KR20120119970A - 건설용 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

건설용 구조체 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120119970A
KR20120119970A KR1020110108067A KR20110108067A KR20120119970A KR 20120119970 A KR20120119970 A KR 20120119970A KR 1020110108067 A KR1020110108067 A KR 1020110108067A KR 20110108067 A KR20110108067 A KR 20110108067A KR 20120119970 A KR20120119970 A KR 20120119970A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hollow
cell
cells
manufacturing
construction structure
Prior art date
Application number
KR1020110108067A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101319140B1 (ko
Inventor
김장훈
이충재
Original Assignee
아주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아주대학교산학협력단 filed Critical 아주대학교산학협력단
Priority to KR1020110108067A priority Critical patent/KR101319140B1/ko
Priority to PCT/KR2012/001306 priority patent/WO2013058444A1/ko
Publication of KR20120119970A publication Critical patent/KR20120119970A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101319140B1 publication Critical patent/KR101319140B1/ko
Priority to US14/257,758 priority patent/US20140227480A1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/02—Structures consisting primarily of load-supporting, block-shaped, or slab-shaped elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C1/00—Building elements of block or other shape for the construction of parts of buildings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/22—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C39/26—Moulds or cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/001—Producing wall or panel-like structures, e.g. for hulls, fuselages, or buildings
    • B29D99/0021—Producing wall or panel-like structures, e.g. for hulls, fuselages, or buildings provided with plain or filled structures, e.g. cores, placed between two or more plates or sheets, e.g. in a matrix
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C1/00—Building elements of block or other shape for the construction of parts of buildings
    • E04C1/40—Building elements of block or other shape for the construction of parts of buildings built-up from parts of different materials, e.g. composed of layers of different materials or stones with filling material or with insulating inserts
    • E04C1/41—Building elements of block or other shape for the construction of parts of buildings built-up from parts of different materials, e.g. composed of layers of different materials or stones with filling material or with insulating inserts composed of insulating material and load-bearing concrete, stone or stone-like material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like
    • Y10T428/24157—Filled honeycomb cells [e.g., solid substance in cavities, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like
    • Y10T428/24165—Hexagonally shaped cavities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)
  • Panels For Use In Building Construction (AREA)

Abstract

본 발명에 따르면, 내부가 중공이며 3차원 설정된 패턴으로 배열되어 있는 복수 개의 셀들이 셀 벽들에 의하여 구획되어 있는 중공구조체; 및 이러한 중공구조체의 외부를 둘러싸는 피복부를 포함하는 건설용 구조체 밀 그 제조방법이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 의하면, 중공구조체는 복수 개의 셀들이 셀 벽들에 의하여 구획되고 내부에는 중공이 형성되어 있기 때문에, 전체적인 중량을 감소시키면서도 줄어든 무게에 비하여 강성 및 강도를 적정 수준으로 유지할 수 있다. 또한 3차원 패턴으로 설치된 셀들로 인하여 균열이 발전하거나 충격에 의하여 파괴되는 것을 국부적인 부분으로 제한할 수 있다. 더욱이 중량이 감소되므로, 물류비 및 운반비용을 줄일 수 있다

Description

건설용 구조체 및 그 제조방법{Structures for construction and manufacturing method of the same}
본 발명은 건설용 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 셀들을 3차원 패턴으로 배열되도록 형성하여, 고층의 건물이나 대규모 구조물 등에 적용이 가능한 건설용 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고층건물이나 대용량 풍력발전기 타워 등 대규모 구조물의 건립에 사용되는 부재는 단면이 크고 육중하여 구조물의 무게를 증가시킴으로서, 기초의 크기가 커지게 되고 지정(地整) 공사에 많은 시간과 비용이 요구되는 결과를 초래한다.
뿐만 아니라 부재가 거대(massive)해 지면서 재료의 연속성으로 인하여 충격이나 피로 등 외력에 의하여 발생하는 균열이나 초기의 국부적인 파손이 전체 단면으로 수월하게 전이됨으로서, 부재의 저항력이 저하되거나 상실되는 정도의 파괴로 이어질 가능성이 높아지게 된다.
