KR20130082092A

KR20130082092A - 과압 완화 지붕 패널

Info

Publication number: KR20130082092A
Application number: KR1020127032832A
Authority: KR
Inventors: 로버트 워커 브루월튼
Original assignee: 이노벤테크 리미티드
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2013-07-18
Also published as: AU2011251910B2; EP2569489A1; AU2011251910A1; EP2569489B1; US20130269264A1; WO2011141576A1; US8713855B2; GB201008071D0

Abstract

지붕 패널로서 이용되기에 적합한 폭발 완와 패널은, 지붕 패널과 같이 배향되면, 패널의 각각의 인접한 종방향 연장 배수부(53) 위로 융기되고 제2 융기 종방향 연장부(54)를 가지는 융기 종방향 연장 에지부(52)를 포함하며, 제2 융기 종방향 연장부(54)는 상기 제2 융기부(54) 및 상기 에지부(52) 사이에 놓인 각각의 인접한 종방향 연장 배수부(55) 위로 융기되고, 상기 제2 융기부는 제1 지지 부재(38)에 고정되고, 상기 에지부는 제2 지지 부재(40 또는 42)에 장착되고, 이는 위쪽으로 굴절될 지붕패널의 에지가 상기 과압을 방출하도록 지붕 패널의 아래에서 적용되는 과압에 응답하여 그로부터 해제되는 한편 지붕 패널의 제2부가 상기 제1 지지 부재에 고정되어 남아 있는 방식으로 된다. 패널은 지붕 패널 카세트의 일부를 형성할 수 있거나 지붕 골조에 직접적으로 조립될 수 있다.

Description

과압 완화 지붕 패널{OVERPRESSURE RELIEF ROOF PANELS}

본 발명은 과압 완화 지붕 패널(overpressure relief roof panel)에 관한 것이다.

방 또는 건물과 같이, 통풍 설비가 장착된 벽 또는 지붕이 있는 밀폐체(enclosure) 내에서 갑자기 폭발이 일어나면, 밀폐체의 내부와 외부 간의 기설정된 과압(overpressure)에 따라 상기 벽 또는 지붕이 개방되도록 설계된 밀폐체가 알려져 있다.

보통 그러한 설비는 가연성 물질이나 폭발 물질이 다루어지는 환경, 예컨대, 석유 산업 및 가스 산업에서의 펌프실에서 이용된다.

WO89/11007은 벽에 사용되는 압력 완화 패널 설비를 설명하며, 벽에서의 패널 부재는 지지 프레임 내에서 중앙 가로대(middle cross-piece)로서 제공되는 지지 빔(support beam)에 연결된 중심 라인을 따라 제1 면 상에 고정된다. 상기 지지 빔에 평행하게 연장된 패널의 각각의 에지는, 패널이 과압의 영향 하에서 바깥쪽으로 변형될 경우, 자유로이 슬라이드할 수 있는 방식으로 끼워진다(trap). 폭발이 있는 경우, 깨지기 쉬운 연결부가 부러지고 중심 지지 빔의 각 측부에서 패널이 구부려져 그 에지를 자유로이 당기도록, 에지와 중심 라인 가운데에서, 깨지기 쉬운 연결부에 의해 패널의 양 반대면이 한 쌍의 추가 지지 빔에 대해 유지된다. 추가적인 변형은 자유 에지가 폭발 가스의 방출을 위하여 대형 개구(aperture)를 함께 개방하게 한다. 그러나, 그러한 설비는 지붕에 놓이도록 설계되지 않으며 패널 에지가 가장 낮은 지점에 있어 비가 오면 물에 잠기게 되는 바와 같이 충분히 내후성(weatherproof)으로 되지 않은 듯하다. 패널의 중심 고정부(fixing)는 낮은 수준일 것이며 방수가 가능하지 않을 것이다. 또한, 활 형(bowed shape)의 패널은 그 위에서 걷기 어렵거나 혹은 안전하지 않은 구조를 만들 것이다. 눈은 지붕 패널로부터 없애기 어려울 것이며 그 개구가 요구되는 설계 압력 하에 있는 것을 방해하기 쉽다.

GB2278376은 지붕 또는 벽에 대한 압력 완화 장치를 개시하며, 지붕 또는 벽에서 평강판(flat steel plate)이 하나의 에지에서 회전되며 그 반대 에지는 바깥쪽으로 융기하여 하부로부터의 압력을 완화할 수 있다. 그러나, 설명된 설비는 내후성의 관점에서 실용적이지 않을 것이다.

본 발명은 벽 또는 지붕 패널로 이용되기에 적합한 폭발 완화 패널을 제공하며, 지붕 패널로서 설치될 경우, 융기 종방향 연장 에지부(edge portion)를 포함하며, 상기 융기 종방향 연장 에지부는 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있고, 제2 융기 종방향 연장부를 가지며, 상기 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제2 융기 종방향 연장부 및 상기 융기 종방향 연장 에지부 사이에 위치한 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있고, 상기 제2 융기 종방향 연장부는 제1 지지 부재에 고정되고, 상기 융기 종방향 연장 에지부는 제2 지지 부재에 장착되고, 상기 지붕 패널의 아래에서 인가되는 과압(overpressure)에 응답하여 상기 지붕 패널의 융기 종방향 연장 에지부가 해제되어 상방향으로 이동하고, 상기 지붕 패널의 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제1 지지 부재에 고정되어 남아있음로써, 상기 과압을 방출하는 것을 허용한다. 제1 및 제2 지지 부재는 패널 아래에서 종방향으로 연장될 수 있다.

선택적으로, 패널의 상기 융기부는 또한 에지부이다. 대안적으로, 이는 패널의 폭 내에 있으며, 패널의 제2 에지는 상기 제1 에지와 유사하여, 패널의 제2 에지에서 또한, 융기 종방향 연장부가 있고 더 낮게 위치한 배수부는 제2 에지부 및 상기 제2 융기부 사이에 위치할 수 있다. 제2 융기부는 두 개의 에지 사이에서 대칭적으로 위치할 수 있다.

