KR101347101B1 - 조립식 건축구조물용 용접빔 - Google Patents

조립식 건축구조물용 용접빔 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조립식 건축구조물용 용접빔을 구성하되, 동일두께의 얇은 강판으로 웨브를 구성하더라도 좌굴현상을 현저히 줄여 웨브의 폭, 즉 춤을 늘일 수 있게 함으로서, 물리적 하중에 의하여 발생하는 휨력, 압축력, 전단력에 대한 국부적인 면에 좌굴저항성이 향상되게 하여 내력이 우수한 용접빔을 제공하고, 따라서 내력이 크게 필요한 건축구조물의 주요부재로 다양하게 사용할 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 웨브 상하단부에 플랜지를 용접한 조립식 건축구조물용 용접빔을 구성함에 있어서, 얇은 강판으로 웨브를 구성하되, 웨브 상에 연결부와 스티퍼너 기능을 갖는 보강돌부가 등간격으로 돌출구성되게 한 것이다.

Description

조립식 건축구조물용 용접빔{WELDING BEAM FOR PREFAB BUILDING CONSTRUCTION}
본 발명은 조립식 건축구조물용 용접빔의 개량에 관한 것으로서, 특히 용접빔을 구성하는 웨브에 평판 혹은 요철로 된 연결부와, 스티퍼너 기능을 갖는 보강돌부가 등간격으로 돌출구성되게 하여, 얇은 강판으로 좌굴현상없이 웨브의 춤을 늘일 수 있게 함으로서 물리적 하중에 의하여 발생하는 휨력, 압축력, 전단력에 대한 국부적인 면에 좌굴저항성이 향상되게 하여 내력이 우수한 용접빔을 제공하고자 하는 것이다.
조립건축 구조물에는 하중을 지지하기 위하여 기둥, 보 등이 사용되며, 상기 기둥, 보에는 다양한 형태의 구조물용 용접빔들이 사용되고 있다.
구조물용 용접빔에는 상하에 플랜지가 형성되고 이들 플랜지 사이에 웨브가 수직으로 용접구성되며, 용접빔의 길이방향 굽힘하중은 웨브의 춤폭이 커질수록, 플랜지의 두께가 두꺼워질수록 커지게 되나, 웨브의 두께는 굽힘하중에 큰 영향을 미치지 않는다.
따라서 웨브의 두께는 가능한 얇게 구성하며, 춤의 폭은 크게하며, 플랜지의 두께를 두껍게 하는 것이 경제적으로 굽힘하중에 대한 지지능력을 증대시킬 수 있게 된다.
그러나 웨브의 두께를 지나치게 얇게 하거나, 웨브의 두께에 비하여 춤의 폭이 지나치게 높아지게 될 경우, 플랜지 사이의 압축력, 즉 플랜지와 플랜지를 마주보며 압축하는 하중에는 취약하게 되어 파괴가 일어난다.
이러한 이유때문에 웨브의 춤폭에 비해 두께를 얇게 하는 데에는 한계가 있고, 상기 한계를 극복할 수 있는 웨브의 형상개발이 요구된다.
상기 요구에 대한 발명으로서 여러 형태의 용접빔들이 제공된바 있다.
[특허문헌]
<특허문헌 1> 대한민국 특허 제910172호
<특허문헌 2> 대한민국 특허 제941726호
<특허문헌 3> 대한민국 특허 제130441호
상기 특허문헌들의 구성을 검토하여 보면 얇은 강판으로 된 웨브 상하에 두꺼운 강판으로 된 상하플랜지가 용접구성되며, 웨브의 강성을 향상시킬 목적으로 웨브가 지그재그로 절곡구성되게 한 것이다.
따라서 상기한 구성의 용접빔은 웨브의 두께를 대체로 얇게 구성할 수 있을 뿐 아니라, 춤의 폭도 늘일 수 있어 휨모멘트에 대한 내력이 우수한 용접빔을 제공할 수 있게 된다.
그러나 상기 특허문헌들의 용접빔은 요철형태로 절곡구성된 웨브 상하 단부에 플랜지를 용접하는 작업에 어려움이 있을 뿐 아니라, 얇은 강판으로 웨브를 구성하되 필요충분한 강성을 유지케 하는 데에는 다소의 미흡한 점이 있는 것이었다.
