KR102196491B1 - Manufacturing method of cft column and cft column using the smae - Google Patents

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우종열
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(주)힐엔지니어링
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a CFT column and a CFT column manufactured by the same and, more specifically, to a method for manufacturing a CFT column and a CFT column manufactured by the same, wherein the method for manufacturing a CFT column can simplify manufacture and construction of the CFT column to decrease a space and a period for manufacture and construction thereof and use one integrated plate type diaphragm so that the clarity and solidity of stress transmission can be excellent when the CFT column is bonded to a beam, and thus the bonding reliability with the beam can be improved.

Description

CFT 기둥의 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 CFT 기둥{MANUFACTURING METHOD OF CFT COLUMN AND CFT COLUMN USING THE SMAE}Manufacturing method of CFT column and CFT column manufactured by this method {MANUFACTURING METHOD OF CFT COLUMN AND CFT COLUMN USING THE SMAE}
본 발명은 CFT(Concrete Filled Steel Tube, 콘크리트충전강관) 기둥의 제작 및 시공을 단순화시킴으로써 그 제작 및 시공을 위한 공간 및 기간 등을 감소시킬 뿐만 아니라, 보와의 접합 시 응력전달의 명확성, 견고성 및 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는, CFT 기둥의 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 CFT 기둥에 관한 것이다.The present invention simplifies the fabrication and construction of a CFT (Concrete Filled Steel Tube) column, thereby reducing the space and period for its fabrication and construction, as well as clarity, robustness, and stress transmission during bonding with a beam. The present invention relates to a method of manufacturing a CFT column and a CFT column manufactured by this method to improve the bonding reliability.
일반적으로 CFT(Concrete Filled Steel Tube, 콘크리트충전강관) 기둥은 폐단면의 강관(각형 또는 원형)이 콘크리트를 둘러싸는 합성부재의 일종으로, 외부의 강재는 주로 휨모멘트에 저항하고, 내부의 콘크리트는 주로 축력에 저항한다.In general, CFT (Concrete Filled Steel Tube, Concrete Filled Steel Tube) columns are a type of composite member in which steel pipes (rectangular or circular) with a closed cross section surround concrete, and external steel mainly resists bending moment, and internal concrete Mainly resists axial force.
또한 강재가 최외곽에 배치되므로 휨-압축에 대한 강재의 강도활용이 극대화되고, 강재의 횡구속효과로 인하여 콘크리트의 성능(강도 및 연성)도 증가하며, 내부콘크리트로 인하여 강재의 국부좌굴에 대한 안정성도 증가하는 등 합성효과가 극대화되므로, CFT 기둥은 강도와 연성면에서 상당히 효율적인 기둥 형태가 된다.In addition, since the steel is arranged at the outermost part, the strength utilization of the steel for bending and compression is maximized, the performance (strength and ductility) of the concrete is increased due to the transverse constraining effect of the steel, and the local buckling of the steel is prevented due to the internal concrete. Since the synthesis effect is maximized, such as increasing stability, the CFT column becomes a fairly efficient column shape in terms of strength and ductility.
그런데 CFT 기둥은 철골보가 용접접합될 철골보의 하중 및 방향성에 의하여 강관이 면외변형(국부좌굴)하거나 용접부가 파단될 수 있다. CFT 기둥-철골보의 접합부는 높은 강도, 강성, 변형능력이 요구되므로, 이를 위해 CFT 기둥과 철골보의 접합부에는 다이아프램(Diaphragm)을 설치하여 보강한다.However, in the CFT column, the steel pipe may be deformed out of plane (local buckling) or the weld may be broken due to the load and direction of the steel beam to which the steel beam is welded. CFT column-steel beam joints require high strength, stiffness, and deformability. For this purpose, diaphragms are installed at the joints of CFT columns and steel beams to reinforce them.
다이아프램 설치방법은 통상 내다이아프램(Inner Diaphragm), 외다이아프램(Outer Diaphragm), 관통다이아프램(Through Diaphragm)으로 구분된다.Diaphragm installation methods are usually classified into an inner diaphragm, an outer diaphragm, and a through diaphragm.
