KR20200052729A - 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 구조단열패널(Structural Insulated Panel, SIP)의 내력 및 강성을 보강하기 위하여 종래의 단열재를 이용하는 구조단열패널의 내부에 강재소재의 프레임 보강재를 구성하여 창호 등 시공대상물에 구조단열패널을 설치하여 내력 및 강성을 증대시키도록 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 일정 크기의 단열재와, 사각 틀 형상의 프레임부와 프레임부의 내부에서 수평방향, 수직방향, 수평과 수직방향이 교차하는 격자형태 중 어느 하나로 이루어지는 보강부로 구성되며, 단열재의 양측면에 강재소재의 프레임 보강재와; 프레임 보강재의 외측면에 부착되는 구조용 합성목재;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 일정 크기의 단열재와, 사각 틀 형상의 프레임부와 프레임부의 내부에서 수평방향, 수직방향, 수평과 수직방향이 교차하는 격자형태 중 어느 하나로 이루어지는 보강부로 구성되며, 단열재의 양측면에 강재소재의 프레임 보강재와; 프레임 보강재의 외측면에 부착되는 구조용 합성목재;를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 구조단열패널(Structural Insulated Panel, SIP)의 내력 및 강성을 보강하기 위하여 종래의 단열재를 이용하는 구조단열패널의 내부에 강재소재의 프레임 보강재를 구성하여 창호 등 시공대상물에 구조단열패널을 설치하여 내력 및 강성을 증대시키도록 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널에 관한 것이다.
일반적으로 구조단열패널(Structural Insulated Panel, SIP)은 구조용 합성목재를 양면에 두고 내부에 고성능 단열재를 합지 및 일체화 시킨 패널로써 공장 생산을 통한 고품질 실현과 에너지 사용량을 획기적으로 줄여주도록 하고 있다.
그러나 이와 같은 종래의 구조단열패널의 경우에는 내력 및 강성이 부족할 뿐만 아니라, 설치되는 창호의 형상 등에 따라 형상을 달리 제작하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허공개 제2012-0062407호 "보강단열패널과 상기 보강단열패널을 활용한 경량 구조물 구축시스템 및 그 구축공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '보강모르터에 의해 일체화되는 보강단열패널에 있어서, 패널 형태로 구성되는 단열재(20); 격자 형태로 이루어져 상기 단열재(20)의 전면과 후면에 배치되는 보강부(30); 및 상기 단열재(20)에 대해 상기 보강부(30)의 위치를 고정하도록 상기 단열재(20)의 측면에 배치되어 서로 대면하는 보강부(30)를 결속하는 연결부(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강단열패널'을 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 보강모르터에 의해 일체화되도록 하여 구성 및 시공이 복잡하고 설치되는 창호의 형상 등에 따라 형상을 달리 제작하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 구조단열패널(Structural Insulated Panel, SIP)의 내력 및 강성을 보강하기 위하여 종래의 단열재를 이용하는 구조단열패널의 내부에 강재소재의 프레임 보강재를 구성하여 창호 등 구조단열패널을 설치하여 내력 및 강성을 증대시키도록 하면서도, 창호의 형상에 따라 보강재의 형상을 다양하게 제작 및 설치 가능하고, 보강이 필요한 내력 및 강성만큼 보강재의 두께 및 방향성을 고려한 제작 및 설치 가능하여 시공성 및 경제성이 우수한 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 일정 크기의 단열재와, 사각 틀 형상의 프레임부와 프레임부의 내부에서 수평방향, 수직방향, 수평과 수직방향이 교차하는 격자형태 중 어느 하나로 이루어지는 보강부로 구성되며, 단열재의 양측면에 강재소재의 프레임 보강재와; 프레임 보강재의 외측면에 부착되는 구조용 합성목재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널을 제공하고자 한다.
또한, 단열재의 양측면에 프레임 보강재 부착시 접착제를 사용하여 부착하고, 이후 가압하여 단열재의 양측면에 프레임 보강재를 부착하며, 프레임 보강재의 부착된 단열재의 양측면에 구조용 합성목재를 접착제를 이용하여 부착한 후 프레스 장치 등을 이용하여 가압하여 부착하도록 하는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널을 제공하고자 한다.
또한, 단열재에는 일정 크기의 개구부가 형성되며, 합성목재에도 이에 대응하는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널을 제공하고자 한다.
