KR102558353B1

KR102558353B1 - 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조

Info

Publication number: KR102558353B1
Application number: KR1020220093210A
Authority: KR
Inventors: 정계연; 김수민; 선상우
Original assignee: 주식회사 거원산업; 선상우
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2023-07-21

Abstract

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 대한 것을 목적으로 한다. 구체적으로 판재형상이며, 기둥의 중심이 되는 기준판(100); 상기 기준판 단부측면에 위치하며, 모서리가 기준판 일면에 위치하는 중심보강재(200); 판재형태이며, 상기 기준판 폭방향에 일면이 위치하며, 중심보강재와 접하는 막음판(300); 절곡단부가 기준면에 접하며, 내부에 중심보강재 및 막음판을 수용하는 절곡커버부(400);를 포함한다.

Description

보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조 {Composite Column Structures Applied to Beam to Column Structures}

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 대한 것을 목적으로 한다.

특허발명 001 내지 특허발명 004는 본 발명이 이르게 되는 관련기술의 종래발명을 제시한다.

특허문헌 001은 웹의 양단에 플랜지가 직각으로 각각 연결된 H형강과; 상기 H형강의 웹 양측면에 각각 부착되며, 웹에 플랜지가 직각으로 연결되는 T형강과; 상기 H형강과 T형강의 각 플랜지와 접합하여 충진 콘크리트가 타설되도록 공동을 형성하는 마감재와; 상기 공동에 타설되는 충진 콘크리트로 이루어지며, 상기 H형강과 T형강의 웹에 길이방향으로 일정간격 이격되게 관통되는 관통부와; 상기 마감재의 양단이 공동 내측으로 절곡되는 절곡부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관기둥에 관한 것이다. 본 발명 콘크리트 충전 강관기둥에 의하면, H형강 및 T형강의 웹 면을 H형강에 접합하고, H형강과 T형강의 각 플랜지에 마감재를 접합하여 공동을 형성하는 구성이 두께가 얇은 강판을 절곡하여 형성할 수 있으므로 경량이면서 구조 성능이 뛰어나며, 마감재의 양단부를 1단 또는 2단 즉 다단으로 절곡함으로써, 공동에 타설되는 충진 콘크리트와의 접합 및 결합력을 높일 수 있으므로, 압축력에 대한 강관기둥의 좌굴내성을 동일한 크기 및 단면적의 다른 강관기둥과 비교하여 높은 강성 및 내구강도를 더욱 향상시켜 유지할 수 있는 것이다.

특허문헌 002는 콘크리트 충전 강관기둥에 철골보를 접합할 때 상기 접합부에 대하여 콘크리트 충전 강관기둥의 내부를 보강하는 내부 다이어프램에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 콘크리트 충전 강관기둥을 절단하지 않고서도 내부 다이어프램을 설치할 수 있도록 하되, 상기 내부 다이어프램이 일체로 거동할 수 있도록 함으로써, 콘크리트 충전 강관기둥의 제작이 용이하여 경제적이면서도 보강능력이 우수한 내부 보강구조를 가진 콘크리트 충전 강관기둥에 관한 것이며, 구체적으로는, 내부에 콘크리트를 충전시켜 기둥을 형성시키는 콘크리트 충전 강관기둥에 있어서, 상기 강관기둥을 형성시키는 다수의 철판부재와, 상기 각 철판부재의 내부에 설치되는 단위 보강부재로 이루어지되, 상기 단위 보강부재는 적어도 2개 이상의 덧댐판과 상기 덧댐판들을 서로 연결시키는 사다리꼴 형상의 보강판재로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

