KR20150088126A

KR20150088126A - 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트

Info

Publication number: KR20150088126A
Application number: KR1020140008548A
Authority: KR
Inventors: 이승재; 손수덕; 조혜원; 김인혁
Original assignee: 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-31

Abstract

본 발명은 제작이 간단 용이하고, 접합부의 보강이 이루어져 안정된 비정형 그리드 쉘 구조물을 시공할 수 있도록 한 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트를 제공한다,
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 다수개의 단위부재가 접합되어져 외접되는 다각 단면을 형성하여 중앙에 형성된 중공, 중공의 외측 둘레를 따라 접합된 걸침편, 중앙에 상부 브리지 삽입공을 갖고 단위부재의 일측 단부에 접합되어 있는 상부 브리지 연결과, 상부 브리지 연결판의 내면에 접합되어 있는 상부 브리지 체결너트를 갖는 조인트 중심부재와, 상기 걸침편에 끼움되는 걸침홈을 양단부에 갖는 파이프형 연결부재를 포함하고; 상기 단위부재는 판상으로 접어져 일평면에서 밀착 상태로 포개져 있는 중앙 날개부, 중앙 날개부에서 양쪽으로 절곡되어 중공의 다각 단면을 제공하는 다각 판상부, 다각 판상부의 각 단부에서 외측으로 절곡된 측면 접합용 날개부를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트{Tenon joint of atypia greed shell structure}

본 발명은 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트에 관한 것으로, 특히 제작이 간단 용이하고, 접합부의 보강이 이루어져 안정된 비정형 그리드 쉘 구조물을 시공할 수 있도록 한 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트에 관한 것이다.

건축에서 비정형이 가지는 매력은 최근들어서 점화 확대되고 있다. 이러한 매력을 충족하기 위한 비정형 그리드 쉘 구조물은 4웨이 테넌 조인트, 6웨이 테넌 조인트를 포함하여 시공된다. 이러한 테넌 조인트들은 제작의 용이성, 결합부에서의 결합 강도 등이 고려되어야 한다. 특히 결합부에서의 결합 강도에 문제가 발생될 경우 그리드 쉘의 시공 오차가 발생되어 불안정화로 시공 품질이 저하된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1047934호의 삼각형셀구조를 이용한 육각구조의 곡면 커튼월 구조로서, 중심브라켓에 연결파이프를 고정하고, 중심브라켓의 둘레에 6개의 삼각형 외벽판체를 고정하여 육각형 단위 셀구조를 형성하며, 레이저로 절단된 삽입단부가 양단에 형성된 연결파이프와 중심브라켓에 장부 맞춤구조를 형성하여 서로 연결한 후에 용접하여 고정하고, 연결파이프에 판체고정브라켓으로 외벽 판체가 고정되면서 곡면이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전자의 배경 기술은 기하학적 곡면으로 쉽게 제작할 수 있고, 용접작업을 최대한 줄여서 커튼월을 형성할 수 있는데 반해, 연결파이프의 단부가 결합되는데 취약한 구조를 가지고 있다. 즉, 연결파이프의 삽입 단부측 홈부가 중심브라켓의 V자형 돌기부에 부분적으로 결합됨으로 인해 집중 응력을 받아 홈부의 변형 또는 파손이 발생될 소지를 가지고 있다. 이는 연결파이프의 삽입 단부측 홈부가 V자형 돌기부의 사선 부분에서 전부 끼워지는게 아니라 약간 걸치는 구조로 비스듬이 끼워질 수 밖에 없기 때문이다.

본 발명의 또 다른 배경기술로는 한국 등록번호 제10-0996902호로서, 상호 체결되는 멀리언과 트랜섬의 조립체의 체결 부위를 커버하도록 멀리언 또는 트랜섬을 따라 체결되는 일면이 개방된 중공의 마감 본체와; 상기 마감 본체를 상기 조립체에 결합시키는 체결 기구를 포함하며, 상기 체결 기구는: 상기 마감 본체의 개방부의 양단에 상기 중공부를 향해 암형 또는 수형 말단부를 갖는 제1 체결 연장편과, 이에 대응하여 상기 체결 연장편이 결합되도록 상기 멀리언 또는 트램섬에 형성된 수형 또는 암형의 제2 체결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 커튼월 시스템의 내부 마감 부재를 제공한다.

