KR101921834B1

KR101921834B1 - 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥

Info

Publication number: KR101921834B1
Application number: KR1020170132237A
Authority: KR
Inventors: 남순우
Original assignee: 아이앤티엔지니어링(주)
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2018-11-23

Abstract

본 발명은 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외측으로 둘출되는 돌출부가 형성되는 데크를 이용하여 중공부가 형성된 각형 단면의 본체를 형성하도록 하고, 본체의 외부에 프리캐스트 콘크리트를 형성하여 공장제작하고 본체의 중공부는 현장에서 콘크리트를 타설하여 완성하도록 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 강판을 절곡하여 형성하며 외측으로 돌출되도록 1개 이상의 돌출부가 형성되는 수직 방향 판 형상의 돌출 데크와, ㄴ형 단면의 일정 길이로 형성되며, 4개의 돌출 데크가 사각형 단면을 갖도록 위치시켜 인접한 돌출 데크와 돌출 데크의 모서리를 연결하도록 구성되는 모서리 앵글로 이루어지는 본체와; 본체의 내부에 수직방향으로 배근되는 복수의 주근과; 상기 본체의 외부에 프리캐스트로 제작되는 외부콘크리트;을 포함하여 이루어진다.

Description

돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥{Steel-Concrete Hybrid Column Using Deck Plate}

본 발명은 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외측으로 둘출되는 돌출부가 형성되는 데크를 이용하여 중공부가 형성된 각형 단면의 본체를 형성하도록 하고, 본체의 외부에 프리캐스트 콘크리트를 형성하여 공장제작하고 본체의 중공부는 현장에서 콘크리트를 타설하여 완성하도록 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥에 관한 것이다.

건물이 고층화되면서 구조시스템은 수직하중은 물론 바람, 지진 등의 수평하중을 더욱 효율적으로 지지할 수 있어야 하며, 이것은 단면의 증가율에 비해서 내력의 증가율이 높은 기둥부재를 요구하는 것이다. 이러한 점에서 합성기둥을 사용하면 단면의 증가없이도 내력과 변형능력을 크게 증가시킬 수 있으므로 효율성이 높은 구조물을 얻을 수 있다. 이러한 요인에서 H형강이 매입된 합성기둥이 많이 사용되며 콘크리트 충전 강관 구조가 많은 주목을 받고 있으며, 초고층 구조물에서 기둥 부재를 설계함에 있어서는 철골 기둥이나 철골 부재를 고강도 콘크리트로 보강한 합성기둥(Hybrid Column)이 건물의 내부 공간을 효과적으로 사용할 수 있도록 적절한 크기로 계획될 수 있으므로 자주 사용되고 있다.

또한, 공장에서 미리 제작하는 프리캐스트 콘크리트(이하 PC)는 제작 후 현장설치로 현장관리가 용이하고, 공기단축과 시공성 향상 등의 장점을 갖는다. 그러나 공장제작 한 프리캐스트 콘크리트 부재를 현장에서 설치하는 과정에서 운반 및 양중에 대한 사전검토가 필요하며, 현장에 반입된 프리캐스트 콘크리트 부재를 위한 야적공간 계획과 타워크레인 또는 하이드로 크레인 운용에 대한 사전 검토가 필수적이며, 또한 PC 부재의 단가는 중량으로 산정되기 때문에 과도한 중량은 원가와 직결될 수 밖에 없기 때문에 PC부재의 중량을 절감시키는 것이 경제성과 경쟁력 확보를 위하여 가장 중요하다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1178381호 "각형강관을 이용한 프리캐스트 콘크리트 합성기둥 및 이의 제작방법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '2개의 절곡강판(100a)(100b)이 결합되어 단면이 중공(110)이 형성된 사각형의 형상을 갖도록 형성되며, 길이방향의 일정한 간격으로 각 모서리가 길이방향에 대하여 직각으로 잘린 결합구(120)가 형성되고, 외측면에는 일정간격으로 스터드커넥터(130)가 구성되는 각형강관(100); 직각삼각형의 형상으로 상기 각형강관(100)의 결합구(120)에 최장변이 각각 끼워져 방사형으로 결합되어 각형 강관(100)을 중심으로 내부에 위치하는 내부보강부(210)와 각형강관(100)을 중심으로 외부에 위치하는 외부보강부(220)로 구성되며, 내부보강부(210)의 중앙부에 통공(211)이 형성되며, 외부보강부(220)는 직각모서리에 절취면(221)이 형성되며 양측의 예각모서리는 외측부에 호형홈(222)이 구성되는 보강판(200); 상기 각형강관(100)의 외부에 프리캐스트로 제작되는 외부콘크리트(500);로 구성되는 것을 특징으로 하는 각형강관을 이용한 프리캐스트 콘크리트 합성기둥'을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 스터드커넥터를 박판의 절곡강판(100a)(100b)에 용접하여 결합하도록 하여야 하나 박판의 절곡강판(100a)(100b)에 다수의 스터드커넥터를 용접하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 용접시에 절곡강판(100a)(100b)의 손상이 오는 문제점이 있었다.

