KR101051374B1 - 내화용 콘크리트 기둥 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내화용 콘크리트 기둥에 관한 것으로서, 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성된 메인패널 및 이 메인패널의 내부공간에 타설된 콘크리트를 포함한다. 따라서 이러한 본 발명은 금속패널을 거푸집 대용으로 사용하여 존치가 가능하며, 콘크리트 기둥의 표면을 금속패널로 차단하고 배출홀을 형성하여, 화재시 콘크리트 표면이 가열되어 폭렬이 발생하여도 폭렬 파편의 비산이 없고 금속패널 내부에 체류하게 됨으로써, 화재열에 대한 단열 효과를 유지하고, 기둥 주근의 온도 상승을 허용 범위내 억제해 내화 성능을 유지할 수 있게 하는 효과를 제공한다.
내화, 철근, 콘크리트, 기둥

Description

내화용 콘크리트 기둥{Concrete column for fireproof}
본 발명은 내화용 콘크리트 기둥에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철근 콘크리트 구조물의 공사시 필요한 거푸집을 강재로 제작하여 콘크리트 타설 후 탈형을 하지 않고 그대로 존치하는 내화용 콘크리트 기둥에 관한 것이다.
통상, 철근 콘크리트 구조는 현장에서 콘크리트 타설을 위한 거푸집 작업과 철근배근 작업이 이루어지기 때문에 현장시공이 복잡하고 작업량이 많은 불편이 있다.
또한, 별도의 양생기간을 거친 후 거푸집 해체 등의 추가작업이 이루어지기 때문에 공사기간이 길어지는 단점이 있다. 아울러, 거푸집 폐기물 처리 등에서 환경문제를 수반하며, 시공 완료 후에도 외부로 노출된 콘크리트 표면에의 균열발생으로 지속적인 보수보강이 요구되는 문제점이 있었다.
또한, 고강도 콘크리트는 화재시에 가열되면 폭렬(爆裂)이 발생한다. 콘크리트의 표면이 폭렬에 의해 비산하면, 한층 더 깊은 위치에서 차례차례 폭렬이 생겨 마침내 철근이 노출해 철근 온도가 상승해 허용치를 웃돌아 내화 성능을 보관 유지할 수 없게 된다.
최근에는 철근 콘크리트 구조에 화재시 대응방안으로서, 고강도 콘크리트의 화재시 폭렬방지를 위해 콘크리트 내부에 PP(polypropylene), PVE(polyvinyl ether), PE(polyethylene), 나일론(nylon) 등의 각종 섬유를 시멘트 중량에 2% 미만 혼입하여 고강도 콘크리트가 화재시 내부 온도 상승으로 인한 수증기압 상승시 콘크리트 내부에 혼입된 섬유가 열에 의해 증발되면서 수증기가 배출되는 통로를 형성하여 철근 콘크리트의 폭렬현상을 저하시키는 공법이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 철근 콘크리트 구조는, 섬유혼입에 따른 현장 콘크리트 타설시 시공성 저하 및 압송성 저하가 발생시키고, 콘크리트의 품질관리가 매우 어렵다는 문제점이 있었다.
한편, CFT(Concrete Filled Tube)구조는 폐쇄형의 강관 기둥 내부에 콘크리트를 충전한 구조로서, 강성, 내력, 변형 등 구조적으로 안정하고, 철골조에 비해 내화성능이 우수하며 철근콘크리트구조에 비해 시공성이 우수한 장점을 갖는 구조이다.
이와 같은 CFT구조는 그 소재인 강관과 내부 콘크리트에 의해 상호 구조적 보완을 통해 적용되는 구조로서, 건축 구조물에 적용함에 있어, CFT구조 조합에 의한 해석과 성능을 확보하기 위해 일정 두께 이상의 금속강관을 사용하여야 하므로, CFT구조의 적용이 제한되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 금속패널을 거푸집 대용으로 사용하여 존치가 가능하며, 콘크리트 기둥의 표면을 금속패널로 차단하고 배출홀을 형성하여, 화재시 콘크리트 표면이 가열되어 폭렬이 발생하여도 폭렬 파편의 비산이 없고 금속패널 내부에 체류하게 됨으로써, 화재열에 대한 단열 효과를 유지하고, 기둥 주근의 온도 상승을 허용 범위내 억제해 내화 성능을 유지할 수 있고, 또한, 금속패널의 거푸집을 탈형없이 일체화하여 종래의 공법에서 발생한 폐기물 발생량을 줄이며 공사기간을 단축할 수 있고, 공사비용도 감소시킬 수 있으므로, 초고층 건축물 시공시 단기 및 저가의 시공이 유용하게 적용될 수 있는 내화용 콘크리트 기둥을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성된 메인패널; 및 상기 메인패널의 내부공간에 타설된 콘크리트를 포함한다.
