KR20110100608A - 변환각도 스틸 커튼월 및 평면, 입체면 좌굴방지 인장력 구조 시스템 - Google Patents

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KR20110100608A KR1020110083431A KR20110083431A KR20110100608A KR 20110100608 A KR20110100608 A KR 20110100608A KR 1020110083431 A KR1020110083431 A KR 1020110083431A KR 20110083431 A KR20110083431 A KR 20110083431A KR 20110100608 A KR20110100608 A KR 20110100608A
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Abstract

본 발명은 건축 외벽에 크기가 큰 대형화 복층 유리를 부착할 수 있는 스틸 금속 자재와 알루미늄 압출 자재를 혼합하여 사용하는 복합 구조의 스틸 커튼월로써 직선 위주의 유리 외벽이 아닌 불규칙적인 원형및 타원형 형태와 다양한 각도의 외벽유리를 부착할 수 있는 정첩 (Hinge) 방식으로 가변되는 각도 조절이 가능하며 스틸 커튼월로써 불안정한 T형상으로 오는 좌우 굴절의 휨 응력 방지를 위한 인장력 구조로 두께를 키우지 않고 얇은 두께(Slim Thickness)로 구조를 해결할 수 있는 스틸 커튼월로써 어떠한 분할 각도에도 사용할 수 있는 연결 관절 구조가 있는 인장력 파이프를 서로 당겨 힘의 균형과 구조적 안정성이 있으며 제작 설치비를 절약할 수 있는 스틸 커튼월이다. 구조적으로 우수한 스틸 금속과 복잡한 형상의 제작이 가능한 알루미늄 압출 자재(Bar)를 서로의 각 자재가 가지는 장점을 조합하여 하나의 형재(Combination Built-Up Profile Bar)를 구성하여 유리 고정용 알루미늄 자재를 액자 형태의 사각프레임을 고정하는 클립 자재가 서로 간섭이 없으므로 외부 방수용 실런트 코킹의 두께를 20mm 이하로 최소화하여 외관상 미려하며 외부 방수용 실런트 코킹 자재비를 절감할 수 있으며 건물 및 빌딩의 각 각도별 코너 부분의 2차원 평면, 3차원 변환각도에 설치를 간편하게 시공할 수 있는 인장력 구조 기능이 있는 스틸커튼월의 제작및 시공에 관한 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

변환각도 스틸 커튼월 및 평면, 입체면 좌굴방지 인장력 구조 시스템{Convert angle Steel Curtainwall & 2D, 3D each joint Connection tension member system }
본 발명은 건물 및 빌딩의 비 내력벽인 스틸 커튼월 형재(Bar)로써 외벽 유리의 다양한 각도에 사용할 수 있으며, 주 구조용 자재인 스틸금속 자재와 복잡한 형상이 가능하며 정밀한 알루미늄 압출 자재의 장점을 혼합사용하며 높은 충고에 적용하여 시공할 때 좌우 굴절로 인한 스틸 커튼월의 길이 방향의 휨 응력 방지용 관절구조인 인장력 자재에 대한 제작및 시공 공법에 관한 것이다.
종래의 기술 한국 출원번호 10-2009-0050751 [도면1] 참조, 스틸 커튼월은 단면상 직선인 180°평면에만 적용되는 단순한 평면에 사용되는 알루미늄과 스틸금속을 결합 사용하는 기술이었다.
스틸 금속재는 강도가 24.414 Kg/mm2, 알루미늄 압출 자재 강도는 7.138 Kg/mm2에 비해 3배 이상 스틸금속재가 우수하며, 인장강도는 15 Kg/mm2 로 알루미늄 압출자재 5 Kg/mm2 에 비해 3배 우수하므로 이러한 구조적으로 우수한 스틸금속 자재로 커튼월 제작하여 건축물의 1층 로비나 층고가 10m 이상 중간의 스라브(Floor Slab) 고정 없이 단독으로 상부 하부 고정 철물 만으로 건물, 빌딩 외부유리를 부착하는 비 내력벽인 커튼월에 설치 사례가 있으나 스틸금속을 절단 용접하여 조합한(Built-up) 스틸커튼월에 유리부착에 필요한 형상을 제작하기에는 알루미늄 압출자재에 비해 복잡하고 정밀하며 섬세한 형상의 제작이 한계가 있으므로 주로 단순한 평면, 입면상 180°인 직선에만 적용할 수 있었다.
