KR20160070024A - 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기의 원심성형장치를 이용하여 스틸 파이프 내부에 고강도 콘크리트를 타설하여 미리 제작된 PHC 말뚝을, 말뚝성형기기를 이용하여 하부에는 초고강도 콘크리트를 투입함으로써 상부는 휨과 전단에 유리한 강관 및 고강도 콘크리트에 대한 저항력을 증대시키고, 하부는 초고강도 콘크리트 PHC 말뚝으로 축력에 저항하여 내구성 및 제작이 용이한 새로운 구조의 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 관한 것이다.
또한 상부의 PHC 말뚝과 하부의 초고강도 콘크리트가 접합되어지는 접합부를 다양한 형태를 형성하여 결합함으로써 결합되어지는 강도가 더욱 우수한 장점이 있다.

Description

스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥{CENTRIFUGAL CASTING ULTRAHIGH CONCRETE COLUMNS USING STEEL PIPE}

본 발명은 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심성형장치를 이용하여 스틸 파이프 내부에 고강도 콘크리트를 타설하여 미리 PHC(Prestressed High-strength Concrete) 말뚝을 제작하고, 이후에 선제작된 PHC 말뚝을 말뚝성형기를 이용하여 하부에는 초고강도 콘크리트를 투입함으로써 상부는 PHC 말뚝을 형성하구 하부에는 초고강도 콘크리트를 형성하는 초고강도 콘크리트 기둥을 형성하는 것으로, 상부는 휨과 전단에 유리한 강관 및 고강도 콘크리트로 저항력을 증대시키며 하단은 초고강도 콘크리트 PHC 말뚝으로 축력에 저항하여 내구성 및 제작이 용이한 새로운 구조의 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 관한 것이다.

건축물을 시공하는 데 있어 슬라브 자재 및 보 자재를 지탱하기 위한 기둥의 강도를 증가시키기 위한 다양한 공법 및 기둥 제작 기술이 도입되고 있다. 이러한 기둥의 강도를 증가시키기 위하여 내부에 H형강 또는 강관튜브를 추가로 삽입하여 미리 PC (Precast Concrete) 기둥을 제작한 후 현장에서 콘크리트를 추가로 타설하여 기둥의 강도를 증가시켜 시공하는 방법이 널리 사용되고 있다.

이러한 시공방법으로 형성된 기둥은 상부는 휨모멘트 및 전단력에 저항을 가지며 하부는 축하중에 저항을 가지게 되어 내부강도가 저하되고 기둥의 수명이 단축되는 문제점이 존재하고 있다.

또한 고층건물에서는 일반적으로 SRC(Steel framed Reinforcement Concret) 기둥이 널리 시공되고 있으나, 미리 제작된 철골기둥을 설치하고 높은 곳에서 철근을 배근하는 어려움과 함께 기둥 중심부에 철강디 집중되어 콘크리트 구속으로 인한 고강도 콘크리트의 우수한 압축력을 최대한 활용하지 못하여 철강의 사용량이 증가하게되며, 철골조에 콘크리트 부착을 위해 많은 스터드 볼트 및 보 설치를 위한 사다리를 추가로 설치해야하는 비경제적인 문제점이 여전히 존재하고 있다.