또한, 단열재에는, 프레임 보강재의 프레임부의 내측에서 프레임부 및 보강부의 내측 모서리에 해당하는 부분에 대응되는 위치에 돌출코너고정재가 형성되어, 프레임 보강재가 돌출코너고정재에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널을 제공하고자 한다.
또한, 돌출코너고정재는 단열재와 동일재질로 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널을 제공하고자 한다.
또한, 프레임 보강재에는 복수의 결합공이 통공되어 형성되고, 이에 대응하는 위치의 단열재에는 양단부가 단열재의 양측면으로 돌출되도록 양측에 나사산이 형성된 결합볼트가 삽입구성되어, 프레임 보강재의 결합공에 결합볼트가 끼워져 결합하도록 하는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널은 기존 구조단열패널(Structural Insulated Panel, SIP)의 내력 및 강성을 보강하기 위하여 종래의 단열재를 이용하는 구조단열패널의 내부에 강재소재의 프레임 보강재를 구성하여 창호 등 구조단열패널을 설치하여 내력 및 강성을 증대시키도록 하면서도, 창호의 형상에 따라 보강재의 형상을 다양하게 제작 및 설치 가능하고, 보강이 필요한 내력 및 강성만큼 보강재의 두께 및 방향성을 고려한 제작 및 설치 가능하여 시공성 및 경제성이 우수한 매우 유용한 효과가 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 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널의 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 강재소재 프레임 보강재의 다른 실시예를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널에서 돌출코너고정재가 형성된 실시예의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널의 결합볼트로 결합되는 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 프레임 보강재를 삽입한 구조단열패널의 편심 축하중에 의한 성능실험 결과를 도시한 도이다.
도 1은 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널의 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 강재소재 프레임 보강재의 다른 실시예를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널에서 돌출코너고정재가 형성된 실시예의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널의 결합볼트로 결합되는 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 프레임 보강재를 삽입한 구조단열패널의 편심 축하중에 의한 성능실험 결과를 도시한 도이다.
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.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널의 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 분해 사시도이다.
본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널(1)은 일정 크기의 단열재(10)와, 사각 틀 형상의 프레임부(21)와 프레임부(21)의 내부에서 수평방향, 수직방향, 수평과 수직방향이 교차하는 격자형태 중 어느 하나로 이루어지는 보강부(22)로 구성되며 단열재(10)의 양측면에 강재소재의 프레임 보강재(20)와, 프레임 보강재(20)의 외측면에 부착되는 구조용 합성목재(30)로 이루어진다.
단열재(10)는 시공대상 위치에 맞춰져 일정 크기로 이루어지며, 이와 같은 단열재(10)의 구성으로 구조단열패널의 단열성능을 확보하여 에너지 보존효과가 우수하도록 할 수 있으며, 단열재(10)의 두께 조절을 통해 단열 및 차음에 대하여 능동적으로 대처할 수 있다.
단열재(10)는 공지의 다양한 단열재를 사용할 수 있으며, 비드법 단열재인 EPS(Expanded Polystyrene)를 사용하도록 할 수 있으며, 두께 조절을 통해 단열 및 차음에 대하여 능동적으로 대처 가능하며, 에너지 보존 효과 우수하다.
프레임 보강재(20)는 구조단열패널의 내력 및 강성 증가를 목적으로 구성되며, 구조단열패널이 설치되는 창호의 형상, 요구 내력 및 강성에 맞추어 두께 및 형상을 다양하게 제작 가능하며, 강재소재로 이루어져 공장에서 선제작 조립이 가능하여 공기 단축 효과 우수하다.
도 3은 본 발명의 강재소재 프레임 보강재의 다른 실시예를 도시한 도이다.
이와 같은 프레임 보강재(20)는 도시된 바와 같이, 사각 틀 형상의 프레임부(21)와 프레임부(21)의 내부에 구성되는 보강부(22)로 이루어지는데, 보강부(22)는 프레임부(21)의 내부에서 도 3a에서와 같이 수평방향으로만 형성되거나 도 3b에서와 같이 수직방향으로만 형성되거나 도 1 및 도 2에서와 같이 수직방향과 수평방향이 교차하는 형상의 격자형상으로도 이루어질 수 있어, 설치되는 개구부의 형상이나 내력 및 강성 증대를 위한 구조 등에 따라 달리 형성될 수 있도록 한다.
