KR101274994B1 - 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥 - Google Patents

콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥을 제공한다.
상기 콘크리트 충전용 이중강관은, 중공부가 형성된 내부강관과, 상기 내부강관 외부에 간격을 두고 배치되어 콘크리트가 충전되는 충전공간이 형성되도록 구비되는 외부강관과, 상기 내부강관과 상기 외부강관이 일체로 거동하도록 상기 내부강관의 외면과 상기 외부강관의 내면에 길이방향으로 결합되며, 상기 내부강관 및 상기 외부강관과 콘크리트의 결합력을 증대시키기 위하여 다수의 홀이 형성된 전단연결부재를 포함하되, 상기 외부강관은 복수의 판을 접합하여 이루어지며, 상기 내부강관은 상기 복수의 판 중 적어도 일부 내부에 상기 전단연결부재를 통해 각각 접합됨으로써 상기 외부강관 내부에 다수 개로 형성되고, 상기 내부강관은 다른 부재와의 결합을 위해 일단이 상기 외부강관의 끝단보다 연장되게 형성된 연장부를 포함할 수 있다.

Description

콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥{CONCRETE FILLED DOUBLE STEEL TUBE AND CONCRETE FILLED TUBULAR COLUMN}
본 발명은 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 홀이 형성된 전단연결부재를 구비하여 강도가 향상된 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥에 관한 것이다.
토지의 효율적 사용에 대한 요구 및 건설 시공 기술의 발전 등에 따라 근래에 건설되는 건축물들은 대부분 복수 개의 층으로 적층되는 다층 건축물로 설계 및 시공되고 있으며, 특히 최근 들어 도심의 공동주택, 상가 및 사무실 건축물들의 경우 대지 사용을 극대화하기 위해 40층 이상으로 초 고층화되고 있는 추세이다. 이와 같은 초고층 구조물을 설계, 시공함에 있어 전통적인 철근콘크리트 구조보다는 제반 작업 조건이 양호하고 시공 능률이 뛰어난 철골 구조나 철골-철근콘크리트 합성 구조가 선호되어 왔다. 또한, 상기와 같은 초고층 구조물에서 기둥 부재를 설계함에 있어서는 철골 기둥이나 철골 부재를 고강도 콘크리트로 보강한 합성 기둥이 건물의 내부 공간을 효과적으로 사용할 수 있도록 적절한 크기로 계획될 수 있으므로 자주 사용되고 있다.
이러한 합성 기둥에 관한 국내의 연구 동향을 보게 되면 기존의 철골 철근콘크리트 구조(Steel formed Reinforced Concrete system,이하 SRC구조)에 관한 연구에 이어 최근에는 스틸 튜브 내에 콘크리트를 충전 구성한 콘크리트 충전 강관 구조(Concrete Filled Steel Tube system,이하 CFT구조)에 관한 연구가 광범위하게 진행되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래 콘크리트 충전 강관(CFT)을 나타내는 단면도이다.
상기 콘크리트 충전 강관(CFT,10)은 강관(11) 내에 콘크리트(12)를 충전하여 이루어지며, 이러한 콘크리트 충전 강관(CFT)을 골조의 주요 구성부재 중 기둥부재에 채용하여 고축력에 저항하는 구조를 CFT 구조라 한다. 상기 CFT 구조는, 거푸집공사를 필요로 하지 않고, 내부에 충전된 콘크리트(12)와 강관(11) 간의 상호 구속 작용에 의해 강성, 내력, 변형능력 등이 향상되는 장점이 있어 최근 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히, 강재가 부재의 최 외곽에 위치하기 때문에 부재의 휨성능이나 비틀림성능이 향상된다.
그러나, CFT 구조의 경우, 먼저, CFT 기둥은 강관(11)과 콘크리트(12)의 강도의 조합이 적절하면 강관의 내부콘크리트에 대한 횡구속효과(Confined Effect)에 의해서 양자의 항복내력의 합 이상의 축압축 단면력을 발휘할 수 있지만, 축압축력이 일정수준 이상 커지면 강관에 가해지는 횡구속력이 커지게 되어 강관(11)이 더 이상 횡구속력을 발휘하지 못하게 되므로 이를 방지하기 위하여 상대적으로 단면 크기를 크게 해야 한다는 문제점이 있다.
