KR20180097797A

KR20180097797A - 하중 저항재

Info

Publication number: KR20180097797A
Application number: KR1020167017404A
Authority: KR
Inventors: 토시미쯔 노무라; 쇼이치 이노우에; 토모히로 후지; 요이치 니시다
Original assignee: 가부시키가이샤 프로텍 엔지니어링
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2018-09-03
Also published as: JPWO2017109819A1; JP6023914B1; WO2017109819A1; KR102469293B1

Abstract

외관의 국부적인 응력 집중의 억제, 높은 굽힘 내력의 확보, 및 저비용화를 동시에 달성할 수 있는 하중 저항재를 제공하는 것이다.
금속제의 외관(20)과, 외관(20) 내에서 대략 동심원형으로 위치 결정해 배치한 복수의 내관(30)과, 외관(20) 내에 충전한 충전재(40)를 구비하고, 굽힘 모멘트가 발생했을 때, 외관(20)에 선행하여 복수의 내관(30)이 납작한 형상으로 변형하도록 한 하중 저항재(10)로서, 복수의 내관(30)의 바깥쪽에서 그 내관(30) 및 외관(20)으로부터 떨어진 위치에 봉형을 나타내는 복수의 보강재(50)를 위치 결정해 배치했다.

Description

하중 저항재{LOAD BEARING MATERIAL}

본 발명은 방호 구조물에 이용하는 하중 저항재에 관한 것이다.

낙석, 눈사태, 토사 붕괴 등의 방호 구조물로서는, 소정의 간격으로 세워 설치한 각 지지 기둥 사이에 로프 또는 철망을 조합한 방호 네트를 좌우로 걸쳐 놓은 방호책(예를 들면 특허문헌 1)이나, 각 지지 기둥 사이에 콘크리트제나 금속제 등으로 이루어지는 크로스 바를 다단으로 설치한 방호책이나, 지지 기둥의 하단을 경사면에 재치하고, 경사면의 앵커와 지지 기둥의 하부 사이를 고정용 로프로 접속하여 위치 결정한 방호책(예를 들면 특허문헌 2)이나, 앵커와 지지 기둥의 상부 및 하부와의 사이를 고정용 로프로 접속한 서스펜더식의 방호책(특허문헌 3) 등이 알려져 있으며, 이러한 방호책에서는 지지 기둥이 하중 저항재가 된다.

또, 방호 구조물인 낙석 방호 터널에 있어서, 바닥판을 지지하는 메인 트러스 부재에 강관을 하중 저항재로서 이용하는 것도 알려져 있다(특허문헌 4).

상기한 바와 같이 방호 구조물의 하중 저항재로서는, 일반적으로 중공 강관이 이용되고, 큰 하중 저항력이 요구되는 경우는 강관 내에 시멘트계의 충전재를 충전한 충전 강관이 이용된다.

또, 큰 하중 저항력이 요구되는 하중 저항재로서는, 충전 강관 내에 언본드(unboned) 타입의 PC재를 매설한 것(특허문헌 5)이나, 강관을 이중으로 한 충전 강관(특허문헌 6)이 알려져 있다.

상기한 강관의 전체 단면에 충전재를 충전한 하중 저항재는, 굽힘력이 작용했을 때에, 강관의 인장측에 국부적인 응력이 집중되는 문제와, 강관의 일부에 균열이 발생하면 하중 저항재가 단번에 파단되어 급격하게 내력이 저하한다는 문제점을 내포하고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 하중 저항재가 특허문헌 7에 의해 개시되어 있다.

