KR100946576B1 - 트러스 구조의 강관 분기이음 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관의 분기 이음에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평면 트러스나 입체 트러스 구조에 있어서 반복적으로 발생하는 강관 분기이음부를 현장 용접 방법이 아닌 볼트형 접합방법으로 하여 분기 이음부에서의 설계, 제작 및 시공 오차 문제를 해결할 수 있는 트러스 구조의 강관 분기이음 구조에 관한 것이다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 2개의 세그먼트로 구성되며, 각 세그먼트는, 원주방향을 따라 일정 간격으로 반지름 방향으로의 폭이 더 긴 장공이 복수개가 형성되고 바닥면을 이루는 원형 바닥판과 원형 바닥판에 면에 수직하게 접합된 십자형 보강판 및 외주면에 면에 수직하게 접합된 링플레이트를 포함하여 바닥면을 갖는 원통 형상을 이루도록 하고, 각 세그먼트의 바닥면이 서로 일정 간격을 두고 접합되는 다이아프램; 6개의 강관이 동일 평면 내에서 교차되면서 다이아프램을 감싸는 2개의 강관 조립 부재로 구성되며 각 강관 조립 부재는, 다이아프램의 외주면과 동일한 곡률을 가지고 원주방향을 따라 일정 간격으로 복수개의 구멍이 형성된 원호형 엔드 플레이트, 원호형 엔드 플레이트의 외주면에 미리 결정된 각도를 가지고 결합되는 3개의 강관 및 원호형 엔드 플레이트의 내주면에 면에 수직하게 결합되고 다이아프램의 바닥면 사이의 간격에 삽입되는 반원형 스티프너; 및 다이아프램의 원형 바닥판의 장공과 강관 조립 부재의 반원형 스티프너의 구멍을 관통하여 이들을 서로 결합시키는 복수의 볼트체결수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 트러스 구조의 강관 분기 이음 구조가 개시된다.

강관구조, 분기이음, 트러스, 입체트러스, 세그먼트

Description

트러스 구조의 강관 분기이음 구조{Structure for joint of steel pipes in truss structure}

본 발명은 강관의 분기 이음에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평면 트러스나 입체 트러스 구조에 있어서 반복적으로 발생하는 강관 분기이음부를 현장 용접 방법이 아닌 볼트형 접합방법으로 하여 분기 이음부에서의 설계, 제작 및 시공 오차 문제를 해결할 수 있는 트러스 구조의 강관 분기이음 구조에 관한 것이다.

강관은 휨, 비틀림, 국부좌굴 등에 대하여 높은 강도를 가지고 있으며 역학적 방향성이 없는 점 등 구조재로서 많은 장점을 가지고 있다. 기둥, 보 등 구조상 주요한 부분에 이러한 강관을 사용하는 구조방식을 강관구조라 한다. 강관구조의 외관은 단순 명쾌하기 때문에 구조체를 노출시켜 의장상의 포인트로 삼는 경우가 많다. 그러나 강관과 강관을 리벳이나 볼트를 사용하여 접합하는 것은 매우 어려운 작업이며 강관을 정확하게 가공하는 데에도 고도의 기술이 필요하다. 따라서 기둥을 제외하고는 지금까지 널리 사용되지 못하고 있다. 그러나 최근에 와서 용접기술이 발달하고 자동절단기가 보급됨에 따라 점차 사용이 늘어가고 있는 추세이다.

강관을 이용한 평면 트러스나 입체 트러스 구조에 있어서 강관의 분기 이음 부가 반복적으로 발생한다. 분기이음의 방법에는 용접에 의한 강관의 맞댄 이음, 가셋 플레이트 이음, 단조링이나 스티프너링을 이용한 보강링 이음, 구형이음 등이 있다. 이들 분기이음 방법은 모두 현장 용접에 의한 이음방법으로서 현장 용접에 따른 공사비 상승, 품질확보의 곤란성 및 시공성이 떨어지는 단점이 있고, 설계, 제작 및 시공 시 발생하는 오차를 흡수하기 곤란하다는 문제점이 있다. 특히 용접에 따른 부재 길이의 감소나 열변형으로 조립시에 많은 어려움이 따른다.

