KR20090042121A - Concrete-filled steel pipe columns and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건물 기둥 겸 콘크리트 거푸집 역할을 하는 철판을 "ㄷ"자형 또는 반원형으로 절곡한 뒤 두 개를 서로 맞대어 두 변만 용접하면 사각 또는 원형 단면의 강관 기둥으로 제작되므로, 종래 4개의 평철판을 용접하여 하나의 사각형 강관 기둥을 제작할 때보다 용접량이 반으로 줄고 용접에 따른 휨변형이 감소되며, 철판의 두께를 줄이면서 콘크리트의 충전량을 최대한 늘림으로써, 철판의 두께로만 지탱하고 콘크리트는 보조적인 역할만 하던 종래의 CFT공법에서 벗어나 콘크리트의 압축력을 최대한 살리면서 고가의 철판 사용량을 줄일 수 있으므로, 경제성 및 시공성이 우수한 CFT공법의 보급을 늘릴 수 있는 콘크리트 충전 강관 기둥에 관한 것이다.According to the present invention, since a steel plate serving as a building pillar and concrete formwork is bent into a "c" shape or a semicircle and then welded to two sides with each other, only two sides are welded, so that four steel plates are welded. Therefore, the amount of welding is reduced by half and the bending deformation due to welding is reduced, and the filling amount of concrete is increased as much as possible while reducing the thickness of the steel plate, supporting only the thickness of the steel plate, and the concrete plays only an auxiliary role. The present invention relates to a concrete-filled steel pipe column capable of increasing the spread of the CFT method, which is excellent in economy and construction, since it can reduce the use of expensive steel sheets while maximizing the compressive force of the concrete away from the conventional CFT method.
이를 위하여 본 발명은 강관 기둥의 절반만큼 철판을 절곡한 뒤 두 개의 절곡철판으로 마주 접하는 절곡된 양단부를 용접하여 강관 기둥을 형성하되, 상기 절곡된 양단부 및 절곡된 중심부에는 최소 3층 높이가 되도록 층별로 보를 사방에서 연결할 수 있는 거시트 인출구가 다수개 형성되고, 상기 거시트 인출구들을 관통하여 상기 보와 연결되는 다수개의 거시트들이 일체로 형성된 십자형 수직벽을 갖는 보연결 다이어프램이 상기 절곡철판들 사이에 내장된 상태로 용접되는 특징이 있다.To this end, the present invention by bending the steel plate by half of the steel pipe pillar to form a steel pipe pillar by welding the bent both ends facing the two bent iron plate, the bent both ends and the bent center to be at least three stories high by floor A beam connecting diaphragm having a cross-shaped vertical wall having a plurality of guslet outlets for connecting the beams in all directions and integrally formed with a plurality of gussets connected to the beams through the gusset outlets is interposed between the bent iron plates. There is a feature that is welded in the built-in state.
Description
본 발명은 건물 기둥 역할을 하는 철판을 "ㄷ"자 또는 반원형으로 절곡한 뒤 두개를 서로 맞대어 사각형 또는 원형 단면의 강관 기둥으로 제작함으로써, 종래 철판 4개를 맞대어 용접할 때보다 용접량이 반으로 줄고 철판의 두께를 줄이면서 내부 충전 콘크리트량을 최대한 늘림으로써, 철판의 두께로만 지탱하고 콘크리트는 보조적인 역할만 하던 종래의 CFT공법에서 벗어나 콘크리트의 우수한 압축력을 최대한 살리면서 고가의 철판 사용량을 줄여 경제적인 측면에서 CFT공법의 보급을 늘릴 수 있는 콘크리트 충전 강관 기둥 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention by bending the iron plate acting as a building pillar in the "c" or semi-circular shape and then two to each other to produce a steel pipe column of rectangular or circular cross-section, the amount of welding is reduced by half than when welding four iron plates butt By reducing the thickness of steel sheet and increasing the amount of internal filling concrete as much as possible, it is economical to reduce the use of expensive steel sheet while maximizing the excellent compressive force of concrete, maximizing the concrete's excellent compressive force away from the conventional CFT method, which supports only the thickness of steel sheet and only serves as a secondary role. In view of the present invention, the present invention relates to a concrete-filled steel pipe column capable of increasing the spread of the CFT method and a method of manufacturing the same.
콘크리트충전 강관 기둥(CFT : Concrete Filled Steel Tube)은 기존의 철골조의 강관 기둥에 콘크리트를 충전한 것으로서, 뛰어난 내진성능과 강성이 확보되고 또한 내화피복의 감소 및 내화성능이 우수한 이점 때문에 기존의 S조(철골조), RC조 및 SRC조에 이은 제4의 구조로서 최근 각광을 받고 있으며, 일본을 비롯하여 중국 그리고 한국에서도 이 방법에 의한 건물 구조가 채택되고 있다.Concrete Filled Steel Tube (CFT) is a concrete filled steel tube column that is filled with concrete. It has excellent seismic performance and rigidity, and it has the advantages of reducing fireproof coating and excellent fire resistance. (Steel Frame), RC, and SRC, the fourth structure has recently been in the spotlight, and the building structure by this method is adopted in Japan, China, and Korea.
