KR20210088150A

KR20210088150A - 비정형 평판부재 구조체, 비정형 평판부재 구조체용 조인트 및 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법

Info

Publication number: KR20210088150A
Application number: KR1020200001311A
Authority: KR
Inventors: 안진호; 김윤현; 이인오
Original assignee: 주식회사 쓰리디프리욜
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2021-07-14
Also published as: KR102389221B1

Abstract

본 발명은 평판부재를 지지하는 프로파일로 이루어진 비정형 평판부재 구조체와, 프로파일들을 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트와, 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 1개의 꼭지점을 공유하는 복수개의 평판부재를 구비한 비정형 평판부재 구조체를 쉽게 제조할 수 있는 비정형 평판부재 구조체용 조인트 및 이의 제조 방법과, 비정형 평판부재 구조체용 조인트를 구비한 비정형 평판부재 구조체에 관한 것이다.

Description

비정형 평판부재 구조체, 비정형 평판부재 구조체용 조인트 및 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법{ATYPICAL PLATE STRUCTURE, JOINT FOR ATYPICAL PLATE STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD OF JOINT FOR ATYPICAL PLATE STRUCTURE}

본 발명은 평판부재를 지지하는 프로파일로 이루어진 비정형 평판부재 구조체와, 프로파일들을 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트와, 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법에 관한 것이다.

건축 공법의 발달에 따라 건축물의 안전 설계뿐만 디자인적 요소가 가미된 건축물의 수요가 늘고 있으며, 이에 따라 단순한 철근콘크리트 건축물의 외벽 중 일부 또는 전체에 대해 복수개의 비정형 평판부재를 연결하여 자유로운 형상의 외형을 갖는 건축물이 건축되고 있다.

이러한 추세에 다라, 비정형 형상의 평판부재를 연결할 수 있는 구조체 및 이를 설계하는 방법들이 개발되고 있으며, 한국등록특허 제10-2036415호(이하, '특허문헌 1' 이라 한다)에는 비정형 형상의 곡률을 갖는 패널을 이용한 건축물과 이를 제어하는 방법에 관한 것이 제시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1의 경우, 인접하는 패널들은 2개 이상의 꼭지점을 공유한 형상을 갖고 있다. 따라서, 동일 패널들이 평면상에 배열되지 않는다.

만약, 위와 달리, 특허문헌 1의 제어 방법을 통해 1개의 꼭지점을 공유하는 복수개의 평판부재가 구비된 비정형 평판부재 구조체를 설계할 경우, 평판부재가 3차원 공간에서 동일 평면이 아닌 서로 다른 평면에서 결합이 되기 때문에 복수개의 프로파일의 배열 설계가 매우 어렵게 된다.

상세하게 설명하면, 서로 완전히 다른 방향을 바라보는 2개의 평판부재의 면은, 상기 면이 공유하는 변에 평행한 위치에 배열되는 프로파일에 지지되어야 한다. 다시 말해, 상기 2개의 평판부재는 이를 지지하는 프로파일의 위에 배열되어야 한다. 이 경우, 프로파일의 중심축은 상기 프로파일이 지지하는 2개의 평판부재가 공유하는 변으로부터 항상 이격된 거리를 가지게 된다.

따라서, 복수개의 평판부재가 1개의 꼭지점을 공유하는 경우, 복수개의 평판부재에 대응하는 복수개의 프로파일은 각각 서로 다른 이격거리, 이격방향을 가지게 되며, 이로 인해, 상기 1개의 꼭지점에서 일치하던 상기 복수개의 프로파일의 단부점은 상기 이격거리가 증가할수록 서로 각기 다른 방향으로 벌어지게 되어 어긋나게 된다.

이처럼, 서로 다른 평면에서 배열되는 비정형 평판부재 구조체의 경우, 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일은 그 중심선들이 복수개의 평판부재가 공유하는 한 지점에서 한점으로 만나지 않게 된다. 따라서, 복수개의 프로파일을 서로 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조가 매우 어렵다.

이를 해결하기 위해, 비정형 평판부재 구조체용 조인트와, 프로파일을 먼저 제조하여 비정형 평판부재 구조체의 뼈대를 만든 후, 복수개의 평판부재를 붙이는 방식으로 비정형 평판부재 구조체를 제조할 경우, 복수개의 평판부재의 형상이 제한된다는 문제점이 있다.

다시 말해, 비정형 평판부재 구조체의 평판부재들을 먼저 제조하게 되면, 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조가 어렵고, 비정형 평판부재 구조체의 뼈대를 먼저 제조하게 되면 평판부재의 형상의 제한이 있어, 다양한 형상의 비정형 평판부재 구조체를 제조할 수 없다는 문제점이 발생하는 것이다.

또한, 프로파일의 중심선을 프로파일이 지지하는 2개의 평판부재의 공유 변의 내면에 일치시키게 되면, 2개의 평판부재의 모서리변과 꼭지점이 어긋나는 문제점이 발생하게 된다. 이와 달리, 프로파일의 중심선을 프로파일이 지지하는 2개의 평판부재의 공유 변의 외면에 일치시키게 되면, 전술한 바와 같이, 프로파일의 꼭지점들이 어긋나 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 설계에 문제가 발생하게 된다. 다시 말해, 평판부재의 내면 또는 외면을 기준으로 하여, 프로파일을 배열하게 되면, 기하학적 어긋남이 발생하게 되며, 이러한 어긋남을 해결하지 않게 되면, 비정형 평판부재 구조체를 설계할 수 없는 문제점이 있다.

이처럼, 종래의 기술만으로 다양한 형상을 갖는 비정형 평판부재 구조체를 설계하거나, 제조하는 것에 한계가 있으며, 이를 해결하기 위한 기술 개발이 필요하다,

한국등록특허 제10-2036415호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 1개의 꼭지점을 공유하는 복수개의 평판부재를 구비한 비정형 평판부재 구조체를 쉽게 제조할 수 있는 비정형 평판부재 구조체용 조인트 및 이의 제조 방법과, 비정형 평판부재 구조체용 조인트를 구비한 비정형 평판부재 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 특징에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법은, 1개의 꼭지점을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재의 하면에서 상기 복수개의 평판부재 중 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일을 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법에 있어서, 상기 복수개의 프로파일의 단부의 절단 길이를 연산하는 절단 길이 연산 단계; 및 상기 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일 각각의 단부들에 대응되는 단면을 갖는 복수개의 연결부를 구비하는 평판부재 구조체용 조인트를 형성하는 조인트 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단 길이 연산 단계는, 상기 복수개의 프로파일이 3개 이상일 경우 경우, 상기 복수개의 프로파일 중 어느 하나의 프로파일의 단부의 절단 길이는, 상기 어느 하나의 프로파일 양측에 인접하는 프로파일들의 단부의 절단 길이를 비교하여, 상기 어느 하나의 프로파일 양측에 인접하는 프로파일들의 단부의 절단 길이가 큰 값을 상기 어느 하나의 프로파일의 단부의 절단 길이로 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단 길이 연산 단계는, 상기 복수개의 프로파일이 배열위치에 있을 때, 상기 복수개의 프로파일이 상기 꼭지점이 위치한 영역에서 서로 겹쳐지도록 상기 복수개의 프로파일을 가상으로 배열하는 가상 배열 단계; 상기 가상 배열 단계에서 배열된 복수개의 프로파일 중 단부의 절단 길이를 설정할 제2프로파일과, 상기 제2프로파일을 기준으로 양측에 배치되고, 각각 제2프로파일과 인접하는 제1, 3프로파일을 선택하는 프로파일 선택 단계; 서로 인접하는 상기 제1, 2프로파일의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제1교선을 획득한 후, 상기 제1교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제1기준점을 획득하고, 서로 인접하는 상기 제2, 3프로파일의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제2교선을 획득한 후, 상기 제2교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제2기준점을 획득하는 기준점 획득 단계; 상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제1프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-1절단선을 설정하고, 상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-2절단선을 설정하고, 상기 제2기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제2-1절단선을 설정하고, 상기 제2기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제3프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제2-2절단선을 설정하는 절단선 설정 단계; 상기 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)와, 상기 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 상기 제1-1, 1-2절단선의 사잇각(θ1)의 관계가 '

