KR101866317B1 - 격자 지지체를 이용한 보강구조를 가지는 기둥구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음(-)의 포아송비를 가지고 변형되는 격자 지지체를 이용하여 코아기둥부재를 지지하고 보강함으로써, 코아기둥부재에 발생하는 좌굴이나 휨변형 등 횡방향의 변형을 효과적으로 억제하고, 그에 따라 기둥구조물의 거대화 등을 방지하며, 장주(長柱)에도 효과적으로 활용할 수 있는 새로운 구성의 기둥구조물에 관한 것이다.

Description

격자 지지체를 이용한 보강구조를 가지는 기둥구조물{Column Structure}

본 발명은 건축물 및 구조물에서 상부로부터의 연직하중을 지지하여 하부로 전달하는 기둥구조물에 관한 것으로서, 구체적으로는 음(-)의 포아송비를 가지고 변형되는 격자 지지체를 이용하여 코아기둥부재를 지지하고 보강함으로써, 코아기둥부재에 발생하는 좌굴이나 휨변형 등 횡방향의 변형을 효과적으로 억제하고, 그에 따라 기둥구조물의 거대화 등을 방지하며, 장주(長柱)에도 효과적으로 활용할 수 있는 새로운 구성의 기둥구조물에 관한 것이다.

건축물 및 구조물에서 상부로부터의 연직하중을 지지하여 하부로 전달하는 기둥구조물의 경우, 연직하중 즉, 압축력에 대해 충분한 저항성을 가지는 것도 중요하지만 좌굴이나 횡방향의 하중으로 인한 횡방향 변형("횡변형")에 대해서도 큰 저항성을 가져야 한다. 특히, 대형 구조물의 경우, 구조물 자체의 자중이 매우 크고 연직하중도 매우 크게 작용할 뿐만 아니라 하중이 기둥구조물에 집중되고 있으므로, 만일 예상하지 못한 외력에 의해 기둥구조물에 손상이 발생할 경우에는 구조물 전체의 안전성에 심각한 문제가 발생할 수 있으므로, 기둥구조물의 충분한 안정성 확보는 매우 중요하다.

최근 건축물 및 구조물의 대형화 추세에 따라, 기둥구조물의 장주화(長柱化)가 진행되는데, 장주(長柱)의 경우에는 좌굴이나 횡변형에 취약하기 때문에, 종래에는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0074130호 등에 개시되어 있듯이 콘크리트에 스틸을 합성하는 형태로 기둥구조물을 구축하거나, 또는 단순히 기둥구조물의 단면적을 키우는 형태로 대응해왔다.

그러나 콘크리트에 스틸을 합성하는 것만으로는 기둥구조물에 대해 요구되는 구조적인 안정성을 충족시키기 어려우며 기둥구조물의 단면적을 키우게 되면, 구조물 내부의 공간이 기둥구조물에 의해 잠식되어 사용가능 공간이 축소되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 기둥구조물의 단면적이 증가되면 그만큼 구조물의 전체적인 자중이 더욱 증가하게 되며, 이는 구조물을 지지하는 기초에 작용하게 되는 사하중 크기의 증대를 가져오고 그만큼 기초의 대형화를 유발하게 된다.

대한민국 공개등록특허 제10-2012-0074130호(2012. 07. 05. 공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 압축력에 대해 충분한 저항성을 가지면서도 좌굴이나 횡방향의 하중으로 인한 횡변형에 대해서도 큰 저항성을 가지고 있어서 구조적인 안정성이 크게 향상되고 기둥구조물의 자중 증가를 방지할 수 있는 기둥구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 연직방향으로 상단 및 하단에 각각 구비되는 기둥캡부재와, 연직방향으로 길게 연장되어 상,하단의 기둥캡부재를 연결하면서 상부에서 재하되는 연직하중을 지지하는 코어기둥부재와, 연직방향으로 길게 연장된 튜브부재로 이루어져서 상,하단의 기둥캡부재 사이에 배치되는 외피부재와, 각각 코어기둥부재를 감싸서 코어기둥부재를 횡방향으로 지지하도록 외피부재의 중공 내부에 배치되는 격자 지지체를 포함하며; 격자 지지체는, 복수개의 격자 유닛 링이 평면상의 원중심에서부터 외피부재의 외면 방향으로 가면서 복수개의 층으로 연속 배치되어 있는 구성을 가지며, 각각의 격자 유닛 링은, 격자 유닛이 원주방향으로 연속 결합되어 형성되는데; 각각의 격자 유닛은 봉부재로 이루어지며, 제1중앙 회전절점에서 제1외측봉과 제2외측봉의 일단이 예각을 가지고 서로 회전가능하게 결합되며, 제1, 2외측봉보다 짧은 길이를 가지는 제1내측봉과 제2내측봉의 일단이 제2중앙 회전절점에서 서로 회전가능하게 결합되고, 제1외측봉과 제1내측봉의 타단은 제1외측 회전절점에서 서로 회전가능하게 결합되며, 제2외측봉과 제2내측봉의 타단은 제2외측 회전절점에서 서로 회전가능하게 결합되어, 제1,2외측봉의 일단이 만나서 향하고 있는 방향과 제1, 2내측봉의 일단이 만나서 향하는 방향은 동일한 구성을 가지고 있고; 복수개의 격자 유닛은, 원주방향으로 서로 이웃하는 격자 유닛과 외측 회전절점에서 서로 회전가능하게 연결되어 격자 유닛 링을 형성하고; 복수개의 격자 유닛 링은, 기둥구조물의 원중심방향으로 내측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제2중앙 회전절점이, 원중심방향으로 이웃하여 외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1중앙 회전절점과 중복되는 형태로, 복수개의 격자 유닛 링이 원중심에서부터 멀어지도록 층을 이루어 일체로 연결됨으로써 격자 지지체를 형성하며; 격자 지지체가 코아기둥부재를 감싸도록 설치될 때, 격자 지지체에서 원중심과 가장 가까이 위치하는 최내측에 위치하는 격자 유닛 링의 격자 유닛에서, 제1중앙 회전절점은 코아기둥부재의 외면에서 회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태로 결합되고, 격자 지지체에서 최외측에 위치하는 격자 유닛 링의 격자 유닛에서 제1 및 제2외측 회전절점은 외피부재의 내면에서 회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태로 결합되는 구성을 가지고 있어서, 코아기둥부재가 횡변형되면서 격자 지지체를 가압하게 되면 격자 지지체가 가압되는 부분에서는, 격자 유닛을 이루는 봉부재가 조밀하게 모여서, 코아기둥부재의 횡방향 변위로 인하여 격자 지지체에 가해지는 압축력에 저항하여 코아기둥부재의 횡변형을 억제하게 되는 것을 특징으로 하는 기둥구조물이 제공된다.

