WO2013180347A1 - 중공 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2013180347A1
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김장훈
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    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions

Definitions

  • the present invention relates to a hollow structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a hollow structure and a method for producing the hollow structure that can have a sufficient structural rigidity and durability while reducing the overall weight because the inside is hollow.
  • the present invention was created to solve the problems described above, by forming the inside of the hollow to reduce the overall weight, and easy to handle and manufacture, while suppressing premature premature failure conditions (Compressive strength) and buckling It is an object of the present invention to provide a hollow structure having improved structure to secure economic efficiency by securing a safety against buckling and eliminating the process of attaching and detaching formwork.
  • the inner mold having a hollow cylindrical shell (Shell) shape;
  • An outer mold having a hollow cylindrical shell shape corresponding to the inner mold, and having the inner mold spaced apart from the inner mold;
  • the hollow structure may further include a restraining means installed to surround the outer circumferential surface of the outer mold to constrain the outer mold.
  • the restraining means is preferably a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) that pivots the outer circumferential surface of the outer mold a plurality of times.
  • the hollow structure is a plurality of ducts (Ducts) are installed along the longitudinal direction of the inner mold to be arranged in an annular spaced apart from the outer peripheral surface of the inner mold; And a plurality of tension members inserted into and tensioned inside the respective ducts so as to be annularly arranged between the inner mold and the outer mold.
  • the hollow structure may further include a duct fixing means coupled to surround the outer circumferential surface of the inner mold and having a plurality of holders corresponding to the plurality of ducts to detachably couple the respective ducts. .
  • the inner mold may include a plurality of unit inner molds that are divided and stacked
  • the outer mold may include a plurality of unit outer molds that are divided and stacked to correspond to the plurality of unit inner molds, respectively.
  • each of the unit outer molds which are divided and stacked may be independently constrained by a plurality of unit restraining means installed to individually surround the outer circumferential surface thereof.
  • the plurality of unit restraining means is preferably a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) which pivots the outer circumferential surface of each unit outer mold a plurality of times.
  • the inner mold and the outer mold may be molded of a plastic (Plastic) material.
  • unit inner mold and the unit outer mold which are divided and stacked vertically adjacent to each other may be each male and female.
  • each of the unit inner molds that are divided and stacked vertically adjacent to each other and the unit outer molds adjacent to each other vertically may be screwed or sliding coupled, respectively.
  • the filler may include a plurality of unit fillers divided and stacked to correspond to each of the unit inner molds and the unit outer molds that are divided and stacked.
  • the fillers may further include a plurality of non-shrink high strength mortar layers which are respectively filled between the divided unit fillers laminated and bonded to each other such that contact surface stresses between the unit fillers facing up and down are uniformly distributed. Can be.
  • the lower end of each of the divided unit packing is laminated through a shear key (Shhear key) can be strengthened the bond between the unit filling up and down.
  • the filling may be concrete (Concrete).
  • the concrete may reinforce reinforcing materials including reinforcing fibers or reinforcing fibers therein as necessary.
  • a plurality of unit ducts may be installed along the longitudinal direction of the unit inner mold so that a prestressing tendon may be inserted inwardly and spaced apart from the outer circumferential surface of each unit inner mold.
  • the unit duct fixing means having a plurality of unit holders that can be detachably coupled to the respective unit ducts corresponding to each unit duct can be coupled to surround the outer peripheral surface of each unit inner mold.
  • the inner mold and the outer mold may be formed to have a uniform cross section along the longitudinal direction.
  • the inner mold and outer mold may be formed to have a cross section that is uniformly changed such that the filling is inclined along the longitudinal direction.
  • the inner mold and outer mold may be formed to have a cross section that changes so that the fill forms a curve along the longitudinal direction, which has the most extended cross section at the central portion along the longitudinal direction, or It may have a cross section extending downward along the longitudinal direction.
  • preparing an inner mold having a hollow cylindrical shell (Shell) shape Preparing an outer mold having a hollow cylindrical shell shape so as to correspond to the inner mold and into which the inner mold can be spaced apart; Placing the inner mold and the outer mold by inserting the inner mold spaced apart from the inner mold; Provided is a method of manufacturing a hollow structure comprising filling and curing a flowable filler in a space between the inner mold and the outer mold.
  • the preparing of the outer mold may further include installing a constraining means for restraining the outer mold by installing the outer mold so as to surround the outer circumferential surface of the outer mold.
  • the restraining means is a carbon fiber reinforced polymer composite material (CFRP) which pivots the outer peripheral surface of the outer mold a plurality of times.
  • the preparing of the inner mold may include preparing a plurality of unit inner molds and stacking the plurality of unit inner molds by bonding them together.
  • each of the unit inner molds are male and female coupling, for example, screw coupling or sliding coupling.
  • the preparing of the outer mold may include preparing a plurality of unit outer molds, and stacking the plurality of unit outer molds by bonding to each other. Also in this case, it is preferable that each of the unit outer molds divided and stacked vertically adjacent to each other is male and female to be bonded to each other. For example, screw coupling or sliding coupling can be performed.
  • the method may further include installing a plurality of unit restraining means each independently wrapping the outer circumferential surface of each unit outer mold to independently constrain the respective unit outer molds. Can be.
  • the plurality of unit restraining means is preferably a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) which pivots the outer circumferential surface of each unit outer mold a plurality of times.
  • CFRP carbon fiber reinforced polymer
  • the tensioning material Prestressing tendon
  • the filling and curing step of the filler it may further comprise the step of tensioning the tension material.
  • preparing a plurality of unit inner mold having a hollow cylindrical shell shape Preparing a plurality of unit outer molds having a hollow cylindrical shell shape so as to correspond to the unit inner molds and into which the unit inner molds can be spaced apart from each other; Disposing the unit inner mold and the unit outer mold by inserting the corresponding unit inner mold to be spaced apart from the inside of the unit outer mold; Filling and curing a unit filler having fluidity in a space between the unit inner mold and the unit outer mold; And repeating the disposing step of the unit inner mold and the unit outer mold and the filling and curing step of the unit filling to complete a plurality of unit hollow structures; And it provides a hollow structure manufacturing method comprising the step of laminating the plurality of unit hollow structure in the vertical direction.
  • the preparing of the plurality of unit outer molds may further include installing unit restraint means for enclosing the outer outer surface of the unit outer mold to restrain the unit outer mold.
  • the unit restraining means is preferably a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) which pivots the outer circumferential surface of the unit outer mold a plurality of times.
  • the non-shrink high strength mortar is filled between the unit fillings vertically adjacent to each other so that the stress distribution of the contact surface is uniform.
  • the unit duct fixing means having a plurality of unit holders that can be arranged in an annular spaced apart from the outer peripheral surface of the unit inner mold is coupled to the outer peripheral surface of the unit inner mold, the tension material ( The method may further include detachably coupling a plurality of unit ducts into which each of the prestressing tendons may be inserted, to each of the unit holders.
  • the plurality of unit ducts may be aligned side by side in the vertical direction.
  • the method may further include inserting a tension member into the plurality of unit ducts.
  • the tension member may further include the step of tensioning.
  • a restraining means such as carbon fiber reinforced polymer composite material (CFRP)
  • CFRP carbon fiber reinforced polymer composite material
  • the inner mold and the outer mold can be divided into a plurality of fabrics, and they can be detachably combined and expanded, making them easy to manufacture and transport as well as systemization for mass production.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a hollow structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the hollow structure shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a plan sectional view of the hollow structure shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the coupling relationship between the inner mold and the duct shown in FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a hollow structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a unit inner mold shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of the unit inner mold shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a coupling relationship between the inner mold and the duct shown in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view of the unit outer mold shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the unit outer mold shown in FIG.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a hollow structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of the inner mold shown in FIG.
  • FIG. 13 is a perspective view of the outer mold shown in FIG.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the combination of the inner mold, the outer mold and the filler shown in FIG.
  • FIGS. 1, 5 and 11 are perspective views showing structural modifications of the hollow structure shown in FIGS. 1, 5 and 11, respectively;
  • FIG. 18 is a flow chart showing a method of manufacturing a hollow structure according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 19 is a flow chart showing a method of manufacturing a hollow structure according to a second embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a hollow structure according to a third embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of a hollow structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the hollow structure shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional plan view of the hollow structure shown in FIG. It is a perspective view showing the coupling relationship between the inner mold and the duct shown.
  • the hollow structure (10a; 10) is hollow inside to reduce the overall weight, the inner mold (100a; 100), the outer mold (200a; 200) And, it includes a filling (300a; 300).
  • the inner mold 100a has a hollow cylindrical shell shape.
  • the inner mold 100a is preferably made of a plastic material, but any material having structural rigidity and durability that is suitable for the purpose may be applied, and the material is not limited thereto.
  • the outer mold 200a has a hollow cylindrical shell shape so as to correspond to the inner mold 100a.
  • the inner mold 100a is spaced apart from the inner mold 200a.
  • the outer mold 200a is preferably made of a plastic material, but the material is not limited thereto.
  • the filler 300a is filled in a space between the inner mold 100a and the outer mold 200a.