선택적으로, 상기 지붕 패널의 에지가 상기 제2 지지 부재로 에지 대향 슬롯 내에 끼워져 있고, 상기 에지부는 제2 지지 부재에 장착되고, 고정부의 상기 끼워진 부분의 너비를 짧아지게 하기 위한 지붕 패널의 상방향의 구부러짐이 에지를 당겨서 해제 시키는 방식으로 지붕 패널 아래에서 인가되는 과압에 응답하여 지붕 패널의 에지가 해제되어 상 방향으로 이동함으로써 상기 과압을 방출한다. 상술한 바와 같이 제2 융기부는 반대편 에지에 있지 않는 경우, 패널의 제2 에지는 그러한 과압 하에서 해제될 수 있도록 유사하게 고정될 수 있다.

상기 각각의 종방향 연장 배수부는 일체일 수 있거나 대안적으로, 이들은 예컨대, 종방향으로 연장된 융기 코러게이션(corrugation)이나 하나 초과의 그러한 코러게이션에 의해 구분될 수 있으며, 코러게이션은 이후 더 낮게 위치한 배수부로 구분된다.

그러한 융기 코러게이션은 패널 아래로부터의 충분한 과압에 응답하여 해제되도록 설계된 설비에 의해 횡방향으로 연속된 패널 지지 부재로 고정될 수 있다.

선택적으로, 상기 종방향으로 연장되는 융기 코러게이션은 보강 스트립에 의해 커버되고, 보강 스트립은 상기 코러게이션의 상부를 커버하는 상부벽 및 코러게이션의 측벽위로 연장되어 내려오고 상기 패널 아래로 부터의 과압에 응답한 코러게이션 벽의 확산에 의한 패널의 확장을 방지하고 외부 하중에 대한 증가된 저항을 제공하는 측벽을 가진다.

바람직하게는, 융기 에지들과 임의의 그러한 융기 코러게이션 사이에 위치한 패널의 부분이 평평하여, 보드의 배치에 장애물이 제공되지 않아 사람이 지붕을 유지 보수하기 위해 그 위에서 걸어 다닐 수 있다.

바람직하게는, 패널은 패널의 상기 에지부의 안쪽으로의 이동을 저지할 측면 압축을 받지 않는다.

제1 지지 부재 및 제2 지지 부재는 종방향 및/또는 횡방향으로 연장되는 지지부재를 더 포함할 수 있는 기형성된 지붕 지지 골조(framework)의 종방향 연장부일 수 있다. 패널 및 기타 유사한 패널은 요구되는 위치에 고정되어 이후 지붕에 대한 폭발 완화 특성을 제공할 수 있다.

그러나, 패널 및 요구되는 지지 부재는 지붕에 지붕에서의 설치를 위한 조립식 카세트(prefabricated cassette)로 제공될 수 있고, 따라서, 제2 태양에서, 본 발명은 벽 또는 지붕 골조에서 설치에 적합한 폭발 완화 카세트를 제공하며, 상기 지붕 패널의 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있는 융기 종방향 연장 에지부를 가지고 제2 융기 종방향 연장부를 가지는 폭발 완화 패널을 포함하고, 상기 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제2 융기 종방향 연장부 및 상기 융기 종방향 연장 에지부 사이에 위치한 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있고, 상기 폭발 완화 카세트는 상기 지붕 패널의 상기 제2 융기 종방향 연장부가 고정되는 제1 지지 부재 및 상기 지붕 패널의 상기 융기 종방향 연장 에지부가 장착되는 제2 지지 부재를 더 포함하며, 상기 지붕 패널의 아래에서 인가되는 과압(overpressure)에 응답하여 상기 지붕 패널의 융기 종방향 연장 에지부가 해제되어 상방향으로 이동하고, 상기 지붕 패널의 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제1 지지 부재에 고정되어 남아있음로써, 상기 과압을 방출하는 것을 허용한다.

그러한 카세트에서, 상기 폭발 완화 패널은 상술한 선택적인 특성 중 임의의 것을 가지는 폭발 완화 패널일 수 있다.

추가적인 태양에서, 본 발명은 여기에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 폭발 완화 패널 또는 폭발 완화 카세트를 포함하는 지붕 또는 벽을 포함하는 건물을 포함할 수 있다.

건물은 횡방향 연장 지지 부재(cross-wise running support member)를 포함할 수 있으며 지지 부재 위로 상기 폭발 완화 패널(들)이 놓이고 상기 패널은 상기 패널의 외측으로부터 적용되는 고정부에 의해 고정된다. 지지 부재는 포털 프레임(portal frame) 상에 지지되는 도리(purlin)일 수 있다.

