KR101174548B1 - 콘크리트충전 강관기둥 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 콘크리트가 충전된 강관으로 구성된 기둥 시스템에 관한 것으로, 특히 최하층을 제외하고 상층으로 갈수록 직경이 증가하는 중공을 형성하여 각층의 기둥이 부담하는 하중의 크기를 고려한 효율적인 단면형태를 구성하고 보와의 접합성을 향상시킨 콘크리트충전 강관기둥 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 각층 단위 또는 수개층 단위로 상층으로 갈수록 내부에 채워지는 충전콘크리트의 단면적이 축소되는 기둥 본체와, 보와의 접합을 위해 각층의 기둥 본체 상단에 연결되는 기둥-보 접합구를 포함하고, 기둥-보 접합구를 통해 각층의 기둥이 동일 중심축 선상에 세워지도록 서로 연결되며, 기둥-보 접합구는, 중심관; 중심관의 외부 둘레 면에 서로 90도 각도를 가지고 길이방향을 따라 결합된 4개의 수직판; 이웃하는 수직판 사이에 수직판의 끝단에서 후퇴하여 수직판의 일부가 노출되도록 결합되어 폐쇄형 단면을 구성하는 4개의 립L형 강판; 및 중심관과 수직판 그리고 립L형 강판으로 구획되는 공간 내부에 충전되는 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥 시스템이 제공된다.

Description

콘크리트충전 강관기둥 시스템{Column system of concrete filled steel tube}

본 발명은 내부에 콘크리트가 충전된 강관으로 구성된 기둥 시스템에 관한 것으로, 특히 최하층을 제외하고 상층으로 갈수록 직경이 증가하는 중공을 형성하여 각층의 기둥이 부담하는 하중의 크기를 고려한 효율적인 단면형태를 구성하고 보와의 접합성을 향상시킨 콘크리트충전 강관기둥 시스템에 관한 것이다.

부재에 발생하는 내력의 종류는 주축의 방향과 하중 방향 사이의 관계에 의하여 결정되는데 건축물의 구조재는 일반적으로 축방향 내력과 휨 내력이 동시에 발생한다. 축방향 내력을 받는 부재는 재료 전체가 응력을 부담할 수 있기 때문에 휨 내력을 받는 부재보다 더 효율적이다. 반면에 휨 응력은 횡단면 전체에 걸쳐 그 강도가 변화하기 때문에 단면의 응력이 최대로 되는 부분에서만 재료의 효율을 최대로 발휘하게 되므로 재료의 대부분은 허용응력보다 훨씬 낮은 수준의 힘을 지탱하며 결과적으로 재료를 비효율적으로 사용하는 것이 된다. 단면형태에 있어서도 예를 들어 휨 응력을 받는 부재의 경우 중립축에 인접한 단면중앙부의 재료는 응력 미달상태이기 때문에 충분하게 활용되지 못하고 있으며 하중은 단면내의 상단부 및 하단부의 재료에 의하여 지지된다. 따라서 이 부분의 재료를 들어내어 부족한 부분을 보강해 준다면 효율을 높일 수 있을 것이다. 이처럼 구조부재는 축방향 내력을 받도록 하는 경우에 효율적으로 이용될 수 있고 내력의 종류에 따라 효율적인 단면의 형태가 결정될 수 있다.

강관 내부를 콘크리트로 충전한 콘크리트충전 강관(Concrete Filled Steel Tube; 이하 'CFT'라 함)은 대도시의 인구집중, 토지이용의 한계 등의 문제로 인하여 고층건물의 수요가 증가하면서 그 사용 또한 증가하고 있는 추세이다. 현재 사용중인 CFT 기둥용 강관의 제작방법은 4-Seam Plate 각형강관, 2-Seam Plate 각형강관, 1-Seam 냉간성형 각형강관 등 세 종류가 일반적으로 채택되고 있다. 4-Seam Plate 각형강관은 기둥에 사용되는 강판의 두께가 두꺼운 경우 강판의 4모서리를 용접하여 제작하는 방법이며, 2-Seam Plate 각형강관은 프레스성형 또는 절곡성형을 이용하여 ㄷ자형강 2개를 제작한 후 응력집중이 적게 걸리는 강관의 중앙부를 용접하는 방법이다. 또한 1-Seam 냉강성형 각형강관은 원형강관을 제작한 후 4각 형태로 재성형한 강관이다. 그러나 지금까지의 콘크리트충전용 일반강관은 콘크리트와의 합성효과의 확보에 의심을 받고 있는바, 스터드 볼트 등을 사용하는 경우도 종종 있었다.

