WO2020218691A1 - 인장력 부여형 기둥과 보의 구조물 - Google Patents

인장력 부여형 기둥과 보의 구조물 Download PDF

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WO2020218691A1
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tension
vertical
connector
column
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최규웅
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휴인 주식회사
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    • E04B1/2604—Connections specially adapted therefor
    • E04B2001/2644—Brackets, gussets or joining plates

Definitions

  • the present invention relates to a structure of a column and a beam, and more specifically, a prestressed tension member that penetrates the adjacent vertical member and the horizontal member and exposes both ends to the outside of a connector installed on the outer surface of the adjacent vertical members for a predetermined length. Is installed, while increasing the durability of the vertical member, when the tensile force imparted to the tension member is lost, it relates to a structure of a column and beam that is easy to impart additional tensile force.
  • wood is often used in the construction of bridges and huts in places such as tourist spots and parks.
  • the structural composite material has high dimensional stability and structural reliability by bonding small-sized wood to each other to form a large square material long, and it is manufactured by removing defects peculiar to wood such as knots, so the strength can be increased than that of ordinary wood.
  • the length, thickness, and width can be adjusted according to the purpose of use, and it is widely used as structural pillars and beams as it has significantly less distortion and cracking than solid wood, and it is made to replace large hardwood, which is expensive and difficult to obtain.
  • the laminated timber used for such a structure is used as a structural material for buildings and bridges, it is in the shape of a square material rather than a plate shape, and the structured laminated timber is a structural member and can retain the unique aesthetic sense of solid wood as it is, so it is a pillar, arched ceiling, and beam. In many cases, when used for rafters, etc., it is exposed almost as it is to serve as a finishing material.
  • the structural laminated timber used in this way has the advantage of not only improving the strength compared to the solid wood, but also retaining the pattern of the log as it is, but it is weaker than the steel beam in the external vertical load applied vertically to the horizontal plane of the structural laminated timber.
  • the volume of the aggregated timber for the structure is too large, so there is a problem that practicality and economic efficiency are very poor.
  • FIG. 1 shows a conventional structural jointed wood member developed by the present inventors. It is a drawing showing.
  • the conventional structural aggregated wood member is a horizontal member 20 between the vertical member and the vertical member, and by installing a prestress tension member 21 on the installed aggregated wood, it is possible to respond to the tensile force caused by the sagging of the aggregated wood. It has the advantage of increasing the durability of the laminated timber.
  • the conventional structural composite wood member has the property of being twisted in a certain direction according to the type of wood, it is necessary to predict the degree of twisting in advance during construction and reflect this to prepare a composite wood member.
  • the column mounting bracket 22 and the tension member fixing acupressure plate 23 made of steel are exposed to the outside through the vertical direction, acting as a factor that hinders the aesthetics. There was a problem that it was directly exposed to the flame spreading from the top, causing deformation and leading to collapse of the structure.
  • the present invention was conceived to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a prestressed tension member through neighboring vertical and horizontal members, and to increase the durability of vertical members as well as horizontal members. It is to provide a structure.
  • Another object of the present invention is that both sides of the prestressed tension member pass through the connectors respectively installed on the outer surfaces of the vertical members and are provided to be exposed to the outside for a predetermined length, and when the tensile force applied to the tension member is lost over time, additional It is to provide a structure of columns and beams that are easy to impart tension.
  • Another object of the present invention is to provide a structure of a column and a beam that can improve the flexural strength by providing a prestressed tension member in the upper and lower portions, and the upper tension member having a lower tension than the lower tension member.
  • the present invention provides at least two vertical members; A horizontal member provided as an aggregated wooden member and installed between adjacent vertical members; A prestressed tension member installed through the vertical member and the horizontal member; It is provided in a shape corresponding to the first connector and the first connector installed in the first vertical member such that the tension member is penetrated to the inside, and one side of the tension member is exposed to the outside, and the tension member penetrates into the inside.
  • a connector configured to include a second connector installed on the second vertical member so that the other side of the tension member is exposed to the outside, and configured to be fixedly installed while the tension member is applied with a tensile force; And it provides a structure of a column and beam, characterized in that it is possible to additionally impart tension force through both sides of the tension member exposed through the first connector and the second connector.
  • the tension member is an upper tension member installed at an upper position of the vertical member; And a lower tension member installed at a position spaced apart by a predetermined distance in the lower direction of the upper tension member.
  • the upper tension member is provided in plural, the neighboring upper tension members are arranged at equal intervals apart from each other in a parallel form, the lower tension member is provided in plural, and the neighboring lower tension members are identical to each other in a parallel form. They are arranged spaced apart.
  • the upper tension member is provided with a lower tension force applied compared to the lower tension member.
  • the first connector includes a plate-shaped bracket portion;
  • a socket portion provided with a water channel corresponding to the tension member, integrally extending at a position corresponding to the tension member at one side of the bracket portion in a cylindrical shape, and installed while being inserted into the first vertical member;
  • Tension member binding means having a cylindrical shape with both ends open, provided in a tapered shape in which a cross-sectional area gradually decreases from one end to the other end, is accommodated in the socket portion, and binds a tension member fitted inward through the socket portion; It is made including.
  • a plurality of bolt holes are formed in the bracket part, and an imaginary line connecting the central axis of the bolt holes formed in the vertical direction forms a waveform.
  • the bolt holes are formed by being inclined at a predetermined angle so that the fastening area of the fastening anchor to be fastened is increased.