본 발명에 따른 기둥구조물에서는 격자 지지체가 코아기둥부재를 횡방향으로 지지하고 있고, 격자 지지체는 음의 포아송비를 가지는 특성에 의해 코아기둥부재의 횡변형을 억제하는 작동을 하게 되므로, 기둥구조물 전체의 좌굴 강도 및 휨강도가 크게 향상되는 효과가 발휘된다.

따라서 본 발명에 의하면 좌굴 강도 및 휨강도의 향상을 위해 코아기둥부재의 단면적을 증가시키는 것을 효과적으로 억제할 수 있으며, 더 나아가 기둥구조물 전체의 단면적이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있게 되므로, 큰 단면적의 코아기둥부재 제작을 위한 재료의 낭비, 비용 증가 등을 피할 수 있게 될 뿐만 아니라, 기둥구조물의 큰 단면적으로 인한 공간 잠식도 감소시킬 수 있게 되는 효과 및 자중 증가로 인하여 기초에 과도한 하중이 가해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 발휘된다. 그러므로 본 발명에 의하면, 대형 구조물 및 건축물에서 기둥구조물의 경량화, 소형화 및 고성능화를 달성할 수 있으며, 특히 장주의 시공에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기둥구조물의 개략적인 투시 사시도이다.
도 2는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 연직방향으로의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 격자 지지체를 구성하는 격자 유닛 하나만을 떼어내어 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명에서 복수개의 격자 유닛이 원주방향으로 서로 연결되는 것을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 5는 복수개의 격자 유닛이 원주방향으로 서로 연결되어 격자 유닛 링을 이룬 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 6은 2개의 격자 유닛 링이 원중심으로부터 외측으로 가면서 층을 이루기 위하여 서로 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 6의 상태에 후속하여 2개의 격자 유닛 링이 원중심으로부터 외측으로 가면서 층을 이루도록 결합된 후의 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 8은 도 7의 상태에 후속하여 또다른 격자 유닛 링이 외곽에서 더 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 9는 도 8의 상태에 후속하여 3개의 격자 유닛 링이 원중심으로부터 외측으로 가면서 층을 이루도록 결합이 완료된 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예로서 반력판이 구비된 격자 지지체를 구비하여 제작된 기둥구조물에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 투시 사시도이다.
도 11은 도 10의 선 B-B에 따른 개략적인 연직방향으로의 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 기둥구조물에서 횡변위가 발생하지 않았을 때와 발생하였을 때를 각각 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 13은 도 12의 (b)에서 화살표 D-D에 따른 연직방향으로의 단면도이다.
도 14 내지 도 16은 각각 힘을 받는 부재에서 양(+)의 포아송비와 음(-)의 포아송비의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 도 13에서 원 L부분에 대한 개략적인 확대도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 명세서에서 기둥구조물이 길게 연장되는 방향을 "연직방향"이라고 기재하며, 연직방향과 직교하는 방향 즉, 기둥구조물에 좌굴이나 휨변형이 발생하는 방향을 "횡방향"이라고 기재한다. 그리고 기둥구조물을 횡방향으로 절단하였을 때의 단면 즉, 기둥구조물을 연직방향으로 바라보았을 때의 단면을 "횡단면"이라고 기재한다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 기둥구조물(100)의 개략적인 투시 사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 연직방향으로의 단면도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼, 본 발명의 기둥구조물(100)은 연직방향으로 상단 및 하단에 각각 구비되는 기둥캡(cap)부재(2a, 2b)와, 연직방향으로 길게 연장되어 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b)를 연결하면서 기둥구조물(100)에 작용하는 연직하중을 지지하는 코어기둥부재(3)와, 연직방향으로 길게 연장된 튜브부재로 이루어져서 기둥구조물(100)에 작용하는 하중을 전달되지 않는 형태로 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b) 사이에 배치되는 외피부재(4)와, 코어기둥부재(3)를 감싸서 코어기둥부재(3)를 횡방향으로 지지하도록 외피부재(4)의 중공(中空) 내부에 배치되며 음(-)의 포아송비를 가지는 격자 지지체(1)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 본 발명의 기둥구조물(100)에서, 연직방향으로 상단 및 하단에는 기둥캡부재(2a, 2b)가 각각 구비된다. 기둥캡부재(2a, 2b)는 설계에 의해 정해진 기둥구조물(100)의 연직방향 단면 형상을 가지며 연직방향으로 두께를 가지는 부재인데, 콘크리트로 제작될 수도 있지만 강재나 기타 재료로 제작되어도 무방하다.

상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b) 사이에는 연직방향으로 길게 연장된 코어기둥부재(3)가 일체로 구비된다. 코어기둥부재(3)의 양단은 기둥캡부재(2a, 2b)의 평면 중앙에서 기둥캡부재(2a, 2b)와 일체화되어 있다. 코어기둥부재(3)는 실질적으로 기둥구조물(100)에 작용하는 하중을 지지하는 부재이다. 즉, 상단의 기둥캡부재(2a)를 통해서 작용하는 연직방향 하중(압축력)과 횡방향의 하중을 코어기둥부재(3)가 지지하게 되며, 그에 따라 기둥구조물(100)에 가해지는 하중(외력)은 코어기둥부재(3)를 통해서 하단의 기둥캡부재(2b)로 전달되며, 하단의 기둥캡부재(2b)가 설치되어 있는 기초 또는 기타 다른 구조체로 전달된다. 코어기둥부재(3)는 콘크리트부재로 제작될 수도 있지만, 강관이나 강봉 등 연직방향 하중 및 횡방향의 하중을 지지할 수 있는 다양한 형태의 재료로 제작될 수 있다.

