KR20210118277A - 경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재 - Google Patents

Abstract

경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재는 상하로 배치되는 상부판 및 하부판; 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 배치되는 측판; 상기 상부판과 상기 측판을 체결하는 상부 리브; 상기 하부판과 상기 측판을 체결하는 하부 리브; 상기 상부 리브와 상기 하부 리브를 지지하도록 상기 측판 상에 고정되는 지지체; 및 상기 지지체와 상기 측판을 고정하는 수평재를 포함한다.

Description

경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재{TEMPORARY MATERIAL FOR BUILDING STRUCTURE CAPABLE OF WEIGHT LIGHTENING}

아래의 실시예들은 경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재에 관한 것이다.

건설현장이나 건축 공사현장, 조선소 등의 높은 곳에서 작업자가 안정적으로 일할 수 있도록 설치하는 임시 가설물의 용도로 건설작업용 비계를 설치하는데, 건설작업용 비계를 통해 작업자가 각종 자재를 운반하거나 작업자의 통로 및 작업을 위한 공간을 형성할 수 있다. 비계는 작업자의 안전과 직결되어있는 부재이기 때문에 비계의 기본적인 안정성 확보가 필요하며, 이에 추가로 비계를 경량화하여 사용에 있어 용이하게 하려는 시도가 다수 있어왔다.

이를 위한 수평재는 철재 파이프 내부에 경량재의 코어를 충전하는 방식으로 경량화된다. 그러나 철재 내부에 경량재 코어를 삽입하는 방식은 대량생산이 가능한 일반 파이프에 비해 제작 방식이 복잡해 진다는 문제가 있다.

한국등록특허공보 제10-2022239호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상하로 배치되는 상부판 및 하부판; 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 배치되는 측판; 상기 상부판과 상기 측판을 체결하는 상부 리브; 상기 하부판과 상기 측판을 체결하는 하부 리브; 상기 상부 리브와 상기 하부 리브를 지지하도록 상기 측판 상에 고정되는 지지체; 및 상기 지지체와 상기 측판을 고정하는 수평재를 포함하는 경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재는 상하로 배치되는 상부판 및 하부판; 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 배치되는 측판; 상기 상부판과 상기 측판을 체결하는 상부 리브; 상기 하부판과 상기 측판을 체결하는 하부 리브; 상기 상부 리브와 상기 하부 리브를 지지하도록 상기 측판 상에 고정되는 지지체; 및 상기 지지체와 상기 측판을 고정하는 수평재를 포함한다.

본 발명에 의하면, 수평재는 부재의 주 구성을 기존의 철강재보다 내부식성이 높은 재질을 채택하여 부식이 심한 환경에서 비계의 내구성을 높이는 효과가 있다. 부재의 주 구성을 기존의 철강재보다 비중이 작은 재료를 채택하여 용이하게 사용할 수 있는 효과가 있다. 주 구성의 경량에 따른 내구성 저하를 상쇄하기 위해 타 부재와 결합하는 플랜지 연결부와 쐐기를 강성이 높은 재질을 채택하여 비계의 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다. 파이프에 구멍을 뚫지 않아도 플랜지 연결부와 결합을 이룰 수 있어 보다 안정적인 효과가 있다. 파이프와 플랜지 연결부 간 결합을 압착 방식으로 함으로써 제작방법을 단순화 하고, 용접 또는 나사결합과 같이 연결되는 두 부재간의 마모, 손실 없이 결합을 이룰 수 있는 효과가 있다.

건축구조물에 사용되는 단변방향 강재 거더는 건축구조물을 축조하는 과정에서는 강재 거더의 단변방향으로 가설 브레이스를 설치하여 강재 거더가 3경간 연속스팬으로 거동하게 되고, 영구하중이 작용하는 경우에는 단변방향 강재 거더의 양 단부의 단면강성이 증대되도록 강재 거더의 양 단부는 철판거푸집을 설치하고 그 내부를 철근콘크리트로 보강하여 강합성 기둥에 일체화되도록 결합됨으로써, 종래기술의 단변방향 강재 거더에 사용되는 강재량의 30 ~ 40%를 절감하며, 이로 인해 단변방향 강재 거더의 단면이 감축되고 경량화되는 효과가 있다.

또한, 강재 거더의 장변방향으로는 휨응력에 따라 강재 거더의 양 단부와 중앙부의 크기에 차이를 두어 강재 거더를 변단면으로 처리함으로써, 종래기술의 장변방향 강재 거더에 사용되는 강재량의 10 ~ 15%를 절감하며, 장변방향 강재 거더가 경량화되는 효과가 있다. 그리고 장,단변방향 강재 거더의 경량화로 인해 기둥과 기초의 자중이 감소됨으로써 건물 구조 시스템이 경량화되어 경제적이고, 종래기술의 프리캐스트 콘크리트 합성거더에 비해 단면이 감축되어 경량이며, 단변방향 강재 거더의 양 단부는 현장타설 콘크리트를 사용하므로 운반 및 설치작업이 용이한 효과가 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재의 일 예를 도시한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재를 설명하도록 한다.

