KR101481976B1

KR101481976B1 - Welding-beam with waveform web for prefabricated buildings

Info

Publication number: KR101481976B1
Application number: KR20130141265A
Authority: KR
Inventors: 한병권
Original assignee: 두성중공업 주식회사
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-01-14

Abstract

The present invention relates to a waveform welding beam for a prefabricated building which can prevent an extreme defection phenomenon of a welding beam caused by a waveform cross-section of a web, and can prevent a strength reduction phenomenon easy to occur in a joint end portion of the welding beam. A prefabricated welding beam is formed of an upper flange; a lower flange; and a web. The web is formed of an embossed portion having waveform teeth continuously formed in the longitudinal direction; and a plate flat portion continuously formed at both ends of the embossed portion, wherein the embossed portion and the flat plate portion have different steel plates integrally coupled thereto. The lower flange is formed of a prefabricated steel plate having a length at room temperature shorter than that of the lower end of the web connected thereto, and having a camber formed upward, wherein the lower flange is heated while having load applied thereto at the same time to flatten the lower flange while stretching the length to be equal to the length of the lower end of the web, and the lower flange is quickly cooled after the stretched lower flange is connected to the lower end of the web by welding and the load is removed, thereby adopting prestress capable of suppressing an accordion effect at the lower end portion of the web.

Description

{Welding-beam with waveform web for prefabricated buildings}

본 발명은 조립식 건축물용 파형 용접빔에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨브의 파형 단면에 의해 수반되는 용접빔의 큰 처짐현상을 방지하고, 용접빔의 접합단부에서 발생하기 쉬운 강도저하 현상을 방지할 수 있는 조립식 건축물용 파형 용접빔에 관한 것이다.
The present invention relates to a corrugated welding beam for a prefabricated building, and more particularly, to a corrugated welding beam for a prefabricated building, and more particularly to a corrugated welding beam for a prefabricated building, To a corrugated welding beam for a prefabricated building.

용접빔은 얇은 강판으로 상, 하 플랜지 및 웨브를 구성하고 이들을 용접하여 H형상의 단면을 가지도록 한 길이부재를 일컫는다.The welding beam is a thin steel plate, which is made up of upper and lower flanges and webs, welded to form a H-shaped cross-section.

용접빔이 등분포 하중이 작용하는 보로 사용되는 경우, 도 1의 (a)에서와 같이, 보의 중앙에는 최대 정휨모멘트가 발생하게 되나 이에 대하여는 상, 하 플랜지가 저항하게 되고, 또한 상기 보의 중앙에는 전단응력이 발생되지 않기 때문에, 웨브의 두께는 최소화시킬 수 있게 되어 매우 얇은 강판만으로도 웨브를 구성할 수 있게 된다.When a welding beam is used as a beam to which an equi-distributed load is applied, as shown in FIG. 1 (a), the maximum bending moment is generated at the center of the beam, but the upper and lower flanges resist, Since the shear stress is not generated at the center, the thickness of the web can be minimized, and the web can be constructed with only a very thin steel plate.

그러나 보의 양 단부로 갈수록 전단응력이 증가하게 되고, 양 단부에서는 최대 전단응력이 발생하게 되는 바, 상기한 얇은 강판은 쉽게 면외좌굴이 발생하게 될 뿐 아니라 전단력에 취약한 구조를 가지게 된다.However, since the shear stress increases at both ends of the beam and the maximum shear stress occurs at both ends, the thin steel sheet easily has a structure that is not susceptible to shear force as well as out-of-plane buckling.

다른 한편으로, 용접빔의 어느 한 부위에 집중하중이 작용되는 경우, 도 1의 (b)에서와 같이 보 전체에 대하여 동일한 크기의 전단응력이 발생하게 된다.On the other hand, when a concentrated load is applied to a certain portion of the welding beam, shear stresses of the same magnitude are generated in the beam as in FIG. 1 (b).

결국 얇은 강판으로 구성되는 용접빔의 웨브도 어느 정도의 전단강성을 유지시킬 필요가 있게 된다.As a result, it is necessary to maintain a certain degree of shear stiffness in the web of welding beam composed of a thin steel plate.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 도 2의 (a)에 도시된 파형의 용접빔을 예로 들 수 있다. 상기 파형의 용접빔은 웨브의 길이방향으로 파형의 단면을 형성시켜 단위 길이당 웨브 단면을 증가시킴으로써 전단강성을 증대시키고, 용접빔의 전면으로 돌출되는 파형의 단면에 의해 웨브가 면외좌굴되는 것을 방지하게 한다.A welding beam having a waveform shown in Fig. 2 (a) has been developed to solve such a problem. The welded beam of the corrugation forms a cross section of the corrugation in the longitudinal direction of the web to increase the shear stiffness by increasing the web cross section per unit length and prevents the web from buckling out of the plane by the cross section of the corrugations projecting to the front of the weld beam .

