KR101034610B1

KR101034610B1 - 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템

Info

Publication number: KR101034610B1
Application number: KR1020090033117A
Authority: KR
Inventors: 백기열; 김종수
Original assignee: 주식회사 씨에스구조엔지니어링
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: KR20100114642A

Abstract

본 발명은 스틸부재와 에어튜브를 케이블로 결합하여 구조내력과 경량성에서 유리하게 완성한 텐셔닝 에어빔 시스템에 관한 것으로, 케이블의 단부와 중간 정착을 통해 장스팬화를 도모한 텐셔닝 에어빔 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템은, 소정의 춤을 가지면서 길이방향으로 긴 스틸부재; 내부에 공기가 채워지는 길이방향으로 긴 부재로, 상기 스틸부재 아래에 스틸부재의 길이방향을 따라 배치되는 에어튜브; 상기 스틸부재의 길이방향 양 측면 양 단부 각각에 고정 장치된 단부정착구; 상기 스틸부재의 길이방향 양 측면 중앙부 각각에 고정 장치된 센터정착구; 및, 상기 에어튜브를 감싸도록 설치되는 한편, 상기 센터정착구를 통과하도록 설치되면서 양단이 상기 스틸부재의 길이방향 양 단부에 위치한 단부정착구 각각에 정착하도록 설치되는 2개 이상의 케이블;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 제공한다.

에어빔, 텐션, 케이블, 정착, 장스팬

Description

장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템{Tensioning Air Beam System With A Long Span}

구조물 시공에 가장 많이 사용되는 자재는 콘크리트와 강재라 할 수 있다. 그러나, 콘크리트와 강재는 상당한 무게를 가지기 때문에 이용이 불편하다는 단점이 있다. 이에 가벼우면서도 구조내력이 우수한 새로운 자재의 개발이 절실한 실정이다.

한편, 지금까지 공기압은 튜브에 안정시켜 타이어, 공기압 선박, 공기압 텐트, 광고물 등으로 이용되어 왔다. 하지만, 이러한 형태의 공기압 구조는 경량성에서 이점이 있으나, 하중 재하시 튜브가 직접 하중을 받는 구조이어서 하중 지지 력에 한계가 있어 구조물 시공에 이용하기에는 어려움이 있었다.

본 발명은 종래의 공기압 이용 기술을 개선하고자 개발된 것으로서, 경량성을 유지하면서도 하중 지지력을 증대시켜 구조물 시공에도 유용하게 활용할 수 있는 부재를 제공하는데 기술적 과제가 있다.

또한, 본 발명에서 장스팬의 보 부재로 바람직하게 이용할 수 있는 부재를 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 소정의 춤을 가지면서 길이방향으로 긴 스틸부재; 내부에 공기가 채워지는 길이방향으로 긴 부재로, 상기 스틸부재 아래에 스틸부재의 길이방향을 따라 배치되는 에어튜브; 상기 스틸부재의 길이방향 양 측면 양 단부 각각에 고정 장치된 단부정착구; 상기 스틸부재의 길이방향 양 측면 중앙부 각각에 고정 장치된 센터정착구; 및, 상기 에어튜브를 감싸도록 설치되는 한편, 상기 센터정착구를 통과하도록 설치되면서 양단이 상기 스틸부재의 길이방향 양 단부에 위치한 단부정착구 각각에 정착하도록 설치되는 2개 이상의 케이블;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 스틸부재와 에어튜브를 케이블로 결합시켜 완성하기 때문에, 에어튜브에 의한 경량성과 함께 케이블의 인장에 의한 충분한 구조내력을 가진 부재가 된다. 이에 따라 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템은 건축, 토목분야에 광범위하게 활용할 수 있다.

