KR101380910B1 - Bending preventing steel frame structure - Google Patents

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KR101380910B1 KR1020110084151A KR20110084151A KR101380910B1 KR 101380910 B1 KR101380910 B1 KR 101380910B1 KR 1020110084151 A KR1020110084151 A KR 1020110084151A KR 20110084151 A KR20110084151 A KR 20110084151A KR 101380910 B1 KR101380910 B1 KR 101380910B1
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박찬면
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Abstract

본 발명은 프리스트레스가 인가된 강선을 이용하여 부재의 휨을 방지하는 휨 방지 철골구조에 관한 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휨 방지 철골구조는, 그 내부가 비어 있고 지면으로부터 윗방향을 향하여 설치된 강관; 프리스트레스가 인가되어 인장된 상태로 강관 내부에 설치된 강선; 상기 강선을 상기 강관의 내부에 고정시키는 콘크리트; 및 상기 강관의 단부에 설치되는 지붕 구조물을 구비하며, 상기 강선은 상기 강관의 중심으로부터 외측으로 편심되어 위치한다.The present invention relates to a bending prevention steel structure to prevent the bending of the member by using a pre-stressed steel wire, the bending prevention steel structure according to a preferred embodiment of the present invention, the inside is empty and installed upward from the ground Steel pipe; A steel wire installed inside the steel pipe while being prestressed and tensioned; Concrete for fixing the steel wire to the inside of the steel pipe; And a roof structure installed at an end of the steel pipe, wherein the steel wire is located eccentrically outward from the center of the steel pipe.

Description

휨 방지 철골구조{Bending preventing steel frame structure}Bending preventing steel frame structure

본 발명은 휨 방지 철골구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리스트레스가 인가된 강선을 이용하여 부재의 휨을 방지하는 휨 방지 철골구조에 관한 것이다.The present invention relates to a bending preventing steel frame structure, and more particularly to a bending preventing steel frame structure to prevent the bending of the member using a steel wire to which prestress is applied.

일반적으로, 철골구조는 수직방향으로 세워지는 기둥을 포함하며, 추가적으로 수평 또는 경사진 빔이 기둥에 연결될 수 있다. 여기서 기둥 또는 빔으로는 CFT(concrete filled steel tube), I빔, 또는 H빔이 사용된다.In general, the steel structure includes a column that is erected in a vertical direction, and additionally horizontal or inclined beams may be connected to the column. Here, the pillar or beam is a concrete filled steel tube (CFT), an I beam, or an H beam.

도 1은 이러한 일반적인 철골구조가 설치된 직후의 상태를 나타낸 구조도이고, 도 2는 철골구조가 설치된 후 시간의 경과에 따라 철골구조를 이루는 부재(이하, '건축부재'라 함)의 변형이 일어난 상태를 나타낸 구조도이다.1 is a structural diagram showing a state immediately after such a general steel structure is installed, Figure 2 is a state in which deformation of the member forming the steel structure (hereinafter, referred to as 'building member') over time after the steel structure is installed It is a structural diagram showing.

도 1 및 도 2에는 기둥으로서 수직방향으로 세워진 강관(2), 및 이와 연결된 경사진 빔이 지붕 구조물(8)을 형성하고 있는 철골구조가 도시되어 있다.1 and 2 show a steel structure 2 in which the steel pipe 2, which is erected in the vertical direction as a column, and an inclined beam connected thereto form the roof structure 8.

철골구조가 설치된 직후에는 도 1의 상태가 그대로 유지될 수도 있지만, 철골구조를 포함한 건물의 하중 또는 외력으로 인하여 시간이 지날수록 강관(2) 및 지붕 구조물(8)의 변형이 일어나게 되어, 결국 도 2의 상태가 된다. 나아가, 변형이 더욱 진행되면 건물이 붕괴될 수 있다.Immediately after the steel structure is installed, the state of FIG. 1 may be maintained. However, due to the load or external force of the building including the steel structure, deformation of the steel pipe 2 and the roof structure 8 occurs over time. It becomes the state of 2. Furthermore, further deformation can lead to building collapse.

