KR101185001B1 - 열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재 및 그 제작방법과, 이를 이용한 교량용 거더 등의 구조물 - Google Patents

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Abstract

프리스트레스트가 도입된 구조형 형강부재를 제작함에 있어서, a) 프리스트레싱용 플레이트(10)를 가열하는 단계; b) 가열된 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 제1, 2형강(20, 20')을 접합시켜 더블형강부재를 형성시키는 단계; c) 상기 제1, 2 형강(20, 20')의 사이에 위치한 프리스트레싱용 플레이트(10)를 냉각시켜 프리스트레스트 더블형강부재(1)를 완성시키는 단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 프리스트레싱 플레이트는 상기 제1형강(20)과 제2형강(20') 보다 강성이 큰 금속재질로 이루어져, 상기 제1형강(20)과 제2형강(20') 모두에 대하여 프리스트레스가 되입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재 및 그 제작방법과, 이를 이용한 교량용 거더 등의 구조물{Prestressed double beam and its manufacturing method by thermal strain and structure build by this double beam}
본 발명은 규격이 작은 형강을 적층시켜 형성되는 더블형강부재에 온도에 따라 신장, 수축하는 금속의 열변위 특성을 이용하여 프리스트레스를 도입시킨 프리스트레스트 더블형강부재 및 그 제작방법과, 이를 이용하여 교량 등에 설치되는 거더 등의 구조물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열처리에 의해 신장, 수축되는 프리스트레싱용 플레이트의 변위와, 이에 접합되는 두 형강들 간의 강성 차이 및 프리스트레싱용 플레이트와의 강성 차이가 상관관계를 가지면서 상기 더블형강부재에 프리스트레스가 도입되도록 하는 기술에 관한 것이다.
힘을 지탱하는 구조체들은 대게 지속적으로 같은 방향의 힘을 받게 되는데, 이에 따라 구조체에는 조금씩 변형이 발생하고 이 변형이 누적됨에 따라 그 구조체는 지속적으로 발생하는 힘에 대해 취약해지게 된다. 이런 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나가 프리스트레스트 부재를 사용하는 것이다. 이 방법은 구조부재를 건축물 등에 설치하기 전에, 건축물 등에 설치된 후에 받게 될 힘의 방향과 반대 방향의 힘을 가해 구조부재에 미리 변형을 발생시켜놓음으로써, 미리 받았던 힘에 의해 이 구조부재가 건축물 등에 설치된 후에 작용하는 힘이 상쇄되어 구조적으로 안정해지는 방법이다.
일반적으로 형강부재에 프리스트레스를 주는 방법으로는 형강부재 설치 후 인장력을 받는 부분에 인장력을 가한 상태에서 콘크리트를 타설, 양생한 후 인장력을 제거함으로써 압축력을 유지시켜주는 방법과 형강부재 길이방향으로 긴장재를 설치하고 이를 부재의 양단부에서 당겨줌으로써 압축력을 도입해주는 방법이 사용된다.
그러나 상기의 방법들은 콘크리트를 타설, 양생해주어야 하기 때문에 공기가 증가하고, 형강부재에 프리스트레스를 도입하기 위한 부착물들이 별도의 공간을 차지함과 아울러 자중 증가를 가져오며, 긴장재를 사용하는 방법의 경우는 긴장재를 설치하고 긴장시키는 공정이 까다롭다는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 등록번호 10-0657456의 특허발명에서는 열변형 및 하중재하에 의해서 강재보에 프리스트레스를 도입하는 방법을 제시하고 있다. 상기의 선행기술에서는 하나의 강형재의 상하면에 열변형에 의해 응력이 축적된 탄성인장재와 탄성압축재를 강결접합한 후 온도를 회복시킴으로써 1차적으로 프리스트레스가 도입된 1차합성강재보를 형성하고, 이 1차합성강재보의 상단에 하중을 재하한 상태에서 고강도강재를 상하부에 각각 강결접합한 후 재하했던 하중을 제거함으로써 2차 프리스트레스를 도입하고 있다.