그러나 이러한 주름형상을 가지는 웨브의 파형 단면은 수직하중을 받을 경우 도 2의 (b)에서와 같이, 상부에서는 파형의 주름이 접어지려 하고, 하부에서는 파형의 주름이 펴지려는 부채 형상의 아코디언 효과를 발생시키게 된다.However, when a vertical load is applied to the corrugated cross-section of the web having such a corrugated shape, as shown in FIG. 2 (b), the corrugated corrugated effect in which the corrugated corrugations tend to be folded at the upper portion .

더욱이 휨모멘트에 의해 상부에 압축응력이 발생하여 휨변형이 발생하게 되면, 상기 휨변형에 의해 압축응력이 추가적으로 발생하게 되고, 이러한 추가적인 압축응력은 상기 휨변형을 보다 크게 증가시키게 된다.Further, when a compressive stress is generated in the upper portion due to the bending moment to cause a flexural deformation, the compressive stress is additionally generated by the flexural deformation, and this additional compressive stress greatly increases the flexural deformation.

그런데 웨브가 주름이 형성된 파형의 단면으로 구성된 경우에 발생되는 아코디언의 효과는 상기한 휨변형이 보다 용이하고 크게 발생되도록 하는 촉진제의 역할을 한다. However, the effect of the accordion generated when the web is composed of the corrugated cross-section serves as an accelerator to make the above-mentioned flexural deformation more easily and largely generated.

이러한 휨변형은, 예컨대 상부플랜지에 압축응력이 작용하는 경우, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 웨브에 일체로 결합된 플랜지의 중심 부분은 웨브의 수축에 따라 함께 수축되나, 웨브로부터 자유로운 플랜지의 양측 부분에서는 국부좌굴이 발생하게 되며, 심지어는 플랜지가 약축방향으로 튕겨져 나가는 횡좌굴이 발생하게 되는 문제점이 있다.
Such a bending deformation is caused, for example, when compressive stress is applied to the upper flange, as shown in Fig. 2 (c), the central portion of the flange integrally joined to the web is contracted together with the contraction of the web, Local buckling occurs at both sides of the free flange, and even lateral buckling occurs in which the flange is thrown out in the direction of the weak axis.

KRKR 10-094172610-0941726 B1B1

본 발명은 상기한 종래기술의 파형 용접빔이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 용접빔의 파형 웨브에 의해 발생되는 아코디언 효과를 최대한 억제시킴으로써 불필요한 휨변형이 발생되지 않는 경제적인 단면을 가지는 조립식 건축물용 파형 용접빔을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the problems of the above-mentioned waveform welding beam of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a wave welding apparatus and a welding method thereof, which can minimize an accordion effect generated by a corrugated web of a welding beam, The object of the present invention is to provide a wave welding beam for a building.

아울러 본 발명은 파형 웨브로 이루어지는 용접빔을 구성하면서도 체결판과의 용접시 용접부위의 강도가 저하되지 않도록 함으로써 응력이 크게 작용하는 빔 단부에서의 구조적 안정성을 도모할 수 있는 조립식 건축물용 파형 용접빔을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention can be applied to a wave welding beam for a prefabricated building, which can constitute a welding beam composed of a corrugated web and prevent the strength of a welded portion from being lowered during welding with a clamping plate, There is another purpose in providing.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 웨브로 구성되는 조립식 용접빔에 있어서, 상기 웨브는 길이방향으로 연속된 파형의 요철이 구비된 요철부와, 상기 요철부의 양단에 연속된 평판부로 이루어지되, 상기 요철부와 평판부는 서로 다른 강판이 접합되어 일체로 구성되고; 상기 하부 플랜지는 상온에서의 길이가 이에 접합되는 웨브의 하단 길이보다 짧으면서 상향으로 캠버가 형성되어 미리 제작된 강판으로 이루어지되; 상기 하부 플랜지에 하중을 가함과 동시에 가열하여 하부 플랜지가 평탄하면서 그 길이가 웨브의 하단 길이와 동일하도록 신장시키고, 웨브의 하단에 상기 신장된 하부 플랜지를 용접으로 접합시킨 후, 상기 하중을 제거하고 이를 급냉시킴으로써, 웨브의 하단부에 아코디언효과를 억제할 수 있는 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 조립식 건축물용 파형 용접빔이 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention for solving the above problems, there is provided a prefabricated welding beam comprising an upper flange and a lower flange and a web, the web having a concave- Wherein the concave-convex portion and the flat plate portion are integrally formed by joining different steel plates to each other; Wherein the lower flange is made of a pre-fabricated steel plate having a camber formed in an upward direction, the length of the lower flange being shorter than the length of the lower end of the web to which the length of the lower flange is bonded; The lower flange is heated and heated so that the lower flange is flat and the length thereof is equal to the lower end length of the web, and after the elongated lower flange is joined to the lower end of the web by welding, the load is removed And a prestress capable of suppressing an accordion effect is introduced into the lower end portion of the web by rapidly quenching the web, thereby providing a corrugated welding beam for a building-like structure.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의하면, 상기 하부 플랜지와 더불어 상부 플랜지 역시 상향으로 캠버가 미리 형성되어 제작된 강판으로 이루어지되, 상기 상부 플랜지에 하중을 가하여 평탄하게 탄성 변형시킨 상태에서 웨브의 상단에 용접으로 접합시킨 후, 상기 하중을 제거시킴으로써 웨브의 상단부에 아코디언효과를 억제할 수 있는 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 조립식 건축물용 파형 용접빔이 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, the upper flange and the upper flange are also formed of a steel plate formed by previously forming a camber, wherein a load is applied to the upper flange to elastically deform the upper flange, And a prestress capable of restraining an accordion effect is introduced into the upper end of the web by removing the load, thereby providing a corrugated welding beam for a building-like structure.