또한 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete)부재의 경우 단위부재의 크기를 가급적 크게 하여 전체 부재의 수를 줄여야 경제적임에도 불구하고, 그렇게 하였을 경우 무게의 증가로 인한 크레인 용량의 제한 및 운송수단의 제한 등을 초래하여, 결과적으로 물류비가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 중량을 감소시키면서도 줄어든 무게에 비하여 강성 및 강도를 적정 수준으로 유지시킬 수 있고, 나아가 연성 및 충격흡수 능력을 개선할 수 있는 건설용 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 내부가 중공이며 3차원 설정된 패턴으로 배열되어 있는 복수 개의 셀들이 셀 벽들에 의하여 구획되어 있는 중공구조체; 및 상기 중공구조체의 외부를 둘러싸는 피복부를 포함하는 건설용 구조체가 제공된다.
여기서 상기 셀은, 원형, 타원형, 다각형 및 곡선과 직선이 결합된 밀폐 형상 중 선택된 하나의 단면을 가질 수 있다.
또한 상기 중공구조체는 상기 복수 개의 셀 내벽에 각각 면 밀착하는 복수 개의 몰드들을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 몰드는 신축성이 있는 부드러운 재질로 만들어질 수 있는 데, 상기 몰드로는 스티로폼(Styrofoam), 플라스틱 및 팽창된 비닐(Inflated Vinyl) 중 선택된 하나로 만들어질 수 있다.
더욱이 상기 중공구조체는 상기 셀 벽들을 관통하여 상기 복수 개의 몰드들을 각각 연결 지지하는 복수 개의 연결체를 더 포함할 수 있다.
게다가 상기 셀 벽들에는, 상기 셀 내부에 형성된 중공을 서로 연통하는 연통홀이 적어도 하나 이상 각각 형성될 수 있다. 여기서 상기 중공구조체는 상기 연통홀에 내삽된 적어도 하나 이상의 튜브(Tube)를 더 포함할 수 있다.
나아가 상기 셀 내부의 중공에는 각각 유동성을 갖는 유체가 충진될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 건설용 구조체를 제조하는 방법으로서, 상기 셀의 내부에 형성된 중공에 대응하는 외부 형상을 가지는 복수개의 몰드를 준비하는 단계; 설정된 3차원 패턴에 대응하도록 상기 복수 개의 몰드를 배열하는 단계; 3차원 패턴으로 배열된 상기 복수 개의 몰드를 복수 개의 연결체에 의해 서로 지지 연결하는 단계; 목적에 부합하는 유동성 소재로 상기 몰드와 몰드 사이를 충진하여 셀 벽들을 형성하고, 양생시켜 중공구조체를 완성하는 단계; 및 상기 중공구조체의 외부를 둘러싸서 피복부를 형성하는 단계를 포함하는 건설용 구조체의 제조방법이 제공된다.
여기서 상기 건설용 구조체의 제조방법은 복수 개의 튜브를 이용하여 3차원 패턴으로 배열된 상기 복수 개의 몰드 내부를 서로 각각 연통하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 복수 개의 셀 내부에 형성된 중공에 유동성을 갖는 유체를 각각 충진하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한 상기 몰드는 신축성이 있는 부드러운 재질로 만들어질 수 있는 데, 상기 몰드로는 스티로폼(Styrofoam), 플라스틱 및 팽창된 비닐(Vinyl) 중 선택된 하나로 만들어질 수 있다.
본 발명에 따른 건설용 구조체 및 그 제조방법에 의하면, 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 중공구조체는 복수 개의 셀들이 셀 벽들에 의하여 구획되고 내부에는 중공이 형성되어 있기 때문에, 전체적인 중량을 감소시키면서도 줄어든 무게에 비하여 강성 및 강도를 적정 수준으로 유지할 수 있다.
둘째, 3차원 패턴으로 설치된 셀들로 인하여 균열이 발전하거나 충격에 의하여 파괴되는 것을 국부적인 부분으로 제한할 수 있다.
셋째, 중량이 감소되므로, 물류비 및 운반비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 부분 절개사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도,
도 3은 도 1에 나타낸 중공구조체에 연통홀이 형성된 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 도 1에 나타낸 셀들 내부에 유동성 유체가 충진된 상태를 도시한 단면도,
도 5는 도 1에 나타낸 중공구조체의 다른 실시예를 도시한 절개사시도,
도 6a 내지 도 6c는 도 1에 나타낸 중공구조체를 형성하는 셀들의 다른 실시예들을 각각 도시한 단면도들,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 8a는 도 7에 나타낸 건설용 구조체의 제조방법을 설명하기 위한 사시도,
도 8b는 도 8a에 나타낸 Ⅷ-Ⅷ 선에 따른 단면도,
도 9a는 도 7에 나타낸 건설용 구조체의 제조방법에서 각 몰드를 연통하는 일 실시예를 도시한 사시도,
도 9b는 도 9a에 나타낸 Ⅸ-Ⅸ 선에 따른 단면도,
도 10은 도 8a 및 8b의 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설용 구조체의 단면도,
도 11은 도 9a 및 9b의 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건설용 구조체의 단면도,
도 12는 도 11에 도시된 건설용 구조체에서 셀들 내부에 유동성 유체가 충진된 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 부분 절개사시도, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도, 도 3은 도 1에 나타낸 중공구조체에 연통홀이 형성된 상태를 나타낸 단면도, 도 4는 도 1에 나타낸 셀들 내부에 유동성 유체가 충진된 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 건설용 구조체(100)는, 중공구조체(110) 및 피복부(120)를 포함한다.
