KR20160121137A - 박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 박스모듈은 상판 및 하판과, 상기 상판과 하판을 연결하는 벽체와, 상기 벽체에 형성되고, 수직방향으로 배치되어 강연선이 삽입되는 수직텐던공을 포함하여 이루어진다. 또한 본 발명에 따른 박스모듈을 이용한 조립식 건축물은 상판 및 하판과, 상기 상판과 하판을 연결하는 벽체를 포함하는 박스모듈; 및 다수의 박스모듈이 수평 배치되는 단위층과, 상기 단위층이 적층되어 다층구조로 이루어진 모듈조립체를 포함하여 이루어지되, 상기 모듈조립체에는 동일 열상으로 배치되는 박스모듈 군이 다수의 수직열을 형성하고, 일부 수직열상의 박스모듈 벽체에 연통되도록 형성되어 강연선이 삽입되는 수직텐던공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉 본 발명은 모듈조립체의 일부 수직열상에 배치되는 박스모듈들의 벽체에 수직텐던공이 연통되도록 형성되고, 수직텐던공들에 강연선이 삽입되어 베이스에 정착됨으로써 모듈조립체의 수직방향 구속력을 증대시키고, 이를 통하여 지진이나 진동 등에 의하여 조립식 건축물에 인가되는 횡력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있는 박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물을 제안하고자 한다.

Description

박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물{BOX STRUCTURE AND BOX TYPE MODULAR USING BOX STRUCTURE}

본 발명은 박스모듈을 적층하여 형성되는 모듈조립체에서 상하로 동일 열상에 배치되는 박스모듈들의 벽체에 상호 연통되는 수직텐던공을 형성하고, 수직텐던공에 강연선을 삽입한 후, 강연선의 하단을 베이스에 고정시켜 모듈조립체의 수직방향 구속력을 증대시킴으로써 지진이나 진동 등에 의하여 인가되는 횡력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있는 박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물에 관한 것이다.

일반적으로 모듈러 건축물은 박스 형태의 철골구조로 이루어진 단위유닛모듈을 공장에서 미리 제작하고 이들을 쌓아서 만든 구조물을 말한다.

즉, 상기 모듈러 건축물은 주요 구조재 및 설비, 수장재료 등을 공장에서 일체로 제작하여, 현장에서 적층함으로써 구성될 수 있다.

그리고, 이러한 모듈러 건축물의 단위유닛은 상부, 하부 및 인접모듈 간에 볼트결합을 통하여 건물을 완성하게 된다.

종래 모듈러 건축물은 학교나 군대시설 등 저층 위주의 건물에 사용하여 왔으나 고강도재료와 경량형강의 개발, 공장제작으로 인한 시공상의 편의 및 공기단축의 필요성 등으로 인하여 고층건물에서도 모듈러 건축물을 도입할 필요성이 대두되고 있다.

그런데, 고층 건물의 경우 풍하중이나 지진하중 등 횡력이 주요 설계대상이 되는데, 모듈러 건축물은 횡력에 대하여 주로 단위유닛모듈이 저항하므로 건물전체가 일체로 거동하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

이와 같은 문제를 해결하고자 단위유닛모듈의 경계에서 대면하는 바닥보와 천장보 상호 간을 볼트접합하여 횡력에 대한 강성을 높이는 방법이 사용되고 있다.

그러나, 이와 같이 볼트접합을 이용하여 단위모듈유닛 상호간을 연결하는 경우에도, 모듈러 건축물(특히, 고층 건축물)이 지진하중이나 풍력 등의 횡력을 받는 경우에 볼트접합부에서 발생하는 수직변위로 인하여 건물 전체의 수평변위가 발생하여 건물의 사용성 및 안정성이 저하되는 문제가 있다.

즉, 도 1의 (a)와 같은 고층 건축물은, 일반적인 시공방법으로 시공된 경우(도 1의 (b)참조)에 비해, 단위모듈을 적층하여 시공한 모듈러 건축물로 구성된 경우(도 1의 (c)참조)가 횡력에 대한 수평변위가 더 증가할 수 있어 문제된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1194170호(2012.10.18. 이하 '종래기술'이라 함) "모듈러 건축물의 접합구조 및 그 시공방법"이 개시되어 있다.

