KR100878180B1

KR100878180B1 - 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥

Info

Publication number: KR100878180B1
Application number: KR1020070026029A
Authority: KR
Inventors: 윤순종; 남정훈; 주형중
Original assignee: 윤순종; 남정훈; 주형중
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2009-01-13

Abstract

본 발명은 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥에 관한 것으로, 부재축방향으로 보강섬유가 배치되도록 인발 성형된 복수의 FRP 단위부재들을 접합하여 구성된 내부원통관과, 상기 내부원통관의 원주방향으로 보강섬유가 배치되도록 상기 내부원통관의 외면을 감싸는 FRP 외피와, 상기 내부원통관의 내부에 충전된 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

합성기둥, 섬유강화플라스틱, 콘크리트, 압축부재

Description

콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥{Concrete filled fiber reinforced plastics composite column}

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥을 나타낸 종단면 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥을 구성하는 내부원통관을 나타낸 횡단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥을 구성하는 내부원통관의 접합구조를 보여주는 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 내부원통관 111 : 외측벽

112 : 좌측벽 113 : 우측벽

114 : 강판 115 : 볼트

10a : 단위부재 120 : 외피

130 : 콘크리트

본 발명은 건축물의 기둥이나 교량의 교각과 같이 압축하중을 주로 받는 기둥에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 단위부재를 접합하여 구성한 섬유강화플라스틱 관의 내부에 콘크리트를 충전한 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥에 관한 것이다.

합성기둥에는 콘크리트 충전방식과 콘크리트 피복방식의 두 종류가 있다. 강관에 콘크리트를 충전하는 방식의 합성기둥은 동일 단면적에서는 콘크리트기둥 혹은 속 빈 강재기둥과 비교하여 내하력이나 강성이 크게 되어 적절하게 설계하면 단순이 두 재료의 강도 합계 이상의 강도를 발휘한다는 것이 알려졌다.

특히 원형단면일 경우 콘크리트는 강관으로 구속을 받는 3축 응력 상태로 되고 또 강관은 충전콘크리트로 국부좌굴이 방지되므로 뛰어난 변형성능도 얻을 수 있다. 이러한 뛰어난 변형성능으로 합성기둥은 지진하중과 같은 반복하중을 받는 내진부재로서 이용가치도 높다.

그러나 강재를 사용할 경우 구조물의 중량이 증가하고 부식으로 인해 유지 보수을 해야하는 등 시간이 경과 함에 따라 각종 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 경량이며 내부식성이 높고 대구경 단면을 쉽게 구성할 수 있으며 속채움되는 콘크리트와의 합성거동을 위해 별도로 연결재를 설치할 필요가 없는 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은 부재축방향으로 보강섬유가 배치되도록 인발 성형된 복수의 FRP 단위부재들을 접합하여 구성된 내부원통관과, 상기 내부원통관의 원주방향으로 보강섬유가 배치되도록 상기 내부원통관의 외면을 감싸는 FRP 외피와, 상기 내부원통관의 내부에 충진된 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥에 의해 달성된다.

이때, 상기 내부원통관을 구성하는 단위부재들은, 외곽을 구성하는 외측벽과 상기 외측벽의 좌우 양측 끝단으로부터 각각 안쪽 반경방향으로 연장 형성된 좌측벽과 우측벽으로 이루어진 단면형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단위부재들은 좌우측벽을 서로 맞대 그 양편에 강판을 대고 볼트를 체결하여 접합되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥은, 내부원통관(110)과 외피(120) 그리고 충전 콘크리트(130)로 구성된다.

내부원통관(110)은 부재축방향으로 보강섬유가 배치되도록 인발 성형된 복수의 FRP 단위부재(110a)들을 접합하여 구성된다. 따라서 대구경의 단면도 손쉽게 구성할 수 있다.