경량 거푸집은 내부에 콘크리트를 타설하기 위해 하부판과 하부판의 양측 상부에 각각 구비되는 한 쌍의 측판으로 구성되는 것으로, 측판은 복수의 측판 유니트를 상하로 결합하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 거푸집의 측판을 상하로 분할하여 규격화된 측판 유니트로 조립 구성하도록 함으로써, 다양한 높이의 보에 적용 가능하면서 제작 효율을 극대화할 수 있고, 스터럽 용접이 용이한 측면 분할형 선조립 경량 거푸집을 제공하기 위한 것이다.

측판 분할형 선조립 경량 거푸집은 하부판의 양측 상부에 구비되는 한 쌍의 측판이 각각 복수의 측판 유니트를 상하로 결합하여 구성된다. 그러므로 시공되는 보의 높이에 따라 측판 유니트의 개수를 조절하여 선조립 경량 거푸집의 높이를 조절할 수 있다. 아울러 단일 또는 최소 종류의 측판 유니트를 사용하면 충분하므로 거푸집 제작 효율이 매우 뛰어나다.

하부판과 각 측판 유니트는 아연도 강판을 롤포밍으로 가공하여 제작 가능하다. 선조립 경량 거푸집은 중량이 가볍고 취급 및 설치가 용이하며, 공장에서 선조립된 상태로 현장에 반입 및 설치할 수 있어 공기를 단축할 수 있다. 나아가 무해체 영구거푸집으로 활용할 수 있어 거푸집 탈형에 따른 소음 민원 방지 및 현장 환경 개선이 가능하다. 측판 유니트의 높이가 높은 경우에는 중간에 보강리브를 절곡하여 보강 가능하다.

측판 유니트는 측면판, 측면판의 상단에서 내측으로 수평 절곡되는 상부리브 및 측면판의 하단에서 내측으로 수평 절곡되어 하부 측판 유니트의 상부리브에 결합되는 하부리브로 구성할 수 있다. 측판 유니트는 측면판, 상부리브 및 하부리브가 단면상 ㄷ자 형상을 이루도록 형성 가능하다. 이때, 상하부 측판 유니트는 서로 이웃하는 상부리브와 하부리브가 각각 맞닿은 상태에서 용접, 리벳 등에 의해 결합할 수 있다.

상부리브와 하부리브는 상하로 이웃하는 측판 유니트를 서로 결합할 뿐 아니라 측판의 강성을 보강하고, 거푸집을 스터럽에 고정한다. 최상부에 위치한 측판 유니트의 상부리브에는 슬래브 시공을 위한 데크플레이트 등이 거치될 수 있다. 하부리브의 단부는 내측 수평 방향으로 연장되는 수평연장부가 형성되고, 수평연장부의 내측 단부에는 거푸집의 내부에 배근되는 스터럽이 삽입되어 용접에 의해 고정되는 삽입홈이 형성되도록 구성할 수 있다.

하부리브의 끝단에 직접 스터럽을 용접할 경우, 스터럽과 하부리브가 점에서 만나게 된다. 이에 하부리브와 스터럽 사이에 용접살이 채워지는 공간이 적어 견고한 고정이 어렵고, 거푸집 설치 또는 콘크리트 타설시 이 부분이 떨어져 거푸집에 변형이 발생할 우려가 있다. 따라서 하부리브를 내측으로 확장하여 수평연장부를 형성하고 수평연장부에 삽입홈을 형성하여 스터럽이 삽입되도록 함으로써, 하부리브의 수평연장부가 스터럽의 외주면을 최대한 감싸 하부리브가 스터럽과의 사이에서 충분한 용접 길이를 확보하도록 구성할 수 있다.

삽입홈에 의하여 스터럽의 설치 위치를 정확하게 고정 가능하다. 이에 따라 스터럽의 고정 작업이 매우 용이하고, 거푸집 설치 및 콘크리트 타설시 안정성을 확보하여 거푸집의 변형을 방지할 수 있다. 선조립 경량 거푸집은 보의 춤이 큰 경우 스터럽의 하부를 측판의 리브와 용접 고정하는 작업이 매우 어려웠다. 그러나 측판을 복수의 측판 유니트로 분할 구성하여 거푸집의 하부판 상부에 스터럽을 거치하고, 하부의 측판 유니트부터 상부의 측판 유니트까지 차례대로 측판 유니트를 스터럽에 고정하면서 거푸집을 상향 제작할 수 있다. 따라서 스터럽의 고정 작업이 매우 손쉽게 이루어질 수 있다.

삽입홈은 하부 측판 유니트의 상부리브 상면 일부까지 용접비드가 채워지도록 상부리브 측으로 연장 형성될 수 있다. 측판을 상하로 분할하여 복수의 측판 유니트를 결합하도록 구성되므로 각 측판 유니트들을 용접 등에 의해 결합하여야 하고, 이와는 별개로 스터럽을 측판 유니트의 리브에 고정하여야 한다. 이 경우 용접 개소가 많아져 제작 및 시공에 많은 노력과 시간이 소요된다. 따라서 스터럽을 하부리브에 용접 고정할 때 동시에 상하부 측판 유니트도 고정될 수 있도록 삽입홈을 하부 측판 유니트의 상부리브 측으로 연장 형성할 수 있다.