콘크리트의 충전성이 중요하므로 고유동 콘크리트(High Flowable Concrete) 가 사용되고 있으며 기둥 내에 콘크리트가 공극 없이 충전될 필요가 있다. 대개 지하층은 상부에서 호퍼와 콘크리트 버켓을 이용하여 타설하며, 지상층 기둥은 기둥 하부에서 상부로 펌프배관을 이용하여 역 타설하거나 또는 상부에서 트래미관을 이용하여 타설한다.Since the filling of concrete is important, high flowable concrete is used, and the concrete needs to be filled without voids in the column. The basement is usually cast from the top with hoppers and concrete buckets, and the ground-floor column is casted back from the bottom of the column with pump pipes or from the top with a tram tube.
종래의 CFT구조는 기둥의 한 변을 이루는 철판 4장을 맞대고 용접하여 사각 단면의 강관 기둥을 제작하였다. 그리고 4개의 철판을 용접하는 과정에서 건물의 보 연결용 다이어프램을 내장하여 보와 기둥의 연결시 보강 되도록 하였다.In the conventional CFT structure, four steel plates forming one side of a column are welded to each other to produce a steel pipe column having a rectangular cross section. In the process of welding four steel plates, the diaphragm for beam connection of the building was built to reinforce the connection between beams and columns.
그러나 기둥을 형성하기 위해 4곳을 용접해야되므로 용접량이 많아 기둥의 열변형이 초래되는 단점이 있었다.However, since four places have to be welded to form a column, a large amount of welding results in heat deformation of the column.
CFT구조에서 보와 기둥은 접합부에서 모든 하중이 전달되므로 보에 작용하는 힘에 의해서 CFT강관이 국부 파괴되거나, 강관의 국부변형을 초래하는 응력집중에 의해서 접합부가 조기에 파단 될 수 있다. 이런 이유로 기둥 및 보의 접합부가 충분한 강성 및 내력을 갖도록 하기 위하여 적절한 보강을 하는 것은 필수적이다. 콘크리트 충전 강관 기둥과 보의 접합부 보강은 전단보강과 모멘트보강으로 구분할 수 있다.In the CFT structure, the beams and columns transfer all the loads at the joints, so the CFT steel pipes can be locally broken by the force acting on the beams, or the joints can be broken prematurely by the stress concentration that causes local deformation of the steel pipes. For this reason, it is essential to make proper reinforcement to ensure that the joints of the columns and beams have sufficient rigidity and strength. The joint reinforcement of concrete filled steel pipe columns and beams can be divided into shear reinforcement and moment reinforcement.
종래에는 전단 보강하기 위해 기둥의 외측면에 철판을 덧대어 두께를 증가시키는 철판덧댐보강방법 및 콘크리트 충전강관 기둥의 내측면에 스터드볼트를 접합하는 스터드볼트접합 보강방법을 채택하여 왔다. 그러나 철판덧댐보강방법은 상당 두께를 가지는 철판의 요구로 경제성이 떨어지고, 스터드볼트접합 보강방법은 스터드볼트가 미치는 보강범위가 강관 내측면 부위로 한정되기 때문에 보의 전단력이 콘크리트 충전강관 내부까지 충분히 전달되지 못하는 문제가 있었다.Conventionally, a steel plate addition reinforcement method for increasing the thickness by applying an iron plate on the outer surface of a column for shear reinforcement and a stud bolt joint reinforcement method for joining a stud bolt to the inner surface of a concrete filled steel pipe column have been adopted. However, the method of reinforcing steel plate is less economical due to the demand of steel plate with considerable thickness, and the method of reinforcing the stud bolt joint reinforces the shear force of the beam to the inside of the concrete filled steel pipe because the reinforcement range of the stud bolt is limited to the inner side of the steel pipe. There was no problem.
그리고 모멘트보강으로 접합부에 보연결 다이어프램을 삽입하는 다이어프램방식을 채택하여 왔다. 종래의 다이어프램방식에는 다이어프램의 삽입위치에 따라 내측 다이어프램방식, 외측 다이어프램방식 및 관통형 다이어프램방식으로 구분할 수 있다. 그러나 기둥의 중간에 다이어프램을 설치해야 되므로 중간을 일부 절개해야되는 문제가 있다.In addition, the diaphragm method of inserting a beam connecting diaphragm to the joint part by moment reinforcement has been adopted. Conventional diaphragm method can be divided into the inner diaphragm method, the outer diaphragm method and the through-type diaphragm method according to the insertion position of the diaphragm. However, because the diaphragm must be installed in the middle of the pillar, there is a problem in that the middle portion needs to be partially cut.
국내 등록특허 제660524호는 기둥 내부로 양면 스터드볼트를 접합한 수직의 내부보강판으로 전단보강하고, 십자형 플레이트를 내부 다이어프램으로 채택하여 접합부의 형상변화 없이 응력을 전달시킬 수 있는 콘크리트 충전강관 기둥과 보 접합부의 보강구조가 개시된 바 있다.Korean Registered Patent No. 660524 is shear reinforced with a vertical internal reinforcing plate that joins double-sided stud bolts into a column, and adopts a cross-shaped plate as an internal diaphragm to provide a concrete filled steel pipe column that can transfer stress without changing the shape of the joint. Reinforcing structures of beam joints have been disclosed.