본 발명의 메인패널은, 양단부가 길이방향으로 평행하게 형성되고 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성되거나 평판형상으로 형성된 단수 또는 복수의 분할패널로 이루어진다.
본 발명의 메인패널은, 내측면에 길이방향으로 리브가 형성되어 있다. 본 발명의 메인패널은, 화재시 상기 타설된 콘크리트의 수증기를 배출하기 위한 복수의 배출홀이 형성되어 있다.
본 발명의 메인패널에는 복수의 결합홀이 각각 형성되고, 일측부의 결합홀과 타측부의 결합홀에 양단부가 고정결합된 고정부를 더 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 금속패널을 거푸집 대용으로 사용하여 존치가 가능하며, 콘크리트 기둥의 표면을 금속패널로 차단하고 배출홀을 형성하여, 화재시 콘크리트 표면이 가열되어 폭렬이 발생하여도 폭렬 파편의 비산이 없고 금속패널 내부에 체류하게 됨으로써, 화재열에 대한 단열 효과를 유지하고, 기둥 주근의 온도 상승을 허용 범위내 억제해 내화 성능을 유지할 수 있게 하는 효과를 제공한다.
또한, 금속패널의 거푸집을 탈형없이 일체화하여 종래의 공법에서 발생한 폐기물 발생량을 줄이며 공사기간을 단축할 수 있고, 공사비용도 감소시킬 수 있으므로, 초고층 건축물 시공시 단기 및 저가의 시공이 유용하게 적용될 수 있는 효과를 제공한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나 타내는 횡단면도이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 내화용 콘크리트 기둥은 메인패널(10)과 이 메인패널(10)의 내부공간에 타설된 콘크리트(40)를 포함하여 이루어진다.
메인패널(10)은 스틸 등의 금속재료로 이루어지며, 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성되어 소정형상의 내부공간을 형성하게 된다. 따라서 메인패널(10)의 횡단면이 원형이나 삼각형, 사각형 등의 다각형 형상으로 형성된다.
메인패널(10)은, 내부공간에 타설되는 콘크리트(40)와 접합성을 향상시키기 위해 내측면에 길이방향으로 복수의 리브(11)가 형성되어 있다. 이러한 리브(11)의 단면은 일자형, 십자형, 요철형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 메인패널(10)은, 화재시 금속패널으로 둘러싸인 내부공간의 압력이 화재열로 상승하여 금속패널에 유해한 변형이 발생하는 것을 방지하고, 화재시 내부공간에 타설된 콘크리트(40)의 수증기를 배출하기 위한 복수의 배출홀(14)이 측면에 관통형성되어 있다.
메인패널(10)은 콘크리트(40)의 타설시 내구력을 향상시키기 위해 고정부(30)가 결합되는 복수의 결합홀(13)이 형성되어 있다.
따라서, 메인패널(10)의 일측면에 형성된 결합홀(13)과 타측면에 형성된 결합홀(13)에 양단부가 고정결합된 고정부(30)에 의해 메인패널(10)의 내구성이 향상된다.
고정부(30)로는 예를 들면, 일단부에 나선이 형성된 볼트형상이나 봉형상의 고정핀(31)과 상기 나선에 체결고정되는 너트부(32)로 이루어지거나 이외에도 다양한 체결수단 및 결합수단이 사용될 수 있다.
특히, 고정부(30)로 강봉을 사용하여 메인패널(10)의 양측면을 연결하여 강봉의 양단부를 각 패널의 외주에 설치하는 콘크리트 측압 유지용 가설부재와 긴결하고, 내부공간에 타설된 콘크리트 경화 후 상기 가설 부재를 철거하여 본 실시예의 콘크리트 기둥을 시공하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 메인패널(10)의 내부공간에 콘크리트(40)가 타설되며, 메인패널(10)의 내부면에 형성된 복수의 리브(11)에 의해 메인패널(10)과 콘크리트(40) 사이의 접합성이 향상된다.
또한, 콘크리트(40)의 강도를 향상시키기 위해 메인패널(10)의 내부공간에 입설된 철근(51) 및 입설된 철근(51)의 측면을 고정하는 늑근(52) 등으로 이루어진 배근부재(50)를 설치한 후 콘크리트(40)를 타설하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 내화용 콘크리트 기둥은, CFT와 달리 금속패널이 구조적인 역할을 하지 않아 두께가 얇은 패널로 제작이 가능하며, 금속패널을 거푸집 대용으로 사용하여 존치가 가능하며, 콘크리트 기둥의 표면을 금속 패널으로 차단하여, 화재시 콘크리트 표면이 가열되어 폭렬이 발생하여도 폭렬 파편의 비산이 없고 금속패널 내부에 체류하게 됨으로써, 화재열에 대한 단열 효과를 유지하고, 기둥 주근의 온도 상승을 허용 범위내 억제해 내화 성능을 유지할 수 있게 된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 2 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 횡단면도이다.
