 향상되는 효과가 있다.

즉, 연결볼에 직접 결합되는 트러스 멤버에 외부에서 주어지는 큰 횡력을 견딜 수 있도록 하므로서, 종래와 같이 외부의 횡력을 받게 하기 위하여 별도의 퍼린을 설치할 필요가 없게 되므로, 스페이스 프레임 트러스의 전체적인 구조를 단순화할 수가 있을 뿐만 아니라, 그 제조 및 설치 등에 따른 공사비용을 대폭 절감할 수 있는 효과를 가지게 된다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 트러스 멤버를 사용용도에 따라서 트러스의 전부 또는 그 일부에 선택적으로 적용하여 사용할 수가 있기 때문에 사용의 호환성을 가지게 되는 효과도 있는 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 스페이스 프레임 트러스의 일예시도.

도 2는 도 1에서 트러스 멤버의 조립구조를 보인 일부 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 스페이스 프레임 트러스의 일예시도.

도 4는 도 3에서 트러스 멤버의 조립구조를 보인 일부 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 도 3의 멤버부재와 연결부재의 분리 사시도.

도 6a, 6b는 도 5의 연결부재의 정면도 및 평단면도.

도 7은 본 발명에 따른 스페이스 프레임 트러스의 다른 실시예시도.

도 8은 도 7에서 트러스 멤버의 조립구조를 보인 일부 단면도.

도 9는 본 발명에 따른 도 7의 멤버부재와 연결부재의 분리 사시도.

도 10a, 10b는 도 9의 연결부재의 정면도 및 평단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 멤버 50 : 연결볼

51 : 나사공 70,70a : 멤버부재

80, 80a : 연결부재 81 : 고정면

82, 82a : 용접면 83 : 체결공간

84 : 볼트공 90 : 볼트

Claims

트러스공법의 일종으로 트러스 멤버부재인 상현재, 하현재, 경사재 및 연결볼 등으로 구성되는 스페이스 프레임 트러스에 있어서,

상기 트러스의 상현재 멤버부재를 트러스에 가해지는 외부의 힘을 견딜 수 있도록 단면계수가 큰 단면구조를 갖는 멤버부재로 형성하고, 상기 멤버부재의 선단에는 일측면이 멤버부재의 단면구조와 동일한 단면구조를 갖는 연결부재를 용접하여서 일체화 시킨 트러스 멤버로 구성하고, 하현재와 경사재는 통상의 원형 강관 단면구조를 갖는 멤버부재로 구성하며, 이를 연결볼과 볼트에 의해 조립 설치하여서 퍼린이 필요 없는 입체트러스를 구성함을 특징으로 하는 스페이스 프레임 트러스.
제1항에 있어서, 상기 트러스 멤버(100)는 H형 빔 단면구조를 갖는 멤버부재(70)와, 이의 선단에 용접 고정되는 일면은 상기 멤버부재(70)와 동일한 H형 빔 단면구조를 갖는 용접면(82)을 형성하고, 타면은 내부를 관통하는 볼트공(84)을 가지는 체결공간(83)을 형성하며, 연결볼(50)에 밀착되는 고정면(81)을 형성하여서 된 연결부재(80)를 용접하여서 일체화 시키고, 상기 트러스 멤버(100)와 연결볼(50)을 상기 연결부재(80)의 체결공간(83)내에서 볼트공(84)을 통해 삽입되어 연결볼(50)의 나사구멍(51)에 나사 조립되는 볼트(90)로서 상호 견고하게 조립 설치하여서 구성됨을 특징으로 하는 스페이스 프레임 트러스.
제1항에 있어서, 상기 트러스 멤버(100)는 사각형 파이프 단면구조를 갖는 멤버부재(70a)와, 이의 선단에 용접 고정되는 일면은 상기 멤버부재(70a)와 동일한 사각형 파이프 단면구조를 갖는 용접면(82a)을 형성하고, 타면은 내부를 관통하는 볼트공(84)을 가지는 체결공간(83)을 형성하며, 연결볼(50)에 밀착되는 고정면(81)을 형성하여서 된 연결부재(80a)를 용접하여서 일체화 시키고, 상기 트러스 멤버(100)와 연결볼(50)을 상기 연결부재(80a)의 체결공간(83)내에서 볼트공(84)을 통해 삽입되어 연결볼(50)의 나사구멍(51)에 나사 조립되는 볼트(90)로서 상호 견고하게 조립 설치하여서 구성됨을 특징으로 하는 스페이스 프레임 트러스.
제1항에 있어서,

상기 트러스 멤버(100)는 트러스의 상현재, 하현재, 경사재에 전부 또는 그 일부에 선택적으로 적용하여 사용할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 스페이스 프레임 트러스.