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KR20000062373A - 연결용 금속 부재 - Google Patents

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KR20000062373A
KR20000062373A KR1019997005883A KR19997005883A KR20000062373A KR 20000062373 A KR20000062373 A KR 20000062373A KR 1019997005883 A KR1019997005883 A KR 1019997005883A KR 19997005883 A KR19997005883 A KR 19997005883A KR 20000062373 A KR20000062373 A KR 20000062373A
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Abstract

철골 패널 시스템에 사용되는 스터드, 트랙 및 금속 부재가 서로 접합되거나 부착된다. 금속 부재(1, 2)는 칼라(3, 4) 및 관통구를 사용하여 서로 접합된다. 칼라와 관통구를 통해 삽입된 공구 머리부(11) 및 공구 어깨부(12)는 칼라를 동시에 구부리고 압착하도록 압력을 가한다. 또한, 본 방법은 트러스 부재 또는 트랙과 스터드에도 적용할 수 있어서, 부재들은 서로 용이하게 접합되거나 부착된다. 경사 단부는 칼라를 관통구와 정렬시키는 것을 용이하게 한다.

Description

연결용 금속 부재 {JOINING METAL MEMBERS}
스터드(stud), 트랙(track) 및 금속 부재는 건축업에서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 철골 패널 시스템(steel frame panel system)의 부품으로 사용되고 있다. 금속 부재들의 상호 접합은 일반적으로 나사, 너트 및 볼트를 이용하거나 클린치 압착(clinch pressing)에 의해 이루어진다. 본 발명의 목적은 금속 부재들을 서로 접합시키거나 부착시키는 방법을 개선시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 경사 강도(diagonal rigidity)를 제공하는 단일 연결지점을 갖는 것이다.
조립식 금속편에 구멍과 칼라(collar)를 사전 배치하는 것이 바람직하며 이에 의하여, 제작이 이루어지는 골조 패널 조립장 또는 건축부지에서의 수작업이 감소되거나 불필요하게 되어 비용이 절감된다.
본 발명은 건축업, 특히 철골 패널 시스템과 이러한 시스템에서 사용되는 스터드, 트랙 및 금속 부재를 서로 연결하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 연결되기 전의 상태에 있는 두 개의 판형 금속편의 사시도이고,
도 2는 금속편을 연결하는데 사용되는 공구의 일부의 전개도이고,
도 3은 서로 연결된 상태에 있는 두 개의 판형 금속편의 사시도이고,
도 4는 본 발명에 사용되는 트랙 부재의 사시도이고,
도 5는 한 부재의 다리부 각각에 형성된 다수의 칼라의 사시도이고,
도 6은 관통구를 갖춘 경사 단부의 사시도이고,
도 7은 두 개의 칼라와 관통구를 갖춘 다른 금속 부재의 사시도이고,
도 8은 서로에 대해 옵셋되어 있는 두 개의 금속 스트립의 사시도이고,
도 9는 본 발명에 사용되는 틈이 있는 칼라의 사시도이고, 그리고
도 10은 본 발명에 사용되는 V-형 절취부를 갖춘 칼라의 사시도이다.
금속 부재 상에 있는 사전에 펀칭된 구멍이 인접 금속 부재 상에 형성된 칼라를 둘러싸게 된다. 이들 양 부재를 통과하여 삽입되는 공구 머리부가 한 부재의 칼라 위에서 잡아당겨져서, 이 칼라를 다른 부재와 공구 어깨부에 대하여 구부러뜨린다. 공구의 힘에 의하여, 칼라가 구부려지고 압착됨으로써 이들 부재를 고정방식으로 서로 연결, 체결 또는 접합시키게 된다.
이들 부재는 C-형이나 U-형 또는 다른 구조의 형상을 가질 수 있으며 다양한 두께 또는 치수로 형성될 수 있고, 트랙과 스터드 그리고 일반적으로 금속판에 적용될 수 있다. 자동화 제작공정으로 골조와 트러스를 손쉽게 조립할 수 있다. 단일 압착 연결지점은 접합된 부재들에 경사 강도를 준다.
