KR20100134294A - 강구조용 하이브리드 구조재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강구조용 형강의 외부면에 단열 및 내화성능이 우수한 석고보드를 부착하고 구조용집성재 덧판을 피복재로 사용하여 일체화하여 강구조를 화재로부터 보호하는 내화구조물의 피복재로 사용 할 뿐만 아니라, 동시에 의장성이 있는 목질 내장재로 사용할 수 있는 강구조용 하이브리드 구조재 및 그 제조방법에 관한 것으로; 건축 구조용 형강과, 상기 형강의 외부를 감싸는 피복재인 구조용집성재 덧판과, 상기 형강의 외부면과 구조용집성재 덧판 사이에 부착되는 석고보드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재 및 그와 같은 구조재의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명은 종래 일반적인 강구조물을 형성하는 형강에 구조용집성재 덧판을 부착하여 일체화한 하이브리드(Hybrid) 구조재로 제공하되, 형강의 외부면과 구조용집성재 덧판의 사이에 석고보드를 부착하여 줌으로서 화재발생으로 인한 온도상승이 형강으로 전달되는 것을 최대한 지연시켜 주어 형강의 강성을 장시간 유지시켜 주는 장점이 있다. 아울러, 본 발명은 목재로 제조된 구조용집성재를 형강을 감싸도록 피복함으로서 외관상으로 목구조와 같은 아름답고 온화함과 고급스러운 분위기의 연출이 가능하여 현대 건축물의 내장재는 물론, 문화재 건축 등 전통 목구조 건축물에도 유용하게 적용할 수 있는 장점이 있다.
강구조, 형강, 구조용집성재, 하이브리드

Description

강구조용 하이브리드 구조재 및 그 제조방법 { the production and method of Hybrid structure with steel structure and Glued laminated timber }
본 발명은 강구조용 형강의 외부면에 단열 및 내화성능이 우수한 석고보드를 부착하고 구조용집성재 덧판을 피복재로 사용하여 일체화 하여 강구조를 화재로부터 보호하는 내화구조물의 피복재로 사용 할 뿐만 아니라, 동시에 의장성이 있는 목질 내장재로 사용할 수 있는 강구조용 하이브리드 구조재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 강구조물은 건축법규에 따라 내화구조로 구축해야 함으로 골조주위에 내화페인트를 도장하는 방법 또는 그 위에 내화우레탄을 분사하는 방법 등이 사용되고 있다. 내화페인트를 도장하는 방법은 도료의 가격과 도장 방법에 따라 많은 경비가 소요되고 내화페인트의 숙성에 장기간이 소요되는 단점이 있으며 우레탄 도료의 분사방법은 마감면의 품질 때문에 마감 재료가 필요 없는 용도로 그 사용이 제한되고 있다. 그러므로 어느 방법이든 미장을 위한 마감 재료의 시공이 2중,3중 으로 필요하게 된다. 따라서 건축구조재의 요건은 강도성능이 우수하고 내화구조재로 인정된 재료로서 마감(화장)재료의 성능이 우수한 재료가 되어야 한다.
이와 같은 점에 착안하여 본 출원인은 강구조로 형성된 골조주위에 간단한 방법으로 내화성능이 우수한 구조용집성재 덧판을 피복재료로 일체화하여 강재에 부족한 좌굴응력 등을 보강 할 수 있도록 공개특허 10-2009-0010324호의 강구조용 하이브리드 구조재 및 그 제조방법을 제시한 바 있다. 이는 강구조 건축물을 형성하는 형강과 그 형강의 외부를 감싸 형강의 피복재로 부착하는 구조용집성재 덧판으로 이루어지는 구조로서, 강도성능이 우수해지고 대략 1시간 이내의 내화성능을 보유하고 있어 내화구조재로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 외관상 목구조와 같은 아름다운 느낌을 주며, 신속한 시공이 가능하고 유독성 내화재료의 뿜칠이나 페인트트의 도포 등으로 발생하는 공해도 없는 환경친화적인 장점이 있다.