내다이아프램은 특허문헌 1에서와 같이, 강관기둥의 내부에 다이아프램을 넣고 철골보의 플랜지와 맞닿는 부분에 위치시켜 내접하는 방법이다. 철골보의 전단력이 다이아프램을 통하여 콘크리트에 지압응력으로 직접 전달되는 장점이 있지만, 제작이 어렵고 또한 장스팬 등으로 인하여 철골보의 플랜지 두께가 강관기둥 두께에 비해 상대적으로 두꺼워지면 철골보와 맞닿는 강관기둥 표면에 과도한 인장응력이 발생할 수 있으며, 특히 다이아프램 하부에 콘크리트를 밀실하게 채우기 어려워 하부에서 콘크리트를 압으로 충전해야 하는 단점이 있다.As in Patent Document 1, the inner diaphragm is a method in which a diaphragm is placed inside a steel pipe column and placed in a portion contacting a flange of a steel beam to inscribe it. Although the shear force of the steel frame beam is directly transmitted as acupressure stress to the concrete through the diaphragm, it is difficult to manufacture, and if the flange thickness of the steel frame beam becomes relatively thick compared to the thickness of the steel pipe column due to the long span, etc., the surface of the steel pipe column in contact with the steel beam Excessive tensile stress may occur, and in particular, it is difficult to tightly fill the concrete under the diaphragm, so that the concrete must be filled with pressure from the lower part.
외다이아프램은 특허문헌 2에서와 같이, 강관기둥에 다이아프램을 끼움설치한 후 용접을 통하여 상호연결하는 방식으로써, 돌출부가 많고 이로 인해 운반 및 작업공정이 까다롭다는 단점이 있다. 특히 철골보의 전단력이 강관기둥에만 전달되고, 강관기둥 내부의 콘크리트에는 화학적 점착, 미세결합력, 마찰, 휨변형효과 등으로 간접 전달되므로, 응력전달 메커니즘의 규명이 명확하지 않다.As in Patent Document 2, the outer diaphragm is a method of connecting the diaphragm through welding after inserting the diaphragm into the steel pipe column, and has a disadvantage in that there are many protrusions and that transport and work processes are difficult. In particular, since the shear force of steel beams is transmitted only to the steel pipe column, and indirectly transmitted to the concrete inside the steel pipe column through chemical adhesion, micro-bonding force, friction, and bending deformation effects, the identification of the stress transmission mechanism is not clear.
관통다이아프램은 특허문헌 3에서와 같이, 철골보의 이음부 위치에서 강관을 절단한 후, 다이아프램을 관통시켜 철골보의 플랜지와 직접용접하는 방식이다. 응력전달이 명쾌하지만, 제작상의 작업공수가 많아지고 용접량이 증가하는 단점이 있다. 또한 철골보의 플랜지와 다이아프램 접합면에서 형상변화에 의한 응력집중 현상으로 용접부위의 파단 위험성이 높아진다.As in Patent Document 3, the through diaphragm is a method in which a steel pipe is cut at a joint position of a steel beam, and then a diaphragm is penetrated to directly weld the flange of the steel beam. Although the stress transmission is clear, there is a disadvantage in that the number of man-hours for manufacturing is increased and the amount of welding is increased. In addition, the risk of fracture of the welded part is increased due to the stress concentration phenomenon due to shape change in the flange and diaphragm joint surface of the steel frame beam.
이와 같이 통상적인 세가지 제작 방식 모두 제작과 시공이 복잡하고 이로 인해 제작 및 시공을 위한 공간 및 기간이 많이 소모될 뿐만 아니라 응력전달을 신뢰할 수 없는 문제점이 있었다.As described above, the manufacturing and construction of all three conventional manufacturing methods are complicated, and this consumes a lot of space and period for manufacturing and construction, and there is a problem in that stress transmission is not reliable.