특허문헌 003은 단부모멘트 및 휨 저항령이 보강된 보와 기둥의 이-지(EZ) 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 는 소정의 두께를 가지는 강판을 절곡시켜 평단면이 삼각형 형상으로 이루어진 복수개의 칼럼유닛 양측단부를 서로 결합하여 사각형상으로 형성되는 CFT 기둥의 이-지(EZ) 칼럼부와, 철골 보 단부의 외측을 사각 박스 형상거푸집 형태로 감싸 보 단부의 좌굴을 방지하는 이-지(EZ) 거더보강부 및 이-지(EZ) 플레이트접합부로 구성됨으로써 중앙부 대비 1.6배 내지 2배의 단부모멘트가 가해지는 기둥접합 단부에만 철골 및 철근콘크리트 합성 보 구조를 적용시키는 것이 가능한 새로운 구조의 단부모멘트 및 휨 저항력이 보강된 보와 기둥의 이-지(EZ) 결합구조에 관한 것이다. 또한 이-지(EZ) 칼럼부와 이-지(EZ) 플레이트접합부가 일체형으로 구성되어짐으로써, 기둥과 슬래브 또한 일체형으로 형성하는 것이 가능하며, 상기 이-지(EZ) 플레이트접합부에는 복수개의 보강근이 연장형성되어, 슬래브의 내부구조 강도가 개선되는 장점이 있다.

특허문헌 004는 강관의 내부에 콘크리트가 충진되는 CFT 기둥구조에 관한 것으로, 강판을 절곡한 것으로 베이스부와 상기 베이스부의 양단을 절곡한 2개의 절곡부로 나뉘며 평면상 ㄷ자형 단면의 외관프레임; 상기 베이스부의 내면과 상기 절곡부의 내면 사이에 사선으로 경사지게 접합되는 내 다이어프램판;을 포함하여 구성되되, 상기 외관프레임과 상기 내 다이어프램판의 결합체를 CFT유닛으로 하여 상기 CFT유닛 2개가 마주보고 접합되어 CFT유닛결합체(UC)를 형성하므로, 상기 외관프레임의 외주면에 접합되는 보철골의 응력이 상기 외관프레임을 거쳐 상기 내 다이어프램판으로 사선으로 분산되는 것을 특징으로 하는 사선형 내다이어프램이 설치된 CFT 기둥구조에 관한 것이다.

KR

10-1062928

B1 (등록일자 2011년8월31일)

KR

10-1368218

B1 (등록일자 2014년2월21일)

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10-2079008

B1 (등록일자 2020년2월13일)

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10-2276624

B1 (등록일자 2021년7월7일)

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조(C)에 관한 것이며, 구체적으로 판재형상이며, 중심부 및 중심부 양단에 위치한 단부로 이루어진 기준판(100); 상기 단부측면에 위치하며, 모서리가 기준판 일면에 위치하는 중심보강재(200); 판재형태이며, 상기 기준판 폭방향에 일면이 위치하며, 중심보강재와 접하는 막음판(300); 절곡단부가 기준면에 접하며, 내부에 중심보강재 및 막음판을 수용하는 절곡커버부(400);를 포함한다.

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 절곡커버부는 상기 단부 측면을 덮는 제1커버부(410); 상기 절곡커버부는 상기 중심부 측면을 덮는 제2커버부(420);로 형성되는 것을 포함한다.

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 중심보강재(200)는 판재형태이며, 판재 중심에 관통 형성된 중심보강재슬릿부(210);를 포함한다.

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 기준판(100)의 면상에 위치되며, 길이 또는 폭 방향으로 접하는 보강리브(140);를 포함한다.

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 기준판(100)의 단부에 위치하는 콘크리트(500);를 포함한다.

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 기준판(100)의 단부 및 상기 중심보강재에 위치하며 하나 또는 복수로 형성된 띠철근(620);을 포함한다.

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 기준판 단부 및/또는 중심보강재에 형성되며, 돌출되는 보접합영역(230); 을 포함한다.

본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 앞에서 제시한 발명의 상기 합성기둥구조(C)에 있어서, 수직방향 하부에 위치한 합성기둥구조(C)는 수직방향 상부에 위치한 합성기둥구조(C)와 기준판(100) 및 중심보강재(200)를 스플라이트 판과 체결한 후 절곡커버부(400)를 접합하여 연속화되는 것을 포함한다.

본 발명의 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 따르면, 기둥의 중심구성인 기준판을 단부측면과 중심으로 구분하여, 콘크리트 충진영역을 분할하는 것으로 선택적 콘크리트 합성구역을 정함으로써 제작편의성 향상과, 공사비 절감 및 공기단축의 이점을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 합성기둥구조의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 절곡커버부의 보강브레이스 사시도.
도 3 내지 6은 본 발명의 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조 수평단면도.
도 7은 본 발명의 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조 측단면도.
도 8은 본 발명의 합성기둥구조의 단부측면 띠철근 보강 사시도.
도 9 내지 10은 본 발명의 보-기둥 구조물에 적용되는 보접합영역 측면도.
도 11은 본 발명의 보-기둥 구조물에 적용되는 보접합영역 수평단면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.