둘째, 케이블을 스틸부재의 단부는 물론 중간에도 정착시키기 때문에 장스팬 부재로 완성할 수 있으며, 이에 따라 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템은 장스팬용 보 부재로 바람직하게 활용할 수 있다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템의 일 실시예를 도시하는데, 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템은, 스틸부재(10)와 에어튜브(20)를 케이블(50)로 결합함으로써 구조내력과 경량성에서 유리한 부재로 완성한다는데 기술적 특징이 있다.

구체적으로 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템은, 소정의 춤(depth)을 가지면서 길이방향으로 긴 스틸부재(10); 내부에 공기가 채워지는 길 이방향으로 긴 부재로 상기 스틸부재(10) 아래에 스틸부재(10)의 길이방향을 따라 배치되는 에어튜브(20); 상기 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 양 단부 각각에 고정 장치된 단부정착구(30); 상기 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 중앙부 각각에 고정 장치된 센터정착구(40); 및, 상기 에어튜브(20)를 감싸도록 설치되는 한편, 상기 센터정착구(40)를 통과하도록 설치되면서 양단이 상기 스틸부재(10)의 길이방향 양 단부에 위치한 단부정착구(30) 각각에 정착하도록 설치되는 2개 이상의 케이블(50);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성 결과 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템은, 스틸부재(10)에 하중이 작용하여 모멘트가 발생하면 이 모멘트에 의해 케이블(50)에 인장력이 작용하게 되고, 이 케이블(50)의 인장력이 단부정착구(30)와 센터정착구(40)를 통해 스틸부재(10)로 전달되는 구조가 된다. 이에 따라, 본 발명에서 스틸부재(10)는 케이블(50)의 인장으로 압축응력을 받는 압축재가 되며, 에어튜브(20)는 그 내부에 공기(특히 압축공기)가 채워져 케이블(50)에 인장을 도입하는 한편 스틸부재(10)의 좌굴을 방지하는 역할을 하게 된다.

상기와 같은 각 구성들의 작용효과를 고려하면 스틸부재(10)와 케이블(50)은 최소한의 단면적을 가지도록 준비하고, 에어튜브(20)는 공기압에 의해 팽창하면서도 공기압을 충분히 견딜 수 있는 견고한 소재로 준비한다. 특히 스틸부재(10)의 측면에는 단부정착구(30)와 센터정착구(40)가 장치되어 케이블(50)이 정착되므로 이러한 설치상태를 감안하면 스틸부재(10)는 박스강관, 원형강관, H형강 등 소정의 춤을 가지는 부재로 준비해야 하며, 다만 스틸부재(10)는 케이블(50)에 의한 에어 튜브(20)의 구속으로 보강되기 때문에 경량강재로도 충분하며, 특히 스틸부재(10)의 압축재로서의 역할을 고려한다면 스틸부재(10)는 춤보다 폭이 큰 형태의 장방형 단면 부재가 바람직할 것이다. 본 발명의 실시예에서는 장방향 단면의 박스강관이 채택된 예를 확인할 수 있다.

한편, 스틸부재(10)의 규격, 에어튜브(20)의 공기압, 케이블(50)의 설치개수 등을 조절하는 것으로 다양한 내력의 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 완성할 수 있으며, 단부정착구(30)는 케이블(50)의 설치개수에 대응하게 준비하면 된다. 도 1에서는 센터정착구(40)가 스틸부재(10)의 길이방향으로 1개소에 설치된 예를 확인할 수 있으나, 센터정착구(40)는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템의 길이와 여러 상황에 따라 스틸부재(10)의 길이방향으로 1개소 이상 여러 군데에 설치될 수도 있음은 당연하다.

특히, 도 1은 케이블(50)의 인장력을 효과적으로 발생시켜 스틸부재(10)로 효과적으로 전달할 수 있도록 최적화한 형태이다. 보는 바와 같이 단부정착구(30)는 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 양 단부 각각에 2개씩 총 8개 장치하고, 센터정착구(40)를 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 중앙부 각각에 1개씩 총 2개 장치한다. 또한 케이블(50)은 4개 준비하여, 제1케이블(51)은 일측 일단부의 단부정착구(30)에 정착되면서 타측의 센터정착구(40)를 지나 일측 타단부의 단부정착구(30)에 정착되도록 설치하고, 제2케이블(52)은 일측 일단부의 단부정착구(30)에 정착되면서 타측 타단부의 단부정착구(30)에 정착되도록 설치하며, 제3,4케이블(53, 54)을 상기 제1,2케이블(51, 52)에 상응하게 설치한다.