그러나 기둥의 중간에 다이어프램 및 내부보강판을 설치해야되므로 기둥의 한쪽 면은 개방상태로 기둥의 3면을 용접 제작한 뒤 상기 다이어프램 및 내부보강판을 용접해야되는 번거로움이 있었다. 또한 기둥을 축으로 횡 용접 함으로써 용접열에 의한 철판의 재질 변형 및 휨 응력 대응에 문제점이 있었다. 그리고 기둥을 제작할 때 철판 4개를 서로 이어 붙이는 식으로 4면을 용접하므로 용접량이 증가되어 기둥의 수축 변형이 발생되고 철판이 두꺼워 경제성이 떨어지는 등의 문제가 있었다.However, since the diaphragm and the internal reinforcing plate should be installed in the middle of the column, one side of the column had to be welded to the three sides of the column in the open state, and there was a need to weld the diaphragm and the internal reinforcing plate. In addition, there is a problem in the material deformation and bending stress response of the iron plate by the welding heat by lateral welding the column to the axis. In addition, when the four poles are welded to each other by joining four iron plates to each other when manufacturing the column, there is a problem that the welding amount is increased, so that the contraction deformation of the column is caused, and the steel plate is thick, thereby reducing the economic efficiency.
일본 특개평 제1-290844호에는 콘크리트 충전용 구멍과 철근관통용 구멍이 있는 십자형 다이어프램을 철골보의 상하 거시트에 직접 연결한 기둥-보 접합구조가 개시된 바 있고, 일본특개평 제9-291599호에는 슬리브가 삽입된 다이어프램을 강관에 용접한 구조가 개시된 바 있고, 일본특개소 제62-072841호에는 기둥과 보가 접합되는 부위의 강관 내측 중심부에 슬리브를 매설하고 강관과 슬리브 사이에 스티프너를 삽입한 구조가 개시된 바 있고, 일본특개평 제6-294159호에는 보 거시트를 용접 접합한 강관 기둥 면 또는 콘크리트충전강관 기둥면의 내부에 관형부재를 매입한 구조가 개시된 바 있고, 일본 특개평 제6-288001호에는 보 거시트를 용접 접합한 콘크리트 충전 강관 기둥의 내부에 수직리브와 다이어프램을 용접한 구조가 개시된 바 있고, 일본특개평 제5-346039호에는 콘크리트충전 강관 기둥-SRC 보 접합부에서 강관의 내측면에 수직 스티프너를 부착한 기둥-보 접합구조가 개시된 바 있고, 일본특개평 제5-156710호에는 각형 또는 원형 강관 기둥-보 접합부의 내측에 수직 스티프너를 부착한 접합구조가 개시된 바 있으며, 일본특개평 제6-306942호에는 보 거시트와 강관 기둥 사이에 외측 다이어프램을 용접하고, 그 부위의 강관 내측면에 수직 스티프너로 보강한 구조가 개시된 바 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 1-290844 discloses a column-beam connection structure in which a cross-shaped diaphragm having concrete filling holes and holes for reinforcing steel bars is directly connected to upper and lower gussets of steel golbo beams. In the above, a structure in which a diaphragm in which a sleeve is inserted is welded to a steel pipe has been disclosed. In Japanese Patent Laid-Open No. 62-072841, a sleeve is embedded in an inner center of a steel pipe at a site where a column and a beam are joined, and a stiffener is inserted between the steel pipe and the sleeve. The structure has been disclosed, and Japanese Patent Laid-Open No. 6-294159 discloses a structure in which a tubular member is embedded in the inside of a steel pipe column surface or a concrete filled steel pipe column surface welded and bonded to a bogie sheet. 288001 discloses a structure in which vertical ribs and diaphragms are welded to the inside of concrete-filled steel pipe columns welded with bogie sheets. 5-346039 discloses a column-beam connection structure in which a vertical stiffener is attached to an inner surface of a steel pipe at a concrete-filled steel pipe column-SRC beam connection, and Japanese Patent Laid-Open No. 5-156710 discloses a square or circular steel pipe column-beam. A joint structure in which a vertical stiffener is attached to the inside of a joint has been disclosed. In Japanese Patent Laid-Open No. 6-306942, an outer diaphragm is welded between a bogie sheet and a steel pipe column, and reinforced with a vertical stiffener on the inner surface of the steel pipe at the site. One structure has been disclosed.
그러나 이들 역시 기둥의 한쪽면을 개방시킨 상태로 전단 보강하거나 또는 다이어프램을 용접하는 방식이므로 제작성이 떨어지고 철판 4개를 개별 용접하여 기둥을 제작하므로 용접 개소가 증가되어 철판의 수축 변형이 문제되는 등의 단점이 있었다.However, these are also methods of shear reinforcement or diaphragm welding with one side of the column open, thus making it inferior in fabrication and producing four columns by welding the steel plates separately, which increases the welding points, which causes shrinkage deformation of the steel plate. There was a downside.