상기 공개특허는 내화성능 및 미관상 많은 장점을 가짐에도 불구하고, 건축 구조물에 화재가 발생되는 경우 화염 등에 의한 온도상승이 형강에 빠르게 전달되며, 그로인해 하이브리드 구조재를 구성하는 형상의 강도가 급격히 약화되어 건축물의 붕괴를 가속할 수 있는 문제점을 갖고 있다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 건축 구조용 형강의 외부면에 단열 및 내화성능이 우수한 석고보드를 부착하여 구조용집성재 덧판을 피복재로 사용함으로서 하이브리드 구조재의 내화성능을 향상시킬 수 있는 강구조용 하이브리드 구조재 및 그 제조방법을 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은; 건축 구조용 형강과, 상기 형강의 외부를 감싸는 피복재인 구조용집성재 덧판과, 상기 형강의 외부면과 구조용집성재 덧판 사이에 부착되는 석고보드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재를 제공한다.
이때, 상기 형강은 플랜지가 웹에 의해 일체로 연결되는 H형강이고; 상기 H형강의 플랜지의 외부면과 테두리를 감싸도록 상기 석고보드가 접착제로 부착되며; 상기 구조용집성재 덧판은 2개로 분할된 구조용집성재 덧판으로 구성되며, 상기 구조용집성재 덧판의 접합면에는 상기 석고보드가 부착된 H형강이 안착될 수 있도록 안착홈부가 각각 형성되고, 상기 안착홈부에는 H형강의 플랜지 단부가 각각 삽입가능한 끼움홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 석고보드는 상기 플랜지의 외부면에 부착되는 제1석고보드와, 플랜지의 테두리에 부착되는 제2석고보드로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은; 플랜지가 웹에 의해 일체로 연결되는 H형강과, 상기 H형강이 안착될 수 있도록 안착홈부가 접합면에 형성되고 상기 안착홈부에는 H형강의 플랜지 단부가 삽입가능한 끼움홈이 형성되는 구조용집성재 덧판을 이용한 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법에 있어서, 상기 H형강의 플랜지 외부면에 접착제를 도포하고 제1석고보드를 부착하는 단계; 상기 분할된 구조용집성재 덧판의 끼움홈에 제2석고보드를 끼우고, 상기 H형강의 플랜지 테두리에 접착제를 도포한 후, 상기 H형강의 플랜지 단부를 끼움홈에 끼우는 단계; 상기 구조용집성재 덧판의 접합단부에 수지 접착제를 도포하여 상기 구조용집성재 덧판을 접합시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법도 제공한다.
아울러, 본 발명은; 플랜지가 웹에 의해 일체로 연결되는 H형강과, 상기 H형강이 안착될 수 있도록 안착홈부가 접합면에 형성되고 상기 안착홈부에는 H형강의 플랜지 단부가 삽입가능한 끼움홈이 형성되는 구조용집성재 덧판을 이용한 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법에 있어서, 상기 H형강의 플랜지의 외부면과 테두리에 접착제를 도포하고 제1석고보드 및 제2석고보드를 부착하는 단계; 상기 분할된 구조용집성재 덧판의 끼움홈에 상기 제1석고보드 및 제2석고보드를 부착한 상태의 H형강의 플랜지단부를 상기 구조용집성재 덧판의 끼움홈에 끼우는 단계; 상기 구조용집성재 덧판의 접합단부에 수지 접착제를 도포하여 상기 구조용집성재 덧판을 접합시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법도 제공한다.