따라서 조립식 건축구조물에서 물리적 하중에 대한 내력이 크게 필요한 주요부재, 즉 슬라브 바닥보, 기둥보, 크래인 주행보, 판넬지붕보, 기둥 등에 사용하는 데에는 내력이 약한 등의 단점이 있는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래의 단점을 보완하기 위한 것으로서, 조립식 건축구조물용 용접빔을 구성하되, 동일두께의 얇은 강판으로 웨브를 구성하더라도 좌굴현상을 현저히 줄여 웨브의 폭, 즉 춤을 늘일 수 있게 함으로서, 물리적 하중에 의하여 발생하는 휨력, 압축력, 전단력에 대한 국부적인 면에 좌굴저항성이 향상되게 하여, 내력이 우수한 용접빔을 제공할 수 있게 하고, 따라서 건축구조물에서 물리적 하중에 대한 내력이 크게 필요한 주요부재, 즉 슬라브 바닥보, 기둥보, 크래인 주행보, 판넬지붕보, 기둥 등 다양한 부재로 사용할 수 있도록 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 웨브 상하단부에 플랜지를 용접한 조립식 건축구조물용 용접빔을 구성함에 있어서, 얇은 강판으로 웨브를 구성하되, 웨브 상에 평판, 혹은 요철로 구성된 연결부와, 스티퍼너 기능을 갖는 보강돌부가 교호로 구성되게 한 것이다.
본 발명은 조립식 건축구조물용 용접빔을 구성함에 있어서, 얇은 강판으로 웨브를 구성하되, 웨브 상에 등간격으로 연결부와 스티퍼너 기능을 갖는 보강돌부가 교호로 구성되게 함으로서, 동일두께의 얇은 강으로 웨브를 구성하더라도 좌굴현상을 현저히 줄여 춤을 늘일 수 있게 되므로 물리적 하중에 의하여 발생하는 휨력, 압축력, 전단력에 대한 국부적인 면에 좌굴저항성을 향상시켜 내력이 우수한 용접빔을 제공할 수 있게 되고, 따라서 건축구조물에서 내력이 크게 필요한 주요부재로 다양하게 사용할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.
도 1 : 본 발명의 사시도
도 2 : 본 발명의 정면구성도
도 3 : 본 발명의 측면구성도
도 4 : 본 발명의 횡단면구성도
도 5 : 본 발명에서 웨브의 보강돌부 상하단부를 경사지게 절단한 상태도
도 6 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 7 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 8 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 9 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 10 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 11 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 12 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 13 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면구성도
도 14 : 본 발명 사용상태 예시도
도 15 : 본 발명의 또다른 실시예로서 요철형 웨브에 보강돌부가 형성되게 한 상태도
도 16 : 도 15의 횡단면구성도
도 17 : 본 발명의 또다른 실시예의 횡단면구성도
도 18 : 본 발명의 또다른 실시예의 횡단면구성도
도 19 : 본 발명의 또다른 실시예의 횡단면구성도
도 20 : 본 발명의 또다른 실시예로서 요철형 웨브에 보강돌부가 형성되게 한 상태도
도 21 : 도 20의 횡단면구성도
도 22 : 본 발명의 또다른 실시예의 횡단면구성도
도 23 : 본 발명의 또다른 실시예의 사용상태도
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 플랜지(20)와 웨브(30)로 구성되는 용접빔(10)을 구성하되, 얇은 강판으로 구성되는 웨브(30)에 평판 혹은 요철로 된 연결부(30')와 보강수단을 갖는 보강돌부(31)가 등간격으로 구성되게 하여 좌굴에 대한 강성이 보강되게 함으로서, 동일조건의 얇은 강판으로 춤이 큰 웨브(30)를 구성할 수 있게 하고, 따라서 물리적 하중에 의하여 발생하는 휨력, 압축력, 전단력에 대한 국부적인 면에 좌굴저항성을 향상시켜 내력이 우수한 용접빔을 제공하고자 하는 것이다.
