KR900002277B1 - 모듀울 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

모듀울

제 1 도는 접는선이 표시된 판재에 대한 평면도.

제 2 도는 본 발명에 다른 모듀울의 측면도.

제 3 도는 제 2 도의 3-3방향에서 본 저면도.

제 4 도는 2개의 모듀울을 서로 연결하여 만든 다른 모듀울에 대한 사시도.

제 4 도 a는 단일판재를 사용하여 제 4 도의 모듀울을 만들기 위한 접는선의 예시도.

제 5 도는 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 바와 같은 모듀울 6개를 서로 연결하여 만든 링의 사시도.

제 6 도는 8개의 링을 서로 연결하여 제작한 구형구조물, 즉 절두 8면체에 대한 사시도.

제 7 도는 제 6 도의 구형구조물내에 끼우도록 된 바닥재에 대한 개략도.

제 7 도 a는 제 2 도 및 제 3 도의 모듀울을 사용하여 제작한 다각형 프레임에 대한 예시도.

제 8 도는 서로 연결하였을 때 5각형을 이루는 링이 15개가 모여서 이루는 25면체의 일부에 대한 예시도.

제 9 도는 대표적인 모듀울의 다른 구성도.

제 10 도는 접는선이 표시된 판재에 대한 평면도.

제 11 도는 제 10 도에 도시한 판재를 접어서 만든 모듀울에 대한 측면도.

제 12 도는 제 11 도의 모듀울에 대한 평면도.

제 13 도는 제 11 도 및 제 12 도에 도시한 모듀울 6개를 서로 연결하여 만든 구조물에 대한 사시도.

제 14 도는 각 모서리에 제 11 도 및 제 12 도에 도시한 것과 같은 모듀울이 지지된 강단에 대한 사시도.

제 15 도는 제 11 도 및 제 12 도에 도시한 것과 같은 모듀을 서로 연결하여 만든 트러스구조물의 측면도.

제 15 도 a는 제 15 도에 도시한 트러스구조물의 평면도.

제 16 도는 제 11 도 및 제 12 도의 모듀울을 2개씩 연결하여서 높게 지지시킨 강단에 대한 사시도.

제 16도 a는 제 16 도에 도시한 강단의 지지부에 대한 확대도.

제 17 도는 제 11 도 및 제 12 도의 모듀울 2개를 서로 연결하여 만든 단순 아아치의 사시도.

제 18 도는 콘크리이트가 채워진 모듀울에 대한 사시도.

제 19 도는 접는선이 표시된 판재의 평면도.

제 20 도는 제 19 도의 판재를 접어서 만든 모듀울의 사시도.

제 21 도는 제 20 도의 21-21선을 따라 절취한 횡단면도.

제 21 도 a는 제 20 도의 21a-21a선을 따라 절취한 횡단면도.

제 22 도는 제 20 도의 22-22선을 따라 절취한 횡단면도.

제 23 도는 제 20 도의 모듀울에 대한 측면도.

제 24 도는 제 20 도의 모듀을 서로 연결하여 단순 아아치를 만드는 방법에 대한 예시도.

제 25 도는 제 24 도에 도시한 아아치구조물의 변형예.

제 26 도는 접는선이 표시된 판재의 평면도.

제 27 도는 제 26 도의 판재를 접는선을 따라 구부리고 접어서 만든 아아치에 대한 사시도.

제 28 도는 접는선이 표시된 삼각형 판재의 평면도.

제 29 도는 제 28 도의 판재를 접어서 만든 모듀울에 대한 사시도.

제 30 도 및 제 31 도는 접는선이 표시된 본 발명에 따른 다른 판재의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 직사각형판재 (12)(14) : 접는선

(16)(18)(20)(22) : 선분 (24)(26)(28)(30)(32)(34)(36) : 가장자리

(38)(40)(42)(44) : 모서리 (A)(B)(C)(D) : 패널

본 발명은 공간을 둘러싸기 위한 구조물에 관한 것으로, 특히 3차원 다면체 모듀울에 관한 것이다.

본 발명에 따른 일련의 모듀울은 쭈그러진 다각형으로 되어 있다. 이러한 종류의 각종 모듀울은 강판등과 같은 가요성다각형 판재를 직선을 따라 접거나 구부리거나 쭈그려서 만든다. 이렇게 만들어진 모듀울은 보울트 또는 용접에 의해 서로 연결시켜서 여러가지 목적에 부합되는 공간구조물을 제작한다. 모듀울의 형상은 강판 또는 용접와이어 판재를 접거나 구부리거나 또는 쭈그려서 완성할 수도 있지만, 주조 또는 사출성형등의 다른 방법에 의해서 모듀울을 만들 수도 있다.

본 발명은 종래의 구조용 모듀울에 비해 여러가지의 장점이 있는 일련의 구조용 모듀울과 그 제작방법에 관한 것이다. 복합모듀울은 건설현장 밖에서 제작하여 현장으로 운반하는 것이 관례로 되어 있다. 따라서 부피가 크고 형상이 불규칙한 복합모듀울을 운반하는데 있어서는 수송경제상 불리한 점이 많고, 운반용으로는 포장을 하는데 있어서도 어려움이 있다.