상술한 문제 발생을 방지하기 위하여 강성이 높은 건축부재를 사용하거나, 두께가 두꺼운 건축부재를 사용하려는 시도가 있다.In order to prevent the above-mentioned problem, there is an attempt to use a rigid building member or a thick building member.

그러나 강성이 높은 건축부재는 단가가 매우 높고, 두께가 두꺼운 건축부재를 사용하게 되면 단가가 상승할 뿐만 아니라 건물의 자중이 늘어나기 때문에 건축부재가 지지해야 할 중량이 늘어나게 되는 문제가 있다.However, the high rigidity of the building member is very high unit price, when using a thick building member not only increases the unit cost but also increases the weight of the building, there is a problem that the weight to be supported by the building member increases.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 철골구조의 변형을 방지하는 휨 방지 철골구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a bending preventing steel structure to prevent deformation of the steel structure.

본 발명의 다른 목적은, 단가가 저렴한 휨 방지 철골구조를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide an anti-bending steel frame structure having a low cost.

본 발명의 또 다른 목적은, 건물의 자중을 크게 상승시키지 않는 휨 방지 철골구조를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a bending preventing steel frame structure that does not significantly increase the weight of a building.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휨 방지 철골구조는, 그 내부가 비어 있고 지면으로부터 윗방향을 향하여 설치된 강관; 프리스트레스가 인가되어 인장된 상태로 강관 내부에 설치된 강선; 상기 강선을 상기 강관의 내부에 고정시키는 콘크리트; 및 상기 강관의 단부에 설치되는 지붕 구조물을 구비하며, 상기 강선은 상기 강관의 중심으로부터 외측으로 편심되어 위치한다.In order to achieve the above object, the anti-bending steel frame structure according to a preferred embodiment of the present invention, the steel pipe is empty and the interior is installed upward from the ground; A steel wire installed inside the steel pipe while being prestressed and tensioned; Concrete for fixing the steel wire to the inside of the steel pipe; And a roof structure installed at an end of the steel pipe, wherein the steel wire is located eccentrically outward from the center of the steel pipe.

바람직하게, 상기 강관은 폭 방향 단면이 원형 또는 다각형이다.Preferably, the steel pipe is circular or polygonal in cross section in the width direction.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.The present invention has the following effects.

첫째, 철골구조의 변형이 방지된다.First, deformation of the steel structure is prevented.

둘째, 철골구조의 단가가 저렴하다.Second, the unit price of steel structure is low.

셋째, 본 발명에 따른 휨 방지 철골구조로 인하여 건물의 자중이 크게 상승되지 않는다.Third, the weight of the building is not significantly increased due to the bending prevention steel structure according to the present invention.

넷째, 본 발명에 따른 휨 방지 철골구조를 채용하면 철골구조 및 건물의 수명이 늘어나게 된다.Fourth, when adopting the anti-bending steel structure according to the present invention will increase the life of the steel structure and building.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 철골구조가 설치된 직후의 상태를 나타낸 구조도.
도 2는 철골구조가 설치된 후 시간의 경과에 따라 철골구조를 이루는 부재의 변형이 일어난 상태를 나타낸 구조도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 휨 방지 철골구조의 구조도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 측단면도
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 종단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 휨 방지 철골구조에 사용되는 강관의 측단면도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given above, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as interpretation.
1 is a structural diagram showing a state immediately after the steel frame structure is installed.
Figure 2 is a structural diagram showing a state in which deformation of the members forming the steel structure occurs over time after the steel structure is installed.
3 is a structural diagram of a bending prevention steel structure according to a first embodiment of the present invention.
4 is a side cross-sectional view taken along line IV-IV 'of FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 4. FIG.
Figure 6 is a side cross-sectional view of a steel pipe used in the bending protection steel structure according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휨 방지 철골구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the bending protection steel structure according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each element or a specific part constituting the element is exaggerated, omitted or schematically shown for convenience and clarity of description. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the following description, it is to be understood that the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 휨 방지 철골구조의 구조도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 측단면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 종단면도이다.3 is a structural diagram of a bending preventing steel structure according to a first embodiment of the present invention, Figure 4 is a side cross-sectional view taken along the line IV-IV 'of Figure 3, Figure 5 is taken along the line V-V' of FIG. Longitudinal section.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 휨 방지 철골구조 는 강관(2)와, 강선(4)과, 콘크리트(6), 지붕 구조물(8)을 포함한다.3 to 5, the anti-bending steel frame structure according to the first embodiment of the present invention includes a steel pipe (2), steel wire (4), concrete (6), roof structure (8).