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 건물 기둥 겸 콘크리트 거푸집 역할을 하는 철판을 "ㄷ"자형 또는 반원형으로 절곡한 뒤 두 개를 서로 맞대어 두 변만 용접하면 사각 또는 원형 단면의 강관 기둥으로 제작되므로, 종래 4개의 평철판을 용접하여 하나의 사각형 강관 기둥을 제작할 때보다 용접량이 반으로 줄고 용접에 따른 휨변형이 감소되며, 철판의 두께를 줄이면서 콘크리트의 충전량을 최대한 늘림으로써, 철판의 두께로만 지탱하고 콘크리트는 보조적인 역할만 하던 종래의 CFT공법에서 벗어나 콘크리트의 압축력을 최대한 살리면서 고가의 철판 사용량을 줄일 수 있으므로, 경제성 및 시공성이 우수한 CFT공법의 보급을 늘릴 수 있는 콘크리트 충전 강관 기둥을 제공함에 있다.The present invention has been developed in view of the conventional problems, the object of the present invention is to form a square or circular bending of the iron plate that acts as a building pillar and concrete form the "c" shape or semi-circle, and then weld the two sides to each other, square or round Since it is made of steel pipe columns of cross section, the welding amount is reduced by half and the bending deformation due to welding is reduced, compared to when manufacturing four rectangular steel pipe columns by welding four flat steel plates, and the filling amount of concrete is maximized while reducing the thickness of the steel plate. By increasing the thickness of steel plates and reducing the use of expensive steel sheets while maximizing the compressive force of concrete, it is possible to increase the spread of CFT methods with excellent economic feasibility. To provide concrete filled steel pipe columns.
본 발명의 다른 목적은 십자형태로 교차되는 수직벽들을 갖는 다이어프램을 절곡철판들 사이에 내장시킨 상태로 강관 기둥을 제작하되 이들 수직벽들의 단부에는 강관 기둥의 외부로 돌출되는 거시트 및 보강편을 형성하여 절곡철판의 외주면과 용접함으로써, 다이어프램을 기둥 내부에서 용접할 필요가 없으므로 제작이 간단하고, 보와 연결되는 거시트에서 전단보강되고, 보의 상부 플랜지와 맞닿는 보강편에서 모멘트보강되므로 구조적으로도 안정되며, 특히 강관 기둥 내부로 콘크리트가 타설되면 다이어프램의 수직벽들이 콘크리트에 묻히게 되므로 한쪽 보강편을 통하여 보와 연결된 수직벽이 보의 처짐으로 인장 모멘트를 받으면 이와 직교되는 다른 수직벽들이 콘크리트에 묻혀 지탱되므로 모멘트보강이 더욱 확실하게 이뤄져 신뢰성이 향상되는 콘크리트 충전 강관 기둥을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to produce a steel pipe pillar with a diaphragm having cross-vertical vertical walls intersected between the bent steel plates, but at the ends of these vertical walls, a gusset and a reinforcing piece projecting out of the steel pipe pillar. By forming and welding with the outer circumferential surface of the bent steel sheet, the diaphragm does not need to be welded inside the column, making it simple to fabricate, shear reinforced in the gusset connected to the beam, and moment reinforcement in the reinforcing piece contacting the upper flange of the beam. In particular, when concrete is poured into the steel pipe column, the vertical walls of the diaphragm are buried in the concrete, so when the vertical wall connected to the beam through one reinforcement receives the tensile moment due to deflection of the beam, the other vertical walls perpendicular to the concrete are Buried support ensures more moment reinforcement for improved reliability To provide concrete filled steel pipe columns.
본 발명의 또 다른 목적은 고강도 콘크리트를 기둥 상부에서 타설하면서 기둥 내부로 삽입된 철근으로 진동을 가하여 공극이 발생되지 않고 콘크리트의 충전 밀도를 높일 수 있는 콘크리트 충전 강관 기둥을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a concrete-filled steel pipe column which can increase the packing density of concrete without applying voids by applying vibration to reinforcing bars inserted into the column while pouring high-strength concrete from the top of the column.
본 발명 한 실시예의 강관 기둥은 철판을 "ㄷ"자형으로 절곡하여 수평면 양측으로 수직의 절곡면들이 형성된 절곡철판을 만든 뒤 두 개의 절곡철판으로 마주 접하는 절곡면들을 용접하여 사각 단면의 강관 기둥을 형성함으로써, 종래 4개의 철판을 사각형으로 맞대고 4곳을 용접할 때보다 용접량이 절반으로 줄어 용접 열기에 따른 휨변형이 감소되고, 상기 절곡절판의 절곡면 대향 단부 및 수평면들에는 최소 3층 높이가 되도록 층별로 보를 사방에서 연결할 수 있는 거시트 인출구가 다수개 형성되고, 상기 거시트 인출구들을 관통하여 상기 보와 사방에서 연결되는 다수개의 거시트들이 일체로 형성된 십자형 수직벽을 갖는 보연결 다이어프램이 상기 절곡철판들 사이에 내장된 상태로 용접되므로 보의 처짐 발생시 보와 연결된 수직벽에서 처짐이 지탱됨과 동시에 상기 수직벽과 직교되는 다른 수직벽이 강관에 충진된 콘크리트에서 지탱되므로 처짐 모멘트가 이중으로 억제되는 특징이 있다.Steel pipe pillars of an embodiment of the present invention by bending the iron plate in the "c" shape to form a bent iron plate formed with vertical bending surfaces on both sides of the horizontal plane and then weld the bending surfaces facing each other with two bent steel plates to form a steel pipe column of rectangular cross section As a result, the amount of welding is reduced by half compared to when the four steel plates are squared and the four welds are reduced, so that the bending deformation due to the heat of the welding is reduced, and at least three layers of heights are formed at opposite ends and horizontal surfaces of the bent plate. The beam connecting diaphragm having a cross-shaped vertical wall having a plurality of giant sheet outlets through which the beams can be connected in four directions is formed, and a plurality of giant sheets connected to the beams and four directions are integrally formed through the giant sheet outlets. Since welding is embedded between the steel plates, deflection in the vertical wall connected with the beam when the deflection occurs Soon as the other, so that the vertical wall perpendicular to the vertical wall support in the filled concrete on a steel pipe at the same time the moment of deflection is characterized in that the dual inhibition.