외피부재(4)는 중공(中空)을 가지면서 연직방향으로 길게 연장된 튜브부재로 이루어져 있으며, 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b) 사이에 배치되어 기둥구조물(100)을 이루게 되는데, 외피부재(4)는 기둥구조물(100)에 작용하는 하중을 전달하지는 않는다. 즉, 상단의 기둥캡부재(2a)에 연직방향 하중(압축력) 및 횡방향 하중이 작용하더라도, 이러한 하중이 외피부재(4)에는 직접적으로 가해지지 않는 것이다. 후술하는 것처럼 상단의 기둥캡부재(2a)에 작용하는 연직방향 하중 및 횡방향 하중이 코어기둥부재(3)의 좌굴이나 휨변형을 격자 지지체(1)가 억제하는 과정에서, 외피부재(4)가 격자 지지체(1)에 대하여 반력을 제공하게 되므로, 상단의 기둥캡부재(2a)에 작용하는 연직방향 하중 및 횡방향 하중이 반력의 형태로 간접적으로 외피부재(4)에 작용하지만, 이러한 연직방향 하중 및 횡방향 하중이 직접적으로 외피부재(4)에 가해지는 것은 아니다.

이와 같이 상단의 기둥캡부재(2a)에 작용하는 연직방향 하중 및 횡방향 하중이 직접적으로 외피부재(4)에 작용하지 않도록 하기 위하여, 예를 들어, 외피부재(4)의 연직방향 양단이 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b) 일부를 덮어씌우는 형태로 설치될 수 있다. 즉, 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b)의 연직방향 일부가 외피부재(4)의 양단 중공 내에 끼워지는 형태로 외피부재(4)가 설치될 수 있는 것이다. 이러한 구성 이외에도, 예를 들어 외피부재(4)의 연직방향 양단과 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b) 사이에 변위를 흡수할 수 있는 탄성재질의 링을 배치하는 구성이나 기타 다양한 형태의 구성을 이용하여, 외피부재(4)에, 기둥구조물(100)에 가해지는 연직하중 및 횡하중이 직접 전달되지 않도록 구성할 수 있다. 외피부재(4)는 강관으로 이루어질 수도 있지만, 그 재질은 강재에 한정되지 않으며 소위 FRP라고 불리는 섬유보강복합소재 등 다양한 재질로 제작되어도 무방하다.

격자 지지체(1)는, 복수개의 격자 유닛 링(10)이 기둥구조물의 횡단면상의 원중심에서부터 외피부재(4)의 외면 방향으로 가면서 복수개의 층으로 연속 배치되어 있는 구성을 가진다. 그리고 각각의 격자 유닛 링(ring)(10)은, 격자 유닛(unit)(20)이 원주방향으로 연속됨으로써 형성된다. 이러한 구성에 의해 격자 지지체(1)는 음(-)의 포아송비를 가지게 되며, 외피부재(4)의 횡단면을 이루도록 외피부재(4) 내에서 코어기둥부재(3)를 감싸도록 배치하여 코어기둥부재(3)를 횡방향으로 지지함으로써, 코어기둥부재(3)의 횡방향 변위를 억제하게 된다. 도면에 예시된 것처럼 격자 지지체(1)는 연직방향으로 간격을 두고 복수개로 구비될 수 있다.

도 3에는 본 발명의 격자 지지체(1)에서 하나의 격자 유닛(20)만을 떼어내어 보여주는 개략도가 도시되어 있는데, 하나의 격자 유닛(20)은 복수개의 봉부재로 이루어지는데, 구체적으로는 2개의 외측봉과, 2개의 내측봉, 그리고 외측봉과 내측봉을 서로 연결해주는 2개의 중앙 회전절점과 2개의 외측 회전절점을 가지고 있다. 우선, 격자 유닛(20)에서 2개의 외측봉 즉, 제1외측봉(21a)과 제2외측봉(21b)의 일단은 제1중앙 회전절점(23)에서 서로 회전가능하게 결합되어 있다. 제1 및 제2외측봉(21a, 21b)보다 각각 짧은 길이를 가지는 2개의 내측봉 즉, 제1내측봉(22a)과 제2내측봉(22b) 역시 그 일단은 제2중앙 회전절점(24)에서 서로 회전가능하게 결합되어 있다. 그리고 제1외측봉(21a)의 타단과 제1내측봉(22a)의 타단은 제1외측 회전절점(25)에서 서로 회전가능하게 결합되어 있다. 제2외측봉(21b)의 타단과 제2내측봉(22b)의 타단은 제2외측 회전절점(26)에서 서로 회전가능하게 결합되어 있다. 제1중앙 회전절점(23)에서 제1외측봉(21a)과 제2외측봉(21b) 사이가 예각을 이루는 쪽에, 제2중앙 회전절점(24)이 위치하게 된다. 따라서 2개의 외측봉(21a, 21b)의 일단이 만나서 향하고 있는 방향과 2개의 내측봉(22a, 22b)의 일단이 만나서 향하는 방향은 동일하다.