더욱이, 강재가 외부에 노출되므로 화재 발생시 열에 노출되면 강도가 저하되고 횡구속효과를 충분히 발휘할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 초고층 건물에 사용되는 콘크리트 충전강관(10)의 경우 단면의 한변의 길이가 1M이상으로 크기가 매우 크기 때문에 콘크리트(12) 충전시 강관(11)과 콘크리트(12) 간의 합성 효과가 떨어져 강관(11)에 충전된 콘크리트(12)가 강관(11)으로부터 미끄러져 분리되는 현상이 발생하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 강관(11) 내면에 전단연결재인 복수 개의 스터드(13)들을 설치하였다.
그러나, 스터드(13)는 일반적으로 그 크기가 크지 않기 때문에, 대형 기둥의 전단연결재로 사용되는 경우 다수의 스터드(13)들이 강관(11)의 내부에 용접되어야 하므로, 시공시 용접작업으로 인하여 시공성이 떨어지고, 이로 인하여 공사시간이 길어지고 공사비용이 증가하는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 다수의 스터드(13)들이 강관(11)의 내부에 부착되어 전단연결재로 사용되어도 강관(11) 내로 콘크리트(12)가 충전되는 경우, 대형기둥에 사용되는 강관(11)의 크기에 비해 스터드(13)의 크기가 매우 작기 때문에, 콘크리트(12) 속에 매입된 스터드(13)들은 콘크리트(12)에 대한 단면 저항능력이 작아 콘크리트(12)를 용이하게 구속시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 전단연결부재를 통하여 내부강관과 외부강관이 일체로 거동되므로 이중강관의 강도가 향상되며, 상기 전단연결부재와 이에 형성된 홀에 의하여 콘크리트와 내, 외부강관의 결합력이 향상될 수 있어 축하중에 대한 저항능력이 향상된 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥를 제공하는 데에 있다.
또한, 다수개로 형성된 내부강관을 전단연결부재를 매개로 미리 각형강관인 외부강관에 연결한 후 외부강관을 접합할 수 있고, 강관기둥을 형성하는 이중강관의 상, 하부 내부강관을 끼움으로써 연결하여 시공성이 향상된 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 중공부가 형성된 내부강관;과, 상기 내부강관 외부에 간격을 두고 배치되어 콘크리트가 충전되는 충전공간이 형성되도록 구비되는 외부강관;과, 상기 내부강관과 상기 외부강관이 일체로 거동하도록 상기 내부강관의 외면과 상기 외부강관의 내면에 길이방향으로 결합되며, 상기 내부강관 및 상기 외부강관과 콘크리트의 결합력을 증대시키기 위하여 다수의 홀이 형성된 전단연결부재;를 포함하되, 상기 외부강관은 복수의 판을 접합하여 이루어지며, 상기 내부강관은 상기 복수의 판 중 적어도 일부 내부에 상기 전단연결부재를 통해 각각 접합됨으로써 상기 외부강관 내부에 다수 개로 형성되고, 상기 내부강관은 다른 부재와의 결합을 위해 일단이 상기 외부강관의 끝단보다 연장되게 형성된 연장부;를 포함하는 콘크리트 충전용 이중강관을 제공한다.
바람직하게, 상기 내부강관은 원형강관으로 이루어질 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 외부강관은 각형강관으로 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 내부강관은 상기 외부강관 내부에 다수개로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 내부강관은 일단이 상기 외부강관의 끝단보다 연장되게 형성된 연장부를 포함할 수 있다.
한편, 다른 측면으로서 본 발명은, 상기 콘크리트 충전용 이중강관을 포함하며, 상기 내부강관과 상기 외부강관 내부에 콘크리트가 채워지고, 상기 콘크리트 충전용 이중강관은 상하로 복수 개가 연결되되, 이웃하는 어느 한 내부강관의 연장부를 다른 내부강관의 일측에 끼움으로써 연결되도록 이웃하는 상기 내부강관들의 직경이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 강관기둥을 제공한다.
