KR100563900B1 - 금속 시트 파일 - Google Patents

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다쯔따마사따까
미우라요오스께
마에다후미따까
에다가즈히꼬
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신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/02Sheet piles or sheet pile bulkheads
    • E02D5/03Prefabricated parts, e.g. composite sheet piles
    • E02D5/04Prefabricated parts, e.g. composite sheet piles made of steel
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D5/03Prefabricated parts, e.g. composite sheet piles
    • E02D5/04Prefabricated parts, e.g. composite sheet piles made of steel

Abstract

금속 시트 파일은 향상된 조인트 강도를 가지고 높은 생산성의 제조에 적합하다. 우측 및 좌측 단부 플랜지는 압연강 시트 파일의 양 측면들에 형성된다. 조인트는 우측 및 좌측 단부 플랜지의 에지에 형성된다. 조인트의 단면은 점대칭 또는 선대칭이고, 단부 플랜지 및 조인트는 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 점대칭의 중심이 두께 방향에 있어 단부 플랜지의 중심선 상에 또는 그 근처에 위치되도록 배치된다. 또한, 조인트는 조인트와 단부 플랜지부 사이의 경계 근처에 회전을 방지하기 위한 돌출부를 가진다.
금속 시트 파일, 조인트, 단부 플랜지, 압연강 시트 파일, 돌출부

Description

금속 시트 파일 {METAL SHEET PILE}
도1a는 조인트에 의해 서로에 대해 상호 체결된 두 개의 모자형 철강 시트 파일을 도시한 본 발명의 제1 실시예의 평면도.
도1b는 도1a의 조인트의 확대도.
도2a 및 도2b는 본 발명의 제1 실시예의 모자형 압연강 시트 파일의 조합에 의해 만들어진 철강 시트 파일 벽의 단면의 일예를 도시한 도면.
도3a는 조인트에 의해 서로에 대해 상호 체결된 두 개의 Z형 압연강 시트 파일을 도시한 본 발명의 제2 실시예의 평면도.
도3b는 도3a의 압연강 철강 시트 파일의 조인트의 확대도.
도4a, 도4b 및 도4c는 본 발명의 제2 실시예의 Z형 압연강 철강 시트 파일의 조합에 의해 만들어진 철강 시트 파일 벽의 단면의 일예를 도시한 도면.
도5a, 도5b 및 도5c는 본 발명의 압연강 시트 파일의 조인트의 일예를 도시한 도면.
도6a, 도6b, 도6c 및 도6d는 본 발명의 철강 시트 파일의 조인트의 강도를 증가시키기 위해 모멘트 아암이 감소될 수 있는 방법을 도시한 설명도.
도7a, 도7b 및 도7c는 배경 기술에 따른 철강 시트 파일의 조인트의 일예를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 압연강 시트 파일
2 : 중심 플랜지
3 : 단부 플랜지
4 : 웨브
5 : 조인트
5a : 연결부
5b : 바닥부
5c : 결합 에지부
5d : 피팅 홈
20 : 중심선
본 발명은 토목 공학 및 건설 분야에 있어서 토류 구조물, 기초 구조물, 제방 보호 구조물 또는 차수벽용으로 사용되는 금속 시트 파일에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 강한 조인트를 가짐으로써 높은 생산성이 제공하고 굽힘 및/또는 뒤틀림의 발생이 회피되는 압연강 시트 파일에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 금속 시트 파일은 단일 종류의 금속 시트 파일을 사용함으로써 복수의 방식으로 상호 체결하는 선택을 제공한다.
두 종류의 철강 시트 파일이 있으며, 그 중 하나는 냉간 압연 철강 시트에 의해 제조된다. 다른 종류의 철강 시트 파일은 압연강 시트 파일로 칭해지며, 열간 압연 슬래브에 의해 제조된다. 압연강 시트 파일은 일반적으로 두께가 6mm가 넘고, 조인트의 단면 강도, 기계적 강도 및 상호 체결 강도가 요구되는 토류 구조물, 기초 구조물, 제방 보호 구조물 및 차수벽용으로 사용된다.
배경 기술에 따른 압연강 시트 파일은 통상 U자형 철강 시트 파일, Z자형 철강 시트 파일, 모자형 시트 파일 및 직선 웨브형 철강 시트 파일과 같은 시트 파일 종류로 분류된다. 모자형 시트 파일은 대략 U자형과 유사한 형상이고, 그 에지에 형성되는 조인트를 갖춘 단부 플랜지부를 가진다. 단부 플랜지부는 모자형 시트 파일의 중심 플랜지부와 평행하다. 배경 기술에 따른 철강 시트 파일의 조인트는, 예를 들면 도7a, 도7b 및 도7c에 도시된 바와 같은 형상을 가진다. 도7a에 도시된 조인트(10)는 조인트가 비교적 소량의 철강으로 제조되기 때문에 U자형 철강 시트 파일용으로 사용되는 가장 인기 있는 조인트 형태 중 하나이다.