이때 상기의 평판부는 요철부보다 두께를 더 두껍게 구성하거나, 용접구조용 강재로 구성시킬 수 있다.
At this time, the flat plate portion may have a thicker thickness than the concave / convex portion, or may be made of a steel for welding structure.

본 발명은 파형의 요철에 의해 발생될 수 있는 아코디언 효과를 감소시킴으로써 파형의 구조적 특징에 의한 용접빔의 처짐 발생을 최소화시킬 수 있게 한다.The present invention minimizes the occurrence of deflection of the welding beam by the structural features of the waveform by reducing the accordion effect that may be caused by the corrugation of the corrugations.

상기한 처짐의 감소는 웨브에 사용되는 강판의 두께를 최소화시킬 수 있게 하여 웨브와 플랜지에 대한 별도의 보강 없이도 충분한 강성을 유지하면서 경제적인 단면을 가진 용접빔을 설계할 수 있게 한다.The reduction in deflection described above allows the thickness of the steel sheet used in the web to be minimized so that a welding beam having an economical cross section can be designed while maintaining sufficient rigidity without additional reinforcement for the web and flange.

또한 본 발명은 용접빔의 위치에 따라 사용되는 강재의 재질이나 두께를 달리할 수 있도록 함으로써 응력이 가장 크게 발생하는 체결판과 용접빔 단부 사이의 결합부위가 용접에 의해 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있게 한다.
Further, according to the present invention, the material and the thickness of the steel material to be used can be changed according to the position of the welding beam, so that the joining portion between the fastening plate and the welding beam end, I will.

도 1은 용접빔에 작용하는 하중의 종류에 따른 휨응력도 및 전단응력도이다.
도 2는 종래의 파형 용접빔 및 이에 대하여 발생하는 아코디언효과를 설명하는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 의한 일 실시예의 용접빔을 전체적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 용접빔을 분해한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 용접빔을 제작하는 과정을 나타내는 설명도이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 요철부 단면의 형상을 나타내는 횡단면도이고 (b)는 상기 요철부의 피치와 진폭에 따른 하중과 변위의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.FIG. 1 is a graph showing the bending stress and shear stress according to the kind of load acting on the welding beam.
2 is a conceptual diagram illustrating a conventional waveform welding beam and an accordion effect generated therefrom.
FIG. 3 is a perspective view of a welding beam according to an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a perspective view illustrating a welding beam according to an embodiment of the present invention.
5 is an explanatory diagram showing a process of manufacturing a welding beam according to the present invention.
6 (a) is a cross-sectional view showing the shape of a cross-section of a concavo-convex portion of the present invention, and FIG. 6 (b) is a graph showing a relationship between a load and a displacement in accordance with the pitch and amplitude of the concavo-
7 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention.

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.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, however, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예의 용접빔을 나타내는 전체적인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 상기 용접빔을 분해한 사시도이다.
3 is an overall perspective view showing a welding beam according to an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a perspective view showing the welding beam of the present invention in an exploded view.

본 발명의 용접빔(100)은 상부 플랜지(110)와 하부 플랜지(130) 및 웨브(120)로 구성되되, 상기 웨브(120)는 길이방향으로 연속된 파형의 요철부(121)가 포함되는 것을 전제로 한다.The welding beam 100 of the present invention is composed of an upper flange 110, a lower flange 130 and a web 120, wherein the web 120 includes concave and convex portions 121 of continuous wave- .