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이와 같은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥에 의하면, 전단연결부재를 통하여 내부강관과 외부강관이 일체로 거동되므로 이중강관의 강도가 향상되며, 상기 전단연결부재와 이에 형성된 홀에 의하여 콘크리트와 내, 외부강관의 결합력이 향상될 수 있어 축하중에 대한 저항능력이 향상될 수 있다.
또한, 다수개로 형성된 내부강관을 전단연결부재를 매개로 미리 각형강관인 외부강관에 연결한 후 외부강관을 접합할 수 있고, 강관기둥을 형성하는 이중강관의 상, 하부 내부강관을 끼움으로써 연결하여 시공성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 콘크리트가 충전된 외부강관 내부에 배치된 원형강관에 의하여 횡구속 효과가 더욱 증진되어 콘크리트 충전용 이중강관 전체의 항복강도가 증진되는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 구조설계시 기둥부재의 단면을 축소하거나 기둥의 수를 줄여 실내공간을 확보할 수 있고, 구조적인 안전성을 확보할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.
그리고, 고축력을 부담하는 내부원형강관을 외부강관에 타설된 콘크리트 내부에 설치함으로써 화재 발생시 외부강관이 열에 노출되어 외부강관의 강도가 약해지더라도 내부원형강관에 의해 콘크리트의 횡구속 효과를 충분히 유지할 수 있어 내화성능이 크게 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
이에 따라, 강관에 내화피복을 하는 공정의 생략이 가능하게 되고, 외부강관이 거푸집역할을 하게 되어 시공비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 콘크리트 충전용 이중강관을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 콘크리트 충전용 이중강관에 콘크리트가 충전된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관의 시공과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 강관기둥을 나타내는 측단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 강관기둥의 제작을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 강관기둥을 나타내는 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 콘크리트 충전용 이중강관(100) 및 콘크리트 충전용 강관기둥(200)의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관(100)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예와 같이, 중공부(111)가 형성된 내부강관(110)과, 상기 내부강관 외부에 간격을 두고 배치되어 콘크리트(C)가 충전되는 충전공간(131)이 형성되도록 구비되는 외부강관(130)과, 상기 내부강관(110)의 외면과 상기 외부강관(130)의 내면에 길이방향으로 결합되며, 다수의 홀(151)이 형성된 전단연결부재(150);를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명은 콘크리트가 타설되는 외부강관(130)의 내부에 콘크리트가 타설되는 별도의 내부강관(110)을 배치한 이중으로 된 콘크리트 충전용 강관을 제공한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 단일 콘크리트 충전용 강관은 축 압축력이 작용할 때 단일 강관에 의해서만 횡구속효과를 발생하므로 횡방향으로 많은 변형이 일어나며 이로 인해 항복강도가 낮아지게 된다. 그리고, 화재발생시 강관이 열에 노출되어 강관의 강도가 약해지며 콘크리트의 횡구속효과가 유지되지 못하게 된다.
그러나, 도 3에 도시된 일실시예와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관(100)은 외부강관(130) 이외에도 상기 내부강관(110)이 축 압축력에 대한 횡구속력을 가지므로 횡방향의 변형이 종래에 비하여 상대적으로 적게 되고, 항복강도가 커지게 된다. 따라서, 본 발명에 의한 콘크리트 충전용 이중강관(100)은 동일한 축 압축력이 작용할 때 단면의 크기를 작게 할 수 있다.
또한, 콘크리트는 강관에 비해 열전도율이 상당히 작으며 비열이 크기 때문에 화재가 발생하면 온도상승이 콘크리트 외측면에 집중되고 콘크리트 내부는 온도상승이 거의 없게 된다. 따라서, 콘크리트 내부에 콘크리트가 충전된 내부강관(110)을 설치하면 상기와 같은 콘크리트의 열적특성으로 인하여 화재 발생시에도 우수한 내화성능을 얻을 수 있다.