이에 반하여, 본 발명의 모듀울은 건설현장에서 용이하게 조립할 수 있게 되어 있다. 조립은 강판 또는 용접와이어 판재를 구부리는 것으로부터 시작된다. 판재를 모듀울의 형상으로 구부리고 쭈그리는데 있어서는 대형 판재브레이크를 사용한다. 이러한 모듀울의 이점은 여러가지이다. 우선, 모듀울의 성형작업을 현장에서 하기 때문에 부피가 크고 형상이 불규칙한 모듀울을 싣고 운반할 필요가 없다. 그 대신에 적재가 용이한 판재를 트럭에 싣고 현장까지 운반하면 된다.

본 발명에 있어서 모듀울을 성형하는데 필요한 것은 약간의 기술과 대형판재브레이크가 전부이다. 모듀울은 보울트연결구를 사용하여 쉽게 연결할 수 있다. 사용하는 기술은 간단하지만, 고도의 기술에 의해서만 제작할 수 있는 종래의 복합구조물과 다름없는 모듀울을 만들 수 있다.

본 발명의 특징은 절두 8면체 및 기타 삼각형 구조용 프레임, 복합 아아치형 천장, 직선형 지지대, 비임구조물 및 트러스구조물등과 같은 각종 공간구조물을 만드는데 사용되는 구조용 모듀울 조립체의 제작방법에 있다. 각각의 구조용 모듀울은 공통의 조립방법에 의해 합체시킨다.

본 명세서에서 사용되는 "쭈그러진"이라는 용어는 도면에 도시한 곡면형상을 표현하는 것으로, 모듀울의 쭈그러진 곡면형상이 실제로 쭈그리는 방법에 의하여 성형된 것인지, 주조나 기타방법에 의하여 성형된 것인지의 여부와는 관계없다(다음에 충분히 설명하겠음). 또, 본 명세서에서는 2가지의 모듀울 성형방법만을 설명하였으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.

"쭈그러진"이라는 용어에는 적어도 3개 이상의 인접한 면이 존재한다는 뜻이 함축되어 있다. 각 면의 경계는 일련의 직선에 의해 구획된다. 인접한 2개의 면을 가르는 경계선은 후술하는 바와 같이 접는선이 된다.

쭈그러진 구조용 모듀울은 강판, 용접와이어판, 알루미늄판 또는 기타 적절한 재료로 된 가요성판재로 성형한다. 판재는 근본적으로 편평하다. 즉 단일평면만을 가진다. 편평한 판재는 일련의 직선에 의해 여러 개의 면으로 세분된다. 이러한 세분은 판재상에 가상의 (또는 실제의)접는선을 그어서 행한다. 접는선은 판재의 중심으로부터 반경방향으로 긋게 되며, 그것은 중심에서 교차할 수도 있고, 단순히 중심에서 바깥쪽으로 연장될 수도 있다(즉, 중심에서 만나지만 교차하지 않을 수도 있다). 접는선의 반경방향 외단은 판재의 모서리에 위치할 수도 있고, 판재의 가장자리를 따라 위치할 수도 있다.

"쭈그러진"이라는 용어는 구조용모듀울의 곡률특성을 설명하기 위하여 채택된 것인 바, 그 이유는 적어도 3개의 인접면중 제 1 면이 하나의 접는선을 중심으로 다른 인접면쪽으로 굽혀지기 때문이다. 접는선을 중심으로 다른면쪽으로 접혀진 제 1 면의 면적은 접는선을 따라 일정한 것이 아니기 때문에 제 1 면은 곡면이 된다. 상기 접는선은 직선으로 남아 있더라도, 적어도 다른 하나의 직선경계는 원래의 판재면으로부터 굽혀져 있게 된다.

단일판재를 상술한 바와 같이 접거나 쭈그릴 때에 있어서, 판재는 다수의 패널로 효과적으로 분할된다. 지주를 인접한 패널과 일체로 형성시켜서 상기 접는선을 따라 인접한 두면의 일부가 접하게 해도 된다. 즉, 제 1 도 내지 제 3 도, 즉 대향패널의 일부는 서로 접하고, 제 10 도 내지 제 12 도, 즉 지주는 패널의 가장자리로부터 형성된다. 어떤 지주의 단부는 일체로 결합시켜서 공통의 마디를 형성케 할 수도 있다.

이와 같이 판재를 쭈그리는 방법은 제 1 도 내지 제 3 도에도 적용될 수 있고, 제 4, 4a도, 제 10, 11 도, 제 19, 20 도, 제 26, 27 도, 제 28, 29 도에도 적용될 수 있다.