상기한 바와 같은 콘크리트충전용 강관의 문제점을 개선하여 콘크리트와 강관의 합성효과를 적극적으로 유도하기 위하여 4개의 강판을 ㄱ형으로 절곡하는 방식으로 제작성을 높이고 모서리의 응력집중 위치를 피한 기둥 중앙부에 용접부를 위치시킴으로서 강관 모서리 절곡과 용접열에 의한 잔류응력의 영향을 최소화한 냉간성형 각형강관이 제안되었다. 도 5에 4개의 냉간성형 강판을 이용한 각형강관을 도시하였다. 도시된 바와 같이 이 냉간성형 각형강관(10)은 양단부를 내측으로 절곡한 절곡부(111a)가 형성된 4개의 리브L형 단위부재(111,112,113,114)를 절곡부(111a)가 서로 접하도록 모서리에 배치, 용접하여 폐쇄형 단면을 갖도록 구성한 것이다. 이 냉간성형 각형강관의 특징은 얇은 강판을 절곡하여 단위부재로 이용함으로써 종래의 폐쇄형 철골부재에 비하여 경제적인 제작이 가능해지고 나아가 얇은 단면을 가지는 강판으로 제작되면서 큰 좌굴내력을 발휘하며 특히 충전기둥으로 사용할 경우 콘크리트의 구속력을 증대시키는 장점이 있다.

그러나 이 냉간성형 각형강관 자체를 또는 내부에 콘크리트를 충전하여 기둥으로 사용할 경우, 4개의 냉간성형 강판을 접합한 용접선으로 인해 강재보를 접합하기 곤란한 문제점이 있다. 즉, 강재보를 기둥에 단순접합(핀접합, 전단접합)할 경우 접합부의 제작 및 설치의 용이성을 고려하여 공장에서 기둥에 연결재(플레이트나 T형강)를 용접하고 현장에서 보 웨브와 연결재를 고력볼트 접합하는 방법이 일반적으로 사용되는데, 도 6에 나타낸 바와 같이 냉간성형 각형강관(10)의 경우 각형강관을 구성하기 위한 단위부재들간의 용접선과 플레이트(60)를 기둥(10)에 용접하기 위한 용접선이 서로 겹쳐 플레이트(50)를 기둥(10)에 용접하기 어려워지는 문제가 있다.

한편, 기둥-보 접합부에서는 보 단부에 생기는 휨모멘트가 보 플랜지 위치에서 기둥에 집중적으로 작용한다. 이와 같이 보 단부의 휨모멘트가 클 경우에는 도 7과 같이 기둥이 국부적으로 대변형을 일으키며 파괴를 유발한다. 따라서 이것을 방지하기 위해 수평스티프너를 설치해야 한다. 그러나 냉간성형 각형강관의 경우 수평스티프너를 설치하기 곤란하다는 문제점이 있다. 특히 냉간성형 각형강관에 콘크리트를 충전하여 충전기둥으로 사용할 경우 더욱 그러하다.

본 발명은 매우 큰 압축력과 함께 수형하중이 작용하는 기둥의 단면을 콘크리트충전 각형강관을 이용해 효율적으로 구성함과 동시에 각형강관을 구성하기 위한 단위부재들간의 용접선과 연결재를 기둥에 용접하기 위한 용접선이 서로 겹쳐 연결재를 기둥에 용접하기 어려워지는 문제와 수평스티프너를 각형강관의 내부에 설치하기 곤란한 문제를 해결하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 각층 단위 또는 수개층 단위로 상층으로 갈수록 내부에 채워지는 충전콘크리트의 단면적이 축소되는 기둥 본체와, 보와의 접합을 위해 각층의 기둥 본체 상단에 연결되는 기둥-보 접합구를 포함하고, 기둥-보 접합구를 통해 각층의 기둥이 동일 중심축 선상에 세워지도록 서로 연결되며, 기둥-보 접합구는, 중심관; 중심관의 외부 둘레 면에 서로 90도 각도를 가지고 길이방향을 따라 결합된 4개의 수직판; 이웃하는 수직판 사이에 수직판의 끝단에서 후퇴하여 수직판의 일부가 노출되도록 결합되어 폐쇄형 단면을 구성하는 4개의 립L형 강판; 및 중심관과 수직판 그리고 립L형 강판으로 구획되는 공간 내부에 충전되는 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 기둥 본체는, 90도로 절곡된 강판의 양쪽 단부에서 일정한 각도로 내측으로 절곡하여 연장된 립을 갖는 4개의 립L형 단위부재를 모서리에 배치하고 단위부재가 서로 만나는 부분을 용접하여 사각형 단면을 구성하고 내부에 콘크리트를 충전한 제1 기둥 본체와, 제1 기둥 본체의 상층에 위치하며 제1 기둥 본체와 동일한 단면 형상을 가지고 중심축상에는 내관이 배치되어 있고 내관과 각 단위부재로 구획된 단면 사이의 공간에 콘크리트를 충전한 제2 기둥 본체를 포함하며, 제2 기둥 본체의 내관은 상층으로 갈수록 더 큰 직경을 갖는다.

