KR20100002500A - 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대 - Google Patents

콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강관 내부에 콘크리트를 충전할 때 측압과 압송압에 의해 강관에 과도한 변형이 발생하는 것을 방지하여 1회 충전 높이를 증대시킬 수 있는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 강관의 외면에 길이방향으로 설치되는 복수의 보강지주와, 상기 보강지주의 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 상기 보강지주를 둘러 감는 복수의 긴장재와, 상기 각 긴장재의 단부가 결합되고 긴장재의 결합각도를 변경할 수 있도록 회전하는 2개의 회전체와 상기 회전체를 수용하는 케이싱으로 구성되어 긴장재를 폐단면으로 긴결하는 연결구를 포함하여, 강관 내부에 콘크리트를 충전할 때 측압과 압송압에 의해 강관에 과도한 변형이 발생하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
콘크리트충전 강관, CFT, 가설보강대, 회전체, 케이싱

Description

콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대{Temporary Reinforcing Apparatus for Casting Concrete in Concrete Filled Tube Column}
본 발명은 강관 내부에 콘크리트를 충전할 때 측압과 압송압에 의해 강관에 과도한 변형이 발생하는 것을 방지하여 1회 충전 높이를 증대시킬 수 있는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대에 관한 것이다.
콘크리트충전 강관(Concrete Filled Tube, 이하 'CFT'라 함)구조는 원형 또는 각형단면의 강관 내부에 콘크리트를 충전한 구조로 인장력을 부담하는 강관이 외측에 있고 압축력을 주로 부담하는 콘크리트가 내측에 있어 강관이 내부 콘크리트를 구속하는 한편 콘크리트가 강관의 국부좌굴을 막아주는 효과에 의하여 강성, 내력, 에너지 흡수능력, 내화, 시공 등의 측면에서 우수한 특성을 발휘하는 구조형식이다.
최근 강재 가격의 상승으로 인해 강재량을 절감할 수 있는 구조부재와 구조시스템의 개발이 이루어져 왔으며 고강도 콘크리트 개발의 영향을 받아 압축력의 대부분을 콘크리트가 부담하도록 설계된 CFT 기둥에 있어서 얇은 강관을 이용하는 것은 매우 경제적인 것으로 연구되었다.
그러나 강재가 얇아질수록 콘크리트 충전시 발생하게 되는 측압과 압송압에 의해 도 6에 나타낸 바와 같이 강관의 과도한 변형이 발생할 수 있으며 이는 강관의 국부좌굴내력에 영향을 미치며 강관의 1회 충전높이를 낮추어 시공성을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 얇은 강관을 이용한 CFT 기둥에 있어서 콘크리트 충전시 강관의 변형을 억제하여 콘크리트 타설 높이를 증대시킬 수 있는 가설보강대를 제공하는 데 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 강관의 외면에 길이방향으로 설치되는 복수의 보강지주와, 상기 보강지주의 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 상기 보강지주를 둘러 감는 복수의 긴장재와, 상기 각 긴장재의 단부가 결합되고 긴장재의 결합각도를 변경할 수 있도록 회전하는 2개의 회전체와 상기 회전체를 수용하는 케이싱으로 구성되어 긴장재를 폐단면으로 긴결하는 연결구를 포함하여, 강관 내부에 콘크리트를 충전할 때 측압과 압송압에 의해 강관에 과도한 변형이 발생하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 보강지주는 H형강, I형강, T형강, 각형강관, 소구경 강관의 길이방향으로 강판을 결합한 조립지주 및 철도레일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 긴장재는 내주면에 나사가 가공된 소켓과 상기 소켓의 양쪽으로 각각 결합되도록 외주면에 나사가 가공된 나사봉으로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 긴장재는 강연선으로 구성된 몸체와 몸체의 양단부에 결합되는 나사콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 케이싱은, 측벽부와, 측벽부의 상하단으로부터 각각 수평으로 연장된 상판부와 하판부 및 상판부와 하판부로부터 수직으로 연장되어 회전체의 이탈을 방지하는 걸림부로 이루어지고, 상기 상판부 및 하판부에는 강관의 크기에 대응하여 회전체의 위치를 변경하면서 고정하기 위한 복수의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 보강지주에 상기 연결구가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 각 연결구에 의해 연결되는 긴장재를 내주면에 나사가 가공된 소켓과 상기 소켓의 양쪽으로 각각 결합되도록 외주면에 나사가 가공된 나사봉으로 구성되는 긴장재와, 강연선으로 구성된 몸체와 몸체의 양단부에 결합되는 나사콘으로 구성되는 긴장재를 조합하여 보강지주를 둘러 감는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 제공된다.