제 1 모듀울(60)은 제 1 도 내지 제 3 도에 도시하였다. 모듀울(60)의 성형은 제 1 도에 도시한 직사각형판재(10)로부터 시작한다. 직사각형판재(10)는 2개의 서로 수직한 접는선(12)(14)에 의하여 반씩 양분된다. 접는선(12)은 길이가 동일한 2개의 선분(16)(18)으로 구성된다. 또한, 접는선(14)도 길이가 동일한 2개의 선분(20)(22)을 가진다. 직사각형 판재(10)는 4개의 패널로 분할된다. 제 1 패널(A)은 가장자리(16)(20)(24)(26)에 의해 구획되고, 제 2 패널(B)은 가장자리(18)(20)(28)(30)에 의해 구획되며, 제 3 패널(C)은 가장자리(16)(22)(32)(34)에 의해 구획된다. 그리고 제 4 패널(D)은 가장자리(22)(18)(34)(36)에 의해 구획된다. 가장자리(16)(18)(20)(22)와 이 가장자리에 인접하게 접혀진 판재의 부분은 지주의 기능을 한다. 가장자리(24)(32)(30)(34)에 각각 위치한 지주(16)(18)(20)(22)의 단부는 지주가 각개의 패널로 연장되는 곳을 나타낸다. 설명의 편의를 위하여 직사각형 판재(10)에는 모서리(38)(40)(42)(44)를 도시하였다. 지주(16)(18)(20)(22)의 결합영역은 지주와 지주간의 패널과 일체의 마디를 구성한다.

상술한 직사각형판재(10)는 판재브레이크에 의해서 본 발명에 따른 모듀울(60)의 형상으로 접고, 굽히고, 쭈그린다. 접고, 구부리고, 쭈그리는 작업은 제 1 도의 접는선(13)(14)을 따라 행한다. 직사각형 판재(10)를 접는선(12)을 중심으로 구부리게 되면 모서리(38)는 모서리(44)와 근접정렬되고, 모서리(40)는 모서리(42)와 근접정렬된다.

또한, 판재(10)를 접는선(14)을 중심으로 구부리게 되면 이 판재는 가장자리(26) (28)이 만나고 가장자리(34)와 (36)이 만난다. 이 굽힘작업은 가장자리(16)(18) 사이의 내각(46)이, 제 2 도에 도시한 바와 같이, 소정치에 도달할때까지 계속한다. 쭈그리는 작업 및 굽힘작업을 적절히 하기만 하면 제 2 도 및 제 3 도의 모듀울(60)이 만들어진다. 가장자리(26)(28)(34)(36)는 굽혀지고, 그 결과 플랜지(48)가 형성된다.

패널(C)(D)은 여전히 동일한 가장자리에 의해 구획되어 있지만, 그 일부는 편평하고 다른 일부는 굽혀진다. 즉, 가장자리(32)(16)와 인접한 패널(C)의 일부는 편평하고, 가장자리(22)(34)와 인접한 패널(C)의 다른 일부는 굽혀지게 된다. 이 곡면은 플랜지(48)를 형성하는 것으로 제 3 도에 명확히 도시하였다.

제 3 도는 가장자리(32)가 가장자리(24)에 겹쳐지고, 모서리(42)(44)가 모서리(38)(40)에 겹쳐진 모양을 도시한다. 각 패널(A)(B)(C)(D)의 내면은 A',B',C',D'로 각각 표시하였다. 그리고 플랜지(48)와 굽혀진 가장자리(26)(28)(34)(36)는 명맥히 도시하였다.

이상의 설명에서 알수 있는 바와 같이, 패널(A)(B)(C)(D)는 원래 편평했던 판재(10)의 면으로 이루어진다. 패널(C)은 직선형 가장자리(16)(22)(32)(34)와 접는선을 구성하는 가장자리(16)(22)를 가진다. 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 모듀울은 패널(C)를 접는선(16)을 중심으로 패널(A)쪽으로 굽힘과 동시에 접는선(22)을 중심으로 패널(D)쪽으로 굽혀서 형성시킨다. 또, 패널(A)(B)(C)(D)은 각각의 접는선을 중심으로 하여 인접한 패널쪽으로 접는다. 그 결과 각각의 패널(A)(B)(C)(D)은 굽혀지게 된다.

제 1 모듀울(60)은 제 4 도에 도시한 제 2 모듀울(60)과 끝면을 맞대고 연결된다. 이러한 연결은 용접에 의할 수도 있고, 보울트 등과 같은 기타 고정수단에 의해 이음매(61)를 따라 연결할 수도 있다. 2개의 모듀울(60)을 연결하여서 된 구조물은 그 자체를 모듀울(62)로 표시하였다. 모듀울(62)은 모듀울(60)과 동일한 방법으로 성형한다. 제 4 도 a에 도시한 직사각형판재(63)는 평행한 접는선(67)과 그것에 수직한 접는선(65)에 의해서 분할된다. 판재(10)로 모듀울을 성형하는 방법과 유사한 방법에 의해서 판재(63)를 접고, 구부리고, 쭈그리면 제 4 도에 도시한 바와 같이 이음매(61)가 없는 모듀울(62)을 쉽게 성형할 수 있다.