도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 내화용 콘크리트 기둥은 상기 실시예의 메인패널(10)이 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)로 이루어지며, 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)이 결합된 내부공간에 콘크리트(40)가 타설되어 있다.
제 1 분할패널(110)은 스틸 등의 금속재료로 이루어진 상하 길이방향의 플레이트로 형성되며, 양단부(112)가 상하 길이방향으로 평행하게 형성되고, 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성되어 있다. 따라서 제 1 분할패널(110)의 횡단면이 원호 형상, "ㄱ"자 또는 "ㄷ"자 형상 등으로 형성된다.
제 1 분할패널(110)의 양단부(112)는 제 2 분할패널(120)의 양단부(122)와 용접결합 등의 접합수단에 의해 접합되어, 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120) 사이에 콘크리트(40)가 타설되는 내부공간이 형성된다.
또한, 제 1 분할패널(110)의 양단부(112)는 외향으로 절곡되어 제 2 분할패널(120)과의 접합면을 형성하는 것도 가능함은 물론이다. 따라서 이러한 접합면에 볼트 등의 결합수단에 의해 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)이 결합될 수 있게 된다.
제 1 분할패널(110)은, 내부공간에 타설되는 콘크리트(140)와의 접합성을 향 상시키기 위해 내측면에 길이방향으로 복수의 리브(111)가 형성되어 있다. 이러한 리브(111)의 단면은 일자형, 십자형, 요철형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제 1 분할패널(110)은, 화재시 금속패널으로 둘러싸인 내부공간의 압력이 화재열로 상승하여 금속패널에 유해한 변형이 발생하는 것을 방지하고, 화재시 내부공간에 타설된 콘크리트(140)의 수증기를 배출하기 위한 복수의 배출홀(114)이 측면에 관통형성되어 있다.
제 1 분할패널(110)은 제 2 분할패널(120)과 결합시 결합력을 향상시키기 위해 고정부(130)가 결합되는 복수의 결합홀(113)이 형성되어 있다.
제 2 분할패널(120)은 제 1 분할패널(110)과 마찬가지로 스틸 등의 금속재료로 이루어진 상하 길이방향의 플레이트로 형성되며, 양단부(122)가 상하 길이방향으로 평행하게 형성되고, 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성되어 있다.
따라서 제 2 분할패널(120)의 횡단면이 원호 형상, "ㄱ"자 또는 "ㄷ"자 형상으로 형성된다. 또한, 제 2 분할패널(120)의 양단부(122)는 외향으로 절곡되어 제 1 분할패널(110)과의 접합면을 형성하는 것도 가능함은 물론이다. 따라서, 이러한 접합면에 볼트 등의 결합수단에 의해 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)이 결합될 수 있게 된다.
제 2 분할패널(120)은, 내부공간에 타설되는 콘크리트(140)와의 접합성을 향상시키기 위해 내측면에 길이방향으로 복수의 리브(121)가 형성되어 있다. 이러한 리브(121)의 단면은 일자형, 십자형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제 2 분할패널(120)은, 화재시 금속패널으로 둘러싸인 내부공간의 압력이 화재열로 상승하여 금속패널에 유해한 변형이 발생하는 것을 방지하고, 화재시 내부공간에 타설된 콘크리트(140)의 수증기를 배출하기 위한 복수의 배출홀(124)이 측면에 관통형성되어 있다.
제 2 분할패널(120)은 제 1 분할패널(110)과 결합시 결합력을 향상시키기 위해 고정부(130)가 결합되는 복수의 결합홀(123)이 형성되어 있다.
따라서, 제 1 분할패널(110)의 결합홀(113)과 제 2 분할패널(120)의 결합홀(123)에 양단부가 고정결합된 고정부(130)에 의해 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)이 서로 고정결합된다.
고정부(130)로는 예를 들면, 일단부에 나선이 형성된 볼트형상이나 봉형상의 고정핀(131)과 상기 나선에 체결고정되는 너트부(132)로 이루어지거나 이외에도 다양한 체결수단 및 결합수단이 사용될 수 있다.
특히, 고정부(130)로 강봉을 사용하여 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)을 연결해 양단부를 각각의 분할패널에 긴결하는 경우에, 강봉의 양단부를 각 분할패널의 외주에 설치하는 콘크리트 측압 유지용 가설부재와 긴결하고, 내부공간에 타설된 콘크리트 경화 후 상기 가설 부재를 철거하여 본 실시예의 콘크리트 기둥을 시공하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)이 결합된 내부공간에 콘크리트(140)가 타설되며, 제 1 분할패널(110)의 리브(111)와 제 2 분할패널(120)의 리브(121)에 의해 제 1 분할패널(110) 및 제 2 분할패널(120)과 콘크리트(140) 사이의 접합성이 향상된다.