이와 같이 웨브(120)에 파형의 요철부(121)가 형성된 용접빔은 얇은 강판을 사용함으로써 발생될 수 있는 웨브의 면외좌굴을 방지하고 전단강성을 증대시킴으로서 효율적인 단면을 설계할 수 있게 한다.
As described above, the welding beam in which the corrugated portion 121 of the web 120 is formed in the web 120 can prevent the out-of-plane buckling of the web which can be generated by using a thin steel plate, and increase the shear rigidity.

상기 요철부(121)에서의 피치와 진폭의 비에 따라 내력의 크기가 달라지는 바, 일반적으로 피치와 진폭의 비가 클수록 좌굴하중에 대한 내력은 증가되나, 그만큼 강재의 사용량이 증가되는 문제점이 있다. 따라서 좌굴강성을 크게 하면서도 강재의 사용량을 최소화시킬 수 있는 최적의 비를 갖도록 하는 것이 가장 경제적인 요철부(121)의 설계라고 할 수 있다.Generally, as the ratio of the pitch to the amplitude is larger, the proof stress against the buckling load is increased, but the amount of the steel used is increased as much as the ratio of the pitch and amplitude in the concave and convex portion 121. Therefore, it can be said that the design of the concave-convex portion 121 is the most economical to maximize the buckling rigidity while minimizing the amount of steel used.

아래의 표는 피치(L)와 진폭(k)의 비에 따른 좌굴강성의 변화를 확인하기 위하여 비선형 유한요소법에 의해 구조성능을 해석한 결과를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 이를 바탕으로 하여 하중과 변위의 관계를 그래프로 나타낸 것이다.
The following table shows the results of analysis of the structural performance by the nonlinear finite element method to confirm the change of the buckling stiffness according to the ratio of the pitch (L) to the amplitude (k), and FIG. 6 (b) And the relationship between load and displacement is shown in a graph.

L:K
L: K
1주기 단면적
(㎟)
1 cycle sectional area
(Mm2)
면적 증감비
Area increase / decrease ratio
좌굴하중
(kN)
Buckling load
(kN)
내력 증가비
Strength increase ratio
좌굴응력
(Fcr)
Buckling stress
(Fcr)
좌굴응력/허용응력
(Fcr/Fy)
Buckling stress / allowable stress
(Fcr / Fy) 11:111: 1 362.0362.0 1.001.00 228.1228.1 1.001.00 157.5157.5 0.670.67 10:110: 1 363.1363.1 1.001.00 263.3263.3 1.151.15 181.3181.3 0.770.77 9:19: 1 365.6365.6 1.011.01 273.1273.1 1.201.20 186.7186.7 0.790.79 9:29: 2 398.6398.6 1.101.10 373.0373.0 1.641.64 233.4233.4 0.990.99 9:39: 3 450.1450.1 1.241.24 422.5422.5 1.851.85 234.7234.7 1.001.00 9:49: 4 516.6516.6 1.431.43 485.1485.1 2.132.13 234.8234.8 1.001.00 9:59: 5 596.6596.6 1.651.65 562.4562.4 2.472.47 235.7235.7 1.001.00

위 표 1에서 나타내고 있는 바와 같이, 피치(L)와 진폭(K)의 비가 9:2인 경우 좌굴하중이 대폭 증가함과 아울러, 단위면적당 좌굴강성을 나타내는 좌굴응력/허용응력의 값이 피치(L)와 진폭(K)의 비가 9:1인 것에 비하여 대폭 증가한 반면, 피치(L)와 진폭(K)의 비를 9:3으로 증가시키더라도 좌굴응력/허용응력의 값이 그다지 크게 증가하지 않고 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1, when the ratio of the pitch (L) to the amplitude (K) is 9: 2, the buckling load is greatly increased and the value of the buckling stress / L) and amplitude (K) is 9: 1, the value of buckling stress / permissible stress increases significantly even if the ratio of pitch (L) to amplitude (K) is increased to 9: 3 .

또한 도 6의 (b)에 의한 하중과 변위간의 그래프를 살펴보더라도, 변위에 대한 저항능력이 피치(L)와 진폭(K)의 비가 9:2인 것이 9:1인 것에 비하여 대폭 향상되고 있는 반면, 이를 그 이상의 비율로 증가시키더라도 일정한 간격으로 저항능력이 증가될 뿐이다.6 (b), the resistance against displacement is significantly improved as compared with the case where the ratio of the pitch L and the amplitude K is 9: 2, which is 9: 1 On the other hand, even if it is increased by more than that, the resistance ability is increased at regular intervals.

