KR940009459B1 - 콘크리이트 충전 강관기둥 및 그 시공 방법 - Google Patents

콘크리이트 충전 강관기둥 및 그 시공 방법 Download PDF

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시미즈겐세쯔 가부시끼가이샤
요시노 데루조오
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Abstract

내용 없음.

Description

콘크리이트 충전 강관기둥 및 그 시공 방법
제 1 도는 본 발명에 의하여 시공되는 콘크리이트 충전 강관기둥의 축방향 일부 단면도.
제 2 도는 제 1 도의 II-II선 단면도.
제 3 도는 본 발명의 다른 실시예의 부분 단면의 정면도.
제 4 도는 제 3 도의 IV-IV선 단면도.
제 5 도는 제 3 도에서의 콘크리이트 충전 강관기둥의 변형된 형태를 나타내는 부분 단면의 정면도.
제 6 도는 제 5 도의 VI-VI선 단면도.
제 7 도는 제 3 도에서의 콘크리이트 충전 강관기둥의 변형된 다른 형태를 나타내는 부분단면의 정면도.
제 8 도는 제 7 도의 VIII-VIII선 단면도.
제 9 도는 제 3 도에서의 콘크리이트 충전 강관기둥의 변형된 다른 형태를 나타내는 부분도.
제 10 도는 제 3 도에서의 콘크리이트 충전 강관기둥의 또 다른 변형된 형태를 나타내는 일부 단면 정면도.
제 11 도는 제 10 도의 XI-XI선 단면도.
제 12 도는 슬롯관의 사시도.
제 13 도는 제 3 도에서의 콘크리이트 충전 강관기둥의 변형된 형태에 사용되는 강관의 전개 사시도.
제 14 도 내지 17 도는 제 13 도에서의 강관을 사용하여 건축구조물의 골조를 시공을 하는 과정 상태도.
제 18 도는 본 발명에 의한 콘크리이트 충전 강관기둥의 하중변형 특성을 나타내는 그라프.
제 19 도는 종래 기술의 콘크리이트 충전 강관기둥의 하중변형 특성을 나타내는 그라프.
제 20 도는 본 발명에 의한 시험편의 개략도.
제 21 도는 제 20 도에서의 시험편의 순간 히스테리시스 루우프를 나타내는 그라프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 비접착 콘크리이트 충전 강관기둥 32 : 강관
34 : 분할층 26 : 콘크리이트 코어
38 : 실린더형 공간 40 : 강관기둥
42 : 강관 44 : 슬롯부
46 : 관 피이스 48 : 관통 슬롯
50 : 접합 강관 52 : 하중전달 조립체
54, 56, 58 : 웨브 60 : 베어링 디스크 부재
62, 64, 66, 68 : H 강철 비임 접합부재 70 : 웨브
72 : 베어링 디스크 74 : 보강재
80, 90 : 강관기둥 92 : 콘크리이트 코어
94 : 시이드 파이프 96 : P.C. 강철봉
100 : 슬롯관 102 : 관통 슬롯
110 : 접합조립체 112, 114 : 평행플랜지
116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130 : 리브
132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146 : H 강철비임
152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 166 : 상부 플랜지
172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 186 : 웨브
210 : 모너부 220 : 하부플랜지
230 : 접합조립체 232 : 관체
240 : 슬롯 강관 242 : 슬롯
244 : 슬롯피이스 250 : 접합관유니트
252 : 기부 254 : 비임
260 : 골조
본 발명은, 예를들면, 건축 구조물의 기둥 및 파일에 사용되는 콘크리이트 충전 강관기둥 및 그 시공방법에 관한 것이다.
지금까지는 이와같은 종류의 콘크리이트 충전 강관기둥은 형틀골조로서의 역할까지 하는 강관을 세워 설치하고, 콘크리이트 강관을 충전하여 콘크리이트 코어를 형성함으로서 시공되고 있다.
축방향의 압축력이 강철로 씌워진 콘크리이트 코어에 가하여 질때, 강관과 콘크리이트 코어는, 접착된 상태이기 때문에 일체로된 행동 반응을 나타낸다.
콘크리이트 기둥에 소정의 압축강도보다 큰 축방향의 압축력이 가하여 질때, 강관과 콘크리이트 코어내에 과다한 변형이 발생하고, 따라서 강관에 국부적인 좌굴이 생기거나 또는 미제스(Mieses)의 항복 조건하에서 소성화되거나 한다.