상기 종래기술은 상기 모듈러 건축물의 접합구조는 코어부와, 상기 코어부의 외주면에 결합되며, 상기 코어부에 연결접합되는 트러스부재를 구비한 연결패널과, 상기 코어부와 이격되게 설치되며, 기둥과 바닥보 및 천장보를 구비하여 상하로 적층되고 상기 연결패널과의 접합을 통해 상기 코어부와 연결되는 단위모듈을 포함하되, 상기 연결패널은 상기 단위모듈의 바닥보의 높이로 설치되는 바닥패널로 이루어지며, 상기 트러스부재는 트러스가 수평방향으로 배치되는 수평트러스로 제공되고, 상기 연결패널을 통해 상기 단위모듈로부터 상기 코어부로 하중이 용이하게 전달되어 외력에 일체로 거동하도록 구성될 수 있다.

상기 종래기술에 따르면 코어부를 이용하여 모듈러 건축물을 구성하고, 연결패널을 이용하여 상기 코어부에 단위모듈을 접합함으로써 상하로 적층되는 단위모듈 간의 접합부에서 발생하는 수직변위를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 모듈러 건축물의 횡력에 대한 저항력을 증가시킬 수 있다.

상기 종래기술은 연결패널의 접합을 통해 코어부와 단위모듈을 연결하되, 연결패널은 코어부에 연결접하는 트러스부재가 구비되어 있으나, 각 부재간의 조립이 복잡하고, 조립을 위한 작업 시, 작업 공수가 많다는 점에서 문제가 있다.

또한 상기 종래기술은 트러스부재가 구비된 연결패널을 이용하여 코어부와 단위모듈을 연결하고 있다는 점에서 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기에는 접합부위가 많다는 점에서 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1194170호(2012.10.18.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

박스모듈을 적층하여 형성되는 모듈조립체에서 상하로 동일 열상에 배치되는 박스모듈들의 벽체에 상호 연통되는 수직텐던공을 형성하고, 수직텐던공에 강연선을 삽입한 후, 강연선의 하단을 베이스에 고정시켜 모듈조립체의 수직방향 구속력을 증대시킴으로써 지진이나 진동 등에 의하여 인가되는 횡력에 대한 저항력을 증대시키고자 하는 것을 하나의 목적으로 한다.

또한 본 발명은 각 개별층의 박스모듈 상판 또는 하판, 또는 이들 모두에 수평텐던공이 형성되어 강연선이 설치되어 각 개별층마다의 수평방향 구속력을 부여함으로써 일체화시키고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 각 개별층에 설치된 강연선이 서로 직교하는 형태로 배치되어 각 개별층간의 상호보완적인 구속력을 부여함으로써 지진이나 진동에 의한 횡력이 어느 방향에서 가해지더라도 저항력을 높일 수 있고, 이에 의하여 건축물의 구조적인 안정성을 향상시키고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명에 따른 박스모듈은 상판 및 하판과, 상기 상판과 하판을 연결하는 벽체와, 상기 벽체에 형성되고, 수직방향으로 배치되어 강연선이 삽입되는 수직텐던공을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 상기 상판 또는 상기 하판, 또는 이들 모두에 형성되고, 수평방향으로 배치되어 강연선이 삽입되는 수평텐던공을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 상판 및 상기 하판의 수평텐던공은 평행하게 배치되거나, 또는 상호 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명에 따른 박스모듈을 이용한 조립식 건축물은 상판 및 하판과, 상기 상판과 하판을 연결하는 벽체를 포함하는 박스모듈; 및 다수의 박스모듈이 수평 배치되는 개별층과, 상기 개별층을 적층하여 다층구조로 이루어지는 모듈조립체;를 포함하여 이루어지되,

상기 모듈조립체에는 상하로 동일 열상에 다수의 박스모듈이 배치되는 다수의 수직열이 형성되고, 상기 수직열 중 일부 또는 전체 수직열상에 배치된 박스모듈 벽체에 연통되도록 형성되어 강연선이 삽입되는 수직텐던공을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 박스모듈의 상판 또는 하판, 또는 이들 모두에 형성되고, 상기 개별층에 배치된 박스모듈을 일체로 구속하기 위한 강연선이 삽입되는 수평텐던공을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 수평텐던공은 상기 박스모듈의 하판에 형성되고, 상기 모듈조립체에서 상기 각 개별층의 박스모듈의 수평텐던공은 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 박스모듈의 상판 및 하판의 수평텐던공은 평행하게 배치되거나, 또는 상호 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물은 박스모듈을 적층하여 형성되는 모듈조립체에서 상하로 동일 열상에 배치되는 박스모듈들의 벽체에 상호 연통되는 수직텐던공을 형성되고, 수직텐던공에 강연선을 삽입한 후, 강연선의 하단을 베이스에 고정시켜 모듈조립체의 수직방향 구속력을 증대시킴으로써 지진이나 진동 등에 의하여 인가되는 횡력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있다.

