KR20180006831A - 거푸집 설치와 해체가 필요없는 단열재 일체형의 건축물 구조 공법 - Google Patents

거푸집 설치와 해체가 필요없는 단열재 일체형의 건축물 구조 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 거푸집 공정이 생략되는 단열재 일체형의 건축물 구조 및 공법에 관한 것이며, 건축물의 주요 구조인 벽체 구성에 있어서, 내구성을 증대시키기 위해 종래에 통상적으로 이용되고 있는 습식형 건축물인 철근콘크리트 구조 공법에서 꼭 필요한 폼을 이용한 거푸집 설치와 해체 공정을 본 기술에서는 이를 생략하고 건축할 수 있는 기술로서, 판상형 단열재 두께의 확대가 용이하여 패시브 하우스 구조의 특성을 지니고 있으며, 건축물의 주요 구조재의 복합적 이용으로 하이브리드형 건축물 특성이 있는 단열재와 합판재 일체형의 콘크리트 건축물의 구조 및 공법에 관한 것이다.

Description

거푸집 설치와 해체가 필요없는 단열재 일체형 건축물 구조 공법{Insulation integrated construction methods do not require formwork}
본 발명은 거푸집 공정이 생략되는 단열재 일체형의 건축물 구조 및 공법에 관한 것으로서, 벽체 구성에 있어서 콘크리트 타설 부위에 사전 철근을 배근하고 바닥 슬라브에 고정된 스터드에 연결 브라켓 철물을 이용하여 외부면에 판상형 단열재를 연결 고정한 다음 내부쪽 스터드의 외부면에 합판재를 고정 설치하고, 판상형 단열재 외부면과 스터드에 고정된 합판재 면을 각각의 상하부 지지철물과 연결철물과 고정철물을 이용하여 외기면 단열재 면과 내부면 합판재 면에 파이프로 고정하여 콘크리트 타설시 벽면의 이탈 없이 안전하게 지지할수 있도록 하는 것이며, 타설 후 최소한의 양생기간을 거친 다음 지지철물 일체와 파이프를 해체하는 구조 공법을 안출함으로서, 종래의 습식형 건축물 벽체의 시공 방식인 통상의 폼을 이용한 거푸집 설치와 해체가 필요 없는 단열재와 철근 콘크리트와 합판재가 일체화된 습식구조 공법에 관한 것이다.
본 발명은 습식형 건축물의 구조 공법에 관한 것으로서, 내구성의 특성이 있는 습식구조 건축물의 주요 구조부에서 단열층 형성과 함께 철근 콘크리트 구조부 형성은 매우 중요한 사항이며, 종래 기술로 보편화되어 있는 방법이 벽체 구성의 일정 공간에 철근을 배근 한 후 유로폼, 알루미늄폼, 갱폼 이라는 금속재 거푸집이 널리 사용되고 있으며 극히 일부에서 프라스틱 거푸집을 선택적으로 사용하고 있는 추세이다.
이같은 방법은 벽체 양쪽에 각각의 폼을 형성하고 연결 철물(폼 타이)을 이용해 폼을 조립 설치하고 파이프로 지지한 후 콘크리트 타설하고 일정기간 (약1주일)양생 후에 폼과 지지용 파이프를 해체한 후에 별도의 외단열 또는 내단열을 하고 있는 실정이다.
최근에는 일부에서 판상형 단열재 일체형 건축물을 시공하면서 외기면 폼의 안쪽에는 시중에서 유통되고 있는 통상의 판상형 단열재인 EPS 비드법 단열재(스티로폼, 네오폴 등), 압출법 단열재(아이소핑크), 우레탄 보드 중 선택적 사용하여 외기면의 유로폼 내부에 고정시키고 콘크리트를 타설하는 방법이 행해지고 있으나 최근 단열기준강화 시행(2016.7.1)으로 인하여 부재의 두께가 한층 두꺼워져서 시공시에 많은 애로점이 예견되고 있는 실정으로서, 본 안출 기술로 이 문제를 해소할 수 있을 것으로 보여진다.