따라서, 강관은 콘크리이트 코어에 충분한 압축내구력을 주지 못함에 따라, 콘크리이트 코어는 소정의 하중보다 상당히 적은 하중에서 스트레스-변형 커어브의 하강역에 다다르게 된다.
이러한 이유로, 강관의 측면 콘파인먼트에 의한 압축력에서 콘크리이트 코어를 효과적으로 증대시킨다고 기대할 수 없고 따라서 충분한 힘을 주기 위하여 콘크리이트 충전 강관기둥은 비교적 큰 단면적으로 하여야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 압축력에 대하여 콘크리이트 코어를 효과적으로 강화시킴으로서, 종래 기술에 의한 기둥에 비하여 그 단면을 크게 감소시킬 수 있는 콘크리이트 충전 강관기둥 및 그 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
이와같은 본 발명의 목적과 다른 목적을 충족시키기 위하여 본 발명의 한 실시예에 의하면, 본 발명의 콘크리이트 충전 강관기둥은 내면이 있는 강관과 ; 강관내에 충전된 콘크리이트 코어와 ; 강관이 콘크리이트 코어와 접착하지 않도록 강관내면으로 부터 콘크리이트 코어가 분할되게 하기 위하여 강관의 내면과 콘크리이트 코어 사이에 비치된 분할층으로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시에는 콘크리이트 충전 강관기둥의 시공방법에 관한 것으로서, 이 방법은 강관을 제조준비하고 ; 강관의 내면이 콘크리이트에 접착하지 않도록 강관의 내면에 분할층을 형성하고 ; 분할층이 형성된 강관내에 콘크리이트가 충전되어 강관내에 콘크리이트 코어를 형성하고, 따라서 강관이 콘크리이트 코어와 접착하지 않도록 하는 것으로 구성되어 있다.
이하 본 발명을 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도면에서는 전체 도면을 통하여 동일 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하고, 대응 부분은 한번 설명한 후에는 설명을 생략하였다.
제 1, 2 도에서 부호(30)는 본 발명에 의한 비접착, 콘크리이트 충전 강관기둥을 나타내고 있는데, 본 실시예에서는 분할재인 아스팔트가 강관(32) 내면에 도포되어 분할층(34)을 형성하고 있고, 콘크리이트가 강관(32)에 충전되어 콘크리이트 코어(36)를 형성하고 있다.
본 발명에 있어서, 종래의 콘크리이트 충전 강관기둥 또는 강철로 씌운 콘크리이트 기둥에서 사용되는 강관은 강관(32)과 같은 형태의 것이 사용될 수 있다.
콘크리이트 코어(36)가 강관(32)에 접착하지 않도록 분할층(34)은 콘크리이트 코어(36)로 부터 강관(32)을 분할시킨다.
본 발명에 사용되는 분할재는, 예를들면, 구리이스, 오일, 파라핀 왁스, 합성수지 도포제, 종이등 아스팔트가 아닌 재료가 사용될 수도 있다.
분할층(34)의 두께는 콘크리이트 코어(36)에 점성미끄럼을 줄 정도이다.
아스팔트에 있어서는, 분할층(34)의 두께는 약 20~100μ이다.
본 발명에 의하면, 콘크리이트는 예를들어 일반 콘크리이트, 경량 콘크리이트, 화이버 콘크리이트 등을 포함할 수도 있다.
콘크리이트 충전 강관기둥(30)의 끝단에는 실린더형 공간(38)을 형성하고 있다.
이 공간(38)에는, 강관기둥(30)이 다른 강관(32)에 접속될 때에 그라우트로 마무리하기 위하여 그라우트로 충전된다.
콘크리이트 충전 강관기둥(30)의 강관(32)과 콘크리이트 코어(36)는 서로 접착되지 않은 상태이며, 따라서 서로 축방향으로의 움직임이 자유롭다.
이것은, 콘크리이트 코어(36)가 축방향의 변형을 받을때, 강관(32)에는 압축력이 거의 발생하지 않는다는 것을 의미한다.
도리어, 콘크리이트 코어(36)에 측면 콘파인먼트가 작용함에 따라, 후우프 텐션이 강관(32)에 발생한다.
따라서, 강관기둥(30)은 압축력에 대하여 비교적 강한 축방향 하중을 콘크리이트 코어(36)에 유지시키고, 텐션에 대하여 비교적 강한 강관(32)에 의하여 후우프 텐션에 대향하여 유지하며 따라서 강관기둥(30)은 그 성분의 특성을 살림으로서 상승효과의 결과를 가져오게 된다.