또한 본 발명은 각 개별층의 박스모듈 상판 또는 하판, 또는 이들 모두에 수평텐던공이 형성되어 강연선이 설치되어 각 개별층마다의 수평방향 구속력을 부여함으로써 일체화시킬 있다.

아울러 본 발명은 각 개별층에 설치된 강연선이 서로 직교하는 형태로 배치되어 각 개별층간의 상호보완적인 구속력을 부여함으로써 지진이나 진동에 의한 횡력이 어느 방향에서 가해지더라도 저항력을 높일 수 있고, 이에 의하여 건축물의 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 모듈러 건축물의 횡력에 따른 변위를 나타내는 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 조립식 건축물을 나타내는 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 박스모듈을 나타내는 절개 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 박스모듈의 다양한 변형례를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 수직텐던을 배치구조를 나타내는 평면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 수평텐던의 배치구조를 나타내는 평면도 및 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 수직텐던의 설치구조를 나타내는 평면도 및 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 수평텐던의 설치구조를 나타내는 측면도 및 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 박스모듈의 결합부를 나타내는 단면도,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 박스모듈 결합부의 또 다른 변형례를 나타내는 단면도.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 본 명세서상에서 사용되는 엄밀하지 않은 방향기준을 첨부된 도 6을 참조하여 설명하면,

도 6의 지면상에서 가로방향을 'x'방향이라 하고, 도 6의 지면상에서 세로방향으로 'y'방향이라 한다.

도 2 내지 도 4, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 박스모듈(10)은

상판(11)과, 하판(12), 상판(11)과 하판(12)을 연결하는 벽체(13)로 구성된 하나의 단위모듈로 구성된다.

즉 본 발명에 따른 박스모듈(10)은 육면체로 형성되고, 박스모듈(10)의 상판(11)은 천정 역할을 하고, 하판(12)은 바닥 역할을 하며, 벽체(13)는 박스모듈(10)의 측면을 구성하게 된다.

먼저 박스모듈(10)의 벽체(13)에는 상하방향으로 수직텐던공(14)이 형성되고, 수직텐던공(14)을 통하여 강연선(20)이 수직방향으로 설치된다.

다음으로 박스모듈(10)의 상판(11) 또는 하판(12), 또는 이들 모두에는 수평방향으로 수평텐던공(15)이 형성되고, 수평텐던공(15)을 통하여 강연선(20)이 수평방향으로 설치된다.

상기한 바와 같이 구성되는 박스모듈(10)은 정형화된 형태로 구성되고, 이렇게 정형화된 박스모듈(10)을 상하로 적층하게 되면 조립식 건축물이 축조된다.

또한 박스모듈(10)은 다양한 형태로 제작이 가능한데, 도 4의 도시와 같이 박스모듈(10)은 양측 벽체(13) 중, 일측 벽체(13)가 개방되는 일면 개방형(도 4의 (a) 참조), 양측 벽체(13)가 모두 개방된 양면 개방형(도 4의 (b) 참조) 및 양측 폐쇄형(도 4의 (c) 참조) 등과 같이 다양한 형태로 제작이 가능하다.

이에 따라 조립식 건축물의 제작 시, 공간의 용도에 따라 적정한 형태의 박스모듈(10)을 조립하여 설치하는 것이 가능하게 된다.

따라서 이하에서는 박스모듈(10)이 적층된 조립식 건축물을 설명하기로 하고, 박스모듈(10)을 구성하는 각 구성요소의 기능과, 이를 통하여 구현하고자 하는 사항들은 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 박스모듈(10)을 이용한 조립식 건축물은

정형화된 박스모듈(10)을 상하로 적층하여 다층구조로 조립되어 형성된다.

이 경우 조립식 건축물을 축조하기 전에 기초공사를 수행하여 기초부(B)를 형성한 후, 이 기초부(B)에 다수의 박스모듈(10)을 수평 배치시켜 개별층을 형성하고, 이렇게 배치되는 개별층에 또 다른 개별층을 적층하여 다층구조의 모듈조립체(MA)(1층, 2층, .... n층, ....)를 구성하게 된다.