상기 중공구조체(110)는, 내부가 중공(111)이고 셀(Cell) 벽들(113)에 의하여 구획된 복수 개의 셀들(Cells;112)을 포함한다. 이러한 복수 개의 셀들(112)은 3차원으로 설정된 패턴으로 배열된다. 즉, 상기 셀 벽들(113)은 길이방향, 높이방향 및 폭 방향으로 배열되어 복수의 중공(111)을 갖도록 배열된다.
이와 같이 복수 개의 셀들(112)이 3차원으로 설정된 패턴으로 배열됨에 따라, 각 방향에서 작용하는 힘에 대하여 효과적으로 저항함으로써 균열이나 충격에 의한 파괴를 안정적이고 국부적으로 제한할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1 및 도 2에서는, 셀들(112)의 배열에 의해 형성된 3차원 패턴이 육면체의 보(Beam)와 같은 형상을 갖지만, 이는 예시적인 것으로서 제조된 구조체의 사용목적 등에 따라 다양한 3차원 패턴으로 배열하는 것이 가능하다. 따라서 본 명세서에 도시된 3차원 패턴에 의해 본 발명의 권리범위가 부당히 제한되어 해석되지 않아야 한다. 예를 들면, 팔면체 또는 십이면체 등과 같은 다면체의 3차원 패턴이나, 곡면을 갖는 3차원 패턴으로 배열하는 것이 가능하다.
또한 도 1 및 도 2에서는, 셀들(112)을 구획하는 셀 벽들(113)이 일체로 형성된 것으로 도시하고 있다. 또한 후술(後術)할 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 제조방법에서도 셀 벽들(113)을 일체로 형성하는 방법에 대해 개시하고 있다. 그러나 셀 벽들(113)을 일체로 형성하는 것은 예시적인 것으로서, 일체가 아닌 단위 셀을 접착층(미도시)을 이용하여 결합시키거나, 복수 개의 셀로 이루어진 셀 유닛(미도시)을 접착층을 이용하여 결합시킨 형태도 가능하다.
상기 셀들(112)을 배열하는 방법으로서, 매트릭스(Matrix) 형태를 선택할 수 있다. 그러나 여기서도 셀들(112)의 배열방법이 매트릭스 형태로 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 배열하는 것이 가능하다.
또한 상기 셀들(112)을 구획하는 셀 벽들(113)은, 구조적으로 응력을 유지할 수 있다면, 그 재료가 한정되지 않는다. 즉, 콘크리트, 세라믹스, 합성수지재, 금속재 등을 사용할 수 있다. 그리고 필요에 따라서는 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fiber) 등과 같은 보강재를 배근하여 보강하여 사용할 수 있다.
더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 셀 벽들(113)에는, 상기 셀(112) 내부에 형성된 중공(111)을 서로 연통하는 연통홀(114)이 적어도 하나 이상 각각 형성될 수 있다. 이러한 연통홀(114)은 상기 중공구조체(110)를 주조할 때 핀 또는 관형의 튜브(미도시)를 삽입한 결과, 각 셀 벽에 형성된다. 또한 상기 연통홀(114)에 삽입된 핀(Pin) 또는 튜브(Tube)는 중공(111)을 형성시키기 위한 형틀을 지지하는 역할을 수행한다. 또한 후술(後術)할 유동성 유체(130;도 4)를 상기 중공(111)에 충진하기 위한 통로의 역할을 수행할 수 있다. 도 3에서는 각 셀 벽(113)에 1개의 연통홀(1134이 형성된 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서 필요에 따라 복수개로 형성될 수 있다.