본 발명은 종래 일반적인 강구조물을 형성하는 형강에 구조용집성재 덧판을 부착하여 일체화한 하이브리드(Hybrid) 구조재로 제공하되, 형강의 외부면과 구조용집성재 덧판의 사이에 석고보드를 부착하여 줌으로서 화재발생으로 인한 온도상승이 형강으로 전달되는 것을 최대한 지연시켜 주어 형강의 강성을 장시간 유지시켜 주는 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 목재로 제조된 구조용집성재를 형강을 감싸도록 피복함으로서 외관상으로 목구조와 같은 아름답고 온화함과 고급스러운 분위기의 연출이 가능하여 현대 건축물의 내장재는 물론, 문화재 건축 등 전통 목구조 건축물에도 유용하게 적용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 강구조용 하이브리드 구조재 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징을 이해 할 수 있다. 이때 도 1은 본 발명에 따른 강구조용 하이브리드 구조재를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 강구조용 하이브리드 구조재를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강구조용 하이브리드 구조재를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 의하면, 본 발명에 따른 강구조용 하이브리드 구조재(1)를 도시한 도면으로, 형강(型鋼)(100)과, 상기 형강(100)의 외부를 감싸는 피복재인 구조용집성재 덧판(200)과, 상기 형강(型鋼)(100)의 외부면과 구조용집성재 덧판(200) 사이에 부착되는 석고보드(300)로 이루어진다.
특히 이와 같은 구조의 강구조용 하이브리드 구조재(1)는 건축구조물의 기둥으로 사용함에 적합한 구조이다.
이때, 상기 형강(100)은 H형강(110)을 이용하게 된다. 이와 같은 H형강(110)은 플랜지(112,114)가 서로 일정간격을 유지하도록 그 사이에 수직으로 웹(116)이 일체로 연결된다. 물론, I형강 역시 동일한 구조이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
한편, 상기 H형강(型鋼)(110)의 외부면에는 화염에 의해 열을 차단하도록 석고보드(300)가 부착된다.
이때, 상기 석고보드(300)는 상기 형강(100)이 H형강(110)인 경우 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)과 테두리(112b,114b)를 감싸도록 구비된다. 이와같이 H형강(110)의 플랜지(112,114)만을 감싸면 석고보드(300)의 사용량을 줄이면서도 내화성능을 효율적으로 가질 수 있다.
한편, 상기 석고보드(300)는 대략 15mm 두께의 고강도 내화석고보드를 사용함이 바람직하다.
그리고, 상기 석고보드(300)는 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)에 접착제를 도포한 후 부착되는 제1석고보드(310,320)와, 플랜지(112,114)의 테두 리(112b,114b)에 접착제를 도포한 후 부착되는 제2석고보드(312,322)로 분할 구성된다. 물론, 상기 석고보드(300)는 분할하지 않고 외부면(112a,114a)과 테두리(112b,114b)를 함께 감쌀 수 있도록 '┏┓'형상으로 일체로 제작된 것을 부착함도 가능하다.
또한, 상기 구조용집성재 덧판(200)은 상기 형강(100)의 외부를 감싸게 되어 상기 형강(100)의 내화성능을 향상시키고 의장적(意匠的) 내장재로 사용하기 위한 피복재로 이용한다.
이때, 상기 구조용집성재 덧판(200)은 목재가 지니고 있는 본연의 아름다움과 고유특성을 유지하면서 특별한 강도등급에 의하여 선정된 판재를 목리 방향으로 평행하게 집성 접착하여 공학적으로 특정 응력에 견딜 수 있도록 생산된 고강도 목질 재료료서, 내화성능이 우수하고 내화건축물의 구조재로 많이 사용되고 있다.
이와 같이 구조용집성재 덧판(200)은 2개의 분할된 구조용집성재 덧판(210,220)로 분할 구성되며, 상기 구조용집성재 덧판(210,220)의 접합면에는 상기 H형강(110)이 안착될 수 있도록 안착홈부(212,222)가 각각 형성되고, 상기 안착홈부(212,222)에는 H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부가 각각 삽입가능한 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)이 형성된다.
이때, 2개로 분할된 구조용집성재 덧판(210,220)로 분할 구성되어 공장이나 현장에서 H형강(110)의 외부를 그대로 피복하는 것이 가능하다.
한편, 상기 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)의 폭은 석고보드(300)가 부착된 상태의 H형강(型鋼)(110)이 삽입될 수 있도록 석고보드의 두께를 고려하여 형성된 다.
