KR101304829B1 - 이중 콘크리트 충전강관 기둥 - Google Patents

이중 콘크리트 충전강관 기둥 Download PDF

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Abstract

이중으로된 내외부 강관에 콘크리트가 동시에 타설될 수 있는 이중 콘크리트 충전강관 기둥이 개시된다.
본 발명은 내부에 콘크리트가 충전되는 외부강관과, 내부에 콘크리트가 충전되며, 상기 외부강관 내에 복수개가 상호 이격하여 적층되는 내부강관 및 이웃하는 복수의 상기 내부강관 각각의 둘레에 복수개가 간격을 두고 상기 내부강관의 길이방향에 평행하게 결합되고, 복수의 상기 내부강관들 사이의 이격된 부위가 적어도 일부 개방되도록 복수의 상기 내부강관들을 연결하는 이음부재를 포함하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥을 제공한다.
이러한 이중 콘크리트 충전강관 기둥은 이중 콘크리트 충전강관의 내외부 강관에 콘크리트를 동시에 타설할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

이중 콘크리트 충전강관 기둥{Concrete filled dual steel tube column}
본 발명은 이중 콘크리트 충전강관 기둥에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중으로된 내외부 강관에 콘크리트가 동시에 타설될 수 있는 이중 콘크리트 충전강관 기둥에 관한 것이다.
콘크리트 충전강관(CFT : Concrete Filled Steel Tube)은 기존의 철골조의 강관 내부에 콘크리트를 충전한 것으로서, 뛰어난 내진성능과 강성이 확보되고 또한 내화피복의 감소 및 내화성능이 우수한 이점때문에 기존의 S조(철골조), RC조 및 SRC조에 이은 제4의 구조로서 최근 각광을 받고 있으며, 일본을 비롯하여 중국 그리고 한국에서도 이 방법에 의한 건물 구조가 채택되고 있다.
콘크리트의 충전성이 중요하므로 고유동 콘크리트(High Flowable Concrete)가 사용되고 있으며 기둥 내에 콘크리트가 공극 없이 충전될 필요가 있다.
이러한, 콘크리트 충전강관에는 하나의 강관에 콘크리트가 충전되는 형태와 이중으로 된 내외부강관에 콘크리트가 충전되는 형태가 있다.
종래의 이중 콘크리트 충전강관을 보면, 도 1에 도시된 바와 같이 외부강관(10) 내에 외부강관(10) 보다 폭이 더 작은 내부강관(20)이 연속된 관으로 구성된다. 그리고, 여기서 콘크리트는 트레미관 또는 호스를 이용하여 내부강관(20)의 내부와 외부강관(10)과 내부강관(20) 사이에 타설된다.
이때, 트레미관 또는 호스를 이용하여 강관 내에 콘크리트를 타설하는 경우, 강관의 최소 직경은 호스 직경(100 내지 250 mm 정도)의 1.5배 이상이어야 한다.
그러나, 직경이 500 mm이하로 작은 외부강관(10)의 경우에, 내부강관(20)과 외부강관(10) 사이의 폭이 좁아 그 부분에 콘크리트를 타설하는데 어려움이 있었다.
이를 위해, 작은 강관에 대한 콘크리트 타설에는, 중량을 이용하여 콘크리트를 압입시키는 하부 압입방법이나 원심력을 이용하는 원심성형방법이 사용된다.
그러나, 하부 압입방법은 별도의 압입구 처리가 필요하고, 원심성형방법은 원심성형장치가 필요하고 운반하중을 증가시킨다.