그러나 상기의 선행기술은 열변형을 이용하여 프리스트레스를 도입할 때 강재보에 가해지는 변위의 정도는 탄성인장재 또는 탄성압축재의 변위만큼 밖에 이루어지지 아니하므로 프리스트레싱되는 응력의 크기도 그만큼 제한되고, 요구되는 크기의 프리스트레스를 도입하기 위해서는 별도의 방법에 의한 2차 프리스트레싱을 실시하여 부족한 부분을 보충할 수 밖에 없다는 문제점이 있으며, 이러한 일련의 프리스트레싱은 공정의 수 증가와 더불어 제작비 등의 비용이 증가된다는 문제점을 야기시킨다.
본 발명은 상기의 종래 기술들이 갖는 문제점을 해결하기 위해서, 가열한 프리스트레싱용 플레이트를 두 개의 형강 사이에 두고 접합시킨 후 상온으로 회복되면서 발생하는 압축력을 형강에 도입하는 방법을 사용함으로써 공정이 단순하면서도 프리스트레스의 조절이 용이하며 경제적인 프리스트레스트 더블형강부재과 그의 제조방법, 및 이를 이용한 교량용 거더 등의 구조물을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 프리스트레싱용 플레이트와, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 일면에 접합되는 제1형강과, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 타면에 접합되는 제2형강으로 이루어지되, 상기 제1형강과 제2형강은 강성이 서로 다른 재질로 이루어지고, 상기 상기 프리스트레싱용 플레이트는 상기 제1형강과 제2형강 보다 강성이 큰 금속재질로 이루어지며, 상기 제1형강과 제2형강은 상기 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 모두 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 프리스트레싱용 플레이트와, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 일면에 접합되는 제1형강과, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 타면에 접합되는 제2형강으로 이루어지되, 상기 제1형강과 제2형강은 강성이 동일한 재질로 이루어지고, 상기 상기 프리스트레싱용 플레이트는 상기 제1형강과 제2형강보다 강성이 큰 금속재질로 이루어지며, 상기 제1형강과 제2형강은 상기 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 모두 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 프리스트레스트가 도입된 구조용 형강부재를 제작함에 있어서, a) 프리스트레싱용 플레이트를 가열하는 단계; b) 가열된 상기 프리스트레싱용 플레이트의 양면에 제1, 2형강을 접합시켜 더블형강부재를 형성시키는 단계; c) 상기 제 1, 2 형강의 사이에 위치한 프리스트레싱용 플레이트를 냉각시켜 프리스트레스트 더블형강부재를 완성시키는 단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 프리스트레싱 플레이트는 상기 제1형강과 제2형강보다 강성이 큰 금속재질로 이루어져, 상기 제1형강과 제2형강 모두에 대하여 프리스트레스가 되입되도록 하는 것을 특징으로 하는 열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재의 제작방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 교각 또는 교대에 거치되는 거더에 있어서, 상기 거더는, 프리스트레싱용 플레이트와, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 일면에 접합되는 제1형강과, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 타면에 접합되는 제2형강으로 이루어지되, 제 2형강에 비하여 제 1형강의 강성이 큰 재질로 이루어지고, 제1형강에 비하여 프리스트레싱용 플레이트의 강성이 큰 재질로 이루어지며, 상기 제1, 2형강에는 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 더블형강부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 교량용 거더 구조물이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 조형물을 설치하기 위한 수직부재에 있어서, 상기 수직부재는, 프리스트레싱용 플레이트와, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 일면에 접합되는 제1형강과, 상기 프리스트레싱용 플레이트의 타면에 접합되는 제2형강으로 이루어지되, 제1형강과 제2형강은 강성이 동일한 재질로 이루어지고, 상기 제1, 2형강에 비하여 프리스트레싱용 플레이트의 강성이 큰 재질로 이루어지며, 상기 제1, 2형강에는 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 더블형강부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직부재 구조물이 제공된다.
