KR102147047B1

KR102147047B1 - Cft 기둥 구조체

Info

Publication number: KR102147047B1
Application number: KR1020200031971A
Authority: KR
Inventors: 엄순섭
Original assignee: 한우물중공업 주식회사
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2020-08-21

Abstract

본 발명은 내부의 폐쇄공간에 콘크리트를 충전시켜 CFT(Concrete Filled steel Tube)기둥을 구축시키기 위한 기둥 구조체에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 종방향의 단위부재 복수개를 횡방향으로 접합 연결하는 연결단부의 지지력을 높이면서 내부에 충전되는 콘크리트와의 결합력을 높일 수 있도록 한 CFT 기둥 구조체에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 복수개로 구비되는 종방향의 단위부재와, 상기 단위부재의 횡방향 연결단부를 연결하여 폐단면으로 된 강관으로 이루어지되 상기 단위부재의 횡방향 연결단부에 내향 절곡되고 서로 맞물리게 끼워지도록 한 전단연결재를 구비하여서 된 CFT 기둥 구조체를 특징으로 한다.

Description

CFT 기둥 구조체 { CFT COLUMN STRUCTURE}

본 발명은 내부의 폐쇄공간에 콘크리트를 충전시켜 CFT(Concrete Filled steel Tube)기둥을 구축시키기 위한 기둥 구조체에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 종방향의 단위부재 복수개를 횡방향으로 접합 연결하는 연결단부의 지지력을 높이면서 내부에 충전되는 콘크리트와의 결합력을 높일 수 있도록 한 CFT 기둥 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 H형강으로 제작되는 기둥은 철골보와의 접합이 용이하나, 고가이면서 강축과 약축이 존재하는 문제점으로 인하여 최근에는 CFT(콘크리트 충전강관, Concrete Filled Steel Tube) 구조의 기둥이 각광을 받고 있다.

CFT 기둥은 철골과 콘크리트의 장점을 결합한 합리적인 구조형식으로, 외피를 이루는 강관의 구속효과에 의한 내부 충전 콘크리트의 내력 상승효과와 콘크리트에 의한 강관의 좌굴보강효과로 부재의 내력을 증가시키면서 단면의 크기를 감소시킬 수 있으며, 특히 초고층 구조의 기둥에서 요구되는 고축력, 고연성의 우수성을 장점으로 하고 있다.

종래의 CFT 기둥은 내부에 콘크리트를 충전하기 위해서 각형의 폐단면을 형성하기 위하여 철판으로 된 단위부재를 용접하여 강관을 구성하되 종방향의 단위부재 복수개를 횡방향으로 연결하여 폐단면의 강관으로 구성하고 강관 단면내에 콘크리트를 타설하는 구성으로 되어 있다.

그러나 상기와 같이 종방향의 단위부재 복수개를 횡방향으로 연결하기 위해 용접으로 접합 연결을 하게 될 때 복수개의 단위부재를 연결하기 위한 연결단부 부분이 종방향으로 일직선을 갖도록 하는데 어려움이 있기 때문에 연결단부의 접합 부분에서 불량 발생이 많이 발생하게 되고, 연결 접합부에 의해서만 지탱력을 유지하므로 연결 접합부의 지지력이 크게 떨어지게 되었으며, 이러한 강관은 그 내부에 충전된 콘크리트 사이에는 슬립현상이 발생될 우려가 있었다.

KR 제10-1804171호 KR 제10-1566992호 KR 제10-1367626호 (특허공개문헌 0004) KR 제10-2017-0120989호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종방향의 단위부재 복수개를 횡방향으로 연결하기 위한 연결단부에 내향 절곡된 전단연결재가 구비되어 단위부재를 서로 연결하게 될 때 전단연결재가 서로 맞물리게 끼워지도록 한 수단으로 연결단부의 접합 연결하게 될 때 연결단부의 지지력을 높이고, 전단연결재에 의해 강관 내부에 충전되는 콘크리트와의 결합력을 높일 수 있도록 하여 강관과 콘크리트 사이에 슬립현상이 발생되지 않도록 한 CFT 기둥 구조체를 제공함에 있다.