도 8을 참조하여 설명하면, 이 하중 저항재는 강관제의 외관(a)과, 외관(a) 내부에 삽입한 복수의 강관제의 내관(b)과, 외관(a)의 내면과 내관(b)의 외면의 사이에 충전한 충전재(c)를 구비하고 있고, 복수의 내관(b)은 외관(a) 내에 서로 근접하는 상태로 위치 결정되어 있어, 하중 저항재에 굽힘 모멘트가 발생했을 때에 내관(b)이 납작한 형상으로 압축 변형함으로써 외관(a)의 변형성을 좋게 하여, 외관(a)의 국부적인 응력 집중을 억제한다는 특성을 갖고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 평6-173221호 특허문헌 2: 일본 특허공개공보 2000-248515호 특허문헌 3: 일본 특허공개공보 평8-184014호 특허문헌 4: 일본 특허공개공보 2001-323416호 특허문헌 5: 일본 특허공개공보 평6-146225호 특허문헌 6: 일본 특허공개공보 평9-203036호 특허문헌 7: 일본 특허공보 제4324977호

종래의 하중 저항재에는 다음의 문제점이 있다.

<1> 내관(b)은 보강 부재를 겸하고 있는 점에서, 하중 저항재의 굽힘 내력을 확보하기 위해서는 내관(b)에 두께가 두껍고 강도가 높은 강관을 사용할 필요가 있었다.

내관(b)에 고강도의 강관을 사용하면, 내관(b)의 압축 변형성이 손상되어 외관(a)의 국부적인 응력 집중의 억제 효과를 충분히 발휘할 수 없었다.

반대로 내관(b)의 두께를 얇게 해 강도를 낮추면, 하중 저항재의 굽힘 내력이 현저하게 저하한다.

이와 같이 종래의 하중 저항재는, 외관(a)의 국부적인 응력 집중을 억제하는 것과, 하중 저항재의 굽힘 내력을 높이는 것을 양립시키는 것이 기술적으로 곤란했다.

<2> 종래의 하중 저항재는 내관(b)에 고강도의 강관을 사용하면, 하중 저항재의 비용이 높아지고, 또 내관(b)에 일반강과 비교해 두께가 얇은 합금 강관을 사용하면, 하중 저항재의 비용이 더욱 높아진다.

이와 같이 종래의 하중 저항재는, 굽힘 내력의 확보와 저비용화를 양립시키는 것도 곤란했다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 외관의 국부적인 응력 집중의 억제, 높은 굽힘 내력의 확보, 및 저비용화를 동시에 달성할 수 있음과 함께, 변형 시에 있어서의 에너지 흡수 효율이 높은, 하중 저항재를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 단면 원형을 나타내는 금속제의 외관과, 상기 외관 내에서 대략 동심원형으로 위치 결정하여 배치한 단면 원형을 나타내는 복수의 내관과, 외관의 내면과 내관의 외면의 사이에 충전한 충전재를 구비하고, 굽힘 모멘트가 발생했을 때, 외관에 선행하여 복수의 내관이 납작한 형상으로 변형하도록 한 하중 저항재로서, 상기 복수의 내관의 바깥쪽에서 상기 내관 및 외관으로부터 떨어진 위치에 봉형을 나타내는 복수의 보강재를 위치 결정해 배치한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 복수의 보강재는 외관 내에서 동일한 간격으로 배치한다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 복수의 내관이 서로 외면을 접하도록 배치된다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 외관 내에 복수의 내관 및 복수의 보강재를 위치 결정하는 수단이, 외관 내에 충전한 충전재이다.

본 발명은 상기한 구성을 갖는 점에서, 외관의 국부적인 응력 집중의 억제, 높은 굽힘 내력의 확보, 및 저비용화를 동시에 달성할 수 있음과 함께, 변형 시에 있어서의 에너지 흡수 효율이 높은 하중 저항재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 하중 저항재의 설명도에서, 일부를 파단한 하중 저항재의 사시도이다.
도 2는 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 III-III의 단면도이다.
도 4는 하중 저항재의 일부를 확대한 단면도이다.
도 5는 굽힘 변형한 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 6a는 내관과 보강재의 다른 배치예를 나타낸 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 6b는 내관과 보강재의 다른 배치예를 나타낸 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 6c는 내관과 보강재의 다른 배치예를 나타낸 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 6d는 내관과 보강재의 다른 배치예를 나타낸 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 6e는 내관과 보강재의 다른 배치예를 나타낸 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 6f는 내관과 보강재의 다른 배치예를 나타낸 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 6g는 내관과 보강재의 다른 배치예를 나타낸 하중 저항재의 횡단면도이다.
도 7은 굽힘 강도의 시험 결과 그래프이다.
도 8은 본 발명이 전제로 하는 하중 저항재의 설명도이다.