'의 수식을 만족하도록 기설정된 상기 거리(P)를 입력하여, 상기 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 연산하고, 상기 제2-1, 2-2절단선들 사이의 거리(P)와, 상기 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2) 및 상기 제2-1, 2-2절단선의 사잇각(θ2)의 관계가 '

'의 수식을 만족하도록 기설정된 상기 거리(P)를 입력하여, 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)를 연산하는 길이 연산 단계; 및 상기 길이 연산 단계에서 연산된 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)를 비교하여 더 큰 값을 선택하여 상기 제2프로파일의 단부의 절단 길이로 결정하는 절단 길이 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수개의 프로파일 중 상기 제2프로파일을 제외한 나머지 프로파일에 대해서도 상기 프로파일 선택 단계 내지 절단 길이 결정 단계를 반복하여, 상기 나머지 프로파일 각각의 단부의 절단 길이를 결정하는 반복 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조인트 형성 단계는, 상기 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일의 단부에서, 상기 복수개의 프로파일 각각의 중심선과 평행함과 동시에 상기 복수개의 프로파일 중 서로 마주보는 면에서 서로 대응되는 2개의 변에서 연장되게 형성되며, 상기 2개의 변에 대해 전구간에서 곡률이 연속되고, 내측 방향으로 볼록한 형상을 갖도록 형성되는 복수개의 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 단계; 및 상기 복수개의 곡면부를 폐쇄하도록 페쇄면을 형성하여, 상기 복수개의 연결부와, 상기 복수개의 연결부를 연결하는 몸체를 형성하는 연결부 및 몸체 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단 길이 연산 단계는, 상기 복수개의 프로파일이 2개일 경우, 2개의 프로파일이 중첩되는 교선을 이용하여 기준점을 설정한 후, 상기 2개의 프로파일의 이격거리와, 상기 2개의 프로파일의 사잇각을 이용하여 상기 기준점으로부터 절단될 거리인 상기 2개의 프로파일의 단부의 절단 거리를 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단 길이 연산 단계는, 상기 2개의 프로파일은 제1, 2프로파일이고, 상기 제1, 2프로파일이 배열위치에 있을 때, 상기 제1, 2프로파일이 상기 꼭지점이 위치한 영역에서 서로 겹쳐지도록 상기 제1, 2프로파일을 가상으로 배열하는 가상 배열 단계; 서로 인접하는 상기 제1, 2프로파일의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제1교선을 획득한 후, 상기 제1교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제1기준점을 획득하는 기준점 획득 단계; 상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제1프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-1절단선을 설정하고, 상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-2절단선을 설정하는 절단선 설정 단계; 상기 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)와, 상기 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 상기 제1-1, 1-2절단선의 사잇각(θ1)의 관계가 '

'의 수식을 만족하도록 기설정된 상기 거리(P)를 입력하여, 상기 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 연산하는 길이 연산 단계; 및 상기 길이 연산 단계에서 연산된 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 상기 제1, 2프로파일의 단부의 절단 길이로 결정하는 절단 길이 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 특징에 따른 비정형 평판부재 구조체는, 1개의 꼭지점을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재; 상기 복수개의 평판부재의 하면에서 상기 복수개의 평판부재 중 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일; 및 상기 꼭지점에서 상기 복수개의 프로파일을 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수개의 프로파일 각각의 중심선은 한점에서 만나지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 특징에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트는, 1개의 꼭지점을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재의 하면에서 상기 복수개의 평판부재 중 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일을 연결하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 비정형 평판부재 구조체, 비정형 평판부재 구조체용 조인트 및 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1개의 꼭지점을 공유하는 3개 이상의 평판부재를 구비한 구조체를 쉽게 만들 수 있으며, 이를 통해, 다양한 형상의 건축물의 외형을 만들 수 있다.

본 발명의 비정형 평판부재 구조체용 조인트를 통해, 복수개의 평판부재를 먼저 제조한 후, 비정형 평판부재 구조체의 뼈대를 만들 수 있으며, 이를 통해, 복수개의 평판부재의 형상의 제한이 없다.

본 발명의 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법에 의해 비정형 평판부재 구조체용 조인트를 제조시, 동일한 형상의 비정형 평판부재 구조체용 조인트를 쉽게 만들 수 있다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트를 통해, 다양한 형상의 평판부재의 결합을 달성할 수 있으며, 이를 통해, 기하학적인 3차원의 비정형 평판부재 구조체를 제조할 수 있다.

곡면부를 통해 연결부에 가해지는 응력을 분산시켜, 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 내구성을 향상시킬 수 있다.

복수개의 프로파일이 서로 겹쳐지는 영역이 없이 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 연결부를 설계할 수 있으며, 복수개의 프로파일 중 인접하는 프로파일(300) 사이의 이격거리 즉, 복수개의 연결부 중 인접하는 연결부(530) 사이의 이격거리를 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 프로파일(300)의 단부와 연결부(530)의 단부를 연결할 때, 용이하게 연결할 수 있으며, 이를 통해, 프로파일(300)의 단부와 연결부(530)의 단부를 연결하는 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 사시도.
도 3은 복수개의 프로파일이 3개 이상일 경우, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법의 개략도.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체의 복수개의 평판부재를 도시한 도.
도 4b는 도 4a의 상태에서, 1개의 꼭지점을 공유하도록 복수개의 평판부재를 배열한 상태를 도시한 도.
도 4c는 도 4b의 상태에서, 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일의 중심선을 면처리한 상태를 도시한 도.
도 4d는 도 4c의 상태에서, 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일이 꼭지점에서 서로 겹쳐기게 복수개의 프로파일을 배열한 상태를 도시한 도.
도 4e는 도 4d의 상태에서, 절단 길이 연산 단계를 수행하여 복수개의 프로파일의 단부를 절단 길이 만큼 절단한 상태를 도시한 도.
도 4f는 도 4e의 상태에서, 곡면부 형성 단계를 수행하여, 곡면부를 형성한 상태를 도시한 도.
도 4g는 도 4f의 상태에서, 연결부 및 몸체 형성 단계를 수행하여, 평판부재 구조체용 조인트를 제조한 상태를 도시한 도.
도 5a는 인접하는 2개의 프로파일이 겹쳐진 상태를 도시한 도.
도 5b는 도 5a의 교선에 따른 단면을 도시한 도.
도 5c 및 도 5d는 도 5b의 단면에 따라 인접하는 2개의 프로파일의 위치관계가 달라지는 것을 도시한 도.
도 6a는 가상 배열 단계에서의 제1 내지 제3프로파일을 도시한 도.
도 6b는 제1, 2프로파일의 제1-1, 1-2절단선과, 제2, 3프로파일의 제2-1, 2-2절단선을 도시한 도.
도 6c는 제1, 2프로파일의 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)와, 제2, 3프로파일의 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)를 도시한 도.
도 6d는 제2프로파일의 단부를 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)만큼 절단한 상태를 도시한 도.
도 7은 복수개의 프로파일이 2개일 경우, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법의 개략도.
도 8a는 제1, 2프로파일의 제1-1, 1-2절단선을 도시한 도.
도 8b는 제1, 2프로파일 절단 길이 설정 단계에서 설정된 절단 길이 만큼 제1, 2프로파일의 단부를 절단한 상태를 도시한 도.
도 9는 프로파일과 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 연결부의 연결 구조를 도시한 도.
도 10 및 도 11은 프로파일과 평판부재의 연결구조를 도시한 도.
도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체의 복수개의 프로파일과 복수개의 연결부의 연결을 도시한 도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부한 도면들과 함께 상세히 후술된 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명하는 실시 예에 한정된 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시 도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.