도7b에 도시된 조인트(11)는 조인트가 고강도를 가지기 때문에 대게 셀(cell)형 구조물용으로 사용되는, 직선 웨브형 철강 시트 파일용으로 채용된다. 그러나, 도7b의 조인트는 비교적 많은 양의 철강으로 제조되기 때문에 무겁고 철강 소비에 대해 비효율적이다.
도7c에 도시된 조인트(12)는 조인트부의 일 측면이 평평하게 될 수 있기 때문에 대게 Z형 철강 시트 파일 또는 모자형 철강 시트 파일용으로 사용된다. 그러나, 시트 파일의 각각의 측면 상의 조인트는 비대칭이다.
압연강 시트 파일은 통상 사각형의 고형 슬래브를 압연시킴으로써 제조된다. 우측 및 좌측 모두에 형성되는 조인트가 형상 및 중량이 다를 경우, 제조가 어렵고, 굽힘 및/또는 뒤틀림이 발생할 수 있다. 따라서 도7c에 도시된 조인트는 생산성에 있어 비효율적이다.
압연강 시트 파일이 대게 토목 공학 및 건설 분야에 있어서 토류 구조물, 기초 구조물, 제방 보호 구조물 또는 차수벽용으로 사용되기 때문에, 조인트는 고강도일 필요가 있다.
일 조인트가 다른 인접하는 시트 파일의 조인트 내부에 끼워지는 철강 시트 파일의 실제 사용에 있어서, 각각의 조인트가 인접하는 시트 파일들이 서로로부터 멀어지도록 가압되기 때문에 각각의 조인트는 응력을 받는다. 이러한 관점에서, 철강 시트 파일의 조인트는 이러한 응력을 견딜 만큼 충분히 강할 필요가 있다. 조인트의 각 부분의 강도는 소정의 하중에 개별 부분으로부터 하중 벡터 지점까지의 거리를 곱함으로써 산출되는 모멘트 아암 및 개별 부분의 두께에 의해 정의된다. 도7a, 도7b 및 도7c에 도시된 각각의 조인트는 응력 집중 지점인 개별 부분으로부터 하중 벡터 지점까지 비교적 긴 거리를 가지기 때문에, 조인트의 강도는 사용되는 철강의 양을 증가시킴으로써 증가되어야만 한다. 즉, 사용되는 철강의 양에 대한 강도의 비가 실질적으로 증가되어야만 한다.
본 발명의 목적은 전술된 문제점이 극복된 금속 시트 파일을 제공하는 것이다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 고강도의 조인트를 가지고, 제조가 용이하고, 제조 중 굽힘 및/또는 뒤틀림이 회피되며 단일 종류의 시트 파일을 사용하여 복수의 방식으로 상호 체결될 수 있는 금속 시트 파일을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 압연강 시트 파일은 압연강 시트 파일의 양 단부들에 형성되는 단부 플랜지 및 각각의 단부 플랜지의 에지에 형성되는 조인트를 포함하고, 그 양 단부들에서의 한 쌍의 조인트의 단면은 동일한 형상을 가지거나 선대칭이며, 단부 플랜지 및 조인트는 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 점대칭의 중심이 두께 방향에 있어 단부 플랜지의 중심선 상에 또는 그 근처에 위치되도록 배치된다.
일 시트 파일을 다른 것과 상호 체결시키도록 일 시트 파일의 일 조인트가 다른 시트 파일의 다른 조인트와 상호 고정될 때, 조인트 한 쌍은 상호 고정된 조인트 또는 상호 체결된 조인트 한 쌍으로 정의된다.
또한, 조인트는 조인트와 단부 플랜지 사이의 경계 근처에 회전을 방지하기 위한 돌출부를 가진다. 모자형 철강 시트 파일 또는 Z자형 철강 시트 파일은 양호하게는 본 발명의 철강 시트 파일로서 사용된다. 모자형 철강 시트 파일을 사용하는 경우에 있어서, 인접하는 시트 파일의 조인트의 결합부를 수용하기 위한 철강 시트 파일의 양 단부들 상의 피팅 홈은 두 개의 조인트의 단면이 점대칭이 되도록 반대 방향으로 개방된다. 이와 반대로, Z형 철강 시트 파일을 사용하는 경우에 있어서, 철강 시트 파일의 양 단부들 상의 조인트는 피팅 홈이 동일한 방향으로 배열되도록 개방된다.