한편, 상기 내부강관(110)과 상기 외부강관(130)은 일반 건축구조용 탄소강관이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 그 형상도 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내부강관(110)은 원형강관, 상기 외부강관(130)은 각형강관에 한정되는 것은 아니며, 내부에 콘크리트(C) 등의 충전물이 충전될 수 있고 건축구조물의 다양한 구조를 반영할 수 있다면 다양한 형태의 단면을 가지는 형태로 구성될 수 있다.
한편 바람직하게는, 상기 내부강관(110)은 원형강관으로 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 외부강관(130)은 각형강관으로 이루어질 수 있다.
상기 원형강관은 콘크리트(C)를 구속하는 효과 즉, 콘크리트(C)가 축 압축력에 의해서 팽창하는 것을 강관이 막는 힘이 각형강관에 비해서 크다. 따라서, 상기 내부강관(110)을 원형강관으로 하여 콘크리트가 충전된 상기 외부강관(130) 내부에 설치하게 되면, 축 압축력은 원형강관인 내부강관(110)이 받고 횡력은 콘크리트(C)로 충전된 외부강관(130)이 받도록 하여 구조성능면에서 연성능력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 화재 발생시에도 콘크리트 내부에 배치된 원형강관으로 이루어진 상기 내부강관(110)이 높은 축 압축력을 견딜 수 있으므로 기둥부재의 콘크리트를 구속하는 효과가 유지될 수 있다.
한편, 상기 전단연결부재(150)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내부강관(110)의 외면과 상기 외부강관(130)의 내면에 길이방향으로 결합되어 상기 내부강관(110)과 상기 외부강관(130)이 일체로 거동하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 콘크리트(C)가 채워진 상기 내부강관(110)과 상기 외부강관(130)이 외력이 가해질 때 일체로 외력에 저항하도록 구성되어 이중강관(100)의 강도 및 강성이 증대될 수 있다.
또한, 상기 전단연결부재(150)는 다수의 홀(151)이 형성되어 상기 내부강관(110) 및 상기 외부강관(130)과 콘크리트의 결합력을 증대시킬 수 있다.
즉, 상기 전단연결부재(150)에 다수의 홀(151)이 형성되어 상기 외부강관(130)의 충전공간(131)에 콘크리트(C)가 충전될 때 상기 홀(151)에 충전물이 채워지게 되고, 상기 홀(151)에 채워진 충전물이 상기 충전공간(131) 내의 충전물과 일체화된 상태로 경화된다. 이에 따라, 상기 내부강관(110) 및 상기 외부강관(130)과 콘크리트(C) 간의 결합력이 증대되어 상기 전단연결부재(150)의 전단력을 높여줄 수 있다.
이때, 상기 홀(151)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전단연결부재(150)의 길이 방향으로 하나 이상이 일정간격으로 이격되게 형성되는 것이 바람직하나, 도시된 경우에 한정되는 것은 아니며 콘크리트(C)와 상기 이중강관(100)의 결합력을 증대시킬 수 있다면 다양한 형태의 변형실시가 가능하다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 더욱 바람직하게는 상기 내부강관(110)은 다수개로 이루어지는 것이 바람직하다.
일반적으로 콘크리트 충전용 강관이 대형단면을 가지는 경우 강관의 내부에 충전된 콘크리트(C)는 수분의 건조에 따라 수축하는 건조수축과 일정한 지속하중 하에서 발생하는 크리프 변형이 발생한다.
그러나, 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관(100)은 대형각형강관 내부에 상기 전단연결부재(150)를 매개로 연결된 다수개의 내부원형강관을 설치함으로써 이러한 콘크리트의 건조수축과 크리프 변형을 방지할 수 있다.
또한, 각형강관으로 이루어진 상기 외부강관(130)의 국부좌굴 발생시, 상기 외부강관(130)과 상기 전단연결부재(150)를 매개로 연결된 다수개의 원형강관이 국부좌굴에 저항할 수 있으므로 구조성능이 향상된다.
그리고, 각형강관이 1m이상인 대형강관의 경우 각각의 판을 용접하여 각형강관을 제작하는데, 상기 내부강관(110)이 다수개로 형성되는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 다수개의 내부강관(110)을 각각의 판에 용접접합한 후 각각의 판을 용접하여 콘크리트 충전용 이중강관(100)을 제작할 수 있으므로 시공성이 향상될 수 있다.
