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KR20130074281A - Timber filled steel tube - Google Patents

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KR20130074281A
KR20130074281A KR1020110142272A KR20110142272A KR20130074281A KR 20130074281 A KR20130074281 A KR 20130074281A KR 1020110142272 A KR1020110142272 A KR 1020110142272A KR 20110142272 A KR20110142272 A KR 20110142272A KR 20130074281 A KR20130074281 A KR 20130074281A
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KR
South Korea
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steel pipe
wood
filled
filler
timber
Prior art date
Application number
KR1020110142272A
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Korean (ko)
Inventor
강수창
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

PURPOSE: A timber filled steel pipe is provided to strengthen resistance to tensional loads using a timber inserted into a steel pipe and to prevent a steel pipe from locally buckling. CONSTITUTION: A timber filled steel pipe (100) comprises a steel pipe (110), a timber (120), and a filler (130). The timber is inserted into the steel pipe. The filler is filled in a gap between the steel pipe and the timber. The filler is made of mortar or concrete.

Description

목재 충전 강관{Timber filled steel tube}Wood filled steel tube {Timber filled steel tube}

본 발명은 목재 충전 강관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강관 내에 목재가 충전되어 있는 목재 충전 강관에 관한 것이다.
The present invention relates to wood filled steel pipes, and more particularly, to wood filled steel pipes filled with wood in the steel pipes.

일반적으로 강관은 원형 또는 각형으로 이루어져 건물기둥, 골조, 철교, 선박 등 다양한 구조물에 적용되어 오고 있다.In general, steel pipes have a circular or angular shape and have been applied to various structures such as building columns, frames, steel bridges, ships, and the like.

또한, 강성이 높은 고강도 강재의 발달로 더 얇은 두께의 강관을 사용하는 것이 가능하게 되었다. 고강도 강재를 사용하는 경우 강관의 중량이 크게 절감되는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the development of high strength steel with high rigidity has made it possible to use thinner thickness steel pipes. In the case of using high strength steel, the weight of the steel pipe can be greatly reduced.

그러나, 강관은 두께가 얇아질수록 국부 좌굴에 취약하게 되어 고강도 강재의 이점을 충분히 활용할 수 없게 된다.However, the thinner the steel pipe, the more susceptible to local buckling, and the steel pipe cannot fully utilize the advantages of high strength steel.

이를 보완하기 위해, 콘크리트 충전강관이 사용되었다. 콘크리트 충전강관(CFT : Concrete Filled Steel Tube)은 기존의 철골조의 강관 내부에 콘크리트를 충전한 것으로서, 뛰어난 내진성능과 강성이 확보되고 또한 내화피복의 감소 및 내화성능이 우수한 이점때문에 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.To compensate for this, concrete filled steel tubes were used. Concrete Filled Steel Tube (CFT) is concrete filled inside steel pipe of existing steel frame, and 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 been in the spotlight recently, and the building structure by this method is adopted in Japan, China, and Korea.

도 1은 종래의 콘크리트 충전강관의 일부를 절개한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 강관(10)의 내부에는 콘크리트(20)가 밀실하게 충전되어 있다. 충전된 콘크리트(20)는 강관(10)의 국부 좌굴을 방지하며, 강관(10)의 구속효과에 의하여 충전된 콘크리트(20)의 압축내력 및 연성을 증가시킨다.1 is a perspective view of a portion of a conventional concrete filled steel pipe cut away. As shown in FIG. 1, the concrete 20 is tightly packed in the steel pipe 10. The filled concrete 20 prevents local buckling of the steel pipe 10 and increases the compressive strength and ductility of the filled concrete 20 by the restraining effect of the steel pipe 10.

이러한 콘크리트 충전강관은 주로 건물기둥 및 교각기둥 등에 사용되어 오고 있지만 최근에는 휨하중을 받는 교량 거더에도 콘크리트 충전강관을 사용한 사례가 늘어나고 있다.These concrete filled steel pipes have been mainly used in building pillars and piers pillars, etc. Recently, however, the use of concrete filled steel pipes is increasing in bridge girders subjected to bending loads.

