KR101373262B1 - 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수의 연결판에 의해 마주보는 상태로 연결되는 복수의 T형강과 이들 T형강들 사이에 벌어진 간격을 마감재로 마감하여 공동을 갖는 철골구조를 형성하고, 이 공동안에 콘크리트를 타설하여 제작함으로써, 십자형으로 대향하는 CT형강 및, 상기 CT형강을 연결판에 의해 볼트/너트로 결합하고, 각각의 CT형강 플랜지에 마감재를 접합하여 공동을 형성하는 구성이 두께가 얇은 강판을 절곡하여 형성할 수 있으므로 경량이면서 구조 성능이 뛰어나며, 마감재의 양단부를 다단으로 절곡하여 공동에 타설되는 충진콘크리트와의 마감재와의 접합 및 결합력을 높일 수 있으므로 압축력에 대한 강관기둥의 좌굴내성을 동일한 크기 및 철골 양이 다른 철골구조와 비교하여 높은 강성 및 내구강도를 더욱 향상시켜 유지할 수 있는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥에 관한 것이다.

Description

연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥{Connecting plate crossing type concrete filled tubular column}

본 발명은, 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기둥의 좌,우폭에 따라 대향하는 T자 형상의 CT형강을 복수의 연결판으로 연결하고, 복수의 연결판으로 연결된 CT형강들 사이에 벌어진 간격을 마감재로 마감하여 공동을 갖는 철골구조를 형성하고, 이 공동안에 콘크리트를 타설하여 제작하는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 충전 강관기둥(Concrete Filled Steel Tube Column)은, 강판과 콘크리트를 이용한 폐단면부재로써, 휨모멘트를 부담하는 강관이 외측에 있고, 축력을 부담하는 콘크리트가 내측에 있어 강관이 내부 콘크리트를 구속하는 한편, 콘크리트가 강관의 국부 좌굴을 막아주는 상호작용의 효과에 의하여 강도와 에너지 흡수능력이 다른 구조 시스템에 비하여 매우 우수한 구조 시스템이므로 최근에는 고층건물 뿐만 아니라 저층건물 및 대공간 구조물에서도 그 사용빈도가 늘어나는 추세에 있다.

일 예로, 특허등록 제0684931호로 '절곡성형 철판을 이용한 조립식 폐쇄형 철골부재 및 이의 설치구조'가 개시된 바 있는데, 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 양단이 안쪽으로 굽혀진 절곡부(105)가 형성되도록 L형의 단위부재(103)를 제작한 뒤, 상기 절곡부(105)가 면접촉되도록 L형의 단위부재(103)를 연결하여 사각형으로 형성한 후, 상기 4개의 단위부재(103)가 연결되어 형성된 공간(110)에 콘크리트를 타설하여 철골기둥(100)을 완성하도록 되어 있다.

그러나 선 등록된 특허는, 구조적인 장점에도 불구하고 강판의 폭두께비 제한 때문에 강판의 두께가 두꺼워지고, 기둥과 보가 만나는 접합부가 구조적으로 취약하여 철골기둥의 외측 또는 내측에 보강 다이아프램 철판이나 관통 다이아프램 철판을 설치하여 구조적인 안전성을 확보하여야하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 보강 혹은 관통 다이아프램 철판은 특수한 용접기술이 필요할 뿐만 아니라 강관 내부에 콘크리트를 충전할 경우, 다이아프램 철판이 콘크리트 타설을 방해하기 때문에 시공품질을 확보하기가 곤란하며, 구조 내력에 비하여 강관의 제작비용이 과다해지고 시공성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 상술한 바와 같은 종래의 제반결함을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 기둥의 좌,우폭에 따라 대향하는 T자 형상의 CT형강을 복수의 연결판으로 연결하고, 복수의 연결판으로 연결된 CT형강들 사이에 벌어진 간격을 두께가 얇은 강판을 절곡한 마감재를 이용하여 경량이면서도 구조 성능이 뛰어난 강관기둥을 제작할 수 있는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 십자형 조립형강의 CT형강 플랜지에 양단부가 절곡된 마감재를 접합함으로써 콘크리트와 철판의 접합 및 결합력을 높일 수 있는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 십자형으로 조립형강을 형성하기 때문에 보강재의 설치 및 콘크리트 타설이 용이하여 시공성을 향상시킬 수 있으며, CT형강 내면에 보강재를 성형하므로 콘크리트와의 접합력을 높일 수 있으므로 안정성을 향상시킬 수 있는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 십자형 조립형강의 플랜지 양끝단 대각선 길이에 PRD 기둥직경이 결정되므로 동일한 PRD 기둥를 사용할 경우보다 높은 구조성능 및 철골단면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 양측의 단면 성능이 동일하여 전체 단면을 모두 이용할 수 있으므로 공사비 절감 및 공기를 단축시킬 수 있는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥을 제공함에 있다.

