KR102260476B1 - Cft기둥 보강 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CFT기둥 보강 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부의 공간에 콘크리트를 충전하여 휨저항에 따른 보강구조를 구성하는 것으로, 수직 기둥 구조체로부터 수평 설치되는 보의 휨저항에 따라 접합면적을 가변적으로 구성하며, 내부에 휨저항에 따른 보강구조를 구성하여 작용하는 응력에 대응 가능하도록 다면적 및 보강구조를 가지는 CFT기둥 보강 구조체를 제공한다.
상기한 바에 따르면, 수직 구조의 CFT기둥으로부터 수평으로 설치되는 수평보의 접합면적을 고려하여 CFT기둥 단면적을 가변적으로 구성하는 CFT기둥 보강 구조체를 제공할 수 있으며, 휨저항의 발생지점을 고려하여 기둥 내부에 보강구조체를 가지는 CFT기둥 보강 구조체를 제공할 수 있다.

Description

CFT기둥 보강 구조체 {CFT COLUMN REINFORCEMENT STRUCTURE}

본 발명은 CFT기둥 보강 구조체에 관한 것으로, 내부의 공간에 콘크리트를 충전하여 휨저항에 따른 보강구조를 구성하는 것으로, 수직 기둥 구조체로부터 수평 설치되는 보의 휨저항에 따라 접합면적을 가변적으로 구성하며, 내부에 휨저항에 따른 보강구조를 구성하여 작용하는 응력에 대응 가능하도록 다면적 및 보강구조를 가지는 CFT기둥 보강 구조체에 관한 것이다.

종래에는 구조물을 구성하기 위하여 H형강의 수직구조물을 구성하고, 수직구조물로부터 수평으로 설치되는 수평구조물을 서로 접합하고 바닥판 및 지붕을 설치하여 철골 구조물을 구성하였다.

이러한 철골 구조물은 층고가 높아지고 구조물의 규모가 커질수록 수직구조체 및 수평구조체로 사용되는 H형강의 크기 및 두께를 함께 증가시켜야 함에 따라 철골 구조물의 자중 또한 함께 증가하는 문제점이 있다.

또한 자중의 증가에 따라 응력이 함께 증가하게 되어 각 철골 구조물에 집중응력이 작용하는 지점에는 보강구조를 추가로 구성해야함에 따라 추가 작업에 따른 비용증가 및 공기가 증가하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 종래의 H형강을 대신하여 최근에는 속이 빈 구조를 구성하여 설치가 완료되면 내부에 콘크리트를 충전하는 CFT(Concrete Filled Steel)기둥의 구조체를 사용하고 있다.

그러나 종래의 CFT기둥은 철판을 절곡하고 이를 서로 맞대어 용접하여 평단면이 ㅁ자, ㅇ자, ㅍ자 구조를 가지도록 구성하고 있으나, 내부가 중공으로 구성되어지는 만큼, CFT기둥에 수평으로 접합되어진 수평구조물에 따른 외부응력으로 인해 CFT기둥에 휨현상이 발생되는 문제점이 여전히 존재하고 있다.

따라서, CFT기둥에 접합되어지는 수평구조물로 인하여 발생되는 휨현상에 저항 가능하도록 내부 보강구조를 가지는 새로운 구조의 CFT기둥 보강 구조체에 대한 필요성이 존재하고 있다.