다양한 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시 예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시 예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 사시도이고, 도 3은 복수개의 프로파일이 3개 이상일 경우, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법의 개략도이고, 도 4a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체의 복수개의 평판부재를 도시한 도이고, 도 4b는 도 4a의 상태에서, 1개의 꼭지점을 공유하도록 복수개의 평판부재를 배열한 상태를 도시한 도이고, 도 4c는 도 4b의 상태에서, 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일의 중심선을 면처리한 상태를 도시한 도이고, 도 4d는 도 4c의 상태에서, 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일이 꼭지점에서 서로 겹쳐기게 복수개의 프로파일을 배열한 상태를 도시한 도이고, 도 4e는 도 4d의 상태에서, 절단 길이 연산 단계를 수행하여 복수개의 프로파일의 단부를 절단 길이 만큼 절단한 상태를 도시한 도이고, 도 4f는 도 4e의 상태에서, 곡면부 형성 단계를 수행하여, 곡면부를 형성한 상태를 도시한 도이고, 도 4g는 도 4f의 상태에서, 연결부 및 몸체 형성 단계를 수행하여, 평판부재 구조체용 조인트를 제조한 상태를 도시한 도이고, 도 5a는 인접하는 2개의 프로파일이 겹쳐진 상태를 도시한 도이고, 도 5b는 도 5a의 교선에 따른 단면을 도시한 도이고, 도 5c 및 도 5d는 도 5b의 단면에 따라 인접하는 2개의 프로파일의 위치관계가 달라지는 것을 도시한 도이고, 도 6a는 가상 배열 단계에서의 제1 내지 제3프로파일을 도시한 도이고, 도 6b는 제1, 2프로파일의 제1-1, 1-2절단선과, 제2, 3프로파일의 제2-1, 2-2절단선을 도시한 도이고, 도 6c는 제1, 2프로파일의 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)와, 제2, 3프로파일의 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)를 도시한 도이고, 도 6d는 제2프로파일의 단부를 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)만큼 절단한 상태를 도시한 도이고, 도 7은 복수개의 프로파일이 2개일 경우, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법의 개략도이고, 도 8a는 제1, 2프로파일의 제1-1, 1-2절단선을 도시한 도이고, 도 8b는 제1, 2프로파일 절단 길이 설정 단계에서 설정된 절단 길이 만큼 제1, 2프로파일의 단부를 절단한 상태를 도시한 도이고, 도 9는 프로파일과 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 연결부의 연결 구조를 도시한 도이고, 도 10 및 도 11은 프로파일과 평판부재의 연결구조를 도시한 도이고, 도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체의 복수개의 프로파일과 복수개의 연결부의 연결을 도시한 도이다.

도 1에 도시된 비정형 평판부재 구조체(10)는 설명의 용이함을 위해 복수개의 평판부재(100) 중 일부만이 도시되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체(10)

이하, 도 1 내지 도 12(b)를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체(10)에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체(10)는, 1개의 꼭지점(AP)을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재(100)와, 복수개의 평판부재(100)의 하면에서 복수개의 평판부재(100) 중 인접하는 2개의 평판부재(100)를 지지하는 복수개의 프로파일(300)과, 꼭지점(AP)에서 복수개의 프로파일(300)을 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 평판부재(100)는 3개 이상의 개수를 갖도록 복수개가 구비된다.

복수개의 평판부재(100)는 그 형상이 1개의 꼭지점(AP)을 공유하도록 형성된다.

복수개의 평판부재(100)는 그 배열이 서로 다른 평면상에서 배열되어 복수개의 평판부재(100)가 배열될 때, 3차원적 외형을 갖도록 형성된다.

복수개의 평판부재(100)는 각각의 평판부재(100)의 사이즈 및 형상이 다르게 형성될 수 있다.

예컨데, 도 4a 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 복수개의 평판부재(100)는 서로 다른 사이즈를 갖는 삼각형의 형상을 갖으며, 복수개의 평판부재(100)가 배열시 1개의 꼭지점(AP)을 공유하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 복수개의 평판부재(100)는 서로 다른 평면에 배열되어 3차원적 외형을 갖게 된다.

이러한 복수개의 평판부재(100)는 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 비정형 평판부재 구조체(10)가 건축물의 외형을 이룰 때, 심미감을 줄 수 있다.

프로파일(300)은 복수개의 평판부재(100)의 하면에서 복수개의 평판부재(100) 중 인접하는 2개의 평판부재(100)를 지지하는 기능을 한다.

복수개의 평판부재(100)가 3개 이상으로 구비되므로, 복수개의 프로파일(300)은 2개 이상으로 구비된다.

복수개의 프로파일(300)은 그 내부에 구멍이 형성되고, 그 단면이 사각 형상으로 형성될 수 있다.

복수개의 프로파일(300)의 단면의 크기는 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

복수개의 프로파일(300)은 꼭지점(AP)에 위치하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)에 의해 상호 연결된다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는, 1개의 꼭지점(AP)을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재(100)의 하면에서 복수개의 평판부재(100) 중 인접하는 2개의 평판부재(100)를 지지하는 복수개의 프로파일(300)을 연결한다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 복수개의 프로파일(300)을 연결하는 기능을 한다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 복수개의 평판부재(100)가 상호 공유하는 1개의 꼭지점(AP)에 위치한다. 따라서, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 복수개의 평판부재(100)의 배열시 생성되는 꼭지점(AP)의 개수와 동일한 개수를 갖도록 복수개로 구비될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는, 1개의 꼭지점을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재(100)의 하면에서 복수개의 평판부재(100) 중 인접하는 2개의 평판부재(100)를 지지하는 복수개의 프로파일(300)을 연결하는 기능을 한다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 몸체(510)와, 몸체(510)와 복수개의 프로파일(300)을 연결하는 복수개의 연결부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.

복수개의 연결부(530) 각각은 복수개의 연결부(530)를 연결하며 내측 방향으로 볼록한 형상을 갖는 곡면부(550)가 형성될 수 있다.

