KR100655747B1 - 커버 플레이트를 이용한 ｈ형강의 프리스트레스 도입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 H형강의 단면에 프리스트레스가 도입되게 하여 H형강의 단면강성을 극대화시키도록 한 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법에 관한 것으로, 양측 단부가 내향되게 디긋자 형상으로 절곡된 커버 플레이트를 소정 온도에서 가열시키는 제 1과정, H형강의 일측 플랜지를 상기 제 1 과정을 거친 커버플레이트의 양 측 단부에 끼워 슬라이딩 결합하는 제 2 과정 및 상온에서 상기 커버 플레이트를 냉각시켜 상기 H형강의 일측 플랜지에 프리스트레스를 도입하는 제 3과정을 구비한다.

H형강, 단면강성, 프리스트레스, 커버 플레이트

Description

커버 플레이트를 이용한 Ｈ형강의 프리스트레스 도입방법{Prestress introduction method of H beam using a cover plate}

도 1은 일반적인 커버 플레이트가 적용된 H형강의 측면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트가 적용된 H형강을 설명하기 위한 도면,

도 3은 도 2의 커버 플레이트의 사시도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법을 설명하기 위한 도면,

도 5 및 도 6은 본 발명에 적용되는 프리스트레스 원리를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : H형강 20, 30 : 커버 플레이트

본 발명은 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 H형강에 채널형 커버 플레이트를 체결시키면서 자연스럽게 프리스트레스가 도입되도록 한 방법에 관한 것이다.

강재는 철을 주성분으로 하고, 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 등의 원소들을 함유하고 있으며, 함유된 성분에 따라 강의 성질이 변화된다. 탄소, 규소, 망간은 기계적 성질, 충격특성, 용접성 등을 조정하는데 중요한 역할을 하고, 인과 황은 통상적으로 불순물이라 한다.

형강재는 전기로에서 철스크랩을 주원료로 화학성분을 조절하는 제강작업을 거쳐서 생산된 중간제품인 빔블랭크(beam blank), 블룸(bloom), 빌릿(billet)을 특정한 단면의 형태로 열간압연한 구조용 강재로서, 건축, 토목, 조선, 기계 등 모든 산업분야에서 널리 사용되고 있다.

형강재는 처음 일부 제한된 고층구조물 및 장스팬지붕, 공장 및 플랜트 등에 사용되기 시작하여, 점차적으로 고층구조물에 철골조가 본격적으로 도입되기 시작하면서 현재에는 주거용, 중저층 건축물 등에까지 강구조가 확산되고 있다.

토목문야에서는 형강재의 우수한 구조 성능과, 재사용이 가능하다는 장점 때문에 주로 지하철 공사를 비롯한 흙막이 가시설, 재해복구용 가설교량, 본공사 시 공을 위한 가교 등에 많이 적용되고 있다.

현재, 일반적으로 많이 사용되고 있는 H형강은 단면의 성능이 우수하고 단면의 조합 및 접합이 용이하여 구조용 강재로 널리 쓰인다.

이와 같은 H형강의 단면강성을 확대시키는 종래의 방법으로는 도 1에서와 같이 H형강(10)의 하부 플랜지 저면에 평평한 커버 플레이트(20)를 용접하여 사용하고 있다. 이 경우, 커버 플레이트(20)를 사용하지 않은 것에 비해서는 H형강(10)의 단면강성을 어느 정도 높힐 수는 있지만, H형강(10)의 하부 플랜지와 커버 플레이트(20)를 용접함으로써 피로균열(fatigue crack) 문제가 뒤따르게 되어 적절한 단면강성을 확보하지는 못한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, H형강의 단면에 프리스트레스가 도입되게 하여 H형강의 단면강성을 극대화시키도록 한 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법은, 양측 단부가 내향되게 디긋자 형상으로 절곡된 커버 플레이트를 소정 온도에서 가열시키는 제 1과정;
H형강의 일측 플랜지를 상기 제 1 과정을 거친 커버플레이트의 양 측 단부에 끼워 슬라이딩 결합하는 제 2 과정; 및
상온에서 상기 커버 플레이트를 냉각시켜 상기 H형강의 일측 플랜지에 프리스트레스를 도입하는 제 3과정을 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트가 적용된 H형강을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 커버 플레이트의 사시도이다.

H형강(10)의 일측 플랜지(예컨대, 하부 플랜지)에 소정 형상의 커버 플레이트(30)가 결합되는데, 상기 커버 플레이트(30)의 양측 단부는 내향되게 디긋자 형상으로 절곡되며, 상기 H형강(10)의 하부 플랜지와 상기 커버 플레이트(30)는 상호 슬라이딩 결합된다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 4a에서와 같이 양측 단부가 내향되게 디긋자 형상으로 절곡된 상기 커버 플레이트(30)를 500℃∼1000℃의 범위내로 가열하여 그 커버 플레이트(30)의 부피를 팽창시킨다. 이어, 도 4b에서와 같이 그 부피가 팽창된 커버 플레이트(30)를 상기 H형강(10)의 하부 플랜지에 끼워넣는다(슬라이딩 결합). 그런 이후에 상온에서 냉각시키게 되면 도 4c에서와 같이 부피가 팽창되었던 상기 커버 플레이트(30)가 축소되면서 그 H형강(10)의 하부 플랜지에 완전밀착되고 자연스럽게 그 H형강(10)의 하부 플랜지에는 프리스트레스가 도입된다.

여기서, 상기 가열된 커버 플레이트(30)의 가열에 따른 강재(H형강)의 팽창길이(??L)는 도 5에서와 같이 "α×ΔT×L"이다( α = H형강(10)의 열팽창계수, ΔT = 온도차, L은 커버 플레이트(30)의 길이를 의미한다).

그리고, 상기 가열된 커버 플레이트(30)가 냉각하면서 프리스트레스가 도입된 이후 그 도입된 프리스트레스 힘(P)은 도 6에서와 같이 작용하고, 그 도입된 프리스트레스 힘(P)의 크기는 "E × α × ΔT"이다(E = H형강(10)의 탄성계수, α = H형강(10)의 열팽창계수, ΔT = 온도차를 의미한다).

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 용접을 하지 않고서도 H형강의 하부 플랜지에 커버 플레이트를 일체화시킬 수 있어서 용접으로 인한 피로균열 문제를 해결한다.

그리고, 별도의 기구를 사용하지 않고서도 H형강에 프리스트레스를 도입하게 되어 H형강의 단면강성을 보다 극대화시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (2)

1. 양측 단부가 내향되게 디긋자 형상으로 절곡된 커버 플레이트를 소정 온도에서 가열시키는 제 1과정;

   H형강의 일측 플랜지를 상기 제 1 과정을 거친 커버플레이트의 양 측 단부에 끼워 슬라이딩 결합하는 제 2 과정; 및

   상온에서 상기 커버 플레이트를 냉각시켜 상기 H형강의 일측 플랜지에 프리스트레스를 도입하는 제 3과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 소정 온도는 500℃∼1000℃의 범위인 것을 특징으로 하는 커버 플레이트를 이용한 H형강의 프리스트레스 도입방법.

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