본 발명의 패널이 주로 지붕에 이용되기 위한 것으로 설계되었지만, 또한 벽에도 사용될 수 있다는 것이 인정될 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 추가적으로 설명되고 도시될 것이다.
도 1은 본 발명의 압력 완화 패널을 포함하는 경사 지붕(pitched roof)의 평면도를 도시하고;
도 2는 도 1의 A-A 라인에서의 횡단면을 도시하고;
도 3은 도 1의 B-B 라인에서의 횡단면을 도시하고;
도 4는 명확화를 위하여 패널을 제거한 지지 프레임을 도시하는 도 3의 C-C 라인에서의 평면도를 도시하고;
도 5는 도 4의 D-D 라인에서의 횡단면도를 도시하고;
도 6은 도 1의 지붕의 리프 패널(leaf panel)에 대하여 이용되는 코러게이트 시트(corrugated sheet)에 대한 프로파일(profile)을 도시하고;
도 7은 도 1의 지붕에서의 패널의 보유된 에지에 대한 고정부의 세부 사항을 도시하고;
도 8a 및 도 8b는 도 1의 지붕에서 패널의 다른 에지의 해제 가능한 고정부에 대한 세부 사항을 도시하고;
도 9는 도 1의 지붕의 마루(ridge)에서의 패널의 연결에 대한 세부 사항을 도시하고;
도 10A 및 도 10B는 각각 측면에서(도 10a) 및 지붕 패널의 코러게이션을 통하여 X-X 라인에서(도 10b) 도시된 제1 유형의 완화 클립에 대한 세부도이고;
도 11a 및 도 11b는 제2 유형의 완화 클립에 대한 유사한 세부도이고;
도 12는 제2 실시예에 따른 지붕의 부분을 도시한 평면도이고;
도 13은 도 12의 지붕의 A-A 라인에서의 섹션을 도시하고;
도 14는 도 12의 지붕에서 이용된 지붕 패널의 프로파일을 도시하고;
도 15는 도 12의 지붕의 B-B 라인에서의 섹션을 도시하고;
도 16은 도 12의 지붕의 C-C 라인에서의 섹션을 도시하고;
도 17은 도 12의 지붕의 E-E 라인에서의 섹션을 도시하고;
도 18은 도 12의 지붕의 F-F 라인에서의 섹션을 도시하고;
도 19는 도 12의 지붕의 D-D 라인에서의 섹션을 도시하고;
도 20은 도 19에서 도시된 고정부의 클립의 부분 섹션의 측면도를 도시하고;
도 21은 지붕 패널의 아래에 제공되는 단열재(insulation)가 없는 수정된 실시예에 대한 도 15와 유사한 도면을 도시한 것이고;
도 22는 도 21의 실시예에서 이용되기 위한 도 19에서 도시된 고정 설비의 변경에 대한 도 19와 유사한 도면을 도시한 것이며;
도 23은 도 22의 G-G 라인에서의 섹션을 도시한다.

제1 실시예

예시적인 실시예에서, 본 발명은 지붕 지지 부재의 골조 내 개구를 채우기 위한 유형 중 다른 것에 인접하여 설치될 수 있는 지붕 패널 카세트의 유형을 가진다.

건물 또는 기타 유형의 밀폐체의 지붕에 대하여 적합한 그러한 카세트의 예시가 도 1 내지 도 11a 및 도 11b에서 도시된다. 도 1은 각각 1.8 m 폭 x 8.3 m 길이인, 3 카세트(10, 12 및 14) 6 세트에 의해 커버되는 경사 지붕 골조를 도시한다(도 1, 도 2, 도 3 참조).

지붕 골조는, 지붕의 각각의 경사진 표면 상에 3 세트의 3 카세트가 있는, 제1 박공(gable) 단부(18) 및 제2 박공 단부(20) 사이에서 연장되는 마루 빔(16)을 포함한다. 3 개의 카세트의 각각의 세트 사이에서, 지붕 트러스(truss)(30)는 마루 빔(16)으로부터 건물 측벽(22)으로 경사져 내려와 연장된다. 지붕의 각 경사 상에 카세트의 열이 있고 카세트의 중앙은 마루 빔에 평행하게 연장되는 가로 빔(24) 상에서 지지된다. 물론, 1열 초과의 카세트가 제공되어, 상부 열 및 하부 열의 카세트가 만나는 영역을 방수하기 위한 적절한 배열이 이루어질 수 있다.

16m x 20m (320m²)의 평면 영역을 가지는 도 1에서 도시된 건물에 대하여, 269m²의 폭발 완화 카세트에 대한 제공이 이루어진다. 지붕 및 패널의 프레임이 건물에서의 폭발 중에 및 폭발 이후에 제자리에 남아 있고 패널은 개방된 위치이지만 부착되어 남아있기 때문에 유효 통풍 영역은 더 적다(도 5참조). 유효 완화 영역은 약 200m², 즉, 전체 지붕 영역의 약 75%이다.

카세트(10)는 하측 상에 단열재 또는 불연성 또는 방음재를 위한 고 밀도 암면 단열재(36)로 선택적으로 커버되는 보통 1.5mm 두께(도 5)의 두 개의 내후성 스테인레스 강 또는 알루미늄 패널 리프(leaf)(32, 34)이 있는 1.8 m x 8.3 m 강 골조(도 4)를 포함한다. 단열재는 도 5에서 도시된 도면에서 좌측 패널(32) 아래에는 명확성을 위하여 생략되었으나, 실제로는 거기에도 제공될 것이다. 도 4에서 도시된 프레임은 두 개의 에지 빔(40, 42)의 중앙을 따라 또는 그 근방을 따라 연장하는 스파인 빔(spine beam)(38)을 포함한다. 특수형의 단부-프로파일(44, 46)은 프레임이 건물의 프레임에 단단히 볼트 접합되도록 각각의 단부(벽 단부에서는 44 및 마루 단부에서는 46)에 제공된다. 이러한 길이의 카세트에 대하여, 건물의 프레임에 또한 볼트 접합되어 설치되면 카세트를 단단히 할 수 있는 추가적인 크로스 빔(cross beam)(48)이 중간 길이에 또는 중간 길이 근방에 있다. 보통 1미터 당 카세트 전체에 걸쳐, 횡방향 빔(50)(바람직하게는 L 섹션)이 있다.

각각의 프레임은 용접되거나 볼트 조립(또는 부분 용접/ 볼트 접합)된다. 프레임은 바람과 눈의 하중 및 패널을 유지 보수하고 있을 수 있는 사람으로부터의 하중을 견뎌내도록 설계된다. 이는 또한 폭발에서 패널이 열리기 직전 및 열리는 동안에 이들에게 적용되는 단기의 동적인 힘 및, 적용 가능하다면, 인근의 유사 건물 내에서 터져나오는 폭발로부터 발생할 수 있는, 바깥 쪽에서 인가되는 폭발 압력에 대하여 설계된다.