따라서 모듈조립체(MA)는 여러 개의 개별층들이 적층되어 구성되고, 각 개별층의 박스모듈(10)은 상하로 동일 열상에 박스모듈(10)이 적층된 다수의 수직열로 구성된다.

즉 모듈조립체(MA)를 개략적으로 도시하면 도 1의 도시와 같다.

이 경우 통상적인 박스모듈(10)을 적층하여 모듈조립체(MA)가 축조되는 경우에는 동일 수직 열상에 배치되는 박스모듈(10)들은 박스모듈(10)의 상부 및 하부 모서리 부분에 고정구를 이용하여 박스모듈(10)을 고정시키게 된다.

그러나 상하로 적층된 박스모듈(10)이 모서리 부분만 고정되는 경우에는 지진이나, 진동이 가해지는 경우 모듈조립체(MA)는 특히 횡력에 대하여 취약한 구조를 갖게 된다.

이는 도 1의 도시와 같이 모듈조립체(MA)에 횡력에 가해지는 경우 건축물은 좌우측으로 변형이나, 휨이 발생될 수 있고, 이러한 변형이나 휨이 탄성한계를 넘어서는 경우 극단적으로는 건축물이 붕괴될 위험이 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 모듈조립체(MA)에 수직방향 구속력을 증대시켜 상기한 바와 같은 횡력에 대한 저항력을 증가시킴으로써 조립식 건축물의 내구성, 내진성 및 안정성을 담보하고자 한다.

이를 위하여 본 발명에 따른 모듈조립체(MA)에서 다수의 수직열 중에서 일부 수직열상에 배치된 박스모듈(10)의 벽체(13)에는 상호 연통되도록 수직텐던공(14)이 형성되고, 나머지 수직열상의 박스모듈(10)은 수직텐던공(14)이 형성되지 않는다.

이하에서는 수직텐던공(14)이 형성된 박스모듈(10)이 배치되는 수직열과, 수직텐던공(14)이 형성되지 않은 박스모듈(10)들이 배치되는 수직열을 구별하기 위해서 수직텐던공(14)이 형성되는 박스모듈(10)들의 수직열을 '코어'라 지칭한다.

즉 코어에 배치된 각 박스모듈(10)들의 수직텐던공(14)은 서로 연통되도록 형성되어 강연선(20)이 통과하게 되고, 이렇게 수직텐던공(14)에 삽입된 강연선(20)의 하단은 베이스에 장착 고정된다.

이 상태에서 코어의 최상층에 배치된 박스모듈(10)의 수직텐던공(14)에는 강연선(20)의 상단부가 노출되고, 이렇게 노출된 강연선(20)의 상단을 잡아당겨 프리스트레스를 가하게 되면 수직방향 구속력이 발생하게 된다.

이 경우 코어의 배치구조는 도 5의 도시와 같이 모듈조립체(MA)를 평면상에서 보았을 때, 중심에 위치하는 수직열과, 모서리 부분에 위치하는 수직열에 배치될 수 있다.

또는 도 5의 (a) 도시와 같이 중앙에 위치한 수직열과, 모서리 부분에 위치하는 수직열에 코어가 배치되거나, 또는 도 5의 (b) 도시와 같이 모서리 부분에 위치하는 수직열에 코어가 배치될 수 있다.

또한 도 5의 (c) 도시와 같이 박스모듈이 일렬 배치되는 경우에는 양측에 배치된 수직열에 코어가 배치되거나, 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만 중앙에 배치되는 수직열에 코어가 배치되는 것도 가능하다.

즉 코어의 배치구조는 도 5의 도시와 달리 다양한 형태로 배치가 가능하고, 이러한 경우에도 모듈조립체(MA)의 수직방향 구속력을 구조적인 측면에서 고려하여 가장 효과적인 배치구조로 채용하는 것이 가능하다.

한편 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 조립식 건출물의 모듈조립체(MA)는 상기한 바와 같이 개별층이 다층으로 적층되어 축조되는데,

이 경우 각 개별층에 배치되는 박스모듈(10)의 상판(11) 또는 하판(12), 또는 이들 모두에 구비된 수평텐던공(15)은 수평방향으로 동일 열상에서 연통되도록 형성된다.