  • the first vertical member and the second vertical member is installed on the closing member to block the exposure of the bracket portion to the outside; further includes.
  • the tension member is provided in a shape twisted in one direction, and prevents the horizontal member from twisting in one direction by the restoring force to rotate the tension member in the other direction.
  • the present invention has the following excellent effects.
  • both sides of the prestressed tension member pass through the connectors respectively installed on the outer surfaces of the vertical members and are provided to be exposed to the outside for a predetermined length, so that the tension applied to the tension member over time If this is lost, it has the advantage that it is easy to impart additional tension.
  • the prestressed tension member is provided in the upper and lower portions, and the upper tension member has an advantage of improving the bending strength by giving lower tension than the lower tension member.
  • the prestressed tension member is provided in a twisted shape in one direction, thereby preventing the horizontal member from twisting in one direction by the restoring force to rotate the tension member in the other direction.
  • the socket portion of the connector is installed in a built-in type that is inserted into the vertical member, thereby minimizing the area protruding to the outside of the vertical member to increase the ease of installation of the finishing member
  • the tension member binding means is provided in a form accommodated inside the vertical member, and the bracket part and the tension member of the connector are provided so that they are not exposed to the outside by a separate finishing member, so that the deformation of the important fastening part is prevented from fire and collapses. Car accidents can be prevented, the corrosion of the tension member is prevented, and it has the advantage of being beautiful.
  • 1 is a view for explaining a conventional structural jointed wood member.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a column and a beam according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view illustrating a connector of a structure of a column and a beam according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a connector of a structure of a column and a beam according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view for explaining the tension member binding means of the connector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a column and a beam according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining a structure of a column and a beam according to another embodiment of the present invention.
  • first connector 141a bracket part
  • socket part 141c tension member binding means
  • FIG. 2 is a view for explaining the structure of the column and beam according to the present invention.
  • the structure of the column and the beam according to the present invention is a horizontal member provided with a laminated timber is connected between adjacent vertical members, the vertical member and the horizontal member as a structure of a column and a beam into which a prestress tension member is introduced.
  • the vertical member 110 may be provided in at least two, and may be formed of a combined timber member, solid wood, concrete, iron material, H-beam, etc., but is not limited thereto.
  • the horizontal member 120 is provided as an aggregated wood member, and is installed between the adjacent vertical members 110, that is, the first vertical member 111 and the second vertical member 112.
  • a tension material insertion hole into which a pre-stress tension material to be described later can be inserted is formed between neighboring short-sized members in the longitudinal direction.
  • the prestressed tension member 130 is inserted into the tension member insertion hole of the horizontal member 120 and is installed through the first vertical member 111 and the second vertical member 112.
  • the tension member 130 may be provided with a shape twisted in one direction, and a restoring force rotating in the other direction is imparted.
  • the connector 140 is a fastening means for being fixedly installed on the vertical members 110 while a tension force is applied to the tension member 130, including a first connector 141 and a second connector 142 Done.
  • 3 and 4 are views for explaining a first connector 141 applied to a structure of another column and beam according to the present invention.
  • the first connector 141 is installed on the first vertical member 111 so that the tension member 130 penetrates to the inside, and one side of the tension member 130 is exposed to the outside. do.
  • the first connector 141 includes a bracket portion 141a, a socket portion 141b, and a tension member binding means 141c.
  • the bracket portion 141a may be provided in a plate shape, and may be made of iron or aluminum alloy, and is not limited to a specific material.
  • a plurality of bolt holes 141ab for fastening with the vertical member 110 may be formed in the bracket part 141a.
  • the virtual line connecting the central axis of the bolt holes 141ab formed in the vertical direction is provided to form a waveform.
  • the reason is to prevent cracking and splitting along the neck direction of the vertical member 110 to which the bolt is fastened.
  • the bolt holes 141ab are formed by being inclined at a predetermined angle so that the fastening area of the bolt to be fastened is increased.
  • the socket portion (141b) has a cylindrical shape with both ends open, integrally extending at a position corresponding to the tension member 130 from one side of the bracket portion (141b), and inserted into the first vertical member (111) Installed.
  • FIG. 5 is a view for explaining the tension member binding means of the connector according to an embodiment of the present invention.
  • the tension member binding means (141c) has a cylindrical shape with both ends open, is provided in a tapered shape in which the cross-sectional area gradually decreases from one end to the other end, and the inner side of the socket part (141b)
  • the tension member 130 which is accommodated in the socket portion 141b and fitted inwardly through the socket portion 141b, is fixed while being given a tension force.
  • the inner circumferential surface of the socket portion (141b) is provided to have a shape corresponding to the tension member binding means (141c), the cross-sectional area gradually decreases from one side to the other side, the tension member binding means (141c) is the socket portion (141b) ), it is inserted from one side to the other side and does not deviate through the other side.
  • tension member binding means (141c) may include a plurality of body parts (141ca) and a fastening ring (141cb).
  • the body parts 141ca are provided to have an arc shape in cross section, and unit grooves 141ca ′ are respectively formed on one outer surface, so that the body parts 141ca are combined to form a cylindrical shape with one both ends open.
  • the unit grooves 141ca' communicate with each other to form a ring-shaped ring-shaped groove, and the fastening ring 141cb made of an elastic material is inserted into the ring-shaped groove.
  • the tension member binding means (141c) is provided so that the body portions (141ca) are spaced apart from each other to expand a predetermined diameter, the tension member 130 having a diameter larger than the diameter of the body portions (141ca) inside Become acceptable.