다양한 각도의 평면디자인에 스틸커튼월의 적용이 어려운 스틸자재의 한계를 극복하지 못하며 높은 층고에 사용하다보니 단면의 관성 모멘트가 H형, 사각박스ㅁ형에 비해 불안정한 형상인 T형의 형재(Bar)가 대부분으로 외부 풍 압력에 의한 스틸 커튼월자재의 좌우 힘의 굴절 현상으로 휨 현상이 발생 되므로 이러한 좌굴을 방지하고자 T형의 스틸 금속의 두께(Thickness)를 높이는 과정에 제작 및 설치비 부담이 커졌다.
이러한 좌우 굴절현상을 방지하고자 종래의 기술 한국 실용신안등록번호 2004002840000(20051027) [도면2]참조 , 장력조절 부재 20번을 사용하였으나 스틸바 10번과 장력조절 부재의 연결 구조되는 양단의 스페이스 볼트가 2가 턴버클 형태로써 180°의 직선구간만 인장력구조로 결합되는 기술이므로 다변화되는 각도의 건축물 외벽에 사용할 수가 없다.
한국특허출원번호 10-2009-0050751(20090609) 알루미늄 프레임과 스틸 구조재 결합형태의 커튼월 시스템 한국신용신안등록번호 2004002840000(20051027) 건축용 커튼월구조
본 발명은 건축물 외벽의 스틸커튼월을 복잡한 건축물의 평면의 다변화되는 각도에 사용할 수 있는 스틸금속과 알루미늄의 조합한(Combination Built-Up) 기술적 과제로 한다.
스틸 커튼월의 높은 층고에 사용 시 구조적으로 외부 풍 압력에 의한 형재(Bar)의 좌굴을 인장력 자재인 스텐 파이프로 2차원 평면(2D) 3차원 입체면(3D)으로 자유로운 각조 조절이 가능한 인장력 자재(Tension Material)로 수직자재와 수직자재를 서로 당겨주므로 힘력을 방지하며 직선구간이 아닌 다변화되는 각도의 건축물에도 연결할 수 있는 연결 관절 구조이다. 건축물의 다양한 각도의 분할 구간에 사용할 수 있는 인장력 자재(Tension Material)를 사용하므로 스틸 금속자재의 판재 두께(Thickness)를 키우지 않고도 구조적으로 안정된 스틸커튼월을 건축물 및 빌딩에 적용 과도한 공사비를 절감하여 할 수 있는 스틸커튼월 제작 및 시공에 관한 공법의 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제이다.
길이가 긴 스틸 커튼월 자재의 길이의 휨 변위를 알루미늄 압출자재와 조합하여 유리 부착시 정밀한 유리 부착이 가능하며 외관상으로도 형재(Bar)의 직각도가 있는 스틸커튼월의 유리와 유리 끼리 만나는 외부 방수실리콘 코킹의 치수를 작게 할 수 있어서 외관이 미려하며 외부방수 실리콘 코킹의 자재 및 설치비를 절약할 수 있는 기술적 과제이다.
스틸 자재와 알루미늄 압출 자재를 혼합하여 사용시 이형 재질의 전위차로 오는 이온화 부식을 방지하는 기술적 과제이다.
스틸 자재와 알루미늄 압출 자재를 혼합 하나의 일체된 스틸 커튼월을 구성하는 기술적 과제이다.
수평재의 (Transom Bar)에 유리 부착 시 유리의 자기 중량(이하 자중)을 분산하여 안정되게 유리를 구조적으로 부착할 수 있는 기술적 과제이다.
본 발명은 스틸 금속재 100번과 알루미늄 압출 자재 200번과 유리 부착용 알루미늄 압축 자재 200번, 203번을 사용 정첩(hinge)의 원리를 이용하여 202번 기점으로 203번 크립(Clip) 자재가 다양한 각도의 분할이 용이하도록 하여 회전할 수 있는 구조로 외벽의 유리면을 자유로운 각도 분할이 가능하도록 하는 특성으로 한다.