도 1~5를 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

<1> 하중 저항재

하중 저항재(10)는, 원통형의 외관(20)과, 외관(20) 내에서 대략 동심원형으로 배치된 원통형을 나타내는 복수의 내관(30)과, 복수의 내관(30)의 바깥 쪽으로서, 외관(20) 및 내관(30)으로부터 떨어진 위치에 배치한 봉형의 보강재(50)와, 외관(20)의 내면과 내관(30)의 외면의 사이에 충전한 충전재(40)를 구비한다.

<2> 외관

외관(20)은 하중 저항재(10)의 전체 길이에 걸쳐 외각을 구성하는 부재이며, 단면이 원형을 나타내는 강제의 원통관이다.

<3> 내관

내관(30)은, 외관(20)과 비교해 소경이며, 또한 두께가 얇은 단면이 원형을 나타내는 금속제의 원통관이며, 복수의 내관(30)은 서로 근접해 배치한다.

내관(30)의 두께(t₁)는 외관(20)의 두께(t₂)보다 얇은 관계에 있다.

복수의 내관만을 배치한 종래의 하중 저항재는, 내관을 보강 부재(강도 부재)로서 취급하여, 하중 저항재의 설계 강도에 따라 내관의 두께를 선정하고 있었다.

이에 비해, 본 발명에서는 내관(30)을 보강 부재로서 취급하지 않고, 외관(20) 및 복수의 보강재(50)를 보강 부재로서 취급해, 하중 저항재(10)의 설계 강도에 따라 복수의 보강재(50)의 재질이나 직경을 선정하는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 하중 저항재(10)의 강도 설계 시에 내관(30)의 강도를 특별히 고려할 필요가 없기 때문에, 내관(30)의 두께(t₁)를, 보강재(50)를 병용하지 않는 종래의 하중 저항재의 내관의 두께(t₅)(도 8)와 비교해 큰 폭으로 얇게 할 수 있다.

환언하면 내관(30)의 굽힘 강도는, 외관(20)의 굽힘 강도보다 큰 폭으로 낮은 관계에 있을 뿐만 아니라, 종래의 하중 저항재에서 사용하고 있던 내관과 비교해도 굽힘 강도가 낮은 내관(30)을 사용할 수 있다.

<3.1> 내관의 소재예

내관(30)의 소재는 철이나 강철 이외에, 종이관, 수지관이어도 되고, 혹은 알루미늄, 스테인리스, 또는 이들의 합금 등의 공지의 소재의 관체를 적용할 수 있다.

<3.2> 내관의 배치예

본 예에서는 동일 직경, 동일 두께의 7개의 내관(30)을 사용하여, 외관(20)의 중심부에 1개의 내관(30)을 배치하고, 이 중심의 내관(30)의 바깥 쪽에 6개의 내관(30)을 육각형(허니콤)의 정점 위치에 서로 인접하게 배치한 형태에 대해 설명한다.

외관(20)의 대략 동심원형으로 배치된 6개의 내관(30)은 서로 접하고 있고, 또한 중심에 위치하는 내관(30)과도 접하고 있다.

환언하면 합계 7개의 내관(30)은, 2개 또는 3개 단위로 직렬로 배열되어 있으며, 2개 또는 3개 단위로 배열한 복수의 내관(30)의 열은, 외관(20)의 중심을 통과하는 단면 중심선(S1)에 대해서 평행으로 위치한다.