스터럽을 하부리브에 고정하기 위해 삽입홈에 채워지는 용접살에 의해 하부리브와 하부 측판 유니트의 상부리브 역시 동시에 고정 가능하다. 하부리브와 접합되는 하부 측판 유니트의 상부리브는 스터럽의 측면에 밀착되어 지지되도록 형성한다. 상부리브의 단부에는 하부로 절곡 형성되어 스터럽의 측면을 지지하는 지지부가 연장 형성될 수 있다.

박판을 사용하여 측판 유니트를 제작하는 경우, 상부리브의 단부가 직접 스터럽에 맞닿으면 외력에 의해 상부리브에 변형이 일어날 수 있다. 이 경우 상하부리브 결합을 위한 용접시 용접 면적이 제대로 확보되지 않는다. 상부리브의 단부를 하부로 절곡하여 지지부를 형성함으로써 상부리브의 강성을 보강하고, 견고하게 스터럽을 지지하도록 구성할 수 있다. 뿐만 아니라 상부리브의 단부를 절곡하여 강성을 보강함으로써, 거푸집의 전체적인 강성이 증가하는 효과도 있다.

하부리브와 상부리브 중 어느 일측 리브의 중간에는 결합홈부가 도브테일 형상으로 절곡 형성되고, 타측 리브의 중간에는 이웃하는 측판 유니트의 결합홈부에 삽입되어 걸리도록 결합홈부에 대응되는 형상의 결합돌부가 절곡 형성되도록 구성할 수 있다. 선조립 경량 거푸집 제작시, 상하부 측판 유니트를 용접하여 고정하기 전까지 측판 유니트들의 위치를 가고정하기 위해 결합홈부와 결합돌부를 형성하여 상호 결합할 수 있다.

결합홈부와 결합돌부는 단면상 도브테일 형상으로 형성하여, 결합홈부에 삽입된 결합돌부가 이탈되지 않도록 구성한다. 결합돌부는 박판의 탄성력을 이용하여 결합홈부에 억지 끼움 방식으로 결합하거나 상하부 측판 유니트를 단부에서 슬라이딩 이동하여 상호 결합할 수 있다. 결합돌부와 결합홈부는 상하부리브를 절곡하여 형성되므로, 상하부리브의 강성을 보강한다.

데크플레이트가 거치되는 최상부 측판 유니트의 상부리브에 형성된 결합돌부에는 데크플레이트의 트러스거더 전단에 설치되어 트러스거더를 지지하는 수직바의 하단이 삽입될 수 있다. 이에 따라 결합돌부에 의하여 데크플레이트의 위치를 안정적으로 고정할 수 있다. 결합돌부 및 결합홈부에는 리벳홀이 형성되어 상하부의 측판 유니트가 서로 결합되는 결합돌부 및 결합홈부에서 리벳에 의해 고정되도록 구성할 수 있다.

도브테일 형상으로 형성된 결합돌부와 결합홈부는 상하부리브를 가고정하므로, 상하로 수직력 작용시 빠져 탈락할 수 있다. 또한, 상하부리브 전단을 용접 결합한다 하더라도 측면판 측에 수직력이 작용하면, 리브의 측면판 쪽 단부는 상하로 벌어질 수 있다. 따라서 결합돌부와 결합홈부에 각각 리벳홀을 형성하여, 결합돌부와 결합홈부를 리벳 시공에 의하여 견고하게 고정할 수 있다. 이에 따라 하부리브의 삽입홈 부분에서 용접에 의한 고정과 결합홈부 및 결합돌부에서 리벳에 의한 고정, 즉 2점 고정에 의하여 상하부리브를 접합 가능하므로, 상하부리브의 견고한 고정으로 이들 부재의 벌어짐을 방지할 수 있다.

하부판의 양단부에는 ㄱ자 형상의 측판 결합부가 절곡 형성되고, 측판의 하단은 측판 결합부의 상부에 결합되도록 구성할 수 있다. 이 경우 하부판과 측판의 접합부가 거푸집 하부가 아닌 거푸집 측면에 위치되므로, 거푸집 제작시 하부판과 측판의 용접이 용이하다. 측판 결합부는 하부판의 각 단부에서 상부로 수직 절곡된 후 내측으로 수직 절곡되어 전체적으로 ㄱ자 형상으로 구성 가능하다. 측판 결합부는 최하부 측판 유니트의 하부리브와 결합된다.

측판 결합부의 상면에는 결합홈부가 형성될 수 있으며, 이 경우 하부리브에 형성된 결합돌부가 측판 결합부의 결합홈부에 삽입되어 걸리도록 구성할 수 있다. 측판 결합부의 내측 단부에도 스터럽의 측면을 지지할 수 있도록 하부로 수직 절곡된 지지부를 형성할 수 있다. 하부판은 단면상 좌우로 분할하여 서로 동일한 한 쌍의 하부판 유니트로 제작 가능하다. 하부판의 중앙에는 스터럽 거치부가 돌출 형성되고, 스터럽 거치부에는 스터럽의 하부가 삽입되어 거치되는 거치홈이 형성될 수 있다.