게다가, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 셀(112) 내부의 중공(111)에는 각각 유동성을 갖는 유체(130)가 충진될 수 있다. 유동성을 갖는 유체(130)로는 물 뿐만 아니라, 필요에 따라 기능성 첨가제가 포함된 액체 또는 기체를 사용할 수 있다. 여기서 전술(前述)한 연통홀(114)을 통해 상기 셀(112) 내부의 중공(111)에 유동성 액체(130)를 충진할 수 있으나, 이는 예시적인 방법으로서, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 건설용 구조체(100)는 무게를 가볍게 하기 위해서는 상기 각 셀(112)의 벽 두께(t)는 얇으면서도 순 길이(L)는 길게 하는 것이 유리하다. 하지만 이러한 셀 벽(113)의 두께(t) 및 순 길이(L)는 지탱하고자 하는 하중이나 강도에 의해 제한된다. 따라서 이하에서는, 하중이나 강도에도 지탱할 수 있는 두께(t)와 길이(L)의 관계를 알아보기로 한다. 단 여기서는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 중공구조체(110)가 복수 개의 셀들(112)에 의해 전체적으로 육면체의 3차원 패턴을 형성하고, 각 셀(112)이 정사각형의 단면을 가지는 경우로 한정한다.
먼저 아래의 수학식 1은 상기 셀 벽(113)의 두께(t)와 순 길이(L)를 대입하기 위해 나타낸 것이다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서 상기 Pcr은 임계좌굴하중이다.
상기 L은 셀 벽의 순 길이를 나타낸다.
상기 E는 탄성계수이다.
상기 I는 단면2차모멘트이며, 셀 벽의 휨에 대하여
Figure pat00002
이다.
상기 A는 단면적이며,
Figure pat00003
이다.
여기서 안전한 하중상태는 단면의 응력 fcr이
Figure pat00004
가 되어야 하므로,
Figure pat00005
이 된다.
상기
Figure pat00006
는 콘크리트의 압축강도이고,
Figure pat00007
는 철의 항복강도이다.
따라서 셀 벽 두께에 대한 길이의 비
Figure pat00008
는 아래의 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure pat00009
for concrete
Figure pat00010
for steel
여기서 상기 Ec는 콘크리트의 탄성계수이고, Es는 철의 탄성계수이다.
따라서 상기 셀 벽의 두께(t)에 대한 순 길이(L)의 상대비는 상기 수학식 2에 의해 제한되는 것이 바람직하다.
나아가 수학식 2에 ACI 318에 따른 콘크리트의
Figure pat00011
를 대입하면 아래의 수학식 3이 도출된다.
[수학식 3]
Figure pat00012
Figure pat00013
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 중공구조체(110)는 복수 개의 셀들(112)이 셀 벽들(113)에 의하여 구획되고 내부에는 중공(111)이 형성되어 있기 때문에, 전체적인 중량을 감소시킬 수 있다. 그러면서도, 셀 벽의 두께와 순 길이의 적절한 비를 선택함으로써, 줄어든 무게에 비하여 강성 및 강도를 적정 수준으로 유지할 수 있다.
도 1 내지 도 4에서는 상기 중공구조체(110)를 3차원 패턴으로 형성하는 셀들(112)의 단면이 사각형인 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서 다양한 형상이 가능하다.
도 5 내지 도 6c에서는 중공구조체(110a,110b,110c)를 형성하는 셀들(112a,112b,112c)의 다른 실시예들을 도시하고 있다. 여기서 도 5는 도 1에 나타낸 중공구조체의 다른 실시예이고, 도 6a 내지 도 6c는 도 1에 나타낸 중공구조체를 형성하는 셀들의 다른 실시예들이다.
상기한 바와 같이 상기 중공구조체(110)를 형성하는 각 셀(112)의 단면은 사각형을 포함하는 다각형의 형상이나 유려한 곡선으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 각 셀(112a)의 단면이 곡선과 직선이 결합된 밀폐 형상일 수 있다. 또한 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 각 셀(112b,112c))의 단면이 원형(도 6b 참조) 또는 타원형(도 6c 참조)일 수도 있다. 이러한 셀(112;112a,112b;112c) 단면의 형상들은 내부의 공간을 넓게 형성하면서도 하중 및 강도를 유지 시키는 효과를 갖는다. 따라서 중량이 감소되어 물류비 및 운반비용을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 피복부(120)는 상기 중공구조체(110)의 외부를 둘러싼다. 이러한 피복부(120)는 구조적으로 응력을 유지할 수 있다면 재료가 한정되지 않는다. 즉, 콘크리트, 세라믹스, 합성수지재, 금속재 등을 사용할 수 있다. 대안적으로는 마감 기능이 있는 복수 개의 패널(Panel)을 사용할 수도 있으며, 이 경우 상기 중공구조체(110)의 형상에 따라 각 방향의 외측에서 빈틈없이 일체로 결합된다. 이외에도 상기 피복부(120)는 구조물의 외부를 형성할 수 있는 다양한 소재를 사용할 수 있다. 필요에 따라 철근 또는 강화섬유 등과 같은 보강재를 배근하여 보강하여 사용할 수도 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 제조방법을 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도, 도 8a는 도 7에 나타낸 건설용 구조체의 제조방법을 설명하기 위한 사시도, 도 8b는 도 8a에 나타낸 Ⅷ-Ⅷ 선에 따른 단면도, 도 10은 도 8a 및 8b의 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설용 구조체의 단면도이다. 여기서 도 1 내지 도 6c에 나타낸 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일부재이므로 반복적인 설명을 생략한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체를 제조하기 위해서는, 먼저 완성할 상기 중공구조체(210)에 구비된 셀(112)의 내부에 형성된 중공(111)에 대응하는 외부 형상을 가지는 복수 개의 몰드(10)를 준비한다(S110).