이를 해결하기 위하여 특허문헌 4에서는 강관기둥 내부에 띠장 형태의 다이아프램을 형성시키고 여기에 별도로 돌출형 다이아프램을 용접결합한 후, 상기 돌출형 다이아프램에 후면판을 끼워 CFT 기둥을 제작하는 방법을 제안하였다.To solve this problem, Patent Document 4 proposes a method of forming a band-shaped diaphragm inside a steel pipe column, welding a protruding diaphragm thereto, and then inserting a rear plate to the protruding diaphragm to fabricate a CFT column. I did.
하지만, 상기 특허문헌 4의 경우 다이아프램이 띠장형태로 구성되고 또한 띠장형태의 다이아프램에 별도의 추가 다이아프램이 용접되어 결합됨에 따라 응력전달이 불명확하고 또한 용접 부위의 파단 등 보와의 접합 신뢰성이 미비한 문제점이 있었다.However, in the case of Patent Document 4, as the diaphragm is configured in a band-shaped diaphragm and a separate additional diaphragm is welded and bonded to the band-shaped diaphragm, the stress transfer is unclear, and the reliability of the joint with the beam, such as fracture of the welding site. There was this incomplete problem.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1367626호 "CFT기둥용 내부 다이아프램 설치형 조립박스강관의 제작방법"Patent Document 1: Republic of Korea Patent Publication No. 10-1367626 "Manufacturing method of assembly box steel pipe for CFT column with internal diaphragm installation" 특허문헌 2 : 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0021278호 "플랜지플레이트와 연결철근의 수평용접 다이아프램이 설치된 CFT용 강관기둥과 이를 이용한 철골보와의 강접합구조"Patent Document 2: Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0021278 "CFT steel pipe column with horizontal welding diaphragm of flange plate and connecting reinforcing bar and strong joint structure with steel beam using the same" 특허문헌 3 : 대한민국 등록특허공보 제101036851호 "프리 캐스트 콘크리트 충전 강관기둥의 제작방법 및 이 제작방법에 의해 제작되어진 프리 캐스트 콘크리트 충전 강관기둥"Patent Document 3: Republic of Korea Patent Publication No. 101036851 "Manufacturing method of precast concrete filled steel pipe column and precast concrete filled steel pipe column manufactured by this manufacturing method" 특허문헌 4 : 대한민국 등록특허공보 제10-1734107호 "강재보 접합용 다이아프램이 내장된 박스형 CFT 기둥 구조체 및 그의 제작방법"Patent Document 4: Republic of Korea Patent Publication No. 10-1734107 "Box-type CFT column structure with built-in diaphragm for joining steel beams and its manufacturing method"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, CFT 기둥의 제작 및 시공을 단순화시킴으로써 그 제작 및 시공을 위한 공간 및 기간 등을 감소시킬 뿐만 아니라, 일체화된 하나의 판형 다이아프램이 적용됨에 따라 보와의 접합 시 응력전달의 명확성 및 견고성 등이 우수하고 이로 인해 보와의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.The present invention is to solve the above problems, by simplifying the fabrication and construction of the CFT column, not only to reduce the space and period for the fabrication and construction, but also as an integrated plate-shaped diaphragm is applied. The task is to make it possible to improve the reliability of the joint with the beam, and the clarity and rigidity of the stress transfer are excellent when joining with the beam.
본 발명은 CFT 기둥의 제작방법에 있어서, 평판을 절곡시켜 제 1면(11), 제 2면(12), 제 3면(13) 및 개방부(15)를 가지는 'ㄷ'자 형태의 강관기둥(100)을 제작하는 단계(S100); 상기 강관기둥(100)의 내부에 다이아프램(20)을 설치하는 단계(S200); 및 상기 개방부(15)를 마감판(14)으로 마감하는 단계(S300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, CFT 기둥의 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 CFT 기둥을 과제의 해결 수단으로 한다.In the present invention, in the manufacturing method of a CFT column, a'C' shaped steel pipe having a first side 11, a second side 12, a third side 13 and an opening 15 by bending a flat plate The step of manufacturing the pillar 100 (S100); Installing a diaphragm 20 inside the steel pipe column 100 (S200); And closing the opening portion 15 with the closing plate 14 (S300); a method of manufacturing a CFT column and a CFT column manufactured by this method as a solution to the problem. do.