강관(2)은 강(鋼) 재질이고, 그 내부가 비어 있으며 지면으로부터 윗방향을 향하여 설치된다. 또한 폭 방향 단면이 직사각형이며 길이 방향을 따라 길쭉하게 형성된다.The steel pipe 2 is made of steel, the inside of which is empty and installed upward from the ground. The cross section in the width direction is rectangular and elongated along the length direction.

강선(4)은 강관(2)의 길이 방향을 따라 강관(2)의 내부에 위치하게 된다. 여기서 강선(4)이라 함은, 강 재질의 선뿐만 아니라, 강봉, 또는 철근 등도 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.The steel wire 4 is located inside the steel pipe 2 along the longitudinal direction of the steel pipe (2). Here, the steel wire 4 is to be understood as a concept including not only steel wire but also steel bars or rebars.

콘크리트(6)는 상기 강선(4)을 강관(2)의 내부에 고정시키며, 지붕 구조물(8)은 강관(2)의 단부에 설치된다.Concrete 6 fixes the steel wire 4 to the inside of the steel pipe 2, the roof structure 8 is installed at the end of the steel pipe (2).

강선(4)이 강관(2) 내에 설치되기 전에, 강선(4)의 양단을 당기는 클램프(미도시) 등에 의하여 강선(4)에 프리스트레스가 인가된다. 강선(4)은 이 프리스트레스에 의하여 인장된 상태에서 강선(4)의 길이 방향을 따라 강관(2) 내에 위치시키며, 이 상태에서 콘크리트(6)가 강관(2) 내부에 주입된다. 강선(4)은 강관(2)의 중심으로부터 외측으로 편심되어 위치한다. Before the steel wire 4 is installed in the steel pipe 2, prestress is applied to the steel wire 4 by a clamp (not shown) or the like which pulls both ends of the steel wire 4. The steel wire 4 is positioned in the steel pipe 2 along the longitudinal direction of the steel wire 4 in a state in which the steel wire 4 is tensioned by the prestress, and concrete 6 is injected into the steel pipe 2 in this state. The steel wire 4 is located eccentrically outward from the center of the steel pipe 2.

콘크리트(6)가 강관(2)에 주입되고 양생이 완료된 후에 강선(4)의 양단을 잡고 있었던 클램프를 풀게 되면, 강선(4)은 자연스럽게 원상태로 회복되려는 응력을 받게 된다. 그러나, 강선(4)은 콘크리트(6)에 의하여 단단하게 고정되어 있고, 콘크리트(6)는 강관(2)의 내부에 단단하게 고정되기 때문에, 강선(4)이 원상태로 회복되려는 응력이 콘크리트(6) 및 강관(2)에 작용하게 된다.When the concrete 6 is injected into the steel pipe 2 and the clamp is held on both ends of the steel wire 4 after curing is completed, the steel wire 4 is naturally stressed to recover. However, since the steel wire 4 is firmly fixed by the concrete 6, and the concrete 6 is firmly fixed inside the steel pipe 2, the stress that the steel wire 4 is to be restored to its original state is reduced to concrete ( 6) and the steel pipe (2).

도 5의 화살표는 응력이 가해지는 방향을 나타낸다. 즉, 강선(4)이 위치한 부위인 강관(2)의 외측 부위에는 화살표 방향을 따라 압축력이 가해지게 되고, 강선(4)이 위치한 부위의 반대 부위인 강관(2)의 내측 부위에는 화살표 방향을 따라 인장력이 가해지게 된다.Arrows in FIG. 5 indicate the direction in which stress is applied. That is, a compressive force is applied along the direction of the arrow to the outer portion of the steel pipe 2, which is the portion where the steel wire 4 is located, and the arrow direction is applied to the inner portion of the steel pipe 2, which is the opposite of the portion where the steel wire 4 is located. As a result, tension is applied.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 휨 방지 철골구조에 사용되는 강관의 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view of a steel pipe used in the anti-bending steel frame structure according to a second embodiment of the present invention.