패널은 연속해서 카세트의 길이를 따라 연속한 두 개의 경량 리프(32, 34)로 구성된다(도 1, 도 5 및 도 6 참조). 패널이 스윙되어 완전히 열린 위치를 지나 가서 인접한 패널의 개구를 뒤덮지 않도록 이러한 리프들은 등에 등을 맞대고 열리도록 구성된다(도 5를 참조). 이는 또한 내부의 폭발 중에 카세트 골조에 적용되는 동적 힘에 대한 지속 시간을 줄인다.

도 6의 프로파일 도면에서 도시된 바와 같이, 패널(32, 34) 그 자체는 각각 배수로로 역할할 수 있는 종방향 연장부(53)에 인접하고 종방향 연장부(53) 위에 있는 에지 플랜지(flange)의 형태인 융기 종방향 연장 에지부(52)를 포함한다. 패널의 반대 에지에서, 융기 에지 플랜지(54)의 형태인 제2 융기 에지부가 있다. 인접한 에지 플랜지(54)는 또한 배수로로 역할할 수 있는 종방향 연장부(55)이다. 선택적으로, 도시된 바와 같은 패널이 두 배의 폭을 가지는 패널의 절반으로서, 도시된 것의 미러 이미지인 제2 부분을 가지고, 그 각각의 플랜지(54)에서 전체적으로 연결되어, 각각의 측면에서 해제 가능한 에지 플랜지(52)가 있도록 한다. 인접한 패널의 에지 플랜지(54)는 스파인 빔(38)에서 서로 고정되고, 스파인 빔(38) 각각은 제1 종방향 연장 지지 부재를 구성한다. 에지 플랜지(52)는 각각 제2 종방향 연장 지지 부재를 구성하는 에지 빔(40 또는 42)에서 (패널의 방향에 따라) 해제 가능하게 고정된다.

설치는 카세트를 지붕 빔 위에 올리고 마루 빔에서의 처마 및 마루(도 9 참조)에 평행한 중간 빔(24)에서 볼트로 고정시기는 것의 단순한 문제이다. 카세트는 그 긴 에지를 따라 서로 볼트 접합되며 상부를 밀폐한다.

제안된 카세트 개념은 특히 지붕 패널로 이용하기에 적합하지만, 또한 (폭발 완화 대비에 기존의 가장 흔한)건물 또는 기타 밀폐체 내 벽에서 수직 또는 거의 수직인 카세트로 이용하기 위해 적용될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 또한 건축의 형태는 카세트 프레임이 부분-완성 건물(part-completed building)에 인도되고 설치되는 완화 패널 또는 리프를 가지고 제자리에 정립시킨 목적-설계형 건물 프레임으로 대체될 수 있도록 수정될 수 있다.

예시된 패널은 바람 하중에 대한 평면 유연성의 감소를 억제하고 내화성이 요구되어야 하는 내화성(불에서의 변형 감소)을 향상 시키도록 중앙에 가까운 코러게이션(56)(도 6을 참조)에 의해 종방향으로 고정된다. 패널(32 또는 34)은 (카세트의 스파인 빔(38)을 통한 섹션인) 도 7에서 도시된 바와 같은 에지(54)를 따라 모두 체결되고 볼트 접합된다. 대안적으로 패널은 미러 이미지 좌측 및 우측 절반이 그 에지(54)에 전체적으로 연결되어 예시된 폭을 두 배로 할 수 있다.

외부 에지(52)는 슬롯(58) 내에서 보유되고, 그 안에 실링 스트립(sealing strip)(60)을 가져 (존재하면) 단열재 아래로의 물의 진입 또는 가스의 외부로의 유출을 방지한다(도 8a 및 도 8b).

(일반적인 운용에서) 패널에 적용되는 풍력으로 인한 리프의 구부러짐(deflection)을 제한하기 위하여, 종방향 코러게이션(56)은 단부 프로파일(44 및 46) 상의 플랜지 및 각각의 가로 부재(48, 50)로 클립 고정된다. 도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b는 두 개의 대안적인 클립 구성을 도시한다. 도 4에서 도시된 예시에서, (본 예시에서 약 1.1m의 간격으로)1 카세트에 대하여 2x8 클립이 있다.

클립은 보통의 운용 환경(예컨대, 폭풍 바람 하중)에서 프레임에 대하여 단단히 그리고 영구적으로 패널을 고정하지만 내부적인 폭발 중에 적당히 낮은 하중에서 변형하여 그 부착물로부터 프레임의 횡방향 부재로 해제되기 위한 치수로 만들어 진다. 건물 내에서의 폭발 중에, 이들이 각각의 가로 부재로부터 해제될 때까지 내부 고정 클립의 구부러짐으로써(도 10a 및 도 11a를 참조) 제어된 해제 압력(예컨대, 30 내지 50hPa)이 보장된다.

각각의 도 10a 및 도 10b 또는 도 11a 및 도 11b 클립은 스테인레스 강과 같이 변형 가능한 재료로 만들어지고 볼트 접합되거나 아니면 리프의 종방향 코러게이션의 내측에 고정된다. 도 10a 및 도 11a는 두 개의 대안적인 클립 구성을 도시하며 도 10b 및 도 11b는 각각 클립에서의 코러게이션을 통하는 X-X라인 상의 섹션을 도시한다. 느린 하중 응용 및 폭발로 인해 일어날 고속의 하중 응용 둘 다에서 그 꼬임도(bending resistance)가 알려지도록 클립은 치수가 맞춰지고 대상 시험(bench-test)된다.

코러게이션(56) 아래에 고정되고 폭발 압력 하에서 해제되도록 설계된 클립에 대한 첫번째 설계는 도 10a 및 도 10b에 도시된다. J 섹션 클립(68)의 더 긴 암(arm)은 사다리꼴 프로파일(62) 및 탄성 중합체(elastomeric) 또는 섬유 개스킷(70)을 통과하는 볼트에 의해 코러게이션(56)의 하측에 볼트 접합된다. 클립(68)의 더 짧은 암은 L 형 빔(50) 아래에 잡히며, 폭발이 있으면, 도시된 점선 위치로 구부러져 패널을 빔에서 해제한다.