스터럽이 정확한 위치에 안정적으로 거치될 수 있도록 하부판의 중앙에는 스터럽 거치부를 돌출 형성할 수 있다. 이때, 스터럽 거치부에는 복수의 거치홈이 각각 소정 깊이로 형성된다. 스터럽은 복수 개의 거치홈 중 어느 하나의 거치홈에 거치하여 위치를 고정할 수 있다. 이에 따라 스터럽을 공장에서 경량 거푸집에 선조립한 경우에도 운송 또는 설치 중 스터럽이 이탈되지 않고, 정확한 위치를 유지할 수 있다. 거치홈이 형성된 스터럽 거치부의 상단은 U형(또는 상부가 개방된 ㄷ자형)이 되도록 형성할 수 있다.

하부판이 좌우로 분할되어 한 쌍의 하부판 유니트로 구성되는 경우, 각 하부판 유니트의 내측 단부에 스터럽 거치부가 형성되고, 스터럽 거치부의 하부에 리벳홀이 형성되도록 구성할 수 있다. 이 경우 양측 하부판 유니트는 스터럽 거치부의 하부를 맞댄 상태에서 리벳으로 고정 가능하다. 아울러 거치홈이 형성된 스터럽 거치부의 상단은 U형(또는 상부가 개방된 ㄷ자형)이 되도록 양측 하부판 유니트에 각각 거치홈을 형성할 수 있다.

수평재는 길이방향 축의 수직방향으로 하중을 지지할 수 있는 파이프와, 파이프의 양단에 결합되는 복수의 플랜지 연결부, 및 플랜지 연결부에 일체형으로 형성되고 다자유도로 동작 가능한 쐐기를 포함할 수 있다. 이러한 구성을 포함함으로써, 축의 수직 방향으로 하중을 지지할 수 있는 수평재를 형성할 수 있으며, 파이프에 구멍을 뚫지 않아도 플랜지 연결부와 결합을 이룰 수 있어 보다 안정적인 수평재를 제공하는 효과가 있다.

플랜지 연결부는 일단에 파이프의 양단 내부에 끼워지는 삽입부와, 및 타단에 타 부재와 결합되는 결합부를 포함하고, 결합부에 쐐기가 끼워지는 쐐기홀을 포함할 수 있다. 이 때 쐐기홀에 끼워진 쐐기는 다자유도로 움직일 수 있으며 쐐기홀과 분리되지 않도록 하단부에 쐐기홀에 걸릴 수 있는 돌출이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 플랜지 연결부는 파이프 양단에 끼워질 수 있으며, 수평재는 타 부재와 결합될 수 있다.

파이프는 기존의 수평재에 비해 수평재를 경량화하거나 수평재의 내부식성을 높이기 위해 철강재보다 비중이 작은 자재로 이루어지는 것이 바람직하고, 철강재에 비해 내부식성이 높은 자재로 이루어지는 것이 바람직하다. 그 예로 알루미늄 합금(alloy)를 사용할 수 있다. 파이프의 자재로 알루미늄 합금(alloy)을 사용한다고 가정하였을 때, 수평재의 무게는 철강재를 사용하였을 때에 비해서 약 70%가량으로 경량 될 수 있고, 부식의 위험이 있는 해안가에서 건설 작업을 효과적으로 할 수 있어 수평재의 안전성과 수명을 향상할 수 있다.

알루미늄 합금(alloy)를 사용할 경우 강(steel)에 비하여 늘어나는 성질 즉, 연성이 높고, 기계적 성질이 낮기 때문에 산업안전보건법에서 요구하는 시스템 비계의 안전 기준 즉, 시스템 비계를 사용함에 있어 국가에서 요구하는 충분한 강도를 만족하기 위해 각 파이프의 연결부위인 플랜지와 쐐기의 재질은 파이프과 다른 재질로 이루어지되, 파이프에 비해 강도가 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 그 예로 철강재를 사용하는 경우가 있을 수 있다.

플랜지 연결부는 삽입부의 각각의 외면 둘레를 따라 체결홈이 형성되고, 파이프와 플랜지 연결부의 결합 시, 파이프의 단부가 압착되어 체결홈에 압입되어 체결될 수 있다. 이 때 체결홀은 보다 단단한 결합을 이루기 위해 다수개 형성 될 수 있다. 파이프와 플랜지 연결부 간의 재질적 차이를 극복하기 위한 것으로 제작방법이 단순하며 단단한 결합을 형성 할 수 있다. 또한, 용접 또는 나사결합과 같이 연결되는 두 부재(파이프, 플랜지 연결부) 간의 마모, 손실 없이 결합할 수 다.