강관기둥(30)은 종래의 접착식 콘크리이트 충전 강관기둥에 비하여 상당히 높은 힘을 확보하게 하고, 따라서, 주어진 힘에 대하여 강관기둥(30)의 단면적을 크게 감소시킬 수가 있다.
제 3, 4 도는 제 1, 2 도에서의 콘크리이트 충전 강관기둥의 변형된 형태를 보여주고 있다.
이 변형예에서, 강관(42)은 그 일단에서 동심으로 용접된 한 쌍의 관 피이스(46), (46)로 구성되어 있고, 각 관피이스(46)는 그 일단에 지그재그 형태로 관통 슬롯(48)이 7열씩 원주에 배열되어 있다.
따라서, 강관(42)은 그 중앙부, 즉, 모멘트의 굴곡점에서 관통 슬롯(48)이 14열이 되는 슬롯부(44)가 형성되어 있다.
슬롯부(44)의 수직배열 슬롯(48)의 수직폭(W)의 합계(예를들어, 제 3 도에서 가상선 VL상의 슬롯(48))는 건축구조물의 전복 모멘트에 의하여 야기되는 강관(42)의 최대 축방향 변형과 대체로 같은 것이 바람직하다.
관통슬롯(46)의 형태는 장방형, 타원형 등의 형태가 될 수 있다.
슬롯부(44)의 수직 길이는 강관기둥(40)의 직경과 대체로 동일하다.
강관(42)에는 그 끝단에서 동심으로 용접된 비교적 짧은 접합 강관(50)이 형성되어 있다.
접합 강관(50)은 그 내면에 하중전달 조립체(52)가 용접되어 있다.
하중전달 조립체(52)에는 웨브(54)와 웨브(54)에 수직으로 용접된 웨브(56), (58)가 제 4 도에서와 같이 고차형으로 설치되어 있다.
하중 전달 조립체(52)는 접합 강관(50)과 동심이 되도록 그 하단부에는 베어링 디스크 부재(60)와 용접되어 있다.
또한, 접합 강관(50)은 그 내면이 분할층(34)으로 피복되어 있고 콘크리이트로 채워져 있다.
다른 기둥이 접합 강관(50)의 상단부에 동심으로 용접된다.
접합 강관(50)은 그 외면에서 네개의 H 강철비임 접합부재(62), (64), (66), (68)의 일끝단과 용접되어, 비임접합부재는 인접한 비임접합부재와 수평면에서 직각으로 배열된다.
비임 접합부재(62), (64), (66), (68)의 웨브(70)의 일단은 하중전달 조립체(52)의 웨브(54), (56), (58)의 대응 외끝단에 접합강관(50)의 벽을 통하여 접합된다.
각각의 비임 접합 부재(62), (64), (66), (68)의 다른 끝단은 도시하지 않은 비임에 용접된다.
이와같은 구조로 인하여, 접합부재(62), (64)에 접합되는 비임으로 부터의 전단력은 비임접합 부재와 접합강관(50)을 통하여 하중전달 조립체(52)의 웨브(54)로 전달되고, 반면에 비임접합 부재(66), (68)에 연결되는 비임으로 부터의 전단력은 접합부재와, 접합강관(50)을 통하여 하중전달 조립체(52)의 각각의 웨브(58), (56)으로 전달된다.
또한 전단력은 베어링디스크 부재(60)에 의하여 축방향의 힘으로서 콘크리이트 코어(36)에 전달된다.
따라서, 강관(42)은 콘크리이트 코어(36)보다 비임으로 부터 한층 적은 축방향의 힘을 받게된다.
분할층(34)이 있으므로, 강관(42)과 접합강관(50)은 콘크리이트 코어(36)에 대하여 축방향으로 움직일 수 있고, 따라서 콘크리이트 코어(36)가 축방향 압축력을 받을 때, 강관(42)은 콘크리이트 코어(36)가 종래 기술된 콘크리이트 코어에 접착된 강관보다 더 적은 정도의 축방향 강도를 받게하여 준다.
또한, 슬롯부(44)의 슬롯(48)이 축방향으로 변형됨으로서, 강관(42)의 축방향 압축력은 그 축의 길이를 감소시켜 강관(42)과 접합 강관(50)에서의 축방향 변형력을 산개시켜 버리게 된다.