상호 체결을 위한 조인트는 본 발명의 압연강 시트 파일 내에 3 부분, 예를 들면 연결부, 바닥부 및 결합 에지부를 포함한다. 3 부분은 일 시트 파일의 결합 에지부를 다른 시트 파일의 피팅 홈 내부에 끼움으로써 철강 시트 파일이 철강 시트 파일과 인접하는 철강 시트 파일과 상호 체결되도록 대략 사다리꼴의 점점 가늘어지는 단면을 가진 피팅 홈을 형성한다. 즉, 한 쌍의 상호 고정 또는 상호 체결된 조인트가 형성된다.
본 발명의 압연강 시트 파일은 철강 시트 파일의 양 단부들에 형성되는 조인트가 동일한 단면을 가지거나 선대칭이기 때문에 제조가 용이하다. 모자형 철강 시트 파일을 사용하는 경우에 있어서, 철강 시트 파일의 양 단부들 상의 조인트의 피팅 홈은 조인트의 단면이 점대칭이도록 반대 방향으로 개방되고 Z형 철강 시트 파일을 사용하는 경우에 있어서, 철강 시트 파일의 양 단부들 상의 조인트는 피팅 홈이 동일한 방향으로 개방되도록 배열된다.
앞선 배열은 철강 시트 파일의 조합을 선택하는데 있어 자유도를 증가시킬 수 있고, 이는 철강 시트 파일 벽이 다양한 단면 성능을 가지도록 제조되는 것을 가능하게 한다.
전술된 바와 같이, 철강 시트 파일의 조인트 강도는 소정의 하중에 조인트의 각 부분으로부터 하중 벡터 지점까지의 거리를 곱함으로 산출되는 모멘트 아암 및 개별 부분의 두께에 의해 정의된다.
본 발명의 압연강 시트 파일에 있어서, 단부 플랜지 및 조인트는 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 대칭 지점의 중심이 두께 방향에 있어 단부 플랜지의 중심선 상에 또는 그 근처에 위치하도록 배치된다. 이러한 구성은 굽힘 모멘트/응력이 집중되는 조인트의 각 부분으로부터 하중 벡터 지점까지의 거리를 최소화시킨다. 이는 조인트에 고강도를 제공하고, 따라서 조인트의 제조에 사용되어야 하는 철강의 양을 감소시킨다.
또한 본 발명의 적용 범위는 이후의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 이 기술 분야의 숙련자에게 있어 본 발명의 정신 및 범위 내의 변경 및 변형은 이러한 상세한 설명으로부터 명백할 것이기 때문에 본 발명의 양호한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정예들은 단지 설명을 위해 제시되었음을 이해하여야 한다.
본 발명은 단지 설명용으로 제시되어 본 발명을 제한하지 않는 이후의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더 상세히 이해될 것이다.
도1a는 조인트에 의해 서로에 대해 상호 체결되는 두 개의 모자형 철강 시트 파일을 도시한 본 발명의 제1 실시예의 평면도이다. 도1b는 상호 고정 또는 상호 체결된 조인트를 형성하도록 일 압연강 시트 파일의 조인트가 인접하는 압연강 시트 파일의 조인트에 끼워지는 도1a의 확대도이다.
제1 실시예의 압연강 시트 파일(1)은 모자형 단면을 가진다. 압연강 시트 파일(1)은 중심 플랜지(2), 단부 플랜지(3) 및 웨브(4)를 포함한다. 단부 플랜지(3)는 일반적으로 중심 플랜지(2)와 평행하다. 웨브(4)의 일단부는 중심 플랜지(2)의 각 대향 측면 단부에서 중심 플랜지(2)에 연결되고 이로부터 연장한다. 웨브(4) 각각은 그 대향 단부에서 단부 플랜지(3)에 연결된다. 모자형 압연강 시 트 파일(1)의 단면은 조인트를 제외하고는 그 중심에서 중심 플랜지에 직각인 중심선에 대해 선대칭이다. 조인트(5)는 웨브(4)에 대향되는 단부 플랜지(3)의 단부들에 형성된다. 우측 조인트(5) 및 좌측 조인트(5)는 동일한 단면을 가진다. 그러나 인접하는 철강 시트 파일의 조인트를 수용하는, 우측 및 좌측 조인트(5, 5)의 각각의 피팅 홈은 두 개의 조인트의 단면이 점대칭 되도록 반대 방향으로 개방된다. 일 철강 시트 파일(1)의 피팅 홈(5d)은 인접하는 철강 시트 파일(1)의 결합 에지부(5c)를 수용한다. 동시에, 인접하는 철강 시트 파일(1)의 피팅 홈(5d)도 역시 일 철강 시트 파일(1)의 결합 에지부(5c)에 의해 끼워진다. 이러한 관점에서, 인접하는 철강 시트 파일(1)은 철강 시트 파일(1)의 벽을 만들도록 차례로 상호 체결된다.