또한, 하중 저항재(10)에 굽힘 모멘트가 발생했을 때에 내관(30)이 변형 가능하도록, 내관(30)의 내부는 충전재(40)를 충전하지 않고 중공 그대로 해 두는 것이 바람직하지만, 내관(30)의 내부에 변형을 저해하지 않는 성질의 각종 채움재(녹 방지 오일 등의 액체, 발포 우레탄 등)를 장전하는 경우도 있다.

<4> 충전재

충전재(40)로서는, 예를 들면 모르타르, 콘크리트 등의 시멘트계 고화재나, 수지계 고화재가 사용 가능하다.

충전재(40)는 외관(20)의 전체 단면에 충전하지 않고, 외관(20)의 내면과 내관(30)의 외면의 사이에 충전한다.

충전재(40)의 충전 전에는, 스페이서나 밴드재 등에 의해 복수의 내관(30) 및 복수의 보강재(50)를 위치 결정하지만, 최종적으로는 외관(20) 내에 충전한 충전재(40)에 의해, 간단하게 복수의 내관(30) 및 복수의 보강재(50)를 위치 결정할 수 있다.

하중 저항재(10)는 복수의 내관(30)군을 설치한 충전재(40)의 중심부가 공동화됨으로써, 충전재(40)의 절약과 경량화가 도모된다.

<5> 보강재

보강재(50)는 외관(20)의 변형을 억제하면서, 내관(30)의 만곡 변형을 촉진하기 위해서 기능하는 보강 부재이다.

<5.1> 보강재의 소재예

보강재(50)로서는 예를 들면 철근, 이형 봉강, 원형강, PC강봉, 이형 PC봉강 등의 봉재가 사용 가능하다. 보강재(50)의 소재나 그 직경은 요구되는 하중 저항재(10)의 굽힘 내력 등을 고려해 적절히 선택한다.

<5.2> 보강재의 배치예

본 예에서는 동일 직경의 6개의 보강재(50)를 사용해, 서로 맞닿게 하여 묶은 복수의 내관(30)군의 바깥 쪽으로서, 이웃하는 내관(30)의 중간 위치에 1개의 보강재(50)를 배치한 형태를 나타낸다.

여기에서, 외관(20) 내에 복수의 내관(30)군과 복수의 보강재(50)의 결속체를 삽입했을 때에, 각 보강재(50)가 양 관(20, 30)으로부터 떨어진 상태가 되도록 위치 결정해 두는 것이 중요하다.

보강재(50)를 양 관(20, 30)으로부터 떨어뜨린 것은, 도 4에 나타내는 바와 같이 각 관(20, 30)에 대한 충전재(40)의 피복 두께(t₃, t₄)를 확보해, 내관(30)과 충전재(40)가 서로 강도면에서 간섭하는 것을 피하기 위해서이다.

외관(20)의 삽입 전에, 간격 유지용 스페이서나 결속용 밴드재 등을 사용해 복수의 내관(30)과 복수의 보강재(50)를 유닛화해 두면, 외관(20)에 대해서 내관(30) 및 보강재(50)의 배치 위치가 정확해진다.

[하중 저항재의 강도 특성에 대해]

도 2~5를 참조하면서 하중 저항재(10)의 강도 특성에 대해 설명한다.

<1> 내관의 선행 굽힘 변형

하중 저항재(10)의 양 단부를 지지한 상태, 또는 하중 저항재(10)의 일단을 편측 지지한 상태로 하중 저항재(10)에 굽힘력(F)이 작용하면, 굽힘력(F)은 하중 저항재(10)를 구성하는 외관(20), 충전재(40), 및 복수의 내관(30)에 각각 전달되어, 이들 각 부재에 굽힘 모멘트를 일으킨다.

복수의 내관(30)은 서로 접하는 범위에서 하중을 서로 전달해, 충전재(40)와 마찬가지로 동일 영역에 압축 응력과 인장 응력을 일으킨다.

