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81. 发明授权

KR101227099B1 원심력 콘크리트관과 철골 철근의 하이브리드 기둥 有权
标题翻译：混合柱由离心混凝土柱与钢骨架和钢筋组成
公开(公告)号：KR101227099B1
公开(公告)日：2013-02-08
申请号：KR1020090115112
申请日：2009-11-26
申请人： (주)센벡스
发明人： 이창남
IPC分类号： E04C3/30 , E04C3/293
摘要： 말뚝과 기둥은 모두 가능한 한 적은 재료로 필요한 성능을 얻는 것이 이상적이다. 재료를 적게 사용하려면 단면적을 줄일수록 유리하다는 측면에서 말뚝과 기둥은 공통의 지향점을 갖지만 필요한 성능을 확보한다는 측면에서 말뚝과 기둥의 이상적인 단면 형상은 전혀 달라진다. 말뚝은 외곽 크기 및 표면적이 커야 지지력과 마찰 저항이 커지므로 속이 빈 상자, 또는 원통형의 단면이 이상적이고 건물의 기둥은 건물의 사용 평면적의 최대화와 강성의 확보를 위해 외곽 크기를 최소화한 단면, 즉 단면의 속이 꽉 찬 것이 이상적이다.
기존 PHC 말뚝의 특징은 긴장강선을 사용한다는 특징이 있는데 이는 말뚝으로 사용하려는 목적에 최적화된 것으로서 기둥으로 사용하기에는 적합하지 않다. 첫째로 긴장시킨 강선이 말뚝 생산 과정에서 원래의 길이로 줄어들려는 작용 때문에 말뚝의 길이가 다소 줄어드는데, 이는 주로 마찰력을 기대하는 부재인 말뚝으로는 큰 문제가 없으나 정확한 높이가 요구되는 건축물의 기둥으로 사용하기에는 정확도가 떨어진다. 또한, 도 2와 같이 PHC 말뚝은 강선긴장 만큼 압축내력이 줄어드는 역효과가 있어 고강도 콘크리트로 제작하는 장점의 일부가 상실된다. 그리고 말뚝의 옆면이 모두 콘크리트이므로 기둥과 보의 접합부, 즉 패널존을 외다이아프램 등으로 별도 제작하여 덧붙여야 한다.
본 발명은 PHC 말뚝의 특징 중 하나인 원심력 콘크리트 다지기 기법을 활용하되 기둥으로서의 성능을 높이기 위해 원통형 단면의 기둥 내에 긴장강선이 아닌 고강도 대구경 철근을 다량 배근하여 압축력 저항능력을 PHC 말뚝의 3배 이상으로 증대시키고 콘크리트 타설 전 패널존에 강관을 미리 삽입하여 기둥 외면에 노출되는 강관에 직접 철골보 및 철근 접합이 가능하게 하는 기둥에 관한 것이다.
다량의 고강도 철근을 긴장작업 없이 배근하여 압축내력을 증대시키고, 원통형 단면의 덧살 두께를 늘려서 필요하면 원통형 기둥단면 내부 공간에도 콘크리트를 추가 타설하여 보강하면 단면적을 최소화하는 이상적인 단면을 가진 고강도 기둥을 얻을 수 있다.
PHC 말뚝의 콘크리트 표면에는 철골보와 철근을 직접 부착할 수 없으므로 패널존의 표면에 도 4와 같이 강관토막을 삽입한다. 강관토막 a와 b는 서로 용접하여 하나로 제작하며 강관토막 a(5)는 강관토막 b(6)에 비해 두꺼운 강판으로 제작하는데 그 이유는 보 상부 플랜지에서 전달되는 인장력을 기둥 본체에 원활하게 전달하고, 강관토막 a와 b의 두께 차이로 인한 턱이 보의 전단력으로 인한 강관의 미끄러짐을 방지하도록 하기 위함이다. 강관토막 a의 상단에는 보 인장철근 부착을 위한 너트(7)를 용접한다. 기둥 상하절의 상호 이음은 상·하 기둥 단부원형강판(주근 단부는 용접)을 맞댄 상태에서 용접한다. 단부원형강판(11)에 주근을 용접할 때 기둥철근농 내부에는 용접하기 쉽도록 도 6과 같이 단부원형강판에 강관토막 c(12)를 사전에 용접한다.
기둥 상·하절의 또 다른 이음 방법은 도 7과 같이 상·하절 기둥의 단부 철근을 강관토막 내부에 용접하고, 이음은 상·하 강관토막을 전주용접하는 방법이다. 결과적으로 본 기둥에서 축하중과 더불어 휨모멘트가 큰 패널존은 강콘크리트구조이고 나머지 부분은 철근콘크리트 기둥이 된다. 철근은 1개절 전부를 동일 개수로 배근하는 대신 필요한 내력에 따라 층별로 차별화하여 경제성을 도모한다. 철근콘크리트나 철골 철근콘크리트 기둥에서 가장 일손이 많이 가는 부분은 패널존에서의 거푸집 제작 작업인데 본 패널존은 거푸집 현장 작업이 생략된다.
PHC 말뚝을 기둥으로 활용할 때는 압축내력에 제한이 있어서 아파트 지하2층 주차장이나 지하 3∼4층 주상복합건물 등에 사용할 수 있다. 그러나 본 발명의 기둥은 기존 PHC 말뚝에 비하여 압축내력을 최대 3.3배나 증가시킬 수 있으므로 현재 일반적으로 범용하는 극후형 400 series H형강 기둥을 60％ 정도의 값으로 대체하는 효과를 얻게 된다.

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