따라서 웨브(120)의 요철부(121)를 구성하는 피치(L)와 진폭(K)의 비는 9:2가 되도록 하는 것은 강재량의 사용량 대비 최대의 좌굴강성을 가지게 하는 것으로서의 임계적 의미가 있다고 할 것이다.
The ratio of the pitch L to the amplitude K constituting the concave-convex portion 121 of the web 120 is set to 9: 2, which is a critical meaning that has the maximum buckling stiffness with respect to the amount of steel used .

본 발명의 용접빔(100)은 조립식 건축물용으로서 단순히 볼트체결만으로 구조체를 형성시키게 한다. 이를 위하여 용접빔(100)의 양 단부에 볼트공(141)이 형성된 체결판(140)이 더 포함된다.The welding beam 100 of the present invention is for a prefabricated building and allows the structure to be formed simply by bolting. To this end, the welding plate 100 further includes a fastening plate 140 having bolt holes 141 at both ends thereof.

한편, 웨브의 요철부(121)가 직접 체결판과 결합되게 되면, 용접빔의 길이에 따라 체결판에 접하게 되는 요철의 위치가 달라질 수 있으며, 설령 진폭(K)의 중심축선이 체결판에 결합하게 된다고 하더라도 웨브의 면과 체결판의 면이 수직으로 접하지 못하게 되므로, 응력전달이 명확하지 않게 될 뿐 아니라, 좌표의 인식이 어려워져 자동용접이 용이하지 않게 되는 문제점이 있다. 이를 위하여 본 발명의 용접빔(100)은 요철부(121)의 양 단부와 체결판(140) 사이에는 평판부(122)가 위치하고 평판부(122)로 하여금 체결판(140)과 용접되도록 함으로서 상기한 문제점을 해결하게 한다.If the concave and convex portions 121 of the web are directly coupled with the fastening plate, the position of the concave and convex to be brought into contact with the fastening plate may be changed according to the length of the welding beam. Even if the center axis of the amplitude K is coupled to the fastening plate The surface of the web and the surface of the clamping plate are not vertically contacted with each other, so that the stress transmission is not clearly understood, and it is difficult to recognize the coordinates and the automatic welding is not easy. The welding beam 100 of the present invention has the flat plate portion 122 positioned between both ends of the concave and convex portion 121 and the fastening plate 140 and allows the flat plate portion 122 to be welded to the fastening plate 140 Thereby solving the above problems.

상기 평판부(122)는 요철부(121)와는 별도의 강재로 구성되며, 이들은 용접에 의해 일체화되어 용접빔(100)의 웨브(120)를 구성하게 된다. 이와 같이 평판부(122)를 용접에 의해 요철부(121)와 일체가 되도록 하는 것은, 상기 평판부(122)의 강판을 요철부(121)의 강판보다 더 두꺼운 강판으로 구성할 수 있게 하거나, 요철부(121)의 강판과는 다른 재질의 강판으로 구성하게 할 수 있는 기회를 부여한다.The flat plate portion 122 is made of a steel material separate from the concave and convex portions 121 and they are integrated by welding to form the web 120 of the welding beam 100. By making the flat plate portion 122 integral with the concave and convex portions 121 by welding, it is possible to make the steel plate of the flat plate portion 122 thicker than the steel plate of the concave and convex portions 121, An opportunity to construct a steel plate different from the steel plate of the concave-convex portion 121 is given.

즉, 용접빔(100)이 수평구조재로 사용되는 경우 도 1에서와 같이, 용접빔(100)의 양 단부에서는 최대 전단응력이 발생하게 되므로 단부측의 웨브(120)는 충분한 전단강성을 유지하여야 하는 바, 평판부(122)를 요철부(121)의 강판보다 더 두꺼운 강판을 사용하게 함으로써, 단위 길이당 단위면적을 증가시켜 요철부(121)와 동일하거나 그 이상의 전단강성을 가지게 할 수 있게 된다.That is, when the welding beam 100 is used as a horizontal structure material, the maximum shear stress occurs at both ends of the welding beam 100 as shown in FIG. 1, so that the end-side web 120 maintains sufficient shear rigidity The thickness of the flat plate portion 122 is made larger than that of the steel plate of the concave and convex portion 121 so that the unit area per unit length can be increased to have the same or higher shear stiffness than the concave and convex portions 121 do.

이와 더불어, 웨브(120)의 단부와 체결판(140) 사이의 용접 접합부위 역시 휨모멘트 및 전단하중에 대하여 충분한 강성을 가져야 하는 바, 체결판(140)과 접합되는 평판부(122)의 강판은 용접빔에서 통상적으로 사용되는 일반구조용 압연강재와는 달리 용접시 강도저하를 발생시키지 아니하는 용접구조용 압연강재를 사용할 수 있게 함으로써 용접빔의 구조적인 안정성을 충분히 도모할 수 있게 한다.
In addition, the weld joint between the end of the web 120 and the clamping plate 140 must also have a sufficient rigidity against the bending moment and the shear load, so that the steel plate of the flat plate portion 122, which is joined to the clamping plate 140, Unlike a general structural rolled steel used in a welding beam, it is possible to use the rolled steel for welding structure which does not cause a reduction in strength during welding, thereby making it possible to sufficiently achieve the structural stability of the welding beam.