그러나, 콘크리트 충전강관은 압축하중을 받는 부재에는 그 성능이 탁월할 수 있지만, 인장 혹은 휨하중을 받을 경우에는 콘크리트(20)가 인장력에는 저항할 수 없어 그 성능이 크게 저하된다.However, the concrete-filled steel pipe may have excellent performance in a member subjected to a compressive load, but when the tensile or bending load is applied, the concrete 20 cannot resist the tensile force, and thus its performance is greatly reduced.

또한, 충전된 콘크리트(20)로 인해 부재의 중량이 상당히 증가되는 단점이 있다.
In addition, there is a disadvantage that the weight of the member is significantly increased due to the filled concrete 20.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 강관에 작용하는 인장하중에 대한 저항력이 강화되고, 강관의 국부좌굴을 방지하는 목재 충전 강관을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve at least some of the problems of the prior art as described above, in one aspect, to provide a wood-filled steel pipe to strengthen the resistance to the tensile load acting on the steel pipe, preventing local buckling of the steel pipe For the purpose of

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 강관의 중량이 크게 감소된 목재 충전 강관을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, according to one embodiment of the present invention, an object of the present invention is to provide a wood-filled steel pipe in which the weight of the steel pipe is greatly reduced.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하며, 압축하중, 인장하중, 휨하중 등 다양한 하중이 작용하는 구조에 적용될 수 있는 목재 충전 강관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, an object of the present invention is to provide a wood-filled steel pipe that can be applied to a structure in which a variety of loads, such as compression load, tensile load, bending load.

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 강관; 상기 강관 내부에 삽입되는 목재; 및 상기 강관과 목재 사이의 간극에 충진되는 충진재;를 포함하는 목재 충전 강관을 제공한다.As an aspect for achieving at least some of the above object, the present invention is a steel pipe; Wood inserted into the steel pipe; And a filler filled in a gap between the steel pipe and the wood.

바람직하게, 상기 충진재는 모르타르 또는 콘크리트로 구성될 수 있다.Preferably, the filler may be composed of mortar or concrete.

또한 바람직하게, 상기 목재의 길이는 상기 강관의 길이보다 짧게 구성되고, 상기 목재의 외측 둘레는 상기 강관의 내측 둘레보다 작게 구성될 수 있다.Also preferably, the length of the wood may be configured to be shorter than the length of the steel pipe, the outer circumference of the wood may be configured to be smaller than the inner circumference of the steel pipe.

더욱 바람직하게, 상기 목재는 상기 충진재에 의해 둘러싸일 수 있다.More preferably, the wood may be surrounded by the filler.

또한 바람직하게, 상기 강관 및 목재는 상기 충진재를 매개로 일체거동할 수 있다.
Also preferably, the steel pipe and wood may be integrally acting through the filler.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 강관의 내부에 삽입된 목재를 통해 강관에 작용하는 인장하중에 대한 저항력이 강화되고, 강관의 국부좌굴을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.According to one embodiment of the present invention having such a configuration, through the wood inserted into the inside of the steel pipe is strengthened the resistance to the tensile load acting on the steel pipe, it is possible to obtain the effect of preventing local buckling of the steel pipe.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 강관 내부에 콘크리트 대신 목재가 충전되어 강관의 중량을 크게 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the wood is filled with wood instead of concrete, it is possible to obtain an effect of greatly reducing the weight of the steel pipe.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하며, 강관이 압축하중, 인장하중, 휨하중 등 다양한 하중이 작용하는 구조에 적용될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, the steel pipe can obtain an effect that can be applied to a structure in which a variety of loads, such as compressive load, tensile load, bending load.