상기 몰드(10)로는, 셀 벽들(113)의 강성(Rigidity)에 큰 영향을 미치지 않도록 하기 위하여 신축성(Flexibility)이 있는 부드러운(Soft) 재질로 만들어진 것이 바람직하다. 예를 들면, 스티로폼(Styrofoam), 플라스틱 또는 팽창된 비닐(Inflated Vinyl)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 전술(前述)한 바와 같이, 상기 셀(112)의 내부에 형성된 중공(111)의 형상은 육면체 형상을 포함하는 다양한 형태가 가능하므로 반복적인 설명을 생략하며, 상기 몰드(10)의 외형은 중공(111)의 형상에 대응할 수 있도록 형성된다.
다음으로, 설정된 3차원 패턴에 대응하도록 상기 복수 개의 몰드(10)를 배열한다(S120). 여기서도 전술(前述)한 바와 같이, 설정된 3차원 패턴으로는 육면체 형상을 포함하는 다양한 형태가 가능하며, 반복적인 설명은 생략한다.
상기 몰드들(10)이 설정된 3차원 패턴으로 배열되면, 상기 복수 개의 몰드(10)를 복수 개의 연결체(20)에 의해 서로 지지 연결한다(S130). 여기서 상기 연결체(20)로는, 장력이 부여된 줄 또는 핀(Tensioned string or pin)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 장력이 부여된 줄 또는 핀은, 제조과정 중 피복부(120)의 외측에 형성하는 거푸집(미도시)에 고정되도록 정착하고 장력을 부여할 수 있다. 한편, 도 8a 및 도 8b에서는 장력이 부여된 줄 또는 핀과 같은 연결체(20)가 몰드(10)를 관통하고 있은 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 상기 몰드(10)의 모서부에 벨크로 등과 같은 접합 보조재료 등을 이용하여 줄 또는 핀과 같은 연결체(20)에 몰드(10)를 고정시킬 수도 있다.
그 다음으로 목적에 부합하는 유동성 소재로 상기 몰드(10)와 몰드 (10)사이를 충진하여 셀 벽들(113)을 형성하고, 양생시켜 중공구조체(210)를 완성한다(S140). 여기서 셀 벽들(113)을 형성할 유동성 소재로는 구조적으로 응력을 유지할 수 있다면, 그 재료가 한정되지 않는다. 즉, 콘크리트, 세라믹스, 합성수지재, 금속재 등을 사용할 수 있다. 그리고 필요에 따라서는 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fiber) 등과 같은 보강재를 배근하여 유동성 소재를 충진할 수 있다.
끝으로, 상기 중공구조체(210)의 외부를 둘러싸서 피복부(120)를 형성한다(S150). 여기서도 상기 피복부(120)는 구조적으로 응력을 유지할 수 있다면 재료가 한정되지 않는다. 즉, 콘크리트, 세라믹스, 합성수지재, 금속재 등을 사용할 수 있으며, 필요에 따라서는 철근 또는 강화섬유 등과 같은 보강재를 배근하여 보강하여 사용할 수도 있다.
위와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 제조방법(S110~S150)에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예의 건설용 구조체가 완성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 건설용 구조체는, 중공구조체(210) 및 피복부(120)를 포함한다.