이와 같이, 웨브(120)가 요철부(121)와 평판부(122)로 구성된 본 발명의 용접빔(100)은 요철부(121)를 형성시킴으로써 얇은 강판으로 효율적인 단면을 설계함과 아울러, 평판부(122)를 형성시킴으로써 용접성을 좋게 하고 용접빔 단부의 전단강성을 증가시키며 체결판(140)과의 접합강도를 향상시키는 효과를 발휘하게 하나, 다른 한편으로 상기한 요철부(121)는 휨변형을 보다 용이하게 발생시키는 문제점을 일으키게 된다는 것은 앞서 설명한 바와 같다.As described above, the welding beam 100 of the present invention, in which the web 120 is composed of the concave-convex portion 121 and the flat plate portion 122, is formed by forming the concave-convex portion 121 so as to design an effective cross section with a thin steel plate, The concavity and convexity of the welded beam can be improved by increasing the welding strength and the shear rigidity of the end portion of the welding beam and improving the bonding strength with the clamping plate 140. On the other hand, The problem of causing deformation more easily occurs as described above.

따라서 본 발명의 용접빔(100)은 처짐 변형을 촉진시키는 아코디언 효과의 발생을 억제하여 휨변형이 쉽게 발생하지 않도록 하기 위한 프리스트레스 도입수단이 부가되는 것을 중요한 기술적 특징의 하나로 하고 있다.Therefore, the welding beam 100 of the present invention is one of important technical features that a prestress introduction means is added to prevent the occurrence of an accordion effect that promotes sag deflection so that a bending deformation does not easily occur.

본 발명에서의 상기 프리스트레스 도입은 별도의 부재를 사용하지 아니하고 용접빔(100)을 구성하는 상부 플랜지(110)와 하부 플랜지(130)를 이용하게 한다는 점에서 제작이 번거롭지 아니하고 경제적일 뿐 아니라 용접빔(100)의 외관을 전혀 저해하지 않는다는 장점이 있다.Since the introduction of the prestress according to the present invention does not require a separate member but makes use of the upper flange 110 and the lower flange 130 constituting the welding beam 100, It does not hinder the appearance of the display device 100 at all.

도 5는 상기한 본 발명의 파형 용접빔(100)이 제작되는 과정을 순차적으로 설명하고 있다.FIG. 5 illustrates a process of fabricating the corrugated welding beam 100 according to an embodiment of the present invention.

먼저, 요철부(121)와 평판부(122)가 용접에 의해 일체화된 웨브(120)와, 상부 플랜지(110)와 하부 플랜지(130), 및 체결판(140)이 준비된다. 이때 평판부(122)는 그 두께를 요철부(121)에 비해 두껍게 구성하거나, 요철부(121)와는 재질을 달리하여 용접구조용 강재로 구성시킬 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.First, the web 120, the upper flange 110, the lower flange 130, and the fastening plate 140 are prepared by welding the uneven portion 121 and the flat plate portion 122 by welding. In this case, the thickness of the flat plate portion 122 may be thicker than that of the concave / convex portion 121, or the steel plate may be made of a steel for welding structure different from the concave and convex portion 121 as described above.

본 발명에서의 하부 플랜지(130)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상향으로 캠버(△)가 형성된 상태로 미리 제작된 강판이 사용된다. 이와 더불어 상온에서의 하부 플랜지(130)는 그 길이(ℓ₁)를 이에 접합되는 웨브(120)의 하단 길이(ℓ₂)보다 짧도록 하고, 도 5의 (b)에서와 같이 하부 플랜지(130)를 열처리하여 하부 플랜지(130)를 신장시킨 길이(ℓ'₁)가 비로소 웨브(120)의 하단 길이(ℓ₂)와 동일하게 되도록 구성된다.As shown in FIG. 5 (a), the lower flange 130 of the present invention uses a pre-fabricated steel plate with the camber (?) Formed upward. In addition, the lower flange 130 at a room temperature has a length l1 shorter than the lower end length l2 of the web 120 bonded thereto, and the lower flange 130 as shown in Fig. 5 (b) The length of the lower flange 130 is equal to the length of the lower end of the web 120 when the heat treatment is performed.