[실시예 1-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조(C)에 관한 것이며, 구체적으로 판재형상이며, 중심부 및 중심부 양단에 위치한 단부로 이루어진 기준판(100); 상기 단부측면에 위치하며, 모서리가 기준판 일면에 위치하는 중심보강재(200); 판재형태이며, 상기 기준판 폭방향에 일면이 위치하며, 중심보강재와 접하는 막음판(300); 절곡단부가 기준면에 접하며, 내부에 중심보강재 및 막음판을 수용하는 절곡커버부(400);를 포함한다.

[실시예 1-2] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 기준판(100) 단부측면에 위치하는 타공홀(150);을 포함한다.

[실시예 1-3] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-2에 있어서, 상기 타공홀(150)은 원형 또는 다각형으로 형성되는 것;을 포함한다.

[실시예 1-4] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-3에 있어서, 상기 원형은 진원, 타원형, 또는 슬릿홀 중 선택된 어느 하나로 형성되는 것;을 포함한다.

[실시예 1-5] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 절곡커버부의 두께는 상기 기준판 및 중심보강재의 두께보다 얇게 형성되는 것;을 포함한다.

[실시예 1-6] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 기준판, 중심보강재, 막음판, 절곡퍼버부는 용접으로 접합되는 것;을 포함한다.

[실시예 1-7] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 기준판, 중심보강재, 막음판, 절곡퍼버부는 동일재질로 형성되는 것;을 포함한다.

본 발명(실시예 1-1 내지 1-7)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조 형성을 목적으로 한다.

건축 및 토목 구조물 구축 시 강재를 활용한 보-기둥구조의 형성은 종래부터 많이 활용되어오고 있다.

강재를 활용한 보-기둥 구조는 통상의 RC구조(Reinforced Concrete)에 비해 공사기간이 단축되고, 시공비가 적게드는 등 경제성이 뛰어나 많은 건축물에 활용되고 있는 것이 사실이다.

그러나, 이러한 강재구조는 풍하중, 지진하중 등의 수평방향 외력 작용 시 구조물의 세장비등 영향에 따라, 강재기둥에서 발생되는 모멘트의 크기가 크며, 상기 모멘트의 발생에 의하여 상기 강재기둥의 소성힌지 영역 등 단부 및 절점부에서는 좌굴 등의 변형이 발생될 우려가 크다. 따라서, 강재구조는 이러한 문제에 대비하기 위하여, 제작 시 상기 절점부 및 단부에 강재 브레이싱, 리브보강 등 보강작업을 수행해왔다.

그러나, 상기와 같은 강재만을 활용한 보강작업은 작업성, 경제성 등 그 효율에 있어 문제가 제기되어 왔다. 이에 따라, 강재기둥에 콘크리트를 충전하는 CFT(Concrete Filled Tube) 충전합성기둥이 개발되어 강재를 활용한 기둥-보 구조에서 취약할 수 있는 단부 및 절점부 보강을 손쉽게 수행하며, 신뢰할 수 있는 보강효과를 구현할 수 있었다.

CFT기둥시스템은 강관 내부에 콘크리트를 충전한 구조로서 콘크리트의 재료적 특성과 강재의 재료적 특성을 효율적으로 조합한 기둥시스템이다.

콘크리트는 압축력에는 매우 강하지만, 인장력에는 취약한 특성이 있고, 강재는 인장, 압축력에 모두 강하지만, 국부좌굴에 취약한 특성이 있어 이러한 두 재료의 장단점을 적절히 보완한 예가 RC구조라 할 수 있고, 여기에서 진보된 조합이 CFT기둥구조라 할 수 있다.

본 발명은 이러한 CFT합성기둥구조를 구현하기 위한 것으로 구체적으로 강재로 구성된 구조물의 보를 지지하는 합성기둥구조의 중심에 위치하며, 판재로 형성된 기준판이 구비된다.

상기 기준판의 단부측면에는 보강효과를 향상시키기 위해 모서리가 기준판 일면에 위치하는 중심보강재가 형성되는데, 상기 중심보강재는 상기 기준판에 직교하는 방향으로 상기 단부측면에 결합될 수 있다.

