KR101147999B1 - 입체구조물 시공용 스페이스 트러스 - Google Patents

입체구조물 시공용 스페이스 트러스 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 몸체에 복수개의 나사홈이 형성된 연결구; 상기 연결구의 나사홈에 삽입되는 나사부와, 상기 나사부와 일체로 연결되는 사각형상의 축부와, 상기 사각형상의 축부와 일체로 연결되는 머리부를 구비하는 선볼트; 내경이 상기 선볼트의 축부와 대응되는 사각형상을 가지는 선슬리브관; 상기 선볼트와 상기 선슬리브관 사이에 위치하는 콘; 및 상기 콘과 연결되는 지주관을 포함하며, 상기 콘의 일측면에는 상기 선볼트의 축부가 삽입되는 관통공이 형성되며, 상기 관통공은 상기 선볼트의 축부와 대응되는 사각형상을 가지는 입체구조물 시공용 스페이스 트러스를 제공한다.
따라서, 선슬리브관의 내경과 선볼트의 축부를 사각형상으로 하여 선술리브관에 삽입된 선볼트가 회동하는 것을 방지할 수 있고, 선볼트의 축부에 장공이 형성되고 선슬리브관에 선핀 삽입공이 형성되어, 선핀에 의해 선슬리브관에 삽입된 선볼트가 이탈되는 것을 방지할 수 있으며, 선볼트의 사각형상의 축부에 장공이 형성됨으로 인하여, 응력에 의해 선볼트가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Description

입체구조물 시공용 스페이스 트러스{Space truss for constructing cubic structure}
본 발명은 입체구조물 시공용 프레임에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물 시공용으로 사용되는 스페이스 트러스에 관한 것이다.
최근에는 실내 체육시설이나 실내 집회장과 같이 내부 공간이 넓은 건축물에서는 건물의 목적과 기능상 기둥의 수나 위치에 많은 제약을 받기 때문에 스페이스 프레임(Space Frame;입체구조)이 많이 활용되고 있다.
스페이스 프레임은 구조물의 주변부에 기둥이나 벽을 조립하고 이것을 바탕으로 하여 경간(徑間)이 넓은 지붕을 받치기 위한 구조이다. 즉 넓은 경간에 다른 부재들이 더 설치되면 그 부재에 큰 휨모멘트가 작용하여 단면 설계를 하기 어렵기 때문에 곡면구조가 용이한 스페이스 프레임이 활용되는 것이다.
도 1에는 일반적인 스페이스 프레임이 사용된 구조물이 도시되어 있고, 도 2에는 종래 기술에 의한 스페이스 프레임의 구조가 일부 단면도로 도시되어 있다. 이에 따르면, 스페이스 프레임은 크게 연결바(1)와 상기 연결바(1)가 결합되는 조인트볼(10)로 구성된다. 즉, 도 1에서 보듯이 다수개의 연결바(1)가 하나의 조인트볼(10)에 연결되고, 이러한 구조가 반복되어 입체구조가 완성되는 것이다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 연결바(1)의 몸체(2)는 속이 빈 파이프 형상으로 되고, 상기 연결바(1)의 양단에는 콘(3)이 구비되며, 상기 콘(3)을 관통하여 볼트(5)가 설치된다. 이때 상기 볼트(5)는 그 헤드부(5c)가 연결바(1)의 몸체(2) 내부를 향하도록 되고, 그 몸체부(5a)는 콘(3)을 통하여 외부로 노출되도록 설치된다.
도 3을 참조하여 상기 볼트(5)의 구조를 살펴보면, 상기 볼트(5)의 골격은 원통형상의 몸체부(5a)가 형성되고, 상기 몸체부(5a)의 선단 일부에는 나사산부(5b)가 형성된다. 그리고 상기 나사산부(5b)의 타측에 해당하는 부분에는 헤드부(5c)가 형성된다. 도면부호 5d는 아래에서 설명될 핀(7)이 관통하는 핀공(5d)이다.
상기 볼트(5)의 외주면 일부는 슬리브(8)에 의해 감싸지고, 상기 슬리브(8)와 볼트(5) 사이는 핀(7)에 의해 결합된다. 즉, 상기 핀(7)은 상기 슬리브(8)의 핀삽입공(9)을 통하여 상기 볼트(5)의 핀공(5d)에 삽입됨으로써, 슬리브(8)와 볼트(5) 사이가 체결되는 것이다.