도 11a 및 도 11b에서 도시된 대안적인 배열에서, L형 브래킷(bracket)(72)은 빔(50)에 볼트 접합되고, J형 클립(68)은 브래킷(72)을 아래에서 잡고 건물 내에서의 압력을 넘은 폭발 하에 아래쪽으로 더 변형하는 굽은 클립(74)으로 대체된다.

완화 패널의 각각의 리프 그 자체는 특정 구부러짐 강도를 가지고, 클립의 변형(해제의 순간에 수 mm)은 이때 내부 압력에 대한 리프의 저항을 증가시켜 이러한 저항이 클립에 의해 제공된 것에 더해지도록 한다. 클립으로부터의 해제 이후에 리프는 리프의 횡방향 구부러짐 강도로 인하여 건물의 내부 압력에 대한 저항으로 구부러지고 팽출된다. 일정 수준의 구부러짐에서, (그 횡방향 곡률로 인한) 패널의 끼워진 부분이 단축하면서 보유 슬롯(58)의 외부 에지(52)가 실(seal)이 위치하는 보유 슬롯(58)(도 8b)에 대하여 빠져 나오기 위한 수준에 도달한다. 이 때부터, 패널 리프(32 또는 34)가 스파인 빔(도 5에서 X표 참조)에 고정의 라인을 중심으로 힌지를 댄채로, 저항 압력은 거의 0으로 떨어진다. 항복선(yield line)은 스파인 빔의 리프 각각의 측부에서 형성하며 패널의 개구에 대한 저항은 이후 이러한 항복선의 구부러진 저항만의 함수다.

리프의 스윙 동작은 하나의 리프가 활짝 열린 위치에서 다른 리프를 만나면 갑자기 멈춘다(도 5 참조). 이 때부터는, 건물로부터의 폭발 물질의 유출에 대한 제한은 카세트의 프레임을 지나는 흐름 영역의 제한(자유 영역은 전체 카세트 영역의 약 75%임)이다. 테스트는 단열재 중 일부가 폭발되어 나오지만, 이는 경량이고 무르므로, 곧 감속하며 원거리 영역에서의 사람 및 설비에는 심각한 해를 입히지 않을 것이라는 점을 나타낸다.

내부로부터의 폭발 하중 하에서, 압력 저항에 대한 3 개의 피크(peak)가 있다. 첫번째는 클립이 해제될 때, 두번째는 리프가 그 외부 에지를 따라 유지 슬롯으로부터 해제될 때 및 세번째는 패널이 그 힌지 라인을 중심으로 구부러질 때이다. 통풍 패널에 대한 유효 해제 압력은 이러한 3 개의 저항 중에서 가장 높고 통풍 프로세스의 유효성을 계산할 때의 주요 파라미터이다. 패널의 질량 및 리프 폭은 또한 통풍 효율에 대한 핵심 파라미터이다.

리프의 팽출 페이즈(bulging phase) 동안, 실(seal)이 있는 외부 에지 슬롯에서의 초과적인 슬라이드 저항으로 인하여 코러게이션이 평평해지지 않는 것이 중요하다. 이는 패널 개구의 이러한 페이즈에서 패널 리프를 넓게 하여 더 불룩해지는 굴절이 에지 슬롯으로부터의 패널을 해제하도록 요구되면 해제 압력을 증가시킬 수 있는 것을 의미한다. 이를 방지하기 위하여, 압착형 사다리꼴 프로파일(62)(도 10b, 도 11b)이 제공되어 코러게이트 패널이 폭에서 늘려지는 것을 방지한다. 이러한 프로파일은 여기서 수직 하중 수용량을 향상시키는 추가적인 이점을 가져, 향상된 외부의 폭발 압력 저항 및 지붕에서 보수 활동 중에 인근의 변형에 대한 줄어든 위험을 보장한다.

코러게이션의 상부에서의 리프 및 에지 연결을 통하여 모든 부가물을 만듦으로써 패널 아래로 빗물의 자연 배수를 허용하여 내후성(weathertightness)이 보장된다. 이는 패널이 깨끗하게 유지되는 것을 제공하는, 유출을 방지하는 신뢰성 있는 방법일 것이다. 패널의 긴 에지는 탄성 중합체 및/또는 매스틱 실(mastic seal)로 맞추어진다.

바닥의 짧은 에지는 자유 에지이고 이로부터 물이 배수로(gutter)로 떨어질 수 있으며 프로파일 형 리프의 하측에 대향하여 눌린 실은 처마 밑에서 올라 오는 비바람을 방지할 것이다. 이러한 보충 실은 유지 보수 중에 통풍 성능에 영향을 주지 않으면서 운용 중에 교체될 수 있다.

유사하게 지붕의 마루에서, 성형 및 압착한 메탈 캐핑 프로파일(metal capping profile)이 이용되며, 그 하부 에지를 지나는 비바람에 대하여, 패널 아래의 실은 추가적인 내후성을 제공하고 마루 프로파일을 지나는 물은 캐핑 프로파일(64)의 아래 공간(66)에 모아지고 배수될 수 있다. 캐핑 프로파일은 충분히 약하고 유현성이 있어 패널 완화 압력에 상당한 영향을 미치지 않는다.

눈 하중

카세트는 (적용 가능한) 눈 하중을 위하여 설계될 것이며, 고려 사항은 통풍 효율에서의 그 영향에 대한 패널에서의 눈 하중의 질량 및 빈도로 주어져야 할 것이다. 이를 방지하기 위하여, 추적 가열(trace heating)이 단열재의 상부에서 패널 리프의 아래로 제공될 수 있다. 그러한 가열이 그 아랫면에서 눈을 녹이는 것으로 전체 눈 층이 지붕의 표면에서 미끄러져 나갈 수 있는 결과가 되는 것이 상당히 가능하므로, 패널 상의 모든 눈을 녹이는 것이 불필요할 수 있다.

