KR101341181B1 - 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물을 제공한다.
상기 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물은, 강관으로 제공되는 가새부재와, 상기 가새부재가 경사지게 접합되는 연결부재와, 상기 연결부재가 상,하측에 접합되는 본체부를 구비한 가새접합모듈을 포함하되, 상기 가새부재는, 상기 가새부재의 단부에 강관의 내측으로 오목하거나 외측으로 볼록하게 형성된 접합면을 구비한 단부보강형 연결부를 포함하는 접합강화형 강관으로 제공되며, 상기 연결부재는, 상기 본체부의 상하측면에 접합되는 접합판과, 상기 가새부재에 대응되는 각도로 경사지게 접합되고 상기 접합판 및 상기 접합면에 접합되는 스티프너를 포함하고, 상기 연결부재에는 상기 접합면과 접합되는 부분에 상기 접합판과 상기 스티프너의 접합에 의해 십자형으로 형성되는 접합단부가 구비되며, 상기 접합단부는 상기 접합면에 삽입되게 볼록하게 접합형성되거나 상기 접합면이 삽입되게 오목하게 접합형성되어 상기 가새부재와 상기 연결부재의 접합면적을 증대시키도록 구성될 수 있다.

Description

접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물{DIAGRID JOINING STRUCTURE USING TUBE FOR STRENGTHENING CONNECTION}
본 발명은 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물의 골격을 형성하면서 단부가 이에 연결되는 부재와의 접합력을 강화토록 구성된 접합강화형 강관 및 이러한 강관을 가새부재로 사용하는 가새 접합구조물에 관한 것이다.
(초)고층 건축물에서 저층부에서 고층부로 올라갈수록 단면이 감소하는 일명 'Tapered 타입'의 초고층 건축물은, 전통적인 고층건물의 특징이라고 할 수 있지만, 최근에는 비정형성의 외관과 구조형식을 적용하는 비정형화된 고층 건축물의 시공 경향이 두드러지고 있다.
이와 같은 초고층 건축물의 비정형성에 대응하기 위한 구조로서, 통상의 기동-보로 구성되는 전통적인 구조 형식으로는 그 구현이 쉽지 않고 제약이 따른다.
따라서, 최근에는 이와 같은 비정형적인 건축물의 형상에 쉽게 대응하기 위하여, 통상의 기둥 대신에 초대형 가새부재(경사진 기둥 형태)를 이용하여 수직력과 수평력을 지지하는 구조 시스템이 많이 적용되고 있다.
이와 같은 초대형 (대각)가새부재로 구성된 구조 시스템을 통상 'Diagrid 구조'라 한다.
이와 같은 알려진 가새 구조 시스템의 건축물은 예를 들어, 영국 런던의 'Swiss Re', 미국 뉴욕의 'Hearst Tower', 중국의 'Twin Tower', 'CCTV' 또는 일본의 'Mode 학원' 등의 많은 적용 사례가 있다.
그리고, 이와 같은 가새부재를 이용한 'Diagrid' 구조 시스템은, 기존 형식에 비해 강재 물량을 20% 정도 저감한다고 보고된 바 있으며, 비정형성을 가지는 초고층 건축물에 대한 경제적인 강구조 시스템으로서 근래 관심이 집중되는 추세이다.
한편, 별도의 도면으로 도시하지는 않았지만, 상기한 종래의 가새 구조 시스템에서, 가새부재는 단부에 단순한 평면 플레이트가 접합되고 이러한 평면 플레이트를 매개로 다른 부재와 연결됨으로써, 가새 구조를 형성한다.
그런데, 이러한 평면 플레이트는 가새부재를 따라 전달되는 하중에 의해 가새부재 단부와 평면 플레이트의 접합부분에서 발생하는 응력집중에 대응하기 위하여 면적이 가새부재의 단면적보다 크게 형성된다.