그리고, 상기 슬리브(8)의 외측으로 돌출된 볼트(5)의 나사산부(5b)는 조인트볼(10)에 나사체결된다. 이때, 도시된 바와 같이 상기 조인트볼(10)은 외면을 둘러 다수개의 체결홈(12)이 형성되는 대략 구 형상으로 된다. 이에 따라 상기 하나의 조인트볼(10)에는 다수개의 볼트(5)가 체결될 수 있다.
이와 같이, 상기 연결바(1)를 상기 볼트(5)에 의해 상기 조인트볼(10)에 연결시키는 과정을 반복하면, 스페이스 프레임이 완성된다. 이러한 스페이스 프레임은 구조물을 구성하는 기타 부재의 하중과 모멘트를 견딜 수 있도록 견고하게 구성되어야 하므로, 모든 부품이 일반적으로 금속재질로 만들어진다.
그러나, 상기한 바와 같이 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 스페이스 프레임에는 구조물의 자체 하중뿐만 아니라, 바람이나 눈, 비와 같은 자연현상에 의해서도 큰 하중과 모멘트가 작용하게 된다. 이러한 외력을 견딜 수 있도록 스페이스 프레임은 견고하게 설계되어야 하지만, 경우에 따라서는 스페이스 프레임의 응력이 집중되는 볼트가 파손되기도 한다.
또한, 스페이스 프레임의 슬리브관에 삽입되는 유니볼트가 고정되지 않고 회전되거나 이탈하는 문제점이 발생하기도 한다.
본 발명은 사각형상의 축부가 구비된 선볼트가 삽입되는 선슬리브관의 내경을 선볼트의 축부와 대응되는 사각형상으로 형성하고, 상기 선볼트와 선슬리브관 사이에 위치하는 콘의 일측면에 상기 축부와 대응되는 사각형상의 관통공을 형성하여, 선볼트와 선슬리브관 및 콘이 회동하는 것을 방지하도록 하는 입체구조물 시공용 스페이스 트러스를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 몸체에 복수개의 나사홈이 형성된 연결구; 상기 연결구의 나사홈에 삽입되는 나사부와, 상기 나사부와 일체로 연결되는 사각형상의 축부와, 상기 사각형상의 축부와 일체로 연결되는 머리부를 구비하는 선볼트; 내경이 상기 선볼트의 축부와 대응되는 사각형상을 가지는 선슬리브관; 상기 선볼트와 상기 선슬리브관 사이에 위치하는 콘; 및 상기 콘과 연결되는 지주관을 포함하며, 상기 콘의 일측면에는 상기 선볼트의 축부가 삽입되는 관통공이 형성되며, 상기 관통공은 상기 선볼트의 축부와 대응되는 사각형상을 가지는 입체구조물 시공용 스페이스 트러스를 제공한다.
본 발명에 따른 입체구조물 시공용 스페이스 트러스의 선볼트 축부에는 장공이 형성될 수 있고, 상기 선슬리브관에는 선핀 삽입공이 형성될 수 있으며, 상기 장공과 상기 선핀 삽입공에 삽입되어 상기 선슬리브관에 삽입된 상기 선볼트의 회동 및 이탈을 방지하는 선핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 입체구조물 시공용 스페이스 트러스는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 선슬리브관의 내경과 선볼트의 축부를 사각형상으로 하여 선슬리브관에 삽입된 선볼트가 회동하는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 선볼트의 축부에 장공이 형성되고, 선슬리브관에 선핀 삽입공이 형성되어, 선핀에 의해 선슬리브관에 삽입된 선볼트가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 선볼트의 사각형상의 축부에 장공이 형성됨으로 인하여, 응력에 의해 선볼트가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 스페이스 프레임이 사용된 구조물의 구성을 보인 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 스페이스 프레임의 구조를 보인 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 의한 스페이스 프레임에 작용하는 외력에 의해 볼트가 파손된 모습을 보인 정면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 입체구조물 시공용 스페이스 트러스의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 선볼트를 확대한 사시도이다.
도 6은 도 4의 스페이스 트러스가 결합되어 구조물 시공 시 연결구에 결합되는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원착에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체구조물 시공용 스페이스 트러스(100)는, 연결구(110)와, 선볼트(120)와, 선슬리브관(130)과, 콘(140)과, 지주관(150)을 포함한다.