도 2는 도 1의 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템에서 단부 상세를 도시하며, 도 2에서는 케이블(50)의 설치길이를 조절 가능케 한 형태의 단부정착구(30)를 확인할 수 있다. 케이블(50)의 설치길이를 조절할 수 있다면, 에어튜브(20)의 체적변화(공기압 변화)에 유연하게 대응할 수 있기 때문에 시공의 편의성을 도모할 수 있어 유리하다.

구체적으로 케이블(50)의 설치길이를 조절 가능케 하는 단부정착구(30)는, 스틸부재(10)의 길이방향 측면에 맞닿게 배치되어 스틸부재(10)에 고정되는 고정판(31); 상기 고정판(31)에 연결 설치되는 관(pipe) 형상의 슬리브(33); 상기 슬리브(33) 단부에 장치되는 케이블고정구(34);를 포함하여 구성된다. 이러한 단부정착구(30)에는 케이블(50)이 상기 단부정착구의 슬리브(33)를 통과하도록 설치되며, 단부정착구의 슬리브(33)를 통과한 케이블(50)은 케이블고정구(34)에 의해 고정됨에 따라 단부정착구(30)에 정착 설치된다.

한편, 단부정착구(30)에서 슬리브(33)는 고정판(31)에 직접 접합됨으로써 연결 설치되거나 도 2에서와 같이 연결판(32)을 매개로 고정판(31)에 접합됨으로써 연결 설치될 수 있다. 이러한 단부정착구(30)에서 고정판(31)과 연결판(32)은 케이블(50)의 인장력을 스틸부재(10)로 효과적이면서도 안정적으로 전달하기 위한 구성이 되며, 슬리브(33)와 케이블고정구(34)는 케이블(50)의 길이조절을 가능케 하면서 케이블(50)을 고정 정착시키기 위한 구성이 된다.

본 발명에서 케이블(50)의 고정 정착방식은 쐐기방식, 나사체결방식 등의 종 래 텐돈의 정착방식을 그대로 적용할 수 있다. 도 2에서는 나사체결방식의 케이블 정착방식을 확인할 수 있는데, 케이블(50)은 그 단부가 스웨이징 처리되면서 수나사산으로 가공되어 스웨이징수나사부(51)로 마련되고 아울러 단부정착구의 케이블고정구(34)는 너트로 마련되며, 이러한 구성으로 케이블고정구(34, 너트)가 케이블의 스웨이징수나사부(51)에 체결되면 케이블고정구(34, 너트)가 단부정착구의 슬리브(33)에 걸리면서 케이블(50)이 단부정착구(30)에 고정 정착하게 된다.

도 3은 도 1의 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템에서 중앙부 상세를 도시한다. 스틸부재(10)는 운반 내지 취급의 편의성을 위해 소정 길이로 제작 준비되므로, 이러한 스틸부재(10)로 장스팬의 텐셔닝 에어빔 시스템을 완성하기 위해서는 스틸부재(10) 상호 간의 연결이 불가피하다. 이에, 본 발명에서는 도 3에서와 같이 스틸부재(10)를 길이방향으로 용이하게 조립 연결함과 동시에 케이블(50)을 정착시킬 수 있는 구조의 센터정착구(40)를 제안한다.