상기 기준판의 폭방향 일면에는 상기 중심보강재와 접하며, 최종 합성기둥구조 내 다이아프램(Diaphragm)인 막음판이 형성되는데, 상기 막음판은 상기 중심보강재와 기준판에 동시에 접하는 형태로 형성될 수 있다.

이렇게 만들어진 기준판, 중심보강재, 막음판 구조는 합성기둥구조의 외부면을 형성하며, 절곡단부가 기준면에 접하고, 내부에 중심보강재와 막음판을 수용하는절곡커버부를 형성함으로서 최종 합성기둥구조를 형성할 수 있다.

본 발명의 상기 합성기둥구조를 구성을 구체화하기 위해 상기 기준판 상측의 단부측면에는 복수개의 타공홀을 형성할 수 있다.

이는 상기 합성기둥구조 내 단부 양측면에 선택적으로 콘크리트가 충진될 시 투입되는 콘크리트 재료가 상기 기준판의 전후로 분리되는 것을 막고, 상호 유동이 가능하도록 하기 위함이다.

상기 타공홀은 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있고, 이들의 조합으로 형성될 수도 있다.

상기 원형의 타공홀은 진원, 타원, 슬릿 홀 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있고, 이러한 형상한정을 통해 상기 기준판 중심의 응력분포를 다양하게 구현할 수 있으며, 효율적인 타공홀 배치를 통해 최적의 단면형상을 도출할 수 있다.

한편, 상기 절곡커버부는 그 두께를 상기 기준판 및 중심보강재의 두께보다 얇게 형성할 수 있는데, 이는 기둥의 강도가 기준판 및 중심보강재에 의해 충족되며, 절곡커버부는 추후 콘크리를 채우기 위한 거푸집의 역할을 하기 위해 구비되는 것으로 큰 힘을 받지 않고 콘크리트 지지를 위한 목적에 기인한다.

상기 기준판 및 중심보강재와 막음판, 절곡커버부는 용접을 통해 접합형성되며, 이를 위해 상기 각 구성들은 동일재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 원형의 기준판은 단부측면과 그 이외의 면이 그 두께를 달리 형성할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 상기 합성기둥구조는 위치에 따라 외력의 영향을 받는 정도에 차이가 있다.

통상적으로 기둥구조의 단부, 절점부 등은 풍하중 등에 의한 휨모멘트가 크게 발생하여 이를 보강하기 위한 다양한 보강이 실시되고 있다.

본 발명에서는 상기 합성기둥구조의 중심인 기준판의 단부측면을 그 이외의 면보다 체적을 크게 구비하여 이러한 휨모멘트 변형에 원천적으로 대응할 수 있게 구비하였다.

상기 기준판의 영역별 크기(두께)를 달리 구현하기 위해, 단부측면에 보강판을 덧대어 접합할 수 있고, 상기 보강판은 보강효과를 극대화 하기 위해 고장력 강판이 적용될 수 있다

[실시예 2-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 절곡커버부는 상기 단부 측면을 덮는 제1커버부(410); 상기 절곡커버부는 상기 중심부 측면을 덮는 제2커버부(420);로 형성되는 것을 포함한다.

[실시예 2-2] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 절곡커버부 내면에 위치하는 보강브레이스(430);를 포함한다.

[실시예 2-3] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 절곡커버부 모서리는 기준판의 면상에 접합되며, 기준판의 모서리가 외부로 노출되는 것;을 포함한다.

[실시예 2-4] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 절곡커버부 단부 및/또는 중심에 위치하며, 하나 또는 복수로 절곡된 접철부(440);를 포함한다.

[실시예 2-5] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 절곡커버부 단부 및/또는 중심에 위치하며, 하나 또는 복수로 절곡된 아치부(450);를 포함한다.

본 발명(실시예 2-1 내지 2-5)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조로서 절곡커버부의 형상을 구체화한다.

상기 절곡커버부는 상기 기준판에 대하여 구분되어 적용될 수 있는데, 구체적으로 상기 기준판 단부를 덮는 제1커버부와 상기 기준판의 중심을 덮는 제2커버부로 구분되어 적용될 수 있다.