본 발명에 따르면 강관 내부에 콘크리트를 충전할 때 발생하는 강관의 과도한 변형을 방지할 수 있어 강관의 1회 충전 높이를 증가시킬 수 있으므로 시공성이 향상된다.
또한 본 발명에 따르면 긴장재의 길이 및 설치각도를 용이하게 변경할 수 있어 강관의 크기 및 형상에 간편하게 대응할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가설보강대는 강관 내 콘크리트를 충전하는 동안에만 임시로 설치되고 콘크리트가 굳은 후에는 해체하여 재사용이 가능하며 이동과 설치가 간편하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 강관을 보강한 상태를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 평면도이며, 도 2a는 본 발명의 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 구성하는 긴장재의 일 실시 예를 나타낸 분해사시도이고, 도 2b는 다른 실시 예를 나타낸 사시도이며, 도 3a는 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 구성하는 연결구를 나타낸 분해사시도이고, 도 3b는 그 결합사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대(이 하 간략히 '가설보강대'라고도 함)는 강관(1)의 외면에 길이방향으로 설치되는 보강지주(10)와, 보강지주(10)를 둘러 감아 강관(1)의 변형을 제어하기 위한 긴장재(20)와, 긴장재(20)를 서로 긴결하는 연결구(30)로 구성된다.
즉, 본 발명에서는 얇은 강판으로 구성되는 강관에 콘크리트를 충전할 때 측압 또는 압송압에 의해 강관에 과도한 변형이 발생하는 것을 방지하여 강관의 국부좌굴내력을 높이기 위해 강관의 길이방향으로 보강지주를 복수개 설치하고 이들 보강지주를 강관에 밀착시켜 보강지주가 강관의 변형을 억제하는 수직보강재로 기능할 수 있도록 긴장재에 인장력을 도입하면서 둘러 감아 고정하였다.
이때, 보강지주(10)는 강관(1)의 전체 길이에 걸쳐 설치될 수도 있으나 바람직하게는 강관(1)의 변형이 크게 발생하는 위치에만 설치하는 것이 좋다. 긴장재(20)는 보강지주(10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 설치된다. 도면에는 보강지주(10)를 둘러 감는 긴장재(20)가 강관의 길이방향으로 2개가 설치된 예를 도시하였으나 긴장재(20)의 수는 구조계산에 의해 적절히 선정될 수 있다.
본 실시 예에서 강관(1)의 수직보강재 기능을 하는 보강지주(10)로 소구경 강관(11)의 길이방향으로 강판(12)을 부착한 것을 적용하였으나, 보강지주(10)는 이에 한정되지 않고 H형강, I형강, T형강, 각형강관, 철도레일 등 긴장재(20) 및 연결구(30)에 의해 밀착되어 콘크리트 충전시 강관의 변형을 방지할 수 있는 강도와 강성을 가진 것이라면 특별히 한정되지는 않는다.
긴장재(20)는, 도 2a에 자세히 나타낸 것처럼, 내주면에 나사가 가공된 소켓(21)과 상기 소켓(21)의 양쪽으로 각각 결합되도록 외주면에 나사가 가공된 나사 봉(22)으로 구성되어 나사봉(22)을 회전시킴에 따라 소켓(21) 속으로 삽입되는 길이를 조절할 수 있게 되어 있다. 이때, 소켓(21)의 양쪽에 결합되는 나사봉(22)의 나사방향을 서로 반대가 되도록 형성되도록 하여 턴버클과 유사하게 소켓만 회전시키면 나사봉(22)의 길이가 자연스럽게 줄어들 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 소켓(21)를 회전시켜 긴장재(20)가 긴장되도록 하여 보강지주(10)가 강관에 밀착될 수 있도록 하고 강관의 크기에 대응하여 긴장재의 길이를 적절히 조절할 수 있게 된다.