보다 구체적으로 상기 S200 단계는, 상기 다이아프램(20)이 제 1면(11) 및 제 3면(13)의 폭(W) 보다 큰 폭(W1)으로 이루어진 하나의 판형으로 제작되어, 강관기둥(100)의 내부에 설치 시, 상기 개방부(15) 방향으로 돌출되도록 설치되는 것이 바람직하다.More specifically, in the step S200, the diaphragm 20 is manufactured in a single plate shape having a width W1 greater than the width W of the first and third surfaces 11 and 13, When installed in the interior of (100), it is preferably installed so as to protrude in the direction of the opening (15).
그리고 상기 S300 단계는, 상기 마감판(14)에 슬릿홀(14a)이 형성되어, 상기 개방부(15)의 마감 시, 다이아프램(20)이 상기 슬릿홀(14a)에 끼움결합되면서 마감되는 것이 바람직하다.And the step S300, a slit hole (14a) is formed in the closing plate (14), when the opening portion (15) is closed, the diaphragm (20) is inserted into the slit hole (14a) and closed. It is desirable.
본 발명은 CFT 기둥의 제작 및 시공을 단순화시킴으로써 그 제작 및 시공을 위한 공간 및 기간 등을 감소시킬 뿐만 아니라, 보와의 접합 시 응력전달의 명확성 및 견고성 등이 우수하고 이로 인해 보와의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention simplifies the fabrication and construction of a CFT column, thereby reducing the space and period for its fabrication and construction, as well as excellent clarity and robustness of stress transmission when it is joined to a beam, and thus the reliability of the connection to the beam. There is an effect that can improve.
도 1은 본 발명에 따른 CFT 기둥의 제작방법을 나타낸 공정 흐름도
도 2는 본 발명에 따른 CFT 기둥의 제작방법을 도식화한 개략도
도 3은 본 발명에 따른 제작방법에 의해 제작된 CFT 기둥의 실시예에 따른 단면도
도 4는 본 발명에 따른 CFT 기둥과 보의 접합상태를 도식화한 개략도
1 is a process flow diagram showing a method of manufacturing a CFT column according to the present invention
2 is a schematic diagram schematically illustrating a method of manufacturing a CFT column according to the present invention
3 is a cross-sectional view according to an embodiment of a CFT column manufactured by a manufacturing method according to the present invention
Figure 4 is a schematic diagram schematically showing the joint state of the CFT column and beam according to the present invention
본 발명은 CFT 기둥의 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 CFT 기둥에 관한 것으로, 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a CFT column and a CFT column manufactured by this method, and only parts necessary for understanding the present invention are described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention. Be careful.
이하, 본 발명의 CFT 기둥의 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 CFT 기둥을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a CFT column of the present invention and a CFT column manufactured by this method will be described in detail as follows.
본 발명에 따른 CFT 기둥의 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 CFT 기둥은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 'ㄷ'자 형태의 강관기둥(100) 제작단계(S100), 다이아프램(20) 설치단계(S200) 및 개방부(15) 마감단계(S300)를 포함하여 구성된다.The manufacturing method of the CFT column according to the present invention and the CFT column manufactured by this method are the'C' shaped steel pipe column 100 manufacturing step (S100), the diaphragm 20 as shown in FIGS. 1 and 2 It is configured including the installation step (S200) and the opening (15) closing step (S300).
상기 S100 단계는, 'ㄷ'자 형태의 강관기둥(100)을 제작하는 단계로써, 평판을 절곡시켜 제 1면(11), 제 2면(12), 제 3면(13) 및 개방부(15)를 가지는 'ㄷ'자 형태의 강관기둥(100)을 제작한다.The step S100 is a step of manufacturing the'c' shaped steel pipe column 100, by bending the flat plate to the first side 11, the second side 12, the third side 13 and the opening ( 15) is manufactured in the form of a'C' shaped steel pipe column (100).