한국등록특허공보 제10-1367626호 한국등록특허공보 제10-1804171호

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 더욱 상세하게는 수직 구조의 CFT기둥으로부터 수평으로 설치되는 수평보의 접합면적을 고려하여 CFT기둥 단면적을 가변적으로 구성하는 CFT기둥 보강 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 휨저항의 발생지점을 고려하여 기둥 내부에 보강구조체를 가지는 CFT기둥 보강 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 소정의 길이로 구성되어 지면으로부터 수직으로 설치되며, 평단면이 속이 빈 중공의 다각형 형상으로 구성되는 복수개의 수직부재와, 상기 수직부재의 소정의 위치에는 지면과 수평 또는 소정의 각도로 접합되어지는 복수개의 수평부재와, 상기 수직부재의 내부면에는 일측단부가 제1면에 접합되고 타측단부가 제2면에 접합되어 평면의 형상이 사선구조로 구성되는 휨저항 보강부재를 포함하는 것을 특징을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 수평부재는 기 설정된 응력에 따라 넓은 폭 길이로 구성된 강축 수평부재와, 상기 강축 수평부재의 폭 길이보다 더 좁은 폭 길이로 구성된 약축 수평부재로 구성되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 수직부재는 상기 강축 수평부재가 접합되어지는 면적이 상기 약축 수평부재가 접합되어지는 면적보다 더 넓게 구성되어지는 것을 특징을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 휨저항 보강부재는 상기 수직부재의 내부면에는 일측단부가 제1면에 접합되고 타측단부가 제2면에 접합되는 제1 보강부재와, 일측단부가 제2면에 접합되고 타측단부가 제3면에 접합되는 제2보강부재와, 일측단부가 제3면에 접합되고 타측단부가 제4면에 접합되는 제3보강부재와, 일측단부가 제4면에 접합되고 타측단부가 제1면에 접합되는 제4보강부재로 구성되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 보강부재는 평면의 형상이 8각형 구조로 구성되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 수직부재 내부에 다이어프램이 구비되고, 상기 다이어프램은 외주면이 수직부재 내부 횡단면형상과 동일하게 형성되면서 일정한 간격을 가지고 복수개소에 이격되도록 설치되며, 중앙에 콘크리트를 수직부재 내부로 충진하기 위한 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 수직부재는, 수평부재의 단면이 연결되는 4개의 단면장착판부와, 단면장착판부를 서로 연결하는 4개의 경사판부 조합에 의해 8각 관체가 형성되되, 상기 수직부재는 단면장착판부 중 서로 대향하는 2개의 단면장착판부를 분할한 형상으로 2분할 형성되고, 분할된 단면장착판부를 서로 용접하여 8각 관체가 형성되거나, 상기 단면장착판부와 경사판부 연결부분 4개소 중 어느 2개소를 분할한 형상으로 2분할 형성되고, 절개된 단면장착판부과 경사판부 연결부분을 서로 용접하여 8각 관체가 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함으로써 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 수직 구조의 CFT기둥으로부터 수평으로 설치되는 수평보의 접합면적을 고려하여 CFT기둥 단면적을 가변적으로 구성하는 CFT기둥 보강 구조체를 제공할 수 있다.

또한, 휨저항의 발생지점을 고려하여 기둥 내부에 보강구조체를 가지는 CFT기둥 보강 구조체를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체의 보강부재 변형 예를 나타내는 구성도.
도 3는 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체의 보강부재 변형 예를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체의 수직부재의 실시예를 나타내는 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체의 보강부재 변형 예를 나타내는 구성도이며, 도 3는 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체의 보강부재 변형 예를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체의 수직부재의 실시예를 나타내는 도면이다.

먼저 도 1 내지 도 2에서 본 발명에 따른 CFT기둥 보강 구조체는, 수직으로 설치되는 복수개의 수직부재(100)와, 상기 수직부재(100)로부터 수평 또는 소정의 각도로 접합되는 복수개의 수평부재(200) 및 상기 수직부재(100)의 내부면에 접합되어 휨저항이 가능한 휨저항 보강부재(300)로 구성된다.

상기 수직부재(100)는 소정의 두께를 지닌 복수개의 철판을 소정의 각도만큼 절곡한 후에, 각 철판의 끝단을 서로 용접으로 접합하여 평면의 형상의 다각형 형상을 가지도록 구성된다.