따라서 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하면서도, 내부강도가 우수하며 설치 및 시공이 간편한 새로운 구조의 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 필요성이 존재하고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 더욱 상세하게는 원심성형장치를 이용하여 스틸 파이프 내부에 고강도 콘크리트를 타설하여 미리 제작된 PHC 말뚝을, 말뚝성형기기를 이용하여 하부에는 초고강도 콘크리트를 투입함으로써 상부는 휨과 전단에 유리한 강관 및 고강도 콘크리트에 대한 저항력을 증대시키고, 하부는 초고강도 콘크리트 PHC 말뚝으로 축력에 저항하여 내구성 및 제작이 용이한 새로운 구조의 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하고 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 상부는 휨과 전단에 유리하며 하단은 축력 저항에 우수함과 동시에 하단의 콘크리트 접합구조의 개선을 통해 하단 길이 연장이 가능한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 있어서, 상기 초고강도 콘크리트 기둥은 외측부에 형성되어지고 소정의 두께를 가지며 속이 빈 강관 형상의 스틸 파이프 부재(10)와, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 내부에는 중심부가 빈 원형기둥 형상의 콘크리트 부재(20)와, 상기 스틸 파이프 부재(10)와 상기 콘크리트 부재(20)의 상단부에는 소정의 두께를 가지며 원판 형상으로 형성된 연결 플레이트 부재(30)와, 상기 스틸파이프 부재(10)의 하단부에는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 길이방향으로 연장되어 형성되어지는 초고강도 콘크리트 부재(40)를 포함하되, 상기 스틸 파이프 부재(10)는 상기 콘크리트 부재(20) 보다 하단부로 더 돌출형성되도록 구성되어 포함되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 타측단부에는 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부에 형성되어지는 전단 연결 부재(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전단 연결 부재(50)는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 길이방향으로 소정의 길이만큼 더 돌출되어 형성되어지는 제 1 전단 연결 부재(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전단 연결 부재(50)는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 내측 또는 외측 중 어느 하나의 방향으로 더 돌출되어 결합되어지는 제 2 전단 연결 부재(52)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전단 연결 부재(50)는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 하측단부에 요철이 추가되어 형성되어지는 제 3 전단 연결 부재(53)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스틸 파이프 부재(10) 내부에 상기 콘크리트 부재(20)가 투입되어지며 상측부에는 연결 플레이트 부재(30)가 결합되어 형성된 강관 파이프부가 원심회전 되어지는 말뚝성형기에 투입되어, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 하단부에 초고강도 콘크리트 부재(40)가 투입되어 길이방향으로 더 길게 연장되어 구성되어지는 것을 특징으로 한다.

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.

본 발명은 상기의 원심성형장치를 이용하여 스틸 파이프 내부에 고강도 콘크리트를 타설하여 미리 제작된 PHC 말뚝을, 말뚝성형기기를 이용하여 하부에는 초고강도 콘크리트를 투입함으로써 상부는 휨과 전단에 유리한 강관 및 고강도 콘크리트에 대한 저항력을 증대시키고, 하부는 초고강도 콘크리트 PHC 말뚝으로 축력에 저항하여 내구성 및 제작이 용이한 새로운 구조의 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 관한 것이다.

또한 상부의 PHC 말뚝과 하부의 초고강도 콘크리트가 접합되어지는 접합부를 다양한 형태를 형성하여 결합함으로써 결합되어지는 강도가 더욱 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 평단면을 도시한 도면
도 2은 본 발명에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 측단면을 도시한 도면
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 제작방법을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 측단면을 도시한 도면
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 제작방법을 도시한 도면
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 접합방법을 도시한 도면
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 접합방법을 도시한 도면

이하, 본 발명이 속하는 선호적인 실시예를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥의 기본적 구성요소를 도시한 도면이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면 상부는 휨과 전단에 유리하며 하단은 축력 저항에 우수함과 동시에 하단의 콘크리트 접합구조의 개선을 통해 하단 길이 연장이 가능한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 있어서, 상기 초고강도 콘크리트 기둥은 외측부에 형성되어지고 소정의 두께를 가지며 속이 빈 강관 형상의 스틸 파이프 부재(10)와, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 내부에는 중심부가 빈 원형기둥 형상의 콘크리트 부재(20)와, 상기 스틸 파이프 부재(10)와 상기 콘크리트 부재(20)의 상단부에는 소정의 두께를 가지며 원판 형상으로 형성된 연결 플레이트 부재(30)와, 상기 스틸파이프 부재(10)의 하단부에는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 길이방향으로 연장되어 형성되어지는 초고강도 콘크리트 부재(40)를 포함하되, 상기 스틸 파이프 부재(10)는 상기 콘크리트 부재(20) 보다 하단부로 더 돌출형성되도록 구성되어 포함되어지는 것을 기본적 구성요소로 한다.

이하 본 발명에 따른 상기 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.