  • the tension member 130 is inserted into the tension member binding means (141c) with a predetermined diameter larger than the diameter of the tension member binding means (141c), and the tension member binding means (141c) is opened, and inserted into the socket part (141b)
  • the tension member binding means (141c) is tightened in the inward direction by the inner surface of the socket portion (141b), so that the tension member 130 is bound while a tension force is applied.
  • threads are formed on the inner circumferential surfaces of the body parts 141ca, so that the binding force with the tension member 130 may be increased.
  • the second connector 142 is installed on the second vertical member 112 so that the tension member 130 penetrates to the inside, and the other side of the tension member 130 is exposed to the outside.
  • the second connector 142 has a shape corresponding to each other and has substantially the same configuration as the first connector 141, a redundant description thereof will be omitted.
  • the prestressed tension member 130 is fixed while a tension force is applied to the inside of the aggregated wood used as the horizontal member 120 and the inside of the vertical member 110 primarily. Since it is installed, it is possible to increase the durability of the coupling portion of the vertical member 110 and improve the flexural strength and flexural modulus performance of the aggregated wood used as the horizontal member 120.
  • the structure of the column and the beam according to the present invention can prevent excessive shaking of the wooden structure by improving the moment resistance performance of the wooden structure.
  • the structure of the pillar and the beam according to the present invention is provided so that both sides of the prestressed tension member 130 pass through the first connector 141 and the second connector 142 and are exposed to the outside for a predetermined length, If the tension applied to the tension member is lost over time, it has the advantage that it is easy to apply additional tension without dismantling the structure of the column and beam.
  • the structure of a column and a beam according to the present invention may be made of a plurality of vertical members and a plurality of horizontal members.
  • the vertical member 110 is formed of three, two horizontal members 120 are installed between adjacent vertical members 110, and the vertical members 110 and The tension member 130 is installed through the horizontal members 120, and the connector 140 is installed on the first vertical member 111 and the second vertical member 112 positioned on both sides, and No connector is installed on the vertical member.
  • the connector 140 is provided only on the first vertical member and the second vertical member positioned on both sides, and one tension member is the vertical member 110 ) And the horizontal members 120 to pass through.
  • the structure of the pillar and the beam according to the present invention may further include a separate finishing member.
  • the closing member is installed on the first vertical member 111 and the second vertical member 112, respectively, to block the bracket portion (141a) and the tension member 130 from being exposed to the outside.
  • the socket part 141b is installed by being fitted into a groove formed in the vertical member 110, and the bracket part 141a and the tension member 130 exposed to the outside are not exposed to the outside by the closing member.
  • the tension member which is a steel material, and having a beautiful appearance, and preventing secondary accidents such as collapse by preventing the deformation of the important joint from a fire.
  • the structure of the pillar and the beam according to the present invention may be provided in a form in which the tension member 130 is positioned at the upper and lower portions of the horizontal member 120.
  • the tension member 130 is an upper tension member 132 installed at an upper position of the vertical member 110 and a lower tension member 131 installed at a position spaced apart a predetermined distance in the lower direction of the upper tension member 132 It can be made including.
  • the upper tension member 132 and the lower tension member 131 may be provided in plural.
  • the neighboring upper tension members 132 are arranged at equal intervals apart from each other in a parallel shape
  • the neighboring lower tension members 131 are arranged at equal intervals apart from each other in a parallel shape.
  • the socket portion 141b of the first connector 141 and the socket portion of the second connector 142 are at positions corresponding to the lower tension members 131 and the upper tension members 132, respectively, It is provided in a number corresponding to the tension members 130.
  • the upper tension member 132 is given a lower tension than the lower tension member 131.
  • the tension member 130 is provided as an upper tension member 132 and a lower tension member 131, so that the tension applied to the lower tension member 131 can be further increased, and as a result, the bending strength of the structure can be improved. To have.
  • the prestress tension member is provided through the vertical member and the horizontal member, it is possible to increase the durability of not only the horizontal member but also the vertical member, and the prestress Since both sides of the tension member are provided to be exposed to a predetermined length, when the tension force imparted to the tension member is lost over time, it has the advantage of easy provision of additional tension force.
  • prestressed tension members are provided in the upper and lower portions, and the bending strength can be improved, and the tension members are provided in a twisted shape in one direction, thereby preventing the horizontal member from twisting in one direction by the restoring force to rotate the tension member in the other direction. can do.
  • the socket part of the connector is installed in a built-in type that is inserted into the vertical member, thereby increasing the ease of installation of the finishing member by minimizing the area led out to the outside of the vertical member, and the tension member binding means is accommodated inside the vertical member.
  • the connector bracket and the tension member are provided so that they are not exposed to the outside by a separate finishing member, so that the deformation of the important fastening part is prevented from fire and secondary accidents such as collapse can be prevented. It has the advantage of being prevented and beautiful.
  • the present invention can be applied not only to wooden buildings, but also to structures of pillars and beams of various buildings, and furthermore, it can be used as structures such as bridges.

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Abstract

본 발명은 기둥과 보의 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이웃하는 수직부재와 수평부재를 관통하고, 이웃하는 수직부재들의 외측면에 각각 설치되는되는 커넥터의 외측으로 양단이 소정 길이 노출되도록 프리스트레스 긴장재가 설치되어, 수직부재의 내구성을 증가시키면서, 긴장재에 부여된 인장력이 손실될 경우, 추가적인 인장력의 부여가 용이한 기둥과 보의 구조물에 관한 것이다.