본 발명에서는 상기 수직부재(100)가 팔각형 구조로 구성된 것을 기준으로 설명하고 있으나, 시공현장에서의 사용목적 및 환경에 따라 사각형, 육각형, 팔각형 등 다양하게 구성되어 사용될 수 있다.

상기 수직부재(100)는 속이 빈 중공 형상으로 형성되며, 수직부재(100), 수평부재(200) 및 휨저항 보강부재(300)의 시공이 완료되면 수직부재(100)의 내부에 콘크리트를 충전하도록 사용된다.

상기 수직부재(100)는 소정의 길이만큼 상하방향으로 연장되어 구성되며 지면으로부터 수직으로 설치된다.

상기 수직부재(100)는 소정의 간격으로 배치되어 설치되도록 복수개로 구성된다.

상기와 같이 지면에 설치된 수직부재(100)의 소정의 위치에는 지면과 수평을 이루거나, 시공현장에 따라 소정의 각도를 가지는 수평부재(200)가 접합된다.

상기 수평부재(200)는 일측단부가 제1 수직부재(100a)에 접합되고 타측단부는 제2 수직부재(100b)에 접합되어 보 역할을 하거나, 시공환경에 따라 보강부재 역할을 하게 된다.

상기 수평부재(200)는 설계과정에서 기설정된 응력에 따라 넓은 폭 길이를 가지는 강축 수평부재(210)와, 상기 강축 수평부재(210)의 폭 길이보자는 좁은 폭길이로 구성된 약축 수평부재(220)로 구성된다.

즉, 상기 수직부재(100) 및 수평부재(220)로 이루어진 구조물을 시공하는데 있어, 큰 응력이 발생되는 지점에는 강축 수평부재(210)가 사용되고, 비교적 적은 응력이 발생되는 지점에는 약축 수평부재(220)가 사용된다.

이때 상기 강축 수평부재(210)가 접합되어지는 수직부재(100)의 접합면은 약축 수평부재(220)가 접합되어지는 접합면보다 더 넓게 구성된다.

이에 따라 상기 수직부재(100)는 설계단계에서 미리 기설정된 응력에 따라 다양한 접합면을 가지도록 구성된다.

예를 들어 상기 수직부재(100)의 제1면(110)과 제3면(150)에 강축 수평부재(210)가 접합되고, 제2면(130)과 제4면(170)에 약축 수평부재(220)가 접합되면 서로 마주보는 면끼리 동일한 면적으로 구성될 수 있다.

상기에서는 설명의 편의상 서로 마주보는 면끼리 동일한 접합면을 가지는 것으로 설명하고 있으나 시공현장에 따라 서로 이웃하는 면끼리 동일하거나, 또는 한 개의 면만 다른 접합면적을 가지도록 구성될 수 있다.

상기 수직부재(100)의 내부는 속이 빈 중공으로 구성되는데, 이때 상기 수직부재(100)에 접합되는 수평부재(200)로 인해 상기 수직부재(100)에는 비틀림 또는 휨현상이 발생하게 된다.

이러한 휨현상을 방지하기 위하여 상기 수직부재(100)의 내부에는 휨저항이 가능하도록 집중응력이 발생되는 지점으로 휨저항 보강부재(300)가 추가되어 구성된다.

도 1 (b)에서, 상기 휨저항 보강부재(300)는 양측단부가 상기 수직부재(100)의 내부면에 접합되어지는데, 일측단부는 제1면(110)에 접합되고 타측단부는 제2면(130)에 접합되어진다. 즉 평면의 형상이 상기 수직부재(100)의 내부를 사선으로 가로지르는 형상으로 형성된다.

도 2 (b)와 같이, 휨저항에 따른 추가보강을 위하여 상기 제1 보강부재(310)로부터 소정의 간격만큼 이격된 제2 보강부재(320)의 양측단부가 제3면(150)과 제5면(170)에 각각 접합되어질 수 있다.