삽입부의 일단이 파이프의 일단 내부로 끼워지고, 플랜지 연결부와 파이프는 용접되어 결합할 수 있다. 이는 두 부재(파이프, 플랜지 연결부)의 결합을 위해 설치되는 추가적인 부재 없이 용이하게 결합을 이룰 수 는 효과가 있다. 플랜지 연결부의 양측 삽입부에 나사산이 형성되고, 파이프의 양단부에 나사산이 형성되어, 파이프와 플랜지 연결부가 나사결합할 수 있다. 이는 두 부재(파이프, 플랜지 연결부)의 결합을 위해 설치되는 추가적인 부재 없이 용이하게 결합을 이룰 수 있으며, 조립과 분해를 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

수평재의 제작방법은, 파이프의 양단부에 플랜지 연결부를 끼우는 조립 단계, 플랜지 연결부가 파이프에 끼워진 부분을 압착하여 파이프가 체결홈에 압입되는 압착 단계를 포함할 수 있다. 압착 단계에서 파이프의 단부에 돌출이 형성된 돌출지그가 위치되고, 돌출지그의 돌출의 곡률반경이 체결홈의 곡률보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 돌출을 통해 체결홈에 파이프가 용이하게 압입되도록 하기 위함이다.

파이프의 상부 또는 하부 중 어느 하나에 돌출지그를 설치하고 돌출지그가 설치된 반대 편에는 파이프가 고정될 수 있으며, 표면이 평편한 지그를 설치하여, 플랜지 연결부와 플랜지 연결부가 끼워진 파이프를 회전시켜 가며 2회 이상 압착 공정을 시행할 수 있다. 이는 돌출지그에 무리를 가하지 않는 선에서 안정적으로 압착단계를 수행할 수 있는 수평재의 제작방법을 제공하는 효과가 있다. 파이프의 상부 그리고 하부에 돌출지그를 설치하여 플랜지 연결부가 끼워진 파이프를 1회 압착할 수 있다. 이는 압착 공정을 1회로 단축하여 효과적으로 압착단계를 수행할 수 있는 수평재의 제작방법을 제공하는 효과가 있다.

시스템 비계는 길이방향 축 방향으로 하중을 지지하는 다수개의 수직재 파이프, 다수개의 수직재 파이프를 연결하는 다수의 파이프 연결부, 파이프 연결부에 끼워지되 수직재 파이프 사이에 위치하는 플랜지를 포함하는 수직재를 포함할 수 있다. 수직재는 길이방향 축으로 하중을 지지할 수 있으며, 하나의 파이프에 플랜지를 끼우는 종래의기술에 비해 플랜지의 위치를 고정적으로 유지할 수 있다는 장점이 있다.

시스템 비계는 길이방향 축에 수직으로 하중을 지지하는 수평재 파이프, 수평재 파이프의 양단에 결합하는 복수의 수평재 플랜지 연결부, 수평재 플랜지 연결부에 일체형으로 포함되는 수평재 쐐기를 포함하는 수평재를 포함할 수 있다. 수평재는 길이방향 축의 수직 방향으로 하중을 지지할 수 있으며, 수평재 파이프에 구멍을 뚫지 않아도 수평재 플랜지 연결부와 결합을 이룰 수 있어 보다 안정적인 결합을 유지할 수 있다는 장점이 있다. 상술한 수직재와 수평재는 직육면체 형태를 이루어 시스템 비계의 개략적인 형태를 형성할 수 있다.

길이방향 축의 수직 방향과 수평방향으로 하중을 지지하는 대각재 파이프, 대각재 파이프의 양단에 결합하는 복수의 대각재 플랜지 연결부, 대각재 플랜지 연결부에 일체형으로 포함되는 대각재 쐐기를 포함하는 대각재; 를 포함할 수 있다. 대각재는 길이방향 축의 수직 방향, 그리고 수평방향으로 하중을 지지할 수 있으며, 대각재 파이프에 구멍을 뚫지 않아도 수평재 플랜지 연결부와 결합을 이룰 수 있어 보다 안정적인 결합을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

파이프 연결부는 내부에 공간이 존재하는 기둥 형태이며, 파이프 연결부의 양단에 구비되고 수직재 파이프의 일단 내부에 끼워지는 수직재 삽입부를 포함할 수 있고, 파이프 연결부는 중앙에 플랜지와 연결되는 중앙부를 포함할 수 있다. 수직재 삽입부가 포함됨으로써 수직재는 다수개의 수직재 파이프가 연결되어 형성된 형태일 수 있으며 중앙부를 포함함으로써 파이프 연결부, 수직재 파이프와 플랜지간의 연결을 고정시켜 보다 안정적인 결합을 제공할 수 있다.

플랜지는 판(Plane) 형태로 형성되며 판의 중심을 기준으로 방사상으로 결합홀이 형성될 수 있다. 결합홀에 수평재 쐐기, 대각재 쐐기가 끼워져 결합될 수 있다. 수평재 플랜지 연결부는 일단에 수평재 파이프의 양단의 내부에 끼워지는 수평재 삽입부, 및 타단에 타 부재와 결합되는 수평재 결합부를 포함할 수 있다. 또한, 수평재 결합부는 수평재 쐐기가 끼워지는 수평재 쐐기홀을 포함할 수 있다. 이를 통해 수평재 플랜지 연결부는 수평재 파이프 양단에 끼워져 결합할 수 있으며, 수평재는 타 부재와 결합될 수 있다.