본 발명 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥은,

웹에 플랜지가 직각으로 연결된 CT형강을 방사상으로 구비하여 내부에 충진콘크리트가 타설되도록 공동을 형성하는 조립형강과;

상기 조립형강의 대향하는 CT형강을 기둥의 좌,우폭에 따라 각각 연결하는 연결판과;

상기 조립형강의 각 모서리에 CT형강의 플랜지와 접합되는 마감재를 포함하여 구성되며,

상기 마감재는, 양단이 조립형강 내측으로 절곡되는 절곡부가 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥에 의하면, 기둥의 좌,우폭에 따라 대향하는 T자 형상의 CT형강을 복수의 연결판으로 연결하고, 복수의 연결판으로 연결된 CT형강들 사이에 벌어진 간격을 두께가 얇은 강판을 절곡한 마감재를 이용하여 경량이면서도 구조 성능이 뛰어난 강관기둥을 제작할 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥에 의하면, 마감재의 양단부를 1단 또는 2단 즉 다단으로 절곡된 절곡부와, CT형강 내면에 형성된 보강재가 공동에 타설되는 충진콘크리트와의 접합력을 높일 수 있으므로 안정성을 향상시킴과 아울러 압축력에 대한 강관기둥의 좌굴내성을 동일한 크기 및 철골 양이 다른 철골구조와 비교하여 높은 강성 및 내구강도를 더욱 향상시켜 유지할 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥에 의하면, CT형강 플랜지 양끝단 대각선 길이에 결정되는 PRD가 동일한 기둥의 PRD 기둥를 사용할 때보다 높은 구조성능 및 철골단면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 양측의 단면 성능이 동일하여 전체단면을 모두 이용할 수 있으므로 공사비 절감은 물론 지하층 기둥을 완성시킬 때에도 별도의 거푸집 작업없이 강관기둥 내부에 콘크리트를 충전시킴으로써, 지하층 기둥을 손쉽게 완성시켜 공기를 단축시킬 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

도 1은 종래의 철골부재를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 일부절개 사시도
도 3은 본 발명 다른 실시예의 정면구성도
도 4는 본 발명 또 다른 실시예의 정면구성도
도 5는 본 발명의 평면구성도
도 6은 본 발명 마감재의 다른 실시예를 나타낸 평면구성도
도 7은 도 5 마감재의 다른 실시예를 나타낸 평면구성도
도 8은 본 발명 마감재의 또 다른 실시예를 나타낸 평면구성도
도 9는 도 8 마감재의 다른 실시예를 나타낸 평면구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일부절개 사시도이다.

본 발명 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥은, 웹(31a)에 플랜지(31b)가 직각으로 연결된 CT형강(31)을 방사상으로 구비하여 내부에 충진콘크리트(9)가 타설되도록 공동(32)을 형성하는 조립형강(3)이 구성되고, 상기 조립형강(3)의 대향하는 CT형강(31)(31')을 기둥의 좌,우폭에 따라 각각 연결하는 연결판(5)이 구성되며, 상기 조립형강(3)의 각 모서리에 CT형강(31)(31')의 플랜지(31b)와 접합되는 마감재(7)를 포함하여 구성되고, 상기 마감재(7)는, 양단이 조립형강(3) 내측으로 절곡되는 절곡부(71)가 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 절곡부(71)는 예각으로 절곡되는 것이 바람직하다.