특허등록 제1178381호 "각형강관을 이용한 프리캐스트 콘크리트 합성기둥 및 이의 제작방법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외측으로 둘출되는 돌출부가 형성되는 데크를 이용하여 중공부가 형성된 각형 단면의 본체를 형성하도록 하여 별도의 전단연결재나 스트럽 철근 등을 구성할 필요가 없을 뿐만 아니라 본체를 형성하는 강판의 폭두께비를 증가시킬 수 있어 합성기둥의 중량을 더욱 감소시킬 수 있으며, 프리캐스트 콘크리트 기둥의 중량을 대폭 감소시킬 수 있으며 공장타설에 비하여 현저히 저렴한 현장타설 콘크리트의 타설량을 증가시킴으로써 경제성이 뛰어난 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 강판을 절곡하여 형성하며 외측으로 돌출되도록 1개 이상의 돌출부가 형성되는 수직 방향 판 형상의 돌출 데크와, ㄴ형 단면의 일정 길이로 형성되며, 4개의 돌출 데크가 사각형 단면을 갖도록 위치시켜 인접한 돌출 데크와 돌출 데크의 모서리를 연결하도록 구성되는 모서리 앵글로 이루어지는 본체와; 본체의 내부에 수직방향으로 배근되는 복수의 주근과; 상기 본체의 외부에 프리캐스트로 제작되는 외부콘크리트;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥을 제공하고자 한다.

또한, 돌출 데크는 하나의 강판을 절곡하여 형성되는 것을 특징으로 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥을 제공하고자 한다.

또한, 돌출 데는 1개 이상의 돌출부가 형성되는 복수의 단위 데크를 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥을 제공하고자 한다.

또한, 돌출 데크의 돌출부는 수평으로 돌출되는 수평 돌출부와 수평 돌출부의 외측 단부에서 상부 또는 하부로 연장되는 연장부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥을 제공하고자 한다.

또한, 중앙부에 관통공이 형성되는 주근 결합 플레이트가 모서리 앵글의 길이방향의 일정 간격마다 내측면에 결합되고, 주근이 결합 플레이트의 관통공에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥을 제공하고자 한다.

본 발명의 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥은 외측으로 둘출되는 돌출부가 형성되는 데크를 이용하여 중공부가 형성된 각형 단면의 본체를 형성하도록 하여 별도의 전단연결재나 스트럽 철근 등을 구성할 필요가 없을 뿐만 아니라 본체를 형성하는 강판의 폭두께비를 증가시킬 수 있어 합성기둥의 중량을 더욱 감소시킬 수 있으며, 프리캐스트 콘크리트 기둥의 중량을 대폭 감소시킬 수 있으며 공장타설에 비하여 현저히 저렴한 현장타설 콘크리트의 타설량을 증가시킴으로써 경제성이 뛰어난 매우 유용한 효과가 있다.