다수의 모듀울(60) 또는 (62)를 끝면에 맞대고 서로 연결하여서 제 5 도에 도시한 바와같은 링(70)을 제작한다. 상기 링(70)의 변수는 실용상 가능하기만 하면 어떠한 수로 해도 무방하다. 따라서, 내각(46)을 135°로 하면 링은 8각형이 되고, 그 각도를 144°로 하면 링은 10각형이 된다. 상기 8각형 링과 10각형 링에 있어서는 각각 8개와 10개의 모듀울이 필요하다.

이렇게 만들어진 여러 개의 링(70)을 적절히 결합하여 고정시키면, 제 6 도에 도시한 것과 같은 구형구조물(72)을 제작할 수 있다. 상기 구형구조물(72)은 6개의 모듀울(60)로 된 링(70)이 8개가 모여서 이루어진 것이다. 구형구조물(72)의 각 절반은 4개의 링(70)으로 구성되며, 이들 링은 서로 결합되어 4개의 가장자리(E)(F)(G)(H)로 구획된 정사각형 통공(74)을 형성한다. 물론, 더 많은 수나 더 적은 수의 링으로 구형구조물(72)을 제작할 수도 있으며, 이 경우에 있어서 통공(74)은 직사각형이 되지 않고 링(70)의 수에 따라서 5각형, 3각형, 6각형등으로 변형된다(제 8 도 참조). 플랜지(48)와 가장자리(16)(18)는 제 6 도의 구조물 전체에 산재하기 때문에, 구형구조물(72)은 어느 부분이나 기초부에 정착시킬 수 있다. 따라서 경사면상에도 구형구조물을 정착시키기가 용이하다.

구형구조물(72)의 내면상에는 평면(K)(L)(M)(N)에 의해 구획된 일련의 계란형 돌출부(77)가 형성된다. 이들 돌출부(77)는 구형구조물(72)을 상반부와 하반부로 분할하는 구형구조물(72)내의 바닥부재 또는 천정부재(80)를 고정하는데 사용될 수 있다. 바닥부재(80)의 형상은 제 7 도에 도시하였다.

바닥부재(80)는 거의 정사각형이며, 가장자리(82)에 의해서 경계를 이룬다. 이 정사각형의 모서리는 단면형상이 사다리꼴이며 돌출부(77)에 끼워맞추어져서 바닥부재(80)를 제위치에 고정시키는 랩(84)으로 되어 있다. 상기 바닫부재(80)는 별도의 고정수단을 사용할 필요없이 돌출부(77)내에 끼우기만 하면 고정상태가 된다.

물론, 여러 개의 구형구조물(72)을 서로 연결해서 모양과 크기가 다른 구조물을 제작하는 것도 고려될 수 있다. 구형구조물은 수평방향과 수직방향으로 무한히 연장시킬 수 있다. 수직방향에 있어서 한가지 제한점이 있다면, 그것은 모듀울(60)을 만드는데 사용된 재료의 강도와 하중을 지탱할 수 있는 능력이다. 다수의 링(70)이 결합되어 이루는 통공(74)은 구형구조물(72)에 대한 안정된 기초의 구실을 한다. 상기 통공(74)은 통공의 모서리에 위치한 돌출부(79)로 인하여 외부 접합판을 안착시켜 고정하는 수단의 기능도 겸하며, 위치에 따라서는 상기 접합판이 바닥으로서의 역할을 한다. 구형구조물(72)은 서로의 통공(74)이 접하도록 다른 구조물과 연결될 수도 있다.

모듀울(60)은 이용범위가 매우 다양하다. 그것은 어떠한 기하학적 구조물을 제작하는 데에도 이용될 수 있다. 이러한 구조물의 한 예로 제 7 도 a에 도시한 복합 다각형 프레임(90)을 들 수 있는데, 이 프레임은 내각(46)이 서로 다른 6개의 모듀울(60)로 구성된다. 상기 다수의 프레임(90)에는 자루를 씌워서 터널형구조로 만들 수도 있다.

상술한 바와 같이, 4개이상, 또는 그 이항의 링(70)을 연결하여서 4개 가장자리(E)(F)(G)(H)보다 많거나 적은 가장자리를 가지는 통공을 만들 수도 있다. 4개의 변을 가진 통공(74)은 제 8 도에 도시하였다. 제 8 도의 구조물은 물론 대형구조물의 일부이다. 5변의 통공(74)을 가진 구형구조물은 제 5 도에 도시한 바와 같은 15개의 링(70)으로 구성된다.

이상에서는 모듀울(60)을 강판으로만 성형하는 것으로 설명하였지만, 경우에 따라서는, 다른 종류의 재료를 사용할 수도 있다. 제 9 도는 다른 구성의 구조물을 도시한 것이다. 이 구조물에 있어서, 강판(10)은 모듀울(60)형태로 된 와이어망사(91)로 대체하였고, 그 위에 콘크리이트층(92)을 피복하였다. 모듀울을 제 9 도에 도시한 것과 같이 성형하거나 다른 방법에 의해 성형하더라도 모듀울(60)의 다양성은 거의 제한을 받지 않는다.