한편, 도 2b에 나타낸 것처럼, 긴장재(20')는 강연선으로 몸체(25)를 구성하고 몸체(25)의 양단부에 나사콘(26)을 결합한 것을 적용할 수도 있다. 몸체(25)를 강연선으로 구성함에 따라 유연한 구조로 보강지주(10)를 강관(1)에 더욱 강력하게 밀착시킬 수 있고 보다 큰 인장력에 저항할 수 있다. 나사콘(26)은 일측에 나사가 형상된 것으로 이 나사를 통해 후술하는 연결구(30)의 회전체(32)와 결합되며 타측은 강연선과 결합된다.
연결구(30)는 강관(1)을 둘러 감는 긴장재(20)들을 서로 긴결하기 위한 것으로, 긴장재(20)의 단부가 결합되고 긴장재(20)의 결합각도를 변경할 수 있도록 회전하는 2개의 회전체(32)와 상기 회전체(32)를 수용하는 케이싱(31)으로 구성되고, 회전체(32)는 케이싱(31) 내부에 회전 가능하도록 설치되어 있다. 도 3a에 자세히 나타낸 것처럼, 상기 케이싱(31)은 측벽부(311)와, 측벽부(311)의 상하단으로부터 각각 수평으로 연장된 상판부(312)와 하판부(313) 및 상판부(312)와 하판부(313)로부터 수직으로 연장되어 회전체(32)의 이탈을 방지하는 걸림부(314)로 이루어지고, 상기 상판부(312) 및 하판부(313)에는 강관(1)의 크기에 대응하여 회전체(32)의 위치를 변경하면서 고정하기 위한 복수의 구멍(315)이 일정 간격으로 형성되어 있다. 회전체(32)는 원기둥 형상으로 그 중심선 상에는 핀(p)이 삽입될 수 있는 구멍(321)이 형성되어 있다. 회전체(32)는 핀(p)을 중심으로 회전할 수 있도록 고정되며, 핀(p)은 케이싱(31)의 상판부 및 하판부에 형성된 구멍(315)을 통해 회전체(32)를 관통하고 양단부에는 나사산이 가공되어 있어 너트를 결합함에 따라 고정할 수 있다. 한편, 회전체(32)의 측면에는 긴장재(20)가 결합될 수 있도록 나사홀(322)이 형성되어 있다. 회전체(32)는 케이싱(31)의 측벽부(311), 상하판부(312)(313) 및 걸림부(314)로 둘러싸인 공간 내부로 삽입되고 핀(p)에 의해 회전 가능하게 결합된다. 이와 같이 회전체(32)를 통해 긴장재(20)를 긴결함에 따라 긴장재(20)가 강관(1)의 형상을 따라 자연스럽게 보강지주(10)를 더욱 가압할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 가설보강대가 각형강관에 설치된 예를 도시하였으나 원형강관에도 적용할 수 있음은 물론이다. 그리고 각형강관의 경우 보강지주 및 연결구가 각형강관의 각 면에 모두 설치되는 것이 바람직하지만 원형강관의 경우 측압 또는 압송압을 고려하여 적절한 개수를 설치한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 나타낸 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 본 실시 예에서는 보강지주(10)에 연결구(30)를 결합시켜 일체로 구성하였다. 따라서 상기한 실시 예에 비해 긴장재(20)와 연결구(30)의 설치가 보다 용이해 진다. 즉, 상기한 실시 예에서는 긴장재(20)가 연결구(30)와 결합되어 완전히 긴결되기 전까지 연결구(30)가 고정되지 않는 단점이 있으나 본 실시 예에 따르면 연결구(30)가 보강지주(10)와 일체로 결합되어 있으므로 긴장재(20)만 연결구(30)에 결합시키면 되므로 설치가 용이하고 간편하다. 이때, 보강지주(10)는 보강할 강관(1)의 길이와 같고 보강지주(10)의 길이방향으로 일정간격을 두고 연결구(30)을 결합할 수도 있으나, 보강을 필요로 하는 부분에 대응되는 길이로 보강지주(10)를 구성하고 이 보강지주(10)에 연결구(30)를 결합할 수도 있다. 후자의 경우에는 보강을 필요로 하는 부분 즉, 측압이 크게 발생하여 변형이 예상되는 부분에만 설치하면 된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시 예에서는 전술한 실시 예들과는 달리, 긴장재로 소켓(21)과 나사봉(22)으로 구성된 긴장재(20)와 강연선으로 된 몸체(25)와 나사콘(26)으로 구성된 긴장재(20')로 조합하여 사용하였다. 따라서 본 실시 예에서는 보강지주(10)를 감쌀 때 나머지 부분은 강연선으로 된 몸체(25)와 나사콘(26)으로 구성된 긴장재(20')를 연결구(30)에 결합시켜 두고 한 부분만 연결되지 않은 채로 둔 다음 보강지주(10)를 둘러 감고 연결되지 않은 부분을 소켓(21)과 나사봉(22)으로 구성된 긴장재(20)를 결합시켜 소켓(21)를 이용해 길이를 조절하면서 설치할 수 있다. 따라서 긴장재 설치 과정이 간단해 진다.