스테인리스 스틸 금속의 관절구조 연결자재 (Arthritis Joint) 2차원 평면 (2D) 104번 105번 106번을 사용, 3차원 입체면(3D) 104번 507번 508번 장력재인 스테인리스 파이프 107번 108번을 오른 나사 방식으로 끼워 2차원 평면적인 (2D) 3차원인 입체적(3D)의 수직 및 수평을 다분 화되는 각도에 사용할 수 있는 인장력(Tension Material)을 구성하는 특성으로 한다.
스틸 금속자재 100번이 설치 높이가 높은 곳에 적용되는 관계로 단면이 Ⅰ형이므로 관성 모멘트가 상대적으로 길이 좌, 우측 방향 휨 응력이 발생된다. 이러한 휨 응력의 휨을 알루미늄 압출 자재 200번을 스테인리스 육각구멍 붙이 볼트 500번을 300mm 간격으로 미리 100번에 나사산(THREAD TAP HOLE) 가공 구멍 111번에 나사방식으로 결합하여 양 부재가 T형태로 휨 응력을 최소화하는 특성으로 한다.
알루미늄 압출 자재 200번에 유리 부착용 압출 자재 202번과 각도 분할이 가능한 정첩 (Hinge) 방식의 원형 회전할 수 있도록 하는 알루미늄 압출자재203번을 202번 내부에 슬라이더로 삽입 한다 알루미늄 203번은 별도로 직결 나사인 501번이 나사방식의 조임 고정되는 특성으로 한다.
스틸 금속자재 100번과 알루미늄 압출 자재 200번 사이 수지계인 폴리아미드(Poly-Amide) 301을 끼워 이형재질의 이온화 경향으로 오는 부식을 방지하는 특성으로 한다.
스틸 금속자재 100번과 알루미늄 압출 자재 200번의 조합화된 하나의 형재(Combination Built-Up Profile Bar)에 유리 부착용 알루미늄 압출 자재 202번 203번의 부착하여 다변화되는 여러 유형의 외벽 유리의 각도를 조정이 필요한 직결 나사 501번을 나사 방식으로 채결하여 완성되며 부드러운 합성고무 재질(E.P.D.M Gasket) 기밀재 400번을 중간에 213번에 끼워 기밀재 400번의 형상의 단면적만큼 수직 수평의 균형 (Vertical & Horizontal levering)을 조절할 수 있는 특성으로 한다.
유리 부착용 알루미늄 압출 자재 202번에 217번과 같이 돌출부위를 주어 유리 부착용 양면테이프 600번을 외부에서 부착할 때 육안으로 가늠자 역할이(Guide Line)이 될 수 있도록 하여 유리 구조용 실런트 코킹 700번이 직선과 수평선이 일직선화 할 수 있으며 구조용 실런트 코킹 도 충분한 구조적 안정된 깊이의 충진 삽입이 가능하고 또한 외관 또한 미려한 공법의 특성으로 한다.
수평(Transom Bar) 스틸금속자재 202번을 수직자재(Mullion Bar)와 연결 결합용 브라켓 철판( Gusset Plate)인 103번을 수직자재 100번에 용접 시공을 특성으로 한다.
수직 수평자재 연결 조립할때(Erection) 둥근머리 볼트너트(Cap Nut& Bolt) 113번을 사용하는 특성으로 한다.
유리 부착할 때 유리와 유리 사이의 실런트 코킹 공간인 900번 두께를 최소화하기 위한 알루미늄 압출 자재 203번의 양쪽이 서로 간섭되지 않는 격자 방향으로 설치되므로 외부 실런트 코킹 900번의 폭이 20mm 이하 작은 외부 실런트 코킹 줄눈을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
직선 구간이 아닌 2차원 평면 및 3차원 입체면의 여러 유형의 각도에 유리 외벽을 별도의 수직 자재를 제작하지 않고도 본 발명품으로 사용함으로 다양한 각도에 준하는 유리 외벽을 설치할 수 있다.