먼저 상기 스틸 파이프 부재(10)는 속이 빈 강관 형상으로 형성된 스틸 소재의 파이프가 사용되는 것이 선호되지만 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 소재의 강관 파이프의 사용을 배제하는 것은 아니다.

상기 스틸 파이프 부재(10)는 내부에 소정의 두께를 가지며 중심부가 빈 원형기둥 형상의 콘크리트 부재(20)가 타설되어진다. 상기 콘크리트 부재(20)는 상기 스틸 파이프 부재(10)를 원심성형장치에 투입한 후 내부에 콘크리트 부재(20)를 추가로 타설하여 형성되어지게 된다.

상기와 같이 형성된 스틸 파이프 부재(10)와 콘크리트 부재(20)의 상단부에는 소정의 두께를 가지며 원판 형상으로 형성된 연결 플레이트 부재(30)가 추가로 형성되어진다. 상기 연결 플레이트 부재(30)는 일반적으로 원판 형상으로 형성되는 것이 선호되지만 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 형상의 사용을 배제하는 것은 아니다.

상기 연결 플레이트 부재(30)는 상측에 또 다른 콘크리트 기둥과 서로 접합되어 연결되어지며 상부방향으로 더 연장되어 형성되어지도록 체결부재에 의해 서로 체결되어지게 된다.

상기와 같이 형성된 강관 파이프부는 하단부에 초고강도 콘크리트 부재(40)가 타설되어 형성되어지게 된다. 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 길이방향으로 연장되어 형성되어지게 되는데, 상기 강관 파이프부가 더욱 견고하게 고정되어지기 위하여 상기 스틸 파이프 부재(10)가 상기 콘크리트 부재(20) 보다 하단부로 더 돌출되어 형성되어지며, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 더 돌출되어 형성된 소정의 길이만큼 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부에 삽입되어 형성되어지게 된다.

이때 상기 스틸 파이프 부재(10)와 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부 강도를 증가시키기 위하여 상기 스틸 파이프 부재(10)의 하단부에는 전단 연결 부재(50)가 추가로 구성되어 형성되어진다.

상기 전단 연결 부재(50)는 사용자의 목적에 따라 제 1, 2, 3 전단 연결 부재(51, 52, 53)으로 나뉘어 사용되어지게 된다. 먼저 도 6a에 도시된 바와 같이 제 1 전단 연결 부재(51)는 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부에 삽입되어 형성된 스틸 파이프 부재(10)의 소정의 길이만큼 더 돌출되어 형성되어지게 된다.

또한 도 6b 및 도 7a에 도시된 바와 같이 상기 제 2 전단 연결 부재(52)는 사용자의 목적에 따라 상기 스틸 파이프 부재(10)의 내측 또는 외측에 형성되어지게 되며, 소정의 길이만큼 더 돌출되어 형성되어지게 된다. 상기 제 2 전단 연결 부재(52)로 인하여 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부에 삽입되어진 스틸 파이프 부재(10)의 삽입길이가 감소하게 되어 생산비용이 절감되는 장점이 있다.

또한 도 6c 및 도 8b에 도시된 바와 같이 상기 제 3 전단 연결 부재(53)는 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부에 삽입되어진 스틸 파이프 부재(10)의 삽입길이 만큼 요철이 형성되어 초고강도 콘크리트 부재(40)의 인장력이 더욱 증가하게 되는 장점이 있다.

한편 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면으로 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 크기가 상기 스틸 파이프 부재(10)의 외경보다 더 크게 형성되어 상기 스틸 파이프 부재(10)에 부담되어지는 축력이 감소하게 되는 효과가 있어 내구성 및 수명이 증가하게 되는 장점이 있다.

다음으로 도 7a 내지 도 7b은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로 상기 고강도 콘크리트 부재(40)의 크기가 상기 스틸 파이프 부재(10)의 외경과 동일한 크기로 형성되어지게 된다. 상기 방법은 시공현장이 협소하거나 강도가 더 강한 초고강도 콘크리트가 사용되어질 때에 사용되어지며, 하단부의 초고강도 콘크리트가 차지하게 되는 면적을 감소시킬 수 있어 공간활용이 우수한 장점이 있다.