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본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 중심관의 중공과 연통되는 구멍이 형성되고 중심관, 수직판 및 립L형 강판으로 구획되는 공간의 상부를 폐쇄하며 대향하는 변 사이의 길이가 서로 동일선상에 위치하는 2개의 수직판 끝단 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 사각형 형상의 상부판; 및 중심관, 수직판 및 립L형 강판으로 구획되는 공간의 하부를 폐쇄하며 대향하는 변 사이의 길이가 서로 동일선상에 위치하는 2개의 수직판 끝단 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 사각형 형상의 하부판을 더 포함한다.

본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템은 내관의 직경이 변화되면서 각 층의 충전콘크리트 단면적이 변화되는 구성으로서 각 층의 기둥이 부담하는 하중에 대응하여 효과적으로 단면을 구성함으로써 단면의 효율이 높다. 또한 단면 자체의 형상에 기인하는 높은 부착력으로 별도의 전단연결재를 설치하지 않더라도 콘크리트와의 높은 합성효과를 기대할 수 있다. 또한, 콘크리트가 충전되어 있어 별도의 내화보강이 불필요하며 강관의 국부좌굴을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 기둥은 미리 보와의 관통다이아프램 형식의 기둥-보 접합구가 설치되어 현장에서의 기둥-보의 접합을 기존의 접합방식을 그대로 적용할 수 있어 시공이 간편하면서 접합부의 신뢰도가 높다.

본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템을 적용한 구조물의 시공은 공장 제작 및 현장 조립 방식이기 때문에 현장작업을 최소화할 수 있고 기후조건, 현장시공조건에 상관없이 균일한 품질을 확보할 수 있어서 품질관리가 용이하다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템이 4층 높이의 건물에 적용된 경우의 예를 나타낸 것으로, 좌측에는 입면도를 그리고 우측에는 해당 층의 기둥 단면도를 각각 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 나타낸 기둥의 단면도를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 각층 기둥의 상단에 연결되고 보가 접합되는 기둥-보 접합구를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템에 있어서 기둥과 보의 접합 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 종래 4-Seam 용접 냉간성형 각형강관을 나타낸 사시도이다.
도 6은 종래 4-Seam 용접 냉간성형 각형강관에 강재보를 접합하기 위해 플레이트를 설치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 보 단부의 휨모멘트로 인해 기둥에 국부적으로 대변형이 발생되는 예를 나타낸 도면이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템이 4층 높이의 건물에 적용된 경우의 예를 나타낸 것으로, 좌측에는 입면도를 그리고 우측에는 해당 층의 기둥 단면도를 각각 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에 나타낸 기둥의 단면도를 확대하여 나타낸 단면도이며, 도 3은 각층 기둥의 상단에 연결되고 보가 접합되는 기둥-보 접합구를 나타낸 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템에서 기둥은 상층으로 갈수록 내부에 채워진 충전콘크리트의 단면적이 축소되고 상단에 보와의 접합을 위한 기둥-보 접합구가 연결된 구성을 갖는다. 도 1에서 기둥은 최하층을 제외하고 상층으로 갈수록 직경이 증가하는 중공을 형성하여 매층마다 기둥 내부에 충전되는 콘크리트의 단면적이 축소되는 것으로 도시되었으나 이는 예시적인 것으로 일정한 수의 층을 단위로 충전콘크리트의 단면적이 변화되도록 구성할 수 있음은 물론이다. 각 기둥(C1)(C2)(C3)(C4)은 크게 충전콘크리트의 단면적이 변화되는 기둥 본체(11)(21)(31)(41)와 보와의 접합을 위해 기둥 본체(11)(21)(31)(41)의 상단에 연결된 기둥-보 접합구(12)(22)(32)(42)로 구성된다. 기둥 본체와 기둥-보 접합구는 각각 별도로 공장에서 제작된 후 용접으로 연결될 수 있고 현장에서는 단순히 기둥을 세우기만 하면되는 PC(Precast concrete) 공법과 유사한 공장생산- 현장조립의 방식으로 시공될 수 있다.