미제스의 항복조건의 관점에서 보변, 주위부의 스트레스에 대하여 콘크리이트 코어(36)의 횡방향 변형에 따라 강관(42)과 접합강관(50)에서 발생하는 강도는 증가하므로, 콘크리이트 코어(36)에 주어지는 강관(42)의 콘파인먼트 효과는 증대된다.
기둥(40)은 선행실시예의 기둥(30)보다 더 큰 압축력을 보장하게 된다.
하중 전달조립체(52)는 제 1 실시예의 강관(32)에도 적용될 수 있다.
슬롯부(44) 대신에 링형상의 관통슬롯이 강관(42)의 축방향 변형을 흡수하기 위한 수단으로서 강관(42)내에 형성될 수 있다.
즉, 관피이스(46), (46)의 인접 끝단을 서로 용접하지 않고 두개의 관 피이스(46), (46)의 끝단 사이에 링형상의 간극이 형성될 수도 있다.
또한, 선택적으로는 강관(42)의 전체 주위부에 걸쳐서 뻗은 한개 이상의 링형상의 홈이 관통 슬롯(48) 대신 강관(42)에 형성될 수 있다.
제 3, 4 도 실시예의 변형된 형태가 제 5, 6 도에 도시되어 있는데, 이 변형태에서는 제 6 도에서와 같이 네개의 베어링 디스크(72)가 하중 전달 조립체(52)의 웨브(54), (56), (58)의 하단부에 용접되어 수평면에 90°의 각도로 배치되어 있고, 또한 복수개의 보강재(74)가 강관(42)과 접합 관(50)내에서 축방향으로 그 축에 대하여 일정 각도의 간격을 가지고 배열되어 있다.
보강재(74)가 이와같은 형태로 배치된 후에, 콘크리이트가 종래의 방식으로 접합 강관(50)과 강관(42)내에 충전된다.
비임 접합 부재(62), (64), (66) 또는 (68)로 부터의 전단력의 대부분은 네개의 베어링 디스크(72)를 통하여 콘크리이트 코어(36)로 전달된다.
보강재(74)의 존재하에서는, 강관 기둥(80)은 강관기둥(40)에 비하여 큰 강도를 가진다.
이러한 보강재(74)는 제 1~4 도의 기둥내에도 설치될 수 있다.
제 3, 4 도의 기둥(40)의 또다른 변형 형태가 제 7, 8 도에 도시되어 있는데, 이 변형태에서는 강관기둥(90)은 철근을 넣어 압축 응력을 준 콘크리이트 코어(92)를 충전시키고 있다.
이 변형례에서는, 제 7, 8 도에서와 같이 12개의 시이드 파이프(94)가 축에 대하여 동일 각도의 간격으로 강관(42)내에 축방향으로 배열되어 있다.
각 시이드 파이프(94)내에는 PC 강철봉(96)이 관통하고 있다.
콘크리이트가 굳은 후에, 텐션은 각 PC 강철봉(96)에 가하여진다.
시이드 파이프(94)와 PC 강철봉(96)은 제 5, 6 도에서 보강재(74)대신 기둥(80)내에 설치될 수 있다.
슬롯강관(42)의 변형된 다른 예가 제 9 도에 도시되어 있는데, 이 변형례에서는 내열의 관통슬롯(102)이 형성된 절단 슬롯관(100)이 한상의 관피이스(46)의 양끝단에 동축으로 용접되어 있다.
제 3, 4 도의 콘크리이트 강관 기둥의 또 다른 변형형태가 제 10, 11 도에 도시되어 있는데, 이 변형례에서는 접합 강관(50)의 접합구조에서 비임까지가 독특하다.
접합강관(50)의 주위에는 비임 접합 조립체가 둘러싸고 있다.
접합 조립체(110)는 접합강관(50) 주위에서 용접된 한쌍의 평행 플랜지(112), (114)를 구성하고 있다.
플랜지(112), (114)는 리브(116), (118), (120), (122), (124), (126), (130)에 의하여 연결되어 있다.
리브(116)~(130)와 접합 강관(50)의 외벽은 네개의 분할 공간을 형성한다.
리브(118), (120), (126), (128)의 내부끝단은 접합 강관(50)의 벽을 통하여 하중 전달 조립체(52)의 웨브(54), (56), (58)의 외단에 용접된다.
접합 조립체(110)의 각 코너는 두개의 H 강철 비임(132)와 (140), (134)와 (144), (136)과 (142) 및 (138)과 (146)의 일단에 연결된다.