다시 말해, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 복수개의 연결부(530)를 연결하며 내측 방향으로 볼록한 형상을 갖도록 복수개의 연결부(530) 중 인접하는 연결부(530)에 형성되는 곡면부(550)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 복수개의 프로파일(300)의 배열에 따라 그 형상이 정해지게 된다. 다시 말해, 복수개의 프로파일(300)의 단부 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 복수개의 연결부(530) 각각의 단부에 용이하게 연결되도록, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 형상은 3차원적으로 배열된 복수개의 프로파일(300)의 배열 위치에 따라 다르게 형성되는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 제조방법

이하, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 제조방법에 대해 설명한다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 제조방법은 복수개의 프로파일(300)의 갯수에 따라 다른 제조방법을 갖을 수 있으며, 먼저, 복수개의 프로파일(300)이 3개 이상의 프로파일(300)을 갖고 있는 경우를 기준으로 설명한다.

도 3 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 복수개의 프로파일(300)이 제1 내지 제3프로파일(310, 320, 330)을 포함하는 3개 이상의 프로파일(300)을 갖을 경우, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 제조방법은, 복수개의 프로파일(300)의 단부의 절단 길이를 연산하는 절단 길이 연산 단계(S10)와, 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일(300) 각각의 단부들에 대응되는 단면을 갖는 복수개의 연결부(530)를 구비하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 형성하는 조인트 형성 단계(S30)를 포함하여 구성될 수 있다.

절단 길이 연산 단계(S10)에서는 복수개의 프로파일(300)의 단부의 절단 길이를 연산하는 과정이 수행된다.

절단 길이 연산 단계(S10)는, 복수개의 프로파일(300)이 3개 이상일 경우 경우, 복수개의 프로파일(300) 중 어느 하나의 프로파일의 단부의 절단 길이는, 상기 어느 하나의 프로파일 양측에 인접하는 프로파일들의 단부의 절단 길이를 비교하여, 상기 어느 하나의 프로파일 양측에 인접하는 프로파일들의 단부의 절단 길이가 큰 값을 상기 어느 하나의 프로파일의 단부의 절단 길이로 설정하게 된다.

상세하게 설명하면, 절단 길이 연산 단계(S10)는, 가상 배열 단계(S11)와, 프로파일 선택 단계(S11)와, 기준점 획득 단계(S13)와, 절단선 설정 단계(S14)와, 길이 연산 단계(S15)와, 절단 길이 결정 단계(S16)와, 반복 단계(S17)를 포함하여 구성될 수 있다.

가상 배열 단계(S11)에서는, 복수개의 프로파일(300)이 배열위치에 있을 때, 복수개의 프로파일(300)이 복수개의 평판부재(100)의 꼭지점(AP)이 위치한 영역에서 서로 겹쳐지도록 복수개의 프로파일(300)을 가상으로 배열하는 과정이 수행된다.

이러한 가상 배열 단계(S11)는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 설계하는 프로그램 상에서 구현되거나, 스케치 등을 통해 구현될 수 있다.

가상 배열 단계(S11)에서 배열위치에 위치하는 복수개의 프로파일(300)은 도 4d, 도 5a 및 도 6a에 도시되어 있다.

도 4d 내지 도 4g, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 후술할 결합부재(700)에 의해 프로파일(300)과 평판부재(100)를 연결하기 위해, 복수개의 평판부재(100)는 인접하는 평판부재(100) 사이에 틈새가 발생하도록 배열되는 것이 바람직하다. 이는 상기 틈새로 결합부재(700)를 게재하여, 평판부재(100)와 프로파일(300)의 연결 및 결합을 용이하게 하기 위함이다.

복수개의 프로파일(300) 각각의 중심선은 한점에서 만나지 않는다. 따라서, 복수개의 프로파일(300)의 단부는 서로 겹쳐진 형상을 갖게 된다. 따라서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 복수개의 프로파일(300) 각각의 중심선을 면처리한 복수개의 면(300')은 한점에서 만나지 않는다.

가상 배열 단계(S11)가 완료된 후, 프로파일 선택 단계(S12)가 수행된다.

프로파일 선택 단계(S12)에서는 절단 길이를 설정한 프로파일(300)과, 절단 길이를 설정한 프로파일(300)의 양측에 배치되는 프로파일(300)을 선택하는 과정이 수행된다.

다시 말해, 가상 배열 단계(S11)에서 배열된 복수개의 프로파일(300) 중 단부의 절단 길이를 설정할 제2프로파일(320)과, 제2프로파일(320)을 기준으로 양측에 배치되고, 각각 제2프로파일(320)과 인접하는 제1, 3프로파일(310, 330)을 선택하는 과정이 수행된다.

위와 같은 과정이 수행됨에 따라, 절단 길이를 설정할 제2프로파일(320)과 인접한 제1프로파일(310) 및 제3프로파일(330)과의 관계를 비교하여 제2프로파일(320)의 절단 길이를 설정할 수 있다.

프로파일 선택 단계(S12)가 완료된 후, 기준점 획득 단계(S13)가 수행된다.

기준점 획득 단계(S13)에서는, 가상 배열 단계(S11)에서 배열된 복수개의 프로파일 중 서로 인접하는 제1, 2프로파일(310, 320)의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제1교선을 획득한 후, 제1교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제1기준점(DP1)을 획득하고, 가상 배열 단계(S11)에서 배열된 복수개의 프로파일 중 서로 인접하는 제2, 3프로파일(320, 330)의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제2교선을 획득한 후, 제2교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제2기준점(DP2)을 획득하는 과정이 수행된다.

기준점 획득 단계(S13)에서 획득된 제1기준점(DP1)은 인접하는 제1, 2프로파일(310, 320)이 서로 겹쳐지지 않는 지점이 된다.

제1교선은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수개의 프로파일(300) 중 인접하는 제1, 2프로파일(310, 320)의 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 선이다. 다시 말해, 제1교선은 복수개의 프로파일(300) 중 인접하는 제1, 2프로파일(310, 320)이 서로 겹치는 선이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1프로파일(310)의 단부면을 내측 방향으로 제1교선의 양 끝점 'A, B' 중 'A' 점까지 평행 이동시킨 단면이 'A1' 이고, 제2프로파일(320)의 단부면을 내측 방향으로 제1교선의 양 끝점 'A, B' 중 'A' 점까지 평행 이동시킨 단면이 'A2' 이고, 제1프로파일(310)의 단부면을 내측 방향으로 제1교선의 양 끝점 'A, B' 중 'B' 점까지 평행 이동시킨 단면이 'B1' 이고, 제2프로파일(320)의 단부면을 내측 방향으로 제1교선의 양 끝점 'A, B' 중 'B' 점까지 평행 이동시킨 단면이 'B2' 이다. 이 경우, 제1교선의 양 끝점 'A, B' 중 'B' 점이 상대적으로 외측 방향에 위치한다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 제1, 2프로파일(310, 320)의 단부면의 길이가 단면 'B1 및 B2' 보다 내측 방향에 위치할 경우, 제1, 2프로파일(310, 320)은 서로 겹쳐지게 된다.