도1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 우측 또는 좌측 조인트(5) 각각은 단면에 있어서 대략 사다리꼴의 점점 가늘어지는 피팅 홈을 형성하는 연결부(5a), 바닥부(5b) 및 결합 에지부(5c)를 포함한다. 결합 에지부(5c)는 단부쪽으로 갈수록 넓어지는 단면을 갖는다. 돌출부(5e)는 연결부(5a)의 피팅 홈 측면 상에 형성되고, 이는 조인트(5)가 회전하는 것을 방지한다.
전술된 압연강 시트 파일(1)은 그 양 측면 단부에 위치하는 동일한 단면을 가지는 두 개의 조인트(5, 5)를 가진다. 압연되는 철강 시트가 조인트가 굽힘에 의해 형성되는 압연 공정의 최종 단계까지 폭 방향에 있어서의 그 대칭 형상을 유지할 수 있기 때문에, 이러한 구성은 시트 파일의 매우 안정된 제조를 가능하게 한다. 이는 철강 시트의 굽힘 및/또는 뒤틀림의 발생을 방지한다.
도1b에 도시된 바와 같이, 상호 고정 또는 상호 체결된 조인트의 한 쌍은 두 께 방향에 있어서 단부 플랜지(3)의 중심선(20) 상에 또는 그 근처에 위치 설정되는 점대칭 중심점(26)에 대해 점대칭이다. 이러한 구성은 고강도의 조인트(5)를 제공하도록, 굽힘 모멘트 아암/응력이 집중되는 조인트(5)의 각 부분으로부터 하중 벡터 지점까지의 거리를 최소화시키기 위한 것이다.
도2a 및 도2b는 제1 실시예의 모자형 압연강 시트 파일(1)의 조합에 의해 제조되는 철강 시트 파일 벽의 단면의 일예를 도시한다. 압연강 시트 파일(1)은 점대칭으로 구성된 한 쌍의 조인트를 가진다. 따라서, 도2b에 의해 도시된 바와 같이, 시트 파일이 교대로 뒤집어지도록 조합되는 철강 시트 파일 벽(6)을 구성하는 것이 가능하다. 또한, 도2a에 도시된 바와 같이, 모드 시트 파일이 동일한 방향으로 대면하는 철강 시트 파일 벽(6)을 구성하는 것이 가능하다. 도2b에 도시된 철강 시트 파일 벽(6)은 도2a에 도시된 벽의 강도보다 더 나은 단면 강도를 가지지만, 제조되는데 더 넓은 폭을 요구한다. 철강 시트 파일 벽(6)을 형성하기 위해 시트 파일(1)을 상호 체결하는 두 가지 방식이 가능하기 때문에, 벽은 특정 상황에 대한 필요를 만족시키기 위한 다양한 단면 성능에 대해 설계될 수 있다. 또한, 본 발명의 철강 시트 파일(1)은 특정 적용에 따라 도2a에 도시된 배열 및 도2b에 도시된 배열의 조합으로 상호 체결될 수도 있음을 주목하여야 한다.
배경 기술에 따른 U자형 철강 시트 파일 및 모자형 철강 시트 파일은 점대칭으로 배치되는 동일한 두 개의 조인트에 의해 형성되는 한 쌍의 조인트를 가지지 않는다. 이는 모든 시트 파일이 동일한 방향으로 대면하는 한 가지의 철강 시트 파일 조합 방식만을 제공하게 된다. 따라서 종래 형식의 철강 시트 파일 제품은 하나의 벽 단면 성능만을 제공한다. 본 발명의 압연강 시트 파일(1)은 철강 시트 파일 벽(6)이 사용되는 철강 시트 파일의 형식을 변화시키지 않고 다양한 벽 단면 성능으로 구성되는 것을 가능하게 하는 철강 시트 파일을 제공할 수 있다. 예를 들면, 시트 파일이 교대로 뒤집어진 도2b에 도시된 철강 시트 파일 벽(6)에 있어서, 더 나은 단면 강도가 도2a에 도시된 벽의 강도 바로 위부터 2.5배까지의 범위로 획득될 수 있다. 그러나, 이러한 배열은 건설이 수행되는 조건에 의해 제한될 수도 있다.