종래 기술에 대한 것을 구체적으로 살펴보면, 폼의 임차비 또는 구입비용 부담, 작업과정의 자재 파손과 노후 등으로 인한 추가비용 발생, 거푸집 부피와 무게의 증가로 인한 운반비용과 상하차에 필요한 장비사용료 부담, 현장내에서의 소운반시 추가 비용 발생, 금속제 폼의 조립과 해체시 작업이 힘들고 번거로워서 많은 노동력이 필요하며 이로 인해 숙련공 작업에 따른 인건비 부담 가중, 금속제품으로 인한 무게 때문에 작업과정의 안전 위험성 존재, 콘크리트 타설 후 양생기간 유지를 위해 수일간(벽체 약 7일) 현장 공백기를 거쳐야 하고 그런 이유로 인해 다음 건축 공정으로 바로 이어지지 못하여 공사기간이 많이 소요되며, 환경 오염물질인 거푸집 박리제 사용으로 인해 주변 환경에 피해를 주는 동시에 작업자의 건강을 해치며, 공사시에 발생하는 소음 등으로 인한 문제, 단열기준 강화로 인한 단열재 부재의 두께로 인한 폼 내부 일체형 구조 형성의 어려움 등이 많이 나타나고 있어 종래방식은 고 비용을 포함한 비 효율적인 요소가 매우 많다고 보여진다.
최근 종래 방식을 개선한 선행 기술은 판상형 단열재를 이용한 양단열 폼 형식의 구조 공법으로서,
이를 살펴보면, 별도 제작에 의한 판상형 단열재로서 제작비에 따른 제품가격 상승우려, 단열기준 강화에 따른 두께 대응 어려움, 화재시 실내 유독가스 분출 우려에 대한 내부면 내화재 별도마감 필요, 실내의 축열과 축냉이 다소 떨어지는 구조 공법 기술이다.
(특허) 대한민국 특허 공개번호 제10-2014-0066489 ; 단열재와 거푸집이 일체화된 건설공사용 양면단열 거푸집 (특허) 대한민국 특허 등록번호 제10-1250860 ; 거푸집틀 및 이를 이용한 거푸집 설치방법, (특허) 대한민국 특허 등록번호 제10-1203298 ; 건설공사용 거푸집 (특허) 대한민국 특허 등록번호 제10-0997170 ; 콘크리트 타설용 형틀
본 발명은 종래와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 벽체의 주요 구조부의 내부에는 통상의 철근 배근을 완료 한 후 한쪽 벽면(외기면)에는 영구 고정되는 판상형 단열재(2016.7.1 개정법에 따른 EPS 비드법 단열재의 경우 일반 주택의 경우 외기면에 접하는 판상형 단열재 기준이 중부지방의 경우 비드법 1종인 나등급 두께 145mm, 비드법 2종인 가등급 두께 125mm)를 이용하여 거푸집 역할을 담당하며, 한쪽(내부면)에는 스터드에 영구 고정된 합판재(두께 9.5~15mm이상)가 거푸집 역할을 담당하여, 양쪽으로 각각의 일체형의 거푸집이 형성된 상태로서, 연결 브라켓 철물로 판상형 단열재와 합판재가 부착된 스터드를 영구 연결한 후 양쪽면을 지지철물로 파이프를 지지한 후 콘크리트를 공간에 타설하는 것으로서 종래의 폼을 이용한 거푸집 설치와 해체가 필요없는 판상형의 단열재와 콘크리트와 합판재 일체형의 습식 건축물의 구조공법이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 벽체에 통상의 방법으로 철근(2a, 2b)을 배근하는 제1공정과;
통상의 방법으로 바닥 슬래브에 일정 간격의 스터드를 세운 후 상기 단계의 벽체 내부면에 일정 간격의 스터드(3)를 바닥 슬라브에 통상의 방법인 선취 앙카 등으로 세운 후 상부에서 스터드를 서로 연결하는 제2공정과;
외기면에 판상형 단열재(1)를 세운 후 연결 브라켓 철물(5)을 한쪽에는 단열재 외부면에 끼우고 한쪽은 상기 스터드에 나사못으로 영구 고정시키는 제3공정과;
상기 단계의 연결 브라켓 철물(5)에 형성된 고정핀(5a)을 판상형 단열재(1)의 내부면에 휨을 이용하여 밀착 고정하는 제4공정과;
내부면의 스터드(3)에 합판재(4)를 고정 부착하는 제5공정과;
외부 판상형 단열재 면에 노출된 연결 브라켓 철물의 홈을 이용하여 상하부 각각의 지지철물(7a, 7b)을 끼운 후 지지용 파이프(8)를 연결철물(7c)과 고정철물(7d)로 고정하여 벽면을 보강하는 제6공정과;
내부의 스터드(3)에 고정되어 있는 연결 브라켓 철물(5)의 홈에 합판재(4)를 관통한 상하부 각각의 지지철물(9a, 9b)을 끼운 후 지지용 파이프(8)를 연결철물(9c)과 고정철물(9d)로 고정하여 벽면을 보강하는 제7공정과;
철근 배근이 형성된 벽체 공간에 콘크리트(11)를 타설하는 제8공정과;
판상형 단열재가 설치된 외부면의 연결철물(7c)과 고정철물(7d)과 지지용 파이프(8)를 해체하는 제9공정과;
합판재가 설치된 내부면의 연결철물(9c)과 고정철물(9d)과 지지용 파이프(10)를 해체하는 제10공정;
또한, 제1공정에서 철근 배근을 생략하고 무근으로 할 수 있는 특징이 있다.