이는 제작 시 작업의 효율 및 시공 시 상하로 이웃하는 합성기둥구조의 스플라이스(Splice) 연결 작업 후 현장접합(제1커버부)을 용이하게 하기 위함이다.

상기 절곡커버부 즉, 제1커버부와 제2커버부에는 내면을 지지하는 보강브레이스가 형성될 수 있다.

상기 보강브레이스는 상기 합성기둥구조의 수평방향으로 형성되며, 상기 절곡커버부의 뒤틀림 등에 저항하는 기능을 수행한다.

상기 보강브레이스는 상기 제1, 2커버부 내면을 지지하는 형상으로 적용되는데 스트럿(Strut) 형상으로 구현될 수 있고, 아치형상의 판재가 적용되거나, 절곡되는 직각 내면을 온전히 막는 판재형상이 적용되어 내부에 콘크리트 이동을 위한 충진구(431)가 형성될 수도 있다.

상기 제2커버부는 상기 기준판과의 결합에 있어서, 상기 기준판의 중심 면 상에 접합되어 용접등으로 일체화된다. 이를 통해 상기 기준판의 중심은 상기 제2커버부에 완전히 덮이지 않고, 상기 기준판의 모서리가 외부로 노출되도록 형성할 수 있다.

동일한 원리로, 상기 제1커버부는 상기 기준판 및 상기 중심보강재와의 결합에 있어서, 상기 기준판의 단부측면 상 및 상기 중심보강재의 면 상에 접합되어 용접등으로 일체화 된다. 이를 통해 상기 기준판의 단부측면 및 상기 중심보강재는 상기 제1커버부에 완전히 덮이지 않고 상기 기준판, 중심보강재의 모서리가 외부로 노출되도록 형성할 수 있다.

상기 절곡커버부는 단부 및/또는 중심에 하나 이상의 접철부 또는 아치부를 더 형성할 수 있는데, 이를 통해 단면계수(Section Modulus)를 높여 좌굴 등 외력에 의한 지지성능을 보다 향상시킬 수 있다.

구체적으로 상기 절곡커버부에는 접철부 또는 아치부를 형성하는 것으로 단면계수를 용이하게 확보할 수 있다.

[실시예 3-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 중심보강재(200)는 판재형태이며, 판재 중심에 관통 형성된 중심보강재슬릿부(210);를 포함한다.

[실시예 3-2] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 중심보강재(200)는 단면이 균일한 형강인 것;을 포함한다.

[실시예 3-3] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 3-2에 있어서, 상기 중심보강재(200)는 H형강, L형강, T형강 중 선택된 어느 하나로 형성되는 것;을 포함한다.

[실시예 3-4] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 중심보강재(200)는 강관인 것;을 포함한다.

[실시예 3-5] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 3-4에 있어서, 상기 중심보강재(200)는 각형강관, 원형강관 중 선택된 어느 하나로 형성되는 것;을 포함한다.

본 발명(실시예 3-1 내지 3-5)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조로서 중심보강재의 형상을 구체화한다.

상기 중심보강재는 상기 기준판의 단부측면에 형성되어, 기둥구조의 절점부 또는 단부를 보강하는 역할을 수행한다.

이를 위해 상기 중심보강재는 상기 기준판과 일체 결합이 되어야 하는데, 일실시예로 상기 중심보강재는 판재 형상으로서 상기 중심보강재의 판재 중심에 관통형성 된 중심보강재슬릿부를 형성하여 상기 기준판의 단부측면에 교차 삽입하여 용접을 통해 일체화 할 수 있다. 또한, 상기 중심보강재의 중심보강재슬릿부와 결합되는 상기 기준판에도 대응되는 슬릿부를 구현하는 것으로 상호 깍지끼움의 형상으로 결합할 수 있다.

상기 중심보강재는 다양한 형상으로 적용될 수 있는데, 대표적으로 상기 중심보강재는 단면이 균일한 형강 또는 강관의 형상으로 적용될 수 있다. 이에 따라 상기 중심보강재가 통상 판재로서 지지하는 범위를 벗어나 강관, 각재 등의 형태가 적용되어 설계 시 하중영향에 따른 다양한 변수에 형상적으로 대응이 가능한 장점이 있다.