대각재 플랜지 연결부는 일단이 대각재 파이프의 양단의 내부에 끼워지고, 타단이 판(plane)으로 형성되는 대각재 삽입부를 포함할 수 있다. 또한, 일단이 대각재 삽입부의 타단과 연결되고 타단이 타 부재와 결합할 수 있는 대각재 결합부를 포함할 수 있으며, 대각재 결합부는 타단에 대각재 쐐기가 끼워지는 대각재 쐐기홀을 포함할 수 있다. 이를 통해 대각재 플랜지 연결부는 대각재 파이프 양단에 끼워져 결합할 수 있으며, 대각재는 타 부재와 결합될 수 있다.

대각재는 대각재 결합부의 일단에 회전 제공 수단을 포함할 수 있다. 이는 도 9에 도시되어 있다. 회전 제공 수단의 회전축은 대각재 결합부와 대각재 삽입부 간의 연결축과 일치하며, 회전 제공 수단은 나사결합일 수 있다. 이 때, 결합되는 나사의 축이 회전제공수단의 회전축인 것이 바람직하다. 이를 통해 대각재 쐐기홀과 대각재 파이프간의 각도를 보다 간단하게 조정할 수 있어 타 부재와 대각재간의 결합 각도를 임의로 용이하게 조정할 수 있다.

수직재는 지면에 수직으로 설치될 수 있으며, 수평재는 수직재와 수직을 이루되 수평재의 양단의 수평재 플랜지 연결부가 플랜지와 연결되고, 대각재는 수직재 및 수평재와 수직이 아닌 각도를 이루되 대각재의 양단의 대각재 플랜지 연결부가 플랜지와 연결될 수 있다. 이를 통해, 수직재와 수평재는 직육면체 형태를 이룰 수 있고, 대각재는 직육면체의 옆면에 대각선으로 설치되어 시스템 비계의 구조를 더욱 지지 할 수 있다.

시스템 비계의 옆면에서 수평재와 대각재가 동일 평면에 존재한다면, 수평재와 대각재는 교차되어 교차점에서의 수평재 파이프와 대각재 파이프를 압연해야 할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 시스템 비계의 옆면에 다수 개의 수평재가 평행하게 일정 간격 이격되어 배치되며, 시스템 비계의 옆면과 평행하며 시스템 비계의 외곽으로 일정 간격 이격된 평면상에 대각재가 위치되어 결합될 수 있도록 하였다. 이에 따라 시스템 비계를 구성할 시, 추가적인 공정 없이 용이하게 구성할 수 있다는 효과가 있다.

파이프 연결부와, 수평재 플랜지 연결부와, 대각재 플랜지 연결부는 수직재 삽입부와, 수평재 삽입부와, 대각재 삽입부 각각의 외면 둘레를 따라 체결홈이 형성되고 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프의 단부가 압착되어 체결홈에 압입되어 체결될 수 있다. 이 때 체결홀은 보다 단단한 결합을 이루기 위해 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 다수개 형성 될 수 있다. 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프와 파이프 연결부와, 수평재 플랜지 연결부와, 대각재 플랜지 연결부 간의 재질적 차이를 극복하기 위한 것으로 제작방법이 단순하며 단단한 결합을 형성 할 수 있다. 또한, 용접 또는 나사결합과 같이 연결되는 두 부재간의 마모, 손실 없이 결합할 수 있다.

파이프 연결부와 플랜지는 동일 재질이므로 중앙부는 플랜지와 용접하여 결합될 수 있다. 이를 통해 두 부재(파이프 연결부, 플랜지)의 결합을 위해 설치되는 추가적인 부재 없이 용이하게 결합을 이룰 수 있다. 파이프 연결부와 플랜지는 동일 재질이므로 중앙부는 플랜지와 나사결합하여 결합될 수 있다. 이를 통해 두 부재(파이프 연결부와 플랜지)의 결합을 위해 설치되는 추가적인 부재 없이 용이하게 결합을 이룰 수 있으며, 조립과 분해를 용이하게 수행할 수 있다.

파이프 연결부와, 수평재 플랜지 연결부와, 대각재 플랜지 연결부는, 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프와 용접되어 결합할 수 있다. 이는 두 부재의 결합을 위해 설치되는 추가적인 부재 없이 용이하게 결합을 이룰 수 있는 효과가 있다. 파이프 연결부와, 수평재 플랜지 연결부와, 대각재 플랜지 연결부는, 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프와 나사결합으로 결합할 수 있다. 이는 두 부재의 결합을 위해 설치되는 추가적인 부재 없이 용이하게 결합을 이룰 수 있으며, 조립과 분해를 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

조립 단계는, 수평재 쐐기가 플랜지에 형성된 결합홀에 끼워지고, 고정되는 수평-수직 결합 단계와, 대각재 쐐기가 플랜지에 형성된 결합홀에 끼워지고, 고정되는 대각-수직 결합 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 수평재 결합부는 수평재 쐐기홀에 수직방향으로 홈이 형성될 수 있다, 이와 동일하게 대각재 결합부는 대각재 쐐기홀에도 수직방향으로 홈이 형성될 수 있으며, 홈에 플랜지의 판(Plane)이 끼워지는 것이 바람직하다. 이 후, 수평재 쐐기와 대각재 쐐기가 플랜지에 끼워지고, 고정되어 움직이지 않도록 2차적으로 힘을 가하여 수평재 쐐기와 대각재 쐐기는 플랜지에 고정될 수 있다.