비임(132)에 대하여 좀더 상세히 설명하면, 그 상부 플랜지(152)의 일단은 상부 플랜지(112)의 한쪽 코너부(210)의 일단에 용접되고, 웨브(172)의 일끝단은 리브(124)의 일끝단에 용접되고, 하부 플랜지(192)의 일 끝단은 코너부(210)의 다른 끝단에 용접된다.
반면에, 비임(149)에는 코너부(210)의 다른 끝단에 상부 플랜지(160)의 일끝단이 용접되고, 웨브(116)의 일끝단에 웨브(180)의 일끝단이 용접되고, 접합 조립체(110)의 하부 플랜지(114)의 한쪽 코너부의 다른 끝단에는 하부 플랜지(220)의 한쪽 끝단이 용접된다.
이와 마찬가지로, 다른 비임(134)~(142), (146)은 플랜지 조립체(110)의 상, 하부 플랜지(112), (114)의 다른 코너부와 결합되어 있다.
이러한 구조에 의하면, 비임(132), (134), 주로 그 웨브(172), (174)에 미치는 전단력은 리브(124)를 통하여 웨브(118)까지 전달되고, 웨브(118)로 부터 접합강관(50)과 웨브(58)를 통하여 베어링 디스크 부재(60)로 전달되고, 베어링 디스크 부재(60)는 반대로 축력으로서의 힘을 콘크리이트 코어(36)에 전달한다.
비임(136), (138)은 비임(136), (138)상에 미치는 전단력을 리브(130), (120), 접합 강관(50), 웨브(56)를 통하여 베어링디스크(60)에 전달한다.
비임(142), (140)은 그 위에 미치는 전단력을 리브(116), (128), 접합 강관(50)은 웨브(54)를 통하여 베어링 디스크(60)에 전달한다.
마지막으로, 비임(144), (146)에 미치는 전단력은 리브(12), (126), 접합 강관(50), 웨브(54)를 통하여 베어링 디스크(60)에 전달된다.
이 변형례에서, 비임(132)~(146)은 접합 조립체(110)를 통하여 기둥(40)에 연결되고 따라서 비임(132)~(146)은 선행 실시예에서의 비임보다 웨브 길이에 있어 더 길다.
따라서, 비임(132)~(146)은 더큰 정도로 편향시킬 수 있고 따라서 이 변형례는 선행 실시예보다 더 유연한 기둥과 비임 접합 구조를 갖추게 된다.
또한 비임(134), (136), (138), (140), (142), (144), (146)에 대하여는, 플랜지(154), (156), (158), (160), (162), (164), (166)의 일단이 각 코너부의 일단에 용접되고, 웨브(174), (176), (178), (180), (182), (184), (186)의 일끝단이 각 리브(116), (122), (124), (130)의 일끝에 용접된다.
이 접합 구조는 제 3~8 도의 실시예에서도 채택될 수 있다.
제 12~17 도는 제 3, 4 도에서의 기둥(40)의 변형된 형태를 조립하는 과정을 도시한 것이다.
우선, 제 5, 6 도에 나타난 접합 조립체(230)를 준비한다.
접합 강관 조립체(230)의 접합강관(50)은 그 양끝단에서 관체(232)에 용접된다.
반면에, 전체면적에 걸쳐 다수개의 관통슬롯(242)이 형성된 슬롯 강관(240)을 준비한다.
슬롯강관(240)은 원심 주조법 또는 워터제트, 고속 절단, 가스용접등의 방법으로 종래의 강관에 슬롯을 형성하여 제조된다.
이렇게 하여 제조된 슬롯 강관(24)은 길이 1인 다수개의 슬롯 피이스(244)로 절단된다.
한개의 슬롯 피이스(244)는 접합강관(50)에 용접된 한개의 관체(232)의 자유단에 동심으로 용접되고, 관체(232)는 슬롯 피이스(244)보다 길이가 길게 된다.
따라서, 제 14 도에서와 같이, 접합 조립체(230)가 접합된 강관(42)이 제조된다.
복수개의 강관이 계속하여 용접되어, 본 실시예에서는 제 14 도에서와 같이 두개가 연결됨으로서 접합 관 유니트(250)가 형성된다.
그리고 콘크리이트 코어가 충전될 때 관체(232), (244), 접합강관(50)과 접착하지 않도록 접합관유니트(250)의 내면에 분할층이 도포된다.
구리이스, 파라핀 왁스, 아스팔트 등의 분할재를 도포하거나 접합강관의 내면에 합성수지 필름을 피복함으로서 분할층을 형성한다.
이 분할층 형성 작업은 복수개의 강관이 용접되기 전에 수행될 수도 있다.