제 11 도에는 강판을 판재브레이크로 굽히고, 접고, 쭈그려서 성형한 또 다른 모듀울(160)을 도시하였다. 이 모듀울(160)은 일련의 변(164)(166)(168)(170)을 가지는 직사각형판재(162)로 성형할 수도 있다.

상기 모듀울(160)은 서로 교차하는 대각선으로 된 접는선(172)(174)을 따라 판재(162)를 접고, 굽히고, 쭈그려서 성형한다. 접는선(172)은 동일한 길이의 선분(176)(178)으로 구성되며, 상기 판재(162)는 4개의 삼각면 (P)(Q)(R)(S)을 가진다. 삼각면(P)은 가장자리(164)(176)(180)으로 구획되고, 삼각면(Q)은 가장자리(176)(166)(182)로 구획된다. 그리고 삼각면(R)은 가장자리(182)(168)(178)에 의해 구획되며, 삼각면(S)은 가장자리(170)(180)(178)에 의해 구획된다. 판재(162)를 적절히 굽히고 쭈그리기만 하면 제 11 도 및 제 12 도의 모듀울(160)이 성형된다.

판재(162)를 굽히고 쭈그리는 과정에서 가장자리(166)(170)는 제 12 도에 도시한 것과 같이 굽혀짐과 동시에 제 11 도에 도시한 것과 같이 수평면으로부터 약간 어긋나게 굽혀진다. 삼각면(S)(Q)은 가장자리(170)(166)에서 많이 굽혀져서 직선형 단부(180)(178)(176)(182)보다 안쪽으로 쭈그러든다.

모듀울(160)의 평면도를 보면 알 수 있는 바와 같이, 삼각면(P)(R)은 모든 직선형 단부와 함께 삼각형을 그대로 유지하게 된다. 다수의 모듀울(160)은 다양한 방법으로 연결되어서 제 13 도 내지 제 17 도에 도시한 것과 같은 수많은 형상의 구조물을 이룬다. 이러한 구조물은 근본적으로 제 12 도의 선(164)(168)이나 제 13 도의 선(168)을 중심으로 미리 응력이 가해지거나 나중에 인장력이 가해지도록 되어 있다.

제 13 도에 도시한 측면에 개방된 단층구조물(190)은 6개의 모듀울(160)로 구성된다. 상기 구조물(190)의 상면은 6개의 면(R)으로 이루어지며, 하단부(164)가 지면과 접하는 면(P)을 가진 6개의 부분벽에 의해 지지된다. 벽의 공간부는 피복재를 씌워서 외부로 노즐되지 않도록 할 수도 있다. 그러나 제 13 도의 경우에 있어서는, 곡면을 가지지 않는 단순한 다각형판재를 사용하여 공간부를 커버할 수 있다. 물론, 다수의 구조물(190)을 단일평면상에서 서로 연결하거나 수직으로 쌓아서 다층구조물을 제작하는 것도 가능하다.

모듀울(60)의 크기에 따라서는 제 14 도의 구조물(200)을 연단, 무대, 또는 사람들이 아래에 모일 수 있는 천장으로 사용할 수도 있다. 이러한 구조물은 다수의 모듀울(160)로 지지할 수 있는 단순한 판재를 포함한다. 또한, 상기 구조물(200)은 다른 구조물과 연결해도 되고, 수직으로 쌓아서 다층구조물로 만들어도 된다.

또, 한쌍의 모듀울(160)을 그들의 면(R 또는 P)이 접하도록 결합할 수도 있다. 그리고나서 결합된 다수의 모듀울 쌍을 제 15 도에서처럼 연결하여 트러스(truss)(210)을 제작한다. 제 15 도(a)는 트러스(210)의 평면도로서, 그 길이는 용도에 따라 적절히 선택하면 된다. 상기 트러스는 2개를 병치시킬 수도 있고, 서로 엇갈리게 하여 제 15 도(a)의 점(211)과 같이 면적이 0인 부분이 없는 유용한 넓이의 구조물로 만들 수도 있다. 다수의 모듀울쌍 하단부를 인접한 모듀울쌍의 하단에 고정하기 위해서는 지지봉(212)을 사용한다. 이러한 구조물은 경간이나 교량의 일부로 이용할 수 있다. 제 10 도의 판재와는 크기가 다른 직사각형 또는 정사각형판재를 대각선을 따라 쭈그려서 모듀울(160)을 성형한 경우에는 상기와 유사한 방법으로 다른 형태의 트러스를 제작할 수 있다.

제 14 도에 도시한 무대 또는 연단(202)을 제 16 도와 제 16 도(a)에 도시한 바와 같은 다수의 모듀울(160)로 지지하는 것은 여러가지 이유에서 바람직하다. 연단(202)은 들보 또는 지지봉(220)에 의해 보강된 다수의 모듀울(160)로 지지시킨다. 연단(202)을 높게 설치할 필요가 있을 때에는 단지 2개의 모듀울(160)만을 결합하는 대신에 다수의 모듀울(160)을 적절한 수의 지지봉(220)으로 연결하여 사용할 수도 있는다.