  • concrete may be used. That is, after pouring concrete having fluidity in the spaced space between the inner mold 100a and the outer mold 200a, curing may be performed to fill the spaced space between the inner mold 100a and the outer mold 200a. At this time, the distance between the inner mold (100a) and the outer mold (200a) is the thickness of the poured concrete.
  • the concrete may be reinforced with reinforcing bars or reinforcing materials such as reinforcing fibers, if necessary, to reinforce structural rigidity.
  • the concrete may be used after being cured in advance as well as cast-in-place.
  • the hollow structure (10a; 10) is installed so as to surround the outer peripheral surface 201 of the outer mold (200a) restraining means for restraining the outer mold (200a) ( 400) may be further included.
  • a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) may be used to surround the outer circumferential surface 201 of the outer mold 200a so as to rotate a plurality of times.
  • CFRP carbon fiber reinforced polymer
  • this is merely an example, and may be used as the restraining means 400 as long as the material can sufficiently correspond to an external load and has a structural rigidity sufficient to replace the carbon fiber reinforced polymer composite material (CFRP).
  • prestressing tendons such as piano wires or special steel wires are used to compress the concrete in advance, thereby minimizing the influence of external forces. That is, if a strong compressive strain is applied using the tension member, the structure itself is not substantially subjected to a large tensile strain force because the tensile strain force is canceled by the compressive strain force of the tension member.
  • the tension member 700 for imparting the prestress as described above may be arranged annularly between the inner mold 100a and the outer mold 200a.
  • a plurality of ducts 500 may be installed along the longitudinal direction of the inner mold 100a so as to be annularly arranged to be spaced apart from the outer circumferential surface 101a of 100a.
  • the duct 500 has the shape or corrugated shape of the tube having flexibility, and should have a space for accommodating the tension member 700 therein.
  • the outer circumferential surface 101a of the inner mold 100a may be further provided with a duct fixing means 600 having a plurality of holders 650 in order to easily install the plurality of ducts 500.
  • the duct fixing means 600 is coupled to surround the outer peripheral surface (101a) of the inner mold (100a).
  • the plurality of holders 650 are arranged to correspond to the respective ducts 500, and the corresponding ducts 500 may be detachably coupled to each of the holders 650.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a hollow structure according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • an inner mold 100a having a hollow cylindrical shell shape is prepared (S110a; S110).
  • the inner mold 100a may be molded of a plastic material, but the material is not limited thereto.
  • a plurality of holders 650 that can be arranged in an annular shape Duct fixing means 600 having a) can be coupled to be spaced apart from the outer peripheral surface (101a) of the inner mold (100a) (S115). Then, the plurality of ducts 500 into which the tension member 700 may be inserted may be detachably coupled to the respective holders 650 (S116).
  • the inner mold 100a When the inner mold 100a is prepared, it has a hollow cylindrical shell shape to correspond to the prepared inner mold 100a, and prepares an outer mold 200a into which the inner mold 100a can be spaced apart. (S120a; S120).
  • the outer mold 200a may also be molded of a plastic material, but the material is not limited thereto.
  • the preparing step of the outer mold (200a) may be installed to surround the outer peripheral surface 201 of the outer mold (200a) may include the installation of restraining means 400 for restraining the outer mold (200a) ( S125a; S125).
  • restraining means 400 a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) that pivots the outer circumferential surface 201 of the outer mold 200a a plurality of times may be used.
  • CFRP carbon fiber reinforced polymer
  • the inner mold 100a is spaced apart from the inner mold 200a to place the inner mold 100a and the outer mold 200a (S130). At this time, the distance between the inner mold (100a) and the outer mold (200a) is the thickness of the filling material (300a) to be poured later.
  • the tension member 700 is inserted into the duct 500 (S135).
  • the filler 300a may use concrete, and reinforcing materials including reinforcing fibers or reinforcing fibers may be disposed therein.
  • the material of the filler 300a is not limited.
  • the hollow structure 10a may be applied in various ways, such as installing an intermediate structure such as a ladder or a floor therein by forming the inside hollow. Therefore, the overall weight can be reduced, and the logistics cost can be reduced.
  • a restraining means 400 such as carbon fiber reinforced polymer composite material (CFRP) can not only maximize the compressive strength, but also buckling ( Safety can be secured against buckling.
  • CFRP carbon fiber reinforced polymer composite material
  • the hollow structure 10a has been described as an example in which one inner mold 100a and one outer mold 200a are formed. Due to the difficulty, a method of dividing into a plurality of parts, manufacturing and transporting and assembling may be considered.
  • a hollow structure according to a second embodiment of the present invention will be described as including an inner mold and an outer mold composed of a plurality of units.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a hollow structure according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view showing a unit inner mold shown in FIG. 5
  • FIG. 7 shows another embodiment of a unit inner mold shown in FIG. 6.
  • 8 is a perspective view showing a coupling relationship between an inner mold and a duct shown in FIG. 5
  • FIG. 9 is a perspective view showing a unit outer mold shown in FIG. 5
  • FIG. 10 is another embodiment of a unit outer mold shown in FIG. 9. It is a perspective view showing.
  • the hollow structure (10b; 10) according to the second embodiment of the present invention, the inner mold (100b; 100), the outer mold (200b; 200), and the filling (300a; 300) .
  • the inner mold 100b includes a plurality of unit inner molds 110b;
  • the outer mold 200b also includes a plurality of unit outer molds 210b and 210 which are divided and stacked to correspond to the plurality of unit inner molds 110b, respectively.
  • the unit inner molds 110b and the unit outer molds 210b which are divided and stacked vertically adjacent to each other may be male and female.
  • the respective unit inner molds 110b may be detachably screwed together by the female screw portion 121 and the male screw portion 122 provided corresponding to the end portions in the longitudinal direction, respectively.
  • the unit outer mold (210b) can also be detachably screwed to each other by the female screw portion 221 and the male screw portion 222 provided corresponding to the end portion in the longitudinal direction, respectively.
  • the unit outer mold (210b '), as shown in Figure 10 can be slidingly coupled by the step (223, 224) formed at each end in the longitudinal direction.
  • the upper and lower adjacent units inner mold (110b, 110b ') and each unit outer mold (210b, 210b') is a variety of coupling if the removable coupling in addition to the male and female coupling such as screw coupling or sliding coupling as described above It will be possible to apply the method.
  • the tension member 700 may be annularly arranged between the inner mold 100b and the outer mold 200b to be spaced apart from the outer circumferential surface 101b of the inner mold 100b.
  • a plurality of ducts 500 may be installed along the longitudinal direction of the inner mold 100b.
  • the duct fixing means 600 having a plurality of holders 650 capable of detachably coupling the respective ducts 500 to the plurality of ducts 500 can be detached from the inner mold 100b. It can be combined to surround the outer peripheral surface (101b).
  • the hollow structure 10b is installed so as to surround each outer circumferential surface 211b of each of the unit outer molds 210b, which are divided and stacked, so that the unit outer molds ( A plurality of unit restraining means 410 may be further included to independently restrain 210b).
  • a plurality of unit restraining means 410 may be further included to independently restrain 210b.
  • a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) may be used that rotates the outer circumferential surface 211b of each unit outer mold 210b a plurality of times. .
  • the filler 300a is filled in the spaced space between the inner mold 100b and the outer mold 200b, which are divided and stacked apart from each other as shown in FIG. 5.
  • the filler 300a concrete may be used, and reinforcing materials including reinforcing fibers or reinforcing fibers may be disposed therein.
  • the material of the filler 300a is not limited.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a hollow structure according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 5.
  • the same reference numerals as the reference numerals shown in FIG. 18 are the same components having the same actions and effects.
  • an inner mold 100b having a hollow cylindrical shell shape is prepared (S110b; S110).
  • a plurality of unit inner molds 110b are prepared (S111).
  • the plurality of unit inner mold (110b) is bonded to each other and laminated (S112).
  • each of the unit inner molds 110b may be screwed to each other as shown in FIG. 6, or male and female to be slidably coupled to each other as shown in FIG. 7.
  • a plurality of holders 650 which may be arranged in an annular shape may be arranged to install a duct 500 for applying prestress later.
  • the duct fixing means 600 may be provided to be spaced apart from the outer circumferential surface 101b of the inner mold 100b (S115). Then, the plurality of ducts 500 into which the tension member 700 may be inserted may be detachably coupled to the respective holders 650 (S116).
  • a hollow cylindrical shell shape corresponding to the prepared inner mold 100b is prepared, and an outer mold 200b into which the inner mold 100b is spaced apart may be prepared (S120b; S120).
  • an outer mold 200b into which the inner mold 100b is spaced apart may be prepared (S120b; S120).
  • a plurality of unit outer molds 210b are prepared (S121).
  • the plurality of unit outer molds 210b are bonded to each other and stacked (S122).
  • each of the unit outer molds 210b is screwed to each other as shown in FIG. 6, or male and female to be slidably coupled to each other as shown in FIG. 7.
  • the outer peripheral surface 211b of each unit outer mold 210b is independently wrapped to respectively independently cover each unit outer mold 210b. It may include the installation of a plurality of unit restraining means 410 to restrain (S125b; S125). Wherein the plurality of unit restraining means 410, the carbon fiber reinforced polymer composite material (CFRP) for turning the outer peripheral surface 211b of each unit outer mold (210b) a plurality of times, respectively Can be used.