그러나 상기 후자의 배경기술은 건물 내부에 노출되는 멀리언 및 트랜섬의 체결 구조를 은폐하여 수려한 인테리어를 제공하는 데 반해, 제작 편의성 및 비정형 곡면을 추구할 수 없는 단점을 갖는다.

한국 특허 등록번호 제10-1067754호

본 발명은 제작이 간단 용이하고, 접합부의 보강이 이루어져 안정된 비정형 그리드 쉘 구조물을 시공할 수 있도록 한 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,

다수개의 단위부재가 접합되어져 외접되는 다각 단면을 형성하여 중앙에 형성된 중공, 중공의 외측 둘레를 따라 접합된 걸침편, 중앙에 상부 브리지 삽입공을 갖고 단위부재의 일측 단부에 접합되어 있는 상부 브리지 연결과, 상부 브리지 연결판의 내면에 접합되어 있는 상부 브리지 체결너트를 갖는 조인트 중심부재와,

상기 걸침편에 끼움되는 걸침홈을 양단부에 갖는 파이프형 연결부재를 포함하고;

상기 단위부재는 판상으로 접어져 일평면에서 밀착 상태로 포개져 있는 중앙 날개부, 중앙 날개부에서 양쪽으로 절곡되어 중공의 다각 단면을 제공하는 다각 판상부, 다각 판상부의 각 단부에서 외측으로 절곡된 측면 접합용 날개부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파이프형 연결부재는,

단부의 상부벽과 하부벽에 각기 삼각형태로 절개된 한 쌍의 상부 절개부와 한 쌍의 하부 절개부를 좌우 및 상하로 대칭되게 형성하고,

상기 걸침홈을 갖는 양측벽을 안쪽으로 굽힘시켜 양측벽의 상,하면을 상부벽과 하부벽의 내면 사이에 면접되도록 위치시킨 후, 상,하부벽과 양측벽의 접합면을 용접으로 접합시키고, 상,하부벽에 각기 중앙 날개부 끼움홈이 형성되어서 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 다각 판상부의 벌어진 각도는 120°를 이루어 중공은 6각 단면을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 다각 판상부의 벌어진 각도는 135°를 이루어 중공은 8각 단면을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 조인트 중심부재는 중앙에 브리지 삽입공을 갖고 단위부재의 타측 단부에 접합되어 있는 하부 브리지 연결판과, 하부 브리지 연결판의 내면에 접합되어 있는 하부 브리지 체결너트를 더 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트는, 파이프형 연결부재에 형성된 걸침홈이 형성된 좌,우 측벽이 상,하부벽에 확고히 접합 지지되어 있는 구조이므로 파이프형 연결부재의 단부 결합이 보강되는 효과를 얻게 된다.

또한 조인트 중심부재에 의해 제작이 간단 용이하고, 접합부의 보강이 이루어져 안정된 비정형 그리드 쉘 구조물을 시공할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트의 분해사시도.
도 2는 도 1의 조립된 사시도.
도 3은 도 2의 정면도.
도 5는 도 1의 단위부재가 상호 접합되어 있는 상태를 도시한 평면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 비정형 그리드 쉘 구조물의 기본적인 구성을 나타낸 사시도 및 평면도.
도 7은 본 발명에 적용되는 파이프형 연결부재의 제작 방법을 도시한 예시도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 적용되는 단위부재의 다른 변형예를 도시한 사시도 및 평면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 테넌 조인트를 이용한 비정형 그리드 쉘 프레임의 일부 사시도 및 그 정면도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트는, 도 2의 조인트 중심부재(10)와 도 6의 파이프형 연결부재(20)로 구성된다.