단순 아아치(230)는 2개의 모듀울(160)을 제 17 도에 도시한 것과 같이 결합하여 제작한다. 이러한 단순아아치(230)를 다른 것과 연속해서 이으면 필요로 하는 긴 구조물이 완성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 모듀울(160)은 4개의 면(P)(Q)(R)(S)으로 이루어진 셀형구조물로 구성된다. 모듀울(160)을 뒤집으면, 즉 제 18 도에서처럼 정점(161)이 아래로 향하도록 하면, 일련의 면(P)(Q)(R)(S)으로 구획된 용적내에는 유체를 담을 수 있다. 또한, 상기 용적내에는 콘크리이트(240) 또는 기타 고형물질을 채우는 것도 고려할 수 있다. 고체플라스틱, 목재, 유리등이 고형물질의 대표적인 예이다. 콘크리이트(240)를 채운 모듀울(160)은 속이 빈 모듀울(160)에 비해 특수한 용도에 적합한 강도특성을 나타낸다. 물론, 모듀울(160)은 제 9 도에 도시한 것과 같은 강철망사에 콘크리이트를 피복한 형태의 것일 수도 있다.

제 20 도는 접는선을 따라 강판을 접어서 성형한 제 3 의 모듀울(260)을 도시한다. 이 모듀울(260)은 직사각형판재(262)를 사용하여 만든다. 2개의 평행한 접는선(264)(266)은 판재를 3등분한다. 판재의 길이는 상기 평행한 접는선(264)(266)과 직교하는 하나의 접는선(268)에 의해 반으로 양분된다. 접는선(264)은 2개의 선분(270)(272)을 가지며, 접는선(266)역시 2개의 선분(274)(276)을 가진다. 그리고 접는선(264)은 2개의 선분(270)(272)을 가지며, 접는선(266)역시 2개의 선분(274)(276)을 가진다. 그리고 접는선(268)은 3개의 선분(278)(280)(282)으로 구성된다. 그리하여 판재(262)는 6개의 면(T)(U)(V)(W)(X)(Y)으로 분할된다.

직사각형판재(262)를 접는선(264)(266)(268)을 따라 적절히 굽히고, 접고, 쭈그리면 제 20 도의 모듀울(260)이 성형된다. 상기 모듀울(260)의 단면은 거의 관형이며, 그 단부는 제 20 도에 도시한 바와 같이 삼각형이다. 모듀울(260)의 중간과 단부사이의 단면은 제 21 도에 도시한 것과 같다. 판재의 면(V)(W)은 굽힘작업에 의해서 물받이 모양의 중공부재(284)로 되고, 플랜지(286)를 형성한다. 제 23 도는 모듀울(260)의 측면도이다. 모듀울(260)을 결합하여 각종 구조물, 아아치, 또는 링을 제작할 수 있게끔 각도(290)를 변화시킬 수 있다.

제 24 도는 이러한 구조물의 한 예 즉, 아아치(300)를 도시한다. 상기 아아치(300)는 이음매(302)에서 결합된 2개의 모듀울(260)로 구성된다. 모듀울(260)의 삼각형단부는 지면과 접하는 안정된 바닥면의 구실을 한다. 아아치(300)는 물받이형 중공부(284)에 콘크리이트(304)를 채워서 단면형상이 제 25 도와 같은 구조물로 만들 수도 있다. 모듀울(260)을 성형하기 위하여 강판을 사용하는 경우에는 콘크리이트와 강판이 이상적으로 융합된다. 이러한 아아치(300)가 어떠한 하중을 지지한다고 가정하면, 콘크리이트는 압축력을 지탱하게 되고, 강판은 장력을 지탱하게 된다. 그리하여 상기 아아치(300)는 가장 이점이 많은 복합구조물을 형성한다.

또, 제 26 도에 도시한 바와 같은 접는선(352)(354)(356)(358)을 가진 단일강판(350)으로 아아치(300')를 성형할 수도 있다. 강판을 적절히 굽혀서 접기만 하면 제 27 도에 도시한 것과 같은 단일아아치(300')가 성형된다. 이 단일아아치는 제 24 도에 도시한 바와 같은 이음매(302)를 갖지 않는다. 이와 같이 아아치(300')를 성형하는데 있어서, 판재의 면 V/W은 콘크리이트(304')를 제 27 도에 도시한 것과 같이 채울 수 있게 된 물받이 모양의 홈통을 형성한다.

제 28 도 및 제 29 도는 모듀울의 다른 실시예로서, 이 실시예에 있어서는 접는선이 교차하지 않고 일정한 지점에서 없어져버린다. 제 28 도는 일련의 변(310)(320)을 가지는 삼각형판재(300)를 도시한다. 삼각형판재(300)의 중앙은 접는선(340)(350)(360)에 의해서 각각의 정점과 이어진다. 접는선사이에 구획된 3개의 면을 다른면쪽으로 접으면 제 29 도의 모듀울(308)이 만들어진다. 물론, 5각형, 6각형 또는 기타 다각형의 판재를 접어서 모듀울을 성형하는데 있어서도 상기의 방법이 이용될 수 있다.