위에서 살펴본 같이 본 발명의 실시 예들에 따르면 강관 내부에 콘크리트를 충전할 때 발생하는 강관의 과도한 변형을 방지할 수 있어 강관의 1회 충전 높이를 증가시킬 수 있으므로 시공성이 향상된다. 또한 강관 내 콘크리트를 충전하는 동안에만 임시로 설치되고 콘크리트가 굳은 후에는 해체하여 재사용이 가능하며 이동과 설치가 간편하다.
이상에서 본 발명을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 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 아니된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대가 강관을 보강한 상태를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 구성하는 긴장재의 일 실시 예를 나타낸 분해사시도이고, 도 2b는 다른 실시 예를 나타낸 사시도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 구성하는 연결구를 나타낸 분해사시도이고, 도 3b는 그 결합사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대를 나타낸 평면도이다.
도 6은 콘크리트 충전시 강관에 발생되는 변형을 보여주는 단면도이다.

Claims (7)

  1. 강관의 외면에 길이방향으로 설치되는 복수의 보강지주와,
    상기 보강지주의 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 상기 보강지주를 둘러 감는 복수의 긴장재와,
    상기 각 긴장재의 단부가 결합되고 긴장재의 결합각도를 변경할 수 있도록 회전하는 2개의 회전체와 상기 회전체를 수용하는 케이싱으로 구성되어 긴장재를 폐단면으로 긴결하는 연결구를 포함하여,
    강관 내부에 콘크리트를 충전할 때 측압과 압송압에 의해 강관에 과도한 변형이 발생하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보강지주는 H형강, I형강, T형강, 각형강관, 소구경 강관의 길이방향으로 강판을 결합한 조립지주 및 철도레일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 긴장재는 내주면에 나사가 가공된 소켓과 상기 소켓의 양쪽으로 각각 결합되도록 외주면에 나사가 가공된 나사봉으로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크 리트충전 강관 기둥용 가설보강대.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 긴장재는 강연선으로 구성된 몸체와 몸체의 양단부에 결합되는 나사콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 케이싱은,
    측벽부와, 측벽부의 상하단으로부터 각각 수평으로 연장된 상판부와 하판부 및 상판부와 하판부로부터 수직으로 연장되어 회전체의 이탈을 방지하는 걸림부로 이루어지고, 상기 상판부 및 하판부에는 강관의 크기에 대응하여 회전체의 위치를 변경하면서 고정하기 위한 복수의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강지주에 상기 연결구가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 각 연결구에 의해 연결되는 긴장재를 내주면에 나사가 가공된 소켓과 상기 소켓의 양쪽으로 각각 결합되도록 외주면에 나사가 가공된 나사봉으로 구성되는 긴장재와, 강연선으로 구성된 몸체와 몸체의 양단부에 결합되는 나사콘으로 구성되는 긴장재를 조합하여 보강지주를 둘러 감는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관 기둥용 가설보강대.
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