이에 따라, 평면 플레이트가 가새부재 단부에 접합시 가새부재 둘레 밖으로 돌출된 부분이 생기고, 이렇게 돌출된 부분은 마감시공을 어렵게 하며, 또한 건물 내부 공간을 사용하는 데에도 불편하게 할 뿐만 아니라, 미관상 좋지 않은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 강관의 단부에 평평하지 않은 접합면을 갖는 연결부를 마련하여 접합면적을 증대시킴으로써 연결부 및 이에 연결되는 부재의 크기를 감소시킬 수 있는 접합강화형 강관과 이러한 강관을 가새부재로 사용하여 가새부재 둘레 밖으로 돌출된 부분을 제거함으로써 마감시공의 용이성, 구조물 내부 공간의 사용성 및 미관을 향상시킬 수 있는 가새 접합구조물을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 강관으로 제공되는 가새부재;와, 상기 가새부재가 경사지게 접합되는 연결부재와, 상기 연결부재가 상,하측에 접합되는 본체부를 구비한 가새접합모듈;을 포함하되, 상기 가새부재는, 상기 가새부재의 단부에 강관의 내측으로 오목하거나 외측으로 볼록하게 형성된 접합면을 구비한 단부보강형 연결부를 포함하는 접합강화형 강관으로 제공되며, 상기 연결부재는, 상기 본체부의 상하측면에 접합되는 접합판;과, 상기 가새부재에 대응되는 각도로 상기 본체부의 상하측면에 경사지게 접합되고 상기 접합판 및 상기 접합면에 접합되는 스티프너;를 포함하고, 상기 연결부재에는 상기 접합면과 접합되는 부분에 상기 접합판과 상기 스티프너의 접합에 의해 십자형으로 형성되는 접합단부가 구비되며, 상기 접합단부는 상기 접합면에 삽입되게 볼록하게 접합형성되거나 상기 접합면이 삽입되게 오목하게 접합형성되어 상기 가새부재와 상기 연결부재의 접합면적을 증대시키는 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물을 제공한다.
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더 바람직하게는, 상기 단부보강형 연결부는, 상기 접합면이 곡면으로 형성되고, 상기 연결부재에 구비된 가새접합부는 상기 접합면의 곡면에 대응되는 곡선으로 형성될 수 있다.
더 바람직하게는, 상기 단부보강형 연결부는, 상기 단부보강형 연결부는, 각뿔 형태로 형성되고, 상기 연결부재에 구비된 가새접합부는 상기 단부보강형 연결부의 접합면 또는 접합면에 의해 형성된 모서리에 접합될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물에 의하면, 단부에 평평하지 않은 접합면을 갖는 연결부가 마련되어 접합면적을 증대시킴으로써, 접합력은 유지 또는 향상되면서 연결부 및 이에 연결되는 부재의 크기를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물에 의하면, 이러한 강관이 가새부재로 사용되어 가새부재 둘레 밖으로 돌출된 부분이 제거됨으로써 마감시공의 용이성, 구조물 내부 공간의 사용성 및 미관을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 접합강화형 강관의 일 실시예의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 접합강화형 강관의 다른 실시예의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 접합강화형 강관의 또 다른 실시예의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 가새 접합구조물의 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 접합강화형 강관(1)(1')의 실시예들을 나타내고, 도 4는 도 1의 접합강화형 강관(1)이 가새부재(100)로 사용된 가새 접합구조물(2)을 나타낸다. 구체적으로, 도 1은 강관이 원형 강관(10)인 경우를 도 2 및 3은 각형 강관(10')인 경우를 나타낸다.
여기서, 단부보강형 연결부(20)(20')의 접합면(22)(22')에 접합되는 부재(30)(30')는 다양한 형태로 제공될 수 있으나, 본 발명에서는 두 개의 플레이트가 교차하여 형성되는 십자형 플레이트를 예로 설명한다.
먼저, 도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 접합강화형 강관(1)(1')은 구조물의 골격을 형성토록 제공되는 강관(10)(10')과 강관 단부에 구비되는 단부보강형 연결부(20)(20')를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 강관은 중공된 형태의 원형 강관(10) 또는 각형 강관(10')일 수 있다. 또한, 본 발명의 개념이 반드시 강관에 한정되는 것은 아니며, 솔리드한 형태의 부재에도 적용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 단부보강형 연결부(20)(20')는 강관(10)(10') 단부에 접합되어 구비되되, 단부에 연결되는 부재(30)(30')와의 접합면적을 증대시키도록 접합면(22)(22')이 평면을 벗어나게 형성될 수 있다.
