KR101373914B1

KR101373914B1 - 중공 구조체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101373914B1
Application number: KR20120056758A
Authority: KR
Inventors: 김장훈
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2014-03-12
Also published as: WO2013180347A1; US9267286B2; US20150113913A1; KR20130133481A

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; 상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 충진된 충진물; 상기 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열되도록 상기 내측몰드의 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 덕트(Ducts); 상기 내측몰드와 외측몰드의 사이에 환상으로 배열되도록 상기 각 덕트의 내측에 삽입하여 긴장시킨 복수개의 긴장재; 및 상기 내측몰드의 외주면을 둘러싸도록 결합하고, 상기 복수개의 덕트에 대응하여 상기 각 덕트를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 홀더가 구비된 덕트고정수단을 포함하되, 상기 내측몰드는 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드를 포함하고, 상기 외측몰드는 상기 복수개의 단위 내측몰드에 각각 대응할 수 있도록 분할 적층된 복수개의 단위 외측몰드를 포함하며, 분할 적층되고 상하 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상기 각 단위 외측몰드는 각각 나사 결합 또는 슬라이딩 결합된 것을 특징으로 하는 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{Void structures and manufacturing method thereof}

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 발명은 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; 상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 충진된 충진물; 상기 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열되도록 상기 내측몰드의 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 덕트(Ducts); 상기 내측몰드와 외측몰드의 사이에 환상으로 배열되도록 상기 각 덕트의 내측에 삽입하여 긴장시킨 복수개의 긴장재; 및 상기 내측몰드의 외주면을 둘러싸도록 결합하고, 상기 복수개의 덕트에 대응하여 상기 각 덕트를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 홀더가 구비된 덕트고정수단을 포함하되, 상기 내측몰드는 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드를 포함하고, 상기 외측몰드는 상기 복수개의 단위 내측몰드에 각각 대응할 수 있도록 분할 적층된 복수개의 단위 외측몰드를 포함하며, 분할 적층되고 상하 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상기 각 단위 외측몰드는 각각 나사 결합 또는 슬라이딩 결합된 것을 특징으로 하는 중공 구조체를 제공한다.

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.

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또한, 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.

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; 및 상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 유동성의 충진물을 충진하여 양생시키는 단계를 포함하되, 상기 내측몰드를 준비하는 단계는, 복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 단위 내측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고, 상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드는 서로 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하며, 상기 외측몰드를 준비하는 단계는, 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 단위 외측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고, 상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 서로 암수 결합 및 상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하는 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 각 단위 내측몰드는 서로 암수 결합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 외측몰드를 준비하는 단계는, 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 단위 외측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함할 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; 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 포함하되, 상기 내측몰드를 준비하는 단계는, 복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 단위 내측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고, 상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드는 서로 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하며, 상기 외측몰드를 준비하는 단계는, 복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 단위 외측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고, 상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 서로 암수 결합 및 상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하는 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 2a는 도 1에 나타낸 중공 구조체의 종단면도,
도 2b는 도 1에 나타낸 중공 구조체의 평단면도,
도 3은 도 1에 나타낸 내측몰드와 덕트의 결합관계를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도,
도 5a는 도 4에 나타낸 단위 내측몰드를 도시한 사시도,
도 5b는 도 5a에 나타낸 단위 내측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 5c는 도 4에 나타낸 내측몰드와 덕트의 결합관계를 도시한 사시도,
도 6a는 도 4에 나타낸 단위 외측몰드를 도시한 사시도,
도 6b는 도 6a에 나타낸 단위 외측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도,
도 8a는 도 7에 나타낸 내측몰드를 도시한 사시도,
도 8b는 도 7에 나타낸 외측몰드를 도시한 사시도,
도 8c는 도 7에 나타낸 내측몰드, 외측몰드 및 충진물의 결합 단면도
도 9a 내지 도 9c는 도 1, 도 4 및 도 7에 나타낸 중공 구조체의 구조적 변형예를 각각 도시한 사시도들,
도 10은 도 1에 도시한 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 11은 도 4에 도시한 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 12는 도 7에 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 2a는 도 1에 나타낸 중공 구조체의 종단면도, 도 2b는 도 1에 나타낸 중공 구조체의 평단면도, 도 3은 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 3에 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 10은 도 1에 도시한 본 발명의 제1실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1 내지 도 3 및 도 10을 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 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도, 도 5a는 도 4에 나타낸 단위 내측몰드를 도시한 사시도, 도 5b는 도 5a에 나타낸 단위 내측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도, 도 5c는 도 4에 나타낸 내측몰드와 덕트의 결합관계를 도시한 사시도, 도 6a는 도 4에 나타낸 단위 외측몰드를 도시한 사시도, 도 6b는 도 6a에 나타낸 단위 외측몰드의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