도 1에 도시된 바와 같이, U-형상의 금속 트랙(1)이 웨브와 플랜지(5, 6)를 갖추고 있으며, 플랜지(7, 8)를 갖춘 표준 C-형상의 금속 스터드(2)에 연결된다. 당업계에서는 트랙(1) 및 스터드(2)를 부재, 판, 스터드, 트랙 또는 성형 형강 등 여러 상이한 명칭으로 부르고 있다. 또한, 플랜지(6)에 상응하는 하나의 판과 플랜지(8)에 상응하는 다른 판 사이의 부착이 이루어질 수도 있다. 플랜지(7, 8)에 형성되어 있는 두 개의 관통구는 플랜지(5, 6)로부터 내측으로 매달려 있는 칼라(3, 4)의 주위를 둘러싼다. 적당한 공구의 머리부가 트랙(1)을 통과하여 스터드(2) 내부로 삽입되어, 칼라(3, 4)에 얹혀지고, 이 칼라(3, 4)를 스터드(2)에 대하여 구부리고 압착한다. 본 발명의 장점은 다른 방법으로 공구의 머리부를 연결지점의 뒤쪽으로부터 접근시키는 것보다 본 발명의 방법으로 공구를 삽입하는 것이 이러한 부재뿐 아니라 어떠한 구조의 부재 외부로부터도 용이하게 접근시킬 수 있다는 것이다. 이것은 금속 구조 시스템 내의 어떠한 연결지점에서도 두 개의 부재를 용이하게 연결시킬 수 있게 만든다. 이는 형강 건축 시스템의 골조 패널 또는 트러스를 형성하는 자동화 시스템에 있어서 중요하다.
부재, 즉 트랙(1)과 스터드(2)를 연결하기 위한 이러한 방법은 다른 부재, 판, 스터드, 트랙, 또는 형강에도 적용할 수 있다. 또한, 플랜지를 갖지 않은 두 개의 금속 스트립간의 부착이 이루어질 수도 있다. C-형 부재는 조립 트러스에서 상현재(top chord), 하현재(bottom chord), 또는 웨브 부재일 수 있다. 상현재는 지붕 서까래(roof rafter)로 사용될 수 있으며 하현재는 반자틀(ceiling joist)로 사용될 수 있다. 스터드는 벽 스터드 또는 다른 수직 스터드일 수 있다. 수직 부분만이 연장된 수직 스터드를 잭 스터드(jack stud) 또는 크리플 스터드(cripple stud)라고 부른다.
도 2는 칼라를 구부리고 압착하는데 사용되는 공구의 일부에 대한 전개도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 밑으로부터, 공구 머리부(10)가 칼라와 관통구를 통해 삽입된다. 칼라와 관통구를 완전히 통과한 후에 공구 머리부(11)가 팽창된다. 공구 머리부가 칼라에 얹혀지는 한편, 트랙(1)의 플랜지는 공구 어깨부(12)와 접촉하게 된다. 공구 머리부가 칼라에 얹혀서 칼라를 구부리는 동시에 공구 어깨부(12)에서는 압착 작용이 일어난다. 동일한 작용이 트랙(1)의 다른 플랜지에서도 일어난다. 따라서, 공구 머리부 및 공구 어깨부는 부재를 서로 연결시키는 공구 수단을 구성한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공구를 스터드(2)의 우측이나 좌측에서 삽입하는 것은 매우 어려울 수 있다. 도시된 바와 같은 공구를 사용하면 정렬된 관통구와 칼라를 통과시킴으로써 부재 및 연결지점의 외부로부터 삽입할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 칼라가 구부러지거나 압착됨으로써 단일 연결지점(9)에서 스터드(2)의 플랜지에 트랙(1)의 플랜지를 연결시킬 수 있다. 칼라에 대한 공구의 작용에 의하여 칼라가 접합부를 형성하도록 구부러지고 압착되어 기계적 연결부에 경사 강도가 제공된다. 비록 도 1 및 도 3이 칼라가 매달린 트랙(1)과 관통구를 갖춘 스터드(2)를 도시하고 있지만 서로 바뀔 수도 있다.
다른 종류의 판 또는 부재가 동일한 형상의 칼라와 관통구를 가질 수 있다. 도 4는 칼라(14, 15)가 내측에 매달려 있는 U-형 트랙을 도시하고 있는데, 이 트랙은 문턱 트랙(sill track) 및 헤드 트랙(head track)과 마찬가지로 부분적으로 절단된 웨브를 갖고 있다. 실제로, 본 발명은 헤드 트랙, 문턱 트랙, 수직 스터드, 및 문설주 스터드가 있는 창문이나 출입구와 같이 금속편이 연결되어야 하는 곳이면 어디든지 적용할 수 있다.
도 5는 네 개의 칼라(20, 22, 24 및 26)가 내측에 매달려 있는 트랙을 도시하고 있는데, 이들 칼라는 각각의 플랜지상에 두 개씩 형성되어 있다. 물론, 다른 개수의 칼라가 금속 부재의 다른 장소에 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 금속 스터드는 두 개의 관통구(30, 40)를 갖고 있다. 이 스터드의 단부에는 각각 관통구(30, 40)로부터 플랜지의 단부까지 경사져 있는 경사부(31, 41)가 형성되어 있다. 이들 경사부(31, 41)는 관통구와 칼라의 정렬을 용이하게 하는 기능을 한다.