도 2를 참조하면, 기둥 본체(11)(21)(31)(41)는 4개의 립L형 단위부재(111,112,113,114)를 모서리에 배치하고 중앙부 즉, 단위부재들이 서로 만나는 부분에서 용접하여 사각형 단면을 구성하고 내부에 콘크리트(115)를 충전한 것으로 최하층 기둥, 즉 1층 기둥(11)을 제외한 나머지 기둥(21,31,41)의 경우 내관(116)을 중심축에 배치하고 내관(116)과 각 단위부재(111,112,113,114)로 구획된 단면 사이의 공간에 콘크리트(115)를 충전한 것이다. 이하에서는 내관(116)을 갖지 않고 콘크리트가 충전되어 최하층 즉 1층의 기둥으로 사용되는 기둥 본체를 제1 기둥 본체라 하고, 내관(116)을 가져 충전콘크리트(115)의 단면적이 변화하며 2층 이상의 기둥 본체로 사용되는 기둥 본체를 제2 기둥 본체라 한다.

각 단위부재(111,112,113,114)는 냉간압연으로 얇은 강판을 ㄱ형으로 절곡하는 방식으로 제작성을 높이고 이들을 모서리의 응력집중 위치를 피한 단위부재가 만나는 부분에 용접부를 위치시킴으로서 모서리 절곡과 용접열에 의한 잔류응력의 영향을 최소화한다. 강판을 90도로 절곡하여 ㄱ형의 단면형상을 갖는 각 단위부재(111,112,113,114)는 양쪽 단부에서 일정한 각도로 내측으로 절곡하여 연장된 립(Lip, 111a)을 갖는다. 립(111a)은 20~90도의 범위 내에서 바람직하게는 30~60도의 범위 내에서 절곡될 수 있다. 따라서 각 단위부재(111,112,113,114)를 두께가 얇은 강판으로 제작하더라도 기둥 본체는 큰 좌굴내력을 발휘할 수 있으며 자체 단면 형상에 기인하는 부착력이 커서 콘크리트(115)와의 합성효과를 적극적으로 발현할 수 있다. 콘크리트(115)는 단위부재(111,112,113,114)로 구성된 강재 기둥의 내화성능을 확보하고 국부좌굴을 방지한다.

제2 기둥 본체(21)(31)(41) 내부에 설치되는 내관(116)은 직경을 상층으로 갈수록 더 크게 구성하여 콘크리트(115)의 단면적을 감소시킴으로써 하중의 크기에 대응하여 효율적으로 기둥 단면을 구성할 수 있도록 한다. 내관(116)의 길이는 기둥 본체와 동일한 길이를 가질 수 있으며 상하층 기둥 간의 견고한 연결을 위해 내관(116)의 길이를 기둥 본체에 비해 짧게 구성하여 각 단위부재의 하단에서 일정한 길이로 후퇴되게 설치하고 현장에서 기둥을 조립한 후 기둥 본체의 하단에 무수축 몰탈을 주입할 수 있도록 구성할 수 있다. 단면 형상은 도시된 원형에 제한되지 않으며 이 분야에서 공지된 임의의 단면 형상을 가질 수 있다. 내관(116)의 재질에는 특별한 제한이 없으며 이 분야에서 공지된 임의의 플라스틱 재료로 된 플라스틱관, 높은 비강도와 비강성을 갖는 섬유강화플라스틱관, 강관, 경량의 알루미늄관이 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 기둥-보 접합구(12)(22)(32)(42)는 중심관(121), 중심관(121)의 외부 둘레 면에 서로 90도 각도를 두고 길이방향을 따라 결합된 4개의 수직판(122), 이웃하는 수직판(122) 사이에 수직판(122)의 끝단에서 후퇴하여 수직판(122)의 일부가 노출되도록 결합되어 폐쇄형 단면을 구성하는 4개의 립L형 강판(123), 중심관(121)과 수직판(122) 그리고 립L형 강판(123)으로 구획되는 공간 내부에 충전되는 콘크리트(124), 중심관(121)의 중공과 연통되는 구멍(125a)이 형성되고 중심관(121), 수직판(122) 및 립L형 강판(123)으로 구획되는 공간의 상부를 폐쇄하며 대향하는 변 사이의 길이가 서로 동일선상에 위치하는 2개의 수직판(122) 끝단 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 사각형 형상의 상부판(125) 및 중심관(121), 수직판(122) 및 립L형 강판(123)으로 구획되는 공간의 하부를 폐쇄하며 대향하는 변 사이의 길이가 서로 동일선상에 위치하는 2개의 수직판(122) 끝단 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 사각형 형상의 하부판(126)을 포함한다.