본 발명은 반복적으로 발생하는 트러스 구조의 강관 분기이음부를 현장 용접 방법이 아닌 볼트형 접합방법으로 하여 품질 및 시공성을 향상시키고 분기 이음부에서의 설계, 제작 및 시공 오차 문제를 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 2개의 세그먼트로 구성되며, 각 세그먼트는, 원주방향을 따라 일정 간격으로 반지름 방향으로의 폭이 더 긴 장공이 복수개가 형성되고 바닥면을 이루는 원형 바닥판과 원형 바닥판에 면에 수직하게 접합된 십자형 보강판 및 외주면에 면에 수직하게 접합된 링플레이트를 포함하여 바닥면을 갖는 원통 형상을 이루도록 하고, 각 세그먼트의 바닥면이 서로 일정 간격을 두고 접합되는 다이아프램; 6개의 강관이 동일 평면 내에서 교차되면서 다이아프램을 감싸는 2개의 강관 조립 부재로 구성되며 각 강관 조립 부재는, 다이아프램의 외주면과 동일한 곡률을 가지고 원주방향을 따라 일정 간격으로 복수개의 구멍이 형성된 원호형 엔드 플레이트, 원호형 엔드 플레이트의 외주면에 미리 결정된 각도를 가지고 결합되는 3개의 강관 및 원호형 엔드 플레이트의 내주면에 면에 수직하게 결합되고 다이아프램의 바닥면 사이의 간격에 삽입되는 반원형 스티프너; 및 다이아프램의 원형 바닥판의 장공과 강관 조립 부재의 반원형 스티프너의 구멍을 관통하여 이들을 서로 결합시키는 복수의 볼트체결수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 트러스 구조의 강관 분기 이음 구조가 개시된다.

본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 세그먼트의 링플레이트의 외주면과 강관 조립 부재의 원호형 엔드 플레이트의 내주면 사이에 원호형 엔드 플레이트의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 끼움판이 더 설치된다.

본 발명에 따르면 강관으로 구성된 평면 트러스 또는 입체 트러스의 분기 이음부의 강관과 다이아프램이 접합되는 곳에 발생하는 균열 및 국부좌굴을 효과적으로 방지하면서 설계, 제작 및 시공 오차를 간편하게 흡수할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 트러스 구조의 강관 분기이음 구조를 나타낸 분해조립도이다.

도 1을 참조하면, 강관 분기이음 구조는, 6개의 강관이 교차되도록 하는 이음 구조로서, 2개의 세그먼트(11,11)로 구성되고 이들이 서로 결합되어 원통 형상을 이루는 다이아프램(10)과, 6개의 강관이 교차되도록 다이아프램(10)을 감싸는 2개의 강관 조립 부재(20,20), 그리고 다이아프램(10)과 강관 조립 부재(20)를 서로 결합시키는 복수의 볼트체결수단으로 구성된다.

다이아프램(10)을 구성하는 각 세그먼트(11)는, 원형 바닥판(111)과 십자형 보강판(112) 그리고 링플레이트(113)로 구성된다. 원형 바닥판(111)에는 강관 조립 부재(20)와 다이아프램(10)의 조립 오차를 수용할 수 있도록 원주방향을 따라 일정 간격으로 반지름 방향(중심방향)으로의 폭이 더 긴 장공(111a)이 복수개가 형성된다. 십자형 보강판(112)은 원형 바닥판(111)에 면에 수직하게 접합되고, 링플레이트(113)는 외주면에 면에 수직하게 접합된다. 이때, 링플레이트(113)의 폭방향 일단부를 각각 원형 바닥판(111)의 면에 수직하게 결합하여 세그먼트가 바닥면을 갖는 원통 형상을 이루도록 한다. 이렇게 구성된 각 세그먼트(11)는 바닥면을 갖는 원통 형상을 이루고, 원통 형상을 이루는 다른 세그먼트와 바닥면이 대향하도록 결합된다.

원형 바닥판(111)은 각 세그먼트(11)를 결합시키는 결합면으로 기능하는 이외에 후술하는 바와 같이 강관의 이음부에서의 부족한 내력을 보강하는 기능도 하는데 십자형 보강판(112)은 원형 바닥판(111)의 국부좌굴을 방지하는 보강리브로서 기능한다. 십자형 보강판(112)은 수직판(112a)과 수직판(112a)과 수직으로 교차되는 수평판(112b)으로 구성된다. 따라서 원형 바닥판(111)이 이루는 바닥면이 십자형으로 설치된 보강리브를 갖게 되므로 국부좌굴 및 균열에 대해 더욱 효과적으로 저항할 수 있다.