구체적으로 스틸부재(10)의 길이방향 연결을 가능케 한 센터정착구(40)는, 스틸부재(10)의 길이방향 측면에 맞닿게 배치되어 양단이 스틸부재(10)에 볼트 접합되는 고정판(41); 상기 고정판(41) 중앙에서 돌출하게 마련되며 한 쌍이 위·아래로 이격하게 배치되는 가이드판(42); 상기 가이드판(42) 상호 간을 연결하는 연결볼트(43);를 포함하여 구성된다. 상기 센터정착구(40)에서 고정판(41)은 스틸부재(10)의 길이방향 연결을 가능케 하고, 한 쌍의 가이드판(42)은 케이블(50)의 정착을 가능케 하고, 연결볼트(43)는 가이드판(42) 사이를 통과하도록 설치된 케이 블(50)의 탈락을 억제한다. 특히 연결볼트(43)는 가이드판(42)에서 용이하게 탈착가능한 형태(너트의 풀림과 조임으로 탈착)이므로, 케이블(50)은 연결볼트(43)를 가이드판(42)에서 탈락시킨 상태에서 설치하면 된다. 또한, 센터정착구(40)가 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면에 설치됨에 따라 고정판(41)은 마주보는 위치에 배치될 수 있는데, 이 경우에는 도 3에서와 같이 마주보는 위치의 고정판(41)을 고정볼트(41a)로 동시에 연결하는 방식으로 스틸부재(10)에 고정 설치할 수 있다.

나아가, 상기와 같은 센터정착구(40)는 보강리브(44)와 케이블보호링(45)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 보강리브(44)는 고정판(41)과 가이드판(42)을 연결하도록 마련된 구성인데, 가이드판(42)을 보강 지지하여 케이블(50)의 인장력을 고정판(41)으로 안정적으로 전달하는 역할을 한다. 케이블보호링(45)은 외주면이 케이블(50)이 안착하는 안착홈으로 형성된 링 형상의 부재로, 한 쌍의 가이드판(42) 사이에서 연결볼트(43)에 끼워지도록 설치되어 케이블(50)의 손상을 억제하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템의 다른 실시예로서 핀접합구(70)를 더 포함한 형태를 도시한다.

본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 보 부재로 하여 기둥 부재에 강접합하면, 스틸부재(10)에 하중이 작용함에 따라 발생하는 모멘트는 케이블(50)에 인장력을 발생시키기 전에 기둥 부재로 직접적으로 전달되기 때문에, 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템이 구조내력을 발휘하기도 전에 강접합부에서 파괴가 일어날 우 려가 있다. 이를 감안하여 본 발명에서는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 보 부재로 사용할 경우에는 핀접합할 것을 제안한다. 나아가 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 보 부재로 사용하여 핀접합할 경우, 수평변위를 구속시키는 효과로 인해 보 부재의 비선형거동을 유도하여 보 부재 자체의 내력을 증가시킬 수 있는 효과를 추가적으로 확보할 수 있다.

핀접합 설치를 위해서는, 도 4에서와 같이 스틸부재(10)의 너비방향 양 측면에 설치되는 엔드플레이트(60); 엔드플레이트(60)에서 수직으로 돌출되며 핀구멍(71)이 형성된 핀접합구(70);를 더 포함하도록 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 구성해야 한다. 상기 엔드플레이트(60)는 평플레이트는 물론 커버플레이트를 구비한 ㄷ자형 부재로 마련할 수 있으며, 엔드플레이트(60)와 핀접합구(70)는 용접 설치한다.

도 5는 도 4의 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 보 부재로 이용하여 핀접합한 상태를 도시한다. 핀접합을 위해서는 기둥(C) 부재에도 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템에 상응하도록 엔드플레이트(C6)와 핀접합구(C7)를 마련해야 하며, 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템의 핀접합구(70)와 기둥 부재의 핀접합구(C7)를 연결핀(P)으로 연결하면 핀접합이 완성된다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템의 일 실시예를 도시한다.

도 2는 도 1의 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템에서 단부 상세를 도시한다.

도 3은 도 2의 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템에서 중앙부 상세를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템의 다른 실시예로서 핀접합구를 더 포함한 형태를 도시한다.