본 발명은 가열한 프리스트레싱용 플레이트를 두 개의 형강 사이에 두고 접합시킨 후 상온으로 회복되면서 발생하는 압축력을 형강에 도입하는 방법을 사용함으로써 공정이 단순하면서도 프리스트레스의 조절이 용이하며 경제적이다.
또한 본 발명의 더블형강부재는 이를 구성하는 두 형강의 강성 차이에 따라 다른 특성을 가진 프리스트레스트 더블형강부재가 만들어지므로 하중의 종류에 따라 다양하게 적용할 수 있는 구조부재를 형성시킬 수 있다.
또한 본 발명은 작은 규격의 형강을 사용하고 여기에 프리스트레스를 도입시킴으로써 규격이 큰 단일 형강을 사용하는 것에 비하여 춤을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 폭을 줄일 수 있어 기성품으로 인하여 일정한 폭을 가질 수 밖에 없었던 문제점을 해결하여 강재의 사용량을 대폭 줄일 수 있다는 경제적인 효과를 기대할 수 있다.
또한 본 발명은 프리스트레싱용 플레이트가 중간에 위치하고 상기 프리스트레싱용 플레이트 양쪽에 형강이 설치되기 때문에 단면2차모멘트의 조정이 용이하여 경제적인 단면설계를 꾀할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 의해 더블형강부재를 제작하는 과정을 나타내는 설명도이다.
도 2는 제 1, 2 형강의 강성이 다른 더블형강부재가 냉각될 때의 변형 양상을 나타내는 상태도이다.
도 3은 프리스트레싱용 플레이트가 형강의 외면에 위치하고 있을 때와 중앙부에 있을 때의 차이를 나타내는 설명도이다.
도 4a와 도 4b는 제 1, 2 형강의 강성이 다른 더블형강부재가 적용된 구조의 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제 1, 2 형강의 강성이 같은 더블형강부재가 냉갈될 때의 변형 양상을 나타내는 상태도이다.
도 6은 제 1, 2 형강의 강성이 같은 더블형강부재가 적용된 구조의 예를 나타내는 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에 의한 프리스트레스트 더블형강부재(1)는 프리스트레싱용 플레이트(10)를 사이에 두고 그 양면에 각각 형강(20, 20')이 접합되는 형태로 이루어진다. 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)는 판상의 금속재질로 이루어지며, 이에 접합되는 형강(20, 20')을 압축시켜 프리스트레스를 도입시킨다.
프리스트레싱용 플레이트(10)는 열처리에 과정에 따라 신장 또는 수축되며, 이러한 변위는 상기 양면에 접합된 형강(20, 20')에 프리스트레스를 도입하는 힘으로 작용하게 된다. 그런데 상기와 같이 프리스트레싱용 플레이트(10)의 변위가 상기 형강(20, 20')에 변형을 주기 위해서는 프리스트레싱용 플레이트(10)의 강성이 프리스트레스를 도입시키고자 하는 형강(20, 20')의 강성에 비해 더 커야 한다. 따라서 본 발명은 상기와 같이 프리스트레싱용 플레이트(10)와 이에 접합되는 강성간에 차이가 있음을 중요한 기술적 특징의 하나로 하고 있다.
프리스트레싱용 플레이트(10)에 접합되는 형강(20, 20')은 프리스트레싱용 플레이트(10)를 중앙부에 두고 양쪽으로 복수개가 설치되어 사용된다. 이로 인하여 본 발명의 더블형강부재(1)는, 단면 2차모멘트의 조절이 용이하여 최적의 단면설계를 가능하게 할 뿐 아니라, 각각의 형강(20, 20')은 단일 형강을 사용하는 경우에 비하여 그 규모를 절반 이하로 할 수 있기 때문에 조달이 용이하고 경제적일 뿐 아니라, 제작이 용이하다는 장점이 있다.
이러한 본 발명의 프리스트레스트 더블형강부재(1)는 다음과 같은 방법에 의해 제작된다.