도 1은 종래의 콘크리트 충전강관의 일부를 절개한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관의 일부를 절개한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 목재 충전 강관의 정단면도.
도 4는 각형강관으로 구성된 목재 충전 강관의 정단면도.
도 5는 복수개의 목재 충전 강관이 결합된 측단면도.1 is a perspective view of a portion of a conventional concrete filled steel pipe cut away.
Figure 2 is a perspective view of a portion of the wood filled steel pipe cut according to an embodiment of the present invention.
3 is a front sectional view of the wood filled steel pipe shown in FIG.
Figure 4 is a front sectional view of a wood filled steel pipe consisting of a square steel pipe.
5 is a side cross-sectional view of a plurality of wood-filled steel pipes are combined.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Furthermore, the singular forms "a", "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

그리고, 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다", "가지다(갖다)" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as " comprise ", " comprise ", and " have "mean that there exist features, numbers, steps, operations, elements, parts, And should not be construed to preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관에 대해서 살펴본다. 여기서, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관의 일부를 절개한 사시도이고, 도 3은 정단면도, 도 4는 각형강관으로 구성된 목재 충전 강관의 정단면도이다.
First, with reference to Figures 2 to 4 looks at the wood filled steel pipe according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view showing a portion of the wood filled steel pipe according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a front sectional view, Figure 4 is a front sectional view of a wood filled steel pipe consisting of a square steel pipe.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100)은 강관(110), 목재(120) 및 충진재(130)를 포함하여 구성된다.As shown in Figure 2 and 3, the wood filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention comprises a steel pipe 110, wood 120 and the filler 130.

상기 강관(110)은 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100)의 외형을 구성하는 강재로 이루어진 관으로서, 일 실시예에서 고강도 강재로 구성될 수 있다. The steel pipe 110 is a pipe made of a steel constituting the appearance of the wood filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention, in one embodiment may be composed of a high strength steel.

예를 들면, 고강도 강재는 인장강도가 50kg/mm²이상, 항복점 30kg/mm²이상의 강성을 가지는 강재로 구성될 수 있다.
For example, the high strength steel may be composed of a steel having a tensile strength of 50kg / mm² or more and a yield point of 30kg / mm² or more.

또한, 상기 목재(120)는 강관(110) 내부에 삽입된다. 목재(120)가 강관(110) 내부에 삽입되기 위해서, 일 실시예에서 목재(120)의 외측 둘레는 강관(110)의 내측 둘레보다 작게 구성될 수 있다. 즉, 강관(110)이 원형으로 구성되는 경우에 강관(110)에 삽입되는 목재(120)는 강관(110)의 내경보다 작은 직경으로 구성될 수 있다.In addition, the wood 120 is inserted into the steel pipe (110). In order for the wood 120 to be inserted into the steel pipe 110, in one embodiment, the outer circumference of the wood 120 may be smaller than the inner circumference of the steel pipe 110. That is, when the steel pipe 110 is configured in a circular shape, the wood 120 inserted into the steel pipe 110 may be configured to have a diameter smaller than the inner diameter of the steel pipe 110.

한편, 다른 일 실시예에서 강관(110)은 도 4에 도시된 바와 같이 각형으로 구성될 수 있으며, 이에 따라 각형의 강관(110)에 삽입되는 목재(120)도 각형으로 구성될 수 있다.Meanwhile, in another embodiment, the steel pipe 110 may be configured as a square as shown in FIG. 4, and thus, the wood 120 inserted into the steel pipe 110 may be configured as a square.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며 각형의 강관(110)에 원형 목재(120)가 삽입되거나 원형의 강관(110)에 각형 목재(120)가 삽입되는 형태도 가능하다.However, the present invention is not limited thereto, and the circular wood 120 may be inserted into the rectangular steel pipe 110, or the rectangular wood 120 may be inserted into the circular steel pipe 110.

이와 같이 강관(110)에 삽입되는 목재(120)로는 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100)이 사용되는 구조물에 필요한 사양의 목재(120)가 채택될 수 있으며, 목재(120)의 사양으로는 휨강도, 압축강도 및 인장강도가 포함될 수 있다.As such, the timber 120 inserted into the steel pipe 110 may be a timber 120 having a specification required for a structure in which the wood filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention is used, and the timber 120 Specifications of may include flexural strength, compressive strength and tensile strength.

다만, 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100)에서 강관(110)에 삽입되는 목재(120)의 강성이 높을수록 강관(110)의 구조성능이 향상되기 때문에 높은 강성을 가지는 목재(120)를 사용하는 것이 바람직하다.
However, in the wood filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention, as the rigidity of the wood 120 inserted into the steel pipe 110 increases, the structural performance of the steel pipe 110 is improved, and thus the wood having high rigidity ( 120).