그리고 본 발명은 대형 프레스를 이용하여 철판을 절곡하거나 또는 제철소에서 철판을 생산할 때 강관 기둥의 절반에 해당되는 절곡철판으로 생산하여 필요길이 만큼 절단 사용할 수 있다.And the present invention can be used to cut the iron plate by using a large press or to produce the iron plate in the steel mill to produce a steel sheet corresponding to the half of the steel pipe column to cut as necessary length.
본 발명은 철판을 "ㄷ"자 또는 반원형으로 절곡한 뒤 서로 마주보는 절곡면들에 다수개의 간격유지바를 용접하여 용접될 부분의 평탄도가 유지되도록 하고 절곡철판 내측벽면에 일정간격 다수개의 스터드볼트를 용접 부착함으로써, 내부 충전 콘크리트와의 결착력이 증진되도록 하였으며, 상기 두개의 절곡철판을 서로 맞대어 용접하면 사각 단면 또는 원형 단면의 강관 기둥이 완성되므로 용접량이 종래의 절반으로 줄어 용접에 따른 강관 기둥의 수축변형이 감소되므로 곡직 교정 작업이 줄어들어 생산성이 향상된다.According to the present invention, a plurality of stud bolts are bent at a predetermined interval on the inner wall surface of the bent steel plate by welding a plurality of spacing bars on the bent surfaces facing each other after bending the steel plate in a "c" or semi-circular shape. By attaching the welding, the binding force with the internal filling concrete was enhanced, and when the two bent steel plates were welded to each other, the steel pipe columns of square or circular cross section were completed, so that the welding amount was reduced to half of the conventional steel pipe columns. Reduced shrinkage reduces productivity of straightening and improves productivity.
그리고 두 개의 절곡철판을 용접하기 전에 보연결 다이어프램을 십자형 수직벽을 갖는 형태로 제작하여 적어도 3곳 이상 내장시킴으로써, 3층 높이의 건물 바닥 슬라브를 지탱하는 보를 연결할 수 있도록 하였으며 또한 기둥과 기둥은 각 층의 중간에서 직접 용접되는 방식이므로 보연결 다이어프램과 기둥의 결합이 보다 견고하여 보의 전단 및 처짐 모멘트를 막을 수 있다.Before welding two bent steel plates, beam connecting diaphragm was made in the form of cross-shaped vertical wall and embedded at least three places, so that beams supporting the three-storey building floor slab can be connected. Because of the direct welding in the middle of the layer, the coupling of the beam connecting diaphragm and the pillar is more robust, preventing the beam shear and deflection moment.
특히 보연결 다이어프램은 강관 기둥 내부에 십자형 수직벽을 갖는 구조이므로 이들 수직벽들이 콘크리트에 매입되면 한쪽 수직벽에서 보의 처짐에 따른 모멘트가 작용할 때 이와 직교되는 다른 수직벽은 콘크리트에 지탱되는 구조이므로 처짐 모멘트를 억제할 수 있으며, 기둥의 상부에서 고강도 콘크리트를 타설하되 기둥 내부로 매입되는 철근으로 진동을 발생시키면 공극 없이 콘크리트가 충전되므로 밀도가 높아져 기둥의 강도가 향상되는 등의 효과가 있다.In particular, since the beam connecting diaphragm has a cross-shaped vertical wall inside the steel pipe column, when these vertical walls are embedded in concrete, the other vertical wall perpendicular to this when the moment acts as the deflection of the beam on one vertical wall acts on the concrete. Moment of deflection can be suppressed, and high-strength concrete is poured from the top of the column, but when vibration is generated by reinforcing bars embedded into the column, the concrete is filled without voids, thereby increasing the density and improving the strength of the column.
도 1은 본 발명 한 실시예의 강관 기둥의 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 강관 기둥용 보연결 다이어프램의 사시도 이며, 도 3은 본 발명 한 실시예의 강관 기둥의 정면도이다. 철판을 각형 강관의 절반에 해당되는 "ㄷ"자 형태로 절곡하여 절곡 중심부인 수평면(12)의 양단으로 절곡된 양단부인 절곡면(13)을 갖는 절곡철판(11)을 제작한 뒤 이들 절곡면(13)들의 평탄도를 유지시키기 위하여 대향면 사이로 다수개의 간격유지바(20)를 등 간격으로 용접한다. 그리고 상기 절곡철판(11)들 에는 다수개의 스터드볼트(60)를 용접하여 강관 기둥 내부에 콘크리트가 채워졌을 때 철판과 콘크리트와의 결착력이 증가되도록 한다.1 is an exploded perspective view of a steel pipe pillar of one embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of a beam connection diaphragm for a steel pipe pillar of one embodiment of the present invention, Figure 3 is a front view of a steel pipe pillar of one embodiment of the present invention. The steel plate was bent in the shape of "c" corresponding to half of the square steel pipe to form a
1999년 제정된 KS D 3864 내진건축구조용 냉간성형 각형 강관 제조방법에는 철판크기가 1000mm×1000mm×44mm 까지 냉간프레스 성형할 수 있도록 허용하고 있으므로 건물 높이에 맞게 필요한 철판 두께를 44mm까지 절곡 사용할 수 있다.The KS D 3864 cold-formed square steel pipe manufacturing method established in 1999 allows cold press forming up to 1000mm × 1000mm × 44mm for the steel sheet size, so that the required sheet thickness up to 44mm can be used according to the building height.