도 1은 본 발명에 의해서 프리스트레스트 더블형강부재(1)를 제작하는 과정을 순서대로 도시하고 있다. 상기의 더블형강부재(1)는 a) 프리스트레싱용 플레이트(10)를 가열하는 단계; b) 가열된 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 제1, 2형강(20, 20')을 접합시켜 더블형강부재를 형성시키는 단계; c) 상기 제1, 2 형강(20, 20')의 사이에 위치한 프리스트레싱용 플레이트(10)를 냉각시켜 프리스트레스트 더블형강부재(1)를 완성시키는 단계;를 포함하여 제작된다.
a) 프리스트레싱용 플레이트(10)를 가열하는 단계;
프리스트레싱용 플레이트(10)를 가열하여 신장시킨다. 이와 같이 가열에 의해 신장된 프리스트레싱용 플레이트(10)는 상온으로 냉각되면서 원 상태의 길이로 수축하게 되는데, 상기 수축에 의해 발생하는 압축력은 제1, 2 형강(20, 20')에 프리스트레스를 도입시키는 기능을 하게 된다. 판상 부재인 프리스트레싱용 플레이트(10)가 양쪽의 형강재를 압축시켜야 하므로, 프리스트레싱용 플레이트(10)의 강성은 상기 제1, 2형강(20, 20')의 강성보다 커야 할 것이다. 그리고 프리스트레싱용 플레이트(10)를 가열하여 신장되었을 때의 길이가 제 1, 2 형강(20, 20')의 변형 전 길이보다 더 길어지면 압축이 완료된 후에도 프리스트레싱용 플레이트(10)가 제1, 2 형강(20, 20') 사이로 돌출될 수 있으므로, 신장되었을 때의 길이가 제1, 2 형강(20, 20')의 길이보다 길어지지 않도록 열팽창률을 고려하여 가열 전에 그 길이를 정한다.
위와 같이 준비된 프리스트레싱용 플레이트(10)를 가열하는데, 가열은 통상적으로 사용하는 방법으로 실시한다. 상기의 가열 온도는 프리스트레싱용 플레이트(10)의 조직이 변화되지 아니하도록 변태점 이하가 되어야 하며, 600~700℃정도로 가열하는 것이 가장 바람직하다.
b) 가열된 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 제1, 2형강(20, 20')을 접합시켜 더블형강부재를 형성시키는 단계;
가열된 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 일면에 제1형강(20)을 접합시키고, 프리스트레싱용 플레이트(10)의 타면에 제 2형강(20')을 접합시켜 두 형강을 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 위치되도록 형성시키는 단계이다. 가열된 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)가 압축될 때, 제1, 2형강(20, 20')과 일체로 거동할 수 있도록 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 제1, 2형강(20, 20')을 접합시킨다. 이러한 접합수단으로는 용접수단이 바람직하나 볼트접합 등 공지의 다른 방법이 사용될 수도 있다.
프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 접합되는 제1, 2형강(20, 20')은 H형강이나 I형강이 사용될 수도 있으나, 반드시 이에 국한되지 아니한다.
상기와 같이 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 접합되는 제1형강(20)과 제 2 형강(20') 간의 강성이 같고 다름에 따라 프리스트레스트 더블형강부재(1)의 특성이 달라진다. 예컨대 상기 두 형강(20, 20')간에 강성 차이가 있는 경우에는 프리스트레싱용 플레이트(10)의 수축에 의해 발생되는 압축력에 의해 압축되는 정도, 즉 수축되는 변위에 차이가 발생하기 때문에, 강성이 약한 쪽으로 휘어지는 현상이 발생되는 반면, 제1형강(20)과 제2형강(20')의 강성이 동일한 경우에는 상기 두 형강 모두에게 균일한 압축력이 도입되므로, 더블형강부재(1)의 길이방향에 대하여만 수축하게 된다. 이에 따라 제작되는 더블형강부재(1)가 이용되는 구조물에도 역시 차이가 있게 된다. 이에 관하여는 아래에서 따로 설명하기로 한다.