단열재(10)의 양측면에 프레임 보강재(20) 부착시에는 공지의 다양한 접착제를 사용하여 부착하고, 이후에 프레스 장치 등을 이용하여 일정 압력을 가하여 단열재(10)의 양측면에 프레임 보강재(20)가 부착되도록 하여 부착력을 높이도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널에서 돌출코너고정재가 형성된 실시예의 분해 사시도이다.
특히, 도 4에서와 같이, 단열재(10)에는 프레임 보강재(20)의 프레임부(21)의 내측에서 프레임부(21) 및 보강부(22)의 내측 모서리에 해당하는 부분에 대응되는 위치에 돌출코너고정재(11)가 프레임 보강재(20)와 동일하거나 다소 더 두꺼운 두께로 돌출하여 형성되도록 하여, 프레임 보강재(20)를 단열재(10)에 부착시에 프레임 보강재(20)의 내측 모서리들이 각각 돌출코너고정재(11)에 밀착되어 끼워져 고정되도록 함으로써, 구조적 안정성을 확보하도록 할 수 있다.
이때, 돌출코너고정재(11)는 단열재(10)와 동일한 재질로 이루어지거나, 목재, 강재 등 공지의 다양한 재질로 단열재(10)와는 별도로 구성되어, 단열재(10)와 접착제로 접착하거나 별도의 볼트와 같은 결합부재로 결합하도록 할 수도 있다. 또한, 돌출코너고정재(11)는 단열재(10)와 동일재질로 이루어져 단열재(10)와 일체로 성형되어 형성될 수도 있다.
구조용 합성목재(30)는 OSB 합판(Oriented Strand Board)으로 구성될 수 있으며, 나무 입자를 방수성 수지와 함께 압착하여 만든 인공 판재로 강도와 안정성을 극대화시킨 제품이다.
이와 같은 구조용 합성목재(30)는 구조단열패널의 구조재로 거동하도록 구성되며, 프레임 보강재(20)의 부착된 단열재(10)의 양측면에 접착제를 이용하여 부착한 후 프레스 장치 등을 이용하여 가압하여 부착하도록 하여 부착력을 높이고 밀실하게 부착되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널의 결합볼트로 결합되는 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
상기와 같이, 접착제를 이용하여 단열재(10)에 프레임 보강재(20)를 부착하도록 할 수 있지만, 도 5에서와 같이, 프레임 보강재(20)에 복수의 결합공(26)이 통공되어 형성되도록 하고, 단열재(10)에서 결합공(26)에 대응하는 위치에는 양단부가 단열재(10)의 양측면으로 돌출되도록 양측에 나사산이 형성된 결합볼트(16)가 삽입구성되도록 하여, 프레임 보강재(20)의 결합공(26)에 결합볼트(16)가 끼워져 결합하도록 할 수 있다. 즉, 단열재(10)의 양측면에 구성된 한 쌍의 프레임 보강재(20)가 결합볼트(16) 및 너트(미도시)에 의하여 결합되는 것이다.
이때, 결합볼트(16)가 외부로 돌출되지 않도록 구조용 합성목재(30)에는 별도의 홈(35)이 형성될 수도 있다.
특히, 단열재(10) 및 합성목재(30)에는 개구부(미도시)가 형성되도록 하여 창호 등에 적용할 수 있으며 개구부 형성시에는 프레임 보강재(20)의 보강부(22)가 구성되지 않는 위치에 개구부가 형성되도록 하여야 한다.
<실험 예>
프레임 보강재의 구조적 검증하기 위해 창호 설치를 위한 개구부를 뚫지 않은 강판(두께 1.2mm)을 단열재의 양측면에 부착하여 실험하였다.
도 6은 프레임 보강재를 삽입한 구조단열패널의 편심 축하중에 의한 성능실험 결과를 도시한 도이다.
도 6에서와 같이, 시중에서 판매되는 프레임 보강재를 삽입하지 않은 구조단열패널 4개의 실험체(AE69F-1,AE69F-2,AE69U-1,AE69U-2)와 프레임 보강재를 삽입한 구조단열패널 1개의 실험체(AE66FS)의 편심 축하중에 의한 성능실험을 하였다.