외부 폭발에 대한 저항

간혹, 외부의 폭발에 대한 저항을 위하여 폭발 완화 패널을 설계하기 위한 요구가 있다. 건물의 (벽 보다는)지붕에서의 완화 패널을 배치시킴으로써 폭발이 일어날 수 있는 다른 인근의 건물 또는 지역으로부터 도달하는 폭발 충격은 도달하는 폭발 폭풍(blast wave)에 대하여 완화 카세트의 표면에 대한 입사각이 너무 작으므로 반사되지 않을 것이다. 수직 패널에 비하여, 이는 주어진 폭발 시나리오(반사율이 보통 2 내지 2.5)에서 카세트에 적용되는 피크 동적 압력을 이등분할 것이다. 입사각이 패널에 대하여 약 45도가 아니면 마하 스템(Mach Stem)이 일으킬 수 있는 압력 증가를 또한 피할 것이다.

하나의 건물이 지붕-장착형 완화 패널에 의해 보호되면, 인접한 건물에서 야기된 입사 과압은 폭발이 인접한 건물을 향하는 방향으로 통풍되지 않고 대신 위쪽으로 되어 보통 더 낮을 것이며, 이는 건물 대 건물의 폭발 효과를 더 줄일 수 있다.

강한 내부 프레임으로 폭발 완화 패널을 지원하여, 폭발 충격의 제1 양성 페이즈가 견뎌지는 것이 보장될 수 있으며 지붕 구조가 인가되는 충격에 의한 동적 모션에 적용되면, 이는 패널의 튀어 오름이 리바운드(rebound)에 있어 튀어올라 열리더라도 충분할 수 있다. 패널에 대하여 설정된 통풍 압력이 리바운드 하중보다 작으면 패널은 열릴 것이다.

인근의 건물에서의 폭발에 이어지는, 다른 건물 또는 외부 화재로부터의 독가스에 대한 저항성

일부 환경에서는, 예컨대, 위험 물질이 처리되고 있는 인근의 유사한 건물 또는 플롯(plot)에서 폭발 직후에 독가스의 누출의 위험이 있으면, 높은 외부 폭발 과압에 응답한 리바운드 개방을 피하는 것이 요건일 수 있다.

제2 실시예

본 실시예는 건축 부재에 의해 이미 정의된 지붕 영역의 규모로 건축된 건물에서 쉽게 설치하는 데에 적합하며, 건축부재는 폭발 완화 패널을 가지는 지붕 패널을 고정하기 위하여 요구되는 장소에서 조립된다. 지붕 건축 부재는, 예컨대, 박공 단부 지붕의 마루에서, 지붕면의 가장 높은 에지에서 종방향으로 연장되는 부재(예컨대, 마루 거더(girder)) 및 지붕면의 가장 낮은 에지에서 종방향으로 연장되는 부재(예컨대, 처마 거더)를 포함할 수 있고, 상기 종방향 부재에 평행하게 연장한 도리(purlin)를 또한 포함할 수 있다. 이 모두가 포털 단부 프레임 및 또한 선택적으로 중간 포털 프레임에서 지지될 수 있다.

도 12에서 도시된 지붕은 마루 거더(116) 및 거기에 평행하게 연장되며 처마 거더(132)를 또한 지지하는 포털 프레임(130)에 의해 지지되는 도리(124)를 포함한다. 이러한 컴포넌트는 지붕 컴포넌트가 맞추어지기 전에 현장에서 미리 조립되었을 것이다.

지붕 패널(101(100 및 102))은 이하에서 설명되는 바와 같이 나란히 배열되고 종방향 에지에 의해 연결되는 우측 및 좌측의 이등분(100 및 102)의 미러 이미지로 만들어진다. 패널은 처마 거더(132)에 의한 하단부 및 도리(124)에 의한 상단부에서 지지된다. 절반(100') 및 절반(102')으로 만들어진 더 짧은 제2 패널은 도리(124)에서 지붕 거더(116)로 연장되고 이하에서 더 설명되는 바와 같이 패널(101)과 겹이음(lap joint)을 형성한다.

패널(101)의 프로파일과 그것의 더 짧은 버전의 프로파일은 도 14에 도시된다. 절반(100 및 102) 또는 절반(100' 및 102')을 대칭 분할하는 중심 평면이 있다. 각각의 프로파일은 제1 융기 종방향 연장 에지 플랜지(152) 및 제2의 반대 에지 플랜지(152)를 가진다. 에지 플랜지 사이는 제2 융기 종방향 연장부를 형성하는 중심 융기 코러게이션(154)이다. 또한, 중심 코러게이션(154) 및 에지 플랜지(152) 사이에서 적어도 하나의 융기 코러게이션(156)이 있다. 패널의 폭은 적절히 약 1400mm일 수 있다.

중심 코러게이션(154)은 사다리꼴 프로파일 부재 또는 캡 부재(161)에 의해 아래에서 지지되며 제2 사다리꼴 프로파일 부재(162)에 의해 위에서부터 보강된다. 플랜지 및 사다리꼴 프로파일은 자동 드릴링(self-drilling), 자동 태핑 스크루(self-tapping screw)(153)에 의해 고정된다.

도 15에서 도시된 바와 같이, 패널(101)은 절연 패널(136) 위에서 도리(124)로 장착된다. 패널(101)을 도리에 고정하기 위하여, 하부 프로파일(161)은 그 길이를 따라 간격을 두어 고정 개구가 있게 미리 드릴된, 부수적인 지지 플레이트(180) 및 인접하여 용접된 너트(182) 상에 용접된다. 지지 플레이트(180)는 도리에 볼트 접합된다. 지지 플레이트에서의 홀(hole)은 일부 측면 조정을 허용하도록 성형될 수 있다. 이러한 위치에서, 상부 프로파일(162)는 캡 플레이트(186)를 통하여 너트(182)로 통과하는 볼트(184)에 의하여 고정된다. 따라서, 하부 프로파일(161)은 먼저 도리(124)에 고정되며 뒤이어 패널(101)이 놓이고 이후 상부 프로파일(162)을 고정시킴으로써 패널을 고정할 수 있다.