c) 상기 제1, 2형강(20, 20')의 사이에 위치한 프리스트레싱용 플레이트(10)를 냉각시켜 프리스트레스트 더블형강부재(1)를 완성시키는 단계;
상기 b)단계에서 만들어진 더블형강부재를 냉각시켜주는데, 강제적인 방법을 이용할 수도 있고 상온에 두어 자연적으로 냉각시키는 방법을 이용할 수도 있다. 열에 의해 신장되었던 프리스트레싱용 플레이트(10)가 냉각에 의해 수축되면서 발생하는 압축력이 제1, 2형강(20, 20')에 작용하여 더블형강부재가 변형되면서 본 발명의 프리스트레스트 더블형강부재(1)가 완성된다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1형강(20)과 제2형강(20')의 강성 차이에 따라 더블형강부재(1)가 변형되는 양상은 다르게 되는데, 이하에서는 더블형강부재를 이루는 제1, 2형강(20, 20')의 강성 차이에 따른 구체적인 변형 형태와 이를 이용하는 각 구조물의 구체적인 예에 관하여 설명한다. 강성은 제1, 2형강(20, 20')을 이루는 강재의 재료적 특성에 의해서 차이가 생길 수도 있고, 단면의 모양이나 크기에 의해서 달라질 수도 있다.
도 2는 더블형강부재를 이루는 제1형강(20)과 제2형강(20')의 강성이 다른 더블형강부재(1)가 냉각될 때의 변형 양상을 도시하고 있다. 프리스트레싱용 플레이트(10)와 제1, 2형강(20, 20') 강성의 크기는 프리스트레싱용 플레이트(10) = 제1형강(20) > 제2형강(20')인 경우와 프리스트레싱용 플레이트(10) > 제1형강(20) > 제2형강(20')인 경우가 있다. 프리스트레싱용 플레이트(10) 하부의 제2형강(20')은 상부의 제1형강(20)보다 강성이 약하기 때문에, 프리스트레싱용 플레이트(10)가 가하는 압축력에 의하여 수직축 상에서 외면부쪽으로 갈수록 수축변위가 제1형강(20)에서의 그것보다 더 크게 발생하게 되며, 이러한 수축변위의 차이는 냉각이 완료된 프리스트레스트 더블형강부재(1)에 있어서 상부방향으로의 솟음, 즉 캠버를 형성시킨다. 더욱이 제1, 2형강(20, 20')에 압축력을 가해주는 프리스트레싱용 플레이트(10)가 형강의 외면부가 아닌 중앙부에 위치함으로써 더 많은 프리스트레스를 도입할 수 있고, 그 조절도 용이해진다.
참고로 제1, 2형강(20, 20')의 강성이 다른 더블형강부재를 설명할 때 쓰고 있는 '중앙부'라는 표현은 '외면이 아닌'의 의미를 말하는 것으로서, 위치상으로는 정중앙일 수도 있으나 휨모멘트가 0이 되는 지점을 가리키는 표현은 아니다.
도 3은 종래기술처럼 프리스트레싱용 플레이트(10)가 형강부재의 외면부에 위치하고 있을 때와, 본 발명처럼 형강부재의 중앙부에 위치하고 있을 때의 차이점을 도시하고 있다. (a)는 프리스트레싱용 플레이트(10)가 형강부재의 외면부에 위치하고 있는 경우의 변형관계를 나타내는 것이고, (b)는 프리스트레싱용 플레이트(10)가 형강부재의 중앙부에 위치하고 있을 때의 변형관계를 나타내고 있다. 상기의 도 3의 (a)와 (b)는 프리스트레싱용 플레이트(10)가 동일한 변위, 즉 동일한 변형량을 가진 것이라면, 형강부재의 외면부에서 변형되는 것보다는 중앙부에서 변형되는 것이 종국적인 형강부재의 변형량에 있어서 더 크다는 것을 보여준다. 보다 구체적으로 설명하면, 전자의 경우는 도 3의 (a)에 나타내고 있는 바와 같이 형강부재 외면부의 변위는 프리스트레싱용 플레이트(10)의 변위와 동일한 크기(α)를 가지게 되나, 후자의 경우는 도 3의 (b)에 나타내고 있는 바와 같이, 형강부재 외면부의 변위는 프리스트레싱용 플레이트(10)의 변위에 프리스트레싱용 플레이트와 외면부의 이격거리에 따른 부가변위(β)를 더한 만큼 발생하게 된다.