따라서 동일 수평열상에 배치되는 박스모듈(10)의 수평텐던공(15)에 강연선(20)을 삽입한 후, 강연선(20)의 양단에 프리스트레스를 가하게 되면 각 개별층에 배치된 박스모듈(10)들은 수평방향으로 구속력이 발생하게 된다.

이러한 수평방향 구속력은 개별층에 배치된 박스모듈(10)들을 구속하여 일체화시킴으로써 지진이나 진동이 가해지는 경우 동일한 거동이 유도된다.

이를 위해 수평텐던공(15)은 상기한 바와 같이 박스모듈(10)의 상판(11) 또는 하판(12)에 설치되거나, 또는 박스모듈(10)의 상판(11) 및 하판(12)에 모두 설치되는 것이 가능하다.

이하에서는 수평텐던공(15)의 배치 위치에 따른 다양한 실시례를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 도 6 및 도 7의 (a) 도시는 수평텐던공(15)이 박스모듈(10)의 하판(12)에 설치되는 경우이다.

따라서 각 개별층에 설치되는 강연선(20)은 바닥면에 배치되어 프리스트레싱을 통하여 수평방향 구속력을 인가하게 된다.

이 경우 각 개별층 중에서 n층에 설치되는 강연선(20)이 'x'방향(도 7의 (a)으로 도시에서 지면에 대한 수평방향)으로 배치되는 경우 n-1층과 n+1층에 설치되는 강연선(20)은 'y'방향(도 7의 (a) 도시에서 지면에 대한 수직방향)으로 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

예컨대 지진이나 진동이 'y'방향에서 가해지는 경우 n-1층과 n+1층의 강연선(20)은 지진이나 진동이 가해지는 방향과 동일한 'y'방향으로 배치되어 있기 때문에 지진이나 진동에 대한 저항력을 가질 수 있다.

이때 n-1층과 n+1층 사이에 배치되는 n층은 비록 강연선(20)이 지진이나 진동이 가해지는 방향과 수직 방향으로 배치되어 있어 n층만을 고려할 때는 지진이나 진동에 대하여 취약할 수 있으나, n층은 지진이나 진동에 대한 저항력을 갖는 n-1층과 n+1층 사이에 배치되고, 동시에 n-1층과 n+1층에 의하여 구속되기 때문에 지진이나 진동에 대한 저항력을 갖출 수 있다.

따라서 각 개별층에 설치된 강연선(20)이 직교하는 형태로 배치됨으로써 각 개별층간의 상호보완적인 구속력이 부여됨으로써 지진이나 진동이 어느 방향에서 가해지더라도 저향력을 갖출 수 있게 되는 것이다.

다음으로는 수평텐던공이 박스모듈(10)의 상판에 형성되어 강연선이 각 개별층의 상부에 설치되는 경우 강연선이 각 개별층의 하판에 배치되는 경우와 동일한 기능과 효과를 얻을 수 있다.

이 경우에도 각 개별층의 강연선(20)은 직교하는 형태로 배치될 수 있다.

다만 건축물의 구조적인 측면이나, 시공성 등을 고려할 때, 수평텐던공(15)이 박스모듈(10)의 상판(11)에 형성되는 경우보다 박스모듈(10)의 하판(12)에 형성되는 경우가 유리한 측면이 있다.

나아가 도 7의 (b) 도시와 같이 수평텐던공(15)은 박스모듈(10)의 상판(11) 및 하판(12) 모두에 형성되는 것이 가능하고, 이러한 경우에는 강연선(20)은 각 개별층의 바닥면과 천정에 설치된다.

이러한 경우에도 각 개별층에서 n층의 상판(11)과 하판(12)에 설치되는 강연선(20)이 'x'방향으로 배치되는 경우, n-1층의 상판(11)에 설치되는 강연선(20)은 'y'방향으로 배치되고, n+1층의 하판(12)에 설치되는 강연선(20) 역시 'y'방향으로 배치될 수 있다.

또한 각 개별층에서 n층의 상판(11)과 하판(12)에 설치되는 강연선(20)이 직교하는 형태, 예컨대 n층의 상판(11)에 설치되는 강연선(20)이 'x'방향으로 배치되면 n+1층의 하판(12)에 설치되는 강연선(20)은 'y'방향으로 배치되고, n층의 하판(12)에 설치되는 강연선(20)이 'y'방향으로 배치되면 n-1층의 상판(11)의 강연선(20)은 'x'방향으로 배치될 수 있다.