한편 도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 상기 휨저항 보강부재(300)는 상기 수직부재(100)의 내부면에 접합되어지는데, 일측단부가 제1면(110)에 접합되고 타측단부가 제2면(130)에 접합되는 제1 보강부재(310)와, 일측단부가 제2면(130)에 접합되고 타측단부가 제3면(150)에 접합되는 제2 보강부재(320)와, 일측단부가 제3면(150)에 접합되고 타측단부가 제4면(170)에 접합되는 제3 보강부재(330) 및 일측단부가 제4면(170)에 접합되고 타측단부가 제1면(110)에 접합되는 제4 보강부재(340)를 구성하게 된다.

이때 상기 복수개의 휨저항 보강부재(300)의 접합부분은 소정의 간격만큼 서로 이격되어 수직부재(100)의 내부면에 접합됨에 따라 평면의 형상이 8각형 구조로 구성될 수 있다.

상기에서는 설명의 편의상 4개의 휨저항 보강부재(300)를 사용하는 것에 대해 설명하고 있으나, 시공현장에 따라 4개보다 적거나 더 많게 사용될 수 있으며, 내부 구조의 형상의 다양하게 형성되어 사용될 수 있다.

도 3에서, 상기 수직부재(100) 내부에 다이어프램(300a)이 구비되고, 다이어프램(300a)은 분할 형성되어 2분할 또는 4분할된 수직부재(100) 내주면에 대향하게 구비된다. 그리고 다이어프램(300a)은 외주면이 수직부재(100) 내부 횡단면형상과 동일하게 형성되면서 일정한 간격을 가지고 복수개소에 이격되도록 설치되며, 중앙에 콘크리트를 수직부재(100) 내부로 충진하기 위한 관통홀이 형성된다. 이에 한 쌍의 보강부재(300’)에 의해 수직부재(100) 강성이 보강되어 외력이 작용시 외부면 변형에 대한 내구성이 향상된다. 한편, 상기 다이어프램(300a)은 휨저항 보강부재(300)와 별도 구성으로 구비되거나, 휨저항 보강부재(300)을 상기 다이어프램(300a) 구조로 치환 형성하는 구성도 가능하다.

상기와 같이 수직부재(100), 수평부재(200) 및 휨저항 보강부재(300)의 설치가 완료되면 상기 수직부재(100)의 내부에 콘크리트를 충전함으로써, 외부응력에 따른 수직부재(100)의 휨변형을 조기에 예방할 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 설계단계에서 미리 구조해석이 완료되어 휨저항이 발생될 것으로 예측되는 지점에 휨저항 보강부재(300)를 접합하는 것에 대해 설명하였으나, 시공 현장에 따라 휨변형이 발생될 것으로 예측되는 부분에 휨저항 보강부재(300)를 추가로 접합하여 구성할 수 있다.

한편, 도 4에서는 상기 수직부재(100)는 수평부재(200)의 단면이 연결되는 4개의 단면장착판부(101)와, 단면장착판부(101)을 연결하는 4개의 경사판부(102) 조합에 의해 8각 관체가 형성된다. 도 4에 도시된 팔각형 단면의 수직부재(100)에서 경사판부(102)는 단면장착판부(101)보다 길이가 짧게 형성되어 있다.

여기서, 상기 수직부재(100)는 단면장착판부(101) 중 서로 대향하는 2개의 단면장착판부(101)을 분할한 형상으로 2분할 형성되고, 분할된 단면장착판부(101)을 서로 용접하여 8각 관체가 형성되어진다. 편의상 수직부재(100)의 분할된 부재를 분할부재라 지칭하기로 한다.

또한, 상기 수직부재(100)는 단면장착판부(101)과 경사판부(102) 연결부분 4개소 중 어느 2개소를 분할한 형상으로 2분할 형성되고, 절개된 단면장착판부(101)과 경사판부(102)의 연결부분을 서로 용접하여 8각 관체가 형성되도록 한다.