그러나, 도 5d에 도시된 바와 같이, 제1, 2프로파일(310, 320)의 단부면의 길이가 단면 'B1 및 B2' 보다 외측 방향에 위치할 경우, 제1, 2프로파일(310, 320)은 서로 겹쳐지지 않게 된다.

따라서, 제1, 2프로파일(310, 320)은 'B' 점에 대응되는 단면 'B1 및 B2' 보다 외측 방향에 위치, 즉, 단면 'B1 및 B2'의 위치만큼 절단되어야 서로 겹쳐지지 않게된다.

따라서, 'B'점은 인접하는 제1, 2프로파일(310, 320)이 서로 겹쳐지지 않는 지점이며, 제1기준점(DP1)이 된다.

또한, 위와 같이, 제1교선의 양 끝점 'A, B' 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 'B'점을 제1기준점(DP1)으로 선택하는 이유는 2개의 프로파일(300)이 아닌 복수개의 프로파일(300) 전체의 절단 길이를 계산하는 과정에서, 서로 겹쳐지는 지점이 발생되지 않도록 하기 위함이다.

기준점 획득 단계(S13)에서 획득된 제2기준점(DP2)은 인접하는 제2, 3프로파일(320, 330)이 서로 겹쳐지지 않는 지점이 된다.

제2교선은, 복수개의 프로파일(300) 중 인접하는 제2, 3프로파일(320, 330)의 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 선이다. 다시 말해, 제2교선은 복수개의 프로파일(300) 중 인접하는 제2, 3프로파일(320, 330)이 서로 겹치는 선이다.

또한, 제2교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 점을 제2기준점(DP2)으로 선택하는 이유는 2개의 프로파일(300)이 아닌 복수개의 프로파일(300) 전체의 절단 길이를 계산하는 과정에서, 서로 겹쳐지는 지점이 발생되지 않도록 하기 위함이다.

기준점 획득 단계(S13)가 완료된 후, 절단선 설정 단계(S14)가 수행된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 절단선 설정 단계(S14)에서는, 제1기준점(DP1)에서부터 외측 방향으로 제1프로파일(310)의 중심선(CP1)과 평행하게 그은 선인 제1-1절단선(310a)을 설정하고, 제1기준점(DP1)에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일(320)의 중심선(CP2)과 평행하게 그은 선인 제1-2절단선(320a)을 설정하고, 제2기준점(DP2)에서부터 외측 방향으로 제2프로파일(320)의 중심선(CP2)과 평행하게 그은 선인 제2-1절단선(320b)을 설정하고, 제2기준점(DP2)에서부터 외측 방향으로 제3프로파일의 중심선(CP3)과 평행하게 그은 선인 제2-2절단선(330b)을 설정하는 과정이 수행된다.

제1-1절단선(310a)과 제1-2절단선(320a)은 제1기준점(DP1)을 기점으로 외측 방향으로 형성된 선이다.

제1-1, 1-2절단선(310a, 320a)은 사잇각(θ1)을 갖는다.

제1기준점(DP1)으로부터 외측 방향으로 제1, 2프로파일(310, 320)의 단부면이 설정되면, 제1, 2프로파일(310, 320)은 서로 겹쳐지지 않으므로, 제1, 2프로파일(310, 320) 각각은 제1-1, 1-2절단선(310a, 320a) 상의 어느 한점에 대응되는 단면을 그 단부면으로 하게 되면, 제1, 2프로파일(310, 320)은 서로 겹치지 않게 된다.

제2-1절단선(320b)과 제2-2절단선(330b)은 제2기준점(DP2)을 기점으로 외측 방향으로 형성된 선이다.

제2-1, 2-2절단선(320b, 330b)은 사잇각(θ2)을 갖는다.

제2기준점(DP2)으로부터 외측 방향으로 제2, 3프로파일(320, 330)의 단부면이 설정되면, 제2, 3프로파일(320, 330)은 서로 겹쳐지지 않으므로, 제2, 3프로파일(320, 330) 각각은 제2-1, 2-2절단선(320b, 330b) 상의 어느 한점에 대응되는 단면을 그 단부면으로 하게 되면, 제2, 3프로파일(320, 330)은 서로 겹치지 않게 된다.

절단선 설정 단계(S14)가 완료된 후, 길이 연산 단계(S15)가 수행된다.

도 6c에 도시된 바와 같이, 길이 연산 단계(S15)에서는, 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)와, 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 제1-1, 1-2절단선의 사잇각(θ1)의 관계가 '

' 의 수식을 만족하도록 기설정된 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)를 입력하여, 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 연산하고, 제2-1, 2-2절단선들 사이의 거리(P)와, 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2) 및 제2-1, 2-2절단선의 사잇각(θ2)의 관계가 '

' 의 수식을 만족하도록 기설정된 제2-1, 2-2절단선들 사이의 거리(P)를 입력하여, 제1-1, 1-2절단선의 길이(d2)를 연산하는 과정이 수행된다.

이 경우, 기설정된 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P) 및 기설정된 제2-1, 2-2절단선들 사이의 거리(P)는 동일한 거리, 즉, 동일한 값을 갖는다.

이 경우, 기설정 거리인 'P'는 인접하는 프로파일(300)의 이격거리를 의미한다.

또한, 제1-1절단선의 길이(d1)와 제1-2절단선의 길이(d1)는 동일한 길이, 즉, 동일한 값을 갖으며, 제2-1절단선의 길이(d2)와 제2-2절단선의 길이(d2)는 동일한 길이, 즉, 동일한 값을 갖는다.

위와 같이, 길이 연산 단계(S15)를 수행함에 따라, 제1-1, 제1-2절단선의 길이(d1) 및 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)가 결정될 수 있다.

길이 연산 단계(S15)가 완료된 후, 절단 길이 결정 단계(S16)가 수행된다.

절단 길이 결정 단계(S16)에서는, 길이 연산 단계(S15)에서 연산된 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)를 비교하여 더 큰 값을 선택하여 제2프로파일(320)의 단부의 절단 길이로 결정하는 과정이 수행된다.

도 6c에서 얻어진 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)가 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)보다 크므로, 절단 길이 결정 단계(S16)에서는 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)가 제2프로파일(320)의 단부의 절단 길이로 결정된다.

도 6d에는 제2기준점(DP2)로부터 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)만큼 제2프로파일(320)의 단부가 절단된 상태가 도시되어 있다.

위와 같이, 절단 길이 결정 단계(S16)에서 길이 연산 단계(S15)에서 연산된 절단선의 길이 중 큰 값을 선택함에 따라, 절단 길이만큼 그 단부가 절단된 제2프로파일(320)은 상대적으로 외측 방향으로 절단된 단면을 갖게 된다.

따라서, 제2프로파일(320)은 제3프로파일(330)과의 관계에서, 기설정된 인접하는 프로파일(300)의 이격거리(P)를 확보함과 동시에, 제2프로파일(320)은 제3프로파일(330)과의 관계 및 제1프로파일(310)과의 관계에서 서로 그 단부들이 겹쳐지는 영역이 없는 절단 거리, 즉, 제1 내지 제3프로파일(310, 320, 330)이 서로 겹쳐지지 않는 절단 거리를 확보할 수 있게 된다.

절단 길이 결정 단계(S16)가 완료된 후, 반복 단계(S17)가 수행된다.