Description

인장력 부여형 기둥과 보의 구조물
본 발명은 기둥과 보의 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이웃하는 수직부재와 수평부재를 관통하고, 이웃하는 수직부재들의 외측면에 각각 설치되는 커넥터의 외측으로 양단이 소정 길이 노출되도록 프리스트레스 긴장재가 설치되어, 수직부재의 내구성을 증가시키면서, 긴장재에 부여된 인장력이 손실될 경우, 추가적인 인장력의 부여가 용이한 기둥과 보의 구조물에 관한 것이다.
현대의 각종 건축물은 철근 콘크리트, 벽돌 및 강구조로 시공하는 것이 보편화되어 있지만 아직도 전통방식에 따라 목조건축물을 시공하고 있으며, 특히 웰빙 바람과 새집증후군 등의 영향에 따라 목재를 이용한 건축물이 각광을 받고 있다.
또한, 자연과 어우러짐과 미관을 위해서 관광지나 공원 같은 곳에서 다리, 원두막 등의 건조시에도 목재를 많이 이용하고 있다.
특히, 구조용 집성재는 작은 크기의 목재를 서로 접착하여 큰 각재를 길게 형성함으로써 치수안정성과 구조신뢰성이 높고, 옹이 등과 같은 목재 특유의 결함을 제거하여 제조하므로 강도를 일반목재보다 크게 할 수 있고, 사용용도에 따라 길이나 두께, 폭등을 조절할 수 있으며, 원목에 비해 뒤틀림, 갈라짐의 변형이 현저하게 적어 구조용의 기둥 및 보로 많이 사용되며, 가격이 비싸고 구하기 힘든 대경목을 대체하기 위해 만들어진 것이다.
이러한 구조용으로 사용되는 집성목재는 건축물, 교량의 구조재 등으로 사용되기 때문에 판상 형태가 아닌 각재 형태이고, 상기 구조용 집성목재는 구조적 부재인 동시에 원목 특유의 미적 감각을 그대로 살릴 수 있기 때문에 기둥, 아치형 천장, 대들보, 서까래 등에 사용될 경우 거의 대부분 그대로 노출하여 마감재를 겸하는 경우가 많다.
그러나, 이와 같이 사용되는 구조용 집성목재는 원목에 비해 강도가 향상될 뿐만 아니라 원목의 무늬를 그대로 살릴 수 있는 장점이 있지만, 구조용 집성목재의 수평면에 수직으로 가해지는 외부의 수직하중에는 철골빔보다 약해 장스판(span)구조나 상부에 고하중이 작용할때는 구조용 집성목재의 체적이 너무 커져 실용성과 경제성이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명자들은 프리스트레스 긴장재를 도입한 구조용 집성목부재를 개발하여, 한국 등록특허 10-1708670호를 통해 개시되었으며, 도 1은 본 발명자들에 의해 개발된 종래의 구조용 집성목부재를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 구조용 집성목부재는 수직부재와 수직부재 사이에 수평부재(20)로, 설치되는 집성목재에 프리스트레스 긴장재(21)를 설치하여 집성목재의 처짐에 따른 인장력에 대응할 수 있도록 함으로써 집성목재의 내구성을 증대시킬 수 있는 이점을 지닌다.
하지만, 종래의 구조용 집성목부재에는 수직부재와 연결되기 위한 기둥장착용 브라켓(22), 긴장재 고정 지압판(23), 관통 고정핀(24) 등이 구비되어야 하므로, 구조가 복잡하여 제품의 제작 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 구조용 집성목부재와 같이, 수평부재로 집성목부재를 이용할 경우, 집성목부재로 이용되는 목재의 종류에 따라, 특정 방향으로 틀어지는 문제점이 있었다.
다시 말해, 종래의 구조용 집성목부재는 원목의 종류에 따라 일정한 방향으로 틀어지는 성질을 지니고 있어, 시공시 미리 틀어지는 정도를 예측하고, 이를 반영하여 집성목부재를 마련하여야한다.
특히, 종래의 구조용 집성목부재를 이용하여 구조물로 시공될 경우, 시간이 경과함에 따라, 긴장재(21)에 부여된 긴장력이 손실되어 구조물의 내구성이 떨어지게 되는데, 이 경우, 추가적으로 긴장력을 부여하기 위해서는, 수직부재(10)와 수평부재(20)의 체결을 해체한 후, 수평부재(20)에 구비된 프리스트레스 긴장재(21)에 긴장력을 부여하여야 하므로, 긴장력을 부여하는 시공이 매우 난해한 문제점이 있었다.