상기 중공구조체(210)는, 제조상 필수적으로 부가되는 것으로서, 상기 복수 개의 셀 내벽(113)에 각각 면 밀착하는 복수 개의 몰드들(10)을 더 포함한다. 여기서 상기 몰드(10)는 신축성이 있는 부드러운 재질로 만들어진 것 바람직한데, 스티로폼(Styrofoam), 플라스틱 또는 팽창된 비닐(Inflated Vinyl) 등으로 만들어 질수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 중공구조체(210)는 상기 셀 벽들(113)을 관통하여 상기 복수 개의 몰드들(10)을 각각 연결 지지하는 복수 개의 연결체(20)를 더 포함할 수 있다. 여기서도 상기 연결체(20)로는, 장력이 부여된 줄 또는 핀(Tensioned string or pin)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 9a는 도 7에 나타낸 건설용 구조체의 제조방법에서 각 몰드를 연통하는 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 9b는 도 9a에 나타낸 Ⅸ-Ⅸ 선에 따른 단면도이다. 또한 도 11은 도 9a 및 9b의 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건설용 구조체의 단면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 건설용 구조체에서 셀들 내부에 유동성 유체가 충진된 상태를 도시한 단면도이다. 여기서도 여기서 도 1 내지 도 8b 및 도 10에 나타낸 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일부재이므로 반복적인 설명을 생략한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설용 구조체의 제조방법(S110~S150)에서, 복수 개의 튜브(30)를 이용하여 3차원 패턴으로 배열된 상기 복수 개의 몰드(10) 내부를 서로 각각 연통시킬 수 있다(S161). 이러한 튜브들(30)은 부드러운 재질로 만들어진 것이 바람직하다. 또한 상기 튜브들(30)은, 그 내측을 통해 후술할 유동성 유체(130)가 충진되는 통로 역할을 한다.
위와 같은 건설용 구조체의 제조방법(S110~S161)에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예의 건설용 구조체가 완성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건설용 구조체는, 중공구조체(310) 및 피복부(120)를 포함한다. 여기서 상기 중공구조체(310)는 상기 연통홀(114)에 내삽된 적어도 하나 이상의 튜브(30)를 더 포함하게 된다.
다른 한편으로, 상기한 바와 같은 건설용 구조체의 제조방법(S110~S161)에서, 상기 복수 개의 셀(112) 내부에 형성된 중공(111)에 유동성을 갖는 유체(130)를 각각 충진할 수 있다(S162). 유동성을 갖는 유체로(130)는 물 뿐만 아니라, 필요에 따라 기능성 첨가제가 포함된 액체 또는 기체를 사용할 수 있다.
위와 같은 건설용 구조체의 제조방법(S110~S162)에 따르면, 도 12에 도시된 바와 같은 건설용 구조체가 완성된다. 이러한 건설용 구조체의 중공구조체(310)에서는, 상기 셀(112) 내부의 중공(111)에 각각 유동성을 갖는 유체가 충진되어 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 건설용 구조체 및 그 제조방법에 의하면, 중공구조체는 복수 개의 셀들이 셀 벽들에 의하여 구획되고 내부에는 중공이 형성되어 있기 때문에, 전체적인 중량을 감소시키면서도 줄어든 무게에 비하여 강성 및 강도를 적정 수준으로 유지할 수 있다.
또한 3차원 패턴으로 설치된 셀들로 인하여 균열이 발전하거나 충격에 의하여 파괴되는 것을 국부적인 부분으로 제한할 수 있다.
더욱이 중량이 감소되므로, 물류비 및 운반비용을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 몰드 20: 연결체
30: 튜브 100: 건설용 구조체
110(100a,100b,100c,100d),210,310 : 중공구조체
111: 중공 112(112a,112b,112c): 셀
113(113a,113b,113c): 셀벽 114: 연통홀
120 : 피복부

Claims (15)

  1. 내부가 중공이며 3차원 설정된 패턴으로 배열되어 있는 복수 개의 셀들이 셀 벽들에 의하여 구획되어 있는 중공구조체; 및
    상기 중공구조체의 외부를 둘러싸는 피복부를 포함하는 건설용 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀은, 원형, 타원형, 다각형 및 곡선과 직선이 결합된 밀폐 형상 중 선택된 하나의 단면을 가지는 건설용 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 내벽에 각각 면 밀착하는 복수 개의 몰드들을 더 포함하는 건설용 구조체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 셀 벽들을 관통하여 상기 복수 개의 몰드들을 각각 연결 지지하는 복수 개의 연결체를 더 포함하는 건설용 구조체.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 몰드는 신축성이 있는 부드러운 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 건설용 구조체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 몰드는, 스티로폼(Styrofoam), 플라스틱 및 팽창된 비닐(Inflated Vinyl) 중 선택된 하나로 만들어진 것을 특징으로 하는 건설용 구조체.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 셀 벽들에는, 상기 셀 내부에 형성된 중공을 서로 연통하는 연통홀이 적어도 하나 이상 각각 형성된 것을 특징으로 하는 건설용 구조체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연통홀에 내삽된 적어도 하나 이상의 튜브(Tube)를 더 포함하는 건설용 구조체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 셀 내부의 중공에는 각각 유동성을 갖는 유체가 충진된 것을 특징으로 하는 건설용 구조체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    복수 개의 셀들이 배열되어, 전체적으로 육면체의 3차원 패턴을 형성하고,
    상기 복수 개의 셀들이 각각 정사각형의 단면을 가지며,
    상기 셀 벽의 두께(t)에 대한 순 길이(L)의 상대비가 하기의 수학식에 의해 제한되는 건설용 구조체.