이는 전술한 도 6 및 도 7의 경우와 같이 각 개별층에 설치된 강연선(20)들이 각각 직교하는 형태로 배치되어 각 개별층간의 상호보완적인 구속력을 부여하기 위함이다.

아울러 각 개별층의 상부와 하부에 설치되는 강연선(20)이 직교하는 형태로 배치되는 경우에는 각 개별층의 상판에서는 'x'방향(또는 'y'방향) 구속력이 인가되고, 각 개별층의 하판에서는 'y'방향(또는 'x'방향) 구속력이 인가되기 때문에 각 개별층마다의 구속력을 통한 일체화는 보다 배가될 수 있다.

아울러 이하에서는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 박스모듈(10)의 제작 및 강연선(20)의 설치구조에 대하여 보다 상세하게 기술하기로 한다.

먼저 박스모듈(10)을 제작하기 위한 거푸집을 설치 한 후, 수직 및/또는 수평텐던공(15)을 설치하기 위해 관 형태의 덕트(D)를 거푸집에 배치시키게 된다.

이 경우 수직텐던공(14)의 경우에는 수직방향으로 세워지도록 거푸집에 설치하고, 수평텐던공(15)의 경우에는 거푸집의 바닥으로부터 일정 높이만큼 이격되도록 설치하게 된다.

이 상태에서 거푸집에 콘크리트의 타설하고, 양생하게 되면 덕트(D)에 의하여 수직 및/또는 수평텐던공(15)이 형성된 박스모듈(10)이 제작된다.

이때 수직텐던공(14)을 위한 덕트(D)의 양단에는 상광하협 형태의 트럼펫(T)이 형성되어 수직텐던공(14)을 통하여 상부로부터 삽입되는 강연선(20)의 진입이 용이하도록 한다.

또한 수평텐던공(15)을 위한 덕트(D)는 양단이 박스모듈(10)의 바닥면 양측부로 일정 길이만큼 노출되도록 형성된다.

이 경우 전술한 바와 같이 박스모듈(10)의 형태 중에서 개방형인 경우 개방된 벽체(13) 쪽의 바닥은 일정 부분에 콘크리트가 타설되지 않은 현장타설용 공간부(S)가 형성된다.

이 현장타설용 공간부(S)는 박스모듈(10)을 현장에서 조립하는 경우 인접한 박스모듈(10)간에 연통되는 수평텐던공(15)을 설치하기 위해 박스모듈(10)의 바닥으로부터 노출된 덕트(D)의 단부를 덕트 커플러(DC)로 연결하기 위한 작업공간을 제공하고, 또한 수평텐던공(15)의 직선 배치와 인접한 박스모듈(10) 상호간의 매칭(matching)을 위한 매칭공간으로서의 역할을 하게 된다.

다음으로 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강연선(20)의 설치구조를 설명하기로 한다.

우선 강연선(20)을 설치하여 프리스트레스를 인가하기 위해서는 강연선(20)의 일단은 기초부(B)나 박스모듈(10)에 고정되는 고정단이 되고, 타단은 강연선(20)을 인장시켜 프리스트레스를 인가하기 위한 인장단이 된다.

이 경우 수직방향 강연선(20)(이하 '수직텐던(21)'이라 함)의 설치시에는 기초부(B)에 수직텐던(21)의 고정단이 정착되고, 수평방향 강연선(20)(이하 '수평텐던(23)'이라 함)의 설치시에는 최외측 박스모듈(10) 중 일측에 배치된 박스모듈(10)에 수평텐던(23)의 고정단이 정착된다.

먼저 수직텐던(21)을 설치하기 위해서는 모듈조립체(MA)의 최상단에 위치하는 박스모듈(10)의 수직텐던공(14)을 통하여 수직텐던(21)을 삽입하고, 이 경우 수직텐던(21)의 하단부, 즉 고정단이 기초부(B)의 후타설 구간(PS)까지 노출되도록 한다.

이 수직텐던(21)의 하단을 앵커헤드(AH)에 구비된 고정공에 끼우고, 고정공에 웨지(wedge)를 삽입하여 수직텐던(21)의 하단을 앵커헤드(AH)에 고정시키게 된다.

이 경우 수직텐던(21)은 단수 또는 복수로 구성될 수 있고, 이에 대응하여 앵커헤드(AH)의 고정공도 동일한 개수로 구성된다.