한편, 본 발명에서는 위와 같이 제1, 2외측봉(21a, 21b), 제1, 2내측봉(22a, 22b), 제1, 2중앙 회전절점(23, 24) 및 제1, 2외측 회전절점(25, 26)을 가지는 격자 유닛(20)은 다음과 같이 복수개가 원주방향으로 일체로 연결되어 격자 유닛 링(ring)(10)을 이루게 된다. 도 4에는 복수개의 격자 유닛이 원주방향으로 서로 연결되는 것을 보여주는 개략적인 평면도가 도시되어 있는데, 도 4의 (a)는 2개의 격자 유닛이 연결되기 전의 상태를 보여주는 것이며, 도 4의 (b)는 2개의 격자 유닛이 연결된 후의 상태를 보여주는 것이다. 도 5에는 격자 유닛이 원주방향으로 서로 연결되어 격자 유닛 링(10)을 이룬 상태를 보여주는 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 설명 편의를 위하여 도 4에서는 원주방향으로 서로 이웃하여 연결되는 2개의 격자 유닛을 각각 제1격자 유닛(20a)와 제2격자 유닛(20b)으로 구분하여 표시하였다. 도면에 도시된 것처럼 격자 유닛에서 제2중앙 회전절점(24)에서부터 제1중앙 회전절점(23)을 향하는 방향이 원중심을 향하도록, 복수개의 격자 유닛이 원주방향으로 차례로 배치되는데, 이 때 원주방향으로 이웃하는 격자 유닛은 외측 회전절점을 서로 공유하게 된다. 도 4에 예시된 것처럼 제1격자 유닛(20a)에 이웃하여 원주방향으로 제2격자 유닛(20b)이 배치될 때, 제1격자 유닛(20a)의 제1외측 회전절점(25)은 이웃하는 제2격자 유닛(20b)의 제2외측 회전절점(26)과 중복된다. 즉, 일측 격자 유닛의 제1외측 회전절점은, 원주를 따라 시계방향으로 이웃하게 배치되는 타측 격자 유닛의 제2외측 회전절점에 해당하게 되게 되며, 따라서 원주방향으로 서로 이웃하는 격자 유닛은 하나의 외측 회전절점에서 서로 회전가능하게 연결되는 것이다. 이러한 방식으로 복수개의 격자 유닛(20)이 원주를 따라 서로 연결됨으로써, 도 5에 도시된 것처럼 하나의 폐합된 고리(링/ring) 형태의 격자 유닛 링(10)을 이루게 된다.

본 발명의 격자 지지체(1)를 이루기 위해서는, 복수개의 격자 유닛 링(10)이 평면상의 원중심에서부터 멀어지는 방향으로 가면서 복수개의 층으로 연속 배치된다. 도 6 및 도 7에는 각각 2개의 격자 유닛 링이 원중심으로부터 외측으로 가면서 층을 이루고 있는 것을 보여주는 개략적인 평면도가 도시되어 있는데, 도 6은 격자 유닛 링이 서로 결합되기 전의 상태를 보여주며, 도 7은 격자 유닛 링이 서로 결합된 후의 상태를 보여준다. 설명의 편의를 위하여 도 6 및 도 7에서는 2개의 격자 유닛 링을 원중심에 가까운 것에서부터 점점 멀어지는 것의 순서로 각각 제1격자 유닛 링(10a)과 제2격자 유닛 링(10b)이라고 구분하여 기재하였다. 그리고 도 6 및 도 7에서는 편의상 제1격자 유닛 링(10a)을 이루는 격자 유닛을 "격자유닛(201)"이라고 기재하였고, 제2격자 유닛 링(10b)을 이루는 격자 유닛을 "격자유닛(202)"라고 기재하였다.

도 6 및 도 7에 도시된 것처럼 원중심에 가까운 제1격자 유닛 링(10a)에 대해 그보다 원주 길이가 더 큰 제2격자 유닛 링(10b)이 일체로 연결됨에 있어서, 제2격자 유닛 링(10b)을 이루는 격자 유닛(202)의 제1중앙 회전절점(23)이, 제1격자 유닛(10a)을 이루는 격자 유닛(201)의 제2중앙 회전절점(24)에 서로 회전가능하게 결합된다. 즉, 제2격자 유닛 링(10b)을 이루는 격자 유닛(202)의 제1중앙 회전절점(23)은, 제1격자 유닛(10a)을 이루는 격자 유닛(201)의 제2중앙 회전절점(24)과 중복되는 것이다. 도 8 및 도 9에는 각각 또다른 제3격자 유닛 링(10c)이 더 추가되어 3개의 격자 유닛 링이 원중심으로부터 외측으로 가면서 층을 이루고 있는 것을 보여주는 개략적인 평면도가 도시되어 있는데, 도 8은 격자 유닛 링이 서로 결합되기 전의 상태를 보여주며, 도 9는 격자 유닛 링이 서로 결합된 후의 상태를 보여준다. 설명의 편의를 위하여 도 8 및 도 9에서 새로 추가되는 격자 유닛 링을 제3격자 유닛 링(10c)으로 기재하고, 제3격자 유닛 링(10c)을 이루는 격자 유닛을 "격자유닛(203)"이라고 기재하였다.

제3격자 유닛 링(10c)을 결합함에 있어서도 위에서 설명한 것처럼, 제3격자 유닛 링(10c)을 이루는 격자 유닛(203)의 제1중앙 회전절점(23)이 제2격자 유닛(10b)을 이루는 격자 유닛(202)의 제2중앙 회전절점(24)에 해당하도록, 원중심방향으로 내측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제2중앙 회전절점이, 원중심방향으로 이웃하여 외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1중앙 회전절점과 중복되는 형태로, 복수개의 격자 유닛 링이 원중심에서부터 멀어지도록 층을 이루어 일체로 연결됨으로써, 본 발명의 격자 지지체(1)를 이루게 되는 것이다. 도면에서는 3개의 격자 유닛 링이 구비된 것까지만 예시하였으나, 본 발명의 격자 지지체(1)는 3개 보다 더 많은 4개 이상 복수개의 격자 유닛 링으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 격자 지지체(1)를 구성함에 있어서, 필요에 따라서는 최외측에 위치하는 격자 유닛 링 즉, 원중심에서부터 가장 멀리 떨어져 위치하는 격자 유닛 링의 외곽을 감싸도록 반력판(30)이 더 구비될 수도 있다. 도 10에는 반력판(30)이 더 구비된 격자 지지체(1)를 구비한 본 발명의 제2실시예에 따른 기둥구조물(100)에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 투시 사시도가 도시되어 있고, 도 11에는 도 10의 선 B-B에 따른 개략적인 연직방향으로의 단면도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼, 반력판(30)은 연직방향으로 폭을 가지는 판형상의 부재가 링을 이루고 있는 부재로서, 최외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 각각의 격자 유닛에서 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)은 반력판(30)의 내면에 결합된다. 따라서 후술하는 것처럼, 코아기둥부재(3)에 횡변형이 발생하여 격자 지지체(1)에 가압력이 작용할 때, 반력판(30)은 격자 지지체(1)에 대해 반력이 발생되도록 한다.