구체적으로, 강관(10)(10') 단부에 단부보강형 연결부(20)(20')가 접합되고, 이러한 단부보강형 연결부(20)(20')에 부재(30)(30')가 접합된다. 즉, 단부보강형 연결부(20)(20')를 매개로 강관(10)(10')과 부재(30)(30')가 연결될 수 있다.
그런데, 배경기술에서 설명한 바와 같이 종래기술에 따르면 단부보강형 연결부가 단순한 평면 플레이트로 제공되어 강관 둘레 밖으로 돌출되는 부분이 생기는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 본 발명에서는 단부보강형 연결부(20)(20')를 적어도 평면을 벗어나게 즉 평평하지 않게 형성한 것이다.
다시 말해, 단부보강형 연결부(20)(20')는 강관(10)(10') 단부의 둘레로 이루어지는 면을 기준으로 일측 또는 타측으로 만곡지게 형성될 수 있다.
이와 같이, 단부보강형 연결부(20)(20')를 평평하지 않게 형성함으로써, 강관(10)(10')에 연결되는 부재(30)(30')와 접합가능한 접합면(22)(22')이 평평한 경우보다 넓게 형성되어 접합면적이 증대될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 종래기술에서보다 단부보강형 연결부(20)(20') 및 십자형 플레이트(30)(30')의 크기를 작게 형성할 수 있고, 작게 형성하더라도 접합면적의 크기를 동일하거나 그 이상으로 형성할 수 있으므로 접합력을 충분히 확보할 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 강관(10)(10') 단부의 둘레와 단부보강형 연결부(20)(20')의 둘레를 동일한 크기의 원형 또는 각형으로 형성하여, 강관(10)(10') 단부의 둘레와 단부보강형 연결부(20)(20')의 둘레를 접합할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 단부보강형 연결부(20)(20')의 테두리가 강관(10)(10')의 둘레 밖으로 돌출되지 않으므로, 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해소할 수 있다.
다음, 단부보강형 연결부(20)(20')는 접합면(22)(22')이 강관(10)(10')의 내측으로 오목하거나 외측으로 볼록하게 형성될 수 있다.
도 1a, 2a 및 3a는 단부보강형 연결부(20)(20')의 접합면(22)(22')이 강관(10)(10')의 내측으로 오목하게 형성된 것을 나타내고, 도 1a, 2b 및 3b는 단부보강형 연결부(20)(20')의 접합면(22)(22')이 강관(10)(10')의 외측으로 볼록하게 형성된 것을 나타낸다.
이와 같이, 단부보강형 연결부(20)(20')가 강관(10)(10') 단부의 둘레를 따라 평평하게 형성되는 면을 기준으로 오목하거나 볼록하게 형성될 수 있다.
이 경우에는, 단부보강형 연결부가 강관 단부의 면과 일치하는 평평한 플레이트로 형성되는 경우보다 연결되는 부재와 접합할 수 있는 면적이 넓어진다. 이는, 구를 생각해보면 구의 단면적보다 표면적이 더 넓은 것과 같다.
즉, 도시된 바와 같이 강관(10)(10') 단부에 연결되는 부재(30)(30')가 십자형 플레이트인 경우, 종래기술에 따르면 단부보강형 연결부가 평평하므로 십자형 플레이트의 중심축에 대한 횡단면이 단부보강형 연결부와 접합하는 접합면적에 해당한다.
반면, 본 발명에서는 단부보강형 연결부(20)(20')가 오목하거나 볼록하게 형성되므로, 오목한 면 또는 볼록한 면 전체가 십자형 플레이트(30)(30')와 접합될 수 있는 접합면(22)(22')이 된다.
그리고, 십자형 플레이트(30)(30')의 각 플레이트는 단부(32)가 접합면(22)에 대응되게 길이방향으로 볼록하거나 오목하게 형성되어, 십자형 플레이트는 단부(32)를 따라 단부보강형 연결부(20)의 접합면(22)에 접합될 수 있다.