건축 구조물의 골조를 시공함에 있어, 상기한 바와같은 복수개의 접합관유니트(250)가 제조된다.
일층용 접합관유니트(250)가 기부(252)위에 크레인 등으로 세워지고, 이때 각 접합관유니트(250)의 일 끝단에 용접된 슬롯 피이스(244)는 대응하는 기부(252)에 위치하게 된다.
그리고 세워진 두개의 인접한 접합관유니트(250) 사이에 두개의 비임(254), (254)이 가설되어, 제 15 도에서와 같이, 접합관유니트(250)의 대응 접합 조립체(230)의 각각 대향하는 비임접합부재(62), (64)에 비임(254), (254)의 양단이 용접되거나 또는 볼트등으로 접합된다.
이 시공단계에서, 필요하다면 제 5, 6 도에서 나타난 바와같이, 보강재가 설치될 수도 있다.
그리고, 콘크리이트가 관유니트(250)내에 충전되고 경화된다.
콘크리이트를 충전함에 있어, 각 관유니트(250)의 상단부는 다음 관 유니트(250)를 접합하기 위하여 제 1 도에서 부호(38)로 나타난 충전되지 않은 공간으로 남겨놓는다.
다음에, 이층과 삼층용 관유니트(250)의 슬롯부(244)는 제 17 도에 도시된 바와같이 이미 세워진 대응관유니트(250)의 상단부와 용접된다.
상기한 공정을 반복함으로서, 이층 이상의 건축 구조물의 골조(260)가 도시된 바와같이 건설된다.
이와같은 시공 과정에 있어, 각 관유니트(250)는 각각의 접합 조립체(230)를 갖춘 두개의 강관(42)를 구비하고 있으나, 한개 또는 두개 이상의 관유니트(42)를 사용할 수도 있다.
비임이 관유니트(250)에 용접되기 이전에, 두개 이상의 관유니트가 연속하여서 접합될 수도 있다.
선행 실시예에서, 슬롯이 강관(42)에 부분적으로 형성되어 있으나, 슬롯은 제 12 도에 도시한 바와같이 전면적에 걸쳐서 형성될 수도 있다.
조립하기 전에, 강관(42)은 축방향으로 신장시켜 더 긴 길이를 갖게할 수도 있다.
그렇게 함으로서, 강관 유니트(250)는 콘크리이트 코어가 압축력을 받을 때 더 약한 축방향 변형을 받게 된다.
이 경우, 신장전에, 강관(42)이 축방향으로 신장될 때 더 넓은 슬롯(242)으로 변형되는 원주상 슬롯이 형성될 수 있다.
[실시예 1]
외경 114mm, 두께 6.0mm, 길이 340mm의 강관을 제조하였다.
강관의 영률(Young's modulus) Es는 2.1×106Kg/cm2, 항복점은 2900Kg/cm2이었다.
강관 내면에 아스팔트를 산포시켜 두께 100μ의 아스팔트 피막층을 형성하였다.
표 1 에서와 같은 조성의 콘크리이트를 아스팔트가 피복된 강관내에 바닥부터 꼭대기까지 충전하여 시험용 기둥을 제조하였다.
표 1 에서, 제조된 콘크리이트의 각 성분은 1m3당 Kg으로 나타내었다.
상기한 바와같이 하여 직경 100mm, 높이 200mm의 콘크리이트 시험편은 실린더 강도 602Kg/cm2이었는데, 이것은 ACI(미합중국)에 의한 강도와 실제로 동일하고 영률은 3.74×105Kg/cm2이다.
시험용 기둥은 4주간 경화되어 축방향 하중변형 형태를 측정하였다.
이 시험에서, 시험용 기둥을 수압시험기내에 수직으로 지지하고 콘크리이트 코어의 상면에만 수압 잭으로 축방향 정 하중을 가하였다.
그 결과가 제 18 도에 나타나 있는데, 강관의 축방향 변형 εZ가 루우프 변형 εθ은 실선으로 나타내고 콘크리이트 코어의 축방향 변형 δ은 일점쇄선으로 나타나 있다.
극한 축방향 하중은 168톤(미터법), 콘크리이트 코어의 항복 강도는 2056Kg/cm2이었다.
[비교시험 1]
실시예 1에서와 같은 조성을 갖는 콘크리이트를 실시예 1에서의 강관과 같은 크기와 특성을 갖는 다른 강관내에 충전하였다.