  • CFRP carbon fiber reinforced polymer composite material
  • the inner mold 100b is spaced apart from the inner mold 200b to place the inner mold 100b and the outer mold 200b (S130).
  • the inner mold 100b and the outer mold 200b are disposed (S130), and then the tension member 700 is inserted into the duct 500 (S135).
  • the tension member 700 is tensioned to the end (S150) to complete the hollow structure 10b according to the second embodiment of the present invention.
  • the inner mold 100b and the outer mold 200b are divided into a plurality of fabricated parts, and these are detachably coupled to each other. Because it can be expanded, it is not only easy to manufacture and transport, but also to systemization for mass production.
  • a hollow structure according to a third embodiment of the present invention will be described as including an inner mold and an outer mold composed of a plurality of units.
  • FIG. 11 is a longitudinal cross-sectional view of a hollow structure according to a third exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a perspective view showing an inner mold shown in FIG. 11
  • FIG. 13 is a perspective view showing an outer mold shown in FIG. 11 is a cross sectional view of a combination of an inner mold, an outer mold and a filler shown in FIG.
  • the hollow structure (10c; 10) according to the third embodiment of the present invention, the inner mold (100c; 100), the outer mold (200c; 200), and the filling (300c; 300) .
  • the inner mold 100c includes a plurality of unit inner molds 110c; 110 that are divided and stacked as illustrated in FIGS. 11 and 12. 11 and 13, the outer mold 200c also includes a plurality of unit outer molds 210c and 210 that are divided and stacked to correspond to the plurality of unit inner molds 110c, respectively.
  • the hollow structure (10c) is installed so as to surround each of the outer peripheral surface (211c) of each of the unit outer mold (210c) is laminated in a plurality of units each constraining each of the outer mold (210c) independently
  • the restraining means 410 may further include.
  • a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) that pivots the outer circumferential surface 211c of each unit outer mold 210c a plurality of times may be used. .
  • the filler 300c includes a plurality of unit fillers 310 that are divided and stacked in correspondence with the unit inner mold 110c and the unit outer mold 210c which are divided and stacked as illustrated in FIGS. 11 and 14. can do.
  • the unit filling 310 is formed by filling in a space between the unit inner mold 110c and the unit outer mold 210c spaced apart from each other.
  • the unit filling material 310 concrete may be used, and reinforcing materials including reinforcing fibers or reinforcing fibers may be disposed therein.
  • the material of the unit filling 310 is not limited.
  • the hollow structure 10c includes a plurality of unit hollow structures 11 including the unit inner mold 110c, the unit outer mold 210c, and the unit filling 310.
  • the lamination is completed.
  • the unit filler 310 which is in contact with the top and bottom, is interposed between the unit filler 310, which is divided and stacked, through the non-shrink high strength mortar layer 320 filled with non-shrink high strength mortar.
  • a lower portion of each of the unit fillers 310 that are divided and stacked may be provided with a shear key 321 to strengthen the bond between the unit fillers 310 which are in contact with each other. Accordingly, the plurality of divided unit hollow structures 11 may be easily stacked in the vertical direction.
  • the longitudinal direction of the unit inner mold 110c is arranged to be spaced apart from the outer circumferential surface 111c of the unit inner mold 110c so that the tension member 700 can be inserted inward.
  • a plurality of unit ducts 510 may be installed along the same.
  • unit duct fixing means 610 having a plurality of unit holders 651 that can detachably couple the unit ducts 510 to each unit duct 510 is detachable. It can be combined to surround the outer circumferential surface 111c of (110c).
  • the plurality of unit ducts 510 should be aligned side by side in the vertical direction after the plurality of unit hollow structures 11 are stacked.
  • the unit ducts 510 should be installed in a predetermined phase based on the coupling position of the unit filling 310.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a hollow structure according to a third embodiment of the present invention shown in FIG.
  • a plurality of unit inner molds 110c having a hollow cylindrical shell shape are prepared (S210).
  • the unit duct fixing means having a plurality of unit holders 651 that can be arranged in an annular spaced apart from the outer peripheral surface (111c) of the unit inner mold (110c) 610 may be coupled to the outer circumferential surface 111c of the unit inner mold 110c (S211).
  • the plurality of unit ducts 510 into which the tension member 700 may be inserted are detachably coupled to the respective unit holders 651 (S212).
  • a plurality of unit outer molds 210c having a hollow cylindrical shell shape to correspond to the unit inner molds 110c and into which the unit inner molds 110c are spaced apart may be prepared.
  • a unit restraining means 410 may be installed to enclose the outer circumferential surface 211c of the unit outer mold 210c to restrain the unit outer mold 210c.
  • a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) that pivots the outer circumferential surface 211c of the unit outer mold 210c a plurality of times may be used. .
  • the unit inner mold 110c and the unit outer mold 210c are disposed by inserting the unit inner mold 110c corresponding to the inner side of the unit outer mold 210c apart from each other.
  • the unit filling 310 having fluidity is filled in the space between the unit inner mold 110c and the unit outer mold 210c to cure (S240).
  • the unit filling 310 concrete may be used, and reinforcing materials including reinforcing fibers or reinforcing fibers may be disposed therein.
  • the material of the unit filling 310 is not limited.
  • Unit hollow structure 11 is completed (S250).
  • the plurality of unit hollow structures 11 are stacked in the vertical direction (S260).
  • the contact surface stress between the unit fillers 310 which are in contact with each other up and down is uniformly interposed between the unit fillers 310 which are divided and stacked by interposing the non-shrinkable high strength mortar layer 320 filled with non-shrinkage high strength mortar. It is desirable to join each other to distribute.
  • the lower end of each of the divided unit fillers 310 stacked on the bottom may be provided with a sheer key 321 to strengthen the coupling between the unit fillers 310 which are in contact with each other.
  • the plurality of unit ducts 510 should be aligned side by side in the vertical direction. To this end, the respective unit ducts 510 should be installed in a predetermined phase with respect to the coupling position of the unit filling material 310.
  • the tension member 700 is inserted into the plurality of unit ducts 510 (S270). Then, the tension member 700 is tensioned (S280) to complete the hollow structure 10c according to the third embodiment of the present invention.
  • a unit hollow structure including a unit inner mold 110c, a unit outer mold 210c, and a unit filling 310 Since a plurality of (11) s can be produced, and these can be detachably combined and expanded, not only are they easy to manufacture and transport, but also systemization for mass production is possible.
  • the inner mold (100; 100a, 100b, 100c) and the outer mold (200; 200a, 200b, 200c) in Figures 1 to 14 are uniform, so that the filling (300; 300a, 300c) side by side along the longitudinal direction
  • the filling (300; 300a, 300c) side by side along the longitudinal direction Although illustrated as being formed to have one cross section, this is merely illustrative and various structural modifications are possible if necessary.
  • 15 to 17 show modifications of the hollow structures 10; 10a, 10b, and 10c.
  • the inner mold 100d and the outer mold 200d of the hollow structure 10d may be formed to have a cross section uniformly changed so that the filling material is inclined along the longitudinal direction.
  • the inner mold 100e and the outer mold 200e may be formed such that the filler has a cross section most extended to a central portion along the longitudinal direction as shown in FIG. 16, alternatively as shown in FIG. 17. It may be formed to have an extended cross section toward the bottom along.
  • the invention can be used in building structures.

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Abstract

본 발명에 따르면, 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는 내측몰드; 상기 내측몰드에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 그 내측으로 상기 내측몰드가 이격 배치된 외측몰드; 및 상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 충진된 충진물을 포함하는 중공 구조체 및 그 제조방법이 제공된다. 이와 같은 본 발명의 중공 구조체 및 그 제조방법에 의하면, 내부를 중공으로 형성하여 전체적인 중량을 감소시킬 수 있고, 재료의 강도를 효율적으로 사용할 수 있고, 현장 타설 및 프리캐스트 콘크리트(Precast concrete) 구조물에 모두 적용 가능하며, 종래 스틸 구조물 등에 비하여 제작이 용이하면서도 경제적인 장점을 갖는다.

Description

중공 구조체 및 그 제조방법
본 발명은 중공 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부가 중공이기 때문에 전체적인 중량을 감소시킬 수 있으면서도, 충분한 구조적 강성 및 내구성을 가질 수 있는 중공 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 큰 압축하중 및 휨이 작용하는 콘크리트 기둥은 횡방향 구속(Lateral confinement)이 부족하거나 세장(細長)할 경우 재료의 강도로부터 기대되는 것보다 낮은 강도에서 파괴된다. 전통적 설계법에 따르면 이와 같은 미성숙 조기파괴(Premature failure)를 피하고자 고층건물이나 타워 등 대규모 구조물에서는 기둥의 단면적을 필요 이상으로 크게 키울 수밖에 없게 되고, 이는 다루기 곤란할 정도로 크고 육중한 기둥을 초래하는 결과를 낳게 된다.