상기 S200 단계는, 상기 강관기둥(100)의 내부에 다이아프램(20)을 설치하는 단계로써, 상기 다이아프램(20)이 하나의 판형으로 제작되되, 제 1면(11) 및 제 3면(13)의 폭(W) 보다 큰 폭(W1)으로 이루어진다.The step S200 is a step of installing the diaphragm 20 inside the steel pipe column 100, wherein the diaphragm 20 is manufactured in a single plate shape, the first surface 11 and the third surface ( It consists of a width (W1) greater than the width (W) of 13).
즉, 상기 다이아프램(20)이 제 1면(11) 및 제 3면(13)의 폭(W) 보다 큰 폭(W1)으로 이루어짐에 따라, 강관기둥(100)의 내부에 설치 시, 제 1면(11) 및 제 3면(13)과의 폭 차이만큼 개방부(15) 방향으로 돌출되며, 이렇게 돌출된 부위는 후술되어질 마감판(14)에 슬릿홀(14a)에 끼움결합된다.That is, since the diaphragm 20 has a width (W1) greater than the width (W) of the first surface 11 and the third surface 13, when installed inside the steel pipe column 100, the first It protrudes in the direction of the opening 15 by the difference in width between the first and third surfaces 11 and 13, and the protruding part is fitted into the slit hole 14a in the closing plate 14 to be described later.
아울러, 상기 돌출부위는 하나의 판형으로 제작되되 다이아프램(20)과 대응되는 크기일 수도 있고, 다이아프램(20)보다 일부 작은 범위로 제작될 수도 있다.In addition, the protruding portion may be manufactured in a single plate shape, but may have a size corresponding to the diaphragm 20 or may be manufactured in a smaller range than the diaphragm 20.
상기 S300 단계는, 상기 개방부(15)를 마감판(14)으로 마감하는 단계(S300)로써, 상기 마감판(14)에는 다이아프램(20)의 위치와 대응되는 위치에 슬릿홀(14a)이 형성된다.The step S300 is a step (S300) of closing the opening portion 15 with the closing plate 14, and a slit hole 14a at a position corresponding to the position of the diaphragm 20 in the closing plate 14 Is formed.
즉, 상기 개방부(15)의 마감 시, 다이아프램(20)의 돌출부위가 상기 슬릿홀(14a)에 끼움결합되면서 마감된다.That is, when the opening portion 15 is closed, the protruding portion of the diaphragm 20 is inserted into the slit hole 14a to be closed.
한편, 상기 다이아프램(20)의 돌출부위는 도 3의 (A)에서와 같이 마감판(14)의 두께보다 일부 작은 두께로 형성되어 마감판(14)의 슬릿홀(14a)에 삽입 후 남은 공간에 용접을 할 수도 있고, 또는 도 3의 (B)에서와 같이 마감판(14)의 두께보다 큰 두께로 형성되어 슬릿홀(14a)을 통해 마감판(14)을 관통한 후 외부에서 용접될 수도 있다.On the other hand, the protruding portion of the diaphragm 20 is formed to have a thickness that is partially smaller than the thickness of the finishing plate 14 as shown in (A) of FIG. 3, and is left after being inserted into the slit hole 14a of the finishing plate 14. It can be welded to the space, or it is formed to a thickness greater than the thickness of the finish plate 14 as shown in (B) of FIG. 3 and passes through the finish plate 14 through the slit hole 14a and then welded from the outside. It could be.
아울러, 도 4에서와 같이 상기 다이아프램(20)이 형성된 부위에는 보(200)가 접합된다. In addition, as shown in FIG. 4, the beam 200 is bonded to the portion where the diaphragm 20 is formed.