내관(30)의 두께를 얇게 해 외관(20)과의 사이에 강도차이를 두고 있는 점에서, 외관(20)에 선행하여 복수의 내관(30)군이 납작한 형상으로 압축 변형을 일으켜, 복수의 내관(30)이 압축 변형을 할 때에 에너지를 흡수한다.

내관(30)의 변형 시에, 보강재(50)가 내관(30)으로부터 떨어져 위치하므로, 보강재(50)가 내관(30)의 변형을 저해하는 일은 없다.

<2> 외관에 있어서의 응력 집중의 억제

복수의 내관만을 배치한 종래의 하중 저항재는, 굽힘 모멘트가 발생했을 때에 내관의 강도가 충전재(40)의 변형을 저해하고 있었기 때문에 외관의 인장 영역에 있어서의 국부적인 응력 집중을 충분히 억제할 수 없었다.

이에 비해, 본 발명에서는 두께가 얇은 내관(30)이 선행하여 압축 변형을 함으로써, 내부의 충전재(40)의 팽창을 효과적으로 억제할 수 있음과 함께, 외관(20)으로의 국부적인 응력 집중을 억제할 수 있다.

즉, 충전재(40)의 중심부가 복수의 내관(30)에 의해 공동화되어 있기 때문에, 휨에 수반해 팽창하려고 하는 충전재(40)가 중심부를 향하여 변형된다.

공동을 형성하는 복수의 내관(30)은 납작한 형상으로 압축 변형하면서 충전재(40)의 변형을 허용하기 때문에, 외관(20)의 인장 영역에 있어서의 국부적인 응력 집중을 억제할 수 있다.

따라서, 하중 저항재(10)가 굽힘 변형을 개시해도, 즉시 외관(20)의 인장측에 균열 등을 일으키는 일은 없으며, 하중 저항재(10)의 변형에 추종한다.

또한, 외관(20) 및 충전재(40)가 굽힘 변형할 때에 에너지를 흡수한다.

<3> 하중 저항재의 굽힘 내력

이와 같이 본 발명에서는, 굽힘 모멘트가 발생했을 때, 외관(20)에 선행하여 내관(30)이 납작한 형상으로 변형하도록 구성했기 때문에, 복수의 내관(30) 및 복수의 보강재(50)의 보강 작용에 의해 하중 저항재(10)에 충분한 굽힘 내력을 확보할 수 있다.

특히, 내관(30)의 두께를 얇게 해 강도를 낮춰도 복수의 보강재(50)가 내관(30)의 강도 저하분을 보완할 수 있으므로, 하중 저항재(10)를 저비용으로 제작할 수 있다.

외관(20) 및 내관(30)으로부터 떨어진 각 보강재(50)는 그 전체 길이, 전체 둘레에 걸쳐 충전재(40)와 고착하므로, 충전재(40)의 보강 효과가 확실해진다.

이상과 같이 본 발명에서는, 단면 형상이 원형인 외관(20)과, 이 외관(20) 내에 배치한 단면 형상이 원형을 나타내는 복수의 내관(30)과, 내관(30)의 주위에 배치한 복수의 보강재(50)와, 외관(20)의 내면과 내관(30)의 외면 사이에 충전한 충전재(40)를 구비하고, 굽힘 모멘트가 발생했을 때, 외관(20)에 선행하여 복수의 내관(30)이 납작한 형상으로 변형하도록 구성했기 때문에, 복수의 내관(30) 및 복수의 보강재(50)에 의해 내력이 향상되며, 또, 하중을 받으면, 내관(30)이 납작한 형상으로 변형함으로써, 외관(20)이 변형 가능하게 되어 외관(20)에 국부적으로 응력이 집중되는 일 없이, 에너지 흡수 효과가 향상된다.

[다른 실시예]

내관(30) 및 보강재(50)의 배치 형태는 상기한 형태로 한정되지 않고, 이하에 예시하는 배치 형태도 가능하다. 설명 시에, 상기한 실시예와 동일한 부위는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.