    수학식
    Figure pat00014
    또는
    Figure pat00015

    여기서, L은 셀 벽의 순 길이를 나타내며, t는 셀 벽의 두께를 나타내며, Ec(콘크리트) 및 Es(철)는 상기 중공구조체의 재료에 따른 탄성계수를 나타내며,
    Figure pat00016
    (콘크리트) 및
    Figure pat00017
    (철)은 상기 중공구조체의 재료에 따른 강도를 나타냄.
  11. 내부가 중공이며 3차원 설정된 패턴으로 배열되어 있는 복수 개의 셀들이 셀 벽들에 의하여 구획되어 있는 중공구조체를 포함하는 건설용 구조체를 제조하는 방법으로서,
    상기 셀의 내부에 형성된 중공에 대응하는 외부 형상을 가지는 복수개의 몰드를 준비하는 단계;
    설정된 3차원 패턴에 대응하도록 상기 복수 개의 몰드를 배열하는 단계;
    3차원 패턴으로 배열된 상기 복수 개의 몰드를 복수 개의 연결체에 의해 서로 지지 연결하는 단계;
    목적에 부합하는 유동성 소재로 상기 몰드와 몰드 사이를 충진하여 셀 벽들을 형성하고, 양생시켜 중공구조체를 완성하는 단계; 및
    상기 중공구조체의 외부를 둘러싸서 피복부를 형성하는 단계를 포함하는 건설용 구조체의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    복수 개의 튜브를 이용하여 3차원 패턴으로 배열된 상기 복수 개의 몰드 내부를 서로 각각 연통하는 단계를 더 포함하는 건설용 구조체의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 내부에 형성된 중공에 유동성을 갖는 유체를 각각 충진하는 단계를 더 포함하는 건설용 구조체의 제조방법.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 몰드는 신축성이 있는 부드러운 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 건설용 구조체의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 몰드는, 스티로폼(Styrofoam), 플라스틱 및 팽창된 비닐(Inflated Vinyl) 중 선택된 하나로 만들어진 것을 특징으로 하는 건설용 구조체의 제조방법.
KR1020110108067A 2011-04-21 2011-10-21 건설용 구조체 및 그 제조방법 KR101319140B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110108067A KR101319140B1 (ko) 2011-04-21 2011-10-21 건설용 구조체 및 그 제조방법
PCT/KR2012/001306 WO2013058444A1 (ko) 2011-10-21 2012-02-21 건설용 구조체 및 그 제조방법
US14/257,758 US20140227480A1 (en) 2011-10-21 2014-04-21 Structure for construction and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110037044 2011-04-21
KR1020110037044 2011-04-21
KR1020110108067A KR101319140B1 (ko) 2011-04-21 2011-10-21 건설용 구조체 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120119970A true KR20120119970A (ko) 2012-11-01
KR101319140B1 KR101319140B1 (ko) 2013-10-17

Family

ID=47507027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110108067A KR101319140B1 (ko) 2011-04-21 2011-10-21 건설용 구조체 및 그 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140227480A1 (ko)
KR (1) KR101319140B1 (ko)
WO (1) WO2013058444A1 (ko)

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB885211A (en) * 1957-09-03 1961-12-20 George Mountford Adie One-piece cellular structures and cores therefor
US3238278A (en) * 1962-01-15 1966-03-01 Owens Illinois Glass Co Method of forming a structural unit
US4330632A (en) * 1980-12-24 1982-05-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Lightweight concrete using polymer filled aggregate for ocean applications
JPS618597A (ja) * 1984-06-21 1986-01-16 Sumitomo Chem Co Ltd 蓄熱材パネル用中空板状体および蓄熱材パネルの製造方法
US4989688A (en) * 1989-02-16 1991-02-05 Soltech, Inc. Acoustical wall panel and method of assembly
DK166462B1 (da) 1990-10-01 1993-05-24 Joergen Breuning Plant, dobbeltspaendt jernbetonhuldaek og fremgangsmaade til fremstilling heraf