한편, 상기 충진재(130)는 강관(110)과 목재(120) 사이의 간극에 충진될 수 있으며, 일 실시예에서 충진재(130)는 모르타르 또는 콘크리트로 구성될 수 있다.Meanwhile, the filler 130 may be filled in the gap between the steel pipe 110 and the wood 120, and in one embodiment, the filler 130 may be formed of mortar or concrete.

강관(110)과 목재(120) 사이의 간극에 충진된 충진재(130)는 경화되어 강관(110)과 목재(120)의 거동을 일체화시킬 수 있다.The filler 130 filled in the gap between the steel pipe 110 and the wood 120 may be hardened to integrate the behavior of the steel pipe 110 and the wood 120.

또한, 충진재(130)는 강관(110)과 목재(120) 사이의 간극에 밀실하게 충진될 수 있도록 고유동성을 가질 수 있다.
In addition, the filler 130 may have a high fluidity to be tightly filled in the gap between the steel pipe 110 and the wood (120).

이러한 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100)에서, 목재(120)는 충진재(130)에 의해 둘러싸일 수 있다. 이를 위해, 일 실시예에서 목재(120)의 길이는 강관(110)의 길이보다 짧게 구성될 수 있으며, 충진재(130)는 목재(120)의 외측면 전체를 외부에 노출되지 않도록 감쌀 수 있다. In the wood filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention, the wood 120 may be surrounded by the filler 130. To this end, in one embodiment, the length of the wood 120 may be configured to be shorter than the length of the steel pipe 110, the filler 130 may be wrapped so that the entire outer surface of the wood 120 is not exposed to the outside.

이를 통해, 목재(120)가 외부 환경에 노출되어 발생할 수 있는 목재(120)의 부식을 방지할 수 있다.
Through this, the wood 120 may be prevented from corrosion of the wood 120 that may occur due to exposure to the external environment.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100)에서, 강관(110) 및 목재(120)는 충진재(130)를 매개로 일체거동할 수 있다.In the wood-filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention as described above, the steel pipe 110 and the wood 120 may be integrated through the filler 130.

이러한 목재 충전 강관(100)이 구조물에서 기둥으로 설치되는 경우에, 강관(110)에 작용하는 수직방향 압축하중에 대하여 강관(110)과 목재(120)가 함께 거동하여 저항할 수 있게 된다.When the wood-filled steel pipe 100 is installed as a pillar in the structure, the steel pipe 110 and the timber 120 behave together and resist against the vertical compressive load acting on the steel pipe 110.

또한, 목재 충전 강관(100)이 교량 같은 구조물의 거더(girder)로 설치되는 경우에, 강관(110)의 측부에는 휨하중이 작용할 수 있으며 휨하중의 작용으로 인해 강관(110)의 측부 중에서 휨하중이 작용하는 상측부에는 압축하중이 작용하고, 압축하중 작용부위의 반대면인 하측부에는 인장하중이 작용할 수 있다. In addition, in the case where the wood-filled steel pipe 100 is installed as a girder of a structure such as a bridge, a bending load may act on the side of the steel pipe 110 and may be bent in the side of the steel pipe 110 due to the action of the bending load. A compressive load may act on the upper side of the load, and a tensile load may act on the lower side opposite to the compressive load acting portion.

이때, 강관(110) 내부에 삽입되어 있는 목재(120)는 강관(110)과 함께 압축하중에 대해 저항할 수 있으며, 인장하중에 대해서도 저항할 수 있다. 이는 목재(120)의 성질인 방향성 즉, 섬유로 이루어진 구조의 방향성에 의해 가능할 수 있으며, 이를 통해 목재(120)는 콘크리트와 달리 인장하중에 대하여도 압축하중과 동일하게 저항할 수 있다.In this case, the wood 120 inserted into the steel pipe 110 may resist the compressive load together with the steel pipe 110, and may also resist the tensile load. This may be possible by the direction of the nature of the wood 120, that is, the direction of the structure made of fibers, through which the wood 120 can resist the tensile load in the same way as the compressive load, unlike concrete.