또한, 제3공정에서 일반적 시중 판매제품인 판상형 단열재(1)를 연결부에 오목과 볼록을 형성한 연속 끼움방식의 판상형 단열재(20)로 대체할 수 있는 특징이 있다.
또한, 제6공정과 제7공정의 가로(횡)방향으로 연결된 지지용 파이프 위에 추가 파이프로 세로(종)방향과 사선 방향으로 덧 대어서 벽면 지지를 추가로 보강할 수 있는 특징이 있다.
또한 제8공정에서 콘크리트를 몰탈로 대체하여 타설할 수 있는 특징이 있다.
상기 공정 단계로 이루어지는 단열재와 콘크리트와 합판재 일체형 건축물의 구조 및 공법을 안출한다.
본 발명은 건축물의 내구성 증대에 필요한 철근콘크리트 등의 습식형 건축구조와 공법으로서, 건축물의 내구성이 매우 길고 지진발생에 따른 내진성이 높으며 공사비의 획기적인 절감과 함께 건축물의 단열성이 매우 높아 냉난방비를 획기적으로 절감할 수 있다.
이를 구체적으로 살펴보면, 거푸집의 설치와 해체가 필요 없기 때문에 공사비가 크게 절감되며, 공사기간이 크게 단축되고, 공사작업 과정의 안전 위험성이 크게 감소하며, 공사시 소음발생을 현저히 줄일 수 있고, 내부 화재시 합성수지 단열재로 인한 유독가스 발생 및 위험이 거의 없으며, 단열재 부재의 두께와 기밀성으로 냉난방비의 획기적인 절약이 가능하며, 건축물 내부의 축열 또는 축냉의 기능을 지니고 있어 냉난방비 절감과 함께 인체 건강에 좋다.
판상형 단열재와 합판재의 바탕면의 평활도가 좋아 마감재 처리에 유리하고, 건축물 시공에 따른 잔재(고재)물이 적어 비용 감소와 함께 쾌적한 현장관리가 가능하다.
판상형 단열재 두께의 확대가 용이하여 단열성능 기준 적용에 매우 유리하며 이로 인하여 패시브 하우스 수준의 건축이 가능하고,
건축과정에서 주요 구조재의 복합적 사용으로 하이브리드형 건축의 특성을 지니고 있다.
상기와 같은 특징들로 인하여 본 안출은 경제성과 효용성이 매우 높은 건축구조 공법으로서 거푸집의 설치와 해체가 필요없는 단열재와 콘크리트와 합판재 일체형의 습식형 건축의 구조 및 공법이다.