한편, 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설할 경우, 내부강관(20)과 외부강관(10)과 내부강관(20) 사이를 개별적으로 타설해야하는 번거로움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 이중 콘크리트 충전강관의 내외부 강관에 콘크리트가 동시에 타설될 수 있는 이중 콘크리트 충전강관 기둥을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 규격이 작은 이중 콘크리트 충전강관의 내외부 강관에 대한 콘크리트 타설을 용이하게 할 수 있는 이중 콘크리트 충전강관 기둥을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 내부에 콘크리트가 충전되는 외부강관과, 내부에 콘크리트가 충전되며, 상기 외부강관 내에 복수개가 상호 이격하여 적층되는 내부강관 및 이웃하는 복수의 상기 내부강관 각각의 둘레에 복수개가 간격을 두고 상기 내부강관의 길이방향에 평행하게 결합되고, 복수의 상기 내부강관들 사이의 이격된 부위가 적어도 일부 개방되도록 복수의 상기 내부강관들을 연결하는 이음부재를 포함하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥을 제공한다.
바람직하게, 상기 이음부재는 철근으로 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 본 발명은 내부에 콘크리트가 충전되는 외부강관과, 내부에 콘크리트가 충전되며, 상기 외부강관 내에 복수개가 상호 이격하여 적층되는 내부강관 및 상기 내부강관의 둘레에 돌출 결합되는 복수의 전단연결재로 구성되고, 복수의 상기 내부강관들 사이의 이격된 부위가 적어도 일부 개방되도록 복수의 상기 내부강관들을 연결하는 이음부재를 포함하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥을 제공한다.
또한 바람직하게, 상기 이중 콘크리트 충전강관 기둥은 상기 외부강관 내에서 상기 내부강관의 위치를 고정시키는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
삭제
더욱 바람직하게, 상기 고정부재는 상기 외부강관의 내측면과 상기 내부강관의 외측면에 결합되는 바로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 외부강관 및 상기 내부강관은 원형 또는 각형으로 구성될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 외부강관의 직경 또는 폭은 200 내지 600 mm로 구성될 수 있다. 그러나, 외부강관은 상기 직경이나 폭의 범위에 한정되지 않고 더 큰 직경이나 폭을 가질 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 이중 콘크리트 충전강관의 내외부 강관에 콘크리트를 동시에 타설할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 규격이 작은 이중 콘크리트 충전강관의 내외부 강관에 대한 콘크리트 타설 작업시 하부 압입방법이나 원심성형방법을 사용하지 않고도 용이하게 콘크리트를 타설할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 이중 콘크리트 충전강관 기둥의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 이중 콘크리트 충전강관 기둥과 보의 접합구조를 나타내는 측단면도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥의 사시도.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
그리고, 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다", "가지다(갖다)" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥에 대해 살펴본다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)은 외부강관(110), 내부강관(120) 및 이음부재(130)를 포함하고, 내부강관(120)의 위치를 고정시키는 고정부재(140)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 외부강관(110)은 내부에 콘크리트가 충전되는 콘크리트 충전강관으로서, 일 실시예에서는 각형으로 구성되어 있지만 이에 한정되지 않고 원형으로도 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)에서 외부강관(110)은 기둥(100)의 외관을 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)에는 작은 규격의 외부강관(110)이 사용될 수 있다. 예를 들면, 강관 내에의 콘크리트 타설에 사용되는 트레미관의 직경이 약 100 내지 250 mm인 것을 고려하여, 원형 또는 각형으로 구성되는 외부강관(110)의 직경 또는 폭은 200 내지 600 mm로 구성될 수 있거나, 바람직하게는 300 내지 500 mm로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 내부강관(120)은 내부에 콘크리트가 충전되는 콘크리트 충전강관으로서, 외부강관(110) 내에 복수개가 상호 이격하여 적층될 수 있다. 다시 말해, 일 실시예에서 내부강관(120)은 독립된 복수의 강관들로 구성될 수 있고, 외부강관(110) 내에서 외부강관(110)의 높이방향을 따라 일렬로 배치되되, 상하로 이웃하는 내부강관(120)들은 서로 이격된다.
이러한 내부강관(120)은 일 실시예에서 원형으로 구성되어 있지만 이에 한정되지 않고 각형으로도 구성될 수 있으며, 외부강관(110)보다 작은 직경 또는 폭으로 구성되어 외부강관(110) 내에 수납될 수 있고, 외부강관(110) 내에 충전된 콘크리트와 강합성되어 콘크리트 충전강관 기둥(100)의 강도를 보강시킬 수 있다.