도 7은 일반적으로 지붕 트러스에 사용되는 부재에 적용된 본 발명을 도시하고 있다. 웨브(62) 내에는 관통구(60)와 칼라(61)가 둘 다 형성되어 있다. 조립 트러스와 마찬가지로 칼라와 정렬되는 관통구만을 갖춘 다른 부재와 등을 맞대는 경우에는 웨브(62)가 칼라만을 가질 수 있으며, 또한 웨브(62)는 상현재, 하현재, 트러스-웨브 부재, 반자틀, 또는 지붕 서까래에 적용될 수도 있다. 이러한 종류의 부재를 조립하는 분야에서는 등을 서로 맞대는 웨브를 일반적으로 갖는다. 또한, 동일한 공구 수단이 이들 부재를 접합하는데 사용된다.
도 8은 두 개의 금속 부재에 적용된 본 발명을 도시하고 있다. 여기서 부재는 금속 스트립이다. 스트립(81)은 칼라(83, 84)를 갖고 있으며 스트립(82)은 관통구를 갖고 있어서, 칼라(84)는 구부러지기 전에 관통구를 관통한다. 이들 두 스트립은 옵셋되거나 서로에 대해 대각선으로 놓여진다. 이들 스트립의 서로에 대한 옵셋의 각도는 다양하게 변경될 수 있다.
도 1 내지 도 8에서 사용된 칼라는 끊어지지 않은 칼라이다. 그러나, 칼라를 다양하게 변형할 수 있다. 도 9는 본 발명에서 사용되는 틈이 있는 칼라의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 일련의 수직 절취부(90)가 칼라의 주위에 빙둘러서 간격을 두고 위치해 있다. 틈의 개수는 관련 부재의 두께 및 칼라의 높이에 의해 좌우되며, 이들 변수는 칼라를 구부리고 압착하는데 필요한 힘과 접합된 부재들의 최종 연결부의 강도를 결정한다.
도 10은 본 발명에서 사용되는 V-형 절취부를 갖춘 칼라를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 일련의 V-형 절취부(100)가 칼라의 주위에 빙둘러서 간격을 두고 위치해 있다. 도 9와 마찬가지로, 도 10의 V-형 절취부의 개수는 관련 부재의 두께 및 칼라의 높이에 의해 좌우되며, 이들 변수는 칼라를 구부리고 압착하는데 필요한 힘은 물론 접합된 부재들의 최종 연결부의 강도를 결정한다.
본 발명은 조립 골조 및 트러스를 제작하는데 특히 유용하다. 골조 및 트러스의 크기는 어떠한 크기의 골조나 트러스도 제작할 수 있는 크림핑 공구를 사용함으로써 자동화 제작 공정에 영향을 미치지 않을 수 있다. 지금까지는 건축부지에서 절단하고 톱질한 다음에, 금속 부재들을 서로 체결하도록 리벳, 나사, 볼트를 사용하거나 용접하여 골조와 트러스를 제작하였는데, 이는 노동집약적이다.
본 발명에 따른 칼라와 관통구를 자동화 공정에서 사용하게 되면 재료와 노동력을 절감하게 된다. 공구는 부재 구조물 내의 어떠한 연결 지점에서도 사용할 수 있으며, 공구의 헤드 및 어깨부의 개수는 설계와 관련된 문제이다.