이때, 상기 내부원통관(110)을 구성하는 단위부재(110a)들은, 외곽을 구성하 는 외측벽(111)과 상기 외측벽(111)의 좌우 양측 끝단으로부터 각각 안쪽 반경방향으로 연장 형성된 좌측벽(112)과 우측벽(113)으로 이루어진 단면형상을 갖는다.

이렇게 내부로 돌출된 좌우측벽(112)(113)은 내부원통관(110)의 국부좌굴을 방지하는 보강 리브 및 충전 콘크리트(130)의 전단보강재 역할을 할 수 있으므로 전단파괴를 막을 수 있게 된다.

한편, 단위부재(110a)들에는 충전 콘크리트(130)와의 부착력을 높이가 위해 규사코팅되어 있는 것이 바람직하다.

상기 단위부재(110a)들은 좌우측벽(112)(113)을 서로 맞대고 그 양편에 강판(114)을 댄 후 볼트(115)를 체결하여 접합된다. 단위부재(110A)들의 접합에 사용되는 강판(114)는 내부원통관(110)의 강도와 강성을 향상시키는 보강재 역할을 하며, 볼트(115)는 충전 콘크리트(130)와 일체거동을 향상시키는 전단연결재 역할을 한다.

외피(120)는 상기 내부원통관(110)의 원주방향으로 보강섬유가 배치되도록 상기 내부원통관(110)을 감싸게 되며, 따라서 상기 내부원통관(110)의 원주방향 강도와 강성을 증대시킨다.

충전 콘크리트(130)는 내부원통관(110)의 내하력과 강성을 증대시키며 국부좌굴을 방지하여 뛰어난 변형성능도 얻을 수 있게 한다. 그리고 충전 콘크리트(130)는 내부원통관(110)에 의해 구속을 받는 3축 응력 상태로 된다. 충전 콘크리트(130)는 무근 콘크리트 또는 철근 콘크리트가 선택적으로 사용될 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기 둥은 대구경의 교량의 교각, 건축물의 기둥, 해상파일, 사장교와 현수교의 교탑 등으로 활용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 내부로 돌출된 좌우측벽은 콘크리트의 전단보강재 역할을 할 수 있으므로 전단파괴를 막을 수 있고 대형단면일 경우 섬유강화플라스틱의 연성이 크기 때문에 온도에 의해 수축 또는 팽창하여 발생되는 콘크리트의 균열을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 단위부재들의 접합에 사용되는 볼트는 콘크리트와 일체거동을 촉진시키는 전단연결재 역할을 한다.

또한, 내부원통관의 원주방향으로 강성 및 강도를 증가시켜 콘크리트를 구속하게 되므로 결국 압축부재의 압축저항성능을 증가시킨다.

또한, 내부원통관이 부재의 형상을 유지할 수 있으므로 기존 필라멘트 와인딩 공법에서 사용하는 부재형상을 위한 별도의 몰드 제작이 불필요하다.

Claims

삭제
부재축방향으로 보강섬유가 배치되도록 인발 성형된 복수의 FRP 단위부재(110a)들을 접합하여 구성된 내부원통관(110)과,

상기 내부원통관(110)의 원주방향으로 보강섬유가 배치되도록 상기 내부원통관의 외면을 감싸는 FRP 외피(120)와,

상기 내부원통관(110)의 내부에 충진된 콘크리트(130)를 포함하며,

상기 내부원통관(110)을 구성하는 단위부재(110a)들은,

외곽을 구성하는 외측벽(111)과 상기 외측벽(111)의 좌우 양측 끝단으로부터 각각 안쪽 반경방향으로 연장 형성된 좌측벽(112)과 우측벽(113)으로 이루어진 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥.
제 2 항에 있어서,

상기 단위부재(110a)들은 좌우측벽(112)(113)을 서로 맞대고 그 양편에 강판(114)을 댄 후 볼트(115)를 체결하여 접합되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 섬유강화플라스틱 합성기둥.