반복 단계(S17)에서는, 복수개의 프로파일(300) 중 제2프로파일(200)을 제외한 나머지 프로파일(300)에 대해서도 프로파일 선택 단계(S12) 내지 절단 길이 결정 단계(S16)를 반복하여, 상기 나머지 프로파일(300) 각각의 단부의 절단 길이를 결정하는 과정이 수행된다.

예컨데, 복수개의 프로파일(300)이 도 4d에 도시된 바와 같이, 6개의 프로파일(300)로 이루어진 경우, 반복 단계(S17)는 5번 더 이루어지게 된다.

이 경우, 전술한 바와 같이, 절단 길이를 설정할 프로파일(300)은 상기 프로파일(300)의 인접하는 양측의 프로파일(300)과의 관계를 고려하여 절단 길이를 설정하게 된다.

반복 단계(S17)를 거쳐 복수개의 프로파일(300)의 단부가 절단 길이만큼 절단된 상태는 도 4e에 도시되어 있다.

위와 같이, 반복 단계(S17)가 완료된 후, 조인트 형성 단계(S30)가 수행된다.

조인트 형성 단계(S30)에서는, 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일(300) 각각의 단부들에 대응되는 단면을 갖는 복수개의 연결부(530)를 구비하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 형성하는 과정이 수행된다.

조인트 형성 단계(S30)는, 곡면부 형성 단계(S31)와, 연결부 및 몸체 형성 단계(S32)를 포함하여 구성될 수 있다.

곡면부 형성 단계(S31)에서는, 절단 길이 연산 단계(S10)에서 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일(300)의 단부에서, 복수개의 프로파일(300) 각각의 중심선과 평행함과 동시에 복수개의 프로파일(300) 중 서로 마주보는 면에서 서로 대응되는 2개의 변에서 연장되게 형성되며, 2개의 변에 대해 전구간에서 곡률이 연속되고, 내측 방향으로 볼록한 형상을 갖도록 형성되는 복수개의 곡면부(550)를 형성하는 과정이 수행된다.

곡면부 형성 단계(S31)는 도 4f에 도시된 바와 같이, 복수개의 프로파일(300) 중 서로 마주보는 면에서 서로 대응되는 2개의 변에서 연장되게 형성된다.

곡면부(550)는 인접하는 2개의 프로파일(300) 각각과 연결되는 연결부(530)를 상호 연결하게 된다. 이 경우, 곡면부(550)는 2개의 변에 대해서 전구간에서 곡률이 연속되게 형성된다. 따라서, 연결부(530)에 가해지는 응력을 분산시켜, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

곡면부 형성 단계(S31)가 완료된 후, 연결부 및 몸체 형성 단계(S32)가 수행된다.

도 4g에 도시된 바와 같이, 연결부 및 몸체 형성 단계(S32)에서는, 복수개의 곡면부(550)를 폐쇄하도록 페쇄면을 형성하여, 복수개의 연결부(530)와, 복수개의 연결부(530)를 연결하는 몸체(510)를 형성하는 과정이 수행된다.

위와 같은 과정들을 통해 형성된 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 몸체(510), 복수개의 연결부(530) 및 복수개의 곡면부(550)가 일체형으로 형성될 수 있다.

또한, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)는 3D 프린팅을 통해 제조될 수 있다.

이하에서는, 복수개의 프로파일(300)이 2개의 프로파일(300)인 제1, 2프로파일(310, 320)을 갖고 있는 경우를 기준으로 설명한다.

도 7 내지 도 8b에 도시된 바와 같이, 복수개의 프로파일(300)이 제1, 2프로파일(310, 320)을 갖을 경우, 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 제조방법은, 복수개의 프로파일(300)(제1, 2프로파일(310, 320))의 단부의 절단 길이를 연산하는 절단 길이 연산 단계(S10')와, 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일(300)(제1, 2프로파일(310, 320)) 각각의 단부들에 대응되는 단면을 갖는 복수개의 연결부(530)를 구비하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 형성하는 조인트 형성 단계(S30)를 포함하여 구성될 수 있다.

절단 길이 연산 단계(S10')에서는 복수개의 프로파일(300)의 단부의 절단 길이를 연산하는 과정이 수행된다.

절단 길이 연산 단계(S10')는, 복수개의 프로파일(300)이 2개일 경우, 2개의 프로파일(300)이 중첩되는 교선을 이용하여 기준점을 설정한 후, 2개의 프로파일(300)의 이격거리와, 2개의 프로파일(300)의 사잇각을 이용하여 기준점으로부터 절단될 거리인 2개의 프로파일(300)의 단부의 절단 거리를 연산하는 과정이 수행된다.

상세하게 설명하면, 절단 길이 연산 단계(S10')는, 가상 배열 단계(S11)와, 기준점 획득 단계(S13')와, 절단선 설정 단계(S14')와, 길이 연산 단계(S15')와, 절단 길이 결정 단계(S16')를 포함하여 구성될 수 있다.

가상 배열 단계(S11')에서는, 복수개의 프로파일(300)(제1, 2프로파일(310, 320))이 배열위치에 있을 때, 복수개의 프로파일(300)(제1, 2프로파일(310, 320))이 복수개의 평판부재(100)의 꼭지점(AP)이 위치한 영역에서 서로 겹쳐지도록 복수개의 프로파일(300)(제1, 2프로파일(310, 320))을 가상으로 배열하는 과정이 수행된다.

이러한 가상 배열 단계(S11')는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 설계하는 프로그램 상에서 구현되거나, 스케치 등을 통해 구현될 수 있다.

가상 배열 단계(S11')가 완료된 후, 기준점 획득 단계(S13')가 수행된다.

기준점 획득 단계(S13)에서는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 가상 배열 단계(S11)에서 배열된 복수개의 프로파일 중 서로 인접하는 제1, 2프로파일(310, 320)의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제1교선을 획득한 후, 제1교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제1기준점(DP1)을 획득하는 과정이 수행된다.

기준점 획득 단계(S13')가 완료된 후, 절단선 설정 단계(S14')가 수행된다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 절단선 설정 단계(S14)에서는, 제1기준점(DP1)에서부터 외측 방향으로 제1프로파일(310)의 중심선(CP1)과 평행하게 그은 선인 제1-1절단선(310a)을 설정하고, 제1기준점(DP1)에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일(320)의 중심선(CP2)과 평행하게 그은 선인 제1-2절단선(320a)을 설정하는 과정이 수행된다.

제1-1, 1-2절단선(310a, 320a)은 사잇각(θ1)을 갖는다.

절단선 설정 단계(S14')가 완료된 후, 길이 연산 단계(S15')가 수행된다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 길이 연산 단계(S15)에서는, 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)와, 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 제1-1, 1-2절단선의 사잇각(θ1)의 관계가 '

' 의 수식을 만족하도록 기설정된 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)를 입력하여, 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 연산하는 과정이 수행된다.

이 경우, 기설정된 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P), 즉, 기설정 거리인 'P'는 인접하는 제1, 2프로파일(310, 320)의 이격거리를 의미한다.

또한, 제1-1절단선의 길이(d1)와 제1-2절단선의 길이(d1)는 동일한 길이, 즉, 동일한 값을 갖는다.