도3a는 조인트에 의해 서로 상호 체결된 두 개의 Z형 압연강 파일을 도시한, 본 발명의 제2 실시예의 평면도이다. 도3b는 일 조인트가 인접하는 압연강 시트 파일의 조인트에 끼워지는 도3a의 조인트의 확대도이다. 제2 실시예의 도3b에 도시된 조인트는 제1 실시예의 도1b에 도시된 조인트와 동일하다.
제2 실시예의 Z형 압연강 시트 파일(1a)은 웨브(4), 웨브(4)의 양 단부들에 연결되어 이로부터 연장하는 두 개의 단부 플랜지(3, 3) 및 단부 플랜지의 에지에 형성되는 우측 및 좌측 조인트(5, 5)를 각각 포함한다.
Z형 압연강 시트 파일(1a)에 있어서, 조인트를 제외하고, 두 개의 단부 플랜지(3)는 평행하고 전체 단면도는 점대칭이다. 우측 및 좌측 조인트는 두 개의 피팅 홈이 동일한 방향으로 개방되고 두 개의 조인트의 단면이 선대칭이 되도록 배열된다.
도4a, 도4b 및 도4c는 본 발명의 조인트가 적용되는 Z형 압연강 시트 파일(1a)의 조합에 의해 만들어지는 철강 시트 파일 벽(6)의 단면의 일예를 도시한 다. Z형 압연강 시트 파일(1a)은 인접하는 철강 시트 파일(1a)을 상호 체결하는 방식을 선택함으로써 다양한 단면 성능으로 철강 시트 파일 벽(6)을 구성하는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 도4a는 철강 시트 파일 벽(6)이 교대로 뒤집어지도록 조합된 철강 시트 파일 벽(6)을 도시하고, 도4b는 한 쌍이 교대로 뒤집어지도록 한 쌍의 철강 시트 파일(1a)이 상호 체결되는 철강 시트 파일 벽(6)을 도시하며, 도4c는 단면의 높이를 가능한 많이 제한하도록 모든 시트 파일이 동일한 방향으로 대면하는 철강 시트 파일 벽(6)을 도시한다.
도4a에 도시된 것을 제외한 철강 시트 파일 벽(6)은 도4a에 도시된 벽의 강도 보다 0.2 내지 2.5배 범위의 벽 단면 강도를 제공할 수 있다.
도5a, 도5b 및 도5c는 본 발명의 압연강 시트 파일 조인트의 일예를 도시한다. 모든 예에서의 조인트(5)는 대략 사다리꼴의 점점 가늘어지는 피팅 홈(5d)을 형성하는 연결부(5a), 바닥부(5b) 및 결합 에지부(5c)를 포함한다. 돌출부(5e)는 연결부(5a)의 피팅 홈 측면 상에 형성되고, 이는 조인트가 회전하는 것을 방지하기 위한 것이다.
철강 시트 파일의 조인트는 외측으로부터 전 단계에서의 압연에 의해 형성된 강판의 에지부로의 가압 및 닙핑용 롤러를 사용함으로써 압연 공정의 최종 단계에서 굽힘에 의해 형성된다. 이러한 관점에서, 짧은 조인트 길이(연결부, 바닥부 및 결합 에지부 길이의 총 합)는 높은 제조 생산성을 제공한다. 도5b는 조인트 피팅 각도, 예를 들면 결합 에지부의 방향이 철강 시트 파일의 제조에 사용되어야만 하는 철강의 양을 최소화시키기 위해 좀 더 수직이 되도록 변화된, 도5a의 조인트의 변형예를 도시한다. 도5c는 조인트의 강도를 증가시키고 중량을 감소시키기 위한 또 다른 변형예를 도시한다. 도5c의 조인트는 도7b에 도시된 배경 기술의 조인트의 일 멈춤쇠(pawl) 대신에 돌출부(5e)를 가지고, 이는 압연의 정확도가 덜 엄격해지는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 압연강 시트 파일은 한 쌍의 우측 및 좌측 조인트를 가지고, 그 중 하나는 단면에 있어서 다른 하나와 점대칭 또는 선대칭이다. 즉, 압연강 시트 파일의 양 단부들 상의 조인트(5)는 단면에 있어 동일한 형상을 가지지만, 조인트는 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 개방된다.