상기 절곡철판(11)은 두 개가 한 조를 이뤄 사각형의 강관 기둥(10)으로 제작되는 것이므로 마주보는 절곡면(13) 중에서 한쪽만 보 연결용 거시트(gusset) 인출구(14)를 형성해서 I빔 형태의 보를 후술할 거시트(32)와 연결한다.Since the
상기 거시트 인출구(14)는 보연결 다이어프램(30)의 보 연결용 거시트(32)가 끼워져 용접되는 곳이며, 상기 거시트 인출구(14)를 최소 3개 이상 형성하여 하나의 기둥으로 건물 3층 높이를 형성할 수 있도록 구성하고, 상기 수평면(12)에도 상기 거시트(32)가 끼워져 용접되는 거시트 인출구(14)를 형성한다. 또한 각 거시트 인출구(14)들 양단으로는 상기 보의 상부 플랜지 용접용 보강편(33)이 끼워져 용접되는 보강편 인출구(15)도 함께 형성한다.The
상기 절곡철판(11) 두개를 서로 맞대어 절곡면(13)들의 대향 단부를 용접하면 사각단면을 갖는 강관 기둥(10)이 만들어진다. 강관 기둥(10)의 절곡면(13)들을 용접할 때 내측으로 백바(51)를 용접한 뒤 철판 바깥쪽으로 용접부(50)를 형성한다.When the two
그리고 각 절곡철판(11)의 수평면(12)에는 수평유지바(21)를 관통시킨 뒤 상 기 절곡철판(11)의 외주면과 상기 수평유지바(21)를 용접하기 위한 수평유지바 인출구(16)를 형성한다. 상기 수평유지바(21)들은 서로 마주보는 수평면(12)들이 기둥 내부에 충전되는 콘크리트의 타설 압력으로 팽창 변형되는 것을 막고 콘크리트의 구속력을 높이기 위한 것으로서 하중지지능력과 연성을 증가시키며, 이들 수평유지바(21)들은 상기 간격유지바(20)와 직교되는 방향으로 서로 엇갈리게 수평면(12)들에 끼워지고 양단은 보강링(22)을 통하여 수평면(12)들에 용접된다.In addition, the
상기 절곡철판(11) 두개를 맞대어 용접하기 전에 이들 사이에 보연결 다이어프램(30)을 끼운다. 상기 보연결 다이어프램(30)은 십자형태로 교차된 수직벽(31)을 갖는 철판의 형태이며, 상기 절곡철판(11)의 거시트 인출구(14)에 끼워져 기둥 외측으로 돌출되는 거시트(32)가 상기 수직벽(31)들의 단부에 구비된다. 이들 거시트(32)는 I빔 형태의 건물 보와 연결되는 부분으로 다수개의 볼트구멍이 형성된다.The
상기 수직벽(31)들의 단부에는 상기 거시트(32)들의 상,하측으로 직교되는 보강편(33)이 구비되어 건물 보의 상부 플랜지 또는 상,하부 플랜지와 용접된다. 그리고 수직벽(31)들 표면에는 다수개의 스터드볼트(60)가 용접되어 콘크리트와의 결착력을 높여 콘크리트의 압축력을 효과적으로 이용하는 구성이다.At the ends of the
상기 수직벽(31)들은 건물 보와 상기 거시트(32)가 연결되었을 때 처짐에 따른 전단력을 받는 부분이며, 보강편(33)들은 인장에 따른 모멘트를 받는 부분이다. 본 발명 한 실시예의 보연결 다이어프램(30)은 십자형 수직벽(31)이 구비되므로 이들 수직벽(31)들이 콘크리트에 매입되면 스터드볼트(60)를 통하여 콘크리트와의 결착력이 증가되는 구성이므로 전단력 및 모멘트에 대한 저항력이 증가되며, 특히 힘 을 받는 수직벽(31)과 직교되는 다른 수직벽은 콘크리트에 지탱되므로 보의 처짐에 따른 전단저항 및 모멘트저항이 증가되는 효과가 있다.The
강관 기둥(10)은 상,하단부 내부에 콘크리트 투입구(41)을 갖는 보강 다이어프램(40)이 용접된다. 상기 보강 다이어프램(40)은 기둥과 기둥을 용접할 때 대향면들의 접합 정밀도에 기여하기 위한 보강용이며, 상기 보강 다이어프램(40)에는 상기 강관 기둥(10) 내부로 들어가는 다수개의 철근(42)이 구비된다. 이들 철근(42)은 콘크리트의 투입시 진동을 발생시키는 부분으로 콘크리트가 균일하게 강관 기둥(10) 내부로 퍼져 공극이 발생되지 않도록 해주는 역할을 한다. 그리고 상기 철근(42)과 보강 다이어프램(40) 사이에는 완충재(43)가 내장되어 철근(42)에 가해지는 진동이 강관 기둥(10)으로 전달되지 않도록 한다. 그리고 상기 철근(42)은 강관 기둥(10)보다 길게 형성하여 기둥과 기둥을 용접할 때 다른 기둥 내부로 들어가 철근과 철근들이 중첩되게 함으로써 기둥과 기둥의 연결 용접부가 보강되도록 한 구성이다.