제 1 압착 단계와 제 2 압착 단계와 수평재 압착 단계와 대각재 압착 단계에서, 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프의 단부에 돌출이 형성된 돌출지그가 위치되고, 돌출지그의 돌출의 곡률반경이 체결홈의 곡률보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 돌출을 통해 체결홈에 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프가 용이하게 압입되도록 하기 위함이다. 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프의 상부 또는 하부 중 어느 하나에 돌출지그를 설치하고 돌출지그가 설치된 반대 편에는 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프가 지지되되, 표면이 평편한 지그를 설치하여, 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프를 회전시켜 가며 2회 이상 압착 공정을 시행할 수 있다. 이는 돌출지그에 무리를 가하지 않는 선에서 안정적으로 압착 단계를 수행할 수 있는 수평재의 제작방법을 제공하는 효과가 있다.

수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프의 상부 그리고 하부에 돌출지그를 설치하여 수직재 파이프와, 수평재 파이프와, 대각재 파이프를 1회 압착하여 결합시킬 수 있다. 이는 압착 공정을 1회로 단축하여 효과적으로 압착 단계를 수행할 수 있는 수평재의 제작방법을 제공하는 효과가 있다. 지하구조물 축조 시 소정 간격으로 설치된 한 쌍의 강재 기둥에 결합되는 장,단변방향의 강재 거더에 있어서, 거더의 단변방향으로는 한 쌍의 강재 기둥의 플랜지와 강재 거더 양 단부의 상부 플랜지 사이에 각각 가설 브레이스를 설치함으로써, 강재 거더는 휨모멘트도와 같이 3경간 연속스팬으로 거동하게 하여 그 춤(depth)이 저감되어 경량화되고, 이로 인해 종래기술의 단변방향 강재 거더에 사용되는 강재량의 30 ~ 40%가 절감되며, 이는 지상구조물에도 사용 가능하다.

거더의 장변방향으로는 강재 거더의 휨응력에 따라 중앙부는 춤이 큰 강재 거더를 사용하고 양 단부는 춤이 작은 강재 거더를 사용하여 강재 거더를 변단면으로 형성함으로써, 종래기술의 장변방향 강재 거더에 사용되는 강재량의 10 ~ 15%가 절감되며, 이로 인해 장변방향 강재 거더는 경량화되고 이는 지상구조물에도 사용 가능하다. 소정 간격으로 설치된 한 쌍의 강재 기둥과 강재 기둥 사이에 결합되는 단변방향 강재 거더에 있어서, 단변방향 강재 거더의 상면으로부터 소정 높이에 위치한 강재 기둥 플랜지에 결합된 지지플레이트와 단변방향 강재 거더의 양 단부에서 거더의 중심방향으로 소정 거리에 위치한 단변방향 강재 거더의 상부 플랜지에 결합된 지지플레이트 사이에는 각각 가설 브레이스가 설치되어 단변방향 강재 거더의 양 단부를 보강한다.

슬래브 하부에 위치한 강재 기둥의 플랜지 측면에 용접접합된 가셋 플레이트는 강재 거더의 웨브와 보울트 접합되고, 강재 거더 단부의 소정 구간에는 각각 ∪자형 철판거푸집이 설치되며, ∪자형 철판거푸집 내부에는 현장타설 콘크리트가 충전되고 그 상부에 다수의 보강철근이 설치되어 단변방향 강재 거더의 양 단부를 보강하고, 단변방향 강재 거더의 상면에는 스터드 볼트를 설치하여 강재 거더와 슬래브를 일체화하며, 이는 지상구조물에도 사용 가능하다.

소정 간격으로 설치된 한 쌍의 강재 기둥과 강재 기둥 사이에 결합되는 장변방향 강재 거더에 있어서, 장변방향 강재 거더의 양 단부에서 중심방향으로 소정 거리(지간의 1/4 ~ 1/5)에는 각각 춤이 작은 강재 거더가 설치되고, 장변방향 강재 거더의 중앙부에는 춤이 큰 강재 거더가 설치되되, 춤이 큰 강재 거더의 양 단부는 춤이 작은 강재 거더의 단부와 결합될 수 있도록 상부 플랜지와 웨브의 일부가 절개되도록 형성되고, 춤이 큰 강재 거더의 절개된 양 단부와 춤이 작은 강재 거더의 일단은 각각 용접에 의해 접합되며, 이는 지상구조물에도 사용 가능하다. 춤이 작은 강재 거더의 일단은 단변방향 강재거더 중앙부의 웨브에 설치된 가셋 플레이트와 보울트로 힌지접합된다.