Claims (18)

  1. 골조 구조물 내에 조립되는 성형 금속 부재로 형성된 상호 연결 조립체에 있어서,
    제 1 및 제 2 부재를 포함하고 있으며,
    상기 제 1 부재가 하나 이상의 제 1 구멍을 갖고,
    상기 제 2 부재가 하나 이상의 제 1 칼라를 갖고,
    상기 제 1 구멍이 상기 제 1 칼라를 둘러싸고, 그리고
    상기 제 1 칼라가 상기 제 1 부재 위로 구부러짐으로써 상기 제 1 및 제 2 부재가 서로 체결되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부재 중의 한 부재가 C-형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부재 중의 한 부재가 U-형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부재 중의 한 부재가 C-형 스터드이고 다른 부재는 U-형 트랙인 것을 특징으로 하는 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 제 1 금속 스트립이고, 상기 제 2 부재가 제 2 스트립이고, 그리고 상기 제 1 스트립이 상기 제 2 스트립에 대하여 옵셋되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 부재가 둘 다 C-형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 제 2 구멍을 갖고,
    상기 제 2 부재가 제 2 칼라를 갖고,
    상기 제 2 구멍이 상기 제 2 칼라를 둘러싸고, 그리고
    상기 제 2 칼라가 상기 제 1 부재 위로 구부러지는 것을 특징으로 하는 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 C-형 스터드이고 상기 제 2 부재는 U-형 트랙인 것을 특징으로 하는 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 상기 제 1 부재의 단부로부터 상기 구멍까지 연장된 경사부를 갖고 있어서, 상기 칼라가 상기 구멍 내로 삽입되는 것을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 상기 제 1 부재의 대향 양단부로부터 각각 상기 제 1 및 제 2 구멍까지 연장된 경사부를 갖고 있어서, 상기 칼라가 상기 구멍 내로 삽입되는 것을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 웨브와 상기 웨브의 대향 양단부로부터 연장된 제 1 및 제 2 플랜지를 포함하고, 그리고
    상기 제 1 구멍이 상기 제 1 플랜지 상에 형성되고 상기 제 2 구멍이 상기 제 2 플랜지 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 웨브와 상기 웨브의 대향 양단부로부터 연장된 제 1 및 제 2 플랜지를 포함하고,
    상기 제 1 구멍이 상기 제 1 플랜지 상에 형성되고 상기 제 2 구멍이 상기 제 2 플랜지 상에 형성되고, 그리고
    경사부가 상기 플랜지 각각의 단부로부터 상기 구멍까지 연장됨으로써, 상기 칼라가 상기 구멍 내로 삽입되는 것을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  13. 골조 구조물 내에 조립되는 성형 금속 부재로 형성된 상호 연결 조립체에 있어서,
    제 1 및 제 2 부재를 포함하고 있으며,
    상기 제 1 부재가 제 1 구멍 및 제 1 칼라를 갖고,
    상기 제 2 부재가 제 2 구멍을 갖고,
    상기 제 2 구멍이 상기 제 1 칼라를 둘러싸고, 그리고
    상기 제 1 칼라가 상기 제 2 부재 위로 구부러짐으로써 상기 제 1 및 제 2 부재가 서로 체결되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 부재가 제 2 칼라를 갖고,
    상기 제 1 구멍이 상기 제 2 칼라를 둘러싸고, 그리고
    상기 제 2 칼라가 상기 제 1 부재 위로 구부러지는 것을 특징으로 하는 조립체.
  15. 금속 부재로 형성된 상호 연결 조립체에 있어서,
    제 1 및 제 2 부재를 포함하고 있으며,
    상기 제 1 부재가 하나 이상의 제 1 구멍을 갖고,
    상기 제 2 부재가 하나 이상의 제 1 칼라를 갖고,
    상기 제 1 구멍이 상기 제 1 칼라를 둘러싸고,
    공구 수단이 상기 제 1 구멍과 상기 제 1 칼라를 통과하여 삽입되고, 그리고
    상기 공구 수단에 의해 상기 제 1 칼라가 상기 제 1 부재 위로 구부러짐으로써 상기 제 1 및 제 2 부재가 서로 체결되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 부재가 제 2 구멍을 갖고,
    상기 제 2 부재가 제 2 칼라를 갖고,
    상기 제 2 구멍이 상기 제 2 칼라를 둘러싸고, 그리고
    상기 공구 수단에 의해 상기 제 2 칼라가 상기 제 1 부재 위로 구부러지는 것을 특징으로 하는 조립체.
  17. 금속 부재로 형성된 상호 연결 조립체에 있어서,
    제 1 및 제 2 부재를 포함하고 있으며,
    상기 제 1 부재가 제 1 구멍 및 제 1 칼라를 갖고,
    상기 제 2 부재가 제 2 구멍을 갖고,
    상기 제 2 구멍이 상기 제 1 칼라를 둘러싸고,
    공구 수단이 상기 제 2 구멍과 상기 제 1 칼라를 통과하여 삽입되고, 그리고
    상기 공구 수단에 의해 상기 제 1 칼라가 상기 제 2 부재 위로 구부러짐으로써 상기 제 1 및 제 2 부재가 서로 체결되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 2 부재가 제 2 칼라를 갖고,
    상기 제 1 구멍이 상기 제 2 칼라를 둘러싸고,
    상기 공구 수단이 상기 제 1 구멍과 상기 제 2 칼라를 통과하여 삽입되고, 그리고
    상기 공구 수단에 의해 상기 제 2 칼라가 상기 제 1 부재 위로 구부러지는 것을 특징으로 하는 조립체.
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