이와 같이, 십자형 플레이트(30)(30')의 오목하거나 볼록하게 형성된 단부(32)를 따라 접합이 이루어지므로, 십자형 플레이트의 단부가 평평한 경우보다 접합면적이 크다.
상세하게는, 단부보강형 연결부(20)(20')는 접합면(22)(22')이 곡면 또는 각면으로 형성될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 원형 강관(10) 단부에 구비되는 단부보강형 연결부(20)의 접합면(22)이 곡면으로 오목하게 그리고 볼록하게 형성된 경우를 나타낸다.
그리고, 도 2a, 3a 및 도 2b, 3b는 각형 강관(10')의 단부에 구비되는 단부보강형 연결부(20')의 접합면(22')이 각면으로 오목하게 그리고 볼록하게 형성된 경우를 나타낸다.
반대 형태를 도시하지는 않았으나, 원형 강관(10)의 경우에 접합면(22)을 각면으로 형성할 수도 있고, 각형 강관(10')의 경우에 접합면(22)을 곡면으로 형성할 수도 있다. 다만, 제작성을 고려하여 도시된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
먼저, 도 1에 도시된 원형 강관(10)의 경우를 참조하면, 단부보강형 연결부(20)는 접합면(22)이 대략 반구 형태로 오목하거나 볼록하게 형성될 수 있다.
이때, 원형 강관(10)에 연결되는 십자형 플레이트(30)의 각 플레이트는 단부(32)가 단부보강형 연결부(20)에 대응되도록 길이방향으로 볼록하거나 오목한 반원 형태로 형성될 수 있다.
이에 따라, 십자형 플레이트(30)는 반원 형태의 단부(32)를 따라 단부보강형 연결부(20)의 반구 형태의 접합면(22)에 접합될 수 있다.
다음, 도 2 및 3에 도시된 각형 강관(10')의 경우를 참조하면, 단부보강형 연결부(20')는 접합면(22')이 사각뿔 형태로 형성될 수 있다.
이때, 사각뿔의 삼각형 면들이 단부보강형 연결부(20')의 접합면(22')에 해당하게 되므로, 단부보강형 연결부(20')의 길이방향 단면은 대략 삼각형 형태가 된다.
그리고, 각형 강관(10')에 연결되는 십자형 플레이트(30')의 각 플레이트는 단부(32')가 상기 삼각형 형태에 대응되도록 길이방향으로 볼록하거나 오목한 삼각형 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 삼각형 형태의 플레이트 단부(32')는 도 2에 도시된 바와 같이 사각뿔의 마주하는 삼각형 접합면(22')의 중심선을 따라 접합될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 사각뿔의 마주하는 모서리(24')를 따라 접합될 수도 있다.
이에 따라, 도 2의 삼각형은 도 3의 삼각형보다 좁은 형태로 접합면적이 보다 작다. 한편, 도 2에서는 십자형 플레이트가 접합면(22')에 수직하게 접합하므로 지지력이 우수하나, 도 3에서는 십자형 플레이트가 접합면(22')이 만나는 모서리(24')에 접합되므로 모서리 부분에 응력이 집중될 수 있다.
따라서, 사용자는 필요에 따라 강관의 종류 및 이에 따른 단부보강형 연결부를 적절하게 선택할 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 가새 접합구조물(2)은 상기 기재된 접합강화형 강관(1)으로 제공되는 가새부재(100), 가새부재에 연결되는 연결부재(200) 및 연결부재가 구비되면서 보 또는 기둥을 연결하도록 제공되는 본체부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 연결부재(200)는 가새부재(100)의 단부보강형 연결부(20)의 접합면(22)에 대응되도록 형성되어 접합면(22)에 접합될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 가새 접합구조물(2)에 상기 기재된 접합강화형 강관(1)을 가새부재(100)로 사용함으로써, 단부보강형 연결부(20)가 가새부재(100) 단부 둘레 밖으로 돌출되지 않는다.
이에 따라, 마감시공을 용이하게 작업할 수 있고, 구조물의 내부 공간을 효율적으로 사용할 수 있으며, 또한 미관을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하면 단부보강형 연결부(20)는 가새부재(100)의 내측으로 오목하거나 외측으로 볼록하게 형성되고, 연결부재(200)는 단부보강형 연결부(20)에 대응되도록 가새부재(100)의 내측으로 볼록하거나 외측으로 오목하게 형성될 수 있다.