본 발명의 복수의 압연강 시트 파일이 상호 체결될 때, 일 시트 파일의 조인트는 한 쌍의 상호 고정 또는 상호 체결된 조인트를 형성하도록 단면 형상에 있어 점대칭인 인접하는 시트 파일의 조인트와 상호 고정된다. 본 발명의 압연강 시트 파일은 상호 고정되는 한 쌍의 조인트의 대칭 지점의 중심이 두께 방향의 단부 플랜지(3)의 중심선 상에 또는 그 근처에 위치 설정되도록 배열되는 한 쌍의 조인트를 가진다. 이러한 구성은 고강도의 조인트를 제공하도록 굽힘 모멘트 아암/응력이 집중되는 조인트의 각 부분으로부터 하중 벡터 지점까지의 거리를 최소화하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 철강 시트 파일은 조인트부가 굽힘에 의해 형성되는 압연 공정의 최종 단계까지 압연되는 동안 폭 방향에 있어 그 대칭 형상을 유지한다. 이는 철강 시트의 굽힘 및/또는 뒤틀림의 발생을 방지하고 철강 시트 파일의 매우 안정된 제조를 유도하는 기능을 한다. 본 발명의 압연강 시트 파일은 동일한 형상의 단면을 가진 조인트를 사용함으로써 상호 체결되고, 이는 철강 시트 파일의 조합을 선택하는 자유도의 증가라는 결과를 낳는다. 이는 종래의 철강 시트 파일 제품이 단 한가지의 벽 단면 성능을 제공할 수 있는 반면에, 철강 시트 파일 벽이 다양한 단면 성능으로 제조되는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 압연강 시트 파일은 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 대칭 지점의 중심이 두께 방향에 있어 단부 플랜지의 중심선(20) 상에 또는 그 근처에 위치 설정되도록 배열되는 한 쌍의 조인트를 가진다. 이러한 구성이 굽힘 모멘트 아암/응력이 집중되는 조인트의 각 부분으로부터 하중 벡터 지점까지의 거리를 최소화시킬 수 있는 이유가 지금부터 도6a, 도6b, 도6c 및 도6d를 참조하여 설명된다. 도6a 내지 도6d는 단지 설명용임을 유념하여야 한다. 따라서, 조인트부 사이의 경계부 근처에 형성되는 회전 방지용 돌출부 및 단부 플랜지부와 같은 본 발명의 다른 요소는 도시되지 않았다.
도6a 및 도6b는 동일한 단면 형상을 가진 결합 에지부를 가지는 조인트를 도시하지만, 다른 연결 위치에서 개별의 단부 플랜지에 연결된다. 파선(20)은 두께 방향에서의 단부 플랜지의 중심선을 나타내고, 지점(22)은 파쇄 지점, 예를 들면 응력이 집중되는 조인트의 부분을 표시하고, 화살표(24)는 하중 벡터를 나타내고, L(a) 및 L(b)는 파쇄 지점과 하중 벡터 사이의 거리를 표시한다.
도6c는 본 발명의 실시예에 따라 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 대칭 지점의 중심이 두께 방향에 있어 단부 플랜지의 중심선(20) 상에 또는 그 근처에 위치 설정되도록 배열된 한 쌍의 조인트를 나타낸다. 거리(Lc)는 도6a의 거리(La), 도6b의 거리(Lb) 및 도6d의 거리(Ld)와 비교하여 가장 짧다.
인접하는 철강 시트 파일이 한 쌍의 상호 고정 또는 상호 체결된 조인트를 형성하도록 상호 체결될 때, 각각의 조인트의 부분은 서로로부터 멀리 당겨지는 인접하는 시트 파일들의 힘으로부터 응력을 받게된다. 응력에 대한 조인트의 강도를 증가시키기 위해, 모멘트 아암을 최소화시키도록 조인트를 설계하는 것이 바람직하며, 이는 한 쌍의 조인트가 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 대칭 지점의 중심이 두께 방향에 있어 단부 플랜지의 중심선(20) 상에 또는 그 근처에 위치 설정되도록 설계되는 구성에 의해 실현될 수 있다. 도6c는 최소 모멘트 아암을 도시하고, 따라서 이는 양호한 설계이다. 이러한 특정 배열에 있어서, 한 쌍의 상호 고정된 조인트에 연결되는 단부 플랜지는 일반적으로 동일 축임에 주목하여야 한다.
본 명세서에 걸쳐서, 압연강 시트 파일이 설명되었음에 주목하여야 한다. 그러나, 본 발명은 압연강 시트 파일에 제한되지 않는다. 다른 금속의 시트 파일도 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본 발명은 이와 같이 설명되었지만, 동일물이 다른 방식으로 변형될 수도 있음은 명백하다. 이러한 변형은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어난 것으로 취급되지 않으며, 이 기술 분야의 숙련자에게 있어서는, 이러한 모든 변형은 다음의 청구 범위 내에 포함됨이 명백하다.