편심 축하중에 의한 성능실험 결과 프레임 보강재를 삽입하지 않은 구조단열패널 4개의 실험체에 비해, 프레임 보강재를 삽입한 구조단열패널(강판 보강 실험체)의 강성은 2.9~4배, 최대하중은 1.6~2.2배 이상 높은 것으로 나타났다.
프레임 보강재(20)에 소요되는 자재 비용의 절감과 시공 후 구조단열패널의 운반 중량을 감소시키기 위해 프레임 보강재(20)의 폭 길이와 두께 범위는 다음과 형성하는 것이 바람직하다.
프레임 보강재(20)를 구성하는 프레임부(21) 및 보강부(22)의 폭 길이는 강판 길이의 9~11%로 형성하는 것이 바람직하다(일예로 구조단열패널 가로길이가 1,200mm일 때, 보강 강판의 폭 길이는 120mm가 바람직함).
프레임 보강재(20)의 두께는 운반 중량, 가공성, 시공성 등을 고려하여 실험 진행한 범위인 1.1~1.3mm를 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널은 기존 구조단열패널(Structural Insulated Panel, SIP)의 내력 및 강성을 보강하기 위하여 종래의 단열재를 이용하는 구조단열패널의 내부에 강재소재의 프레임 보강재를 구성하여 창호 등 구조단열패널을 설치하여 내력 및 강성을 증대시키도록 하면서도, 창호의 형상에 따라 보강재의 형상을 다양하게 제작 및 설치 가능하고, 보강이 필요한 내력 및 강성만큼 보강재의 두께 및 방향성을 고려한 제작 및 설치 가능하여 시공성 및 경제성이 우수한 매우 유용한 효과가 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.
1 : 구조단열패널
10 : 단열재
15 : 개구부
16 : 결합볼트
20 : 프레임 보강재
21 : 프레임부
22 : 보강부
26 : 결합공
30 : 구조용 합성목재
35 : 홈
10 : 단열재
15 : 개구부
16 : 결합볼트
20 : 프레임 보강재
21 : 프레임부
22 : 보강부
26 : 결합공
30 : 구조용 합성목재
35 : 홈
Claims (6)
- 일정 크기의 단열재(10)와,
사각 틀 형상의 프레임부(21)와 프레임부(21)의 내부에서 수평방향, 수직방향, 수평과 수직방향이 교차하는 격자형태 중 어느 하나로 이루어지는 보강부(22)로 구성되며, 단열재(10)의 양측면에 강재소재의 프레임 보강재(20)와;
프레임 보강재(20)의 외측면에 부착되는 구조용 합성목재(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널. - 청구항 1에 있어서,
단열재(10)의 양측면에 프레임 보강재(20) 부착시 접착제를 사용하여 부착하고, 이후 가압하여 단열재(10)의 양측면에 프레임 보강재(20)를 부착하며,
프레임 보강재(20)의 부착된 단열재(10)의 양측면에 구조용 합성목재(30)를 접착제를 이용하여 부착한 후 프레스 장치 등을 이용하여 가압하여 부착하도록 하는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널. - 청구항 1에 있어서,
단열재(10) 및 합성목재(30)에는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널. - 청구항 1에 있어서,
단열재(10)에는,
프레임 보강재(20)의 프레임부(21)의 내측에서 프레임부(21) 및 보강부(22)의 내측 모서리에 해당하는 부분에 대응되는 위치에 돌출코너고정재(11)가 형성되어,
프레임 보강재(20)가 돌출코너고정재(11)에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널. - 청구항 4에 있어서,
돌출코너고정재(11)는 단열재(10)와 동일재질로 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널. - 청구항 1에 있어서,
프레임 보강재(20)에는 복수의 결합공(26)이 통공되어 형성되고,
이에 대응하는 위치의 단열재(10)에는 양단부가 단열재(10)의 양측면으로 돌출되도록 양측에 나사산이 형성된 결합볼트(16)가 삽입구성되어,
프레임 보강재(20)의 결합공(26)에 결합볼트(16)가 끼워져 결합하도록 하는 것을 특징으로 하는 강재소재의 프레임 보강재를 활용하여 내력 및 강성을 증대시킨 구조단열패널.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220084620A (ko) * | 2020-12-14 | 2022-06-21 | 이정복 | 건축용 고단열 벽체패널 |
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2018
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