이때, 상기 연결부재(200)는, 상기 본체부의 상하측면에 수직으로 접합되는 수직접합판과, 상기 가새부재에 대응되는 각도로 상기 수직접합판 및 상기 접합면에 접합되는 수직스티프너를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 연결부재에는 상기 접합면과 접합되는 부분에 상기 수직접합판과 상기 수직스티프너의 접합에 의해 십자형으로 형성된 접합단부(210)가 구비되며, 상기 접합단부는 상기 접합면에 삽입되게 볼록하게 접합형성되거나 상기 접합면이 삽입되게 오목하게 접합형성될 수 있다.
즉, 단부보강형 연결부(20)와 연결부재(200)인 십자형 플레이트(30)는 오목하거나 볼록한 방향이 서로 반대 방향이면서 대응되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 십자형 플레이트(30)의 접합단부(210)와 단부보강형 연결부(20)의 접합면(22)이 접하면서 용접처리될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 단부보강형 연결부(20)는 접합면(22)이 곡면으로 형성되고, 연결부재(200)인 십자형 플레이트(30)의 접합단부(210)가 접합면(22)의 곡면에 대응되는 곡선으로 형성될 수 있다.
한편, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 도 2 및 3과 같이 단부보강형 연결부(20)는 각뿔 형태로 형성되고, 연결부재인 십자형 플레이트는 접합단부가 단부보강형 연결부의 모서리 또는 접합면에 접합될 수 있다.
이러한 가새 접합구조물(2)의 가새부재(100)가 단부보강형 연결부(20)(20')를 매개로 연결부재(200)와 연결되는 구체적인 설명은 상기에서 설명한 강관(10)(10')이 단부보강형 연결부(20)(20')를 매개로 부재에 연결되는 내용과 동일하므로 생략한다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
1, 1' ... 접합강화형 강관 2 ... 가새 접합구조물
10, 10' ... 원형, 각형 강관 20, 20' ... 단부보강형 연결부
22, 22' ... 접합면 100 ... 가새부재
200 ... 연결부재 210 ... 접합단부
300 ... 본체부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 강관으로 제공되는 가새부재(100); 및,
    상기 가새부재가 경사지게 접합되는 연결부재(200)와, 상기 연결부재가 상,하측에 접합되는 본체부(300)를 구비한 가새접합모듈;을 포함하되,
    상기 가새부재는, 상기 가새부재의 단부에 강관의 내측으로 오목하거나 외측으로 볼록하게 형성된 접합면(22,22')을 구비한 단부보강형 연결부(20)를 포함하는 접합강화형 강관으로 제공되며,
    상기 연결부재(200)는, 상기 본체부(300)의 상하측면에 접합되는 접합판(310);과, 상기 가새부재(100)에 대응되는 각도로 상기 본체부(300)의 상하측면에 경사지게 접합되고 상기 접합판(310) 및 상기 접합면(22)에 접합되는 스티프너(330);를 포함하고,
    상기 연결부재에는 상기 접합면과 접합되는 부분에 상기 접합판(310)과 상기 스티프너(330)의 접합에 의해 십자형으로 형성되는 접합단부(210)가 구비되며, 상기 접합단부는 상기 접합면에 삽입되게 볼록하게 접합형성되거나 상기 접합면이 삽입되게 오목하게 접합형성되어 상기 가새부재와 상기 연결부재의 접합면적을 증대시키는 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 단부보강형 연결부(20)는, 상기 접합면(22)이 곡면으로 형성되고,
    상기 연결부재(200)에 구비된 가새접합부(210)는 상기 접합면의 곡면에 대응되는 곡선으로 형성된 것을 특징으로 하는 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 단부보강형 연결부(20)는, 각뿔 형태로 형성되고,
    상기 연결부재(200)에 구비된 가새접합부(210)는 상기 단부보강형 연결부(20)의 접합면 또는 접합면에 의해 형성된 모서리에 접합되는 것을 특징으로 하는 접합강화형 강관을 이용한 가새 접합구조물.
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