<실시예 1>
실시예 1에서는 상하플랜지(20) 사이에 웨브(30)를 용접구성하되, 상기 웨브(30)는 평판(32)으로 된 연결부(30')와, 평판(32)으로부터 측방향으로 돌출구성된 보강돌부(31)로 구성된다.
즉 도 1 내지 도 4에서와 같이 얇은 강판으로 웨브(30)를 구성하되, 상기 웨브(30)는 연결부(30')와 보강돌부(31)가 등간격으로 구성되게 하고, 상기 연결부(30')를 구성하는 평판(32)은 상하플랜지(20) 중심부에 위치될 수 있게 하고, 보강돌부(31)는 웨브(30) 좌우측에 교호로 돌출구성되게 한다.
상기한 구성의 웨브(30) 상하 단부에 플랜지(20)를 용접하되, 웨브(30)에 구성된 연결부(30'), 즉평판(32)이 상하플랜지(20)의 정확한 중심부에 위치되게 하여 용접빔(10)이 구성되게 함으로서, 웨브(30)를 구성하는 연결부(30')가 용접성을 좋게 하며, 보강돌부(31)가 용접빔(10)에서 스티퍼너 기능과 함께 플랜지(20)와의 접촉면적을 넓게 하여 강성보강은 물론 안정적인 지지가 이루어질 수 있게 한다.
웨브(30)에 측방향으로 돌출구성되는 보강돌부(31)는 도 4에서와 같이 웨브(30) 좌우측으로만 절곡되는 돌편(33)과, 좌우측으로 돌출된 돌편(33)을 연결하는 연결돌편(34)으로 구성하되, 단부는 원호형상으로 절곡부(35)가 대칭형으로 형성되게 하고, 상기 절곡부(35)를 통하여 보강돌부(31)의 단부가 완만하게 절곡되게 함으로서, 꺾임에 대한 강판의 손상을 방지케 한다.
이때 보강돌부(31)를 구성하는 돌편(33)과 연결돌편(34)은 도면에서와 같이 밀착되게 하거나, 도면에 도시되어 있지 않으나 이격되게 할 수도 있으며, 이격되게 할 경우에는 절곡부(35)를 생략할 수도 있다.
상기에서 보강돌부(31) 단부에 구성되는 원호형상의 절곡부(35)는 도 6에서와 같이 돌편(33)쪽으로 편심되게 구성할 수도 있다.
본 발명을 실시함에 있어서, 상하플랜지(20)를 연결하는 웨브(30)에 연결부(30')와 보강돌부(31)를 구성하되, 상기 보강돌부(31)를 도 7에서와 같이 돌편(33)과 연결돌편(34)으로 구성되게 한 다음, 돌편(33)과 연결돌편(34)을 직선형 으로 된 연결편(36)으로 연결되게 하여 보강돌부(31) 내에 삼각형상의 중공부(37)가 구성되게 할 수도 있다.
또한 웨브(30)에 평판(32)으로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)를 구성하되, 상기 보강돌부(31)를 도 8에서와 같이 돌편(33)과 연결돌편(34)으로 구성되게 한 다음 돌편(33)과 연결돌편(34)을 원호형으로 된 연결편(36)으로 연결하여 보강돌부(31) 내에 원형의 중공부(37)가 구성되게 할 수도 있다.
또한 본 발명을 실시함에 있어서, 도 9에서와 같이 보강돌부(31)를 구성하는 돌편(33)과 연결돌편(34)이 서로 접하게 한 다음 단부에 삼각형상의 절곡부(35)가 형성되게 하거나, 도 10에서와 같이 보강돌편 단부에 "ㄱ"형상의 절곡부(35)가 형성되게 함으로서, 보강돌부(31) 단부가 완만하게 절곡되게 하여 꺾임에 대한 강판의 손상을 방지케 하여 사용할 수도 있다.
본 발명을 실시함에 있어서, 웨브(30)에 평판(32)으로 된 연결부재(30')와 보강돌부(31)를 등간격으로 구성하되, 도 11 내지 도 13에서와 같이 좌우측방향으로 돌출구성되는 보강돌부(31)가 연결부(30')를 기준으로 좌우 교호로 돌출구성되게 할 수도 있다.