길이가 길어진 스틸 금속자재의 좌우 굴절의 휨을 방지할 수 있는 관절구조 연결자재로 다양한 각도에 인장력을 줄 수 있어 스틸커튼월의 스틸 금속자재의 두께를 줄일 수 있으므로 경제적인 효과가 있다.
구조적으로 우수한 스틸 금속재와 복잡한 형상의 단면이 가능한 알루미늄 압출형 자재를 혼합하여 사용하므로 유리 크기가 큰 대형 유리에 부착이 가능하며 외부, 내부 입면이 현대적으로 모던하며 간편한 특징이 있으며 그동안 스파이더로 유리를 부착하던 종래의 공법을 대신할 수 있으며 단열성능이 우수한 에너지 절약형 스틸커튼월을 제공할 수 있다.
[도면 1]은 종래 기술의 직선 180° 평면의 알루미늄과 스틸 구조자재 결합 형태의 커튼월 시스템을 설명하기 위한 도면
[도면 2]는 종래 기술의 직선 180°의 2차원 평면에 준하는 장력조절부재에 대한 수평자재와 90° 또는 180° 상태로만 설치되는 한계를 설명하기 위한도면
[도면 3] 본 발명의 구성 주,부 자재에 대한 자재 분할도
[도면 4] 본 발명의 수직 자재 부속자재 조립 구성을 설명한 평면도
[도면 5] 본 발명의 2차원 평면(2D) 연결 관절 구조의 조립구성을 표현한 단면 상세도
[도면 6] 본 발명의 스틸금속자재와 알루미늄 압출 형재 의 조합 상태를 알기 쉽게 확대한 단면 상세도
[도면 7] 본 발명의 스틸금속자재와 알루미늄 압출 자재 및 2차원평면(2D) 관절구조의 연결 결합상태를 설명하기 위한 입체 투시도
[도면 8] 본 발명의 직선 평면 180°의 유리 및 인장력자재 구성의 "예" 평면도
[도면 9] 본 발명의 수직 자재(Mullion Bar) 여러 유형의 각도 구성이 가능한 "예" 평면도
[도면10] 본 발명의 3차원 입체(3D) 관절구조 연결자재 부속평면 분할도
[도면11] 본 발명의 3차원 입체(3D) 관절구조 연결자재 부속자재의 평면상 자유로운 연결이 가능한 설명을 위한 조립 구성도
[도면12] 본 발명의 3차원 입체(3D) 관절구조 연결자재 부속의 수직 단면상 자유로운 연결이 가능한 설명을 위한 조립 구성도
[도면13] 본 발명의 스틸금속자재와 알루미늄 압출 형재 및 인장력 자재인 3차원 입체(3D) 관절구조 연결자재의 결합상태를 설명하기 위한 투시도
[도면14] 수평재 (Transom Bar) 단면 상세도
[도면 3]의 스틸금속자재 100번을 알루미늄 압출자재 200번을 하나의 형재(Bar)로 결합하기 위한 육각 구멍붙이 볼트 500번을 채결하기위해 나사산 탭 구멍(Thread tap hole) 111번을 미리 300mm 간격으로 가공한다.
알루미늄 압출 자재 200번도 300mm 간격으로 육각구멍붙이 볼트 500번 머리 부분이 관통하도록 212번의 넓은 구멍을 뚫은 후 211번의 작은 구멍(Hole)을 함께 뚫는다.
알루미늄 압출 자재 200번을 스틸금속자재 100번에 육각구멍붙이 볼트 500번을 와셔(Washer) 505번과 함께 212번 구멍(Hole)에 관통하여 나사방식으로 삽입한다. 이때 200번과 100번 사이 이온화 방지 폴리아미드(Poly-Amide) 301번을 끼운 상태에 채결한다.
알루미늄 자재 200번에 기밀재 (E.P.D.M Gasket) 400번을 끼우기 위한 213번 홈에 끼운다.