제2실시예는 강관(2a)의 폭 방향 단면이 원형인 것을 제외하면 제1실시예와 동일하다. 또한, 같은 역할을 수행하는 부재는 같은 도면부호로 표시하였다. 강관(2a)의 단면의 형상은 이외에도 다각형 등 다양한 형상을 취할 수 있다.The second embodiment is the same as the first embodiment except that the cross section in the width direction of the steel pipe 2a is circular. In addition, members performing the same role are denoted by the same reference numerals. The shape of the cross section of the steel pipe 2a can take various shapes such as polygons.

본 발명에 따른 휨 방지 철골구조에서, 상술한 바와 같이 강관(2, 2a)의 외측부위에는 압축력이 내측부위에는 인장력이 가해지기 때문에, 강관(2, 2a)의 설치방향을 적절히 배치하는 것에 의하여 건물의 철골구조의 변형을 줄이거나 방지할 수 있다.In the anti-bending steel frame structure according to the present invention, since the compressive force is applied to the outer portion of the steel pipes (2, 2a) as described above, the tensile force is applied to the inner portion of the steel pipe (2, 2a), so that the installation direction of the steel pipe (2, 2a) by appropriately arranged It can reduce or prevent deformation of steel structure.

예컨대, 도 2에 도시된 철골구조 중 좌측 강관(2)을 참조하면, 이 강관(2)의 좌측면에는 인장력이 가해지고, 우측면에는 압축력이 가해져서 강관(2)이 변형된 것을 알 수 있다. For example, referring to the left steel pipe (2) of the steel structure shown in Figure 2, it can be seen that the tensile force is applied to the left side of the steel pipe (2), the compressive force is applied to the right side of the steel pipe (2). .

원래, 좌측 강관(2)의 좌측벽은 지붕 구조물(8)의 하중 또는 외력에 의하여 인장력을 받게 되나, 도 3과 같이 본 발명의 휨 방지 철골구조를 적용하면, 강선(4)에 의하여 좌측 강관(2)의 좌측벽에 가해지게 되는 압축력이, 지붕 구조물(8) 또는 외력에 의해 좌측 강관(2)의 좌측벽에 가해지게 되는 인장력을 상쇄하게 된다. Originally, the left wall of the left steel pipe (2) is subjected to a tensile force by the load or external force of the roof structure (8), but when applying the anti-bending steel structure of the present invention as shown in Figure 3, the left steel pipe by the steel wire (4) The compressive force applied to the left wall of (2) cancels the tensile force applied to the left wall of the left steel pipe 2 by the roof structure 8 or an external force.

반대로, 원래, 좌측 강관(2)의 우측벽은 지붕 구조물(8)의 하중 또는 외력에 의하여 압축력을 받게 되나, 도 3과 같이 본 발명의 휨 방지 철골구조를 적용하면, 강선(4)에 의하여 좌측 강관(2)의 우측벽에 가해지게 되는 인장력이, 지붕 구조물(8) 또는 외력에 의해 좌측 강관(2)의 우측벽에 가해지게 되는 압축력을 상쇄하게 된다. On the contrary, originally, the right side wall of the left steel pipe 2 is subjected to a compressive force by the load or the external force of the roof structure 8, but by applying the bending preventing steel structure of the present invention as shown in Figure 3, by the steel wire (4) The tensile force applied to the right wall of the left steel pipe 2 cancels the compressive force applied to the right wall of the left steel pipe 2 by the roof structure 8 or an external force.