다시 말해, 수직부재(100)는 8각 형상으로 형성되어 4개의 단면장착판부(101)과 4개의 경사판부(102)로 구성된다. 여기서 서로 마주보는 단면장착판부(101)을 세로 또는 가로로 대칭되도록 분할하여 2분할 형성되어지게 하거나,

서로 마주보는 경사판부(102)를 대각선으로 대칭되도록 분할하여 2분할 되도록 형성할 수 있다.

상기 실시예에서 단면장착판부(101)과 경사판부(102)는 대칭되는 형태로 분할된다고 기재하였으나, 단면장착판부(101)과 경사판부(102)가 대칭되지 않은 형태로도 분할될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다”또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 수직부재 200 : 수평부재
210 : 강축 수평부재 220 : 약축 수평부재
300 : 보강부재 300a : 다이어프램

Claims (5)

1. 소정의 길이로 구성되어 지면으로부터 수직으로 설치되며, 평단면이 속이 빈 중공의 8각 관체 형상으로 구성되어 4개의 단면장착판부(101)와 4개의 경사판부(102)로 구성되되 상기 4개의 경사판부(102)는 상기 4개의 단면장착판부(101)보다 짧은 길이로 형성된 수직부재(100)와,
   상기 수직부재(100)의 소정의 위치에는 지면과 수평 또는 소정의 각도로 접합되어지는 복수개의 수평부재(200)와,
   상기 수직부재(100)의 내부면에는 일측단부가 제1면(110)에 접합되고 타측단부가 제2면(130)에 접합되어 평면의 형상이 사선구조로 구성되는 휨저항 보강부재(300)를 포함하되,
   상기 수직부재(100)는 제1 수직부재(100a)와 제2 수직부재(100b)로 구성된 2개의 분할부재가 서로 결합함으로써 형성되고,
   상기 2개의 분할부재 각각은 상기 4개의 단면장착판부(101) 중 인접한 2개의 단면장착판부(101)와, 상기 4개의 경사판부(102) 중 상기 인접한 2개의 단면장착판부(101) 사이에 개재된 경사판부(102)와, 상기 인접한 2개의 단면장착판부(101) 중 어느 하나의 일측으로부터 연장되는 다른 하나의 경사판부(102)를 포함하며, 상기 2개의 분할부재 각각에서는 단면장착판부(101)와 경사판부(102) 중 서로 평행한 부재가 존재하지 않도록 구성되어 상기 분할부재의 평단면이

   

   형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 CFT기둥 보강 구조체.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수평부재(200)는
   기 설정된 응력에 따라 넓은 폭 길이로 구성된 강축 수평부재(210)와, 상기 강축 수평부재(210)의 폭 길이보다 더 좁은 폭 길이로 구성된 약축 수평부재(220)로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 CFT기둥 보강 구조체.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 휨저항 보강부재(300)는
   상기 수직부재(100)의 내부면에는 일측단부가 제1면(110)에 접합되고 타측단부가 제2면(130)에 접합되는 제1 보강부재(310)와,
   일측단부가 제2면(130)에 접합되고 타측단부가 제3면(150)에 접합되는 제2보강부재(320)와,
   일측단부가 제3면(150)에 접합되고 타측단부가 제4면(170)에 접합되는 제3보강부재(330)와,
   일측단부가 제4면(170)에 접합되고 타측단부가 제1면(110)에 접합되는 제4보강부재(340)로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 CFT기둥 보강 구조체.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 휨저항 보강부재(300)는
   평면의 형상이 8각형 구조로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 CFT기둥 보강구조체.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 수직부재(100) 내부에 다이어프램(300a)이 구비되고, 상기 다이어프램(300a)은 외주면이 수직부재(100) 내부 횡단면형상과 동일하게 형성되면서 일정한 간격을 가지고 복수개소에 이격되도록 설치되며, 중앙에 콘크리트를 수직부재(100) 내부로 충진하기 위한 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 CFT기둥 보강구조체.

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