또한 종래의 콘크리트 기둥의 건설에서는 거푸집 설치, 콘크리트 타설 및 거푸집 제거의 공정을 거쳐야 하므로 많은 시간과 비용이 요구되어 전체 건설비용을 절감하는데 있어 한계로써 작용하는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래 콘크리트 구조물의 대안으로서 스틸(Steel)의 구조물을 사용할 수 있으나, 좌굴로 인하여 사정은 크게 개선되지 않으며, 또한 부식에 취약하다는 사용 환경상의 제약이 따르는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 내부를 중공으로 형성하여 전체적인 중량을 감소시킴으로서 핸들링 및 제작이 용이함과 동시에, 미성숙 조기파괴 여건을 억제함으로써 압축강도(Compressive strength) 및 좌굴(Buckling)에 대한 안전성을 확보함과 아울러 거푸집의 탈부착 공정을 생략함으로써 경제성까지 확보할 수 있도록 구조를 개선한 중공 구조체 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 중공 구조체는, 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는 내측몰드; 상기 내측몰드에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 그 내측으로 상기 내측몰드가 이격 배치된 외측몰드; 및 상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 충진된 충진물을 포함한다.
상기 중공 구조체는 상기 외측몰드의 외주면을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드를 구속하는 구속수단을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 구속수단은 상기 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것이 바람직하다.
또한 상기 중공 구조체는 상기 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열되도록 상기 내측몰드의 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 덕트(Ducts); 및 상기 내측몰드와 외측몰드의 사이에 환상으로 배열되도록 상기 각 덕트의 내측에 삽입하여 긴장시킨 복수개의 긴장재를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 중공 구조체는 상기 내측몰드의 외주면을 둘러싸도록 결합하고, 상기 복수개의 덕트에 대응하여 상기 각 덕트를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 홀더가 구비된 덕트고정수단을 더 포함할 수 있다.
한편 상기 내측몰드는 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드를 포함하고, 상기 외측몰드는 상기 복수개의 단위 내측몰드에 각각 대응할 수 있도록 분할 적층된 복수개의 단위 외측몰드를 포함할 수 있다. 이 경우, 분할 적층된 상기 각 단위 외측몰드는, 그 외주면을 각각 독립적으로 감싸도록 설치된 복수개의 단위 구속수단에 의해 각각 독립적으로 구속될 수 있다. 여기서도 상기 복수개의 단위 구속수단은, 상기 각 단위 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것이 바람직하다. 한편, 상기 내측몰드 및 외측몰드는 플라스틱(Plastic) 소재로 성형될 수 있다.
또한 분할 적층되고 상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상기 각 단위 외측몰드는 각각 서로 암수 결합될 수 있다. 그 예로, 분할 적층되고 상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 각각 나사 결합 또는 슬라이딩 결합될 수 있다.
상기 충진물은, 분할 적층된 상기 각 단위 내측몰드 및 단위 외측몰드에 대응하여 분할 적층된 복수개의 단위 충진물을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 충진물은, 분할 적층된 상기 단위 충진물의 사이에 각각 충진되어, 상하로 접하는 상기 단위 충진물 사이의 접촉면 응력이 균일하게 분포하도록 서로를 결합시키는 복수개의 무수축 고강도 모르타르층을 더 포함할 수 있다. 또한 분할 적층된 상기 각 단위 충진물의 하단부에는 쉬어 키(Shear key)를 개재시켜 상하로 접하는 상기 단위 충진물 사이의 결합을 강화시킬 수 있다. 그리고 상기 충진물은 콘크리트(Concrete)일 수 있다. 이러한 상기 콘크리트는, 그 내부에 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fibers)를 포함하는 강화재료(Reinforcing materials)를 필요에 따라 배근할 수 있다. 여기서 상기 각 단위 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열되어 내측으로 긴장재(Prestressing tendon)가 삽입될 수 있도록 상기 단위 내측몰드의 길이방향을 따라 복수개의 단위 덕트가 설치될 수 있다. 이 때 상기 각 단위 덕트에 대응하여 상기 단위 덕트를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 단위 홀더가 구비된 단위 덕트 고정수단이 상기 각 단위 내측몰드의 외주면을 둘러싸도록 결합할 수 있다.
상기 내측몰드 및 외측몰드는, 상기 충진물이 길이방향을 따라 균일한 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 대안적으로, 상기 내측몰드 및 외측몰드는, 상기 충진물이 길이방향을 따라 경사지도록 균일하게 변하는 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 상기 내측몰드 및 외측몰드는, 상기 충진물이 길이방향을 따라 곡선을 형성하도록 변하는 단면을 갖도록 형성될 수 있는데, 그 길이방향을 따라 중앙 부위에 가장 확장된 단면을 갖거나, 그 길이방향을 따라 하부로 갈수록 확장된 단면을 가질 수도 있다.
또한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는 내측몰드를 준비하는 단계; 상기 내측몰드에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 내측으로 상기 내측몰드가 이격되게 삽입될 수 있는 외측몰드를 준비하는 단계; 상기 외측몰드의 내측으로 상기 내측몰드를 이격되게 삽입하여 상기 내측몰드와 외측몰드를 배치하는 단계; 상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 유동성의 충진물을 충진하여 양생시키는 단계를 포함하는 중공 구조체의 제조방법이 제공된다.
여기서 상기 외측몰드의 준비 단계에는, 상기 외측몰드의 외주면을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드를 구속하는 구속수단을 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 구속수단으로는, 상기 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것이 바람직하다.
한편 상기 내측몰드를 준비하는 단계는, 복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 단위 내측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 상기 각 단위 내측몰드는 서로 암수 결합하는 것이 바람직한데, 그 예로서 나사 결합 또는 슬라이딩 결합을 할 수 있다.
또한 상기 외측몰드를 준비하는 단계는, 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 단위 외측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우에도, 상기 분할 적층되고 상하로 인접하는 각 단위 외측몰드는 서로 암수 결합하는 것이 바람직한데, 그 예로서 나사 결합 또는 슬라이딩 결합을 할 수 있다. 여기서 상기 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계에는, 상기 각 단위 외측몰드의 외주면을 독립적으로 각각 감싸서 상기 각 단위 외측몰드를 각각 독립적으로 구속하는 복수개의 단위 구속수단을 각각 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서도 상기 복수개의 단위 구속수단은, 상기 각 단위 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 각각 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것이 바람직하다.
상기 내측몰드의 준비 단계 이후, 상기 내측몰드의 외주면으로터 이격되게 환상으로 배열될 수 있는 복수개의 홀더를 구비하는 덕트고정수단을 상기 내측몰드의 외주면에 결합시키는 단계와, 긴장재(Prestressing tendon)가 삽입될 수 있는 복수개의 덕트를 상기 각 홀더에 착탈 가능하게 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 내측몰드와 외측몰드의 배치 단계 이후, 상기 덕트에 긴장재를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 충진물의 충진 및 양생 단계 이후에는, 상기 긴장재를 긴장시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 중공의 원통 쉘 형상을 갖는 복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계; 상기 각 단위 내측몰드에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 내측으로 상기 각 단위 내측몰드가 이격되게 삽입될 수 있는 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계; 상기 단위 외측몰드의 내측으로 대응하는 상기 단위 내측몰드를 이격되게 삽입하여 상기 단위 내측몰드와 단위 외측몰드를 배치하는 단계; 상기 단위 내측몰드와 단위 외측몰드의 이격 공간에 유동성을 갖는 단위 충진물을 충진시켜 양생하는 단계; 및 상기 단위 내측몰드와 단위 외측몰드의 배치 단계 및 상기 단위 충진물의 충진 및 양생 단계를 반복하여 복수개의 단위 중공 구조체를 완성하는 단계; 및 상기 복수개의 단위 중공 구조체를 상하방향으로 적층시키는 단계를 포함하는 중공 구조체의 제조방법이 제공된다.
여기서 상기 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계에는, 상기 단위 외측몰드의 외주면을 감싸서 상기 단위 외측몰드를 구속하는 단위 구속수단을 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 단위 구속수단은, 상기 단위 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것이 바람직하다.
상기 복수개의 단위 중공 구조체를 적층시키는 단계는, 상하로 인접하는 상기 단위 충진물의 사이에 무수축 고강도 모르타르를 충진하여 접촉면의 응력 분포가 균일해지도록 서로를 결합시키는 것이 바람직하다.
상기 단위 내측몰드의 준비 단계 이후, 상기 단위 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열될 수 있는 복수개의 단위 홀더를 구비하는 단위 덕트고정수단을 상기 단위 내측몰드의 외주면에 결합시키는 단계와, 긴장재(Prestressing tendon)가 삽입될 수 있는 복수개의 단위 덕트를 상기 각 단위 홀더에 착탈 가능하게 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 복수개의 단위 중공 구조체를 적층시키는 단계는, 상기 단위 중공 구조체가 적층된 후, 상기 복수개의 단위 덕트가 상하 방향으로 나란하게 정렬되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 복수개의 단위 중공 구조체를 적층시키는 단계 이후에는, 상기 복수개의 단위 덕트에 긴장재를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 긴장재의 삽입 단계 이후에는, 상기 긴장재를 긴장시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 중공 구조체 및 그 제조방법에 의하면, 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 내부를 중공으로 형성함으로써, 풍력 발전기 타워(Wind-power plant towers)의 내부 사다리나 바닥 등의 중간 구조물을 설치하는 것과 같이, 다양하게 응용할 수 있고, 전체적인 중량을 감소시킬 수 있으며, 물류비를 절감할 수 있다.