도 5는 도 4의 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템을 이용한 상태를 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 스틸부재

20: 에어튜브

30: 단부정착구

40: 센터정착구

50: 케이블

60: 엔드플레이트

70: 핀접합구

C: 기둥

P: 연결핀

Claims

소정의 춤을 가지면서 길이방향으로 긴 스틸부재(10);

내부에 공기가 채워지는 길이방향으로 긴 부재로, 상기 스틸부재(10) 아래에 스틸부재(10)의 길이방향을 따라 배치되는 에어튜브(20);

상기 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 양 단부 각각에 고정 장치된 단부정착구(30);

상기 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 중앙부 각각에 고정 장치된 센터정착구(40); 및,

상기 에어튜브(20)를 감싸도록 설치되는 한편, 상기 센터정착구(40)를 통과하도록 설치되면서 양단이 상기 스틸부재(10)의 길이방향 양 단부에 위치한 단부정착구(30) 각각에 정착하도록 설치되는 2개 이상의 케이블(50);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템.
제1항에서,

상기 센터정착구(40)는, 상기 스틸부재(10)의 길이방향 측면에 맞닿게 배치되어 양단이 스틸부재(10)에 볼트 접합되는 고정판(41); 상기 고정판(41) 중앙에서 돌출하게 마련되며 한 쌍이 위·아래로 이격하게 배치되는 가이드판(42); 상기 가이드판(42) 상호 간을 연결하는 연결볼트(43);를 포함하여 구성되는 것이며,

상기 케이블(50)은 상기 센터정착구의 가이드판(42) 사이를 통과하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템.
제2항에서,

상기 센터정착구(40)는,

고정판(41)과 가이드판(42)을 연결하도록 마련된 보강리브(44);와,

외주면이 케이블(50)이 안착하는 안착홈으로 형성된 링 형상의 부재로, 한 쌍의 가이드판(42) 사이에서 연결볼트(43)에 끼워지도록 설치되는 케이블보호링(45); 중에서 하나 이상 더 포함하여 구성된 것임을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 단부정착구(30)는, 상기 스틸부재(10)의 길이방향 측면에 맞닿게 배치되어 스틸부재(10)에 고정되는 고정판(31); 상기 고정판(31)에 연결 설치되는 관 형상의 슬리브(33); 상기 슬리브(33) 단부에 장치되는 케이블고정구(34);를 포함하여 구성되는 한편, 상기 슬리브(33)가 고정판(31)에 직접 접합됨으로써 연결 설치되거나 또는 연결판(32)을 매개로 접합됨으로써 연결 설치되는 것이며,

상기 케이블(50)은 상기 단부정착구의 슬리브(33)를 통과하도록 설치되는 한 편 단부정착구의 슬리브(33)를 통과한 케이블(50)의 위치가 상기 케이블고정구(34)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 단부정착구(30)는 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 양 단부 각각에 2개씩 총 8개가 장치되는 한편 상기 센터정착구(40)는 스틸부재(10)의 길이방향 양 측면 중앙부 각각에 1개씩 총 2개가 장치되며,

상기 케이블(50)은 4개가 준비되어 제1케이블(51)은 일측 일단부의 단부정착구(30)에 정착되면서 타측의 센터정착구(40)를 지나 일측 타단부의 단부정착구(30)에 정착 설치되고, 제2케이블(52)은 일측 일단부의 단부정착구(30)에 정착되면서 타측 타단부의 단부정착구(30)에 정착 설치되며, 제3,4케이블(53, 54)을 상기 제1,2케이블(51, 52)에 상응하게 설치되는 것을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 스틸부재(10)의 너비방향 양 측면에 설치되는 엔드플레이트(60);

상기 엔드플레이트(60)에서 수직으로 돌출되며 핀구멍(71)이 형성된 핀접합구(70);

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장스팬 텐셔닝 에어빔 시스템.