상기 절곡부(71)는 다단으로 절곡되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 CT형강(31)(31') 내부에 연결판(5)이 설치되도록 일정간격으로 돌출되는 보강재(33)(33')를 더 포함하여 구성된다.

상기 CT형강(31)(31')의 보강재(33)(33') 사이에 장착되어 기둥을 보강하는 보강지지편(34)을 더 포함하여 구성된다.

상기 보강지지편(34)은 서로 교차되게 구성되는 것이 바람직하다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 결합 및 설치과정을 설명한다.

먼저, 중앙의 웹(31a)과, 이 웹(31a)의 일단에 직각으로 플랜지(31b)를 연결한 CT형강(31)을 구성하고, 이 CT형강(31)을 사면에서 방사상으로 배열되도록 하여 조립형강(3)을 구성한다.

여기서 CT형강(31)이란, 일반적인 H형강을 이등분해 T자 모양으로 만든 형강으로, 웹(31a)의 길이가 플랜지(31b)의 길이보다 짧은 것을 말한다.

상기 조립형강(3)의 대향하는 한 쌍의 CT형강(31)(31')은 보통 900mm 이상의 간격을 두고 배열되는 것이 바람직하며, 상기 한 쌍의 CT형강(31)(31')은 기둥의 좌,우폭에 따라 연결판(5)으로 연결하는데, 상기 연결판(5)은 L자 형상의 형강이 바람직하나, 띠 형상의 형강 등 다양한 형태로도 사용이 가능하다.

상기 연결판(5)은, 상기 CT형강(31)(31') 내부에 돌출된 보강재(33) 및 웹(31a)의 측면에 수직 및 수평 볼트(51)(53)에 체결됨으로써 대향하는 한 쌍의 CT형강(31)(31')이 연결되는 것이다.

상기의 방법으로 조립형강(3)의 대향하는 한 쌍의 CT형강을 연결판(5)으로 연결하고, 대향하는 한 쌍의 CT형강을 연결판(5')으로 하는데, 상기 연결판(5)(5')은 서로 교차되게 설치되는 것이 바람직하며, 상기 연결판(5)(5')은 서로 등진 상태로 인접하게 되며, 축방향으로 일정 간격을 두고 이격된 보강재(33)와 마찬가지로 서로 다른 보강재(33')에 결합된 연결판(5)은 일정한 간격을 유지하도록 되어 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 CT형강(31)(31')의 플랜지(31b) 변형 및 파손을 방지하기 위해 플랜지(31b) 내면에 웹(31a) 및 플랜지(31b)와 직교하는 방향으로 보강재(33)가 돌출되어 플랜지(31b)의 내력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 상기 보강재(33)는 플랜지(31b)에 접합되는 철골보(20)로부터 작용하는 압축,인장력에 저항하게 됨으로 인해 플랜지(31b)의 변형 및 파손을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 CT형강(31)(31') 내부에 일정간격으로 돌출된 보강재(33)(33') 사이에 기둥을 보강하는 한 쌍의 보강지지편(34)을 장착하는데, 상기 보강지지편(34)은 L자 형상이나 띠 형상의 형강 중 어느 하나로 형성되어 보강재(33)(33')가 교차되도록 경사지게 장착하는 것이 바람직하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보강지지편(34) 하부에 기둥의 경간이 크거나 층수가 높아 수평력에 의한 휨모멘트의 영향이 클 경우 및 층 중간에 기둥이 벌어지는 현상을 방지하기 위하여 보강지지편(34')과 연결판(5)(5')을 다단으로 설치하여 기둥의 강도를 보강할 수 있는 것이다.