즉 웨브(30)를 구성하되, 연결부(30'), 좌측방향으로 돌출된 보강돌부(31), 연결부(30'), 우측방향으로 돌출된 보강돌부(31), 다시 연결부(30')와 좌측방향으로 돌출되는 보강돌부(31)가 반복구성되게 한다는 것이다.
본 발명을 실시함에 있어서, 플랜지(20)와 웨브(30)의 용접성을 좋게 하기 위한 수단으로서, 도 5에서와 같이 웨브(30)에 등간격으로 돌출구성되는 보강돌부(31)의 양측 단부를 경사지게 절단하여 경사면(39)이 형성되게 함으로서 웨브(30)와 플랜지(20)의 접합면이 직선상으로 형성되게 하여 사용할 수도 있다.
또한 용접빔(10)의 양측 단부에는 도 14에서와 같이 용접빔(10)을 건축물의 기둥(50)이나 각종 보와 체결하기 위하여 웨브 두께보다 두껍고 체결공이 뚫린 체결판(51)을 용접하여 원만한 체결이 이루어질 수 있게 한다.
<실시예 2>
실시예 2는 상하플랜지(20) 사이에 웨브(30)를 용접구성하되, 상기 웨브(30)는 요철(38)로 된 연결부(30')와, 요철(38)로부터 측방향으로 돌출구성된 보강돌부(31)로 구성된다.
즉 얇은 강판으로 웨브(30)를 구성하고, 상기 웨브(30)는 요철(38)형으로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)가 등간격으로 구성되게 하고, 상기 연결부(30')는 상하플랜지(20) 중심부에 위치될 수 있게 하고, 보강돌부(31)는 연결부(30') 좌우측에 교호로 돌출구성되게 함으로서, 보강돌부(31)가 용접빔(10)에서 스티퍼너 기능과 함께 플랜지(20)와의 접촉면적을 넓게 하여 강성보강은 물론 안정적인 지지가 이루어질 수 있게 한다.
웨브(30)에 측방향으로 돌출구성되는 보강돌부(31)는 도 21에서와 같이 웨브(30) 좌우측으로만 절곡되는 돌편(33)과, 좌우측으로 돌출된 돌편(33)을 연결하는 연결돌편(34)으로 구성하되, 단부는 원호형상으로 절곡부(35)가 대칭형으로 형성되게 하고, 상기 절곡부(35)를 통하여 보강돌부(31)의 단부가 완만하게 절곡되게 함으로서, 꺾임에 대한 강판의 손상을 방지케 한다.
이때 보강돌부(31)를 구성하는 돌편(33)과 연결돌편(34)은 도면에서와 같이 밀착되게 하거나, 도면에 도시되어 있지 않으나 이격되게 할 수도 있으며, 이격되게 할 경우에는 절곡부(35)를 생략할 수도 있다.
본 발명을 실시함에 있어서, 상하플랜지(20)를 연결하는 웨브(30)에 요철(38)로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)를 구성하되, 상기 보강돌부(31)를 도 17에서와 같이 돌편(33)과 연결돌편(34)으로 구성되게 한 다음, 돌편(33)과 연결돌편(34)을 직선형으로 된 연결편(36)으로 연결되게 하여 보강돌부(31) 내에 삼각형상의 중공부(37)가 구성되게 할 수도 있다.
또한 웨브(30)에 요철(38)로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)를 구성하되, 상기 보강돌부(31)를 도 16에서와 같이 돌편(33)과 연결돌편(34)으로 구성되게 한 다음 돌편(33)과 연결돌편(34)을 원호형으로 된 연결편(6)으로 연결하여 보강돌부(31) 내의 원형의 중공부(37)가 구성되게 할 수도 있다.
본 발명을 실시함에 있어서, 웨브(30)에 연결부(30')와 보강돌부(31)를 등간격으로 구성하되, 도 18, 도 19, 도 22에서와 같이 좌우측방향으로 돌출구성되는 보강돌부(31)가 연결부(30')를 기준으로 좌우 교호로 돌출구성되게 할 수도 있다.
즉 웨브(30)를 구성하되, 연결부(30'), 좌측방향으로 돌출된 보강돌부(31), 연결부(30'), 우측방향으로 돌출된 보강돌부(31), 다시 연결부(30')와 좌측방향으로 돌출되는 보강돌부(31)가 반복구성되게 한다는 것이다.