본 발명은 복수개로 구비되는 종방향의 단위부재와, 상기 단위부재의 횡방향 연결단부를 연결하여 폐단면으로 된 강관으로 이루어지되 상기 단위부재의 횡방향 연결단부에 내향 절곡되고 서로 맞물리게 끼워지도록 한 전단연결재를 구비하여서 된 CFT 기둥 구조체를 특징으로 한다.

상기 단위부재는 L자형으로 절곡된 철판의 횡방향에 연결단부가 구비되거나, 평판상으로 된 철판의 횡방향에 연결단부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 단위부재의 연결단부는 종방향을 따라 등간격으로 다단의 전단연결재가 구비되어 그 전단연결재 사이에는 끼움홈부가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 전단연결재는 단위부재의 연결단부에 횡방향으로 연장시킨 연장돌편이 절곡되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체는 단위부재의 연결단부에 형성된 전단연결재에 의해 연결단부의 이음 연결단부분이 결합 지지된 상태가 되므로 용접작업을 정확하고 안정적으로 할 수 있게 됨과 아울러 용접작업이 완료된 후에도 연결단부의 이음 연결단부분을 지지하는 기능을 수행하게 되고, 이러한 단위부재를 복수개 연결하여 구성되는 강관의 내부에 서로 맞물림 상태로 끼워져 있는 전단연결재에 의해 강관과 콘크리트와의 결합력을 크게 높여주게 되며, 구조도 간단하므로 매우 경제적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체에 적용되는 단위부재의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체에서 단위부재와 이와 대응하는 또 다른 단위부재를 연결하는 구성을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체에서 복수개의 단위부재를 서로 연결하기전 상태의 평면 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체에서 복수개의 단위부재를 서로 연결하여 강관으로 구성한 상태의 평면 예시도.
도 5는 상기 도 4의 구성으로 이루어진 강관내에 콘크리트가 충전된 상태를 나타낸 평면 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체에 적용되는 단위부재의 또 다른 구성실시예를 나타낸 사시도.
도 7은 상기 도 6의 구성으로 된 단위부재와 이와 대응하는 또 다른 단위부재를 연결하는 구성을 나타낸 사시도.
도 8은 상기 도 6의 구성으로 된 복수개의 단위부재를 서로 연결하기전 상태의 평면 예시도.
도 9는 상기 도 6의 구성으로 된 복수개의 단위부재를 서로 연결하여 강관으로 구성한 상태의 평면 예시도.
도 10은 상기 도 9의 구성으로 이루어진 강관내에 콘크리트가 충전된 상태를 나타낸 평면 예시도.
도 11은 상기 도 9와 같은 구성으로 이루어진 강관을 구비하되 각 단위부재의 중간부분에 종방향으로 절곡시켜 보강된 지지단면을 구비하여서 된 또 다른 실시예의 평면 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체는, 내부에 콘크리트를 충전하기 위해서 CFT(Concrete Filled Steel Tube) 구조의 강관을 구성하되 각형의 폐단면을 형성하기 위하여 종방향의 단위부재 복수개를 횡방향으로 연결하는 연결단부를 용접으로 접합연결하는 수단에 의해 폐단면의 강관으로 구성한 다음 이러한 강관의 단면내에 콘크리트를 타설하는 구성으로 되어 있다.

이러한 본 발명은 복수개로 구비되고 철판으로 된 종방향의 단위부재(10)와, 상기 단위부재(10)의 횡방향 연결단부(20)를 연결하여 폐단면으로 된 강관(A)으로 이루어지되 상기 단위부재(10)의 횡방향 연결단부(20)에 내향 절곡되고 서로 맞물리게 끼워지도록 한 전단연결재(30)를 구비하여서 된 것을 특징으로 한다.