여기서 도 1 내지 도 3에 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 4에 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 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에 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 5a와 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 5b와 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, 도 6b와 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 5c에 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 4 및 도 6a에 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 4와 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 11은 도 4에 도시한 본 발명의 제2실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 여기서 도 10에 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 작용 및 효과를 갖는 동일한 구성요소이다.

도 4 내지 도 6b 및 도 11을 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 5a와 같이 서로 나사 결합을 하거나, 도 5b와 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 5a와 같이 서로 나사 결합을 하거나, 도 5b와 같이 서로 슬라이딩 가능하게 암수 결합한다.

한편 상기 단위 외측몰드(210b)의 준비단계에는, 도 6c에 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 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체의 종단면도, 도 8a는 도 7에 나타낸 내측몰드를 도시한 사시도, 도 8b는 도 7에 나타낸 외측몰드를 도시한 사시도, 도 8c는 도 7에 나타낸 내측몰드, 외측몰드 및 충진물의 결합 단면도이다.

여기서 도 1 내지 도 6b에 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 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드(110c;110)를 포함한다. 그리고 상기 외측몰드(200c)도, 도 7 및 도 8b에 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 7 및 도 8c에 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 7에 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 8a에 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 12는 도 7에 도시한 본 발명의 제3실시예에 따른 중공 구조체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7 내지 도 8c 및 도 12를 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.

한편 도 1 내지 도 8c에서 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 9a 내지 도 9c에 도시되어 있다.

도 9a와 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 9b와 도 9c와 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 9b와 같이 상기 충진물이 길이방향을 따라 중앙 부위에 가장 확장된 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 대안적으로는 도 9c와 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.

10(10a~10f) : 중공 구조체 11 : 단위 중공 구조체
100(100a~100c) : 내측몰드 101(101a,101b) : 외주면(내측몰드)
110(110b,110c) : 단위 내측몰드
111(111b,111c) : 외주면(단위 내측몰드)
200(200a~200c) : 외측몰드 201 : 외주면(외측몰드)
210(210b,210c) : 단위 외측몰드
211(211b,211c) : 외주면(단위 외측몰드)
300(300a,300c) : 충진물 310 : 단위 충진물
320 : 무수축 고강도 모르타르층 321 : 쉬어 키(Sheer key)
400 : 구속수단 410 : 단위 구속수단
500 : 덕트 510 : 단위 덕트
600 : 덕트고정수단 610 : 단위 덕트고정수단
650 : 홀더 651 : 단위 홀더
700 : 긴장재