이처럼 제작되는 본 발명 한 실시예의 기둥은 도 6에서와 같이 하나의 강관 기둥(10)에 최소 3개의 보(70)가 연결되어 건물 3층 높이를 형성한다. 상기 보(70)는 상기 강관 기둥(10)의 보연결 다이어프램(30)에 형성된 거시트(32)에 볼트로 체결되어 철골조를 이룬다.The pillar of one embodiment of the present invention manufactured as described above is connected to at least three
도 7에서와 같이 강관 기둥(10)에 형성된 보연결 다이어프램(30)의 거시트(32)에 보(70)의 한쪽을 볼트로 연결하여 전단보강하고, 보(70)의 상부 플랜지는 거시트(32) 상부의 보강편(33)과 용접하여 모멘트보강 함으로써 강관 기둥(10)과 보(70)가 연결되며, 건물의 철골조가 완성되면 상기 강관 기둥(10) 상부의 콘크리트 투입구(41)로 고강도 콘크리트(80)를 투입한다. 이때 콘크리트가 잘 퍼지도록 상기 철근(42)의 상단을 진동발생기로 두드려 철근(42)에 진동이 전달되도록 하면 투입되는 콘크리트가 한쪽으로 뭉치지 않고 잘 퍼진다. 콘크리트(80)는 강관 기둥(10)의 내부에 충전할 때 기둥과 기둥 용접부로부터 약 1000mm 이상 떨어지도록 하여 다른 강관 기둥(10)과의 용접 열기에 영향받지 않도록 해야된다. 그리고 콘크리트를 트래미관 공법으로 투입할 때 콘크리트 투입 호스 끝단에 카메라를 설치하여 콘크리트의 충전 상태를 확인하면서 시공한다.As shown in FIG. 7, one side of the
도 9 내지 도 10은 본 발명 다른 실시예의 기둥과 보의 연결상태를 나타낸 단면도로써, 상기 보연결 다이어프램(30)을 우물정자 형태의 수직벽 들로 제작하고 거시트(32)들도 각 기둥의 한쪽 면마다 두 개씩 형성한 것이다. 이처럼 하면 단면이 I빔의 보 뿐만 아니라 단면이 U 형태인 TSC보(70a)도 연결할 수 있다. 그리고 거시트(32)들의 밑면은 보강리브(71)를 형성하여 TSC보(70a)의 처짐을 막아준다.9 to 10 is a cross-sectional view showing a connection state of the pillar and the beam of another embodiment of the present invention, the
도 11 내지 도 12는 본 발명 또 다른 실시예의 강관 기둥의 정면도 및 평면도 로써, 본 발명 한 실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 다수개의 강관 기둥(10-1 ∼ 10-7)들은 서로 이어 붙이면 테이퍼 형태로 경사지도록 최 하단의 기둥(10-1)으로 부터 최상단의 기둥(10-7)까지 그 단면적이 감소되는 구조로 제작하여 철판 사용량을 줄인 것이다.11 to 12 is a front view and a plan view of a steel pipe column according to another embodiment of the present invention, having the same configuration as the embodiment of the present invention. Only a plurality of steel pipe pillars (10-1 to 10-7) is connected to each other to reduce the cross-sectional area from the lowest column (10-1) to the uppermost column (10-7) so that the tapered inclination By reducing the use of iron plate.
건물은 상부로 갈수록 기둥에서 받는 하중이 감소되는 것이므로 하중을 제일 많이 받는 하단부의 기둥과 제일 적게 받는 상단부의 기둥 단면적을 서로 다르게 제작하면 그 만큼 철 사용량이 감소된다.Since the load from the column decreases toward the upper part of the building, the amount of iron used is reduced by making different cross-sectional areas of the lowermost column and the lowermost column.
도 13 내지 도 14는 본 발명 또 다른 실시예의 강관 기둥의 사시도 및 평단면도 로써, 철판을 절곡하여 사각 기둥의 세 변을 갖는 절곡철판(11a)을 제작하고 나머지 한 변은 절곡하지 않은 평철판(12a)을 사용한 것을 제외하곤 본 발명 한 실시예와 동일 구성을 갖는다.13 to 14 is a perspective view and a cross-sectional view of a steel pipe pillar of another embodiment of the present invention, by bending the iron plate to produce a bent iron plate (11a) having three sides of the square pillar and the other side of the flat iron plate (not bent) Except for using 12a) it has the same configuration as the embodiment of the present invention.