또한, 종래의 구조용 집성목부재는 수평부재(20)에만 긴장재(21)가 반영되는 구조이므로, 수직부재(10)에는 긴장력이 부여될 수 없는 한계가 있었으며, 다수개의 수직부재(10)와 수평부재(20)를 연결 시공할 경우, 수직부재(10)와 수평부재(20) 사이마다 브라켓, 긴장재 고정 지압판, 관통 고정핀 등이 구비되어야 하므로, 구성품의 비용, 시공 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래의 기둥과 보의 구조는 철재재질인 기둥장착용 브라켓(22)과 긴장재 고정 지압판(23)이 상하방향을 통해 외부로 노출되어, 미관이 저해되는 요인으로 작용하고, 특히 화재발생시 하부에서 상부로 확산되는 화염에 직접 노출되어, 변형이 발생되고 구조물의 붕괴로 이어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 프리스트레스 긴장재가 이웃하는 수직부재 및 수평부재를 관통하여 마련되어, 수평부재뿐만 아니라, 수직부재의 내구성을 증대시킬수 있는 기둥과 보의 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 프리스트레스 긴장재의 양측이 수직부재들의 외측면에 각각 설치되는 커넥터를 관통하여 외측으로 소정 길이 노출되도록 구비되어, 시간이 지남에 따라 긴장재에 부여된 인장력이 손실될 경우, 추가적인 인장력의 부여가 용이한 기둥과 보의 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 프리스트레스 긴장재가 상부 및 하부에 마련되고, 상부 긴장재가 하부 긴장재보다 긴장력이 낮게 부여함으로써, 휨강도를 향상시킬 수 있는 기둥과 보의 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 적어도 두개의 수직부재; 집성목부재로 마련되어, 이웃하는 수직부재 사이에 설치되는 수평부재; 상기 수직부재 및 상기 수평부재를 관통하여 설치되는 프리스트레스 긴장재; 내측으로 상기 긴장재가 관통되어, 상기 긴장재의 일측이 외부로 노출되도록 제1 수직부재에 설치되는 제1 커넥터 및 상기 제1 커넥터와 서로 대응되는 형상으로 마련되며, 내측으로 상기 긴장재가 관통되어, 상기 긴장재의 타측이 외부로 노출되도록 제2 수직부재에 설치되는 제2 커넥터를 포함하여 이루어지며, 상기 긴장재에 인장력이 부여된 채 고정 설치되게 하는 커넥터; 및 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터를 통해 노출되는 상기 긴장재의 양측을 통해 추가적으로 긴장력의 부여가 가능한 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 긴장재는 상기 수직부재의 상부 위치에 설치되는 상부 긴장재; 및 상기 상부 긴장재의 하부방향으로 소정 거리 이격된 위치에 설치되는 하부 긴장재;를 포함하여 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 상부 긴장재는 복수개로 구비되고, 이웃하는 상부 긴장재들은 나란한 형태로 서로 동일 간격 이격되어 배치되며, 상기 하부 긴장재는 복수개로 구비되고, 이웃하는 하부 긴장재들은 나란한 형태로 서로 동일 간격 이격되어 배치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 상부 긴장재는 상기 하부 긴장재와 비교하여, 인가되는 긴장력이 보다 낮게 부여된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 커넥터는 판재 형상의 브라켓부; 상기 긴장재와 대응되는 수로 마련되고, 원통형상으로 상기 브라켓부의 일측에서 상기 긴장재와 대응되는 위치에 일체로 연장형성되며, 상기 제1 수직부재에 삽입된채 설치되는 소켓부; 양단이 개방된 원통형상으로, 일단에서 타단을 향해 단면적이 점차적으로 감소하는 테이퍼진 형상으로 마련되고, 상기 소켓부의 내측에 수용되며, 상기 소켓부를 통해 내측으로 끼워지는 긴장재를 결속시키는 긴장재 결속수단;을 포함하여 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 브라켓부에는 복수개의 볼트홀들이 형성되고, 상하방향으로 형성된 상기 볼트홀들의 중심축을 잇는 가상의 선은 파형을 이룬다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 볼트홀들은 체결되는 체결앵커의 체결면적이 증대되도록 소정 각도로 경사진형태로 파여져 형성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 수직부재 및 상기 제2 수직부재에 각각 설치되어, 상기 브라켓부가 외부로 노출되는 것을 차단하는 마감부재;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 긴장재는 일측 방향으로 꼬여진 형상으로 구비되어, 상기 긴장재가 타측 방향으로 회전하려는 복원력에 의해, 상기 수평부재가 일측 방향으로 틀어지는 것을 방지한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 기둥과 보의 구조물에 의하면, 이웃하는 수직부재 및 수평부재를 관통하여 프리스트레스 긴장재가 마련되므로, 수평부재 뿐만 아니라, 수직부재의 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 기둥과 보의 구조물에 의하면, 프리스트레스 긴장재의 양측이 수직부재들의 외측면에 각각 설치되는 커넥터를 관통하여 외측으로 소정 길이 노출되도록 구비됨으로써, 시간이 지남에 따라 긴장재에 부여된 긴장력이 손실될 경우, 추가적인 긴장력의 부여가 용이한 장점을 지닌다.
또한, 본 발명의 기둥과 보의 구조물에 의하면, 프리스트레스 긴장재가 상부 및 하부에 마련되고, 상부 긴장재가 하부 긴장재보다 긴장력이 낮게 부여됨으로써, 휨강도를 향상시킬 수 있는 이점을 지닌다.
또한, 본 발명의 기둥과 보의 구조물에 의하면, 프리스트레스 긴장재가 일측 방향으로 꼬여진 형상으로 구비됨으로써, 긴장재가 타측 방향으로 회전하려는 복원력에 의해, 수평부재가 일측방향으로 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 기둥과 보의 구조물에 의하면, 커넥터의 소켓부는 수직부재의 내측으로 삽입되는 빌트인 타입으로 설치되어, 수직부재의 외부로 돌출되는 영역을 최소화하여 마감부재의 설치 용이성을 증대시키며, 긴장재 결속수단이 수직부재의 내측에 수용된 형태로 마련되고, 커넥터의 브라켓부와 긴장재는 별도의 마감부재에 의해 외부로 노출되지 않도록 구비됨으로써, 중요 체결부위의 변형을 화재로부터 방지하여 붕괴 등의 2차 사고를 예방할 수 있으며, 긴장재의 부식이 방지되고, 미관이 수려한 이점을 지닌다.