즉, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 내부강관(110)을 각형강관인 외부강관(130)을 이루는 각각의 판에 용접접합한 후, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 외부강관(130)의 판을 용접접합하게 된다. 그리고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 이중강관(100)에 콘크리트(C)를 타설하여 콘크리트 충전용 이중강관(100)을 제작하게 된다.
한편, 상기 내부강관(110)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 일단이 상기 외부강관(130)의 끝단보다 연장되게 형성된 연장부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관(100)은 후술하는 바와 같이, 상기 내부강관(110)들의 끼움결합을 이용하여 콘크리트 충전용 강관기둥을 형성하는데, 상기 연장부(113)는 상기 내부강관(110)의 일단에 상기 전단연결부재(150) 및 상기 외부강관(130)보다 연장되게 형성되어 다른 내부강관(110)과 끼움결합 되도록 구성될 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 또 다른 측면에 의한 콘크리트 충전용 강관기둥(200)에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 콘크리트 충전용 강관기둥(200)은 상기 콘크리트 충전용 이중강관(100)을 포함하고, 상기 내부강관(110)과 상기 외부강관(130) 내부에 콘크리트(C)가 채워질 수 있다.
즉, 상기 콘크리트 충전용 강관기둥(200)은 상기 내부강관(110)과 상기 외부강관을 포함하여 구성되며, 상기 내부강관(110)의 중공부(111)와 상기 외부강관(130)의 충전공간(131)에 콘크리트(C)가 채워지게 된다.
이때, 상기 콘크리트 충전용 이중강관(100)은 상하로 복수개가 연결되며, 이웃하는 어느 한 내부강관(110)의 연장부(113)를 다른 내부강관(110)의 일측에 끼움으로써 연결되도록, 이웃하는 상기 내부강관(110)들의 직경이 서로 다르게 형성될 수 있다.
일반적으로 고층의 건축구조물에 적용되는 강관은 다수의 층 예컨대, 3개의 층이 1절이 되어 제작되고, 시공현장에서 상하로 용접접합 등에 의해서 이음으로써 기둥부재를 형성하게 된다.
그러나, 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 강관기둥(200)은 도 7에 도시된 일실시예와 같이, 상기 내부강관(110)에 연장부(113)가 형성된 상기 콘크리트 충전용 이중강관(100)을 이용하여, 상하로 이웃하는 내부강관(110)을 다른 내부강관(110)에 끼움으로써 결합하게 된다. 그리고, 상기 이중강관(100)에 콘크리트(C)를 타설하여 상기 내부강관(110)들이 결합되도록 구성된다.
이때, 이웃하는 상기 내부강관(110)들이 직경이 서로 다르게 형성되어 끼움결합이 용이하도록 구성된다. 즉, 이웃하는 상기 내부강관(110)들 중 어느 한 내부강관(110)의 외경이 다른 내부강관(110)의 내경에 비하여 작게 형성되어, 어느 한 내부강관(110)이 다른 외부강관(130)에 끼워지도록 할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 상기 내부강관(110)에 의한 콘크리트 충전용 강관기둥(200)의 끼움결합에 대하여 설명한다.
우선, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 1절의 콘크리트 충전용 이중강관(100)을 설치하고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 직경이 다른 내부강관(110)을 가진 또 다른 콘크리트 충전용 이중강관(100)을 상부에 끼운다. 이때 직경이 작은 내부강관(110)이 직경이 큰 내부강관(110)으로 삽입됨으로써 결합될 수 있다.
다음, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 상, 하부의 콘크리트 충전용 이중강관(100)이 결합된 콘크리트 충전용 강관기둥(200)에 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이 콘크리트를 충전할 수 있다. 상기 충전된 콘크리트는 상부 이중강관(100)과 하부 이중강관의 내부강관(110), 전단연결부재(150) 및 외부강관(130)과 결합하여, 상부 이중강관과 하부 이중강관을 결합하게 된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 강관기둥(200)은 상부 이중강관과 하부 이중강관을 상기 상, 하부 외부강관(130)의 용접접합에 의해 연결하는 경우에 비하여 용이하게 시공할 수 있고, 강관기둥에 횡력이 작용할 때 상기 연장부(113)에 의하여 횡력에 저항할 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 강관기둥(200)은 상기 콘크리트 충전용 이중강관(100)이 3개 이상(3절 이상) 연결될 수 있다.