US5437936A (en) * 1991-05-13 1995-08-01 Johnson; Jeffrey D. Honeycomb core structure and method and apparatus relating thereto
US5923003A (en) * 1996-09-09 1999-07-13 Northrop Grumman Corporation Extended reaction acoustic liner for jet engines and the like
US20020152708A1 (en) * 1997-07-17 2002-10-24 Shiro Kimura Concrete block, block joint and block structure
CN2466272Y (zh) * 2001-02-02 2001-12-19 陈少军 建筑构件
JP3836016B2 (ja) * 2001-11-09 2006-10-18 五洋建設株式会社 埋込材ユニットおよびこれを使用したプレキャストコンクリート板ならびに中空スラブの構築方法
DE10222227B4 (de) * 2002-05-16 2006-07-06 Bernhardt, Gerold Betondecke und Verwendung derselben zum Temperieren von Gebäuden, sowie als Geschoßdecke, Gebäudedecke oder als Bodenplatte
US20050255289A1 (en) * 2002-07-25 2005-11-17 Wadley Haydn N Method for manufacture of cellular materials and structures for blast and impact mitigation and resulting structure
US6871725B2 (en) * 2003-02-21 2005-03-29 Jeffrey Don Johnson Honeycomb core acoustic unit with metallurgically secured deformable septum, and method of manufacture
JP2005068767A (ja) * 2003-08-22 2005-03-17 Kooki Kk ボイド型枠
US20050138877A1 (en) * 2003-12-30 2005-06-30 Kenji Inoue Plane lattice hollow concrete slab and cross arm brace
WO2007149535A1 (en) * 2006-06-21 2007-12-27 Ben Strauss Honeycomb with a fraction of substantially porous cell walls
CA2577424C (en) * 2007-02-02 2013-06-18 Guy Lemieux Block and connector system
KR100875698B1 (ko) * 2008-08-28 2008-12-23 주식회사 반석티비에스 중공슬래브용 유니트 패널
KR100901766B1 (ko) 2009-02-05 2009-06-11 주식회사 반석티비에스 1방향 하프ｐｃ를 이용한 2방향 슬래브 및 그 시공방법
KR101229450B1 (ko) * 2010-04-27 2013-02-04 삼성중공업 주식회사 2방향 중공슬래브를 위한 일체형 경량 집합체 및 이에 의한 2방향 중공슬래브

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013058444A1 (ko) 2013-04-25
US20140227480A1 (en) 2014-08-14
KR101319140B1 (ko) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101748829B (zh) 内藏条状多腔钢管混凝土芯板组合剪力墙
CN107190763B (zh) 由多根小桩束合成的类大直径桩及其施工方法
KR101331283B1 (ko) 건설 구조체용 몰드 및 이를 이용한 건설 구조체의 제조방법
CN105113539A (zh) 一种逆作法中组合多功能地下连续墙核心筒及其施工方法
KR101319140B1 (ko) 건설용 구조체 및 그 제조방법
CN102409755B (zh) 底部双重叠合型钢混凝土边框内藏钢板核心筒的作法
ES2408238B1 (es) Sistema constructivo
CN100593612C (zh) 一种现浇砼空心板
JP2016173007A (ja) 柱脚接合構造
CN105619593B (zh) 一种预制空心砼结构的装置
JP2006257851A (ja) 埋込材ユニット、それを用いた中空スラブ及びその施工方法
CN100420809C (zh) 一种现浇砼填充用空心胎体
CN101008252A (zh) 一种现浇砼空心板
CN100537977C (zh) 一种现浇砼填充用空心胎体
CN100537976C (zh) 一种现浇砼填充用空心胎体
CN100427698C (zh) 一种现浇砼填充用空心胎体
CN101025000A (zh) 一种现浇砼空心板
CN101021095B (zh) 一种现浇砼空心板
CN100412289C (zh) 一种现浇砼填充用空心胎体
CN100414054C (zh) 一种空腔模壳构件
CN100412288C (zh) 一种现浇砼填充用空心胎体
CN101025001A (zh) 一种现浇砼空心板
CN101025004A (zh) 一种现浇砼空心板
CN101008251A (zh) 一种现浇砼空心板
KR20180009676A (ko) 폴이 있는 부분 피씨 바닥판

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161004

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 6