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 아니 된다.
도 1은 본 발명의 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥의 사시도이다.
도 2는 상기 도 1에서 외부콘크리트를 제외한 사시도이다.
도 3은 상기 도 2의 측단면도이다.
도 4는 상기 도 1의 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 돌출부의 일 실시예의 확대도이다.

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.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥의 사시도이다.

도 1에서와 같이, 본 발명의 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥(1)은 돌출 데크(110)와 모서리 앵글(120)을 이용하여 각형 단면을 갖는 본체(10)와 본체(10) 내부에 주근(20)을 배근하고, 본체(10)의 외부를 프리캐스트로 외부콘크리트(30)를 형성하도록 하여, 현장으로 이동한 후 본체(10)의 내부에 콘크리트를 현장에서 타설하도록 하여 합성기둥의 중량을 최대한 절감시켜 경제성을 향상시킨 합성기둥이다.

도 2는 상기 도 1에서 외부콘크리트를 제외한 사시도이고, 도 3은 상기 도 2의 측단면도이며, 도 4는 상기 도 1의 평단면도이다.

도 2 내지 도 4에서와 같이, 본체(10)는 4개의 돌출 데크(110)와, 4개의 모서리 앵글(120)을 이용하여 각형 단면을 갖도록 형성된다. 즉, 4개의 돌출 데크(110)를 각형 단면을ㄹ 갖도록 배치하고, 인접한 돌출 데크(110)와 돌출 데크(110)의 모서리를 연결하도록 모서리 앵글(120)을 돌출 데크(110)에 결합하도록 하는 것이다.

돌출 데크(110)는 강판을 절곡하여 형성하며 외측으로 돌출되도록 1개 이상의 돌출부(111)가 형성되도록 한다.

도 5는 본 발명의 돌출부의 일 실시예의 확대도이다.

돌출부(111)는 수평방향으로 돌출되는 것이 바람직하나 이외에도 다양한 형상으로 돌출되도록 할 수 있다.

특히, 돌출 데크(110)의 돌출부(111)는 도 5에 도시된 바와 같이, 수평으로 돌출되는 수평 돌출부(111a)와 수평 돌출부(111a)의 외측 단부에서 상부 또는 하부로 연장되는 연장부(111b)로 이루어지도록 하여, 비틀림 강성을 더욱 증가시키고 연장부(111b)가 후크의 역할을 하여 외부콘크리트(30)와의 합성을 견고히 하도록 할 수 있다.

본체(10)의 외부에 형성되는 외부콘크리트(30)가 형성되기 때문에, 본체(10)의 외부에 외부콘크리트(30)와의 합성을 위하여 별도의 전단연결재나 스트럽 철근 등을 구성하여야 하지만, 본 발명에서는 돌출 데크(110)의 외측으로 돌출되도록 돌출부(111)를 형성하도록 하여 외부콘크리트(30)와의 전단연결재의 역할을 하면서도 동시에 스트럽 철근의 역할을 하도록 하여 본체(10)를 형성하는 강판의 폭두께비를 증가시킬 수 있어 합성기둥의 중량을 더욱 감소시킬 수 있으며, 프리캐스트 콘크리트 기둥의 중량을 대폭 감소시킬 수 있도록 할 수 있다.

또한, 돌출 데크(110)는 박판의 강판을 절곡하여 형성하여 중량을 줄일 수 잇으며 이때 돌출부(111)는 본체(10)의 각 변을 이루는 돌출 데크(110)의 두께를 최소화하면서도 두께가 얇은 절곡강판 사용시 발생할 수 있는 비틀림 등의 취약성을 보강할 수 있도록 한다.