둘째, 외측몰드의 외주면을 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP)와 같은 구속수단에 의해 내재적으로 구속시킴으로써 압축 강도(Compressive strength)를 최대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 좌굴(Buckling)에 대한 안전성을 확보할 수 있다.
셋째, 현장 타설(Cast-in-place)은 물론, 프리캐스트 콘크리트(Precast concrete) 구조물에도 적용 가능하며, 종래 스틸 구조물 등에 비하여 제작이 용이하면서도 경제적인 장점을 갖는다.
넷째, 내측몰드와 외측몰드를 복수개로 분할하여 제작하고, 이들을 착탈 가능하게 결합시켜 확장시킬 수 있기 때문에 제작 및 운반이 용이할 뿐만 아니라, 대량생산을 위한 시스템화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에 나타낸 중공 구조체의 종단면도,
도 3은 도 1에 나타낸 중공 구조체의 평단면도,
도 4는 도 1에 나타낸 내측몰드와 덕트의 결합관계를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도,
도 6은 도 5에 나타낸 단위 내측몰드를 도시한 사시도,
도 7은 도 6에 나타낸 단위 내측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 8은 도 5에 나타낸 내측몰드와 덕트의 결합관계를 도시한 사시도,
도 9는 도 5에 나타낸 단위 외측몰드를 도시한 사시도,
도 10은 도 9에 나타낸 단위 외측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도,
도 12는 도 11에 나타낸 내측몰드를 도시한 사시도,
도 13은 도 11에 나타낸 외측몰드를 도시한 사시도,
도 14는 도 11에 나타낸 내측몰드, 외측몰드 및 충진물의 결합 단면도
도 15 내지 도 17은 도 1, 도 5 및 도 11에 나타낸 중공 구조체의 구조적 변형예를 각각 도시한 사시도들,
도 18은 도 1에 도시한 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 19는 도 5에 도시한 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 20은 도 11에 도시한 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체를 나타낸 사시도, 도 2는 도 1에 나타낸 중공 구조체의 종단면도, 도 3은 도 1에 나타낸 중공 구조체의 평단면도, 도 4는 도 1에 나타낸 내측몰드와 덕트의 결합관계를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체(10a;10)는 전체적인 중량을 감소시킬 수 있도록 내부가 중공으로서, 내측몰드(100a;100)와, 외측몰드(200a;200)와, 충진물(300a;300)을 포함한다.
상기 내측몰드(100a)는 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는다. 이러한 내측몰드(100a)는 플라스틱(Plastic) 소재로 성형하여 만드는 것이 바람직하지만, 용도에 부합하는 구조적 강성 및 내구성을 갖는 소재라면 모두 적용 가능하며, 그 소재가 한정되는 것은 아니다.
상기 외측몰드(200a)는 상기 내측몰드(100a)에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖는다. 그리고 상기 외측몰드(200a)의 내측으로는 상기 내측몰드(100a)가 이격 배치된다. 여기서도 상기 외측몰드(200a)는 플라스틱(Plastic) 소재로 성형하여 만드는 것이 바람직하지만, 그 소재가 한정되는 것은 아니다.
상기 충진물(300a)은 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)의 이격 공간에 충진된다. 이러한 충진물(300a)로는 콘크리트(Concrete)를 사용할 수 있다. 즉, 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)의 이격 공간에 유동성을 갖는 콘트리트를 타설한 후, 양생시켜 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)의 이격 공간에 채울 수 있다. 이 때 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)의 이격 거리는 타설된 콘크리트의 두께가 된다. 여기서 상기 콘크리트의 내부에는, 필요에 따라 철근을 배근하거나 강화섬유(Reinforcing fibers)와 같은 강화재료(Reinforcing materials)를 배근하여 구조적 강성을 보강할 수 있다. 또한 상기 콘크리트는 현장 타설(Cast-in-place)은 물론, 미리 타설하여 양생한 후에 사용할 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 제1실시예에서, 상기 중공 구조체(10a;10)는 상기 외측몰드(200a)의 외주면(201)을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드(200a)를 구속하는 구속수단(400)을 더 포함할 수 있다. 이러한 상기 구속수단(400)으로는, 상기 외측몰드(200a)의 외주면(201)을 복수 회(複數 回) 선회하도록 감싸는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로서, 외부 하중에 충분히 대응할 수 있고, 상기 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP)를 대체할 수 있을 정도의 구조적 강성을 갖는 재료라면, 상기 구속수단(400)으로 사용할 수 있다.
한편 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed concrete)의 경우, 피아노선이나 특수강선과 같은 긴장재(Prestressing tendon)를 사용하여 콘크리트에 미리 압축응력을 줌으로써, 사용시 받는 외력의 영향을 최소화 하는 방법을 사용한다. 즉, 긴장재를 이용하여 강한 압축 변형을 부여해 두면, 인장 변형력이 긴장재의 압축 변형력에 의해 소거되기 때문에 구조물 자체가 실질적으로 큰 인장 변형력을 받지 않게 된다.
상기한 바와 같은 프리스트레스(Prestress)를 부여하기 위한 긴장재(700)가 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)의 사이에 환상으로 배열될 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내측몰드(100a)의 외주면(101a)으로부터 이격되게 환상으로 배열되도록 상기 내측몰드(100a)의 길이방향을 따라 복수개의 덕트(500;Ducts)가 설치될 수 있다. 이러한 덕트(500)는 유연성(Flexibility)을 갖는 관의 형상이거나 주름진(Corrugated) 형상을 갖고, 내부에 상기 긴장재(700)를 수용할 수 있는 공간을 형성하고 있어야 한다.
또한 상기 내측몰드(100a)의 외주면(101a)에는 상기 복수개의 덕트(500)를 용이하게 설치하기 위하여 복수개의 홀더(650)가 구비된 덕트고정수단(600)을 더 설치될 수 있다. 여기서 상기 덕트고정수단(600)은 내측몰드(100a)의 외주면(101a)을 둘러싸도록 결합한다. 그리고 상기 복수개의 홀더(650)는 상기 각 덕트(500)에 대응하도록 배열되며, 이러한 각 홀더(650)에는 대응하는 덕트(500)가 착탈 가능하게 결합할 수 있다.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체(10a)의 제조방법에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 18은 도 1에 도시한 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 내지 도 4 및 도 18을 참조하면, 먼저 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는 내측몰드(100a)를 준비한다(S110a;S110). 이러한 내측몰드(100a)는 플라스틱(Plastic) 소재로 성형할 수 있으나, 그 소재가 한정되는 것은 아니다.
한편 상기 내측몰드(100a)를 준비한 후에는, 추후 프리스트레스(Prestress)를 부여하기 위한 긴장재(700)를 수용할 수 있도록 덕트(500)를 설치하기 위하여, 환상으로 배열될 수 있는 복수개의 홀더(650)를 구비하는 덕트고정수단(600)을 상기 내측몰드(100a)의 외주면(101a)으로부터 이격되게 결합시킬 수 있다(S115). 그런 다음, 상기 긴장재(700)가 삽입될 수 있는 복수개의 덕트(500)를 상기 각 홀더(650)에 착탈 가능하게 결합시킬 수 있다(S116).
상기 내측몰드(100a)가 준비되면, 준비된 내측몰드(100a)에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 내측으로 상기 내측몰드(100a)가 이격되게 삽입될 수 있는 외측몰드(200a)를 준비한다(S120a;S120). 이러한 외측몰드(200a)도 플라스틱(Plastic) 소재로 성형할 수 있으나, 그 소재가 한정되는 것은 아니다.
한편 상기 외측몰드(200a)의 준비단계에는, 상기 외측몰드(200a)의 외주면(201)을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드(200a)를 구속하는 구속수단(400)의 설치를 포함할 수 있다(S125a;S125). 이 때 상기 구속수단(400)으로는, 상기 외측몰드(200a)의 외주면(201)을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용할 수 있다.
그 다음으로 상기 외측몰드(200a)의 내측으로 상기 내측몰드(100a)를 이격되게 삽입하여 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)를 배치한다(S130). 이 때 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)의 이격 거리는, 추후 타설될 충진물(300a)의 두께가 된다.
위와 같이 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)를 배치한(S130) 후, 상기 덕트(500)에 긴장재(700)를 삽입한다(S135).
그런 다음, 상기 내측몰드(100a)와 외측몰드(200a)의 이격 공간에 유동성의 충진물(300a)을 충진하여 양생시킨다(S140). 여기서 상기 충진물(300a)로는 콘크리트(Concrete)를 사용할 수 있으며, 그 내부에 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fibers)를 포함하는 강화재료(Reinforcing materials)를 배근할 수도 있다. 그러나 상기 충진물(300a)의 소재가 한정되는 것은 아니다.
상기 충진물(300;300a)의 충진 및 양생이 완료되면(S140), 끝으로 상기 긴장재(700)를 긴장시켜(S150), 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체(10a)를 완성한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체(10a) 및 그 제조방법에 의하면, 내부를 중공으로 형성함으로써 내부에 사다리나 바닥 등 중간 구조물을 설치하는 것과 같이, 다양하게 응용할 수 있고, 전체적인 중량을 감소시킬 수 있으며, 물류비를 절감할 수 있다.