물론 중앙부에서 외면부에서와 같은 변형량을 발생시키기 위해서는 더 큰 힘이 필요하겠지만, 이것은 프리스트레싱용 플레이트(10)의 강성이나 단면의 면적 조절을 통해 쉽게 해결할 수 있는 문제이다. 또한 강재는 일정한 열팽창률을 갖기 때문에 열이 가해지더라도 본래 길이에 대해 일정한 비율로 신장이 일어날 수 밖에 없고, 외면부에서는 이런 제한된 비의 변형량에 의해서만 프리스트레스가 도입될 수 밖에 없다. 이에 비해 중앙부에서는 같은 변형량으로도 프리스트레싱용 플레이트(10)의 강성, 위치, 두께 등에 따라 필요한 만큼의 프리스트레스를 조절해 가면서 도입할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 접합된 제1형강(20)과 제2형강(20') 간의 강성차이는 더블형강부재(1)의 하부형강(강성이 작은 형강)을 더 많이 압축시켜 캠버를 형성시키므로, 이와 같은 프리스트레스트 더블형강부재(1)는 교량의 거더나 건축물의 보 등 수평구조체로 활용되는 것이 바람직하다.
도 4a와 도 4b는 제1, 2형강(20, 20')의 강성이 다른 프리스트레스트 더블형강부재(1)를 이용하여 구축한 건축물과 교량에서의 각 실시예를 보여주고 있다. 도 4b 왼쪽 그림은 교량에 적용된 예의 길이방향 단면이며, 오른쪽 그림은 길이방향에 수직한 단면이다. 상기 프리스트레스트 더블형강부재(1)의 하부형강(제1, 2형강중 강성이 작은 형강을 의미하며 도 4a, 4b에서는 이를 제2형강으로 예시하였다)에 도입된 압축력은 건축물의 바닥판이나 교량의 상판 및 이에 적재되는 하중에 대하여 유효하게 작용함으로써 부재 하단에 작용하는 인장력과 상쇄되어 장지간에의 적용을 가능하게 한다. 또 규격이 작은 형강을 사용함으로써 춤은 단일 형강의 기성품과 동일하게 하면서도 폭을 기성품에 비하여 줄일 수 있기 때문에 강재 사용량을 대폭 줄일 수 있다는 효과를 기대할 수도 있다.
도 5는 더블형강부재를 이루는 제1형강(20)과 제2형강(20')의 강성이 동일할 때 프리스트레스가 도입되면서 더블형강부재가 변형되는 양상을 도시하고 있다. 이 때 프리스트레싱용 플레이트(10)의 강성은 제1, 2형강(20, 20')의 강성보다 크다. 제1, 2형강(20, 20')의 강성이 같기 때문에 가열되었던 프리스트레싱용 플레이트(10)는 양면에 접합된 제1, 2형강(20, 20')에 대하여 동일한 크기로 대칭적인 변위를 발생시키게 되므로, 도 3에서와는 달리 도 5에서와 같이 더블형강부재의 길이방향으로 압축력이 도입됨과 아울러, 더블형강부재의 프리스트레싱용 플레이트(10)를 기준으로 하여 외면부보다 중앙부에 더 큰 압축력이 도입된다. 이러한 힘의 분포 형태는 더블형강부재의 길이방향에 대하여 좌, 우 수평하중에 대한 휨강성을 함께 증대시키는 효과를 발휘하게 되므로, 바람과 같이 작용방향이 다양하게 변화되는 수평하중에 대응하여야 하는 조형물이나 광고판 등의 수직부재에서 특히 유리하게 활용될 수 있다.