이후에 설명하는 각 하중 저항재(10)의 강도적 특성은 앞서 설명한 실시예와 기본적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

<1> 삼각형의 배치 형태

도 6a는 3개의 내관(30)을 삼각형의 정점 위치에 서로 인접하게 배치함과 함께, 이웃하는 내관(30, 30)의 중간 위치로서, 양 관(20, 30)으로부터 떨어뜨려 3개의 보강재(50)를 배치한 다른 하중 저항재(10)의 형태를 나타낸다.

<2> 사각형의 배치 형태

도 6b는 4개의 내관(30)을 사각형의 정점 위치에 서로 인접하게 배치함과 함께, 이웃하는 내관(30, 30)의 중간 위치로서, 양 관(20, 30)으로부터 떨어뜨려 4개의 보강재(50)를 배치한 다른 하중 저항재(10)의 형태를 나타낸다.

<3> 육각형의 싱글 배치 형태

도 6c는 6개의 내관(30)을 육각형의 정점 위치에 서로 인접하게 배치함과 함께, 이웃하는 내관(30, 30)의 중간 위치로서, 양 관(20, 30)으로부터 떨어뜨려 6개의 보강재(50)를 배치한 다른 하중 저항재(10)의 형태를 나타낸다.

본 예에서는 하중 저항재(10)의 중심부에 내관(30)을 배치하지 않고, 충전재(40)를 충전하고 있다.

도 6d는 내관(30)과 보강재(50)의 갯수를 늘린 도 6c의 변형예이며, 12개의 내관(30)을 육각형의 정점 위치에 서로 인접하게 배치함과 함께, 이웃하는 내관(30, 30)의 중간 위치로서, 양 관(20, 30)으로부터 떨어뜨려 12개의 보강재(50)를 배치한 형태를 나타낸다.

도 6e는 도 6d의 변형예이며, 12개의 내관(30)을 육각형의 정점 위치에 서로 인접하게 배치함과 함께, 그 중심부에 내관(30)의 단일관을 배치한 형태를 나타낸다.

본 예에 있어서는, 중심부에 위치하는 내관(30)과, 그 외측 둘레에 위치하는 12개의 내관(30)은 맞닿지 않고 떨어져 있다.

<4> 육각형의 다중 배치 형태

도 6f는 6개의 내관(30a)과, 12개의 내관(30b)을 2개의 상사 관계에 있는 각 육각형의 정점 위치에 서로 인접하게 배치함과 함께, 12개의 내관(30b)의 바깥 측이 이웃하는 내관(30, 30)의 중간 위치로서, 양 관(20, 30b)으로부터 떨어뜨려 12개의 보강재(50)를 배치한 다른 하중 저항재(10)의 형태를 나타낸다.

본 예에서는 안 측의 6개의 내관(30a)과 바깥 측의 12개의 내관(30b)은 서로 인접하고 있다.

하중 저항재(10)의 중심부는 내관(30)을 배치하지 않고 충전재(40)를 충전하고 있다.

본 예에서는 상사 관계가 되도록 복수의 내관(30a, 30b)을 안팎 이중으로 배치한 형태를 나타내지만, 삼중 이상의 다중으로 배치해도 된다.

이 배치 형태의 경우에도, 가장 외측 둘레에 위치하는 내관의 바깥 쪽에 복수의 보강재(50)를 배치한다.

도 6g는 도 6d의 변형예이며, 그 중심부에 내관(30)을 추가 배치한 형태를 나타낸다.

본 예에서는 중심의 내관(30)이 안 측의 6개의 내관(30a)과 서로 인접하고 있다.

[실험예]

다음으로 본 발명에 관한 하중 저항재(10)(도 2, 3)의 실시품과, 보강재(50)를 구비하지 않는 하중 저항재(도 8)의 비교품에 대한 실험예에 대해 설명한다.