이와 같은 구조에 의하면, H형강(型鋼)(110)의 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)에 접착제를 도포하고 제1석고보드(310,320)를 부착하고, 상기 구조용집성재 덧판(210,220)의 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 제2석고보드(312,322)를 끼운 상태에서 구조용집성재 덧판(210,220)으로 피복처리하게 된다.
이때, 상기 구조용집성재 덧판(200)은 분할된 구조용집성재 덧판(210,220)의 마주하는 접합단부(214,224)에는 수지 접착제를 도포하여 접합시키게 된다.
이와 같은 수지 접착제는 접착성능이 우수하고 공극 충진성을 지니고 있어 집성재나 복합재의 구조용 접착제로 사용되는데 특히 비행기, 선박 등에 주로 사용된다.
한편, 상기 H형강(110)의 플랜지(112,114)와 그 플랜지(112,114)가 일정간격을 유지하도록 수직으로 연결 구비되는 웹(116)의 외부면에 석고보드(300)를 전체적으로 감싸고 구조용집성재 덧판(210,220)으로 마감처리함으로서 강구조용 하이브리드 구조재(1)의 내화성능을 더욱 향상함도 가능하다.
이하, 도 1 및 도 2를 참고로 본 발명에 따른 강구조에 구조용집성재 덧판을 부착한 Hybrid 구조재의 제조과정을 상세히 설명한다.
(A) 준비 단계 ;
플랜지(112,114)가 서로 일정간격을 유지하도록 그 사이에 수직으로 웹(116)이 일체로 연결되는 H형강(110)과, 구조용집성재 덧판(210,220) 및 제1 및 제2석고 보드(310,320)를 준비한다.
이때, H형강(110)을 이용하여 골조 구조물을 시공하는 경우에는 현장에서 구조용집성재 덧판(210,220)을 설치할 수 있다.
(B) 석고보드 부착 단계 ;
상기 단계(A)를 거친 후, 상기 H형강(110)의 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)에 접착제를 도포하고 제1석고보드(310)를 밀착시켜 부착함으로서, 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)을 감싼다.
그리고, 분할된 구조용집성재 덧판(210,220)의 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 제2석고보드(312,322)를 끼우고, H형강(110)의 플랜지(112,114) 테두리에 접착제를 도포한 후, H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부를 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 끼워 밀착시키게 된다.
물론, 상기 제2석고보드(312,322)를 구조용집성재 덧판(210,220)의 안착홈부(212,222)에 형성되는 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 먼저 끼우지 않고, H형강(110)의 플랜지(112,114) 테두리(112b,114b)에 접착제를 도포한 후 상기 제2석고보드(312,322)를 부착한 상태의 H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부를 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 끼워 밀착시키는 것도 가능하다.
(C) 구조용집성재 덧판의 접합 단계 ;
상기 단계(B)를 거친 후, 상기 구조용집성재 덧판(210,220)의 접합단 부(214,224)에 수지 접착제를 도포하여 상기 구조용집성재 덧판(210,220)을 접합시킨 후 건조시키면 본 발명에 따른 강구조용 하이브리드 구조재(1)를 얻을 수 있게 된다.
또한, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강구조용 하이브리드 구조재(1)를 도시한 도면으로 H형강(110)을 이용하여 철골 구조물을 형성한 후 콘크리트 타설 등으로 인해 H형강(110)이 외부로 노출되지 않는 플랜지(114)부분은 별도의 석고보드를 사용하지 않고, 나머지 노출되는 플랜지(112)의 외부면(112a)과 테두리(112b)를 감싸도록 석고보드(300)를 부착하며, 이 경우 석고보드(300)는 플랜지(112)의 외부면(112a)에 접착제를 도포한 후 부착되는 제1석고보드(310)와, 플랜지(112)의 테두리(112b)에 접착제를 도포한 후 부착되는 제2석고보드(320)로 분할 구비한다.
물론, 상기 석고보드(300)는 2개로 분할되지 않고 외부면(112a)과 테두리(112b)를 함께 감쌀수 있도록 '┏┓'형상으로 제작된 것을 부착함도 가능하다.