격자 지지체(1)는 코아기둥부재(3)를 감싸도록 외피부재(4)의 중공 내부에 설치된다. 반력판(30)이 구비되어 있지 않는 경우, 격자 지지체(1)가 외피부재(4)의 중공 내부에 설치될 때, 격자 지지체(1)에서 최외측에 위치하는 격자 유닛 링은 외피부재(4)의 내면에 결합된다. 이 때, 최외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)은 회전 및 원주방향으로의 이동이 가능하도록 외피부재(4)의 내면에 결합된다. 즉, 최외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)은, 회전이 가능할 뿐만 아니라, 외피부재(4)의 내면에 밀착된 상태로 외피부재(4)의 내면을 따라 원주방향으로 이동할 수 있도록 결합되는 것이다. 그러나 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)이 연직방향으로 움직이는 것은 제한된다. 예를 들어, 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)이 밀착 결합되는 외피부재(4)의 내면에 원주방향으로 연속되는 오목한 홈을 형성하고, 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)을 구(球)형상으로 만들어서 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)이 외피부재(4) 내면의 오목한 홈에 위치하는 형태로 위와 같은 구성 즉, 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)이 회전가능하고 원주방향으로 이동가능하도록 외피부재(4)의 내면에 결합되는 구성을 구현할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 기타 다른 형태로 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)이 회전가능하고 원주방향으로 이동가능하도록 외피부재(4)에 결합되는 구성을 구현할 수도 있다. 이와 같이 "회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태로 결합되는 회전절점"을 도면에서는 다른 회전절점과 구분하기 위하여 붉은색(red color)로 표시하였으며 이를 "롤러-회전 힌지"라고 기재한다.

만일 반력판(30)이 더 구비되는 경우, 격자 지지체(1)에서 최외측에 위치하는 격자 유닛 링은 반력판(30)의 내면에 결합된다. 즉, 격자 지지체(1)의 최외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 각각의 격자 유닛에서 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)은, 반력판(30)의 내면에서 회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태로 결합되는 것이다. 이 때, 앞서 설명한 것과 마찬가지로, 반력판(30)의 내면에 원주방향으로 연속되는 오목한 홈을 형성하고 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)을 구(球)형상으로 만들어서 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)이 반력판(30) 내면의 오목한 홈에 위치하게 할 수 있다.

한편, 격자 지지체(1)가 코아기둥부재(3)를 감싸도록 설치될 때, 격자 지지체(1)에서 코아기둥부재(3)에 밀착되는 부분 즉, 격자 지지체(1)에서 원중심과 가장 가까이 위치하는 최내측에 위치하는 격자 유닛 링의 격자 유닛에서, 제1중앙 회전절점(23)은 위에서 설명한 "롤러-회전 힌지"로 이루어진다. 즉, 격자 지지체(1)의 최내측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 각각의 격자 유닛에서 제1중앙 회전절점(23)은 코아기둥부재(3)의 외면에서 회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태로 결합되는 것이다. 이 때, 위에서 설명한 것처럼, 코아기둥부재(3)의 외면에 원주방향으로 연속되는 오목한 홈을 형성하고, 격자 유닛의 제1중앙 회전절점(23)을 구(球)형상으로 만들어서 코아기둥부재(3) 외면의 오목한 홈에 위치하게 할 수 있다. 코아기둥부재(3)가 콘크리트 부재로 이루어진 경우, 콘크리트 부재의 표면에 오목한 홈을 형성할 수도 있지만, 오목한 홈이 형성된 띠를 코아기둥부재(3)를 이루는 콘크리트 부재의 외면에 감아서 설치할 수도 있다. 또한 코아기둥부재(3)가 강관으로 이루어진 경우에도 강관의 표면에 오목한 홈을 형성할 수도 있지만, 위와 같이 오목한 홈이 형성된 띠를 코아기둥부재(3)를 이루는 강관의 외면에 감아서 설치할 수도 있다.

위에서 설명한 구성을 가지는 격자 지지체(1)는 연직방향으로 바라볼 때 원판형태를 이루면서, 코아기둥부재(3)를 감싸도록 외피부재(4)의 내부에 설치되는데, 연직방향으로 간격을 두고 복수개의 격자 지지체(1)가 구비될 수 있다. 즉, 외피부재(4)의 중공 내부에서, 격자 지지체(1)는 연직방향에 직교하는 평면을 이루도록 코아기둥부재(3)를 감싼 상태로 연직하게 복수개가 간격을 두고 배치될 수 있는 것이다. 이 때, 앞서 설명한 것처럼 각각의 격자 지지체(1)에서, 원중심과 가장 가까이 위치하는 최내측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1중앙 회전절점(23)은 코아기둥부재(3)의 외면에서 회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태로 결합된다. 그리고 반력판이 없는 경우, 각각의 격자 지지체(1)에 있어서, 최외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)은 외피부재(4)의 내면에서 회전이 가능할 뿐만 아니라 원주방향으로 이동할 수 있도록 결합된다.

만일 반력판(30)이 구비되는 경우, 최외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)은 반력판(30)의 내면에서 위와 같이 회전과 원주방향 이동이 가능하게 결합되며, 이러한 반력판(30)은 외피부재(4)의 내면에 용접이나 부착 등의 방법에 의해 일체로 결합된다.