도 18은 플랜지(152)에서 자유 에지가 있는 패널에서의 배열을 도시한다. 각각의 자유 에지는 하부의 탑 햇(top hat) 프로파일(190)의 에지 플랜지에서 지지되고 그것과 적절히는 스폰지가 거기에 끼워져 있는, 실링 스트립(194)이 있는 상부 탑 햇 프로파일(192)의 에지 플랜지의 아래 사이에서 끼워진다. 여기서, 또한 하부 프로파일(190)에 따르고 거기에 용접되며 도리(124)에 볼트 접합 하기 위하여 홀을 가지는 지지 플레이트(196)가 제공된다. 상부 탑 햇 프로파일은 SDST 스크루(198)에 의해 고정된다.

지붕을 조립함에 있어서, 하부 탑 햇 프로파일은 도리 및 패널에 고정되며 상부 탑 햇 프로파일은 이후 이들에 고정될 수 있다.

일반적으로, 프로파일(162)에 대하여 선호되지 않는 것은 아니지만, 프로파일들(161, 162, 190 및 192)은 패널의 원래의 길이 보다 짧은 길이로 대체될 수 있다.

각각의 코러게이션(156)과 협력하기 위하여, 브래킷(200)이 플레이트 내의 고정 홀을 이용하여 도리(124)에 볼트 접합된다. 브래킷(200)은 내부적으로 나사선이 있는 중앙 돌기(central boss)(208)를 가져 옷걸이 형의 연성강(ductile steel), 스프링강, 플라스틱, 또는 알루미늄 클립(206)의 중간 부분을 수용하는 직사각형의 슬롯(204)을 가지는 그 하단부에 횡방향 연장 플랜지(202)를 가진다. 클립(206)은 구부러지지 않고 슬롯을 통과하기에 더 길다. 그 상단부에서, 브래킷은 코러게이션(156) 내에 횡방향으로 연장된 상부 플레이트(210)를 가진다. 긴 볼트(212)가 사다리꼴 섹션 캡(214)에서의 개구를 통과하고, 이후 코러게이션(156)의 상부에서 개구를 통하여 클립(206)의 돌기(208)에 맞물린다.

조립에 있어서, 캡(214) 및 볼트(212)는 패널이 제자리에 있으면 맞추어질 수 있고, 고정 볼트의 길이는 프로파일(156)의 고정홀 및 브래킷(200) 사이의 임의의 정렬 불량에 대하여 조정하기 쉽게 만들 수 있다.

예컨대, 외부 폭발로부터 일어나는, 외부 압력에 대하여 및 바람에 의해 일어날 수 있는 약한 부압에 대하여 플레이트(210)는 지붕 패널에 대한 지지를 제공한다.

지붕 아래에서의 폭발이 있으면, 패널이 도 15에서 점선으로 도시된 위치로 이동하도록, 패널의 위로 구부러짐이 그 놓여진 부위를 짧게 함에 따라 패널의 에지(152)는 상부 및 하부 탑 햇 프로파일 사이에서의 공간으로부터 당겨진다. 연성 클립(206)은 패널이 굴절함과 같이 코러게이션(156)의 해제를 허용하도록 변형한다.

제3 실시예

도 21에서 도시된 바와 같이, 도 15에서 도시된 단열재(136)는 생략될 수 있으며 지붕의 건축은 적합하게 구성될 수 있다. 이는 지붕이 충분히 뜨거운 기후에서의 건물에 맞추어지는 곳에 바람직할 수 있다. 그러한 건물에서, 측벽은 열린채로 있거나 영구적으로 통풍될 수 있지만, 또한 지붕 영역을 통한 폭발 압력의 완화에 대한 요구가 있을 수 있다.

도 22 및 도 23에서 지붕 패널의 코러게이션(156)을 억누르기 위하여 도 19에서 도시된 고정부의 적절한 수정이 도시된다. 브래킷(200)은 도리(124)에 볼트 접합되는 브래킷(217)으로 대체된다. 브래킷(217)의 횡방향으로 연장된 플랜지는 클립(206)을 수용하는 홀 또는 슬롯을 포함한다. 홀 또는 슬롯에서 클립의 임시적인 유지를 위하여, 클립의 상부는 플랜지의 상부에 슬라이드되고 간섭 끼움(interference fit)으로 클립의 중심 돌기(208)를 수용하는 암 사이에서 형성된 개방 단부 슬롯을 가지는 리테이터(218) 내에 잡힌다. 대안적으로, 리테이너(218)는 이를 제자리에 고정하기 위해 암의 단부에 의해 형성된 탭을 구부린다. 이는 지붕 패널이 지붕 패널 아래로부터의 도움이 없이 위에서부터 맞추어질 수 있도록 브래킷(217) 상에 미리 장착되는 것을 가능하게 한다.

부품(215)은 패널이 개방되고 폭발 가스 물질이 아래에서부터 터져 나와 도리 및 열린 패널 상에서 힘을 발생시키면 측면 횡 좌굴(lateral buckling)에 대항하여 도리의 저면 플랜지를 연결하고 안정화 시키는 부재이다. 이는 또한 경량 부속품 등에 대한 지지를 제공한다.

이러한 상세한 설명에서, 명확히 달리 언급하지 않으면, "또는"이라는 단어는 기술한 조건 중 하나 또는 두 개가 만족되면 참값을 반환하는 연산자의 관점에서 사용되며, 이와는 대조적으로 연산자 "배타적 또는(exclusive or)"은 조건 중 단 하나 만이 만족할 것을 요구한다. "포함하는(comprising)"이라는 단어는 "구성하는(consisting of)"라는 의미보다는 "구비하는(including)" 이라는 관점에서 사용된 것이다. 위에서 인정된 모든 선행의 교시는 이에 따라 참조에 의하여 포함된다. 여기에서 임의의 사전에 게재된 문서에 대하여 인정되지 않은 것은 그 교시가 그 날짜에 오스트레일리아나 다른 곳에서 상식인 것을 인정하거나 나타낸 것으로 취급되어야 한다.