그리고, H형강(110)의 삼면(三面)을 구조용집성재 덧판(210,220)으로 마감처리함으로서 보구조물에 적합하다.
이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
도 1은 본 발명에 따른 강구조용 하이브리드 구조재를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 강구조용 하이브리드 구조재를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강구조용 하이브리드 구조재를 도시한 단면도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1: 하이브리드 구조재 100: 형강
200: 구조용집성재 덧판 300: 석고보드

Claims (5)

  1. 형강(100)과, 상기 형강(100)의 외부를 감싸는 피복재인 구조용집성재 덧판(200)과, 상기 형강(100)의 외부면과 구조용집성재 덧판(200) 사이에 부착되는 석고보드(300)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 형강(100)은 플랜지(112,114)가 웹(116)에 의해 일체로 연결되는 H형강(110)이고; 상기 H형강(110)의 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)과 테두리(112b,114b)를 감싸도록 상기 석고보드(300)가 접착제로 부착되며; 상기 구조용집성재 덧판(200)은 2개로 분할된 구조용집성재 덧판(210,220)으로 구성되며, 상기 구조용집성재 덧판(210,220)의 접합면에는 상기 석고보드(300)가 부착된 H형강(110)이 안착될 수 있도록 안착홈부(212,222)가 각각 형성되고, 상기 안착홈부(212,222)에는 H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부가 각각 삽입가능한 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 석고보드(300)는 상기 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)에 부착되는 제1석고보드(310,320)와, 플랜지(112,114)의 테두리(112b,114b)에 부착되는 제2석고보드(312,322)로 구성되는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재.
  4. 플랜지(112,114)가 웹(116)에 의해 일체로 연결되는 H형강(110)과, 상기 H형강(110)이 안착될 수 있도록 안착홈부(212,222)가 접합면에 형성되고 상기 안착홈부(212,222)에는 H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부가 삽입가능한 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)이 형성되는 구조용집성재 덧판(210,220)을 이용한 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법에 있어서,
    상기 H형강(110)의 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)에 접착제를 도포하고 제1석고보드(310,320)를 부착하는 단계;
    상기 분할된 구조용집성재 덧판(210,220)의 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 제2석고보드(312,322)를 끼우고, 상기 H형강(110)의 플랜지(112,114) 테두리에 접착제를 도포한 후, 상기 H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부를 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 끼우는 단계;
    상기 구조용집성재 덧판(210,220)의 접합단부(214,224)에 수지 접착제를 도포하여 상기 구조용집성재 덧판(210,220)을 접합시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법.
  5. 플랜지(112,114)가 웹(116)에 의해 일체로 연결되는 H형강(110)과, 상기 H형강(110)이 안착될 수 있도록 안착홈부(212,222)가 접합면에 형성되고 상기 안착홈부(212,222)에는 H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부가 삽입가능한 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)이 형성되는 구조용집성재 덧판(210,220)을 이용한 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법에 있어서,
    상기 H형강(110)의 플랜지(112,114)의 외부면(112a,114a)과 테두리(112b,114b)에 접착제를 도포하고 제1석고보드(310,320) 및 제2석고보드(312,322)를 부착하는 단계;
    상기 분할된 구조용집성재 덧판(210,220)의 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에
    상기 제1석고보드(310,320) 및 제2석고보드(312,322)를 부착한 상태의 H형강(110)의 플랜지(112,114) 단부를 상기 구조용집성재 덧판(210,220)의 끼움홈(212a,212b)(222a,222b)에 끼우는 단계;
    상기 구조용집성재 덧판(210,220)의 접합단부(214,224)에 수지 접착제를 도포하여 상기 구조용집성재 덧판(210,220)을 접합시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 강구조용 하이브리드 구조재의 제조방법.
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CN113463835A (zh) * 2020-03-31 2021-10-01 中国地质大学（北京） 组合工形梁及其的制作方法
KR102586863B1 (ko) 2022-10-11 2023-10-11 대한민국(산림청 국립산림과학원장) 목재칩을 이용한 구조용 판상재(SB, structural board) 제조방법

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