도 1은 종래의 구조용 집성목부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 구조물을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 구조물의 커넥터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 구조물의 커넥터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 긴장재 결속 수단을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기둥과 보의 구조물을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기둥과 보의 구조물을 설명하기 위한 사시도이다.
110 : 수직부재 111 : 제1 수직부재
112 : 제2 수직부재 120 : 수평부재
130 : 긴장재 131 : 하부 긴장재
132 : 상부 긴장재 140 : 커넥터
141 : 제1 커넥터 141a : 브라켓부
141b : 소켓부 141c : 긴장재 결속 수단
142 : 제2 커넥터
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 기둥과 보의 구조물을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기둥과 보의 구조물은 이웃하는 수직부재 사이에 집성목재로 구비되는 수평부재가 연결되며, 수직부재와 수평부재에는 프리스트레스 긴장재가 도입되는 기둥과 보의 구조물로서, 수직부재(110), 수평부재(120), 프리스트레스 긴장재(130) 및 커넥터(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 수직부재(110)는 적어도 두 개로 마련되고, 집성목 부재, 원목, 콘크리트, 철재재질, H형강 등으로 마련될 수 있으며, 그 재질에 제한되는 바는 아니다.
상기 수평부재(120)는 집성목 부재로 마련되며, 이웃하는 상기 수직부재(110)들, 다시 말해, 제1 수직부재(111)와 제2 수직부재(112) 사이에 설치된다.
여기서, 상기 수평부재(120)로 이용되는 집성목 부재는 복수개의 단척부재가 상호적층되며, 이웃하는 단척부재 사이에 길이방향으로 후술할 프리스트레스 긴장재가 삽입될 수 있는 긴장재 삽입공이 형성된다.
상기 프리스트레스 긴장재(130)는 상기 수평부재(120)의 긴장재 삽입공에 삽입되고, 상기 제1 수직부재(111) 및 상기 제2 수직부재(112)를 관통하여 설치된다.
또한, 상기 긴장재(130)는 일측 방향으로 꼬여진 형상으로, 타측 방향으로 회전하는 복원력이 부여된 채, 구비될 수 있다.
이는 상기 긴장재(130)가 타측방향으로 회전하려는 복원력에 의해, 상기 수평부재(120)가 일측 방향으로 틀어지는 것을 방지하기 위함이다.
상기 커넥터(140)는 상기 긴장재(130)에 긴장력이 부여된 채, 상기 수직부재(110)들에 고정설치되게 하는 체결수단으로서, 제1 커넥터(141)와 제2 커넥터(142)를 포함하여 이루어진다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 다른 기둥과 보의 구조물에 적용되는 제1 커넥터(141)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 커넥터(141)는 내측으로 상기 긴장재(130)가 관통되어, 상기 긴장재(130)의 일측이 외부로 노출되도록 상기 제1 수직부재(111)에 설치된다.
보다 자세하게 설명하면, 상기 제1 커넥터(141)는 브라켓부(141a), 소켓부(141b) 및 긴장재 결속수단(141c)을 포함하여 이루어진다.
상기 브라켓부(141a)는 판재형상으로 구비되고, 철재 또는 알루미늄 합금 재질이 이용될 수 있으며, 특정 재질로 제한되는 바는 아니다.
또한, 상기 브라켓부(141a)에는 상기 수직부재(110)와의 체결을 위한 복수 개의 볼트홀들(141ab)이 형성될 수 있다.
이때, 상하방향으로 형성된 상기 볼트홀들(141ab)의 중심축을 잇는 가상의 선은 파형을 이루도록 마련되는 것이 바람직하다.
그 이유는, 볼트가 체결되는 상기 수직부재(110)의 목리방향을 따라, 크랙, 할렬이 발생하는 현상으로 방지하기 위함이다.
또한, 상기 볼트홀들(141ab)은 체결되는 볼트의 체결면적이 증대되도록 소정각도로 경사진 형태로 파여져 형성되는 것이 바람직하다.
상기 소켓부(141b)는 양단이 개방된 원통형상으로, 상기 브라켓부(141b)의 일측에서 상기 긴장재(130)와 대응되는 위치에 일체로 연장형성되며, 상기 제1 수직부재(111)에 삽입된 채 설치된다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 긴장재 결속 수단을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 긴장재 결속수단(141c)은 양단이 개방된 원통형상으로, 일단에서 타단을 향해 단면적이 점차적으로 감소하는 테이퍼진 형상으로 마련되고, 상기 소켓부(141b)의 내측에 수용되며, 상기 소켓부(141b)를 통해 내측으로 끼워지는 상기 긴장재(130)가 긴장력이 부여된 채 고정되게 한다.
또한, 상기 소켓부(141b)의 내주면은 상기 긴장재 결속수단(141c)과 대응되는 형상으로, 단면적이 일측에서 타측을 향해 점차적으로 작아지도록 마련되어, 상기 긴장재 결속수단(141c)이 상기 소켓부(141b)의 일측에서 타측 방향으로 삽입된 채, 타측을 통해 이탈되지 않게 한다.