또한, 콘크리트(140)의 강도를 향상시키기 위해 제 1 분할패널(110)과 제 2 분할패널(120)이 결합된 내부공간에 입설된 철근(151) 및 입설된 철근(151)의 측면을 고정하는 늑근(152) 등으로 이루어진 배근부재(150)를 설치한 후 콘크리트(140)를 타설하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 3 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 횡단면도이다.
도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 내화용 콘크리트 기둥은 상기 실시예의 메인패널(10)이 제 3 분할패널(210), 제 4 분할패널(220), 제 5 분할패널(230) 및 제 6 분할패널(240)로 이루어지며, 제 3 분할패널(210), 제 4 분할패널(220), 제 5 분할패널(230) 및 제 6 분할패널(240)이 결합된 내부공간에 콘크리트(260)가 타설되어 있다.
본 실시예의 내화용 콘크리트 기둥은 메인패널이 4개의 분할패널로 이루어진 구성이 상기 실시예들과 상이하고 다른 구성은 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 명칭을 사용하며 이들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
제 3 내지 제 6 분할패널(210, 220, 230, 240)은 스틸 등의 금속재료로 이루 어진 상하 길이방향의 플레이트로 형성되며, 각 분할패널의 양단부(212, 222, 232, 242)가 상하 길이방향으로 평행하게 형성되고, 내부면이 평판형성상으로 형성되거나, 외향으로 절곡되거나 만곡형성되어 있다. 또한, 이들 양단부에는 접합면이 형성되어 용접결합, 나사결합 등 다양한 결합수단에 의해 결합되어 각각의 분할패널이 결합가능함은 물론이다.
또한, 제 3 내지 제 6 분할패널(210, 220, 230, 240)은, 이들의 결합에 의해 형성된 내부공간에 타설되는 콘크리트(260)와의 접합성을 향상시키기 위해 내측면에 길이방향으로 복수의 리브(211, 221, 231, 241)가 각각 형성되어 있고, 화재열로 상승하여 금속패널에 유해한 변형이 발생하는 것을 방지하고, 화재시 내부공간에 타설된 콘크리트(260)의 수증기를 배출하기 위한 복수의 배출홀(214, 224, 234, 244)이 측면에 관통형성되어 있다.
제 3 내지 제 6 분할패널(210, 220, 230, 240)은, 이들 분할패널 사이의 결합시 결합력을 향상시키기 위해 고정부(250)가 결합되는 복수의 결합홀(213, 223, 233, 243)이 형성되어 있다.
따라서, 마주보는 각 분할패널(210, 230; 220, 240)의 결합홀(213, 233; 223, 243)에 양단부가 고정결합된 고정부(250)에 의해 각각의 분할패널이 서로 고정결합된다.
또한, 콘크리트(140)의 강도를 향상시키기 위해 제 3 내지 제 6 분할패널(210, 220, 230, 240)이 결합된 내부공간에, 입설된 철근(271) 및 입설된 철근(271)의 측면을 고정하는 늑근(272) 등으로 이루어진 배근부재(270)를 설치한 후 콘크리트(260)를 타설하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 분해사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 횡단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 분해사시도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 횡단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 분해사시도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 내화용 콘크리트 기둥을 나타내는 횡단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 메인패널 30, 130: 고정부
40, 140: 콘크리트 110, 120: 분할패널
50, 150: 배근부재

Claims (5)

  1. 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성된 메인패널;
    상기 메인패널의 내부공간에 설치된 배근부재; 및
    상기 메인패널의 내부공간에 타설된 콘크리트를 포함하고,
    상기 배근부재는, 상기 메인패널의 내부공간에 입설된 철근과 상기 입설된 철근의 측면을 고정하는 늑근으로 이루어지고,
    상기 메인패널은, 화재시 내부공간의 압력상승에 의한 변형을 방지하며 상기 타설된 콘크리트의 수증기를 외부로 배출하기 위한 복수의 배출홀이 측면에 관통형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내화용 콘크리트 기둥.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인패널은, 양단부가 길이방향으로 평행하게 형성되고 내부면이 외향으로 절곡되거나 만곡형성되거나 평판형상으로 형성된 복수의 분할패널로 이루어진 것을 특징으로 하는 내화용 콘크리트 기둥.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 메인패널은, 내측면에 길이방향으로 리브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내화용 콘크리트 기둥.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 메인패널에는 복수의 결합홀이 각각 형성되고, 일측부의 결합홀과 타측부의 결합홀에 양단부가 고정결합된 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내화용 콘크리트 기둥.
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