상기 절곡철판(11a)에는 수평면(12)과 절곡면(13)들에 거시트 인출구(14) 및 보강편 인출구(15)를 형성하고, 상기 평철판(12a)에도 거시트 인출구(14) 및 보강편 인출구(15)를 형성한다. 절곡철판(11a)의 절곡면(13)들 사이로 간격유지바(20)를 다수개 설치하여 용접부의 평탄도를 유지시킨 뒤 절곡철판(11a) 내부에 보연결 다이어프램(30)을 내장시킨 상태로 평철판(12a)을 용접하여 강관 기둥(10a)을 제작한다. 그리고 강관 기둥(10a)의 양단으로 철근(42)을 갖는 보강 다이어프램(40)을 용접하여 기둥과 기둥의 연결시 수직 정확도를 높인다.The
상기 보연결 다이어프램(30)은 십자형 수직벽(31)을 갖는 구성이므로 두꺼운 절곡면(13)들이 벌어지지 않으면 이들 사이로 보연결 다이어프램(30)이 들어가지 않을 수 있다. 이때는 수직벽들을 "ㄱ"자 형태로 양분하고 절곡철판(11a) 내부에서 용접하여 십자형 수직벽으로 제작하거나 또는 수직벽들을 분리 제작하고 이들을 중앙에서 교차 연결시키는 별개의 클램프로 용접하여 십자형태로 제작한 뒤 평철판(12a)과 절곡철판(11a)의 대응변을 용접하면 다이어프램이 내장된 강관 기둥을 제작할 수 있다.Since the
도 15 내지 도 16은 본 발명 또 다른 실시예의 강관 기둥의 사시도 및 평단 면도로써, 강관 기둥(10b)을 원형 단면으로 제작한 것을 제외하곤 본 발명 한 실시예와 동일 구성을 갖는다.15 to 16 is a perspective view and a flat shaving of a steel pipe pillar of another embodiment of the present invention, except that the steel pipe pillar (10b) is made in a circular cross section has the same configuration as the embodiment of the present invention.
철판을 반원형으로 절곡하여 반원형 절곡철판(11b)을 제작하고 절곡면의 중앙 및 단부에 보연결 다이어프램(30) 체결용 거시트 인출구(14) 및 보강편 인출구(15)를 형성한다. 그리고 반원형 절곡철판(11b)의 절곡면 단부에 간격유지바(20)를 다수개 용접하여 용접할 부분의 평탄도를 유지시킨다. 이후 두 개의 반원형 절곡철판(11b)을 맞대고 용접하되 내부에 보연결 다이어프램(30)을 내장시킨 상태로 용접하여 강관 기둥(10b)을 제작하고 이의 양단부에는 철근(42)을 갖는 보강 다이어프램(40)을 용접하면 원형 단면의 강관 기둥이 제작된다.The iron plate is bent in a semi-circular shape to produce a semi-circular
본 발명 또 다른 실시예의 강관 기둥은 단면이 원형이므로 사각 기둥에 비하여 실내 점유율이 낮으므로 공간 활용측면에서 유리하고 구조적으로도 안정된 구성이다.Steel pipe column according to another embodiment of the present invention has a circular cross section, so the indoor occupancy is lower than that of the square column, which is advantageous in terms of space utilization and is structurally stable.
도 1은 본 발명 한 실시예의 강관 기둥의 분리 사시도1 is an exploded perspective view of a steel pipe pillar of one embodiment of the present invention
도 2는 본 발명 한 실시예의 강관 기둥용 보연결 다이어프램의 사시도Figure 2 is a perspective view of the beam connecting diaphragm for steel pipe pillars of one embodiment of the present invention
도 3은 본 발명 한 실시예의 강관 기둥의 정면도3 is a front view of the steel pipe pillar of one embodiment of the present invention
도 4는 도 3의 A - A선 단면도4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 5는 도 3의 B - B선 단면도5 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG.
도 6은 본 발명 한 실시예의 강관 기둥과 보의 연결상태를 나타낸 정면도Figure 6 is a front view showing a connection state of the steel pipe column and beam of an embodiment of the present invention
도 7은 본 발명 한 실시예의 강관 기둥 내부에 콘크리트를 타설한 단면도7 is a cross-sectional view of the concrete poured inside the steel pipe pillar of an embodiment of the present invention
도 8은 본 발명 한 실시예의 강관 기둥 제작과정을 나타낸 블록도8 is a block diagram showing a steel pipe pillar manufacturing process of an embodiment of the present invention
도 9는 본 발명 다른 실시예의 강관 기둥과 보의 연결상태를 나타낸 정면도9 is a front view showing a connection state of the steel pipe column and beam of another embodiment of the present invention
도 10은 도 9의 C - C선 단면도10 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.
도 11 내지 도 12는 본 발명 또 다른 실시예의 강관 기둥의 정면도 및 평면도11 to 12 is a front view and a plan view of a steel pipe pillar of another embodiment of the present invention
도 13 내지 도 14는 본 발명 또 다른 실시예의 강관 기둥의 사시도 및 평단면도13 to 14 is a perspective view and a cross-sectional view of a steel pipe pillar of another embodiment of the present invention
도 15 내지 도 16은 본 발명 또 다른 실시예의 강관 기둥의 사시도 및 평단면도15 to 16 is a perspective view and a cross-sectional view of a steel pipe pillar of another embodiment of the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10 : 강관 기둥 11 : 절곡철판10: steel pipe pillar 11: bending sheet iron
12 : 수평면 13 : 절곡면12: horizontal plane 13: bending surface
14 : 거시트 인출구 15 : 보강편 인출구14: gutter seat outlet 15: reinforcement piece outlet
20 : 간격유지바 21 : 수평유지바20: spacing bar 21: horizontal bar
30 : 보연결 다이어프램 31 : 수직벽30: beam connection diaphragm 31: vertical wall
32 : 거시트 40 : 보강 다이어프램32: gusset 40: reinforcing diaphragm
41 : 콘크리트 투입구 42 : 철근41: concrete inlet 42: rebar
50 : 용접부 60 : 스터드볼트50: weld 60: stud bolt
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