스틸금속자재 100번과 알루미늄 자재 200번의 조합된 하나의 형재(Combination Built-Up Profile Bar)에 유리 부착용 알루미늄 자재 202번을 외부의 유리 규격에 맞는 액자 형태의 사각형 프레임을 만들며, 이때 분할 각도가 가능한 고정용 클립 자재 203번을 100mm 길이로 슬라이더 방향으로 프레임 길이별 500mm 간격에 1개소씩 미리 삽입하여 액자 프레임의 틀을 구성한다.
유리 부착용 알루미늄 자재 202번과 203번은 여러 유형의 각도를 수용할 수 있는 정첩(Hinge) 구조를 갖고 있는 특성이 있다. [도면1] 참조
스틸금속자재 100번은 수평자재 102번을 결합할 수 있도록 결합용 브라켓 철판( Gusset Plate)인 103번을 미리 용접한다. 103번은 수평재 결합용 113번 가공 구멍(Hole)을 가공한다.
스틸금속자재 100번에 112번 좌굴 방지 나사산(Tread tap hole) 탭 구멍을 가공한다.
1차 스테인리스 관절구조 연결자재 104번은 스틸금속자재 양 끝단에 놓고 탬핑 볼트 502번으로 채결하며 2차 스텐레스 관절구조연결자재 105번을 채결 후 116번의 나사산 탭에 육각 구멍붙이 멈춤 나사 503번을 채결하여 1,2차 관절구조 연결 자재가 나사방식으로 채결할 때 헛도는 것을 방지한다. [도면1]참조
채결된 1차, 2차 스테인리스 관절 구조 연결 자재 104번 105번에 3차 연결자재인 106번을 육각 구멍 붙이 멈춤 나사 504번을 채결하여 2차원 방향의 관절구조 연결 자재를 완성한다.
1차, 2차, 3차 관절 구조 연결 자재는 서로 나사산에 의한 채결하는 특징을 갖고 있으며 3차 연결 구조 자재 106번 내부에 암 나사산을 갖고있으며 스테인리스 파이프 인장 자재인 107번에 숫 나사산(Thread) 가공을 30mm~50mm 하여 나사방식으로 결합한다. 수직 자재(Mullion)와 수직 자재를 서로 인장력으로 당겨주는 역할을 한다. [도면5], [도면7] 참조
2차, 3차 관절 연결재는 평면상으로 다양한 각도가 용이하도록 원형의 결합 형태를 특징으로 한다. [도면8], [도면9] 참조
3차원 입체면(3D)용 관절구조 연결자재인 2차 관절구조 연결자재 117번은 원형의 볼트 형태이며, 1차 연결 자재 104번에 받침대 역할의 506번을 나사방식으로 104번 내부에 나사방식으로 삽입 후 3차 고정 커버재인 116번을 나사방식으로 고정한다. [도면13] 참조
3차면(3D) 관절구조 연결 자재 507번은 원형의 볼트형태로 수평, 수직 자유로운 각도 변환이 가능하며 [도면11], [도면12]처럼 수평, 수직 인장력 파이프108번 과 나사 방식의 결합이 가능한 특성이 있다.
수평재 (Transom Bar) [도면14]의 유리 701번 부착시 유리자체 중량을 받치는 유리하중 분산용 받침대 (Support) 901번을 유리 701번 양 끝단 각 1개를 설치하므로 유리 시공할 때 구조적 안정성을 준다. 또한 상부 유리의 여유 공간 홈을 나무 받침 800번을 함께 사용한다.