본 발명에 의하면, 고강도의 조인트를 가지고, 제조가 용이하고, 제조 중 굽힘 및/또는 뒤틀림이 회피되며 단일 종류의 시트 파일을 사용하여 복수의 방식으로 상호 체결될 수 있는 금속 시트 파일이 제공된다.

Claims (20)

  1. 제1 단부 플랜지와,
    제2 단부 플랜지와,
    상기 제1 단부 플랜지의 에지에 형성된 제1 조인트와,
    상기 제2 단부 플랜지의 에지에 형성된 제2 조인트를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 조인트는 각각 연결부, 바닥부 및 결합 에지부를 포함하고, 연결부, 바닥부 및 결합 에지부는 피팅 홈을 형성하고, 돌출부는 연결부의 피팅 홈 측면 상에 형성되고, 결합 에지부는 한 쌍의 상호 고정된 조인트를 형성하도록 인접하는 압연강 시트 파일의 피팅 홈 내부로 수용되기 위한 것이며,
    상기 제1 및 제2 조인트의 단면 형상은 선대칭 또는 점대칭이고, 상기 제1 및 제2 조인트는 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 대칭 지점의 중심이 두께 방향에서의 상기 제1 및 제2 단부 플랜지의 중심선 상에 또는 그 근처에 각각 위치하도록 설계되고, 상기 제1 및 제2 조인트는 한 쌍의 상호 고정된 결합 에지부들 사이에 형성된 접촉면이 선 접촉이며 상기 선 접촉의 축은 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 돌출부를 향해 경사지도록 설계된 압연강 시트 파일.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합 에지부는 단부쪽으로 갈수록 넓어지는 단면을 갖는 압연강 시트 파일.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조인트의 피팅 홈은 반대 방향으로 개방되고, 상기 제1 및 제2 조인트는 단면이 점대칭이 되도록 위치하고, 상기 제1 및 제2 단부 플랜지는 제1 및 제2 웨브에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2 웨브는 그 사이에 위치하는 중심 플랜지를 통해 서로 연결되는 압연강 시트 파일.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조인트의 피팅 홈은 동일한 방향으로 개방되고, 상기 제1 및 제2 단부 플랜지는 대체적으로 평행하고 상기 제1 및 제2 단부 플랜지에 평행하지 않은 웨브를 통해 연결되는 압연강 시트 파일.
  5. 제1항에 있어서, 상기 압연강 시트 파일은 단면이 모자형이고 중심 플랜지와 제1 및 제2 웨브를 포함하고, 상기 제1 웨브는 중심 플랜지의 일단부와 제1 단부 플랜지 사이에서 연장하여 상기 중심 플랜지의 일단부를 상기 제1 단부 플랜지에 연결시키고 상기 제2 웨브는 중심 플랜지의 대향 단부와 제2 단부 플랜지 사이에서 연장하여 상기 중심 플랜지의 대향 단부를 상기 제2 단부 플랜지에 연결시키는 압연강 시트 파일.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압연강 시트 파일은 단면이 Z형이고 웨브를 포함하며, 상기 웨브의 일단부는 상기 제1 단부 플랜지에 연결되고, 상기 웨브의 대향 단부는 상기 제2 단부 플랜지에 연결되는 압연강 시트 파일.
  7. 제1항에 있어서, 상호 고정된 조인트의 쌍을 형성하도록 상기 압연강 시트 파일이 인접하는 압연강 시트 파일과 결합되는 경우 상기 제1 및 제2 단부 플랜지 각각의 중심선은 인접하는 압연강 시트 파일의 개별 단부 플랜지와 전체적으로 동축 관계인 압연강 시트 파일.
  8. 제1 및 제2 단부 플랜지와,
    상기 제1 및 제2 단부 플랜지의 에지에 각각 형성되는 제1 및 제2 조인트를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 조인트 각각은 그 안에 형성되는 피팅 홈을 포함하고, 돌출부는 피팅 홈 내부로 연장하며,
    상기 제1 및 제2 조인트의 단면 형상은 선대칭 또는 점대칭이고, 금속 시트 파일이 한 쌍의 상호 고정된 조인트를 형성하도록 인접하는 금속 시트 파일과 결합될 때, 상기 제1 및 제2 조인트는 대칭 지점의 중심이 두께 방향에서 상기 제1 및 제2 단부 플랜지의 중심선 상에 또는 그 근처에 각각 위치되도록 설계되고, 상기 제1 및 제2 조인트는 한 쌍의 상호 고정된 결합 에지부들 사이에 형성된 접촉면이 선 접촉이며 상기 선 접촉의 축은 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 돌출부를 향해 경사지도록 설계된 금속 시트 파일.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조인트 각각은 상기 피팅 홈을 형성하는 연결부, 바닥부 및 결합 에지부를 포함하고, 상기 돌출부는 연결부의 피팅 홈 측면 상에 형성되는 금속 시트 파일.