상기 연결구(110)는 대략적인 구(球) 형상으로, 외면을 따라 복수 개의 나사홈(112)이 형성된다. 상기 나사홈(112)은 그 내주면에 나사산(114)이 형성되고, 아래에서 설명될 선볼트(120)의 나사부(122)와 나사체결되며, 상기 나사홈(112)의 내주면에 형성된 나사산(114)과 상기 선볼트(120)의 나사부(122)는 서로 대응되게 형성되어, 서로 체결되게 된다. 상기 연결구(110)의 나사홈(112) 위치 및 개수는 입체구조물 시공용 스페이스 트러스(100)의 설계 조건 및 목적에 따라 다양한 변형이 가능하다.
상기 선볼트(120)는 나사부(122)와, 축부(124)와, 머리부(126)로 이루어지며, 상기 나사부(122)와 상기 축부(124) 및 상기 머리부(126)은 일체로 형성된다.
상기 나사부(122)와 축부(124) 및 머리부(126)가 일체로 형성된 선볼트(120)는 후술되는 콘(150)의 관통공(152)을 관통하여 상기 나사부(122)가 상기 연결구(110)의 나사홈(112)에 삽입되어 상기 선볼트(120)와 상기 연결구(110)가 체결되어 연결된다.
상기 선볼트(120)의 축부(124)는 사각형상으로 이루어진다. 상기 축부(124)의 양단에는 상기 나사부(122)와 상기 머리부(126)가 각각 구비된다. 상기 머리부(126)는 상기 축부(124)보다 큰 직경을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 선볼트(120)의 몸체는 사각형상의 축부(124)가 형성한다. 상기 축부(124)의 양단에는 나사부(122)와 머리부(126)가 각각 구비된다. 상기 머리부(126)는 상기 축부(124)보다 큰 직경을 가지도록 형성되며, 상기 머리부(126)는 상기 콘(150)의 관통공(152) 가장자리에 걸어지는 부분이고, 상기 나사부(122)는 상기 연결구(110)의 나사홈(112)에 나사체결되는 부분이다.
상기 선볼트(120)의 축부(124)에는 후술될 선핀(160)이 삽입되는 장공(125)가 형성된다. 상기 장공(125)은 상기 선볼트(120)의 길이방향에 대해 직교한 방향으로 형성된다.
상기 선볼트(120)의 축부(124) 외주면에는 선슬리브관(130)이 결합된다. 상기 선슬리브관(130)은 선핀(160)에 의해 상기 선볼트(120)에 결합되어, 작업자가 상기 선슬리브관(130)을 회전시킴에 따라 상기 선볼트(120)가 회전하여 상기 연결구(110)에 체결될 수 있도록 한다.
상기 선슬리브관(130)은 상기 선볼트(120)의 강도를 보강하는 역할을 하며, 상기 선슬리브관(130)에는 상기 선볼트(120)의 축부(124)가 통과하는 연통된 내경(132)이 형성되는데, 상기 내경(132)은 상기 선볼트(120)의 축부(124)와 대응되는 사각형상을 가진다.
상기 선슬리브관(130)의 내경(132)과 상기 선볼트(120)의 축부(124)가 서로 대응되는 사각형상을 가짐으로 인하여 상기 선슬리브관(130)의 내경(132)과 상기 선볼트(120)의 축부(124) 외경의 면이 서로 맞물리는 구조로 되어, 상기 선슬리브관(130)을 회전시키는 경우 슬립(slip)현상 없이 선슬리브관(130)과 선볼트(120)가 동시에 회전하게 된다.
상기 선슬리브관(130)에는 상기 선슬리브관(130)의 내경(132)과 직교한 방향으로 선핀 삽입공(134)이 형성된다. 상기 선핀 삽입공(134)은 선핀(160)이 통과하는 부분으로, 상기 선볼트(120)의 장공(125)과 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 선볼트(120)의 장공(125)은 상기 선볼트(120)의 축부(124) 길이방향을 따라 길게 형성되는데, 이는 작업자가 선핀 삽입공(134)을 통해 상기 선볼트(120)의 장공(125)에 선핀(160)을 용이하게 삽입할 수 있도록 하기 위함이다.
상기 콘(140)은 상기 선볼트(120)와 상기 선슬리브관(130) 사이에 위치되며, 상기 콘(140)은 도 4에 도시된 바와 같이, 선단으로 갈수록 단면적이 작아지는 고리 형상으로 중앙에는 관통공(142)이 형성된다.