조인트 중심부재(10)는 도 1 및 도 5와 같이 다수개의 단위부재(12)가 접합되어져 외접되는 다각 단면을 형성하여 중앙에 중공(14)을 갖고 동시에 중공(14)의 외측 둘레를 따라 걸침편(16)을 갖는다. 또한 조인트 중심부재(10)는 중앙에 브리지 삽입공(14a)을 갖고 단위부재(12)의 일측 단부에 접합되어 있는 상부 브리지 연결판(15a)과, 상부 브리지 연결판(15a)의 내면에 접합되어 있는 상부 브리지 체결너트(17a)를 갖는다.

단위부재(12)는 일정한 두께를 갖는 금속 판재를 절곡시켜 제작된다. 단위부재(12)는 판상으로 접어져 일평면에서 밀착 상태로 포개져 있는 중앙 날개부(121), 중앙 날개부(121)에서 양쪽으로 절곡되어 중공(14)의 다각 단면을 제공하는 다각 판상부(122)(122), 다각 판상부(122)(122)의 각 단부에서 외측으로 절곡된 측면 접합용 날개부(123)(123)로 구성된다.

이때 도 5와 같이 다각 판상부(122)(122)의 벌어진 각도(θ1)는 120°를 이루어 중공(14)은 6각 단면으로 구성될 수 있다. 또한 도 8 및 도 9와 같이 다각 판상부(122)(122)의 벌어진 각도(θ2)는 135°를 이루어 중공(14)은 8각 단면을 구성할 수 있다.

또한 조인트 중심부재(10)는 도 1과 같이 중앙에 하부 브리지 삽입공(14b)을 갖고 단위부재(12)의 하부에 접합되어 있는 브리지 연결판(15b), 하부 브리지 연결판(15b)의 내면에 접합되어 있는 하부 브리지 체결너트(17b)를 더 구성할 수 있다.

파이프형 연결부재(20)는 도 6 및 도 7과 같이 조인트 중심부재(10)의 걸침편(16)에 끼움되는 걸침홈(204a)을 양단부에 갖는다. 파이프형 연결부재(20)는 연결 보강 구조를 갖기 위해 직사각 단면을 갖는 각파이프의 양 단부를 절개, 절곡, 접합 등의 방법을 통하여 보강된 구조를 갖는다.

파이프형 연결부재(20)는 도 7과 같이 각파이프(21)의 단부에 걸침홈(204a)을 형성한 후, 각파이프(21)의 단부의 상부벽(201)과 하부벽(202)에 각기 삼각형태로 절개된 한 쌍의 상부 절개부(201a,201a)와 한 쌍의 하부 절개부(202a,202a)를 좌우 및 상하로 대칭되게 형성한다. 이때 걸침홈(204a)은 파이프형 연결부재(20)의 연결시 각도 변환을 수용할 수 있도록 경사지게 형성됨이 바람직하다.

다음, 걸침홈(204a)을 갖는 양측벽(204,204)을 안쪽으로 굽힘시켜 양측벽(203,204)의 상,하면을 상부벽(201)과 하부벽(202)의 내면 사이에 면접되도록 위치시킨다.

그 다음, 상,하부벽(201,202)과 양측벽(204,204)의 접합면을 용접으로 접합시켜서 파이프형 연결부재(20)의 단부가 도 7과 같이 형성된다.

그 다음, 상,하부벽(201,202)에 절취되어 각기 센터날개부 끼움홈(201b,201b)이 형성된다.

이와 같이 제작된 파이프형 연결부재(20)는 조인트 중심부재(10)의 형태에 따라 도 9와 같이 4개 또는 도 5와 같이 6개가 조립되어 도 10과 같이 비정형 그리드 쉘 프레임(200)을 구성하게 된다.

이때, 파이프형 연결부재(20)는 단부가 걸침편(16)에 삽입되어 걸침된 후 단위부재(12)의 중앙 날개부(121)에 접합되어 연결된다.

이같이 파이프형 연결부재(20)가 조인트 중심부재(10)에 연결된 후 상측 브리지 연결판(15a)에 도 4와 같이 브리지(5)가 조립된다. 브리지(5)는 상부 브리지 체결너트(17a)에 나사 결합된다.