도 5의 (b)는 상부 플랜지(110)와 하부 플랜지(130)를 웨브(120)에 접합시키는 단계를 나타내고 있다. 캠버(△)가 형성된 하부 플랜지(130)는 이를 구성하는 강판에 하중을 가함과 동시에 가열처리 함으로써 상기 강판은 평탄하면서도 그 길이가 신장되어 웨브(120)의 하단과 동일한 길이를 가지는 하부 플랜지(130)를 구성하게 된다.FIG. 5 (b) shows the step of joining the upper flange 110 and the lower flange 130 to the web 120. The lower flange 130 formed with the camber (?) Applies a load to the steel plate constituting the camber (?), And at the same time, the steel plate is flattened by heating so that the lower flange 130 having the same length as the lower end of the web 120 ).

이와 같이 평탄하면서 길이가 신장된 하부 플랜지(130)는 용접에 의해 웨브(120)의 하단에 접합된다.The flat, elongated lower flange 130 is joined to the lower end of the web 120 by welding.

이때 상부 플랜지(110)는 평탄한 강판이 사용될 수도 있으나, 하부 플랜지(130)의 것과 동일하게 상향으로 캠버가 형성되도록 미리 제작된 강판(미도시)을 사용할 수도 있다. 다만 상부 플랜지(110)가 웨브(120)의 상단에 접합될 때는 단순히 하중만을 가하여 평탄한 상태를 가지게 할 뿐 길이의 신장을 위한 가열수단은 포함되지 않는다는 점에서 하부 플랜지(130)를 웨브(120)의 하단에 접합시키는 과정과는 차이가 있다.
At this time, a flat steel plate may be used for the upper flange 110, but a pre-fabricated steel plate (not shown) may be used to form a camber upward as the lower flange 130. When the upper flange 110 is joined to the upper end of the web 120, the lower flange 130 is attached to the web 120 in that it does not include a heating means for extending the length, And the process of joining to the lower end of FIG.

상부 플랜지(110)와 하부 플랜지(130)에 캠버를 형성시키는 방법은 다양하게 존재하나, 바람직하게는 고주파 밴딩방식을 이용할 수 있으며, 하중이 가해지지 아니한 상태에서 캠버가 유지되는 상태가 되어야 한다.
There are various methods of forming the camber on the upper flange 110 and the lower flange 130, but a high frequency bending method can be used, and the camber must be maintained in a state where a load is not applied.

웨브(120)의 상, 하단에 대한 상부 플랜지(110)와 하부 플랜지(130)의 접합이 완료되면, 하부 플랜지(130)에 가해진 하중을 제거함과 아울러 가열된 상기 하부 플랜지(130)를 급냉시킴으로써, 웨브(120)의 하단부에 프리스트레스가 도입되게 된다.When the upper flange 110 and the lower flange 130 are joined to the upper and lower ends of the web 120, the load applied to the lower flange 130 is removed and the heated lower flange 130 is rapidly cooled , A prestress is introduced into the lower end of the web 120.

물론 상부 플랜지(110)도 캠버가 형성된 강판을 사용함으로써 하중이 가해진 상태에서 웨브(120)의 상단에 접합되었다면 상기 상부 플랜지(110)에 가해진 하중도 함께 제거되어야 할 것이며, 이때 웨브(120)의 상단부에도 프리스트레스가 도입되게 된다.Of course, if the upper flange 110 is joined to the upper end of the web 120 by using the steel plate having the camber formed therein, the load applied to the upper flange 110 may be removed together with the load applied to the web 120, A prestress is introduced into the upper end portion.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 하부 플랜지(130)에 가해진 하중이 제거되면 강재의 탄성 복원력에 의해 웨브(120)의 하단부에 대한 상향력이 발생하게 된다. 이러한 상향력은 웨브(120)에 처짐이 발생하는 것을 감소시켜 줌으로써 상기 웨브(120)에 형성된 요철부(121)의 주름이 펴지려는 현상을 방지하게 한다.More specifically, when the load applied to the lower flange 130 is removed, an upward force is generated with respect to the lower end of the web 120 due to the elastic restoring force of the steel. This upward force reduces the occurrence of sagging in the web 120, thereby preventing the wrinkles of the irregularities 121 formed on the web 120 from being stretched.

이와 더불어 상부 플랜지(110)에 대하여도 캠버가 형성된 강판을 사용한 경우에는, 하중의 제거로 인해 웨브(120)의 상단부에 대한 상향력이 발생하면서 요철부(121)의 상단 주름이 펼쳐지도록 하는 인장력을 발생시켜 요철부(121) 상단에 대한 아코디언 효과가 발생하는 것을 방지한다.In addition, when a steel plate having a camber is used for the upper flange 110, an upward force is generated on the upper end of the web 120 due to the removal of the load, and a tensile force Thereby preventing the accordion effect on the upper end of the concave and convex portion 121 from occurring.