Claims

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;
상기 내측몰드와 외측몰드의 이격 공간에 충진된 충진물;
상기 내측몰드의 외주면으로부터 이격되게 환상으로 배열되도록 상기 내측몰드의 길이방향을 따라 설치되는 복수개의 덕트(Ducts);
상기 내측몰드와 외측몰드의 사이에 환상으로 배열되도록 상기 각 덕트의 내측에 삽입하여 긴장시킨 복수개의 긴장재; 및
상기 내측몰드의 외주면을 둘러싸도록 결합하고, 상기 복수개의 덕트에 대응하여 상기 각 덕트를 각각 착탈 가능하게 결합시킬 수 있는 복수개의 홀더가 구비된 덕트고정수단을 포함하되,
상기 내측몰드는 분할 적층된 복수개의 단위 내측몰드를 포함하고,
상기 외측몰드는 상기 복수개의 단위 내측몰드에 각각 대응할 수 있도록 분할 적층된 복수개의 단위 외측몰드를 포함하며,
분할 적층되고 상하 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상기 각 단위 외측몰드는 각각 나사 결합 또는 슬라이딩 결합된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
청구항 1에 있어서
상기 외측몰드의 외주면을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드를 구속하는 구속수단을 더 포함하는 중공 구조체.
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.
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청구항 1에 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.
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.
청구항 1에 있어서,
분할 적층되고 상하 인접하는 상기 각 단위 내측몰드 및 상기 각 단위 외측몰드는 각각 암수 결합된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 충진물은, 분할 적층된 상기 각 단위 내측몰드 및 단위 외측몰드에 대응하여 분할 적층된 복수개의 단위 충진물을 포함하는 중공 구조체.
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.
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.
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.
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.
청구항 1, 2, 3, 7, 9, 11, 12, 13, 15 및 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내측몰드 및 외측몰드는 플라스틱(Plastic) 소재로 성형된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
청구항 1, 2, 3, 7, 9, 11, 12, 13, 15 및 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충진물은 콘크리트(Concrete)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
청구항 17에 있어서,
상기 콘크리트는, 그 내부에 철근 또는 강화섬유(Reinforcing fibers)를 포함하는 강화재료(Reinforcing materials)가 배근된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
청구항 1, 2, 3, 7, 9, 11, 12, 13, 15 및 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.
청구항 1, 2, 3, 7, 9, 11, 12, 13, 15 및 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.
청구항 1, 2, 3, 7, 9, 11, 12, 13, 15 및 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.
청구항 21에 있어서,
상기 내측몰드 및 외측몰드는,
상기 충진물이 길이방향을 따라 중앙 부위에 가장 확장된 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
청구항 21에 있어서,
상기 내측몰드 및 외측몰드는,
상기 충진물이 길이방향을 따라 하부로 갈수록 확장된 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 중공 구조체.
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 포함하되,
상기 내측몰드를 준비하는 단계는,
복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계와,
상기 복수개의 단위 내측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고,
상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드는 서로 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하며,
상기 외측몰드를 준비하는 단계는,
복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계와,
상기 복수개의 단위 외측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고,
상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 서로 암수 결합 및 상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
청구항 24에 있어서,
상기 충진물은 콘크리트(Concrete)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
청구항 24에 있어서,
상기 외측몰드의 준비 단계는,
상기 외측몰드의 외주면을 감싸도록 설치하여 상기 외측몰드를 구속하는 구속수단을 설치하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
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.
삭제
청구항 24에 있어서,
상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드는 서로 암수 결합하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
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삭제
청구항 24에 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.
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.
청구항 24, 25, 26, 27, 29, 34 및 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.
청구항 36에 있어서,
상기 내측몰드와 외측몰드의 배치 단계 이후,
상기 덕트에 긴장재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
청구항 37에 있어서,
상기 충진물의 충진 및 양생 단계 이후,
상기 긴장재를 긴장시키는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
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;
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 포함하되,
상기 내측몰드를 준비하는 단계는,
복수개의 단위 내측몰드를 준비하는 단계와,
상기 복수개의 단위 내측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고,
상하로 인접하는 상기 각 단위 내측몰드는 서로 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하며,
상기 외측몰드를 준비하는 단계는,
복수개의 단위 외측몰드를 준비하는 단계와,
상기 복수개의 단위 외측몰드를 서로 결합시켜 적층시키는 단계를 포함하고,
상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 서로 암수 결합 및 상하로 인접하는 상기 각 단위 외측몰드는 나사 결합 또는 슬라이딩 결합하는 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
청구항 39에 있어서,
상기 단위 충진물은 콘크리트(Concrete)인 것을 특징으로 하는 중공 구조체의 제조방법.
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.
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.
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.
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.
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.
청구항 44에 있어서,
상기 복수개의 단위 중공 구조체를 적층시키는 단계 이후,
상기 복수개의 단위 덕트에 긴장재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.
청구항 46에 있어서,
상기 긴장재의 삽입 단계 이후,
상기 긴장재를 긴장시키는 단계를 더 포함하는 중공 구조체의 제조방법.