강관 조립 부재는 2개로 구성되고 각 강관 조립 부재(20,20)는 서로 미리 결정된 각도, 예를 들어 30~45도 사이의 각도를 가지고 동일 평면 내에 결합된 3개의 강관(22,22,22)을 가지며, 각 강관 조립 부재에 결합된 6개의 강관(22,22,22,22,22,22)이 동일 평면 내에서 교차되면서 다이아프램을 감싸도록 결합된다. 각 강관 조립 부재(20)는, 원호형 엔드 플레이트(21)와 3개의 강 관(22,22,33) 그리고 반원형 스티프너(23)로 구성된다. 원호형 엔드 플레이트(21)는 다이아프램(10)의 외주면에 대응하는 곡률을 가진다. 3개의 강관은 미리 결정된 각도를 가지고 원호형 엔드 플레이트(21)의 외주면에 결합되며, 반원형 스티프너(23)는 내주면에 면에 수직하게 결합된다. 반원형 스티프너(23)에는 다이아프램(10)의 바닥판(111)에 형성된 장공(111a)과 서로 연통되는 위치에 복수의 구멍(23a)이 형성된다.

다이아프램(10)과 2개의 강관 조립 부재(20,20)는 볼트체결수단을 이용해 서로 결합된다. 즉, 볼트(31)로 반원형 스티프너(23)에 형성된 구멍(23a)과 세그먼트의 바닥판(111)에 형성된 장공(111a)을 관통시키고, 볼트(31)에 너트(32)를 체결하여 다이아프램(10)과 강관 조립 부재(20)를 결합시킨다. 그리고 장공(111a)을 통해 다이아프램(10)과 강관 조립 부재(20) 간의 오차를 수용하면서 이들을 결합시킬 수 있다.

한편, 설계, 제작 및 조립 상의 오차를 수용할 수 있도록 다이아프램(10)을 이루는 세그먼트(11)의 링플레이트(113) 외주면과 강관 조립 부재(20)의 원호형 엔드 플레이트(21)의 내주면 사이에 이들 면의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 끼움판(30)이 더 설치될 수 있다. 끼움판(30)은 강관(22)으로 전달된 하중이 원호형 엔드 플레이트(21)를 따라 세그먼트(11)의 반원형 스티프너(23)로 원활히 전달될 수 있도록 한다. 본 발명에서는 세그먼트(11)의 원형 바닥판(111)에 원주방향을 따라 일정 간격으로 반지름 방향(중심방향)으로의 폭이 더 긴 장공(111a)을 형성하여 이를 통해 강관 조립 부재(20)의 다이아프램(10)의 조립 오차를 수용할 수 있도록 하 고 있는데, 끼움판(30)은 오차를 수용하도록 장공(111a)을 통해 서로 떨어져 조립된 원호형 엔드 플레이트(21)와 세그먼트(11)의 반원형 스티프너(23)가 밀착되도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 트러스 구조의 강관 분기이음 구조를 나타낸 평면도이다.

도 1, 2를 참조하면, 강관 분기이음 구조는, 2개의 세그먼트(11,11)로 구성되되, 각 세그먼트(11)는 바닥면을 갖는 원통 형상을 이루고 원통 형상을 이루는 다른 세그먼트(11)와 각 세그먼트의 바닥판(111)들이 이루는 바닥면이 서로 일정 간격을 갖도록 하고, 바닥면 사이의 간격에 강관 조립 부재(20)의 반원형 스티프너(23)를 각각 삽입하여 볼트체결로 서로 결합시킨 구조를 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 강관 분기이음 구조는, 한 평면에 있는 6개의 강관이 한 개 소에 접합하는 이음이 된다. 이때, 강관(22)과 다이아프램(10)이 교차하는 부분에 응력집중을 유발하고 이 부분에 균열 및 국부좌굴이 발생하여 내력이 저하되는 일이 있다. 본 발명에서는 강관 조립 부재(20)의 반원형 스티프너(23), 다이아프램(10)의 바닥판(111)이 3중으로 겹쳐진 구조이고 다시 각 바닥판(111)이 십자형 보강판(112)으로 보강된 구조로서 강관(22)과 다이아프램(10)이 접합하는 부분에서의 균열 및 국부좌굴을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 트러스 구조의 강관 분기이음 구조의 시공방법을 순서대로 나타낸 사시도이다.