또 가열에 의해 길이가 신장되었던 하부 플랜지(130)는 냉각에 의해 원래의 길이로 수축하면서 이에 접합되어 있는 요철부(121)의 하단 주름이 접어지도록 하는 압축력이 발생되도록 한다. 이러한 압축력은 요철부(121)의 주름이 펼쳐지도록 하는 인장력을 상쇄시킴으로서 아코디언 효과를 발생시키지 않도록 하게 한다.In addition, the lower flange 130, which has been elongated by heating, contracts to its original length by cooling and a compressive force is generated so that the lower edge of the concave-convex portion 121 bonded thereto is folded. Such a compressive force cancels the tensile force that causes the wrinkles of the concave and convex portions 121 to be unfolded, so that the accordion effect is not generated.

이와 같이, 본 발명은 상부 및 하부 플랜지(130)에 대한 탄성변형과 하부 플랜지(130)의 열변형을 이용하여 파형 용접빔에서의 최대 취약점인 아코디언 효과의 발생을 억제시킴으로써 별도의 보강부재를 사용하지 않을 수 있어 경제적이면서도 외관이 저해되지 않는 파형 용접빔을 제공하게 한다.As described above, by using the elastic deformation of the upper and lower flanges 130 and the thermal deformation of the lower flange 130, the occurrence of the accordion effect, which is the maximum weakness in the waveform welding beam, is suppressed, So as to provide a corrugated welding beam which is economical and does not deteriorate the appearance.

상기한 바와 같이 웨브(120)에 대한 상부 플랜지(110)와 하부 플랜지(130)의 접합이 완료되면, 도 5의 (d)에서와 같이 웨브(120) 및 상 하부 플랜지(110, 130)의 양 단부에 볼트공(141)이 형성된 체결판(140)을 접합하여 본 발명의 조립식 건축물용 파형 용접빔(100)을 완성시키게 된다.When the upper flange 110 and the lower flange 130 are joined to the web 120 as described above, the web 120 and the upper and lower flanges 110 and 130, as shown in FIG. 5D, And a fastening plate 140 having bolt holes 141 formed at both ends thereof is joined to complete the corrugated welding beam 100 for the prefabricated building of the present invention.

도 7은 웨브(120)의 춤에 변형을 준 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다. 예컨대 본 발명의 용접빔(100)의 양 단부가 고정 지지되는 방식 등에 따라 최대 휨모멘트의 위치가 달라질 수 있는 바, 이에 대응하여 웨브(120)의 춤을 다양하게 변형시킬 수 있을 것이다.
FIG. 7 is a perspective view illustrating another embodiment of the present invention that has been modified in the dancing of the web 120. FIG. For example, the position of the maximum bending moment may be varied according to the manner in which both ends of the welding beam 100 of the present invention are fixedly supported. In this case, the dancing of the web 120 may be variously modified.

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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious that it will be possible to carry out various modifications thereof. It is therefore intended that such modifications are within the scope of the invention as set forth in the claims.

100: 용접빔 110: 상부 플랜지
120: 웨브 121: 요철부
122: 평판부 130: 하부 플랜지
140: 체결판 141: 볼트공100: welding beam 110: upper flange
120: web 121: concave /
122: flat plate part 130: lower flange
140: fastening plate 141: bolt hole

Claims

In a prefabricated welding beam consisting of an upper flange 110 and a lower flange 130 and a web 120,
a) The web 120 comprises a concave-convex portion 121 provided with concavities and convexities of a continuous waveform in the longitudinal direction and a flat plate portion 122 continuous to both ends of the convex-concave portion 121, The thickness of the flat plate portion 122 is made thicker than the thickness of the concave and convex portion 121 and the concave and convex portion 121 is formed so as to have a pitch (L) and amplitude (K) is 9: 2;
b) The upper flange 110 is formed of a steel plate formed by previously forming a camber. The upper flange 110 is welded to the upper end of the web 120 in a state where the upper flange 110 is elastically deformed by applying a load. A prestress that can suppress the accordion effect is introduced into the upper end of the web 120 by removing the load;
c) The lower flange 130 is made of a pre-fabricated steel plate having a camber (?) formed in an upward direction with a length (? 1) at room temperature being shorter than a lower end length (? 2) of the web (120) to which it is joined.
d) applying a load to the lower flange 130 and heating the lower flange 130 so that the lower flange 130 is flat and has the same length as the lower end length of the web and the elongated lower flange 130 130 are joined by welding, and then the load is removed and quenched, whereby a prestress that can suppress the accordion effect is introduced into the lower end of the web (120).

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2. The corrugated welding beam according to claim 1, wherein the concave-convex portion (121) and the flat plate portion (122) are made of steel plates of different materials, and the flat plate portion (122) is a steel plate for welding structure.

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