격자 지지체(1)가 배치된 외피부재(4)의 중공 내부는 빈 공간으로 두어도 무방한데, 필요에 따라서는 격자 지지체(1)의 후술하는 압축 내지 확장 거동을 저해하지 않는 재질의 충진재를 외피부재(4)의 중공 내부에 채울 수도 있다.

위와 같이 격자 지지체(1)가 코아기둥부재(3)를 감싸도록 설치됨으로써, 격자 지지체(1)는 압축 내지 확장 거동을 통해서, 코아기둥부재(3)를 횡방향으로 지지하여 코아기둥부재(3)의 횡변위를 억제하는 기능을 발휘하며, 그에 따라 코아기둥부재(3)에 좌굴이나 휨변형이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

도 12에는 본 발명의 제1실시예에 따른 기둥구조물(100)에 대한 개략적인 측면도가 도시되어 있는데, 도 12의 (a)에는 기둥구조물(100)에서 코아기둥부재(3)에 횡변위(횡방향의 변위)가 발생하지 않은 상태가 도시되어 있고, 도 12의 (b)에는 좌굴이나 기타 횡방향 하중에 의해 코아기둥부재(3)에 횡변위가 발생한 상태가 도시되어 있다. 도 13에는 도 12의 (b)에서 화살표 D-D에 따른 연직방향으로의 단면도가 도시되어 있는데, 코아기둥부재(3)에 횡방향 변위가 발생한 위치에서의 개략적인 연직방향의 단면 상태를 보여준다. 도 13에서 점선은 코아기둥부재(3)에 횡변위가 발생하기 전의 상태를 보여주며, 실선은 코아기둥부재(3)에 횡방향 변위가 발생한 후의 상태를 보여준다. 특히, 도 13에서는 격자 지지체(1)를 도시할 때, 코아기둥부재(3)에 횡변위가 발생하는 방향으로 코아기둥부재(3)의 양측에 위치하는 격자 유닛만을 도시하였고, 다른 격자 유닛은 도시를 생략하였다.

기둥구조물(100)에 연직하중이 작용하여 좌굴이 유발되거나 또는 횡방향의 하중이 작용하게 되면, 도 12의 (b)에 도시된 것처럼, 코아기둥부재(3)는 횡방향으로 변형된다. 본 발명에서는 코아기둥부재(3)를 횡방향으로 격자 지지체(1)가 감싸서 지지하고 있으므로, 이와 같이 코아기둥부재(3)에 횡방향 변형이 발생한 위치에서는 코아기둥부재(3)의 횡변위가 발생하게 되고, 그에 따라 격자 지지체(1)에서 코아기둥부재(3)가 횡방향으로 변위되는 방향에 위치하는 부분 즉, 격자 지지체(1)에서 코아기둥부재(3)가 횡방향으로 움직이는 쪽에 위치하는 부분은 가압된다. 편의상 이와 같이 격자 지지체(1)에서 코아기둥부재(3)가 횡방향으로 움직이는 쪽에 위치하여 가압되는 부분을 "격자 지지체(1)의 가압부분"이라고 기재한다. 도 13에서는 격자 지지체(1)를 도시할 때, 격자 지지체(1)의 가압부분과, 그 반대편에 존재하는 격자 유닛만을 도시하였고, 다른 격자 유닛은 도시를 생략하였다.

본 발명에서 격자 지지체(1)는 음(-)의 포아송비를 가지는 구조를 가지고 있으므로, 격자 지지체(1)의 가압부분에서는 격자 유닛이 조밀하게 모이게 되고, 그에 따라 압축에 대해 저항력이 증가되어 코아기둥부재(3)가 횡방향으로 변형되는 것을 억제하게 된다.

일반적인 재료는 압축력(Q)의 작용시 제1변형(힘이 작용하는 방향의 변형)은 음(-)의 값을 가지며, 제2변형(힘이 작용하는 방향과 직교하는 방향의 변형)은 양(+)의 값을 가진다. 도 14 내지 도 16에는 각각 힘을 받는 부재에서 양(+)의 포아송비와 음(-)의 포아송비의 관계를 나타낸 개념도가 도시되어 있는데, 도 14의 (a)에 도시된 것처럼 일반적인 재료로 이루어진 부재는 압축력(Q)이 작용하게 되면, 도 14의 (b)에 도시된 것처럼 압축력이 작용하는 방향(제1방향)으로 재료가 줄어들게 되며, 압축력과 직교하는 방향(제2방향)으로는 재료가 늘어나게 된다. 도 14의 (b)에서 점선은 압축력이 작용하기 전의 상태를 보여주는 것이고, 실선은 압축력의 작용에 의해 변형된 상태를 보여주는 것이다. 이와 같은 제1방향의 변형률과 제2방향의 변형률 간의 비율을 "포아송비"라고 하며, 이는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.

위의 수학식 1에서 Lateral Strain은 횡방향 변형률을 의미하며 Axial strain은 종방향 변형률을 의미한다.

이와 달리, 음(-)의 포아송비를 가지는 부재의 경우, 도 15의 (a)에 도시된 것처럼 압축력(Q)이 가해지게 되면, 도 15의 (b)에 도시된 것처럼 제1방향과 제2방향 모두에 대해 수축하도록 변형된다. 반면에 음(-)의 포아송비를 가지는 부재에 도 16의 (a)에 도시된 것처럼, 인장력(P)이 작용하면, 도 16의 (b)에 도시된 것처럼 인장력이 작용하는 방향뿐만 아니라, 인장력 작용방향과 직교하는 방향 모두에 대해 팽창하도록 변형된다. 도 15의 (b) 및 도 16의 (b)에서 점선은 힘(압축력/인장력)이 작용하기 전의 상태를 보여주는 것이고, 실선은 힘의 작용에 의해 변형된 상태를 보여주는 것이다. 본 명세서에서는 재료 또는 부재가 도 15의 (b)과 도 16의 (b)에 도시된 형태로 변형되는 성질을 가지고 있을 때, "음(-)의 포아송비를 가진다"라고 표현한다.