축방향 정하중을 시험편 상면 전체에 가하는 것을 제외하고는 동일한 시험을 이 시험편에 행하였다.
그 결과가 제 19 도에 나타나 있는데, 여기에서 보면, 극한 축방향 하중은 132톤(미터법), 콘크리이트 코어의 항복강도는 1616Kg/cm2이었음이 명백하고, 항복강도는 실시예 1에서의 콘크리이트 기둥의 항복강도의 78.6%였다.
[표 1]
Figure kpo00001
* 1 : 5~15mm의 하천지역 사암 자갈
* 2 : 10~20mm의 하천지역 사암 자갈
[실시예 2]
제 9 도에서와 같이 슬롯 강관 피이스와 한쌍의 강관부재 두개를 동축으로 슬롯 강관 피이스의 양단에서 용접하여서 된 길이 280mm의 슬롯 강관을 제조하였다.
슬롯 강관은 실시예 1에서와 같이 100μ의 아스팔트 피막층 처리를 하였다.
슬롯 강관 피이스와 두개의 강관 부재의 크기는 표 2에서와 같다.
강관의 영률 Es는 2.1×106Kg/cm2, 항복점은 3100Kg/cm2이었다.
슬롯 강관 피이스는 고속 절단으로 형성된 9열의 관통공이 형성되어 있었고, 각 열에는 4개의 슬롯이 형성되며 각 슬롯은 동일한 각도의 간격 θ2=15°을 가졌다.
각 슬롯은 수직폭 3mm 각도범위 θ1는 75°의 범위로 뻗어 있다.
인접한 열의 슬롯 중심간의 거리 D1은 10mm였고, 최외단열의 중심과 여기서 가장 가까운 단부와의 거리 D2는 20mm였다.
표 1 에서와 같은 성분으로 제조된 콘크리이트를 아스팔트로 피복한 강관의 하부에서 상부까지 충전시켜 다른 테스트용 기둥을 만들었다.
이 콘크리이트로 직경 100mm 높이 200mm가 되게 만든 콘크리이트 테스트용 편은 실린더 강도가 420Kg/cm2, 영률이 2.94×105Kg/cm2였다.
시험용 기둥을 4주간 경화시키고 다음에 이와같이 하여 제조된 강관 기둥을 양단을 수평으로 파지하고 다른 쪽은 정지시키고 또 다른 쪽에 축방향으로 102톤(미터법)으로 일정하게 힘을 가하였다.
이와같은 조건하에서, 제 20 도에서와 같이, 양쪽 수직 방향으로, 길이 2L의 강관의 양단에서 1/4만큼 떨어진 위치에 정하중 P를 가하였다.
얻어진 히스테리시스 루우프를 제 21 도에 도시하였고, 여기에서 각 R은 라디안과 모멘트 M=P·L/4로 수평면에서의 강관의 축의 각이다.
[표 2]
Figure kpo00002

Claims (17)

  1. 내면을 가진 강관(32), (42)과, 상기 강관(32), (42)은 강관(32), (42)에 축방향 하중이 가하여질 때, 강관(32), (42)에 발생하는 축방향 변형을 흡수하는 수단을 가지며, 상기 강관(32), (42)내에 충전된 콘크리이트 코어(36), (92)와, 상기 강관(32), (42)이 콘크리이트 코어(36), (92)와 접착하지 않도록 강관(32), (42)의 내면으로부터 콘크리이트 코어(36), (92)가 분할되게 하기 위하여 강관(32), (42)의 내면과 콘크리이트 코어(36), (92) 사이에 형성된 분할층(34)으로 구성된 콘크리이트 충전 강관기둥.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분할층(34)은 아스팔트, 구리이스, 오일, 파라핀왁스, 종이, 합성수지로 된 군에서 선택되는 물질인 콘크리이트 충전 강관기둥.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기한 축방향 하중 흡수수단은 원주를 따라 일정간격으로 형성된 슬롯(48), (102), (242)이 복수열로 된 슬롯부(44)로 되고, 인접한 두 열의 인접한 슬롯은 지그재그 형태로 위치가 변환된 콘크리이트 충전 강관기둥.
  4. 제 3 항에 있어서, 슬롯의 열은 과도한 축방향 하중이 강관 기둥에 가하여질 때, 강관이 국부적인 굴곡이 생기기 전에 스롯부(44)가 슬롯의 수직폭을 감소시킴으로서 소성적으로 변형되도록 형성되어 있는 콘크리이트 충전 강관기둥.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 슬롯부(44)에 축방향으로 배열된 슬롯의 축방향 폭의 합은 기둥을 사용하는 건축 구조물의 전도 모멘트에 의하여 발생되는 강관의 최대 축방향 변형과 대략 같은 콘크리이트 충전 강관 기둥.