도 1은 벽면체의 평면도
도 2는 벽면체의 좌측면도
도 3은 상기 도1과 도2의 벽체의 도면대용 사시 사진
도 4는 연결 브라켓 철물의 평면도(가)와 측면도(나)와 배면도(다)
도 5는 상기 도4의 도면대용 사시 사진
도 6은 상하부의 지지철물(가,나,다,라)과 연결철물(마)과 고정철물(바)의 평면도
도 7은 상기 도6의 도면대용 사시 사진
도 8은 오목과 볼록이 형성된 판상형 단열재(12)의 도면대용 사시 사진
도 9는 상기 도8의 도면대용 4면 코너 이음부의 상세 예시용 사시 사진
이하 본 발명에 따른 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부된 도면에 도시된 바와 같이,
본 발명은 벽체에 통상의 방법으로 철근(2a, 2b)을 배근하는 단계로서,
건축물의 구조계산에 의해 철근의 규격과 간격이 정해지며 이에 따라 한겹의 단 배근(Single Type) 또는 두겹의 복 배근(Double Type)으로 형성이 되며 구조적으로 문제가 없는 범위내에서 무근으로 처리 할수 있다.
다음으로, 통상의 방법으로 바닥 슬래브에 일정 간격의 스터드(3)를 세운 후
상기 단계의 벽체 내부면에 일정 간격의 스터드(Stud)를 바닥 슬라브에 통상의 방법인 선취(先取)된 앙카볼트(Anchorbolt) 등으로 세운 후 상부에서 스터드를 서로 연결하는 단계로서,
스터드(3)로서는 금속제 사각파이프(Steel Pipe) 또는 금속제 C형강(C-channel) 또는 목재(Wood)가 있으며 본 안출에서는 스터드를 어느것으로 선택하여도 무방하며 좀더 바람직하게는 비용이 절감되고 구조체의 강도와 내구성 증대에 도움이 되는 C형강을 선택 적용하며, 통상의 시공 방법에 따라 바닥 슬라브에 기 고정된 선취 앙카에 견고히 고정시키고 스터드 상부는 흔들림을 방지하기 위하여 스터드(3)와 동일 제품으로 연속하여 견고히 연결 고정시킨다.
다음으로, 외기면에 판상형 단열재(1)를 세운 후 연결용 브라켓 철물(5)을 한쪽에는 단열재 외부면에 끼우고 한쪽은 상기 스터드에 나사못으로 견고하고 튼튼하게 영구 고정시키는 단계로서,
외기면 벽면의 판상형 단열재(1)로는 시중 통상의 EPS(expanded poly-styrene, 발포스티렌) 보드 제품인 비드법 단열재 1종 가등급 류(네오폴 외)와 2종 나등급 류(스티로폼 외)가 있으며, 그 외 가등급의 압출법 단열재(아이소핑크)와 가등급의 경질 우레탄 보온판이 있으며 본 안출에서는 어느것을 선택하여도 무방하며 좀더 바람직하게는 비드법 1종 가등급 류(예, 네오폴, 중부지방 기준 : 두께 약 125mm)로 한다.
현재 시중에서 유통중인 통상의 판상형 단열재(1)(보온판, 900x1800)는 직육면체로서 끼움 방식이 아닌 맞대기 방식으로서 본 발명에서는 통상의 판상형 단열재(1)와 함께 오목과 볼록이 형성된 연속끼움 방식의 오목과 볼록의 판상형 단열재(20)를 추가로 안출하였다.
판상형 단열재를 연속적으로 연결하는 방법으로 도1과 같이 연결 브라켓 철물(5)을 높이(수직)의 간격을 약 300mm~700mm로 형성하되 바람직하게는 500mm로 하고 이음부는 간격을 더 좁히도록 하며, 가로 방향으로 연속 연결 시 연결 브라켓 철물(5)을 상기 전 단계와 반대로 방향을 바꿔 단열재(1) 이음면이 틈이 없이 서로 견고하게 맞대어 지도록 하며 필요시 해당 본드나 실리콘 또는 우레탄폼 등으로 기밀성을 높이고 이음부의 접착력을 높일 수 있도록 한다.
이때 반대편 연결 브라켓 철물(5)의 높이 설정은 상기 전 단계의 단열재 연결용 브라켓 철물(5)의 높이와 다르게 형성하여 연결 브라켓 철물(5)의 겹침을 방지한다.
다음으로, 상기 단계의 연결 브라켓 철물(5)에 형성된 고정핀(5a)을 판상형 단열재(1)의 내부면에 휨을 이용하여 밀착 고정하는 단계로서,
연결 브라켓 철물(5)에 형성된 고정핀(5a)은 단열재가 내부쪽으로 밀려들어 오지 않게 하기 위하여 고정하는 것으로서 별도의 도구 없이 손으로 당긴 후 단열재를 끼워서 세운 후 고정핀(5a)을 다시 단열재 면으로 밀어서 단열재가 고정되도록 도와주는 역할을 한다.