또한 외측몰드(200a)의 외주면(201)을 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP)과 같은 구속수단(400)에 의해 내재적으로 구속시킴으로써 압축 강도(Compressive strength)를 최대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 좌굴(Buckling)에 대한 안전성을 확보할 수 있다.
이상(以上)의 제1실시예에서는 상기 중공 구조체(10a)가 하나의 내측몰드(100a)와 하나의 외측몰드(200a)로 구성된 것을 예시하여 설명하였으나, 대규모의 구조물인 경우에는 제조 및 운반상의 어려움 때문에 복수개의 부분으로 분할하여 제조하고 운반하여 조립하는 방법을 고려할 수 있다.
이하(以下)에서는 복수개의 단위로 구성된 내측몰드와 외측몰드를 포함하는 것으로서, 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체를 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도, 도 6은 도 5에 나타낸 단위 내측몰드를 도시한 사시도, 도 7은 도 6에 나타낸 단위 내측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도, 도 8은 도 5에 나타낸 내측몰드와 덕트의 결합관계를 도시한 사시도, 도 9는 도 5에 나타낸 단위 외측몰드를 도시한 사시도, 도 10은 도 9에 나타낸 단위 외측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
여기서 도 1 내지 도 4에 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 작용 및 효과를 갖는 동일한 구성요소이므로, 반복적인 설명은 생략하고, 상기 제1실시예와 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체(10b;10)는, 내측몰드(100b;100)와, 외측몰드(200b;200)와, 충진물(300a;300)을 포함한다.
위와 같은 본 발명의 제2실시예에서, 상기 내측몰드(100b)는, 도 5에 도시된 바와 같이 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드(110b;110)를 포함한다. 그리고 상기 외측몰드(200b)도, 상기 복수개의 단위 내측몰드(110b)에 각각 대응할 수 있도록 분할 적층된 복수개의 단위 외측몰드(210b;210)를 포함한다.
도 6, 도 7, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 분할 적층되고 상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드(110b) 및 상기 각 단위 외측몰드(210b)는 각각 암수 결합될 수 있다. 부연하면, 도 6과 같이 상기 각 단위 내측몰드(110b)는, 길이방향의 단부에 각각 대응하여 마련된 암나사부(121)와 수나사부(122)에 의해 서로 착탈 가능하게 나사 결합할 수 있다. 또한 상기 각 단위 외측몰드(210b)도, 길이방향의 단부에 각각 대응하여 마련된 암나사부(221)와 수나사부(222)에 의해 서로 착탈 가능하게 나사 결합할 수 있다. 이러한 나사 결합의 대안으로서, 도 7과 같이 분할 적층된 상기 각 단위 내측몰드(110b')는 길이방향의 단부에 각각 형성된 단턱(123,124)에 의해 슬라이딩 결합할 수 있다. 또한 상기 각 단위 외측몰드(210b'), 도 10과 같이 길이방향의 단부에 각각 형성된 단턱(223,224)에 의해 슬라이딩 결합할 수 있다. 다만 상하 인접된 상기 각 단위 내측몰드(110b,110b') 및 상기 각 단위 외측몰드(210b,210b)'는, 상기한 바와 같은 나사 결합 또는 슬라이딩 결합과 같은 암수 결합 이외에도 착탈 가능한 결합이라면, 다양한 결합 방식을 적용하는 것이 가능하다고 할 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 내측몰드(100b)와 외측몰드(200b)의 사이에 긴장재(700)가 환상으로 배열될 수 있도록, 상기 내측몰드(100b)의 외주면(101b)으로부터 이격되게 상기 내측몰드(100b)의 길이방향을 따라 복수개의 덕트(500)가 설치될 수 있다. 이를 위해 상기 복수개의 덕트(500)에 대응하여 상기 각 덕트(500)를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 홀더(650)가 구비된 덕트고정수단(600)을 상기 내측몰드(100b)의 외주면(101b)을 둘러싸도록 결합할 수 있다.
한편 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 중공 구조체(10b)는, 분할 적층된 상기 각 단위 외측몰드(210b)의 외주면(211b) 마다 각각 독립적으로 감싸도록 설치하여 상기 각 단위 외측몰드(210b)를 각각 독립적으로 구속하는 복수개의 단위 구속수단(410)을 더 포함할 수 있다. 여기서도 상기 단위 구속수단(410)로는, 상기 각 단위 외측몰드(210b)의 외주면(211b)을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용할 수 있다.
상기 충진물(300a)은, 도 5와 같이 각각 분할 적층되고 서로 이격 배치된 내측몰드(100b)와 외측몰드(200b)의 이격 공간에 충진된다. 이러한 충진물(300a)로는 콘크리트(Concrete)를 사용할 수 있으며, 그 내부에 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fibers)를 포함하는 강화재료(Reinforcing materials)가 배근될 수도 있다. 그러나 상기 충진물(300a)의 소재가 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체(10b)의 제조방법에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 19는 도 5에 도시한 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 여기서 도 18에 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 작용 및 효과를 갖는 동일한 구성요소이다.
도 5 내지 도 10 및 도 19를 참조하면, 먼저 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는 내측몰드(100b)를 준비한다(S110b;S110). 이러한 내측몰드(100b)를 준비하기 위해서는, 먼저 복수개의 단위 내측몰드(110b)를 준비한다(S111). 그런 다음, 상기 복수개의 단위 내측몰드(110b)를 서로 결합시켜 적층시킨다(S112). 여기서 상기 각 단위 내측몰드(110b)는, 도 6과 같이 서로 나사 결합을 하거나, 도 7과 같이 서로 슬라이딩 가능하게 암수 결합할 수 있다.
한편 상기 복수개의 단위 내측몰드(110b)를 서로 결합하여 적층한 다음에는, 추후 프리스트레스(Prestress)를 부여하기 위한 덕트(500)를 설치하기 위하여, 환상으로 배열될 수 있는 복수개의 홀더(650)를 구비하는 덕트고정수단(600)을 상기 내측몰드(100b)의 외주면(101b)으로부터 이격되게 결합시킬 수 있다(S115). 그런 다음, 긴장재(700)가 삽입될 수 있는 복수개의 덕트(500)를 상기 각 홀더(650)에 착탈 가능하게 결합시킬 수 있다(S116).
다음으로, 준비된 상기 내측몰드(100b)에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 내측으로 상기 내측몰드(100b)가 이격되게 삽입될 수 있는 외측몰드(200b)를 준비한다(S120b;S120). 이러한 외측몰드(200b)를 준비하기 위해서는, 먼저 복수개의 단위 외측몰드(210b)를 준비한다(S121). 그런 다음, 상기 복수개의 단위 외측몰드(210b)를 서로 결합시켜 적층시킨다(S122). 여기서도 상기 각 단위 외측몰드(210b)는, 도 6과 같이 서로 나사 결합을 하거나, 도 7과 같이 서로 슬라이딩 가능하게 암수 결합한다.
한편 상기 단위 외측몰드(210b)의 준비단계에는, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 각 단위 외측몰드(210b)의 외주면(211b)을 독립적으로 각각 감싸서 상기 각 단위 외측몰드(210b)를 각각 독립적으로 구속하는 복수개의 단위 구속수단(410)의 설치를 포함할 수 있다(S125b;S125). 여기서 상기 복수개의 단위 구속수단(410)으로는, 상기 각 단위 외측몰드(210b)의 외주면(211b)을 복수 회(複數 回) 각각 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용할 수 있다.
그 다음으로 상기 외측몰드(200b)의 내측으로 상기 내측몰드(100b)를 이격되게 삽입하여 상기 내측몰드(100b)와 외측몰드(200b)를 배치한다(S130).
위와 같이 상기 내측몰드(100b)와 외측몰드(200b)를 배치한(S130)한 다음, 상기 덕트(500)에 긴장재(700)를 삽입한다(S135).
그런 다음, 상기 내측몰드(100b)와 외측몰드(200b)의 이격 공간에 유동성의 충진물(300a)을 충진하여 양생시킨다(S140).
상기 충진물(300;300a)의 충진 및 양생이 완료되면(S140), 끝으로 상기 긴장재(700)를 긴장시켜(S150), 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체(10b)를 완성한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체(10b) 및 그 제조방법에 의하면, 내측몰드(100b)와 외측몰드(200b)를 복수개로 분할하여 제작하고, 이들을 착탈 가능하게 결합시켜 확장시킬 수 있기 때문에 제작 및 운반이 용이할 뿐만 아니라, 대량생산을 위한 시스템화가 가능하다.
또한 현장 타설(Cast-in-place)은 물론, 프리캐스트 콘크리트(Precast concrete) 구조물에도 적용 가능하며, 종래 스틸 구조물 등에 비하여 제작이 용이하면서도 경제적인 장점을 갖는다.
이하(以下)에서는 복수개의 단위로 구성된 내측몰드와 외측몰드를 포함하는 것으로서, 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체를 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도, 도 12는 도 11에 나타낸 내측몰드를 도시한 사시도, 도 13은 도 11에 나타낸 외측몰드를 도시한 사시도, 도 14는 도 11에 나타낸 내측몰드, 외측몰드 및 충진물의 결합 단면도이다.