이상에서는 여러가지 형상의 각종 모듀울을 설명하였지만, 이들은 각기 일련의 공통점을 가진다. 예컨대, 각각의 모듀울은 그 외면이 구부러진 얇은 판재로 된 셀형구조인 것을 기본으로 하고 있다. 따라서, 판재는 내부용적을 구획한다. 모듀울의 내부용적에는 콘크리이트등의 고형물질을 채워서 고형모듀울을 만들 수 있다. 그래서 모듀울은 그 자체로서 주형틀의 기능을 한다. 모유울 전체, 외피 그리고 내부의 콘크리이트는 하나의 구조용모듀울로서 사용될 수 있다. 형틀(강판)은 제거할 필요가 없다(제 18 도 참조).

각각의 모듀울은 다른 모듀울과 서로 연결되어 다양한 기하학적 구조물을 이룬다. 완성된 기하학적 구조물은 판재와 쉽게 결합될 수 있는 외면을 가진다. 일례로, 제 6 도에 있어서 가장자리(E)(F)(G)(H)에 의해 구획된 정사각형통공(74)은 판재, 즉 강판과 용이하게 밀착된다. 6각형링(70)의 외면도 단순한 판재와 쉽게 밀착된다. 이들 판재를 모듀울에 적절히 밀착시켜 고정하기만 하면, 하중을 지탱하고 그것을 재분포시키는 구조용 다이아프램(diaphragm)부재의 역할을 한다. 2개의 인접한 (48)와 6각형의 한번에 의해 구획된 지역은 사다리꼴판재로 덮을 수 있다. 6각형링이 형성하는 통공은 6각형판재로 막아도 되고, 이와는 달리, 하나의 판재로부터 6개의 사다리꼴판재와 중앙의 6각형판재를 절단한 후 적절히 구부려서 사다리꼴부와 6각형부가 합체된 단일부재를 6각형링상에 고정할 수도 있다. 따라서, 제 6 도에 도시한 바와 같은 구형구조물은 내부용적을 용이하게 구획한다. 제 13 도 및 제 17 도에 도시한 바와 같은 기타의 구조물은 곡면을 이용하지 않고도 제작할 수 있다.

상술한 각종 구조물에 있어서, 바닥부재와 벽부재는 바닥 및 벽으로서의 기능뿐만 아니라 구조물에 작용하는 하중을 분포시키는 다이아그램으로서의 기능도 한다.

상기 각종 구조물의 또다른 특성은 연결구가 필요없다는 점이다. 건축 및 구조공학분야에 잘 알려진 바와 같이, 대부분의 구조물은 들보와 칼럼 및 연결구를 가진 프레임으로 구성된다. 연결구는 지주의 접속부에서 각각의 지주를 연결한다. 일례로, 미합중국특허 제 3,600,825 호에 기재되어 있는 제 1 도, 제 8 도 및 제 25 도에는 연결구 및 지주에 대한 설명이 되어 있고, 제 25 도에는 연결구(25)와 지주(110a)가 도시되어 있다. 또다른 예로는 미합중국특허 제 3,354,591 호를 들 수 있는데, 상기 특허의 제 3 도 및 제 16 도에는 연결구(1)(2)(3)(7)와 지주(4)(5)(6)(4a)(5a)(6a)에 관한 내용이 도시되어 있다. 이들 시스템과는 달리, 본 발명의 모듀울은 연결구를 필요로 하지 않는다. 즉, 모듀울 자체가 연결구와 지주의 기능을 하며, 지주부와 연결구부는 서로 결합되어 구분할 수 없게 된다.

상술한 각종 모듀울은 강판으로 성형한다. 따라서 강판을 건설현장으로 운반한 다음, 대형판재브레이크를 사용하여 모듀울을 제작하게 된다. 본 발명의 방법에 따라 제작된 모듀울을 사용하면, 삼각형 프레임, 절두 8면체, 복합교차구조물, 직선형기둥, 들보구조물 및 트러스등의 다양한 구조물을 제작할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 모듀울을 사용하면, 최소한의 구조물 재료로서 복합구조물 및 단순구조물을 만들 수 있다. 상기 최소한의 구조물은 ① 소정의 모듀울, ② 구조물의 외피 또는 바닥을 성형하기 위한 패널부재, ③ 모듀울을 서로 결합하는데 필요한 보울트만을 포함한다. 예컨대, 제 6 도의 구조물은 모듀울(60)로 이루어지며, 외부 패널로서 정사각형판재 및 6각형판재를 사용하여 링(70)의 외면을 덮고, 제 7 도에 도시한 것과 같은 바닥패널(80)을 사용한다. 다른 형태의 구조물을 성형하는데에도 상기와 동일한 모듀울을 사용할 수 있지만, 이 경우에는 외부패널의 모양도 달라져야 한다.