중심관(121)은 기둥을 조립한 다음 그 내부에 콘크리트를 충전하여 상하층 기둥 간의 연결을 보다 견고하게 하기 위한 것으로 콘크리트가 채워질 수 있는 중공을 가진 것이라면 단면 형상에는 특별한 제한이 없으며 길이는 접합될 보의 춤에 따라 결정될 수 있다. 중심관(121)은 상부판(125)의 상면에 연결되는 바로 윗층 기둥의 내부에 설치된 내관(116)과 동일한 단면 형상과 직경을 가지거나 또는 모든 층에서 동일한 단면 형상과 직경을 가질 수 있다. 중심관(121)은 내관(116)과 동일하게 이 분야에서 공지된 임의의 플라스틱 재료로 된 플라스틱관, 높은 비강도와 비강성을 갖는 섬유강화플라스틱관, 강관 또는 경량의 알루미늄관으로 제조될 수 있다.

수직판(122)은 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께를 갖는 강판으로 구성되며 중심관(121)의 길이와 동일한 길이를 갖는다. 4개의 수직판(122)이 중심관(121)의 외부 둘레 면을 따라 서로 90도 각도를 갖고 용접되어 십자형으로 교차된 형상을 갖는다.

립L형 강판(123)은 상술한 기둥 본체의 립L형 단위부재(111,112,113,114)와 동일한 단면 형상을 갖도록 냉간압연으로 얇은 강판을 절곡하여 제조되며 서로 직교하는 이웃하는 수직판(122) 사이의 개방된 공간을 폐쇄하도록 결합된다. 따라서 4개의 립L형 강판(123)으로 구성되는 폐쇄형 단면은 기둥 본체의 립L형 단위부재(111,112,113,114)들이 이루는 폐쇄형 단면과 동일한 크기를 가질 수 있다. 립L형 강판(123)은 각 수직판(122)의 일부가 노출될 수 있도록 수직판(122)의 끝단에서 일정 길이로 후퇴하여 결합되며 노출된 수직판(122)은 보가 접합되는 돌출면을 제공하게 된다.

중심관(121)과 4개의 수직판(122) 그리고 4개의 립L형 강판(123)으로 구획되는 각 공간에는 콘크리트(124)가 충전되고 각 공간을 구획하는 부재들의 자체 단면 형상에 기인하는 부착력이 커서 높은 합성효과를 얻을 수 있다.

중심관(121), 수직판(122) 및 립L형 강판(123)으로 구획되는 공간의 상부와 하부를 폐쇄하도록 각각 상부판(125)과 하부판(126)이 결합된다. 상부판(125)과 하부판(126)은 각각 대향하는 변 사이의 길이가 서로 동일선상에 위치하는 2개의 수직판(122) 끝단 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 사각형 형상의 강판으로 구성되고 상부판(125)에는 중심관(121)의 중공과 연통되는 구멍(125a)이 형성될 수 있다. 립L형 강판(123)이 이루는 단면에서 외측으로 돌출된 상부판(125)과 하부판(126)은 보가 접합되는 돌출면을 제공한다.