아울러 기초부(B)에 기 타설된 부분에는 상협하광(上狹下廣) 형상의 트럼펫(T)이 장착되어 복수의 수직텐던(21)이 설치되는 경우 수직텐던(21)이 분산되지 않고, 중심부로 모아질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이 상태에서 최상단의 박스모듈(10) 상부에서는 수직텐던(21)의 상단을 앵커헤드(AH)의 고정공에 삽입한 후, 고정공에 웨지를 끼운 상태에서 잭을 이용하여 수직텐던(21)을 인장함으로써 프리스트레스를 가하게 된다.

수직텐던(21)을 인장하여 요구되는 프리스트레싱이 인가되면 수직텐던(21)에서 잭을 분리하고, 이때 탄성에 의하여 수직텐던(21)이 미소하게 수축되면서 웨지가 고정공을 인입되어 수직텐던(21)의 상단이 웨지에 의하여 앵커헤드(AH)에 장착 고정된다.

수직텐던(21)의 양단이 정착된 후, 기초부(B)의 후타설 구간(PS)에 콘크리트를 타설하여 양생하게 되면 수직텐던(21)의 정착 작업은 완료된다.

이 경우 앵커헤드(AH)와 콘크리트와의 접촉부 사이에는 스틸플레이트(SP)가 개재되어 수직텐던(21)에 의한 압축력이 콘크리트에 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로 수평텐던(23)을 설치하기 위해서는 먼저 각 개별층에서 수평텐던공(15)의 어느 한 방향에서 수평텐던(23)을 삽입한 후, 각 개별층의 최외곽에 배치되는 일측 박스모듈(10)에 수평텐던(23)의 일단부, 즉 고정단을 설치하게 되는데, 이 경우 수평텐던(23)의 고정단 설치방식은 수직텐던(21)의 고정단의 설치방식과 동일하다.

이렇게 수평텐던(23)의 고정단이 설치되면 타측 박스모듈(10)에서 수평텐던(23)을 인장하여 프리스트레스를 인가한 후, 수직텐던(21)의 인장단에서의 설치방식과 동일한 방식으로 수평텐던(23)의 정착작업이 완료된다.

도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 박스모듈(10)의 상부 및 하부 모서리 부분에는 결합부(30)가 구비되고, 이 결합부(30)는 상하로 박스모듈(10)을 적층하는 경우 상호 결합될 수 있도록 암수 형태로 형성될 수 있다.

예컨대 n층의 박스모듈(10)의 하부 및 상부 모서리 부분의 결합부(30)가 돌기 형태의 수결합부(31)인 경우, n-1측 및 n+1층의 박스모듈(10) 부분의 결합부(30)는 홈 형태의 암결합부(33)로 구성된다.

따라서 각 개별층을 적층하기 위해 n-1층, n층 및 n+1층을 순차적으로 적층하는 경우 n-1층 및 n+1층의 암결합부(33)에 각각 n층의 수결합부(31)가 삽입되고, 이렇게 박스모듈(10)의 적층 시, 박스모듈(10)의 각 결합부(30)에 의하여 박스모듈(10)의 정렬위치가 안내될 뿐만 아니라, 상하로 적층되는 박스모듈(10)은 안정적인 지지를 유도할 수 있게 된다.

또한 박스모듈(10)의 결합부(30)는 다양한 형태로 배치가 가능한데, 예를 들면 상기한 바와 같이 박스모듈(10)의 상부 및 하부 모서리에 동일한 형태의 수결합부(31)(또는 암결합부(33))가 형성되는 것도 가능하다.

아울러 박스모듈(10)의 상부 모서리에는 수결합부(31)(또는 암결합부(33))가 형성되고, 박스모듈(10)의 하부 모서리에는 암결합부(33)(또는 수결합부(31))가 형성되는 것도 가능하다.

이 경우 박스모듈(10)의 결합부(30), 즉 수결합부(31) 및 암결합부(33)는 단면 형상을 상협하광(上狹下廣) 형상으로 형성하여 상호간의 결합 시, 진입이 용이하도록 함으로써 조립성을 높일 수 있도록 하는 것도 가능하다.

이 경우 각 결합부(30)는 박스모듈(10)을 제작 시, 스틸부재를 정착시켜 제작되는데, 수결합부(31)의 경우에는 단면 형상이 상협하광(上狹下廣) 형상으로 이루어지고, 하단부에 환형의 플랜지가 형성된 스틸부재를 박스모듈(10)의 모서리 부분에 정착시켜 제작된다.