  10. 제8항에 있어서, 상기 결합 에지부는 단부쪽으로 갈수록 넓어지는 단면을 갖는 금속 시트 파일.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조인트의 피팅 홈은 반대 방향으로 개방되고, 상기 제1 및 제2 조인트는 단면이 점대칭이도록 위치하고, 상기 제1 및 제2 단부 플랜지는 제1 및 제2 웨브에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2 웨브는 그 사이에 위치되는 중심 플랜지를 통해 서로 연결되는 금속 시트 파일.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조인트의 피팅 홈은 동일한 방향으로 개방되고, 상기 제1 및 제2 단부 플랜지는 대체적으로 평행하고 상기 제1 및 제2 단부 플랜지에 평행하지 않은 웨브를 통해 연결되는 금속 시트 파일.
  13. 제8항에 있어서, 상기 금속 시트 파일은 단면이 모자형이고 중심 플랜지 및 제1 및 제2 웨브를 포함하고, 상기 제1 웨브는 중심 플랜지의 일단부와 제1 단부 플랜지 사이에서 연장하여 상기 중심 플랜지의 일단부를 상기 제1 단부 플랜지에 연결시키고 상기 제2 웨브는 중심 플랜지의 대향 단부와 제2 단부 플랜지 사이에서 연장하여 상기 중심 플랜지의 대향 단부를 상기 제2 단부 플랜지에 연결시키는 금속 시트 파일.
  14. 제8항에 있어서, 상기 금속 시트 파일은 단면이 Z형이고 웨브를 포함하며, 상기 웨브의 일단부는 상기 제1 단부 플랜지에 연결되고, 상기 웨브의 대향 단부는 상기 제2 단부 플랜지에 연결되는 금속 시트 파일.
  15. 제8항에 있어서, 상호 고정된 조인트의 쌍을 형성하도록 상기 금속 시트 파일이 인접하는 금속 시트 파일과 결합되는 경우 상기 제1 및 제2 단부 플랜지 각각의 중심선은 인접하는 금속 시트 파일의 개별 단부 플랜지와 전체적으로 동축 관계인 금속 시트 파일.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조인트의 피팅 홈은 반대 방향으로 개방된 압연강 시트 파일.
  17. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조인트의 피팅 홈은 반대 방향으로 개방된 금속 시트 파일.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단부 플랜지는 제1 및 제2 웨브에 각각 연결되고, 제1 및 제2 웨브는 사이에 위치된 중심 플랜지를 거쳐 서로 연결된 압연강 시트 파일.
  19. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단부 플랜지는 제1 및 제2 웨브에 각각 연결되고, 제1 및 제2 웨브는 사이에 위치된 중심 플랜지를 거쳐 서로 연결된 금속 시트 파일.
  20. 사이에 위치된 중심 플랜지를 거쳐 연결되는 제1 및 제2 웨브에 각각 연결되는 제1 단부 플랜지와 제2 단부 플랜지와,
    상기 제1 단부 플랜지의 에지에 형성된 제1 조인트와,
    상기 제2 단부 플랜지의 에지에 형성된 제2 조인트를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 조인트는 각각 연결부, 바닥부 및 결합 에지부를 포함하고, 연결부, 바닥부 및 결합 에지부는 피팅 홈을 형성하고, 돌출부는 연결부의 피팅 홈 측면 상에 형성되고, 결합 에지부는 한 쌍의 상호 고정된 조인트를 형성하도록 인접하는 압연강 시트 파일의 피팅 홈 내부로 수용되기 위한 것이며,
    상기 제1 및 제2 조인트의 단면 형상은 점대칭이고, 상기 제1 및 제2 조인트는 한 쌍의 상호 고정된 조인트의 대칭 지점의 중심이 두께 방향에서 상기 제1 및 제2 단부 플랜지의 중심선 상에 또는 그 근처에 각각 위치하도록 설계되고, 상기 제1 및 제2 조인트의 피팅 홈은 반대 방향으로 개방된 압연강 시트 파일.
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