이때, 반드시 상, 하부로 이웃하는 복수의 내부강관 중 상부 내부강관이 하부 내부강관에 비하여 직경이 작은 것은 아니며, 상기 내부강관의 끼움결합을 통해 상기 이중강관(100)을 연결할 수 있다면 다양한 변형실시가 가능하다. 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 가장 하부의 내부강관의 직경이 그 상부의 내부강관이 직경보다 크게 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 이중강관 및 콘크리트 충전용 강관기둥에 의하면, 전단연결부재를 통하여 내부강관과 외부강관이 일체로 거동되므로 이중강관의 강도가 향상되며, 상기 전단연결부재와 이에 형성된 홀에 의하여 콘크리트와 내, 외부강관의 결합력이 향상될 수 있어 축하중에 대한 저항능력이 향상될 수 있다.
또한, 다수개로 형성된 내부강관을 전단연결부재를 매개로 미리 각형강관인 외부강관에 연결한 후 외부강관을 접합할 수 있고, 강관기둥을 형성하는 이중강관의 상, 하부 내부강관을 끼움으로써 연결하여 시공성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 콘크리트가 충전된 외부강관 내부에 배치된 원형강관에 의하여 횡구속 효과가 더욱 증진되어 콘크리트 충전용 이중강관 전체의 항복강도가 증진되는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 구조설계시 기둥부재의 단면을 축소하거나 기둥의 수를 줄여 실내공간을 확보할 수 있고, 구조적인 안전성을 확보할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.
그리고, 고축력을 부담하는 내부원형강관을 외부강관에 타설된 콘크리트 내부에 설치함으로써 화재 발생시 외부강관이 열에 노출되어 외부강관의 강도가 약해지더라도 내부원형강관에 의해 콘크리트의 횡구속 효과를 충분히 유지할 수 있어 내화성능이 크게 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
이에 따라, 강관에 내화피복을 하는 공정의 생략이 가능하게 되고, 외부강관이 거푸집역할을 하게 되어 시공비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 콘크리트 충전용 이중강관 110 : 내부강관
111 : 중공부 113 : 연장부
130 : 외부강관 131 : 충전공간
150 : 전단연결부재 151 : 홀
200 : 콘크리트 충전용 강관기둥

Claims (7)

  1. 중공부가 형성된 내부강관;
    상기 내부강관 외부에 간격을 두고 배치되어 콘크리트가 충전되는 충전공간이 형성되도록 구비되는 외부강관; 및,
    상기 내부강관과 상기 외부강관이 일체로 거동하도록 상기 내부강관의 외면과 상기 외부강관의 내면에 길이방향으로 결합되며, 상기 내부강관 및 상기 외부강관과 콘크리트의 결합력을 증대시키기 위하여 다수의 홀이 형성된 전단연결부재;를 포함하되,
    상기 외부강관은 복수의 판을 접합하여 이루어지며, 상기 내부강관은 상기 복수의 판 중 적어도 일부 내부에 상기 전단연결부재를 통해 각각 접합됨으로써 상기 외부강관 내부에 다수 개로 형성되고,
    상기 내부강관은 다른 부재와의 결합을 위해 일단이 상기 외부강관의 끝단보다 연장되게 형성된 연장부;를 포함하는 콘크리트 충전용 이중강관.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부강관은 원형강관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 이중강관.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부강관은 각형강관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 이중강관.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 콘크리트 충전용 이중강관을 포함하며,
    상기 내부강관과 상기 외부강관 내부에 콘크리트가 채워지고,
    상기 콘크리트 충전용 이중강관은 상하로 복수 개가 연결되되,
    이웃하는 어느 한 내부강관의 연장부를 다른 내부강관의 일측에 끼움으로써 연결되도록 이웃하는 상기 내부강관들의 직경이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 강관기둥.
  7. 삭제
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