본체(10)의 각 변을 이루는 돌출 데크(110)는 하나의 강판을 절곡하여 돌출부(111)를 형성하도록 하여 본체(10)의 각 변을 이루도록 구성할 수 있으며, 돌출 데크(110)는 1개 이상의 돌출부(111)가 형성되는 복수의 단위 부재로 제작하여 각 단위부재를 연결하여 구성되도록 할 수도 있다.

이와 같이 돌출 데크(110)가 복수의 단위부재의 연결로 이루어지는 경우에는 인접한 단위부재의 돌출부(111)를 겹치도록 하여 결합하도록 할 수 있다.

돌출부(111)는 돌출 데크(110)의 전체 폭에 형성될 수도 있으며, 폭방향 중앙부의 일정 구간에만 형성되도록 할 수도 있다.

돌출 데크(110)는 4각형 단면을 갖는 본체(10)의 각변을 이루도록 형성되고, 인접한 돌출 데크(110)와 돌출 데크(110)의 모서리에는 모서리 앵글(120)을 구성하여 돌출 데크(110)간의 단부의 결합을 용이하도록 함과 동시에 두께를 최소화하면서도 두께가 얇은 절곡강판 사용시 발생할 수 있는 비틀림 등의 취약성을 보강하도록 할 수 있다.

모서리 앵글(120)은 ㄴ형 단면의 일정 길이로 형성되며, 4개의 돌출 데크(110)가 사각형 단면을 갖도록 위치시켜 인접한 돌출 데크(110)와 돌출 데크(110)의 모서리를 연결하도록 용접 등의 공지의 다양한 방법으로 돌출 데크(110)에 결합되도록 한다.

이와 같은 본체(10)는 각형 단면으로 제작되기 때문에, 내부가 비어 있는 중공(10a)이 형성되게 된다. 중공(10a)은 본체(10)의 외부에 프리캐스트로 제작되는 외부콘크리트(30)를 타설하여 제작한 후 현장으로 이동하여 현장에서 중공(10a)에 콘크리트를 타설하여 내부콘크리트를 형성한다.

본 발명의 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥(1)은 본체(10)를 중심으로 내부의 중공(10a)과 외부가 명확히 구분된다. 본체(10)의 외부에 프리캐스트로 제작되는 외부콘크리트(30)는 공장에서 타설하여 미리 제작하고, 본체(10)의 중공(10a)에 타설되는 내부콘크리트는 현장으로 이동 후 타설한다. 내부콘크리트는 현장에서 타설하기 때문에 고강도콘크리트를 적용할 수도 있다. 일반적으로 50MPa를 초과하는 고강도 콘크리트는 별도의 폭열방지대책을 수립해야 하나, 본 발명은 외부콘크리트(30)가 일반 콘크리트에 해당하기 때문에 별도의 폭열방지대책을 수립하지 않아도 되는 장점이 있다.

이와 같이 형성되는 본체(10)의 내부에 수직방향으로 복수의 주근(20)이 배근된다. 주근(20)은 본체(10)의 내측의 모서리 부근에 위치하도록 하는데, 공지의 다양한 방법에 의하여 본체(10)의 내부에 고정되도록 하며, 길이방향으로 기둥의 연결을 용이하게 하도록 본체(10)의 길이보다 길게 형성하여 본체(10)의 상부 및/또는 하부로 더 돌출되도록 할 수 있다.

특히, 중앙부에 관통공(131)이 형성되는 주근 결합 플레이트(130)를 모서리 앵글(120)의 길이방향의 일정 간격마다 모서리 앵글(120)의 내측면에 용접 등의 공지의 방법으로 결합되도록 하고, 주근(20)이 결합 플레이트(130)의 관통공(131)에 끼워져 결합되도록 하여, 주근(20)이 본체(10)의 내부에 용이하게 고정되도록 하면서도, 본체(10)의 내측면과 일정한 간격을 용이하게 유지하도록 하여 품질을 향상시키도록 할 수 있다.