또한 용접빔(10)의 양측 단부에는 도 23에서와 같이 용접빔(10)을 건축물의 기둥(50)이나 각종 보와 체결하기 위하여 웨브 두께보다 두껍고 체결공이 뚫린 체결판(51)을 용접하여 원만한 체결이 이루어질 수 있게 한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 웨브(30)와 플랜지(20)로 구성되는 용접빔(10)을 구성함에 있어서, 얇은 강판으로 구성되는 웨브(30)에 평판(32), 혹은 요철(38)로 구성되는 연결편(30')와 스티퍼너기능을 갖는 보강돌부(31)가 등간격으로 돌출구성되게 하여 웨브(30)의 강성이 보강되게 함으로서, 동일두께의 얇은 강판을 이용하여 웨브(30)의 춤을 늘일 수 있어 내력이 우수한 용접빔(10)을 제공할 수 있게 되므로, 건축구조물에서 물리적 하중에 대한 내력이 크게 필요한 주요부재, 즉 슬라브 바닥보, 기둥보, 판넬지붕보, 기둥 등 다양한 부재로 사용할 수 있다.
또한 실시예 1에서와 같이 웨브(30)의 보강돌부(31) 사이에 위치하는 연결부(30')를 평판(32)으로 구성한 다음 상하플랜지(20)의 중심부에 위치되게 함으로서 용접성을 좋게 하여 제작의 용이성을 기대할 수 있을 뿐 아니라, 보강돌부(31)의 양측 단부를 절단하여 경사면(39)이 형성되게 할 경우에는 웨브(30)와 플랜지(20)의 용접부가 직선상으로 구성되므로 용접성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
뿐만 아니라 도 15 내지 도 22에서와 같이 웨브(30)를 요철(38)로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)가 등간격으로 구성되게 할 경우에는, 평판(32)으로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)로 구성되는 용접빔보다 내력을 향상시킬 수 있게 된다.
따라서 용접빔(10)이 사용되는 구조물의 설계조건에 따라 평판(32)으로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)로 구성된 웨브(30)를 사용하거나, 요철(38)로 된 연결부(30')와 보강돌부(31)로 구성된 웨브(30)를 선택하여 사용할 수 있다.
특히 웨브(30)에 등간격으로 돌출구성된 보강돌부(31)는 용접빔(10)에서 스티퍼너의 기능과 함께 플랜지(20)와 웨브(30)의 접촉면적으로 넓힐 수 있기 때문에 물리적 하중, 또는 작용하중에 의해 발생하는 휨력, 전단력, 압축력 등에 대한 용접빔(10)의 내력을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 견고한 용접이 이루어질 수 있게 된다.
(10)--용접빔 (20)--플랜지
(30)--웨브 (30')--연결부
(31)--보강돌부 (32)--평판
(33)--돌편 (34)--연결돌편
(35)--절곡부 (36)--연결편
(37)--중공부 (38)--요철
(39)--경사면

Claims (7)

  1. 웨브(30)에 보강돌부(31)를 등간격으로 돌출구성하여 보강돌부(31) 사이에 연결부(30')가 구성되게 하고, 상기한 구성의 웨브(30) 상하에 플랜지(20)를 용접하되, 상하플랜지(20) 중심부에 웨브(30)의 연결부(30')가 위치되게 하고, 보강돌부(31)는 연결부(30')를 기준으로 좌우에 교호로 위치되게 한 조립식 건축구조물용 용접빔을 구성함에 있어서, 웨브(30)에 구성되는 보강돌부(31)는 연결부(30') 좌우측으로만 절곡되는 돌편(33)과 상기 돌편(33)을 연결하는 연결돌편(34)으로 구성되게 하고, 상기 보강돌부(31) 단부에 절곡부(35)를 구성하되, 상기 절곡부(35)를 통하여 보강돌부(31)의 단부가 완만하게 절곡되게 함으로서, 꺾임에 대한 강판의 손상을 방지할 수 있게 구성함을 특징으로 하는 조립식 건축구조물용 용접빔.
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