또한, 상기 이음부재(130)는 상하로 이격하여 적층되어 있는 복수의 내부강관(120)들 중 이웃하는 내부강관(120)을 연결한다. 다만, 여기서 이음부재(130)는 복수의 내부강관(120)들 사이의 이격된 부위가 적어도 일부 개방되도록 구성된다. 다시 말해, 이음부재(130)는 상하로 배치되어 이웃하는 두 내부강관(120) 사이의 공간이 밀봉되지 않고 적어도 일부분 개방될 수 있도록 이웃하는 두 내부강관(120)들을 연결한다. 또한, 여기서 연결은 상부에 배치된 내부강관(120)의 자중을 지지하는 것을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 위하여 일 실시예에서, 이음부재(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 철근으로 구성될 수 있으며, 이웃하는 복수의 내부강관(120) 각각의 둘레에 복수개가 간격을 두고 내부강관(120)의 길이방향에 평행하게 결합될 수 있다.
여기서, 이음부재(130)는 내부강관(120)의 길이방향에 평행하게 결합됨으로써 상측 내부강관(120a)의 자중을 효과적으로 지지할 수 있다.
또한, 이음부재(130)는 내부강관(120) 둘레에 간격을 두고 결합되는 복수의 철근으로 구성됨으로써 상측 내부강관(120a)과 하측 내부강관(120b) 사이의 개방된 공간을 확보할 수 있다.
여기서, 이음부재(130), 상측 내부강관(120a) 및 하측 내부강관(120b)에 의해 형성되는 개방부는 내부강관(120)에 타설되는 고유동 콘크리트가 내부강관(120)의 외부로 유출될 수 있도록 충분한 크기로 확보될 수 있다.
또한, 일 실시예에서 이음부재(130)는 상측 내부강관(120a)과 하측 내부강관(120b)의 둘레 전체에 걸쳐 균일한 간격으로 결합되어 상측 내부강관(120a)과 하측 내부강관(120b)을 안정적으로 연결할 수 있고, 상측 내부강관(120a)과 하측 내부강관(120b)의 거동을 일체화시킬 수 있다.
그리고, 상기 이음부재(130)의 개수 및 규격은 내부강관(120)의 규격에 따라 변경가능하다.
한편, 상기 고정부재(140)는 외부강관(110) 내에서 내부강관(120)의 위치를 고정시킬 수 있으며, 이를 위해, 일 실시예에서는 외부강관(110)의 내측면과 내부강관(120)의 외측면에 결합되는 바로 구성될 수 있다. 여기서, 바는 도 2에 도시된 바와 같이 철근으로 구성될 수도 있으나, 보와 연결되는 부분에 설치되는 구조부재가 될 수도 있으며, 구조부재의 형상에는 제한이 없다.
또한, 일 실시예에서 고정부재(140)는 내부강관(120)의 사방에서 수직으로 결합되어 외부강관(110)의 중심에 내부강관(120)이 고정되도록 내부강관(120)을 지지할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥에 보가 접합되는 구조에 대해서 살펴본다.
여기서는 기둥(100)에 접합되는 보(300)의 형태가 I형강인 경우를 예로 들고 있지만, 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)에 접합될 수 있는 보(300)의 형태는 제한되지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)의 외부강관(110)에는 수직으로 보(300)가 접합될 수 있다.
그리고, 적층되는 복수의 내부강관(120)은 보(300)가 접합되는 높이에서 이격한다. 즉, 보(300)가 접합되는 위치에서 복수의 내부강관(120)의 각 층이 구분될 수 있다. 여기서, 복수의 내부강관(120)은 이웃하는 두 내부강관(120) 사이의 간격을 기준으로 상측 내부강관(120a)과 하측 내부강관(120b)으로 구분될 수 있다.