또한, 상기 긴장재 결속수단(141c)은 복수개의 몸체부(141ca)와 체결링(141cb)를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 몸체부(141ca)들은 단면이 호 형상으로 이루도록 구비되고, 일측 외측면에는 단위 홈부(141ca')가 각각 형성되어, 상기 몸체부(141ca)들이 합쳐져 하나의 양단이 개방된 원통형상을 이루며, 상기 단위 홈부(141ca')들은 서로 연통되어 링 형상의 링형 홈부가 형성되고, 상기 링형 홈부에는 탄성재질의 상기 체결링(141cb)이 끼워진다.
이에 따라, 상기 긴장재 결속수단(141c)은 상기 몸체부(141ca)들이 서로 이격되어 소정 직경이 확장될 수 있도록 마련되므로, 내부로 상기 몸체부(141ca)들의 직경보다 큰 직경의 긴장재(130)가 수용될 수 있게 된다.
즉, 상기 긴장재 결속수단(141c)에 상기 긴장재 결속수단(141c)의 직경보다 소정 직경 큰 긴장재(130)가 삽입되고, 상기 긴장재 결속수단(141c)이 벌어진 채, 상기 소켓부(141b)에 삽입되어, 상기 소켓부(141b)의 내부면에 의해 상기 긴장재 결속수단(141c)이 내측 방향으로 조여져, 상기 긴장재(130)에 긴장력이 부여된 채 결속되는 것이다.
또한, 상기 몸체부(141ca)들의 내주면에는 나사산이 형성되어, 상기 긴장재(130)와의 결속력을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 커넥터(142)는 내측으로 상기 긴장재(130)가 관통하여, 상기 긴장재(130)의 타측이 외부로 노출되도록 상기 제2 수직부재(112)에 설치된다.
또한, 상기 제2 커넥터(142)는 상기 제1 커넥터(141)와 서로 대응되는 형상으로 마련되고, 상기 제1 커넥터(141)와 실질적으로 동일한 구성이므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
즉, 본 발명에 따른 기둥과 보의 구조물은, 일차적으로 상기 수직부재(110)의 내부 및 상기 수평부재(120)로 이용되는 집성목재의 내부에 긴장력이 인가된 채 상기 프리스트레스 긴장재(130)가 고정 설치되므로, 상기 수직부재(110)의 결합부 내구성을 증대시킬 수 있으며, 상기 수평부재(120)로 이용되는 집성목재의 휨강도 및 휨탄성계수 성능을 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따른 기둥과 보의 구조물은, 목구조의 모멘트 저항 성능을 향상시켜 목구조가 지니는 과도한 흔들림을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 다른 기둥과 보의 구조물은, 상기 프리스트레스 긴장재(130)의 양측이 상기 제1 커넥터(141) 및 상기 제2 커넥터(142)를 관통하여, 외측으로 소정 길이 노출되도록 구비되므로, 시간이 지남에 따라 긴장재에 부여된 긴장력이 손실될 경우, 기둥과 보의 구조물을 해체하지 않고서도 추가적인 긴장력의 부여가 용이한 장점을 지닌다.
또한, 본 발명에 따른 기둥과 보의 구조물은, 다수개의 수직부재들과 다수개의 수평부재들로 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수직부재(110)가 3개로 이루어질 경우, 이웃하는 수직부재(110)들 사이에 두 개의 수평부재가(120)가 설치되며, 상기 수직부재(110)들과 상기 수평부재들(120)을 관통하여 상기 긴장재(130)가 설치되고, 양측에 위치하는 제1 수직부재(111)와 제2 수직부재(112)에 상기 커넥터(140)가 설치되며, 중앙부에 위치하는 수직부재에는 커넥터가 설치되지 않는다.
즉, 다수개의 수직부재들과 다수개의 수평부재들이 나란하게 연결될 경우, 양측에 위치하는 제1 수직부재 및 제2 수직부재에만 상기 커넥터(140)가 구비되고, 하나의 긴장재가 상기 수직부재(110)들과 상기 수평부재들(120)을 관통하는 구조로 구비되는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 기둥과 보의 구조물은, 별도의 마감부재를 더 포함하여 구비될 수 있다.
여기서, 상기 마감부재는 상기 제1 수직부재(111) 및 상기 제2 수직부재(112)에 각각 설치되어, 상기 브라켓부(141a) 및 상기 긴장재(130)가 외부로 노출되는 것을 차단한다.
즉, 상기 소켓부(141b)는 상기 수직부재(110)에 형성된 홈에 끼워져 설치되고, 외부로 노출되는 상기 브라켓부(141a)와 상기 긴장재(130)는 상기 마감부재에 의해 외부로 노출되지 않도록 구비됨으로써, 철재 재질인 긴장재의 부식이 방지되고, 미관이 수려하며, 화재로부터 중요 결합부의 변형을 방지하여 붕괴 등의 2차 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 기둥과 보의 구조물은, 상기 긴장재(130)가 상기 수평부재(120)를 기준으로 상부 및 하부에 위치하는 형태로 마련될 수 있다.
다시 말해, 상기 긴장재(130)는 상기 수직부재(110)의 상부 위치에 설치되는 상부 긴장재(132) 및 상기 상부 긴장재(132)의 하부 방향으로 소정 거리 이격된 위치에 설치되는 하부 긴장재(131)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부 긴장재(132)과 상기 하부 긴장재(131)는 복수개로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 이웃하는 상부 긴장재(132)들은 나란한 형태로 서로 동일 간격 이격되어 배치되고, 상기 이웃하는 하부 긴장재(131)들도 나란한 형태로 서로 동일 간격 이격되어 배치된다.