이상에서는 제 1 도 내지 제 29 도를 참조하여 본 발명의 각종 실시예를 설명하였지만, 이것은 예를들기 위한것이지 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 따라서 본 발명이 속한 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경실시하는 것도 가능하다.

일례로, 제 30 도 및 제 31 도는 접는선이 표시된 다른 형태의 다각형 판재로서, 이것을 상술한 바와 같이 접고, 쭈그리면 다른 형태의 모듀울이 성형된다.

Claims (17)

1. 다른 모듀울과 결합되어 공간구획구조물을 이루도록 된 복합다면체 3차원 모듀울에 있어서, 각각 4개의 변으로 둘러싸인 4개의 면을 가지는 구조물로 구성되고 상기 변중 2개는 직선형이고, 서로 직각을 이루며, 평면을 구획하고, 상기 4개의 변중 제 3 의 변은 직선형이며 상기 평면과 교차하고, 상기 제 3 의 변은 제 4 의 곡선형 변에 의해 상기 2개의 직선형변과 연결되어 면을 구획하고, 상기 4개의 면은 상기 2개의 직선형 변중 적어도 하나를 따라 한장씩 이어지고, 상기 면쌍은 상기 제 3 의 변의 각쌍을 따라 결합된 것을 특징으로 하는 모듀울.
2. 제 1 항에 있어서, 면쌍중 하나를 구획하는 상기 2개의 직선형 변중 적어도 하나는 상기 면쌍중 다른 하나를 구획하는 2개의 직선형 변중 적어도 하나와 120°의 내각을 이루는 것을 특징으로 하는 모듀울.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 면쌍중 하나를 구획하는 2개의 직선형 변중 적어도 하나는 상기 면쌍중 다른 하나를 구획하는 2개의 직선형 변중 적어도 하나와 45°내지 180°의 내각을 이루는 것을 특징으로 하는 모듀울.
4. 다른 유사한 모듀울과 결합되어 공간구획구조물을 이루도록 된 복합다면체 3 차원 모듀울에 있어서, 상기 복합다면체 3차원 모듀울은 제 1 항에 따른 다수의 모듀울을 서로 끝면을 맞대고 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 모듀울.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 다수의 모듀울은 서로 끝면을 맞대고 연결되어 완전한 링을 형성하는 것을 특징으로 하는 모듀울.
6. 제 5 항에 있어서, 구형구조물을 이루도록 연결된 것을 특징으로 하는 모듀울.
7. 제 1 항에 있어서, 서로 직교하면서 판재를 반으로 양분하는 접는선을 따라 가요성 금속판재를 굽히고 쭈그려서 제작된 것을 특징으로 하는 모듀울.
8. 제 1 항에 있어서, 와이어망사로 된 판재에 콘크리이트를 피복하여서 제작된 것을 특징으로 하는 모듀울.
9. 제 1 항에 있어서, 사출성형에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 모듀울.
10. 제 1 항에 있어서, 주조에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 모듀울.
11. 다른 유사한 모듀울과 결합되어 공간구획구조물을 이루도록 된 복합다면체 3차원 모듀울에 있어서, 상기의 복합다면체 3차원 모듀울은 제 1 항에 따른 모듀울중 적어도 2개를 끝면에 맞대고 연결하여 제작한 것과 동일한 형상인 것을 특징으로 하는 모듀울.
12. 다른 유사한 모듀울과 결합되어 공간구획구조물을 이루도록 된 복합다면체 3차원 모듀울에 있어서, 다각형판재로 성형한 적어도 3개의 면을 가지는 구조물로 구성되어 있으되, 상기 면중 적어도 2개는 곡면이고, 각각의 면은 적어도 3개의 변으로 둘러싸여 있고, 상기 변중 적어도 2개는 직선형이며 서로 한점에서 만나고, 상기 변중 제 3 의 변은 곡선형으로서 상기 2개의 직선형 변과 연결되고, 상기 3개의 면은 상기 2개의 직선형 변중 적어도 하나를 따라 한쌍씩 이어지고, 상기 면쌍은 상기 2개의 직선형 변중 적어도 하나를 따라 결합된 것을 특징으로 하는 모듀울.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 2개의 직선형 변중 하나의 외단은 상기 다각형판재의 직선형 가장자리를 따라 위치하는 것이 아니고 그 판재의 모서리에 위치하는 것을 특징으로 하는 모듀울.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 2개의 직선형 변중 하나의 외단은 상기 다각형판재의 모서리에 위치하는 것이 아니고 그 판재의 직선형 가장자리를 따라 위치하는 것을 특징으로 하는 모듀울.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 2개의 직선형 변은 서로 수직한 것을 특징으로 하는 모듀울.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 2개의 직선형 변은 서로 수직하지 않은 것을 특징으로 하는 모듀울.
17. 제 12 항에 있어서, 상기 2개의 곡면이 서로를 향해 쭈그러져서 모서리중 적어도 하나의 부분과 3개의 변중 하나의 연변이 겹쳐지도록 상기 판재를 절곡한 것을 특징으로 하는 모듀울.

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