먼저, 강관 조립 부재(20)와 다이아프램(10)의 세그먼트(11)를 준비한다. 강 관 조립 부재(20)와 세그먼트(11)는 공장에서 미리 제작함으로써 현장 용접에 따른 품질 확보의 곤란성 및 제작 오차의 발생을 방지한다. 강관 조립 부재(20)는 원호형 엔드 플레이트(21)의 내주면에 면에 수직하게 반원형 스티프너(23)를 용접으로 접합하고 이어서 원호형 엔드 플레이트(21)의 외주면에 미리 결정된 각도를 갖도록 강관(22)을 용접으로 접합하여 제작한다. 세그먼트(11)는 원형 바닥판(111)에 십자형 보강판(112)을 용접하고 외주면에 링플레이트(113)를 접합하여 제작한다. 원형 바닥판(111)에는 미리 원주방향을 따라 일정 간격으로 반지름 방향(중심방향)으로의 폭이 더 긴 장공(111a)을 필요한 개수로 천공한다.

이와 같이 준비된 다이아프램(10)과 강관 조립 부재(20)는 현장으로 반입되고 강관의 분기이음이 필요한 곳에서 볼트를 이용해 서로 결합된다.

즉. 도 3(a)에서와 같이, 이미 강관과 이음된 강관 조립 부재(20a)의 반원형 스티프너(23)를 가운데 두고 다이아프램(10)을 구성하는 2개의 세그먼트(11,11)를 배치한 후, 반원형 스티프너(23)에 형성된 구멍(23a)과 세그먼트의 바닥판(111)에 형성된 장공(111a)을 관통하도록 볼트(31)를 삽입하고 볼트(31)에 너트(32)를 체결하여 다이아프램(10)과 강관 조립 부재(20a)를 가조립한다.

그 후 3(b)에서와 같이 분기이음을 할 강관 조립 부재(20b)의 반원형 스티프너(23)를 다이아프램(10)의 세그먼트(11)가 가조립되어 이루는 바닥판(111) 사이의 공간에 삽입하고 반원형 스티프너(23)에 형성된 구멍(23a)과 세그먼트의 바닥판(111)에 형성된 장공(111a)을 관통하도록 볼트(31)를 삽입하고 볼트(31)에 너트(32)를 체결하여 다이아프램(10)과 강관 조립 부재(20)를 가조립한다

마지막으로 도 3(c)에서와 같이 분기이음을 할 강관 조립 부재(20b)의 가조립이 완료된 후, 각 강관 조립 부재(20a,20b)에 결합된 강관(22)의 중심선이 한 점에서 만나도록 조절한 후 원호형 엔드 플레이트(21)와 세그먼트(11)의 링플레이트(113)에 간격이 있을 경우 끼움판(30)을 끼우고 볼트(31)를 조여 결합을 완료한다. 따라서 본 발명에 따르면 현장 용접을 배제할 수 있고 설계, 제작 및 조립 상의 오차를 조립시 간편하게 수용할 수 있다.

지금까지 본 발명을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 트러스 구조의 강관 분기이음 구조를 나타낸 분해조립도이다.

도 2는 본 발명에 따른 트러스 구조의 강관 분기이음 구조를 나타낸 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 트러스 구조의 강관 분기이음 구조의 시공방법을 순서대로 나타낸 사시도이다.

Claims (2)

1. 2개의 세그먼트로 구성되며, 각 세그먼트는, 원주방향을 따라 일정 간격으로 반지름 방향으로의 폭이 더 긴 장공이 복수개가 형성되고 바닥면을 이루는 원형 바닥판과 원형 바닥판에 면에 수직하게 접합된 십자형 보강판 및 외주면에 면에 수직하게 접합된 링플레이트를 포함하여 바닥면을 갖는 원통 형상을 이루도록 하고, 각 세그먼트의 바닥면이 서로 일정 간격을 두고 접합되는 다이아프램;

   6개의 강관이 동일 평면 내에서 교차되면서 다이아프램을 감싸는 2개의 강관 조립 부재로 구성되며 각 강관 조립 부재는, 다이아프램의 외주면과 동일한 곡률을 가지고 원주방향을 따라 일정 간격으로 복수개의 구멍이 형성된 원호형 엔드 플레이트, 원호형 엔드 플레이트의 외주면에 미리 결정된 각도를 가지고 결합되는 3개의 강관 및 원호형 엔드 플레이트의 내주면에 면에 수직하게 결합되고 다이아프램의 바닥면 사이의 간격에 삽입되는 반원형 스티프너; 및

   다이아프램의 원형 바닥판의 장공과 강관 조립 부재의 반원형 스티프너의 구멍을 관통하여 이들을 서로 결합시키는 복수의 볼트체결수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 트러스 구조의 강관 분기 이음 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   세그먼트의 링플레이트의 외주면과 강관 조립 부재의 원호형 엔드 플레이트의 내주면 사이에 원호형 엔드 플레이트의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 끼움판이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 트러스 구조의 강관 분기 이음 구조.

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