도 3a 내지 도 3와 도 5a 내지 도 5b는 상기 초고강도 콘크리트 기둥을 형성하는 모습을 도시한 도면으로, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 내부에 상기 콘크리트 부재(20)가 투입되어지며 상측부에는 연결 플레이트 부재(30)가 결합되어 형성되어진 강관 파이프부를 원심회전이 가능한 말뚝 성형기에 투입하게된다.

상기 말뚝 성형기에 투입되어진 강관 파이프부의 하단부에는 초고강도 콘크리트 부재(40)가 추가로 투입되어지며, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 소정의 길이내 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부에 삽입되어지게되며 길이방향으로 더 길게 연장되어 형성되어진다.

이때 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 크기는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 외경보다 더 크거나 혹은 동일하게 형성되어 제작되어지기 때문에 시공현장의 상황 및 사용자의 목적에 따라 사용이 가능한 장점이 있다.

상기와 같은 초고강도 콘크리트 기둥으로 인해 상부에 형성되어지는 강관 파이프부에 가해지는 축력을 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 내구성이 증진되어지며 또한 수명이 연장됨에 따라 이에 따라 추가발생되는 유지보수비용을 감소시킬 수 있다.

또한 공장에서 다량으로 생산되어짐에 따라 품질관리가 용이하여 시공성이 향상되며, 고강도 콘크리트의 적용이 가능하여 경제성이 향상됨과 동시에 PC 기둥과 철골보 접합부위를 대체하기 때문에 시공성 및 품질 보완이 우수한 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이행할 수 있을 것이다.

10 : 스틸 파이프 부재 20 : 콘크리트 부재
30 : 연결 플레이트 부재 40 : 초고강도 콘크리트 부재
50 : 전단 연결 부재

Claims (6)

1. 상부는 휨과 전단에 유리하며 하단은 축력 저항에 우수함과 동시에 하단의 콘크리트 접합구조의 개선을 통해 하단 길이 연장이 가능한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥에 있어서, 상기 초고강도 콘크리트 기둥은
   외측부에 형성되어지고 소정의 두께를 가지며 속이 빈 강관 형상의 스틸 파이프 부재(10)와,
   상기 스틸 파이프 부재(10)의 내부에는 중심부가 빈 원형기둥 형상의 콘크리트 부재(20)와,
   상기 스틸 파이프 부재(10)와 상기 콘크리트 부재(20)의 상단부에는 소정의 두께를 가지며 원판 형상으로 형성된 연결 플레이트 부재(30)와,
   상기 스틸파이프 부재(10)의 하단부에는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 길이방향으로 연장되어 형성되어지는 초고강도 콘크리트 부재(40)를 포함하되,
   상기 스틸 파이프 부재(10)는 상기 콘크리트 부재(20) 보다 하단부로 더 돌출형성되도록 구성되어 포함되어지는 것을 특징으로 하는 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스틸 파이프 부재(10)의 타측단부에는 상기 초고강도 콘크리트 부재(40)의 내부에 형성되어지는 전단 연결 부재(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전단 연결 부재(50)는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 길이방향으로 소정의 길이만큼 더 돌출되어 형성되어지는 제 1 전단 연결 부재(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 전단 연결 부재(50)는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 내측 또는 외측 중 어느 하나의 방향으로 더 돌출되어 결합되어지는 제 2 전단 연결 부재(52)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 전단 연결 부재(50)는 상기 스틸 파이프 부재(10)의 하측단부에 요철이 추가되어 형성되어지는 제 3 전단 연결 부재(53)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 스틸 파이프 부재(10) 내부에 상기 콘크리트 부재(20)가 투입되어지며 상측부에는 연결 플레이트 부재(30)가 결합되어 형성된 강관 파이프부가 원심회전 되어지는 말뚝성형기에 투입되어, 상기 스틸 파이프 부재(10)의 하단부에 초고강도 콘크리트 부재(40)가 투입되어 길이방향으로 더 길게 연장되어 구성되어지는 것을 특징으로 하는 스틸 파이프를 이용한 원심성형 초고강도 콘크리트 기둥
   

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