위와 같이, 길이 연산 단계(S15)를 수행함에 따라, 제1-1, 제1-2절단선의 길이(d1)가 결정될 수 있다.

길이 연산 단계(S15')가 완료된 후, 절단 길이 결정 단계(S16')가 수행된다.

절단 길이 결정 단계(S16')에서는, 길이 연산 단계(S15')에서 연산된 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 제1, 2프로파일(310, 320)의 단부의 절단 길이로 결정하는 과정이 수행된다.

따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1, 2프로파일(310, 320)의 단부의 절단 길이는 제1기준점(DP1)을 기준으로 동일하게 설정된다.

이처럼, 도 8b에는 제1기준점(DP1)로부터 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)만큼 제1, 2프로파일(310, 320)의 단부가 절단된 상태가 도시되어 있다.

위와 같이, 제1, 2프로파일(310, 320)의 절단 거리가 결정됨에 따라, 제1, 2프로파일(310, 320)은 이격거리(P)를 확보함과 동시에, 그 단부들이 서로 겹쳐지는 영역이 없는 절단 거리, 즉, 제1, 2프로파일(310, 320)이 서로 겹쳐지지 않는 절단 거리를 확보할 수 있게 된다.

절단 길이 결정 단계(S16')가 완료된 후, 조인트 형성 단계(S30)가 수행된다.

조인트 형성 단계(S30)는, 곡면부 형성 단계(S31)와, 연결부 및 몸체 형성 단계(S32)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 대한 설명은 전술하였으므로 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체(10)의 연결구조

이하, 도 9를 참조하여, 복수개의 프로파일(300)과 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 연결에 대해 설명한다.

복수개의 프로파일(300)과 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 복수개의 연결부(530)는 서로 연결된다. 다시 말해, 복수개의 프로파일(300)의 단부는 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 복수개의 연결부(530) 각각의 단부와 연결된다. 예컨데, 제1 내지 제3프로파일(310, 320, 330)의 단부 각각은 제1 내지 제3연결부 단부 각각에 연결된다.

프로파일(300)과 연결부(530)는 도 9에 도시된 바와 같이, 볼트(BT)와 용접부(W)에 의해 상호 연결될 수 있다.

볼트(BT)는 프로파일(300) 내부에 구비된 구멍으로 인해 공간에 볼트(BT)가 삽입되어 프로파일(300)의 중심과 연결부(530)의 중심을 연결시킨다.

용접부(W)는 용접에 의해 프로파일(300)의 단부의 주변영역과 연결부(530)의 단부의 주변영역을 상호 연결시킨다.

위와 같이, 볼트(BT) 및 용접부(W)에 의해 프로파일(300)과 연결부(530)가 연결됨에 따라, 프로파일(300)의 단면과 연결부(530)의 단면이 동일한 면적을 갖고 있어도, 프로파일(300)과 연결부(530)가 용이하게 연결될 수 있다.

이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 프로파일(300)과 평판부재(100)의 연결구조에 대해 설명한다.

복수개의 프로파일(300)은 복수개의 평판부재(100)의 하면, 즉, 복수개의 평판부재(100)의 내측에서 복수개의 평판부재(100) 중 인접하는 2개의 평판부재(100)를 지지하게 된다.

이 경우, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 프로파일(300)과 2개의 평판부재(100)의 사이에 결합부재(700)가 게재되어 프로파일(300)과 2개의 평판부재(100)가 서로 연결될 수 있다.

결합부재(700)는 프로파일(300) 방향으로 돌출된 제1돌출부(710)와, 2개의 평판부재(100) 중 일측에 위치한 평판부재(100) 방향으로 돌출된 제2돌출부(720)와, 2개의 평판부재(100) 중 타측에 위치한 평판부재(100) 방향으로 돌출된 제3돌출부(730)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1돌출부(710)와 프로파일(300)의 연결과, 제2돌출부(720)와 일측 평판부재(100)의 연결과, 제3돌출부(730)와 타측 평판부재(100)의 연결은 용접에 의해 연결될 수 있다.

일측 및 타측 평판부재(100) 각각에는 별도의 지지대(도면부호 미표시)가 구비될 수 있다.

제2돌출부(720)가 일측 평판부재(100)에 구비된 지지대에 접촉하고, 제2돌출부(720)와 지지대의 접촉면이 용접됨으로써, 결합부재(700)의 제2돌출부(720)와 일측 평판부재(100)가 연결될 수 있다.

제3돌출부(730)가 타측 평판부재(100)에 구비된 지지대에 접촉하고, 제2돌출부(720)와 지지대의 접촉면이 용접됨으로써, 결합부재(700)의 제3돌출부(730)와 타측 평판부재(100)가 연결될 수 있다.

결합부재(700)에 의해 프로파일(300)과 평판부재(100)를 연결하기 위해, 도 4d 내지 도 4g에 도시된 바와 같이, 복수개의 평판부재(100)가 배열시, 인접하는 평판부재(100) 사이에 틈새가 발생하도록 배열되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 틈새로 결합부재(700)를 게재하기 위함이다.

또한, 평판부재(100)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 2개의 평판부재(100)가 복층으로 배열되는 것이 바람직하다. 이 경우, 지지대는 2개의 평판부재(100) 사이에 게재되게 된다.

인접하는 평판부재(100)가 동일평면에 있는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 결합부재(700)의 제1 내지 제3돌출부(710, 720, 730)은 'T' 형 형상을 갖는다.

인접하는 평판부재(100)가 동일평면에 있지 않은 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 결합부재(700)의 제1 내지 제3돌출부(710, 720, 730)은 'Y' 형 형상을 갖는다.

전술한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비정형 평판부재 구조체(10), 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500) 및 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

1개의 꼭지점(AP)을 공유하는 3개 이상의 평판부재(100)를 구비한 구조체를 쉽게 만들 수 있으며, 이를 통해, 다양한 형상의 건축물의 외형을 만들 수 있다.

본 발명의 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 통해, 복수개의 평판부재(100)를 먼저 제조한 후, 비정형 평판부재 구조체(10)의 뼈대, 즉, 복수개의 프로파일(300) 및 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 만들 수 있으며, 이를 통해, 복수개의 평판부재의 형상의 제한이 없다.

복수개의 평판부재(100)의 배열에 따라 복수개의 프로파일(300)의 배열이 정해지고, 이에 대응하여 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 제조하게 되는데, 본 발명의 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 제조방법에 의해 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 제조시, 동일한 형상의 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 쉽게 만들 수 있다.

비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)를 통해, 다양한 형상의 평판부재(100)의 결합을 달성할 수 있으며, 이를 통해, 기하학적인 3차원의 비정형 평판부재 구조체(10)를 제조할 수 있다.