또한 암결합부(33)의 경우에는 박스모듈(10)의 제작 시, 홈이 형성되고, 이 홈의 가장자리에 링 형태의 스틸부재를 박스모듈(10)의 모서리 부분에 정착시켜 제작된다.

본 발명에 따른 결합부(30)의 또 다른 변형례로는 도 11에 도시된 바와 같이 암결합부(33)는 도 10에 도시된 암결합부(33)와 달리 스틸부재를 절곡하여 홈이 형성된 형태로 제작되는 경우이고, 수결합부(31)는 도 10의 수결합부와 동일한 형태로 제작되는 경우이다.

본 발명에 따른 결합부(30)의 또 다른 변형례로는 도 12에 도시된 바와 같이 암결합부(33)는 도 11의 암결합부(33)와 같은 형태로 이루어져 상부 및 하부 박스모듈(10)의 상판(11) 및 하판(12)에 정착되도록 제작되는 경우이다.

이 경우 수결합부(31)는 상부 및 하부에 배치되는 암결합부(33)에 삽입되도록 상하로 돌기(31a)가 형성되고, 중간 부분에는 환형의 연장부(31b)가 형성된다.

이때 암결합부(33)의 가장자리에는 단턱부(33a)가 형성되어 각 결합부간의 결합 시, 상부 및 하부 암결합부(33)의 단턱부(33a)에 수결합부(31)의 연장부(31b)가 수용됨으로써 안정적인 결합구조를 구현할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 박스모듈의 결합부는 상기한 바와 같은 형태 이외의 다각형이나, 반원, 타원 등과 같은 다양한 형태로 제작이 가능하다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 박스모듈 및 이를 이용한 조립식 건축물을 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

MA : 모듈조립체 B : 기초부
PS : 후타설 구간 D : 덕트
DC : 덕트 커플러 T : 트럼펫
AH : 앵커헤드 SP : 스틸플레이트
S : 현장타설용 공간부
10 : 박스모듈
11 : 상판 12 : 하판
13 : 벽체 14 : 수직텐던공
15 : 수평텐던공
20 : 강연선
21 : 수직텐던 23 : 수평텐던
30 : 결합부
31 : 수결합부 31a : 돌기
31b : 연장부 33 : 암결합부
33a : 단턱부

Claims (7)

1. 상판(11) 및 하판(12)과,
   상기 상판(11)과 하판(12)을 연결하는 벽체(13)와,
   상기 벽체(13)에 형성되고, 수직방향으로 배치되어 강연선(20)이 삽입되는 수직텐던공(14)을 포함하여 이루어진 박스모듈.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상판(11) 또는 상기 하판(12), 또는 이들 모두에 형성되고, 수평방향으로 배치되어 강연선(20)이 삽입되는 수평텐던공(15)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박스모듈.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 상판(11) 및 상기 하판(12)의 수평텐던공(15)은 평행하게 배치되거나, 또는 상호 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 박스모듈.
   
4. 상판(11) 및 하판(12)과, 상기 상판(11)과 하판(12)을 연결하는 벽체(13)를 포함하는 박스모듈(10); 및
   다수의 박스모듈(10)이 수평 배치되는 개별층과, 상기 개별층을 적층하여 다층구조로 이루어지는 모듈조립체(MA);를 포함하여 이루어지되,
   상기 모듈조립체(MA)에는 상하로 동일 열상에 다수의 박스모듈(10)이 배치되는 다수의 수직열이 형성되고,
   상기 수직열 중 일부 또는 전체 수직열상에 배치된 박스모듈(10) 벽체(13)에 연통되도록 형성되어 강연선(20)이 삽입되는 수직텐던공(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 박스모듈을 이용한 조립식 건축물.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 박스모듈(10)의 상판(11) 또는 하판(12), 또는 이들 모두에 형성되고, 상기 개별층에 배치된 박스모듈(10)을 일체로 구속하기 위한 강연선(20)이 삽입되는 수평텐던공(15)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박스모듈을 이용한 조립식 건축물.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 수평텐던공(15)은 상기 박스모듈(10)의 하판(12)에 형성되고,
   상기 모듈조립체(MA)에서 상기 각 개별층의 박스모듈(10)의 수평텐던공(15)은 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 박스모듈을 이용한 조립식 건축물.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 박스모듈(10)의 상판(11) 및 하판(12)의 수평텐던공(15)은 평행하게 배치되거나, 또는 상호 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 박스모듈을 이용한 조립식 건축물.

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