구체적으로 상기 형강은 H형강, L형강, T형강 중 선택된 어느 하나 또는 복수개의 조합일 수 있고, 상기 중심보강재의 강관적용은 각형강관, 원형강관 중 선택된 어느 하나 또는 복수개의 조합일 수 있다.

[실시예 4-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 기준판(100)의 면상에 위치되며, 길이 또는 폭 방향으로 접하는 보강리브(140);를 포함한다.

[실시예 4-2] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 보강리브(140)의 두께는 상기 기준판의 두께보다 동일 또는 상이한 것;을 포함한다.

[실시예 4-3] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 보강리브의 재질은 기준판과 동일한 것;을 포함한다.

[실시예 4-4] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 보강리브(140)는 가열팽창상태에서 상기 기준판(100)에 접합되는 것;을 포함한다.

[실시예 4-5] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 보강리브는 하나 또는 복수로 형성되는 것;을 포함한다.

본 발명(실시예 4-1 내지 4-5)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조로서 상기 기준판을 보강하는 보강리브의 구성을 구체화 한다.

상기 기준판은 상기 합성기둥구조의 중심에 위치하며, 메인지지부재로서의 역할을 수행한다. 그러므로 상기 기준판의 면상에는 기준판의 길이 또는 폭방향으로 접하여 기준판의 구조물 응력 지지역할을 보조하는 하나 이상의 보강리브를 포함할 수 있다.

상기 보강리브는 상기 기준판의 단부측면 및 중심에 구분되어 적용되거나, 또는 일체로 구비될 수 있다.

상기 보강리브는 상기 기준판의 두께와 대비하여 동일하거나, 두껍거나, 얇게 적용할 수 있고, 보강리브는 상기 기준판에 용접 부착 등 결합을 위해 동일재질로 적용될 수 있다.

상기 보강리브는 상기 기준판의 면내강성을 크게하도록 적용할 수 있는데, 이를 위해서는 면에 평행한 면내방향으로 휨저항이 크도록 형성되어야 한다. 따라서, 기준판에 적용되는 보강리브는 지진이나 풍하중등의 수평력에 평행한 방향으로 배치시켜 기준판의 면내강성으로 수평력에 저항시키는 것이 효율적이다.

다른 실시예로 상기 보강리브는 기준판에 긴장적용 시키기 위해 설치 시 보강리브를 가열팽창시킨 상태로 상기 기준판에 접합시킬 수 있다. 이를 통해 상온상태(-10 ~ 25℃)에서 보강리브가 적용된 기준판은 상시 수축하려는 잔류응력을 내포하게 되어 상기 합성기둥구조가 휨에 저항하는 효과를 증진 시키는데 도움을 줄 수 있다.

[실시예 5-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 기준판(100)의 단부에 위치하는 콘크리트(500);를 포함한다.

[실시예 5-2] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 콘크리트(500)는 무수축 콘크리트인 것;을 포함한다.

[실시예 5-3] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 콘크리트(500)는 폴리머 콘크리트인 것;을 포함한다.

[실시예 5-4] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 콘크리트(500)는 섬유보강 콘크리트인 것;을 포함한다.

[실시예 5-5] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 콘크리트(500)는 상기 기준판(100)의 단부에서 연장된 보의 슬래브까지 동시에 타설되는 것;을 포함한다.

본 발명(실시예 5-1 내지 5-5)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조로서 콘크리트 타설 구성을 구체화 한다.

상기 중심보강재와 마감판, 절곡커버부가 형성하는 상기 기준판의 단부에는 콘크리트가 타설된다. 이는 응력이 집중되는 기둥구조의 절점 및 단부측면을 압축부재인 콘크리트로 보강하기 위한 것이다.

상기 콘크리트는 상기 합성기둥구조 내부에 충진되는 형태로 타설되며, 콘크리트 구조의 특성인 건조수축에 따른 합성기둥구조와 미접합 등으로 인해 발생할 수 있는 응력지지효과의 불균형을 방지하기 위해 상기 콘크리트는 무수축 콘크리트가 적용될 수 있다.

상기 무수축 콘크리트를 구현하기 위해 상기 콘크리트에는 통상의 팽창제 등 혼화제가 배합되어 적용될 수 있다.