도 6은 제1, 2형강(20, 20')의 강성이 같은 프리스트레스트 더블형강부재(1)가 적용된 구조의 한 예를 보여주고 있다. 위의 그림은 예의 평단면이고, 아래 그림은 입면이다. 고속도로 옆이나 고층건물 옥상에 설치되는 대형 간판과 같은 조형물들은 그것이 설치된 위치와 그 형상으로 인해 풍하중과 같은 수평하중을 주로 받고, 수직하중은 많이 받지 않으므로 상기의 프리스트레스트 더블형강부재(1)를 수직부재로 사용하는 것이 바람직하다 할 것이다. 상기 프리스트레스트 더블형강부재(1)는 그 길이방향과 수직한 면상에 위치한 다수의 사각형 고정프레임(21)으로 둘러쌈으로써 평면형상을 갖는 간판 등을 고정시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
1 : 프리스트레스트 더블형강부재 10 : 프리스트레싱용 플레이트
20 : 제1형강 20' : 제2형강
21 : 고정프레임

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 프리스트레싱용 플레이트(10)와, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 일면에 접합되는 제1형강(20)과, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 타면에 접합되는 제2형강(20')으로 이루어지되, 상기 제1형강(20)과 제2형강(20')은 강성이 서로 다른 재질로 이루어지고, 상기 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)는 상기 제1형강 (20)과 제2형강(20') 보다 강성이 큰 금속재질로 이루어지며, 상기 제1형강(20)과 제2형강(20')은 상기 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 모두 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재
  3. 프리스트레싱용 플레이트(10)와, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 일면에 접합되는 제1형강(20)과, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 타면에 접합되는 제2형강(20')으로 이루어지되, 상기 제1형강(20)과 제2형강(20')은 강성이 동일한 재질로 이루어지고, 상기 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)는 상기 제1형강 (20)과 제2형강(20') 보다 강성이 큰 금속재질로 이루어지며, 상기 제1형강(20)과 제2형강(20')은 상기 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 모두 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재
  4. 프리스트레스트가 도입된 구조형 형강부재를 제작함에 있어서,
    a) 프리스트레싱용 플레이트(10)를 가열하는 단계;
    b) 가열된 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 양면에 제1, 2형강(20, 20')을 접합시켜 더블형강부재를 형성시키는 단계;
    c) 상기 제1, 2형강(20, 20')의 사이에 위치한 프리스트레싱용 플레이트(10)를 냉각시켜 프리스트레스트 더블형강부재(1)를 완성시키는 단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 프리스트레싱 플레이트는 상기 제1형강(20)과 제2형강(20') 보다 강성이 큰 금속재질로 이루어져, 상기 제1형강(20)과 제2형강(20') 모두에 대하여 프리스트레스가 되입되도록 하는 것을 특징으로 하는 열변위를 이용한 프리스트레스트 더블형강부재의 제작방법
  5. 교각 또는 교대에 거치되는 거더에 있어서, 상기 거더는, 프리스트레싱용 플레이트(10)와, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 일면에 접합되는 제2형강(20)과, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 타면에 접합되는 제2형강(20')으로 이루어지되, 제2형강(20')에 비하여 제1형강(20)의 강성이 큰 재질로 이루어지고, 제1형강(20)에 비하여 프리스트레싱용 플레이트(10)의 강성이 큰 재질로 이루어지며, 상기 제1, 2형강(20, 20')에는 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 더블형강부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 교량용 거더 구조물
  6. 조형물을 설치하기 위한 수직부재에 있어서, 상기 수직부재는, 프리스트레싱용 플레이트(10)와, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 일면에 접합되는 제1형강(20)과, 상기 프리스트레싱용 플레이트(10)의 타면에 접합되는 제2형강(20')으로 이루어지되, 제1형강(20)과 제 2형강(20')은 강성이 동일한 재질로 이루어지고, 상기 제1, 2형강(20, 20')에 비하여 프리스트레싱용 플레이트(10)의 강성이 큰 재질로 이루어지며, 상기 제1, 2형강(20, 20')에는 프리스트레싱 플레이트의 열처리에 의한 변위에 의하여 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 더블형강부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직부재 구조물
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