한편, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 CT형강(31)(31')이 방사상으로 구비된 조립형강(3)의 각 모서리에 마감재(7)를 접합하여 마감하는데, 상기 마감재(7)의 절곡부(71)는 공동(32)에 위치하도록 예각으로 절곡되며, 상기 절곡부(71)는 필요에 따라 다단 즉, 1단 또는 2단으로 절곡되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마감재(7)의 절곡부(71)는 CT형강(31)(31')의 플랜지(31b) 단부에 접촉되고, 상기 플랜지(31b) 단부와 절곡부(71)는 용접 등에 의해 접합되면서 CT형강(31)(31')과 마감재(7) 내부에 공동(32)을 형성하는 강관기둥(1)의 외형을 완성하게 되는데, 상기 강관기둥(1)은 상기 연결관(5)의 길이 및 CT형강(31)(31')의 웹(31a) 길이에 따라 직사각형의 단면을 갖을 수도 있으나, 통상적으로 정사각형에 가까운 단면을 갖게 되는 것이다.

상기의 과정으로 완성된 강관기둥(1)의 공동(32)에 충진콘크리트(9)를 타설하면, 보강재(33)(33') 및 마감재(7)의 절곡부(71)가 충진콘크리트(9) 안으로 묻혀 견고하게 지지하도록 보강함으로써, 좌굴내성을 더욱 높여 같은 압축력에 대해 강관기둥(1)의 강성을 높일 수 있으며, 상기 강관기둥(1)의 전체 단면이 정사각형에 가까운 형태를 가지는 바, 유사한 형태의 다른 강관기둥과 마찬가지로 일반 H형강이나 SRC기둥에 비하여 단면적을 상대적으로 더 작게 만들거나, 적은 양의 철골을 사용하는 것이 가능하게 되는 것이다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마감재(7)의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 마감재(7)의 절곡부(71)는 둔각을 이루도록 절곡되며, 상기 절곡부(71)의 곡선부분이 플랜지(31b)의 단부에 각각 선접촉된 상태로 용접 등에 의해 접합하게 된다.

또한 본 발명의 다른 실시예는, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 조립형강(3)의 각 CT형강(31)(31') 플랜지(31b)를 직선으로 연결하면서 양단부에 절곡부(71)가 형성되는 평판의 마감재(7')를 사용할 수 있으며, 상기 마감재(7')를 사용하면 강관기둥(1')은 정팔각형에 가까운 단면을 갖게 되는데, 상기 마감재(7')의 절곡부(71)는 다단으로 절곡됨이 바람직하다.

여기서, 상기 마감재(7)의 절곡부(71)가 충진콘크리트(9) 안으로 묻혀 보강재 역할을 함과 동시에 좌굴내성을 더욱 높여 같은 압축력에 대해 강관기둥(1')의 강성을 높일 수 있으며, 상기 강관기둥(1')의 전체 단면이 정팔각형에 가까운 형태를 가지는 바, 유사한 형태의 다른 강관기둥과 마찬가지로 일반 H형강이나 SRC기둥에 비하여 단면적을 상대적으로 더 작게 만들거나, 적은 양의 철골을 사용하는 것이 가능하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명하였으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

1,1': 강관기둥 3: 조립형강
31: CT형강 31a: 웹
31b: 플랜지 33: 보강재
34: 보강지지편 5: 연결판
7: 마감재 71: 절곡부

Claims (6)

1. 웹에 플랜지가 직각으로 연결된 CT형강을 방사상으로 구비하여 내부에 충진콘크리트가 타설되도록 공동을 형성하는 조립형강과;
   상기 조립형강의 대향하는 CT형강을 기둥의 좌,우폭에 따라 각각 연결하는 연결판과;
   상기 CT형강 내부에 연결판이 설치되도록 일정간격으로 돌출되어 플랜지의 내력을 높이며, 플랜지에 접합되는 철골보로부터 작용하는 압축,인장력에 저항하여 플랜지의 변형 및 파손을 방지하는 보강재와;
   상기 보강재 사이에 L자 형상이나 띠 형상의 형강 중 어느 하나로 장착되어 휨모멘트에 의한 기둥의 벌어지는 현상을 방지하도록 보강하는 보강지지편과;
   상기 조립형강의 각 모서리에 CT형강의 플랜지와 접합되도록 양단이 조립형강 내측으로 절곡부가 절곡되는 마감재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 절곡부는 예각으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 절곡부는 다단으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강지지편은 서로 교차되게 구성되는 것을 특징으로 하는 연결판 교차식 콘크리트 충전 강관기둥.
   

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