상기 관통공(142)는 상기 콘(140)의 일측면에 상기 선볼트(120)의 축부(124)가 삽입되도록 형성되며, 상기 관통공(142)은 상기 선볼트(120)의 축부(124)와 대응되는 사각형상을 가진다.
상기 콘(140)의 관통공(142)이 상기 선볼트(120)의 축부(124)와 대응되는 사각형상을 가짐으로 인하여, 상기 콘(140)에 상기 선볼트(120)를 삽입한 후, 상기 선볼트(120)를 상기 선슬리브관(130)에 삽입시켜 상기 선볼트(120)를 상기 연결구(110)와 체결시, 상기 선슬리브관(130)을 회동시킴으로 인하여 상기 선볼트(120)와 상기 콘(140)이 상기 선슬리브관(130)과 함께 회동되게 되면서 상기 연결구(110)에 체결되게 된다.
상기 콘(140)에는 지주관(150)이 연결되는데, 상기 지주관(150)은 중공형의 원통형상을 가진다. 상기 지주관(150)의 내부에는 그 길이방향을 따라 안착부(152)가 형성되며, 상기 안착부(152)는 상기 콘(140)의 일측에 형성된 걸림부(144)와 체결되어 상기 콘(140)과 상기 지주관(150)을 연결시킨다. 상기 지주관(150)은 상기 스페이스 트러스(100)의 실질적인 골격을 형성하게 되는 부분이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선볼트(120)의 나사부(122)의 횡단면 직경(L1)은 상기 축부(124)의 횡단면 직경(L2)과 동일하거나 또는 조금 작게 형성하는 것이 바람직하다. 이는 외부에서 전달되는 외력에 의해 상기 선볼트(120)의 나사부(122)가 파손되는 것을 방지하기 위함이며, 상기 나사부(122)의 횡단면 직경(L1)과 상기 축부(124)의 횡단면 직경(L2)을 거의 동일하게 형성함으로 인하여, 외부에서 전달되는 외력이 상기 나사부(122)와 상기 축부(124)에 균등하게 집중되도록 하기 위함이다.
따라서, 스페이스 트러스(100)를 구성하는 선볼트(120)의 축부(124)와 상기 선볼트(120)의 축부(124)가 삽입되는 선슬리브관(130)의 내경(132) 및 콘(140)의 관통공(142)을 서로 대응되는 사각형상으로 형성함으로 인하여 콘(140)과 선슬리브관(130)를 관통하여 선볼트(120)를 연결구(110)와 체결 시에, 선슬리브관(130)을 회동시킴으로 인하여 콘(140)과 선볼트(120)가 함께 회동함으로 인하여 작업의 편리성이 향상되고, 선볼트(120)의 축부(124)에 형성된 장공(125)과 선슬리브관(130)의 선핀 삽입공(134)에 선핀(160)이 삽입됨으로 인하여 선슬리브관(130)에 삽입된 선볼트(120)의 이탈을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 스페이스 트러스 110 : 연결구
112 : 나사홈 114 : 나사산
120 : 선볼트 122 : 나사부
124 : 축부 125 : 장공
126 : 머리부 130 : 선슬리브관
132 : 내경 143 : 선핀 삽입공
140 : 콘 142 : 관통공
144 : 걸림부 150 : 지주관
152 : 안착부 160 : 선핀

Claims (3)

  1. 몸체에 복수개의 나사홈이 형성된 연결구;
    상기 연결구의 나사홈에 삽입되는 나사부와, 상기 나사부와 일체로 연결되는 사각형상의 축부와, 상기 사각형상의 축부와 일체로 연결되는 머리부를 구비하는 선볼트;
    내경이 상기 선볼트의 축부와 대응되는 사각형상을 가지는 선슬리브관;
    상기 선볼트와 상기 선슬리브관 사이에 위치하는 콘; 및
    상기 콘과 연결되는 지주관을 포함하며,
    상기 콘의 일측면에는 상기 선볼트의 축부가 삽입되는 관통공이 형성되며, 상기 관통공은 상기 선볼트의 축부와 대응되는 사각형상을 가지는 입체구조물 시공용 스페이스 트러스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 선볼트의 축부에는 장공이 형성되고, 상기 선슬리브관에는 선핀 삽입공이 형성되며, 상기 장공과 상기 선핀 삽입공에 삽입되어 상기 선슬리브관에 삽입된 상기 선볼트의 회동 및 이탈을 방지하는 선핀을 더 포함하는 입체구조물 시공용 스페이스 트러스.
  3. 삭제
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