이 경우, 상기 제1 커넥터(141)의 소켓부(141b)와 상기 제2 커넥터(142)의 소켓부는 상기 하부 긴장재들(131)과 상기 상부 긴장재들(132)들과 각각 대응되는 위치에, 상기 긴장재들(130)과 대응되는 수로 마련된다.
또한, 상기 상부 긴장재(132)는 상기 하부 긴장재(131)보다 낮은 긴장력이 부여되는 것이 바람직하다.
이는 상기 긴장재(130)가 상부 긴장재(132) 및 하부 긴장재(131)로 구비되어, 상기 하부 긴장재(131)에 인가되는 긴장력을 보다 증대시킬 수 있어, 결과적으로 구조물의 휨강도를 향상시킬 수 있는 이점을 지니게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 본 발명의 기둥과 보의 구조물에 의하면, 수직부재 및 수평부재를 관통하여 프리스트레스 긴장재가 마련되므로, 수평부재 뿐만 아니라, 수직부재의 내구성을 증대시킬 수 있으며, 프리스트레스 긴장재의 양측이 소정 길이 노출되도록 구비됨으로써, 시간이 지남에 따라 긴장재에 부여된 긴장력이 손실될 경우, 추가적인 긴장력의 부여가 용이한 장점을 지닌다.
더욱이, 프리스트레스 긴장재가 상부 및 하부에 마련되어, 휨강도를 향상시킬 수 있고, 긴장재가 일측 방향으로 꼬여진 형상으로 구비됨으로써, 긴장재가 타측 방향으로 회전하려는 복원력에 의해, 수평부재가 일측방향으로 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 커넥터의 소켓부는 수직부재의 내측으로 삽입되는 빌트인 타입으로 설치되어, 수직부재의 외부로 도출되는 영역을 최소화하여 마감부재의 설치 용이성을 증대시키며, 긴장재 결속수단이 수직부재의 내측에 수용된 형태로 마련되고, 커넥터의 브라켓부와 긴장재는 별도의 마감부재에 의해 외부로 노출되지 않도록 구비됨으로써, 중요 체결부위의 변형을 화재로부터 방지하여 붕괴 등의 2차 사고를 예방할 수 있으며, 긴장재의 부식이 방지되고, 미관이 수려한 장점이 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 목조 건축물 뿐만 아니라, 각종 건축물의 기둥과 보의 구조물에 적용될 수 있으며, 더 나아가 교량 등의 구조물로 이용 가능하다.

Claims (9)

  1. 적어도 두개의 수직부재;
    집성목부재로 마련되어, 이웃하는 수직부재 사이에 설치되는 수평부재;
    상기 수직부재 및 상기 수평부재를 관통하여 설치되는 프리스트레스 긴장재;
    내측으로 상기 긴장재가 관통되어, 상기 긴장재의 일측이 외부로 노출되도록 제1 수직부재에 설치되는 제1 커넥터 및 상기 제1 커넥터와 서로 대응되는 형상으로 마련되며, 내측으로 상기 긴장재가 관통되어, 상기 긴장재의 타측이 외부로 노출되도록 제2 수직부재에 설치되는 제2 커넥터를 포함하여 이루어지며, 상기 긴장재에 인장력이 부여된 채 고정 설치되게 하는 커넥터;
    상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터를 통해 노출되는 상기 긴장재의 양측을 통해 추가적으로 긴장력의 부여가 가능한 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 긴장재는 상기 수직부재의 상부 위치에 설치되는 상부 긴장재; 및
    상기 상부 긴장재의 하부방향으로 소정 거리 이격된 위치에 설치되는 하부 긴장재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상부 긴장재는 복수개로 구비되고, 이웃하는 상부 긴장재들은 나란한 형태로 서로 동일 간격 이격되어 배치되며,
    상기 하부 긴장재는 복수개로 구비되고, 이웃하는 하부 긴장재들은 나란한 형태로 서로 동일 간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 상부 긴장재는 상기 하부 긴장재와 비교하여, 인가되는 긴장력이 보다 낮게 부여되는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 커넥터는
    판재 형상의 브라켓부;
    상기 긴장재와 대응되는 수로 마련되고, 원통형상으로 상기 브라켓부의 일측에서 상기 긴장재와 대응되는 위치에 일체로 연장형성되며, 상기 제1 수직부재에 삽입된채 설치되는 소켓부;
    양단이 개방된 원통형상으로, 일단에서 타단을 향해 단면적이 점차적으로 감소하는 테이퍼진 형상으로 마련되고, 상기 소켓부의 내측에 수용되며, 상기 소켓부를 통해 내측으로 끼워지는 긴장재를 결속시키는 긴장재 결속수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 브라켓부에는 복수개의 볼트홀들이 형성되고, 상하방향으로 형성된 상기 볼트홀들의 중심축을 잇는 가상의 선은 파형을 이루는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 볼트홀들은 체결되는 볼트의 체결면적이 증대되도록 소정 각도로 경사진형태로 파여져 형성되는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 수직부재 및 상기 제2 수직부재에 각각 설치되어,
    상기 브라켓부가 외부로 노출되는 것을 차단하는 마감부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 긴장재는 일측 방향으로 꼬여진 형상으로 구비되어, 상기 긴장재가 타측 방향으로 회전하려는 복원력에 의해, 상기 수평부재가 일측 방향으로 틀어지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 구조물.
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