상기 단위부재(10)는 도 1 내지 5와 같이, L자형으로 절곡된 철판의 횡방향에 연결단부(20)가 구비되고, 이러한 L자형으로 이루어진 복수개 단위부재(10)의 연결단부(20)를 서로 맞대어 폐단면의 강관(A)으로 된 구조체를 완성한다.

또 다른 단위부재(10)의 구성 실시예는 도 6 내지 도 10과 같이 평판상으로 된 철판의 횡방향에 연결단부(20)가 구비되고, 이러한 평판상으로 된 복수개 단위부재(10)의 연결단부(20)를 서로 맞대어 폐단면의 강관(A)으로 된 구조체를 완성할 수도 있다.

그리고, 도 11과 같이 상기 평판상으로 된 철판의 횡방향에 연결단부(20)가 구비된 단위부재(10)에는 중간부분에 종방향으로 절곡시켜 보강된 지지단면(12)을 구비하여서 된 것을 사용할 수도 있다.

상기 단위부재(10)의 연결단부(20)는 종방향을 따라 등간격으로 다단의 전단연결재(30)가 구비되어 그 전단연결재(30) 사이에는 끼움홈부(32)가 형성되도록 한 다음 이러한 단위부재(10)의 전단연결재(30)에 또 다른 단위부재(10)의 전단연결재(30)가 서로 끼움 결합될 수 있도록 되어 있다.

즉, 본 발명에 의한 단위부재(10)의 구성 실시예서는, 단위부재(10)의 연결단부(20)에 전단연결재(30)와 끼움홈부(32)는 상하 너비를 동일하게 구비한 한 다음 단위부재(10)의 일측 연결단부(20)에는 종방향의 최상단에서 전단연결재(30), 끼움홈부(32)가 교번하는 순서로 형성되고, 반대편의 타측 연결단부(20)에는 종방향의 최상단은 끼움홈부(32) 및 전단연결재(30)가 교번하는 순서로 형성되게 한 단위부재(10)로 구성되어 있으며, 이러한 구성으로 이루어진 단위부재(10)의 전단연결재(30)와 끼움홈부(32)에 또 다른 단위부재(10)의 끼움홈부(32)와 전단연결재(30)를 서로 연결하도록 하는 수단으로 4개의 단위부재(10)를 하나의 사각관체로 된 콘크리트 충전 강관 구조체를 갖도록 한 것이다.

그리고, 상기 전단연결재(30)는 단위부재(10)의 연결단부(20)에 횡방향으로 연장시킨 사각형의 연장돌편이 절곡되어 구비되되 이러한 단위부재(10)의 전단연결재(30)는 이에 대응 결합되는 또 다른 단위부재(10)의 끼움홈부(32)에 삽입되면서 각각의 전단연결재(30)끼리 서로 끼움 결합되도록 한다.

또, 상기 전단연결재(30)는 단위부재(10)와 단위부재(10)를 서로 연결하여 콘크리트 충전 강관(A)을 구성하게 될 때 강관(A)의 내부에서 전단연결재(30)가 서로 끼움 결합될 수 있는 각도로 내향 절곡시키되 전단연결재(30)는 강관(A)의 내부에 충전되는 콘크리트(C)와의 결합력을 높일 수 있도록 하기 위해 전단연결재(30)의 결합부분이 평면상에서 볼 때 서로 엇비슷하게 교차시킬 수 있는 각도록 절곡됨이 바람직하다.

즉, 본 발명에 의한 전단연결재(30)의 구성 실시예에서는, L자형으로 절곡된 단위부재(10)에서는 약 45도의 각도로 내향 절곡된 전단연결재(30)가 구비되어 또 다른 단위부재(10)의 전단연결재(30)와 끼움 결합하였을 때 평면상에서 보면, 강관(A)의 내측에 서로 45의 각도로 교차된 형태가 되면서 충전되는 콘크리트가 끼움 결합부분 내,외측에 충전되도록 하는 수단으로 긴밀한 결속상태를 유지할 수 있도록 함과 아울러 연결단부(20)의 맞닿는 부분이 맞물림 형태의 전단연결재(30)에 의해 지지되게 하는 역할을 수행하게 된다.