다음으로, 내부면의 스터드(3)에 합판재(4)를 고정 부착하는 단계로서,
기 수직으로 형성된 스터드(3)에 통상의 합판재 중, OSB 합판(Oriented Strand Board), 내수성 합판, 태고 합판(Tego Board) 중 본 안출에서는 어느 것을 선택하여도 무방하며 그중 바람직하게는 OSB 합판으로 한다.
다음으로, 외부 판상형 단열재 면에 노출된 연결 브라켓 철물(5)의 홈을 이용하여 상하부 각각의 지지철물(7a, 7b)을 끼운 후 지지용 파이프(8)를 가로(횡)방향으로 하여 연결철물(7c)과 고정철물(7d)로 고정하여 벽면을 보강하는 단계로서,
연결 브라켓 철물(5)의 형성 높이에 따라 지지용 파이프(8)가 형성되기 때문에 브라켓 철물(5)과 지지용 파이프(8)는 수평으로 연결되며 상하 간격 또한 연결 브라켓 철물(5)과 같다.
조립 후 상태는 첨부된 도면(도4)과 같이 형성되며, 지지용 파이프로 금속제 원형파이프와 금속제 사각파이프가 있으며 어느 것을 선택해도 무방하고 혼용도 가능하며 바람직하게는 금속제 사각파이프로 한다.
그리고 현장 여건에 따라 통상적인 방법으로 지지형 파이프를 수직(종)과 사선형으로 추가로 보강처리 할 수 있다.
다음으로, 내부의 스터드(3)에 고정되어 있는 연결 브라켓 철물(5)의 홈에 합판재(4)를 관통한 상하부 각각의 지지철물(9a, 9b)을 끼운 후 지지용 파이프(8)를 가로(횡)방향으로 하여 연결철물(9c)과 고정철물(9d)로 고정하여 벽면을 보강하는 단계로서,
연결 브라켓 철물(5)의 형성 높이에 따라 지지용 파이프(8)가 형성되기 때문에 브라켓 철물(5)과 지지용 파이프(8)는 수평으로 연결되며 상하 간격 또한 연결 브라켓 철물(5)과 같다.
조립 후 상태는 첨부된 도면(도5)과 같이 형성되며, 지지용 파이프로 금속제 원형파이프와 금속제 사각파이프가 있으며 어느 것을 선택해도 무방하고 혼용도 가능하며 바람직하게는 금속제 원형파이프로 한다.
그리고 외부와 마찬가지로 내부에도 현장 여건에 따라 통상적인 방법으로 지지형 파이프를 수직(종)과 사선형으로 추가로 보강처리 할 수 있다.
다음으로, 철근(2a, 2b) 배근이 형성된 벽체 공간에 콘크리트(11)를 타설하는 단계로서,
콘크리트로는 통상적으로 레미콘(Remicon)이 사용되며 건축물에 문제가 없는 범위내에서 구조 벽체의 철근 배근과 벽체 두께를 축소한 후 콘크리트 대신 몰탈(Mortar)을 적용하여 타설할 수 있다.
다음으로, 콘크리트 또는 몰탈 타설 후 일정 양생기간이 지난 후 연결철물(7c, 9c)과 고정철물(7d, 9d)과 지지용 파이프(8, 10)의 해체 단계로서,
외부면과 내부면에 설치된 내부면의 연결철물(7c, 9c)과 고정철물(7d, 9d)과 지지용 파이프(8, 10)의 조립을 해체한 후 본 안출에서는 벽면에 부착된 합판재(4)를 필요에 따라 탈착 분리하여 재활용 하는 것도 무방하다.
그리고 내부면에 노출되어 있는 상부 지지철물(9a)과 하부 지지철물(9b)의 노출 부위를 컷터기 이용 또는 좌우로 반복적으로 흔들어서 노출 부위를 절단(Cut)한다.
상기 공정 단계로 이루어지는 단열재와 콘크리트와 합판재 일체형 건축물의 구조 및 공법이다.