100번 : 수직 스틸 금속자재 (Mullion bar)
102번 : 수평 스틸 금속자재 (Transom Bar)
103번 : 수평재 결합용 브라켓 철판 (Gusset Plate)
104번 : 스테인리스 스틸 금속 1차 관절 구조 연결 자재(2D, 3D용)
105번 : 스테인리스 스틸 금속 2차 관절 구조 연결 자재 (2D용)
106번 : 스테인리스 스틸 금속 3차 관절 구조 연결 자재 (2D용)
107번 : 스테인리스 스틸 파이프 인장자재(Tension Material)
(파이프 외부 나사산 가공)
108번 : 스테인리스 스틸 파이프 인장자재(Tension Material)
(파이프 내부 나사산 가공)
111번 : 연결 볼트 500번 채결용 나사산 탭 구멍
112번 : 관절구조 연결자재 채결용 나사산 탭구멍
113번 : 수평 자재 결합용 구멍 (Hole)
114번 : 수직 자재 걸림 방지 모따기 가공
115번 : 2차, 3차 관절구조 연결자재 결합용 나사산 탭 가공
116번 : 멈춤 나사 삽입용 나사산 탭 가공
117번 : 멈춤 나사 삽입용 나사산 탭 가공
200번 : 수직용 알루미늄 압출 형재
201번 : 수평용 알루미늄 압출 형재
202번 : 분할 각도가 가능한 유리부착용 알루미늄 압출 형재
203번 : 분할 각도가 가능한 유리부착용 알루미늄 압출 형재 고정 클립
211번 : 결합용 구멍 (Erection Hole)
212번 : 연결 육각구멍 붙이 볼트 500번 관통용 구멍 (Hole)
213번 : 기밀재 (E.P.D.M Gasket) 끼우는 홈
214번 : 정첩(Hinge)형태의 원형 알루미늄 클립
215번 : 알루미늄 클립 214번을 삽입할 수 있는 원형 (Hinge) 구조
216번 : 클립고정 직결나사 볼트 채결할 때 미끄럼방지 나사산
217번 : 유리부착용 양편테이프 부착 가이드(Guide) 돌출부분
300번 : 이온화 경향 부식방지 폴리아미드(Poly-Amide)
301번 : 연결 볼트 500번 관통용 구멍 (Hole)
400번 : 기밀재 (E.P.D.M Gasket)
500번 : 스틸금속자재 100번 알루미늄 압출자재 채결용 육각 구멍 붙이 볼트
501번 : 유리부착용 알루미늄 클립 자재 203번 고정용 스테인리스 직결나사 스크루 볼트 (Self Drilling Screw Bolt)
502번 : 스테인리스 스틸 1차 관절구조 연결자재 고정용 육각구멍 붙이 나사
503번 : 스테인리스스틸 2차 자재 고정용 육각 구멍 붙이 멈춤 나사
504번 : 스테인리스 스틸 2차, 3차 관절구조 자재 고정용 각도 분할용 육각 구멍 붙이 나사
506번 : 스테인리스 스틸 3D용 1차 관절구조 연결자재 내부 받침 볼트
507번 : 스테인리스 스틸 3D용 2차 관절 구조 연결자재
508번 : 스테인리스 스틸 3D용 3차 관절 구조 커버 자재 (Cover)
600번 : 유리부착용 양면테이프
700번 : 유리 부착 구조용 실리콘 실런트
701번 : 복층유리
800번 : 백업 재 (Back-Up 자재)
900번 : 외부 방수용 실리콘 코킹 자재

Claims (2)

  1. 스틸 금속재와 알루미늄 압출 자재 조합형 수직자재 (Mullion Bar) 및 수평자재 (Transom Bar)인 100번 102번에 알루미늄 압출 자재 201번 202번을 이온화 방지 폴리아미드(Poly-Amide) 300번을 삽입하여 외부 노출이 되지 않는 212의 구멍(Hole) 내부에 나사산 111번에 육각구멍 볼트 500번을 채결하여 하나의 자재로 조합하여 유리부착용 202번과 고정용 클립 자재 203번을 원형의 정첩형태 (Hinge)로 여러 유형의 평면상 각도 분할이 가능한 스틸커튼월 구조
  2. 스틸금속자재와 알루미늄 압출 조합형 수직자재(Mullion Bar)및 수평자재(Transom Bar)에 좌우 굴절에 의한 휨 방지하는 스테인리스 파이프 107번 108번을 나사산 (Thread)가공하여 스테인리스 스틸 자재인 관절구조 연결자재 104번, 105번, 106번, 506번, 507번, 508번을 나사 방식으로 결합하는 구조 2차원 평면(2D) 또는 3차원 입체면(3D) 여러 유형의 각도 기준점에 사용 할 수 있는 인장력(Tension) 기능의 스틸 커튼월 구조이다.
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