이러한 저항력을 구현하기 위해 목재(120)는 판재 및 소각재 등을 서로 평행하게 접착시킨 집성재로 구성되는 것도 가능하다.In order to implement such resistance, the wood 120 may be formed of an aggregate material in which plate and incineration materials are bonded to each other in parallel.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100)에 압축하중 및 휨하중이 작용하는 경우, 목재(120)와 충진재(130)가 저항하여 강관(110)이 국부적으로 좌굴되는 현상이 방지될 수 있다.
On the other hand, when the compressive and bending loads act on the wood filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention, the phenomenon that the steel pipe 110 is locally buckled due to the resistance of the wood 120 and the filler 130 Can be prevented.

다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관 복수개가 결합되는 구조에 대해서 살펴본다. 여기서, 도 5는 복수개의 목재 충전 강관이 결합된 측단면도이다.Next, with reference to Figure 5 looks at the structure that is coupled to a plurality of wood filled steel pipe according to an embodiment of the present invention. 5 is a side cross-sectional view in which a plurality of wood-filled steel pipes are combined.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 목재 충전 강관(100) 복수개가 결합되는 경우, 목재 충전 강관(100)의 결합에는 일반적으로 강관(110)의 결합에 사용되는 플랜지(200)가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 플랜지(200)는 강관(110)의 일단에 결합되고 상대 플랜지(200)와의 볼트결합을 통해 연속되는 두 개의 강관(110)의 결합을 보강할 수 있다.As shown in Figure 5, when a plurality of wood-filled steel pipe 100 according to an embodiment of the present invention is coupled, the coupling of the wood-filled steel pipe 100 is generally used for the coupling of the steel pipe 110 ( 200) can be used. In one embodiment, the flange 200 may be coupled to one end of the steel pipe 110 and may reinforce the engagement of two steel pipes 110 that are continuous through bolting with the mating flange 200.

여기서, 강관(110)의 양단부는 목재(120)가 노출되지 않도록 충진재(130)로 채워져 있으며, 두 개의 강관(110)의 결합부에 채워지는 충진재(130)는 서로 합성될 수 있다.
Here, both ends of the steel pipe 110 is filled with a filler 130 so that the wood 120 is not exposed, the filler 130 filled in the coupling portion of the two steel pipe 110 may be synthesized with each other.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to particular embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims I would like to make it clear.

100 : 목재 충전 강관 110 : 강관
120 : 목재 130 : 충진재
200 : 플랜지100: wood filled steel pipe 110: steel pipe
120: wood 130: filler
200: flange

Claims (5)

강관;
상기 강관 내부에 삽입되는 목재; 및
상기 강관과 목재 사이의 간극에 충진되는 충진재;
를 포함하는 목재 충전 강관.
Steel pipe;
Wood inserted into the steel pipe; And
A filler filled in a gap between the steel pipe and wood;
Wood filled steel pipe comprising a.
제1항에 있어서,
상기 충진재는 모르타르 또는 콘크리트로 구성되는 것을 특징으로 하는 목재 충전 강관.
The method of claim 1,
The filler is wood filled steel pipe, characterized in that consisting of mortar or concrete.
제1항에 있어서,
상기 목재의 길이는 상기 강관의 길이보다 짧게 구성되고,
상기 목재의 외측 둘레는 상기 강관의 내측 둘레보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 목재 충전 강관.
The method of claim 1,
The length of the wood is shorter than the length of the steel pipe,
The outer circumference of the wood is a wood filled steel pipe, characterized in that configured smaller than the inner circumference of the steel pipe.
제3항에 있어서,
상기 목재는 상기 충진재에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 목재 충전 강관.
The method of claim 3,
The wood filled steel pipe, characterized in that surrounded by the filler.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강관 및 목재는 상기 충진재를 매개로 일체거동하는 것을 특징으로 하는 목재 충전 강관.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The steel pipe and wood filled wooden pipe, characterized in that the integral behavior through the filler.
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