  6. 제 4 항에 있어서, 강관은 슬롯부(44)를 구성하는 슬롯 강관 피이스(46)와 슬롯피이스의 각각의 양 끝단에 다른 한 끝단이 동축으로 용접된 한 쌍의 강관 피이스(46)로 구성된 콘크리이트 충전 강관기둥.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 1항에 있어서, 강관은 비임과 접합되기 위한 접합수단으로 구성되고, 접합수단은 내면을 가진 접합강관(50)과, 접합강관(50)의 내면에 장치되고, 접합강관(50)에 미치는 축방향 하중을 콘크리이트 코어로 전달하기 위한 하중전달 수단을 갖춘 콘크리이트 충전 강관기둥.
  8. 제 9 항에 있어서, 상기 하중 전달 수단은, 서로 교차하는 한 쌍의 웨브 부재를 포함하여 접합강관의 축에 평행으로 배열된 교차형 웨브 조립체로 구성되고, 웨브 부재는 그 양단에서 접합강관의 내면과 접합하는 콘크리이트 충전 강관기둥.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 하중 전달 수단은 상기 웨브 조립체에 접합되고, 웨브 조립체를 유지하며, 웨브 조립체로부터 축방향으로 하중을 콘크리이트 코어로 전달하기 위한 베어링 부재로 구성된 콘크리이트 충전 강관기둥.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 베어링 부재는 접합강관의 축의 수직면에 위치하는 상기 웨브 조립체에 접합하는 적어도 한 개의 베어링 판 부재로 구성된 콘크리이트 충전 강관기둥.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 베어링 부재는 강관과 동축인 웨브 조립체의 양단의 하나에 접합되는 베어링 디스크(72)로 구성되는 콘크리이트 충전 강관기둥.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 베어링 부재는 강관의 축에 대하여 대칭으로 배열된 네개의 베어링 판 부재로 구성된 콘크리이트 충전 강관기둥.
  13. (1) 강관을 제조 준비하고, (2) 강관내에 충전되는 콘크리이트와 강관의 내면이 접착하지 않도록 강관의 내면에 분할층을 형성한 후, 강관(32), (42)에 축방향 하중이 가하여질 때, 강관(32), (42)에 발생하는 축방향 변형을 흡수하는 응력완화 수단을 설치하며, (3) 강관내에서 콘크리이트 코어를 형성하기 위하여 분할층이 형성된 강관 내에 콘크리이트를 충전함으로서, 강관이 콘크리이트 코어에 대하여 움직임이 자유롭게 하는 단계로 구성된 제 1 항 기재의 콘크리이트 충전 강관기둥의 시공 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 강관 제조준비 공정은, (4) 강관이 축방향의 하중을 받을 때 강관에 발생하는 축방향 변형을 흡수하기 위하여 강관을 관통하는 다수개의 슬롯의 열을 원주 상에 형성하고, (5) 접합비임 부재를 접합강관에 접합하기 위하여 접합강관을 강관에 동축으로 접합하고, (6) 비임부재가 접합강관에 접합될 때에 비임부재로부터의 하중을 접합 강관을 통하여 콘크리이트 강관에 전달하기 위하여 강관 내에 하중 전달 조립체를 장치하는 단계로 구성되는 콘크리이트 충전 강관기둥의 시공방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 콘크리이트를 충전하는 공정 이전에, (7) 분할층을 갖춘 강관을 세우고, (8) 상기 비임부재를 상기 접합강관에 접합시키는 단계로 구성되는 콘크리이트 충전 강관 기둥의 시공방법.
  16. 제 15 항에 있어서, (9) 상기 분할층을 갖춘 강관에 다른 강관을 동축으로 결합시키는 단계를 더욱 포함하여 구성되고, 건축구조물의 골조는 상기한 (1) 내지 (9)의 단계를 연속 반복함으로써 시공되는 콘크리이트 충전 강관기둥의 시공방법.
  17. 제 16 항에 있어서, (9) 상기 분할층을 갖춘 강관에 다른 강관을 동축으로 접합시키는 단계를 더욱 포함하여 구성되고, 건축구조물의 골조는 상기한 (1) 내지 (9)의 단계를 연속 반복함으로서 시공되는 콘크리이트 충전 강관 기둥의 시공방법.
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