다른 실시 예로, 강재는 콘크리트보다 높은 탄성계수를 보유함에 따라, 변형의 범위도 큰 바, 휨변형 시 탄성거동을 수용하기 위해 폴리머(Polymer) 등을 활용한 탄성콘크리트(Elastic Concrete) 적용도 고려될 수 있다. 또한, 위와 반대로 콘크리트 강성의 영향을 극대화하기 위해 고강도 콘크리트(40MPa 이상)를 적용하거나 카본섬유 칩(Carbon Fiber Chip) 등을 콘크리트 배합 시 혼입하여 고강성의 섬유보강 콘크리트를 적용할 수 있다.

이렇게 타설된 상기 콘크리트는 상기 기준판의 단부에서 상기 보의 상단 즉, 슬래브 형성을 위해 슬래브까지 동시에 타설될 수 있다.

[실시예 6-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 기준판(100)의 단부 및 상기 중심보강재에 위치하며 하나 또는 복수로 형성된 띠철근(620);을 포함한다.

[실시예 6-2] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 띠철근의 양단부는 상기 기준판(100)의 단부 및 상기 중심보강재에 용접으로 고정되는 것;을 포함한다.

[실시예 6-3] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 기준판(100)의 단부 및 상기 중심보강재에 복수로 형성된 통공(610); 상기 띠털근이 상기 통공을 관통하여 위치하는 것;을 포함한다.

[실시예 6-4] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 6-2에 있어서, 상기 띠철근은 기중의 수직선에 대하여 수평 또는 경사로 형성되는 것;을 포함한다.

[실시예 6-5] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 기준판 및 중심보강재 사이의 띠철근 형상은 직선 또는 절곡된 것;을 포함한다.

본 발명(실시예 6-1 내지 6-5)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조로서 상기 기준판의 단부측면 구성의 기능을 구체화 한다.

일 실시예로 상기 기준판의 단부 및 중심보강재에 복수개의 통공을 형성한다.

상기 통공을 통해 단부에 충진되는 콘크리트의 상기 합성기둥구조 내 유동을 도모할 수 있다. 또한, 상기 통공에 철근보강을 실시하여 합성기둥구조의 단부, 절점부 보강효과를 극대화 할 수 있다.

구체적으로 상기 기준판의 단부 및 중심보강재에 형성된 통공에 관입되어 폐합되는 띠철근을 복수 개 적용하여 콘크리트 타설 전 강재보강효과를 구현할 수 있다.

상기 띠철근은 상기 기준판 및 중심보강재 사이에 직선 또는 절곡형상으로 폐합될 수 있다. 또한, 상기 기준판의 단부측면 및 중심보강재에 형성된 통공에 하나의 나선형태의 띠철근을 관입시켜 적용하는 것으로 콘크리트 타설 전 강재보강효과를 구현할 수 있다. 이를 통해 합성기둥구조의 휨저항성능, 좌굴방지성능, 내진성능 향상을 도모할 수 있다.

[실시예 7-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 기준판 단부 및/또는 중심보강재에 형성되며, 돌출되는 보접합영역(230); 을 포함한다.

[실시예 7-2] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 7-1에 있어서, 상기 보접합영역(230)의 하단은 경사 형성된 것;을 포함한다.

[실시예 7-3] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 7-1에 있어서, 상기 보접합영역(230)의 하단은 아치 형성된 것;을 포함한다.

[실시예 7-4] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 7-1에 있어서, 상기 보접합영역 및 상기 보 단부의 결합은 스플라이스결합(240);인 것을 포함한다.

[실시예 7-5] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 7-4에 있어서, 상기 스플라이스결합은 고장력 강판을 접합한 볼트결합인 것;을 포함한다.

본 발명(실시예 7-1 내지 7-5)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥 구조로서 상기 기준판에 확장된 구성의 형상을 구체화한다.

상기 기준판은 상기 기둥-보 접합구조에 적용되는 합성기둥구조의 메인부재로서 상기 보를 통해 전달되는 활하중을 직접 지지한다. 이러한 하중전달에 따른 지지능력을 효과적으로 구현하기 위해 상기 보에 인접한 상기 기준판의 단부 및/또는 중심보강재에는 돌출되어 상기 보의 단부와 연결되는 보접합영역을 형성한다.