한편, 상기와 같이 제작되는 CFT는 콘크리트를 미리 충전해서 현장으로 제공될 수도 있고, 또는 미리 충전되지 않고 현장에서 충전할 수도 있다. 아울러 콘크리트의 충전을 위해 다이아프램(20)의 일단에는 콘크리트 투입을 위한 투입구가 형성될 수도 있으며, 필요에 따라 CFT 내부에 철근 등을 삽입할 수도 있다.Meanwhile, the CFT produced as described above may be provided to the site by pre-filling concrete, or may be filled at the site without pre-filling. In addition, in order to fill the concrete, an inlet for concrete input may be formed at one end of the diaphragm 20, and reinforcing bars may be inserted into the CFT as necessary.
즉, 본 발명은 상기와 같이 CFT 기둥의 제작 및 시공을 단순화시킴으로써 그 제작 및 시공을 위한 공간 및 기간 등을 감소시킬 뿐만 아니라, 일체화된 하나의 판형 다이아프램(20)이 적용됨에 따라 보(200)와의 접합 시 응력전달의 명확성 및 견고성 등이 우수하고 이로 인해 보(200)와의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.That is, the present invention simplifies the fabrication and construction of the CFT column as described above, thereby reducing the space and period for the fabrication and construction, as well as the one integrated plate-shaped diaphragm 20 applied. ) Is excellent in the clarity and rigidity of stress transfer when bonding with the beam, and thus, the bonding reliability with the beam 200 can be improved.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.In addition, the present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those of ordinary skill in the art.
100 : 강관기둥 200 : 보
11 : 제 1면 12 : 제 2면
13 : 제 3면 14 : 마감판
14a : 슬릿홀 15 : 개방부
20 : 다이아프램 W : 제 1면 및 제 3면
W1 : 다이아프램의 폭
100: steel pipe column 200: beam
11: page 1 12: page 2
13: 3rd side 14: Finishing plate
14a: slit hole 15: opening
20: diaphragm W: first side and third side
W1: diaphragm width

Claims (4)

  1. CFT 기둥의 제작방법에 있어서,
    평판을 절곡시켜 제 1면(11), 제 2면(12), 제 3면(13) 및 개방부(15)를 가지는 'ㄷ'자 형태의 강관기둥(100)을 제작하는 단계(S100);
    상기 강관기둥(100)의 내부에 다이아프램(20)을 설치하는 단계(S200); 및
    상기 개방부(15)를 마감판(14)으로 마감하는 단계(S300);를 포함하되,
    상기 S200 단계는 상기 다이아프램(20)이 제 1면(11) 및 제 3면(13)의 폭(W) 보다 큰 폭(W1)으로 이루어진 하나의 판형으로 제작되어, 강관기둥(100)의 내부에 설치 시, 상기 개방부(15) 방향으로 돌출되도록 설치되고,
    상기 S300 단계는 상기 마감판(14)에 슬릿홀(14a)이 형성되어, 상기 개방부(15)의 마감 시, 다이아프램(20)이 상기 슬릿홀(14a)에 끼움결합되면서 마감되는 것을 특징으로 하는, CFT 기둥의 제작방법.
    In the manufacturing method of the CFT column,
    Bending the flat plate to fabricate a'C' shaped steel pipe column 100 having a first surface 11, a second surface 12, a third surface 13, and an opening 15 (S100) ;
    Installing a diaphragm 20 inside the steel pipe column 100 (S200); And
    Including; closing the opening portion 15 with a closing plate 14 (S300);
    In the step S200, the diaphragm 20 is manufactured in a single plate shape having a width W1 greater than the width W of the first and third surfaces 11 and 13, When installed inside, it is installed so as to protrude in the direction of the opening 15,
    In the step S300, a slit hole 14a is formed in the closing plate 14, and when the opening portion 15 is closed, the diaphragm 20 is inserted into the slit hole 14a to be closed. How to make a CFT column.
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  4. 제 1항에 따른 제작방법에 의해 제작된 CFT 기둥.A CFT column manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
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