강재 기둥 사이에 장,단변방향 강재 거더를 설치함에 있어서, 단변방향의 강재 거더는 양 단부의 소정 구간에 ∪자형 철판거푸집을 설치하고 그 내부에 현장타설 콘크리트를 충전하고 그 상부에는 다수의 보강철근을 설치하며, 강재 기둥 플랜지에 결합된 지지플레이트와 단변방향 강재 거더의 상부 플랜지에 결합된 지지플레이트 사이에는 각각 가설 브레이스를 설치하여 단변방향 강재 거더의 양 단부를 보강한다. 장변방향에는 휨응력에 따라 강재 거더의 양 단부와 중앙부의 크기에 차이를 두어 강재 거더를 변단면으로 처리하여 강재 거더의 양 단부는 춤이 작은 장변방향 강재 거더를, 중앙부에는 춤이 큰 장변방향 강재 거더를 설치하여 장변방향 강재 거더의 단면을 효율적으로 형성한다.

강재 거더의 양 단부는 춤이 작은 강재 거더의 단부와 결합될 수 있도록 상부 플랜지와 웨브의 일부가 절개되도록 형성되고, 춤이 작은 강재 거더의 단부는 춤이 큰 강재 거더의 절개된 양 단부와 용접접합된다. 춤이 큰 강재 거더의 절개된 단부의 웨브 하단에는 소정 길이의 홈을 형성하고, 홈에는 수평 스티프너가 용접접합되며, 수평 스티프너의 단부와 춤이 작은 강재 거더의 하부 플랜지 단부는 용접 접합되고, 춤이 작은 강재 거더의 단부 웨브와 춤이 큰 강재 거더의 절개된 단부 웨브는 용접접합되어, 수평 스티프너는 춤이 작은 강재 거더의 하부 플랜지에 작용하는 인장력 또는 압축력을 지지한다.

한 쌍의 강재 기둥과 강재 기둥 사이에 결합되는 단변방향 강재 거더에 있어서, 단변방향 강재 거더의 하면으로부터 소정 높이에 위치한 강재 기둥 플랜지에 결합된 지지플레이트와 단변방향 강재 거더의 양 단부에서 거더의 중심방향으로 소정 거리에 위치한 단변방향 강재 거더의 하부 플랜지에 결합된 지지플레이트 사이에는 각각 가설 브레이스가 설치되어 단변방향 강재 거더의 양 단부를 보강하며, 이는 지상구조물에도 사용 가능하다. 단변방향 강재 거더에 가설 브레이스와 강합성 거더을 사용하고, 장변방향 강재 거더에 변단면 강재 거더를 사용하여 건축구조물을 축조하는 방법은 한 쌍의 강재 기둥을 소정 간격으로 설치하고, 강재 기둥에 장변방향으로 변단면 강재 거더를 설치하고, 단변방향으로 가설 브레이스와 강합성 거더를 설치하며, 강재 기둥 주위에 사각형상의 개구부를 형성하여 슬래브를 타설하고, 강재 기둥 주위의 사각형상 개구부에 철근을 보강하고 콘크리트를 타설하여 강재 기둥을 철근콘크리트로 보강하며, 가설 브레이스를 절단하여 해체한다.

건축구조물에 사용되는 단변방향 강재 거더는 건축구조물을 축조하는 과정에서는 강재 거더의 단변방향으로 가설 브레이스를 설치하여 강재 거더가 3경간 연속스팬으로 거동하게 되고, 영구하중이 작용하는 경우에는 단변방향 강재 거더의 양 단부의 단면강성이 증대되도록 강재 거더의 양 단부는 철판거푸집을 설치하고 그 내부를 철근콘크리트로 보강하여 강합성 기둥에 일체화되도록 결합됨으로써, 종래기술의 단변방향 강재 거더에 사용되는 강재량의 30 ~ 40%를 절감하며, 이로 인해 단변방향 강재 거더의 단면이 감축되고 경량화되는 효과가 있다. 또한 강재 거더의 장변방향으로는 휨응력에 따라 강재 거더의 양 단부와 중앙부의 크기에 차이를 두어 강재 거더를 변단면으로 처리함으로써, 종래기술의 장변방향 강재 거더에 사용되는 강재량의 10 ~ 15%를 절감하며, 장변방향 강재 거더가 경량화되는 효과가 있다. 장,단변방향 강재 거더의 경량화로 인해 기둥과 기초의 자중이 감소됨으로써 건물 구조 시스템이 경량화되어 경제적이고, 종래기술의 프리캐스트 콘크리트 합성거더에 비해 단면이 감축되어 경량이며, 단변방향 강재 거더의 양 단부는 현장타설 콘크리트를 사용하므로 운반 및 설치작업이 용이한 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (1)

1. 경량화가 가능한 건축 구조물용 가설 자재로서,
   상하로 배치되는 상부판 및 하부판;
   상기 상부판과 상기 하부판 사이에 배치되는 측판;
   상기 상부판과 상기 측판을 체결하는 상부 리브;
   상기 하부판과 상기 측판을 체결하는 하부 리브;
   상기 상부 리브와 상기 하부 리브를 지지하도록 상기 측판 상에 고정되는 지지체; 및
   상기 지지체와 상기 측판을 고정하는 수평재를 포함하는 건축 구조물용 가설 자재.
   

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