상기 보접합영역은 보-기둥 접합부로서 상기 보와 직접 연결되어 하중전달의 신뢰성을 확보하며, 접합부 영역에 전달되는 응력을 분산시키기 위해 상기 보접합영역의 하단은 경사 또는 아치로 형성될 수 있다.

상기 보접합영역은 상기 보의 단부와 스플라이스(Splice Plate) 접합되는데, 접합의 효율성을 위해 고장력강판을 활용한 접합일 수 있고, 이 경우 볼트결합을 통해 일체화 될 수 있다. 또한, 상기 단부에서 확장된 보접합영역을 형성하는 것으로 상기 절곡커버부가 보접합영역으로 확대되어 접합 형성할 수 있고, 보접합영역까지 콘크리트가 타설될 수 있다.

[실시예 8-1] 본 발명은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조에 관한 것이며, 실시예 1-1의 상기 합성기둥구조(C)에 있어서, 수직방향 하부에 위치한 합성기둥구조(C)는 수직방향 상부에 위치한 합성기둥구조(C)와 기준판(100) 및 중심보강재(200)를 스플라이트 판과 체결한 후 절곡커버부(400)를 접합하여 연속화되는 것을 포함한다.

본 발명(실시예 8-1)은 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥 구조로서 이웃하는 합성기둥구조간 결합구성을 구체화한다.

수직방향 하부에 위치한 합성기둥구조는 수직방향 상부에 위치한 합성기둥구조와 각각의 기준판 및 중심보강재를 스플라이트 판과 체결한 후 절곡커버부를 접합하는 것으로 연속화 되는 것을 포함한다.

C : 합성기둥구조
100 : 기준판
140 : 보강리브 150 : 타공홀
200 : 중심보강재 210 : 중심보강재슬릿부
230 : 보접합영역 240 : 스플라이스결합
300 : 막음판
400 : 절곡커버부
410 : 제1커버부 420 : 제2커버부
430 : 보강브레이스 440 : 접철부
450 : 아치부 500 : 콘크리트
610 : 통공 620 : 띠철근

Claims

보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조(C)에 있어서,
판재형상이며, 중심부 및 양단에 위치한 단부로 이루어진 기준판(100);
상기 기준판(100)의 측면에 위치하며, 중심부가 상기 기준판(100)의 중심부와 만나도록 위치하는 중심보강재(200);
판재형태이며, 상기 기준판(100)의 폭방향에 수직으로 배치하며, 상기 기준판(100)과 상기 중심보강재(200)와 접하는 막음판(300);
절곡된 단부가 상기 기준판(100)에 접하며, 내부에 상기 중심보강재(200) 및 상기 막음판(300)을 수용하는 절곡커버부(400);를 포함하고,
상기 기준판(100)의 면상에 위치되며, 상기 기준판(100)의 폭 방향과 수직으로 설치되는 보강리브(140);를 포함하며,
상기 기준판(100)의 단부 및 상기 중심보강재(200)에 위치하며 하나 또는 복수로 형성된 띠철근(620);을 포함하고,
상기 기준판(100)의 단부 및 상기 중심보강재(200)에 복수 개의 통공(610)을 형성하여 상기 띠철근(620)이 상기 통공(610)을 관통하여 위치하는 것;을 포함하는 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조.
청구항 1에 있어서,
상기 절곡커버부(400)는,
상기 단부 측면을 덮는 제1커버부(410);
상기 중심부 측면을 덮는 제2커버부(420);로 형성되는 것을 포함하는 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조.
청구항 1에 있어서,
상기 중심보강재(200)는 판재형태이며, 판재 중심에 관통 형성된 중심보강재슬릿부(210);를 포함하는 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 기준판(100)의 단부에 위치하는 콘크리트(500);를 포함하는 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 기준판 단부 및/또는 중심보강재에 형성되며, 돌출되는 보접합영역(230); 을 포함하는 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조.
청구항 1에 있어서,
상기 합성기둥구조(C)에 있어서, 수직방향 하부에 위치한 합성기둥구조(C)는 수직방향 상부에 위치한 합성기둥구조(C)와 기준판(100) 및 중심보강재(200)를 스플라이트 판과 체결한 후 절곡커버부(400)를 접합하여 연속화되는 것을 포함하는 보-기둥 구조물에 적용되는 합성기둥구조.