본 발명에 따른 격자 지지체(1)는 위와 같이 음(-)의 포아송비를 가지는 부재이다. 따라서 도 13에 도시된 것처럼, 코아기둥부재(3)에 횡변위가 발생하여 압축되는 부분에서는 격자 지지체(1)를 이루는 격자 유닛들이 수축하게 되어 격자 유닛을 이루는 봉부재들이 더 조밀하게 모이면서 압축에 대한 저항력을 발휘하게 된다. 도 17에는 도 13에서 원 L부분에 대한 개략적인 확대도 즉, 격자 지지체(1)의 가압부분에 존재하는 격자 유닛을 확대하여 보여주는 확대도가 도시되어 있는데, 도 17에서 점선은 압축력이 작용하기 전의 상태를 보여주며, 실선은 압축력이 작용한 후의 상태를 보여준다. 도 17에 도시된 것처럼, 압축력이 작용하게 되면 제1중앙 회전절점에서 2개의 외측봉 사이에 존재하던 예각이 줄어들게 됨과 동시에 제2중앙 회전절점에서도 2개의 내측봉 사이에 존재하던 예각도 줄어들게 된다. 그에 따라 도 17에서 실선으로 도시된 것처럼 압축력이 작용하는 방향과 직교하는 방향으로 수축이 발생하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 격자 지지체(1)의 일부분에 압축력이 작용하게 되면, 압축력이 작용하는 그 부분 즉, 가압되는 부분에서는, 격자 유닛을 이루는 외측봉과 내측봉, 그리고 회전절점의 구성, 그리고 격자 유닛 간의 연결구조를 통해서, 압축력에 의해 압축력 작용방향으로 격자 유닛의 수축이 발생함과 동시에, 압축력 작용방향과 직교하는 방향으로도 격자 유닛의 수축이 발생하게 되어, 격자 유닛을 이루는 봉부재들이 더 조밀하게 모여서 압축력이 작용하는 방향을 향하도록 배열되면서, 압축력에 대해 저항하게 되는 격자 유닛의 각 봉부재의 단면력이 커지게 되는 것이다. 물론 이와 반대로 격자 지지체(1)에 인장력이 가해지게 되면, 그 인장력이 가해지는 부분에서는 인장력이 작용하는 방향뿐만 아니라 인장력이 작용하는 방향과 직교하는 방향 모두에 대해 격자 유닛의 팽창이 일어나게 된다.

따라서 도 12의 (b)에 도시된 것처럼 코아기둥부재(3)에 좌굴 발생하거나 또는 횡하중이 작용하여 코아기둥부재(3)가 횡변형되면서 도 13에 도시된 것처럼 격자 지지체(1)를 가압하여 격자 지지체(1)에 압축력을 가하게 되면, 이렇게 압축력을 받는 격자 지지체(1)의 가압부분에서는, 격자 지지체(1)의 위와 같은 "음(-)의 포아송비를 가지는 특징"에 따라 격자 유닛을 이루는 봉부재가 조밀하게 모여서, 코아기둥부재(3)의 횡변위로 인하여 격자 지지체(1)에 가해지는 압축력에 저항하게 된다. 이러한 작동에 의해 코아기둥부재(3)의 횡변위로 인한 압축력에 대해 큰 저항력이 발생하게 되고, 그에 따라 코아기둥부재(3)의 횡방향 변형을 매우 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 특히, 위와 같은 격자 지지체(1)에 의해 발휘되는 코아기둥부재(3)의 횡방향 변형 억제 효과는, 코아기둥부재(3)가 연직방향의 횡단면에서 볼 때 어느 방향으로 변형되어 변위되더라도 동일하게 발휘된다.

이와 같이, 본 발명에서는 격자 지지체(1)를 이용하여 코아기둥부재(3)를 횡방향으로 지지하고 있고, 격자 지지체(1)는 음의 포아송비를 가지는 특성에 의해 코아기둥부재(3)의 횡방향 변형을 억제하는 작동을 하게 되므로, 기둥구조물(100) 전체의 좌굴 강도 및 휨강도가 크게 향상되는 효과가 발휘된다. 따라서 좌굴 강도 및 휨강도의 향상을 위해 코아기둥부재(3)의 단면적을 증가시키는 것을 효과적으로 억제할 수 있으며, 그에 따라 기둥구조물(100) 전체의 단면적이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있게 되고, 더 나아가 큰 단면적의 코아기둥부재(3) 제작을 위한 재료의 낭비, 비용 증가를 피할 수 있게 될 뿐만 아니라, 기둥구조물의 자중 증가 억제 및 기둥구조물의 큰 단면적으로 인한 공간 잠식도 감소시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

따라서 본 발명은 대형 구조물 및 건축물에서 기둥구조물의 경량화, 소형화 및 고성능화에 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 더 나아가 본 발명은 위와 같은 코아기둥부재(3)의 변형 억제 효과를 통해서, 지진이나 진동에 의한 코아기둥부재(3)의 동적 수평거동에 대해서도 효율적 대응할 수 있게 되므로, 내진 설계 등에도 매우 유용하게 사용될 수 있고, 연직방향의 길이가 긴 장주에도 매우 유용하게 사용될 수 있다.