Claims

벽 또는 지붕 패널로서 이용하기에 적합한 폭발 완화 패널(explosion relief panel)로서,
지붕 패널로서 설치될 경우,
융기 종방향 연장 에지부(edge portion)를 포함하며, 상기 융기 종방향 연장 에지부는 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있고,
제2 융기 종방향 연장부를 가지며, 상기 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제2 융기 종방향 연장부 및 상기 융기 종방향 연장 에지부 사이에 위치한 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있고,
상기 제2 융기 종방향 연장부는 제1 지지 부재에 고정되고,
상기 융기 종방향 연장 에지부는 제2 지지 부재에 장착되고,
상기 지붕 패널의 아래에서 인가되는 과압(overpressure)에 응답하여 상기 지붕 패널의 융기 종방향 연장 에지부가 해제되어 상방향으로 이동하고, 상기 지붕 패널의 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제1 지지 부재에 고정되어 남아있음로써, 상기 과압을 방출하는 것을 허용하는, 폭발 완화 패널.
제1항에 있어서,
상기 지붕 패널의 상기 제2 융기 종방향 연장부는 에지부인, 폭발 완화 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 종방향 연장 배수부 각각은 서로 일체인, 폭발 완화 패널.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
지붕 패널로서 장착될 경우,
상기 융기 종방향 연장 에지부는 상기 제2 지지 부재에 장착되고,
상기 지붕 패널의 에지가 상기 제2 지지 부재에 대한 고정부(fixing)의 에지 대향 슬롯(edge facing slot) 내에 끼워져 있고(trapped), 상기 끼워진 부분의 너비를 짧아지게 하기 위한 상기 지붕 패널의 상방향의 구부러짐이 상기 에지 대향 슬롯으로부터 상기 에지를 당겨서 해제시키는 방식으로, 상기 지붕 패널 아래에서 인가되는 과압에 응답하여 상기 지붕 패널의 에지가 해제되어 상방향으로 이동함으로써 상기 과압을 방출하는, 폭발 완화 패널
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종방향 연장 배수부는 종방향으로 연장된 융기 코러게이션(corrugation)에 의해 각각 구분되는, 폭발 완화 패널.
제5항에 있어서,
상기 융기 코러게이션은 횡방향으로 연장된 패널 지지 부재에 상기 지붕 패널 아래로부터의 충분한 과압에 응답하여 해제되도록 설계된 고정부로 고정되는, 폭발 완화 패널.
제5항 또는 제6항에 있어서,
종방향으로 연장된 상기 융기 코러게이션은 보강 스트립(reinforcing strip)에 의해 커버되고,
상기 보강 스트립은 상기 융기 코러게이션의 상부를 커버하는 상부벽 및 상기 융기 코러게이션의 측벽까지 연장되어 내려오는 측벽을 가지고, 상기 기붕 패널의 아래에서 인가되는 과압에 의한 패널 이동으로 인한 원심력에 응답하여 상기 융기 코러게이션의 상부벽 및 측벽의 펼쳐짐에 의해 상기 지붕 패널이 확장하는 것을 방지하고 외부 하중에 대한 증가된 저항을 제공하는, 폭발 완화 패널.
제7항에 있어서,
상기 고정부는 지붕 지지 부재에서 개구(aperture) 아래에 배치된 변형 가능한 클립(clip)을 포함하고, 상기 클립은 상기 지붕 패널에 연결되어, 상기 과압에 응답하여 상기 클립이 상기 개구를 통하여 상기 지붕 패널을 해제하도록 하는, 폭발 완화 패널.
벽 또는 지붕 골조(framework)에 설치하기에 적합한 폭발 완화 카세트(cassette)로서,
상기 폭발 완화 카세트는, 지붕 패널로서 설치될 경우,
상기 지붕 패널의 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있는 융기 종방향 연장 에지부를 가지고 제2 융기 종방향 연장부를 가지는 폭발 완화 패널을 포함하고,
상기 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제2 융기 종방향 연장부 및 상기 융기 종방향 연장 에지부 사이에 위치한 인접한 종방향 연장 배수부 위로 융기되어 있고,
상기 폭발 완화 카세트는 상기 지붕 패널의 상기 제2 융기 종방향 연장부가 고정되는 제1 지지 부재 및 상기 지붕 패널의 상기 융기 종방향 연장 에지부가 장착되는 제2 지지 부재를 더 포함하며,
상기 지붕 패널의 아래에서 인가되는 과압(overpressure)에 응답하여 상기 지붕 패널의 융기 종방향 연장 에지부가 해제되어 상방향으로 이동하고, 상기 지붕 패널의 제2 융기 종방향 연장부는 상기 제1 지지 부재에 고정되어 남아있음로써, 상기 과압을 방출하는 것을 허용하는, 폭발 완화 카세트.
제9항에 있어서,
상기 폭발 완화 패널은 제2항 내지 제8항 중 어느 하나의 폭발 완화 패널인, 폭발 완화 카세트.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 폭발 완화 패널 또는 폭발 완화 카세트를 포함하는 지붕 또는 벽을 포함하는 건물.
제11항에 있어서,
횡방향으로 연장된 지지 부재(cross-wise running support member)를 포함하며, 상기 지지 부재 위로 상기 폭발 완화 패널 또는 상기 폭발 완화 패널들이 놓이고 상기 폭발 완화 패널들이 상기 폭발 완화 패널의 외측으로부터 적용되는 고정기에 의해 상기 지지 부재에 고정되는, 건물.
제12항에 있어서,
상기 지지 부재는 포털 프레임(portal frame) 상에서 지지되는 도리(purlin)인, 건물.