또, 본 발명에 의한 전단연결재(30)의 또 다른 구성 실시예에서는, 평판상으로 된 단위부재(10)에서는 약 120 내지 150도의 각도로 내향 절곡된 전단연결재(30)가 구비되어 있는 것으로, 이는 평판상으로 된 단위부재(10)를 이를 이음 연결하여 강관(A)으로 구비하였을 때 연결단부(20)가 모서리 부분에 해당되기 때문에 강관(A)의 모서리 부분에서 내향되는 전단연결재(30)가 서로 교차된 형태가 되면서 충전되는 콘크리트가 끼움 결합부분 내,외측에 충전되도록 하는 수단으로 긴밀한 결속상태를 유지할 수 있도록 함과 아울러 연결단부(20)의 이음부분은 틈새없이 맞물림 형태로 지지되게 하는 역할을 수행하도록 함에 있다.

이와 같이 된 본 발명의 CFT 기둥 구조체는 내부에 콘크리트를 충전하기 위해서 종방향의 단위부재(10) 복수개를 횡방향으로 연결하는 연결단부(20)를 용접으로 접합연결하는 수단에 의해 폐단면의 강관(A)으로 구성하여 강관(A)의 단면내에 콘크리트를 타설할 수 있게 되어 있다.

이때, 본 발명은 복수개의 단위부재(10)의 횡방향 연결단부(20)를 용접으로 접합 연결하기 위해 단위부재(10)가 연결단부(20)를 서로 맞대게 되면, 연결단부(20)에 형성된 전단연결재(30)가 서로 끼움 결합되면서 연결단부(20)의 이음 연결단부분이 결합 지지된 상태가 되므로 용접 작업시에 연결단부(20)가 틀어지거나 흔들림없이 용접작업을 정확하고 안정적으로 할 수 있게 됨과 아울러 용접작업이 완료된 후에도 연결단부(20)의 이음 연결단부분을 지지하는 기능을 수행하게 된다.

이렇게 복수개의 단위부재(10)의 횡방향 연결단부(20)를 용접으로 접합 연결하여 강관(A)을 구성하게 되는 경우에 강관(A)의 내부에 서로 맞물림 상태로 끼워져 있는 전단연결재(30)에 의해 강관(A)과 콘크리트와의 결합력을 높여주게 되므로 강관(A)과 콘크리트 사이에 슬립현상이 발생되지 않도록 한다.

이와 같이 본 발명에 의한 CFT 기둥 구조체는 단위부재(10)의 연결단부(20)에 구비되는 전단연결재(30)에 의해 연결단부(20)의 지지력을 높이고, 강관(A) 내부에 전단연결재(30)에 의해 충전되는 콘크리트와의 결합력을 높일 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

A : 강관 C : 콘크리트
10 : 단위부재 12 : 지지단면
20 : 연결단부 30 : 전단연결단부
32 : 끼움홈부

Claims

복수개로 구비되는 종방향의 단위부재(10)와, 상기 단위부재(10)의 횡방향 연결단부(20)를 연결하여 폐단면으로 된 강관(A)으로 이루어지되 상기 단위부재(10)의 횡방향 연결단부(20)에 내향 절곡되고 서로 맞물리게 끼워지도록 한 전단연결재(30)를 구비하고, 상기 전단연결재(30)는 단위부재(10)의 연결단부(20)에 횡방향으로 연장시킨 연장돌편이 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥 구조체.
제 1항에 있어서,
상기 단위부재(10)는 L자형으로 절곡된 철판의 횡방향에 연결단부(20)가 구비되는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥 구조체.
제 1항에 있어서,
상기 단위부재(10)는 평판상으로 된 철판의 횡방향에 연결단부(20)가 구비되는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥 구조체.
제 1항에 있어서,
상기 단위부재(10)의 연결단부(20)는 종방향을 따라 등간격으로 다단의 전단연결재(30)가 구비되어 그 전단연결재(30) 사이에는 끼움홈부(32)가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 CFT 기둥 구조체.
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