1: 격자 지지체
2a, 2b: 기둥캡부재
3: 코어기둥부재
4: 외피부재
10: 격자 유닛 링
20: 격자 유닛
100: 기둥구조물

Claims (4)

1. 연직방향으로 상단 및 하단에 각각 구비되는 기둥캡부재(2a, 2b)와, 연직방향으로 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b)를 연결하면서 연직하중을 지지하는 코어기둥부재(3)와, 연직방향으로 길게 연장된 튜브부재로 이루어져서 상,하단의 기둥캡부재(2a, 2b) 사이에 배치되는 외피부재(4)와, 각각 코어기둥부재(3)를 감싸서 코어기둥부재(3)를 횡방향으로 지지하도록 외피부재(4)의 중공 내부에 배치되는 격자 지지체(1)를 포함하며;
   격자 지지체(1)는, 복수개의 격자 유닛 링(10)이 평면상의 원중심에서부터 외피부재(4)의 외면 방향으로 가면서 복수개의 층으로 연속 배치되어 있는 구성을 가지며, 각각의 격자 유닛 링(10)은, 격자 유닛(20)이 원주방향으로 연속되어 형성되어, 음(-)의 포아송비를 가지는데;
   격자 유닛(20)은 제1중앙 회전절점(23)에서 제1외측봉(21a)과 제2외측봉(21b)의 일단이 예각을 가지고 서로 회전가능하게 결합되며, 제1, 2외측봉(21a, 21b)보다 짧은 길이를 가지는 제1내측봉(22a)과 제2내측봉(22b)의 일단이 제2중앙 회전절점(24)에서 서로 회전가능하게 결합되고, 제1외측봉(21a)과 제1내측봉(22a)의 타단은 제1외측 회전절점(25)에서 서로 회전가능하게 결합되며, 제2외측봉(21b)과 제2내측봉(22b)의 타단은 제2외측 회전절점(26)에서 서로 회전가능하게 결합되어, 제1,2외측봉(21a, 21b)의 일단이 만나서 향하고 있는 방향과 제1, 2내측봉(22a, 22b)의 일단이 만나서 향하는 방향은 동일한 구성을 가지고 있으며;
   각각의 격자 유닛 링(10)에서는, 제2중앙 회전절점(24)에서부터 제1중앙 회전절점(23)을 향하는 방향이 원중심을 향하도록, 복수개의 격자 유닛(20)이 원주방향으로 차례로 배치되어 있되, 원주방향으로 이웃하는 격자 유닛은 외측 회전절점을 서로 공유하게 되어, 제1격자 유닛(20a)에 이웃하여 원주방향으로 제2격자 유닛(20b)이 배치될 때, 제1격자 유닛(20a)의 제1외측 회전절점(25)은 이웃하는 제2격자 유닛(20b)의 제2외측 회전절점(26)과 중복되는 형태로 일측 격자 유닛의 제1외측 회전절점은, 원주를 따라 시계방향으로 이웃하게 배치되는 타측 격자 유닛의 제2외측 회전절점에 해당하게 되어서, 원주방향으로 서로 이웃하는 격자 유닛은 하나의 외측 회전절점에서 서로 회전가능하게 연결되어 하나의 폐합된 링 형태의 격자 유닛 링(10)을 이루게 되며;
   복수개의 격자 유닛 링(10)은, 원중심에 가까운 제1격자 유닛 링(10a)을 이루는 격자 유닛(201)의 제2중앙 회절절점(24)에, 제1격자 유닛 링(10a) 보다 원주 길이가 더 큰 제2격자 유닛 링(10b)을 이루는 격자 유닛(202)의 제1중앙 회전절점(23)이 서로 회전가능하게 결합되는 형태로, 원중심과 가까운 내측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제2중앙 회전절점이, 원중심방향으로 이웃하여 외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1중앙 회전절점과 중복되는 구조를 가지면서, 복수개의 격자 유닛 링이 원중심에서부터 외피부재(4)의 외면 방향으로 가면서 복수개의 층을 이루어 연속 배치되어 일체로 연결됨으로써 격자 지지체(1)를 형성하며;
   격자 지지체(1)가 코아기둥부재(3)를 감싸도록 설치될 때, 격자 지지체(1)에서 코아기둥부재(3)에 밀착되도록 격자 지지체(1)에서 원중심과 가장 가까이 위치하는 최내측에 위치하는 격자 유닛 링의 격자 유닛에 구비된 제1중앙 회전절점(23)은, 회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태의 롤러-회전 힌지로 이루어져서 코아기둥부재(3)에 밀착 결합되며;
   최외측에 위치하는 격자 유닛 링을 이루는 격자 유닛의 제1 및 제2외측 회전절점(25, 26)은, 회전이 가능하고 원주방향으로 이동가능한 형태로 롤러-회전 힌지로 이루어져서 외피부재(4)의 내면에 결합되고;
   연직방향으로 연직하중이 작용하여 코아기둥부재(3)가 횡방향으로 변형되면, 격자 지지체(1)에서 코아기둥부재(3)가 횡방향으로 움직이는 쪽에 위치하는 가압부분에서는 횡방향으로의 압축력에 의해 격자 지지체(1)가 가압되면서, 격자 유닛의 제1중앙 회전절점에서 2개의 외측봉 사이에 존재하던 예각이 줄어들게 됨과 동시에 제2중앙 회전절점에서도 2개의 내측봉 사이에 존재하던 예각도 줄어들게 되어, 격자 유닛을 이루는 제1, 2외측봉(21a, 21b)과 제1, 2내측봉(22a, 22b)가 조밀하게 모여서 격자 유닛의 수축이 발생함과 동시에 횡방향 압축력의 작용방향과 직교하는 방향으로도 격자 유닛의 수축이 발생하게 되고, 횡방향 압축력에 대해 저항하게 되는 격자 유닛의 각 봉부재가 횡방향 압축력이 작용하는 방향을 향하도록 배열되면서 단면력이 커지게 됨으로써 코아기둥부재(3)의 횡변위로 인하여 격자 지지체(1)에 가해지는 횡방향 압축력에 저항하며, 격자 지지체(1)에 인장력이 가해지는 부분에서는 인장력이 작용하는 방향뿐만 아니라 인장력이 작용하는 방향과 직교하는 방향 모두에 대해 격자 유닛의 팽창이 일어나게 되면서 코아기둥부재(3)의 횡방향 변형을 억제하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 기둥구조물.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   격자 지지체(1)는, 외피부재(4)의 중공 내부에서 연직방향으로 간격을 두고 복수개로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기둥구조물.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   원중심에서부터 가장 멀리 떨어져 위치하는 격자 유닛 링의 외곽을 감싸도록 반력판(30)이 더 구비되어 있고,
   반력판(30)은 외피부재(4)의 내면에 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 기둥구조물.

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