관통공(131)은 도시된 실시예에서는 1개가 통공되어 형성되었으나, 1개 또는 그 이상이 형성되어 주근(10)이 각각 끼워지도록 할 수도 있다.

상기 본체(10)의 외부에는 외부콘크리트(30)가 형성된다.

공장에서 타설하는 외부콘크리트(30)의 두께는 대략 100~120mm이다. 프리캐스트 합성기둥의 최소사이즈를 600X600mm 으로 하고 외부콘크리트(30) 두께를 100mm로 적용하면, 전체 단면에 대한 내부 중공(10a)의 면적비는 약 45%가 된다. 합성기둥 사이즈를 1,000X1,000mm으로 하고 외부콘크리트(30) 두께를 100mm로 적용하면, 전체 단면에 대한 내부 중공(10a)의 면적비는 약 64%가 된다. 그러므로 중공비는 전체 기둥 면적대비 약 45~65% 정도가 되어 중량이 가벼워 지기 때문에 경제성확보가 가능하다.

돌출부(111)에 의하여 경화된 외부콘크리트(30)와 본체(10)와의 부착을 견고히 함으로써 외부콘크리트(30)와 본체(10)가 일체로 거동하여 합성기둥으로서의 합성작용을 극대화시키는 효과를 갖기 때문에, 기둥의 전체강성을 증가시키므로 부재의 크기를 줄여 공간 활용의 측면에서 유리하다.

상기와 같은 본 발명의 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥은 외측으로 둘출되는 돌출부가 형성되는 데크를 이용하여 중공부가 형성된 각형 단면의 본체를 형성하도록 하여 별도의 전단연결재나 스트럽 철근 등을 구성할 필요가 없을 뿐만 아니라 본체를 형성하는 강판의 폭두께비를 증가시킬 수 있어 합성기둥의 중량을 더욱 감소시킬 수 있으며, 프리캐스트 콘크리트 기둥의 중량을 대폭 감소시킬 수 있으며 공장타설에 비하여 현저히 저렴한 현장타설 콘크리트의 타설량을 증가시킴으로써 경제성이 뛰어난 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 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 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1 : 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥
10 : 본체
110 : 돌출 데크
111 : 돌출부
111a : 수평 돌출부
111b : 연장부
120 : 모서리 앵글
130 : 주근 결합 플레이트
131 : 관통공
20 : 주근
30 : 외부콘크리트

Claims

강판을 절곡하여 형성하며 외측으로 돌출되도록 1개 이상의 돌출부(111)가 형성되는 수직 방향 판 형상의 돌출 데크(110)와, ㄴ형 단면의 일정 길이로 형성되며 4개의 돌출 데크(110)가 사각형 단면을 갖도록 위치시켜 인접한 돌출 데크(110)와 돌출 데크(110)의 모서리를 연결하도록 구성되는 모서리 앵글(120)로 이루어지는 본체(10)와;
본체(10)의 내부에 수직방향으로 배근되는 복수의 주근(20)과;
상기 본체(10)의 외부에 프리캐스트로 제작되는 외부콘크리트(30);로 이루어지고,
상기 돌출 데크(110)는 하나의 강판을 절곡하여 형성되거나 1개 이상의 돌출부(111)가 형성되는 복수의 단위 데크를 연결하여 구성되며, 상기 돌출 데크(110)의 돌출부(111)는 수평으로 돌출되는 수평 돌출부(111a)와, 수평 돌출부(111a)의 외측 단부에서 상부 또는 하부로 연장되는 연장부(111b)로 이루어지고,
중앙부에 관통공(131)이 형성되는 주근 결합 플레이트(130)가 모서리 앵글(120)의 길이방향의 일정 간격마다 내측면에 결합되고, 주근(20)이 결합 플레이트(130)의 관통공(131)에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 돌출 데크를 이용한 콘크리트 합성기둥.
삭제
삭제
삭제
삭제