따라서, 본 발명에 따른 휨 방지 철골구조를 건물에 적용하게 되면, 철골구조의 하중에 의하여 강관(2, 2a)에 가해지는 응력과, 강선(4)에 의하여 강관(2, 2a)에 가해지는 응력이 서로 상쇄되기 때문에 철골구조의 변형이 획기적으로 줄어들거나 방지될 수 있다. 또한, 굳이 강성이 매우 높은 건축부재를 사용할 필요가 없고 건축부재 자체의 두께를 늘릴 필요가 없으므로, 건물시공의 단가가 저렴하면서도 건물의 자중이 크게 늘어나지 않는 장점이 있다.Accordingly, when the anti-bending steel frame structure according to the present invention is applied to a building, the stress applied to the steel pipes 2 and 2a by the load of the steel frame structure and the steel wires 2 and 2a by the steel wire 4 are applied. Since the stresses cancel each other, the deformation of the steel structure can be significantly reduced or prevented. In addition, since it is not necessary to use a very high rigidity of the building member and does not need to increase the thickness of the building member itself, there is an advantage that the cost of building construction is low, but the weight of the building does not increase significantly.

게다가, 철골구조의 변형이 방지되므로 철골구조 및 건물의 수명이 늘어나는 장점이 있다.In addition, since the deformation of the steel structure is prevented, there is an advantage that the service life of the steel structure and the building is increased.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

2, 2a : 강관 4 : 강선
6 : 콘크리트 8 : 지붕 구조물
2, 2a: steel pipe 4: steel wire
6: concrete 8: roof structure

Claims (2)

그 내부가 비어 있고 지면으로부터 윗방향을 향하여 설치된 강관;
상기 강관의 내측방향으로 치우치게 상기 강관의 상단부에 설치되는 지붕 구조물;
프리스트레스가 인가되어 인장된 상태로 상기 강관의 내부에 설치되되, 상기 지붕 구조물의 설치 방향과 반대되도록 상기 강관의 외측 부위에 편심되게 설치되는 강선; 및
상기 강선을 둘러싸도록 상기 강관의 내부에 주입되어, 상기 강선을 상기 강관의 내부에 고정시키는 콘트리트를 구비하며;
상기 지붕 구조물의 하중에 의하여 상기 강관과 상기 콘크리트 각각의 외측 부위에 작용하는 인장력은, 상기 강선의 압축력에 의하여 상기 강관과 상기 콘크리트 각각의 외측 부위에 작용하는 압축력에 의하여 상쇄되고,
상기 지붕 구조물의 하중에 의하여 상기 강관과 상기 콘크리트 각각의 내측 부위에 작용하는 압축력은, 상기 강선의 압축력에 의하여 상기 강관과 상기 콘크리트 각각의 내측 부위에 작용하는 인장력에 의하여 상쇄되는 것을 특징으로 하는 휨 방지 철골구조.
A steel pipe whose interior is empty and installed upward from the ground;
A roof structure installed at an upper end of the steel pipe to be inclined in an inner direction of the steel pipe;
A steel wire that is installed inside the steel pipe in a pre-stressed and tensioned state, the steel wire being eccentrically installed on an outer portion of the steel pipe so as to be opposite to the installation direction of the roof structure; And
A concrete which is injected into the steel pipe to surround the steel wire and fixes the steel wire to the inside of the steel pipe;
The tensile force acting on the outer portions of the steel pipe and the concrete by the load of the roof structure is offset by the compressive force acting on the outer portions of the steel pipe and the concrete by the compressive force of the steel wire,
The compressive force acting on the inner portions of the steel pipe and the concrete by the load of the roof structure is canceled by the tensile force acting on the inner portions of the steel pipe and the concrete by the compressive force of the steel wire. Resistant steel structure.
제1항에 있어서,
상기 강관은 폭 방향 단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 휨 방지 철골구조.
The method of claim 1,
The steel pipe is a warp-resistant steel structure, characterized in that the cross section in the width direction circular or polygonal.
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KR20100063538A (en) * 2008-12-03 2010-06-11 한국건설기술연구원 Concrete filled tube girder reinforced with steel wire and manufacturing method of the same
KR20110070421A (en) * 2009-12-18 2011-06-24 재단법인 포항산업과학연구원 Steel structure having tensioning apparatus

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