이같이 조립된 파이프형 연결부재(20)는 걸침홈(204a)이 형성된 좌,우 측벽(203,204)이 상,하부벽(201,202)에 접합 지지되어 있는 구조이므로 파이프형 연결부재(20)의 단부 결합이 보강되는 효과를 얻게 된다.

또한, 강판을 절곡시켜 제작된 단위부재(12)와, 단위부재(12)를 여러개로 접합시켜 조인트 중심부재(10)를 구성함으로써 제작이 간단 용이하여 비정형 그리드 구조물의 시공비용을 절감할 수 있다.

또한, 동일한 형상의 단위부재(12)를 가지고 다각 판상부(122)(122)의 벌어진 각도를 달리 함으로써 2가지 형태의 조인트 중심부재(10)를 쉽게 구성할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 조인트 중심부재
12: 단위부재
121: 중앙 날개부
121: 중앙 날개부
122: 다각 판상부
123: 측면 접합용 날개부
14: 중공
14a: 브리지 삽입공
15a: 상부 브리지 연결판
16: 걸림편
20: 파이프형 연결부재

Claims

다수개의 단위부재(12)가 접합되어져 외접되는 다각 단면을 형성하여 중앙에 형성된 중공(14), 중공(14)의 외측 둘레를 따라 접합된 걸침편(16), 중앙에 상부 브리지 삽입공(14a)을 갖고 단위부재(12)의 일측 단부에 접합되어 있는 상부 브리지 연결판(15a)과, 상부 브리지 연결판(15a)의 내면에 접합되어 있는 상부 브리지 체결너트(17a)를 갖는 조인트 중심부재(10)와,
상기 걸침편(16)에 끼움되는 걸침홈(204a)을 양단부에 갖는 파이프형 연결부재(20)를 포함하고;
상기 단위부재(12)는 판상으로 접어져 일평면에서 밀착 상태로 포개져 있는 중앙 날개부(121), 중앙 날개부(121)에서 양쪽으로 절곡되어 중공(14)의 다각 단면을 제공하는 다각 판상부(122)(122), 다각 판상부(122)(122)의 각 단부에서 외측으로 절곡된 측면 접합용 날개부(123)(123)를 갖는 것을 특징으로 하는 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트.
제 1항에 있어서,
상기 파이프형 연결부재(20)는,
단부의 상부벽(201)과 하부벽(202)에 각기 삼각형태로 절개된 한 쌍의 상부 절개부(201a,201a)와 한 쌍의 하부 절개부(202a,202a)를 좌우 및 상하로 대칭되게 형성하고,
상기 걸침홈(204a)을 갖는 양측벽(204,204)을 안쪽으로 굽힘시켜 양측벽(203,204)의 상,하면을 상부벽(201)과 하부벽(202)의 내면 사이에 면접되도록 위치시킨 후, 상,하부벽(201,202)과 양측벽(203,204)의 접합면을 용접으로 접합시키고, 상,하부벽(201,202)에 각기 중앙 날개부 끼움홈(201b,201b)이 형성되어서 제작된 것을 특징으로 하는 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트.
제 1항에 있어서,
다각 판상부(122)(122)의 벌어진 각도는 120°를 이루어 중공(14)은 6각 단면을 이루는 것을 특징으로 하는 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트.
제 1항에 있어서,
다각 판상부(122)(122)의 벌어진 각도는 135°를 이루어 중공(14)은 8각 단면을 이루는 것을 특징으로 하는 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트.
제 1항에 있어서,
조인트 중심부재(10)는 중앙에 브리지 삽입공(14b)을 갖고 단위부재(12)의 타측 단부에 접합되어 있는 하부 브리지 연결판(15b)과, 하부 브리지 연결판(15b)의 내면에 접합되어 있는 하부 브리지 체결너트(17b)를 더 갖는 것을 특징으로 하는 비정형 그리드 쉘 구조물의 테넌 조인트.