본 기술로 적용이 가능한 건축물은 단독주택, 다세대와 다가구 주택(원룸 등), 농어가 주택과 전원형 주택, 연립주택과 아파트 등 공동주택, 마을회관, 경로정, 교육시설, 사회복지시설, 공장, 사무실과 점포 등 업무와 상업의 근린시설, 군부대 시설, 숙박시설, 냉장 및 냉동창고, 식물공장 등의 건축이 가능하다
1 : 판상형 단열재 2a : 철근(세로)
2b : 철근(가로) 3 : 스터드
4 : 합판재 5 : 연결 브라켓 철물
5a : 고정핀 6a : 나사못
6b : 나사못 7a : 상부지지 철물
7b : 하부 지지철물 7c : 연결 철물
7d : 고정 철물 8 : 지지용 파이프
9a : 상부지지 철물 9b : 하부지지 철물
9c : 연결 철물 9d : 고정 철물
10 : 지지용 파이프 11 : 콘크리트
20 : 오목과 볼록이 형성된 판상형 단열재

Claims (5)

  1. 건축물의 벽체 구성에 있어서 통상의 방법으로 철근(2a, 2b)을 배근하는 단계;
    상기 단계의 벽체 내부면에 일정 간격의 스터드(3)를 바닥 슬라브에 통상의 방법인 선취 앙카 등으로 고정 설치하는 단계;
    연결 브라켓 철물(5)을 이용하여 내부면 스터드와 외부면의 판상형 단열재(1)를 영구적 연결 고정하는 단계;
    상기 단계의 연결 브라켓 철물(5)에 형성된 고정핀(5a)을 판상형 단열재(1)의 내부면에 휨을 이용하여 밀착 고정하는 단계;
    내부면의 스터드에 합판재(4)를 고정 부착하는 단계;
    외부 판상형 단열재 면에 노출된 연결용 브라켓 철물의 홈을 이용하여 상하부 각각의 지지철물(7a, 7b)을 끼운 후 지지용 파이프(8)를 연결철물(7c)과 고정철물(7d)로 고정하여 벽면을 보강하는 단계,
    내부의 스터드(3)에 고정되어 있는 연결 브라켓 철물(5)의 홈에 합판재(4)를 관통한 상하부 각각의 지지철물(9a, 9b)을 끼운 후 지지용 파이프(8)를 연결철물(9c)과 고정철물(9d)로 고정하여 벽면을 보강하는 단계,
    철근 배근이 형성된 벽체 공간에 콘크리트(11)를 타설하는 단계;
    판상형 단열재가 설치된 외부면의 연결철물(7c)과 고정철물(7d)과 지지용 파이프(8)를 해체하는 단계;
    합판재가 설치된 내부면의 연결철물(9c)과 고정철물(9d)과 지지용 파이프(10)를 해체하는 단계;
    외기(외부)면을 지정된 마감 절차에 따라 최종 마감재로 처리하는 단계;
    내부면을 지정된 마감 절차에 따라 최종 마감재로 처리하는 단계;
    상기 단계로 이루어지는 폼을 이용한 거푸집 설치와 해체가 필요 없는 단열재와 콘크리트와 합판재 일체형 건축물의 구조 및 공법
  2. 제1항의 단계에 있어서 연결부위에 홈이 없는 시중의 통상적인 판상형 단열재(1)가 아닌 연속적 끼움 연결이 가능한 오목 부위와 볼록 부위의 끼움턱 이음부가 형성된 판상형 단열재(20)
  3. 제1항과 제2항의 단계에 있어서 스터드(3)와 외부면 판상형 단열재(1)를 영구적으로 연결 고정하는 연결 브라켓 철물(5)과 지지용 파이프(8, 10)를 고정하기 위한 상하부 지지철물(7a, 7b, 9a, 9b)과 연결철물(7c, 9c)과 고정철물(7d, 9d)로 이루어지는 제1셋트 철물류
  4. 제1항, 제2항의 단계에 있어서 철근 사용이 생략된 무근으로 형성하는 구조공법
  5. 제1항과 제2항의 콘크리트 타설 단계에 있어서 콘크리트가 아닌 몰탈로 타설하여 형성하는 구조공법
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