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템에 있어서 기둥과 보의 접합 상태를 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 기둥-보 접합구는 관통다이아프램 형식의 기둥-보 접합부 구조를 제공하며 립L형 강판(123)이 이루는 단면에서 외측으로 돌출된 상부판(125)과 하부판(126) 그리고 수직판(122)이 대략 H형자의 단면을 구성하게 된다. 따라서 기존의 접합방식을 적용할 수 있기 때문에 접합부의 강성, 강도 등 구조성능에 대한 신뢰성이 높은 장점이 있다. 도면에서는 기둥-보 접합구의 상부판(125)에 보(B)의 상부 플랜지(51)가, 하부판(126)에 하부 플랜지(52)가 그리고 수직판(122)에 웨브(53)가 각각 용접되어 있는 것으로 도시되었으나 공지된 볼트 접합을 통해 서로 접합될 수 있음은 물론이다. 한편, 상부판(125)과 하부판(126)은 기둥의 조립시에 제거될 수 있으며 이 경우 보와의 접합은 보의 웨브만을 기둥-보 접합구의 수직판에 연결하는 단순접합의 형태가 될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템은 내관(116)의 직경이 변화되면서 각 층의 충전콘크리트의 단면적이 변화되는 구성으로서 각 층의 기둥이 부담하는 하중에 대응하여 효과적으로 단면을 구성함으로써 단면의 효율이 높다. 또한 단면 자체의 형상에 기인하는 높은 부착력으로 별도의 전단연결재를 설치하지 않더라도 콘크리트와의 높은 합성효과를 기대할 수 있다. 또한, 콘크리트가 충전되어 있어 별도의 내화보강이 불필요하며 강관의 국부좌굴을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥 시스템에서 각 층의 기둥은 기둥 본체를 구성하는 립L형 단위부재(111,112,113,114)의 용접과 콘크리트 타설, 기둥-보 접합구를 구성하는 각 부재의 용접과 콘크리트 타설을 공장에서 수행하므로 높고 균일한 품질 확보가 가능하다. 그리고 제조된 각 기둥 부재를 현장에 반입한 후 기둥-보 접합구를 이용해 상층의 기둥과 보를 용접하는 방법으로 구조물을 시공하는 공장 제작 및 현장 조립 방식이기 때문에 현장작업을 최소화할 수 있고 기후조건, 현장시공조건에 상관없이 균일한 품질을 확보할 수 있어서 품질관리가 용이하다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11, 21, 31, 41: 기둥 본체
111, 112, 113, 114: 립L형 강판
111a: 립(Lip)
15: 충전콘크리트
16: 내관
12, 22, 32, 42: 기둥-보 접합구
121: 중심관
122: 수직판
123: 립L형 강판
124: 충전콘크리트
125: 상부판
126: 하부판

Claims (4)

1. 각층 단위 또는 수개층 단위로 상층으로 갈수록 내부에 채워지는 충전콘크리트의 단면적이 축소되는 기둥 본체와, 보와의 접합을 위해 각층의 기둥 본체 상단에 연결되는 기둥-보 접합구를 포함하고, 기둥-보 접합구를 통해 각층의 기둥이 동일 중심축 선상에 세워지도록 서로 연결되며,
   기둥-보 접합구는,
   중심관;
   중심관의 외부 둘레 면에 서로 90도 각도를 가지고 길이방향을 따라 결합된 4개의 수직판;
   이웃하는 수직판 사이에 수직판의 끝단에서 후퇴하여 수직판의 일부가 노출되도록 결합되어 폐쇄형 단면을 구성하는 4개의 립L형 강판; 및
   중심관과 수직판 그리고 립L형 강판으로 구획되는 공간 내부에 충전되는 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   기둥 본체는,
   90도로 절곡된 강판의 양쪽 단부에서 일정한 각도로 내측으로 절곡하여 연장된 립을 갖는 4개의 립L형 단위부재를 모서리에 배치하고 단위부재가 서로 만나는 부분을 용접하여 사각형 단면을 구성하고 내부에 콘크리트를 충전한 제1 기둥 본체와,
   제1 기둥 본체의 상층에 위치하며 제1 기둥 본체와 동일한 단면 형상을 가지고 중심축상에는 내관이 배치되어 있고 내관과 각 단위부재로 구획된 단면 사이의 공간에 콘크리트를 충전한 제2 기둥 본체를 포함하며,
   제2 기둥 본체의 내관은 상층으로 갈수록 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥 시스템.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   중심관의 중공과 연통되는 구멍이 형성되고 중심관, 수직판 및 립L형 강판으로 구획되는 공간의 상부를 폐쇄하며 대향하는 변 사이의 길이가 서로 동일선상에 위치하는 2개의 수직판 끝단 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 사각형 형상의 상부판; 및
   중심관, 수직판 및 립L형 강판으로 구획되는 공간의 하부를 폐쇄하며 대향하는 변 사이의 길이가 서로 동일선상에 위치하는 2개의 수직판 끝단 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 사각형 형상의 하부판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥 시스템.

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