여기서 도 1 내지 도 10에 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 작용 및 효과를 갖는 동일한 구성요소이므로, 반복적인 설명은 생략하고, 상기 제1 및 제1실시예와 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체(10c;10)는, 내측몰드(100c;100)와, 외측몰드(200c;200)와, 충진물(300c;300)을 포함한다.
위와 같은 본 발명의 제3실시예에서, 상기 내측몰드(100c)는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드(110c;110)를 포함한다. 그리고 상기 외측몰드(200c)도, 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 복수개의 단위 내측몰드(110c)에 각각 대응할 수 있도록 분할 적층된 복수개의 단위 외측몰드(210c;210)를 포함한다.
한편 상기 중공 구조체(10c)는, 분할 적층된 상기 각 단위 외측몰드(210c)의 외주면(211c) 마다 각각 독립적으로 감싸도록 설치하여 상기 각 단위 외측몰드(210c)를 각각 독립적으로 구속하는 복수개의 단위 구속수단(410)을 더 포함할 수 있다. 여기서도 상기 단위 구속수단(410)로는, 상기 각 단위 외측몰드(210c)의 외주면(211c)을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용할 수 있다.
상기 충진물(300c)은, 도 11 및 도 14에 도시된 바와 같이 분할 적층된 상기 각 단위 내측몰드(110c) 및 단위 외측몰드(210c)에 대응하여 분할 적층된 복수개의 단위 충진물(310)을 포함할 수 있다. 이러한 단위 충진물(310)은 서로 이격 배치된 단위 내측몰드(110c)와 단위 외측몰드(210c)의 이격 공간에 충진되어 형성된다. 그리고 상기 단위 충진물(310)로는, 콘크리트(Concrete)를 사용할 수 있으며, 그 내부에 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fibers)를 포함하는 강화재료(Reinforcing materials)가 배근될 수도 있다. 그러나 상기 단위 충진물(310)의 소재가 한정되는 것은 아니다.
위와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체(10c)는, 상기 단위 내측몰드(110c), 단위 외측몰드(210c) 및 단위 충진물(310)을 포함하는 복수개의 단위 중공 구조체(11)를 적층함으로써 완성된다. 이 때, 도 11에 도시된 바와 같이 분할 적층된 상기 단위 충진물(310)의 사이에는 무수축 고강도 모르타르에 의해 충진된 무수축 고강도 모르타르층(320)을 개재시켜, 상하로 접하는 상기 단위 충진물(310) 사이의 접촉면 응력이 균일하게 분포하도록 서로를 결합시킬 수 있다. 더욱이 분할 적층된 상기 각 단위 충진물(310)의 하단부에는 쉬어 키(321;Shear key)를 개재시켜 상하로 접하는 상기 단위 충진물(310) 사이의 결합을 강화시킬 수 있다. 이에 따라 분할된 상기 복수의 단위 중공 구조체(11)는 상하 방향으로 용이하게 적층시킬 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 각 단위 내측몰드(110c)의 외주면(111c)으로부터 이격되게 환상으로 배열되어 내측으로 긴장재(700)가 삽입될 수 있도록 상기 단위 내측몰드(110c)의 길이방향을 따라 복수개의 단위 덕트(510)가 설치될 수 있다. 이를 위해 상기 각 단위 덕트(510)에 대응하여 상기 단위 덕트(510)를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 단위 홀더(651)가 구비된 단위 덕트고정수단(610)이 상기 각 단위 내측몰드(110c)의 외주면(111c)을 둘러싸도록 결합할 수 있다. 여기서 상기 복수개의 단위 덕트(510)는, 상기 복수의 단위 중공 구조체(11)가 적층된 후, 상하 방향으로 나란하게 정렬되어야 한다. 이를 위해 상기 각 단위 덕트(510)는 상기 단위 충진물(310)의 결합 위치를 기준으로 일정한 위상에 배치되도록 설치하여야 한다.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체(10c)의 제조방법에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 20은 도 11에 도시한 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11 내지 도 14 및 도 20을 참조하면, 먼저 중공의 원통 쉘 형상을 갖는 복수개의 단위 내측몰드(110c)를 준비한다(S210). 상기 복수개의 단위 내측몰드(110c)를 준비할 때에는, 상기 단위 내측몰드(110c)의 외주면(111c)으로부터 이격되게 환상으로 배열될 수 있는 복수개의 단위 홀더(651)를 구비하는 단위 덕트고정수단(610)을 상기 단위 내측몰드(110c)의 외주면(111c)에 결합시킬 수 있다(S211). 여기서 긴장재(700)가 삽입될 수 있는 상기 복수개의 단위 덕트(510)를 상기 각 단위 홀더(651)에 착탈 가능하게 결합시킨다(S212).
다음으로, 상기 각 단위 내측몰드(110c)에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 내측으로 상기 각 단위 내측몰드(110c)가 이격되게 삽입될 수 있는 복수개의 단위 외측몰드(210c)를 준비한다(S220). 상기 복수개의 단위 외측몰드(210c)를 준비할 때에는, 상기 단위 외측몰드(210c)의 외주면(211c)을 감싸서 상기 단위 외측몰드(210c)를 구속하는 단위 구속수단(410)을 설치할 수 있다. 여기서 상기 단위 구속수단(410)으로는, 상기 단위 외측몰드(210c)의 외주면(211c)을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용할 수 있다.
그 다음으로, 상기 단위 외측몰드(210c)의 내측으로 대응하는 상기 단위 내측몰드(110c)를 이격되게 삽입하여 상기 단위 내측몰드(110c)와 단위 외측몰드(210c)를 배치한다.
그런 다음, 상기 단위 내측몰드(110c)와 단위 외측몰드(210c)의 이격 공간에 유동성을 갖는 단위 충진물(310)을 충진시켜 양생시킨다(S240). 이러한 단위 충진물(310)로는, 콘크리트(Concrete)를 사용할 수 있으며, 그 내부에 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fibers)를 포함하는 강화재료(Reinforcing materials)가 배근될 수도 있다. 그러나 상기 단위 충진물(310)의 소재가 한정되는 것은 아니다.
위와 같은 본 발명의 제3실시예에서는, 상기 단위 내측몰드(110c)와 단위 외측몰드(210c)의 배치 단계(S230) 및 상기 단위 충진물(310)의 충진 및 양생 단계(S240)를 반복하여 복수개의 단위 중공 구조체(11)를 완성한다(S250).
복수개의 단위 중공 구조체(11)가 완성되면(S250), 상기 복수개의 단위 중공 구조체(11)를 상하방향으로 적층시킨다(S260). 이 때 분할 적층된 상기 단위 충진물(310)의 사이에는 무수축 고강도 모르타르에 의해 충진된 무수축 고강도 모르타르층(320)을 개재시켜, 상하로 접하는 상기 단위 충진물(310) 사이의 접촉면 응력이 균일하게 분포하도록 서로를 결합시키는 것이 바람직하다. 더욱이 분할 적층된 상기 각 단위 충진물(310)의 하단부에는 쉬어 키(321)를 개재시켜 상하로 접하는 상기 단위 충진물(310) 사이의 결합을 강화시킬 수 있다. 한편, 상기 복수개의 단위 중공 구조체(11)가 적층된 후, 복수개의 단위 덕트(510)는 상하 방향으로 나란하게 정렬되어야 한다. 이를 위해 상기 각 단위 덕트(510)는, 상기 단위 충진물(310)의 결합 위치를 기준으로 일정한 위상에 배치되도록 설치하여야 한다.
끝으로, 상기 복수개의 단위 덕트(510)에 긴장재(700)를 삽입한다(S270). 그런 다음, 상기 긴장재(700)를 긴장시켜(S280), 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체(10c)를 완성한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체(10c) 및 그 제조방법에 의하면, 단위 내측몰드(110c), 단위 외측몰드(210c) 및 단위 충진물(310)을 포함하는 단위 중공 구조체(11)를 복수개로 제작하고, 이들을 착탈 가능하게 결합시켜 확장시킬 수 있기 때문에 제작 및 운반이 용이할 뿐만 아니라, 대량생산을 위한 시스템화가 가능하다.
또한 현장 타설(Cast-in-place)은 물론, 프리캐스트 콘크리트(Precast concrete) 구조물에도 적용 가능하며, 종래 스틸 구조물 등에 비하여 제작이 용이하면서도 경제적인 장점을 갖는다.
한편 도 1 내지 도 14에서 상기 내측몰드(100;100a,100b,100c) 및 외측몰드(200;200a,200b,200c)는, 상기 충진물(300;300a,300c)이 길이방향을 따라 나란하도록 균일한 단면을 갖도록 형성된 것으로 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 필요에 따라 다양한 구조적 변형예가 가능하다. 이러한 상기 중공 구조체(10;10a,10b,10c)의 변형예를 나타낸 도면들이 도 15 내지 도 17에 도시되어 있다.