<1> 실시품

실험에 이용한 실시품 1, 2는 다음과 같다.

〔실시품 1〕

외관(20)	외경 267.4mm, 두께 12.7mm, 전체 길이 6m
내관(30)	외경 60.5mm, 두께 2.3mm, 전체 길이 6m
보강재(50)	이형 PC강봉 32mm (공칭직경 32mm)
충전재(40)	모르타르

〔실시품 2〕

외관(20)	외경 267.4mm, 두께 12.7mm, 전체 길이 6m
내관(30)	외경 60.5mm, 두께 2.3mm, 전체 길이 6m
보강재(50)	이형철근D32 (공칭직경 31.8mm)
충전재(40)	모르타르

<2> 비교품

보강재(50)를 구비하지 않는 비교품 1, 2는 다음과 같다.

〔비교품 1〕

외관(20)	외경 318. 5mm, 두께 6.0mm, 전체 길이 6m
내관(30)	외경 60.5mm, 두께 3.2mm, 전체 길이 6m
충전재(40)	모르타르

〔비교품 2〕

외관(20)	외경 318. 5mm, 두께 6.0mm, 전체 길이 6m
충전재(40)	모르타르

<3> 굽힘 시험 결과

상기 실시품 1, 2와 비교품 1, 2의 양단을 지지하고, 그 중앙에 하중을 가한 결과를 도 7에 나타낸다.

세로축에 하중점의 모멘트, 가로축에 하중점의 회전 각도(θ)를 나타낸다.

동일 도면의 왼쪽에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시품 1, 2는 비례 범위가 크고, 내력이 높은 것을 알 수 있다.

또, 본 발명의 실시품 1, 2는, 600kN-m 정도까지가 대략 탄성변형 범위로 할 수 있는 것에 비해, 비교품 1, 2에서는, 300~450kN-m 정도까지가 탄성변형 범위이며, 이를 넘으면 소성변형을 일으키는 것이 확인되었다.

본 발명의 실시품 1, 2의 굽힘 내력이 향상하는 요인 중 하나는, 내관(30)의 두께를 비교품보다 큰 폭으로 얇게 함으로써 비교품 1, 2와 비교해 내관(30)의 변형이 쉬워져, 이로써 외관(20)의 취성 파괴의 억제 효과가 높아진 것에 의한다.

또한, 실시품 1, 2의 굽힘 내력의 향상 요인은, 복수의 보강재(50)가 두께를 얇게 해 내관(30)의 굽힘 강도가 저하한 정도 이상의 보강 효과를 발휘하기 때문이다.

또한, 실시품 1, 2와 비교품 1, 2의 지지 기둥 전체 길이가 6m인 경우, 회전 각도(θ)의 1°로 105mm의 변위가 되고, 5°로 523mm의 변위가 된다.

10 : 하중 저항재
20 : 외관
30 : 내관
40 : 충전재
50 : 보강재

Claims

단면 원형을 나타내는 금속제의 외관과, 상기 외관 내에서 대략 동심원형으로 위치 결정해 배치한 단면 원형을 나타내는 복수의 내관과, 외관의 내면과 내관의 외면의 사이에 충전한 충전재를 구비하고, 굽힘 모멘트가 발생했을 때, 외관에 선행하여 복수의 내관이 납작한 형상으로 변형하도록 한 하중 저항재로서,
상기 복수의 내관의 바깥쪽에서 상기 내관 및 외관으로부터 떨어진 위치에 봉형을 나타내는 복수의 보강재를 위치 결정해 배치한 것을 특징으로 하는 하중 저항재.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 보강재를 외관 내에서 동일한 간격으로 배치한 것을 특징으로 하는 하중 저항재.
청구항 1또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 내관이 서로 외면을 접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 하중 저항재.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외관 내에 복수의 내관 및 복수의 보강재를 위치 결정하는 수단이, 외관 내에 충전한 충전재인 것을 특징으로 하는 하중 저항재.