복수개의 프로파일(300)이 서로 겹쳐지는 영역이 없이 비정형 평판부재 구조체용 조인트(500)의 연결부(530)를 설계할 수 있으며, 복수개의 프로파일(300) 중 인접하는 프로파일(300) 사이의 이격거리 즉, 복수개의 연결부(530) 중 인접하는 연결부(530) 사이의 이격거리를 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 프로파일(300)의 단부와 연결부(530)의 단부를 연결할 때, 용이하게 연결할 수 있으며, 이를 통해, 프로파일(300)의 단부와 연결부(530)의 단부를 연결하는 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

10: 비정형 평판부재 구조체
100: 평판부재 300: 프로파일
310: 제1프로파일 310a: 제1-1절단선
320: 제2프로파일 320a: 제1-2절단선
320b: 제2-1절단선 330: 제3프로파일
330b: 제2-2절단선
500: 비정형 평판부재 구조체용 조인트
510: 몸체 530: 연결부
550: 곡면부
700: 결합부재 710: 제1돌출부
720: 제2돌출부 730: 제3돌출부
AP: 꼭지점 DP1: 제1기준점
DP2: 제2기준점
BT: 볼트 W: 용접부
S10. S10': 절단 길이 연산 단계
S11. S11': 가상 배열 단계
S12: 프로파일 선택 단계
S13, S13': 기준점 획득 단계
S14. S14': 절단선 설정 단계
S15. S15': 길이 연산 단계
S16, S16': 절단 길이 결정 단계
S17: 반복 단계
S30: 조인트 형성 단계
S31: 곡면부 형성 단계
S32: 연결부 및 몸체 형성 단계

Claims

1개의 꼭지점을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재의 하면에서 상기 복수개의 평판부재 중 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일을 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법에 있어서,
상기 복수개의 프로파일의 단부의 절단 길이를 연산하는 절단 길이 연산 단계; 및
상기 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일 각각의 단부들에 대응되는 단면을 갖는 복수개의 연결부를 구비하는 평판부재 구조체용 조인트를 형성하는 조인트 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법.

제1항에 있어서,
상기 절단 길이 연산 단계는, 상기 복수개의 프로파일이 3개 이상일 경우 경우, 상기 복수개의 프로파일 중 어느 하나의 프로파일의 단부의 절단 길이는, 상기 어느 하나의 프로파일 양측에 인접하는 프로파일들의 단부의 절단 길이를 비교하여, 상기 어느 하나의 프로파일 양측에 인접하는 프로파일들의 단부의 절단 길이가 큰 값을 상기 어느 하나의 프로파일의 단부의 절단 길이로 설정하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법.

제2항에 있어서,
상기 절단 길이 연산 단계는,
상기 복수개의 프로파일이 배열위치에 있을 때, 상기 복수개의 프로파일이 상기 꼭지점이 위치한 영역에서 서로 겹쳐지도록 상기 복수개의 프로파일을 가상으로 배열하는 가상 배열 단계;
상기 가상 배열 단계에서 배열된 복수개의 프로파일 중 단부의 절단 길이를 설정할 제2프로파일과, 상기 제2프로파일을 기준으로 양측에 배치되고, 각각 제2프로파일과 인접하는 제1, 3프로파일을 선택하는 프로파일 선택 단계;
서로 인접하는 상기 제1, 2프로파일의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제1교선을 획득한 후, 상기 제1교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제1기준점을 획득하고, 서로 인접하는 상기 제2, 3프로파일의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제2교선을 획득한 후, 상기 제2교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제2기준점을 획득하는 기준점 획득 단계;
상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제1프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-1절단선을 설정하고, 상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-2절단선을 설정하고, 상기 제2기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제2-1절단선을 설정하고, 상기 제2기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제3프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제2-2절단선을 설정하는 절단선 설정 단계;
상기 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)와, 상기 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 상기 제1-1, 1-2절단선의 사잇각(θ1)의 관계가 '

'의 수식을 만족하도록 기설정된 상기 거리(P)를 입력하여, 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)를 연산하는 길이 연산 단계; 및
상기 길이 연산 단계에서 연산된 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 제2-1, 2-2절단선의 길이(d2)를 비교하여 더 큰 값을 선택하여 상기 제2프로파일의 단부의 절단 길이로 결정하는 절단 길이 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법.

제3항에 있어서,
상기 복수개의 프로파일 중 상기 제2프로파일을 제외한 나머지 프로파일에 대해서도 상기 프로파일 선택 단계 내지 절단 길이 결정 단계를 반복하여, 상기 나머지 프로파일 각각의 단부의 절단 길이를 결정하는 반복 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 포인트의 제조방법.

제1항에 있어서,
상기 조인트 형성 단계는,
상기 절단 길이만큼 절단된 복수개의 프로파일의 단부에서, 상기 복수개의 프로파일 각각의 중심선과 평행함과 동시에 상기 복수개의 프로파일 중 서로 마주보는 면에서 서로 대응되는 2개의 변에서 연장되게 형성되며, 상기 2개의 변에 대해 전구간에서 곡률이 연속되고, 내측 방향으로 볼록한 형상을 갖도록 형성되는 복수개의 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 단계; 및
상기 복수개의 곡면부를 폐쇄하도록 페쇄면을 형성하여, 상기 복수개의 연결부와, 상기 복수개의 연결부를 연결하는 몸체를 형성하는 연결부 및 몸체 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법.

제1항에 있어서,
상기 절단 길이 연산 단계는, 상기 복수개의 프로파일이 2개일 경우, 2개의 프로파일이 중첩되는 교선을 이용하여 기준점을 설정한 후, 상기 2개의 프로파일의 이격거리와, 상기 2개의 프로파일의 사잇각을 이용하여 상기 기준점으로부터 절단될 거리인 상기 2개의 프로파일의 단부의 절단 거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법.

제6항에 있어서,
상기 절단 길이 연산 단계는,
상기 2개의 프로파일은 제1, 2프로파일이고, 상기 제1, 2프로파일이 배열위치에 있을 때, 상기 제1, 2프로파일이 상기 꼭지점이 위치한 영역에서 서로 겹쳐지도록 상기 제1, 2프로파일을 가상으로 배열하는 가상 배열 단계;
서로 인접하는 상기 제1, 2프로파일의 서로 마주보는 면이 서로 교차할 때 생성되는 제1교선을 획득한 후, 상기 제1교선의 양 끝점 중 상대적으로 외측 방향에 위치하는 제1기준점을 획득하는 기준점 획득 단계;
상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제1프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-1절단선을 설정하고, 상기 제1기준점에서부터 외측 방향으로 상기 제2프로파일의 중심선과 평행하게 그은 선인 제1-2절단선을 설정하는 절단선 설정 단계;
상기 제1-1, 1-2절단선들 사이의 거리(P)와, 상기 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1) 및 상기 제1-1, 1-2절단선의 사잇각(θ1)의 관계가 '

'의 수식을 만족하도록 기설정된 상기 거리(P)를 입력하여, 상기 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 연산하는 길이 연산 단계; 및
상기 길이 연산 단계에서 연산된 제1-1, 1-2절단선의 길이(d1)를 상기 제1, 2프로파일의 단부의 절단 길이로 결정하는 절단 길이 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트의 제조방법.

1개의 꼭지점을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재;
상기 복수개의 평판부재의 하면에서 상기 복수개의 평판부재 중 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일; 및
상기 꼭지점에서 상기 복수개의 프로파일을 연결하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체.

제8항에 있어서,
상기 복수개의 프로파일 각각의 중심선은 한점에서 만나지 않는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체.

1개의 꼭지점을 공유하는 적어도 3개 이상의 복수개의 평판부재의 하면에서 상기 복수개의 평판부재 중 인접하는 2개의 평판부재를 지지하는 복수개의 프로파일을 연결하는 것을 특징으로 하는 비정형 평판부재 구조체용 조인트.