도 15와 같이, 상기 중공 구조체(10d)의 내측몰드(100d) 및 외측몰드(200d)는, 상기 충진물이 길이방향을 따라 경사지도록 균일하게 변하는 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 도 16과 도 17과 같이 상기 중공 구조체(10e,10f)의 내측몰드(100e,100f) 및 외측몰드(200e,200f)는, 상기 충진물이 길이방향을 따라 곡선을 형성하도록 변하는 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서 상기 내측몰드(100e) 및 외측몰드(200e)는, 도 16과 같이 상기 충진물이 길이방향을 따라 중앙 부위에 가장 확장된 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 대안적으로는 도 17과 같이 길이방향을 따라 하부로 갈수록 확장된 단면을 갖도록 형성될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은 건축구조물에 이용될 수 있다.

Claims (47)

  1. 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는 내측몰드;
    상기 내측몰드에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 그 내측으로 상기 내측몰드가 이격 배치된 외측몰드; 및
    상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 충진된 충진물을 포함하는 중공 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서
    상기 외측몰드의 외주면을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드를 구속하는 구속수단을 더 포함하는 중공 구조체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구속수단은, 상기 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열되도록 상기 내측몰드의 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 덕트(Ducts); 및
    상기 내측몰드와 외측몰드의 사이에 환상으로 배열되도록 상기 각 덕트의 내측에 삽입하여 긴장시킨 복수개의 긴장재를 더 포함하는 중공 구조체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 내측몰드의 외주면을 둘러싸도록 결합하고, 상기 복수개의 덕트에 대응하여 상기 각 덕트를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 홀더가 구비된 덕트고정수단을 더 포함하는 중공 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 내측몰드는 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드를 포함하고,
    상기 외측몰드는 상기 복수개의 단위 내측몰드에 각각 대응할 수 있도록 분할 적층된 복수개의 단위 외측몰드를 포함하는 중공 구조체.
  7. 청구항 6에 있어서
    분할 적층된 상기 각 단위 외측몰드의 외주면 마다 각각 독립적으로 감싸도록 설치하여 상기 각 단위 외측몰드를 각각 독립적으로 구속하는 복수개의 단위 구속수단을 더 포함하는 중공 구조체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수개의 단위 구속수단은, 상기 각 단위 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  9. 청구항 6에 있어서,
    분할 적층되고 상하 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상기 각 단위 외측몰드는 각각 암수 결합된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  10. 청구항 6에 있어서,
    분할 적층되고 상하 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상기 각 단위 외측몰드는 각각 나사 결합 또는 슬라이딩 결합된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 충진물은, 분할 적층된 상기 각 단위 내측몰드 및 단위 외측몰드에 대응하여 분할 적층된 복수개의 단위 충진물을 포함하는 중공 구조체.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 충진물은,
    분할 적층된 상기 단위 충진물의 사이에 각각 충진되어, 상하로 접하는 상기 단위 충진물 사이의 접촉면 응력이 균일하게 분포하도록 서로를 결합시키는 복수개의 무수축 고강도 모르타르층을 더 포함하는 중공 구조체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 충진물은,
    분할 적층된 상기 각 단위 충진물의 하단부에 개재시켜 상하로 접하는 상기 단위 충진물 사이의 결합을 강화시킨 쉬어 키(Shear key)를 더 포함하는 중공 구조체.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 각 단위 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열되어 내측으로 긴장재(Prestressing tendon)가 삽입될 수 있도록 상기 단위 내측몰드의 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 단위 덕트를 더 포함하는 중공 구조체.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 각 단위 내측몰드의 외주면을 둘러싸도록 결합하고, 상기 각 단위 덕트에 대응하여 상기 단위 덕트를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 단위 홀더가 구비된 단위 덕트고정수단을 더 포함하는 중공 구조체.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측몰드 및 외측몰드는 플라스틱(Plastic) 소재로 성형된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  17. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충진물은 콘크리트(Concrete)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 콘크리트는, 그 내부에 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fibers)를 포함하는 강화재료(Reinforcing materials)가 배근된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  19. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측몰드 및 외측몰드는, 상기 충진물이 길이방향을 따라 나란하도록 균일한 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  20. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측몰드 및 외측몰드는,
    상기 충진물이 길이방향을 따라 경사지도록 균일하게 변하는 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  21. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측몰드 및 외측몰드는,
    상기 충진물이 길이방향을 따라 곡선을 형성하도록 변하는 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 내측몰드 및 외측몰드는,
    상기 충진물이 길이방향을 따라 중앙 부위에 가장 확장된 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 내측몰드 및 외측몰드는,
    상기 충진물이 길이방향을 따라 하부로 갈수록 확장된 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
  24. 중공(中空)의 원통 쉘(Shell) 형상을 갖는 내측몰드를 준비하는 단계;
    상기 내측몰드에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 내측으로 상기 내측몰드가 이격되게 삽입될 수 있는 외측몰드를 준비하는 단계;
    상기 외측몰드의 내측으로 상기 내측몰드를 이격되게 삽입하여 상기 내측몰드와 외측몰드를 배치하는 단계; 및
    상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 유동성의 충진물을 충진하여 양생시키는 단계를 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 충진물은 콘크리트(Concrete)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 외측몰드의 준비 단계는,
    상기 외측몰드의 외주면을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드를 구속하는 구속수단을 설치하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 구속수단은, 상기 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  28. 청구항 24에 있어서,
    상기 내측몰드를 준비하는 단계는,
    복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계와,
    상기 복수개의 단위 내측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드는 서로 암수 결합하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  30. 청구항 28에 있어서,
    상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드는 서로 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  31. 청구항 24에 있어서,
    상기 외측몰드를 준비하는 단계는,
    복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계와,
    상기 복수개의 단위 외측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 서로 암수 결합하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  34. 청구항 31에 있어서,
    상기 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계는,
    상기 각 단위 외측몰드의 외주면을 독립적으로 각각 감싸서 상기 각 단위 외측몰드를 각각 독립적으로 구속하는 복수개의 단위 구속수단을 각각 설치하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 복수개의 단위 구속수단은, 상기 각 단위 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 각각 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  36. 청구항 24 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측몰드의 준비 단계 이후,
    상기 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열될 수 있는 복수개의 홀더를 구비하는 덕트고정수단을 상기 내측몰드의 외주면에 결합시키는 단계와,
    긴장재(Prestressing tendon)가 삽입될 수 있는 복수개의 덕트를 상기 각 홀더에 착탈 가능하게 결합시키는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 내측몰드와 외측몰드의 배치 단계 이후,
    상기 덕트에 긴장재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 충진물의 충진 및 양생 단계 이후,
    상기 긴장재를 긴장시키는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  39. 중공의 원통 쉘 형상을 갖는 복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계;
    상기 각 단위 내측몰드에 대응하도록 중공의 원통 쉘 형상을 갖고, 내측으로 상기 각 단위 내측몰드가 이격되게 삽입될 수 있는 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계;
    상기 단위 외측몰드의 내측으로 대응하는 상기 단위 내측몰드를 이격되게 삽입하여 상기 단위 내측몰드와 단위 외측몰드를 배치하는 단계;
    상기 단위 내측몰드와 단위 외측몰드의 이격 공간에 유동성을 갖는 단위 충진물을 충진시켜 양생하는 단계; 및
    상기 단위 내측몰드와 단위 외측몰드의 배치 단계 및 상기 단위 충진물의 충진 및 양생 단계를 반복하여 복수개의 단위 중공 구조체를 완성하는 단계; 및
    상기 복수개의 단위 중공 구조체를 상하방향으로 적층시키는 단계를 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  40. 청구항 39에 있어서,
    상기 단위 충진물은 콘크리트(Concrete)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  41. 청구항 39에 있어서,
    상기 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계는,
    상기 단위 외측몰드의 외주면을 감싸서 상기 단위 외측몰드를 구속하는 단위 구속수단을 설치하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  42. 청구항 41에 있어서,
    상기 단위 구속수단은, 상기 단위 외측몰드의 외주면을 복수 회(複數 回) 선회하는 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP;Carbon Fiber Reinforced Polymer)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  43. 청구항 39에 있어서,
    상기 복수개의 단위 중공 구조체를 적층시키는 단계는,
    상하로 인접하는 상기 단위 충진물의 사이에 무수축 고강도 모르타르를 충진하여 접촉면의 응력 분포가 균일해지도록 서로를 결합시키는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  44. 청구항 39 내지 청구항 43 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위 내측몰드의 준비 단계 이후,
    상기 단위 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열될 수 있는 복수개의 단위 홀더를 구비하는 단위 덕트고정수단을 상기 단위 내측몰드의 외주면에 결합시키는 단계와,
    긴장재(Prestressing tendon)가 삽입될 수 있는 복수개의 단위 덕트를 상기 각 단위 홀더에 착탈 가능하게 결합시키는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  45. 청구항 44에 있어서,
    상기 복수개의 단위 중공 구조체를 적층시키는 단계는,
    상기 복수개의 단위 중공 구조체가 적층된 후, 상기 복수개의 단위 덕트가 상하 방향으로 나란하게 정렬되도록 하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
  46. 청구항 44에 있어서,
    상기 복수개의 단위 중공 구조체를 적층시키는 단계 이후,
    상기 복수개의 단위 덕트에 긴장재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
  47. 청구항 46에 있어서,
    상기 긴장재의 삽입 단계 이후,
    상기 긴장재를 긴장시키는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
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