이로 인하여, 기둥(100)에서 보(300)가 접합되는 높이에는 이음부재(130)가 상측 내부강관(120a)과 하측 내부강관(120b)을 연결하고 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)에 콘크리트가 타설되는 경우, 콘크리트는 내부강관(120)의 최하층 내부부터 쌓이게 되고, 하측 내부강관(120b) 내부에 콘크리트가 가득 차게 되면 콘크리트는 복수의 이음부재(130)들 간격 사이로 유출될 수 있다. 유출된 콘크리트는 하측 내부강관(120b)과 외부강관(110) 사이에 타설될 수 있다. 또한, 하측 내부강관(120b)과 외부강관(110) 사이에 타설되는 콘크리트가 상측 내부강관(120a)의 하단까지 쌓이게 되면 상측 내부강관(120a)의 내부에 콘크리트가 타설될 수 있으며, 동일한 과정을 통해 내부강관(120)과 외부강관(110) 전체제 콘크리트가 타설될 수 있다.
이와 같은 방법을 통해, 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)의 외부강관(110)과 내부강관(120)에는 콘크리트가 동시에 타설될 수 있다.
그리고, 일 실시예에서 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)은 하나의 외부강관(110)과 외부강관(110)에 적층되는 복수의 내부강관(120)으로 유닛화될 수 있으며, 이때, 고정부재(140)는 외부강관(110)의 적어도 상하단 부분에 구비되어 외부강관(110)과 내부강관(120)의 간격을 유지시킬 수 있다.
마지막으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥에 대해서 살펴본다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 이중 콘크리트 충전강관 기둥(100)에서 이음부재(130)는 전단연결재(210)로 구성될 수 있다.
여기서, 전단연결재(210)는 복수개로 구성되고, 복수의 전단연결재(210)는 내부강관(120)의 둘레에 내부강관(120)의 둘레로부터 돌출되게 결합될 수 있다.
또한, 전단연결재(210)는 도 2를 참조하여 상술한 이음부재(130)의 기능을 포함하며, 이에 더하여 내부강관(120)과 외부강관(110) 사이에 충전된 콘크리트와 내부강관(120)을 강합성시켜 내부강관(120)에 작용하는 전단하중에 대한 저항력을 보강시킬 수 있다.
다른 일 실시예에서, 전단연결재(210)는 도 4에 도시된 바와 같이 바 형태에 복수의 홀이 천공되어 있고, 복수의 홀을 통하여 주위에 충전되는 콘크리트와 강합성될 수 있는 퍼포본드(perfobond) 연결재로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 이중 콘크리트 충전강관 기둥 110 : 외부강관
120 : 내부강관 130 : 이음부재
140 : 고정부재 210 : 전단연결재
300 : 보

Claims (8)

  1. 내부에 콘크리트가 충전되는 외부강관;
    내부에 콘크리트가 충전되며, 상기 외부강관 내에 복수개가 상호 이격하여 적층되는 내부강관; 및
    이웃하는 복수의 상기 내부강관 각각의 둘레에 복수개가 간격을 두고 상기 내부강관의 길이방향에 평행하게 결합되고, 복수의 상기 내부강관들 사이의 이격된 부위가 적어도 일부 개방되도록 복수의 상기 내부강관들을 연결하는 이음부재;
    를 포함하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이음부재는 철근으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥.
  3. 내부에 콘크리트가 충전되는 외부강관;
    내부에 콘크리트가 충전되며, 상기 외부강관 내에 복수개가 상호 이격하여 적층되는 내부강관; 및
    상기 내부강관의 둘레에 돌출 결합되는 복수의 전단연결재로 구성되고, 복수의 상기 내부강관들 사이의 이격된 부위가 적어도 일부 개방되도록 복수의 상기 내부강관들을 연결하는 이음부재;를 포함하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이중 콘크리트 충전강관 기둥은,
    상기 외부강관 내에서 상기 내부강관의 위치를 고정시키는 고정부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 외부강관의 내측면과 상기 내부강관의 외측면에 결합되는 바로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부강관 및 상기 내부강관은 원형 또는 각형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외부강관의 직경 또는 폭은 200 내지 600 mm로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 콘크리트 충전강관 기둥.
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