KR101766311B1 - Corrugated plate for increased rigidity - Google Patents
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Abstract
Description
이 발명은 파형강판 및 이를 이용한 구조물에 관한 것으로, 특히 터널과 같은 구조물로 결합 및 시공되어지는 산부와 골부를 갖는 벤딩된 단위 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a corrugated steel sheet and a structure using the corrugated steel sheet. More particularly, the present invention relates to a bent corrugated steel sheet having a mountain portion and a valley portion to be joined and constructed by a structure such as a tunnel, and a tunnel structure using the same.
일반적으로 파형강판 구조물은 연성구조체로서 부등침하 등에 유연하게 대응이 가능하여 콘크리트 구조물의 단점을 보완하므로, 비교적 단지간 구조물에 해당하는 용수 또는 배수용 암거에 사용됨은 물론, 최근에는 도로나 철도를 횡단하는 터널구조물 등 장지간 구조물에도 널리 이용되고 있다.Generally, the corrugated steel plate structure is a flexible structure, which can flexibly cope with uneven settlement and thus compensates for the disadvantages of concrete structures. Therefore, it is used not only for water or drainage culvert which is a relatively simple structure, It is also widely used for long-term structures such as tunnel structures.
이러한 파형강판 구조물은 기본적으로 단위 파형강판을 결합 또는 조립하여 완성하는 구조물이므로, 각각의 파형강판의 조합에 따라 그 구조물의 크기 및 형상을 다양하게 사용할 수 있으며, 가장 기본적인 단면인 원형 단면에서부터 통수 능력을 향상시킨 Pipe-Arch형, 그 외에도 타원형, Underpass형, Arch형, High-Profile Arch형, Low-Profile Arch형, Pear형, Pear Arch형, Box-Culvert형 등 용도 및 현장 상황에 맞게 다양한 단면의 모양 파형강판이 제작 및 시공되어져 왔다.Since the corrugated steel plate structure is basically a structure in which a unit corrugated steel sheet is combined or assembled, various sizes and shapes of the corrugated steel sheet can be used according to the combination of the respective corrugated steel sheets. The most basic cross- Pipe-Arch type, which is improved to improve the quality of the products. In addition, various cross-sections such as elliptical type, underpass type, arch type, high profile arch type, low profile arch type, pear type, pear arch type and box- Shaped corrugated steel sheet has been produced and constructed.
이러한 파형강판은 자체적으로 휨강도 등을 증대하기 위하여 복수의 산부와 골부가 반복되게 형성되어 파형을 이루도록 형성되며, 전체적으로 일정한 곡률로 벤딩되도록 형성되어 있다. 이 같은 파형강판의 구조를 지니면서 지간의 길이가 10m이상인 장지간 구조물에 적용하기 위하여 대골형 파형강판이 개발되었다.In order to increase the flexural strength and the like of the corrugated steel sheet, a plurality of crests and valleys are formed repeatedly so as to form a corrugated shape, and the corrugated steel sheet is formed to be bent with a constant curvature as a whole. A corrugated corrugated steel sheet has been developed to be applied to a long span structure having a span length of 10 m or more while having such a corrugated steel sheet structure.
이에 약 16m까지 장지간화에 성공한 대골형 파형강판은 뒷채움재의 단위토압에 의한 구조물의 휨변형을 억제하는 측면에서는 성공적이었으나, 상기 파형강판을 벤딩방향 등으로 연속적으로 결합하여 구축된 구조물에 있어서는 여전히 축강성과 휨강성에 대한 저항이 부족한 문제가 있었다. 이를 보완하고자 횡방향 보강재를 별도의 보강부재를 부착하여 휨모멘트에 대한 저항과 지반안전성을 확보하고자 하였으나, 축강성의 증가는 미미하였고, 특히 깊은 토피고를 이용한 구조물의 경우 파형강판 이음부에서의 강도를 확보하기 어려운 문제가 있었다.The square steel corrugated steel plate which succeeded in sintering the steel sheets up to about 16 m was successful in terms of suppressing warpage deformation of the structure due to the unit earth pressure of the backfill material. However, in the structure constructed by continuously connecting the corrugated steel plates in the bending direction, There was a problem that resistance to rigidity and flexural rigidity was insufficient. In order to compensate for this, it was tried to secure the resistance against bending moment and the ground safety by attaching a separate reinforcing member to the transverse stiffener. However, the increase of axial stiffness was insignificant. Especially, in case of the structure using deep soil, There is a problem that it is difficult to secure strength.
이에 이 발명의 발명가는 호환성 및 경제성을 고려하여 기존의 단위 파형강판의 크기, 형상 및 재질을 기초로 하되, 상기 파형강판의 양측 이음부에 새롭고 정교한 결합구조를 제시하여 보강부재 없이도 강성을 극대화할 수 있는 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the inventor of the present invention has proposed a new and precise joining structure on both sides of the corrugated steel sheet on the basis of the size, shape and material of the conventional unit corrugated steel sheet in consideration of compatibility and economical efficiency, thereby maximizing rigidity And a tunnel structure using the corrugated steel sheet.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 이 발명은 장지간 구조물로 안정적으로 시공되어지도록 기존의 단위 파형강판에 있어서 벤딩방향 양측에 형성된 이음부의 새롭고 정교한 결합구조를 제시하여 보강부재 없이도 최대치의 휨강도 및 압축하중을 발휘할 수 있는 강성증대용 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes a new and precise joining structure of joining portions formed on both sides in the bending direction in a conventional unit corrugated steel sheet so as to be stably constructed as a long interstice structure, so that the maximum bending strength and compression And to provide a corrugated steel sheet for increasing the rigidity and a tunnel structure using the same.
또한, 파형강판 벤딩공정에서 파단으로 인한 경제적 손실을 줄이고 및 실제 현장에서의 시공성을 증대할 수 있는 강성증대용 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물을 제공하는데 목적이 있다.Also, it is an object of the present invention to provide a corrugated steel sheet for increasing rigidity and a tunnel structure using the corrugated steel sheet, which can reduce the economic loss due to fracture in the corrugated steel sheet bending process and increase the workability in actual field.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 이 발명인 강성증대용 파형강판은 폭방향을 따라 일정한 간격으로 복수의 산부(110)와 골부(120)가 형성되고, 길이방향으로 일정한 곡률로 벤딩되어지는 파형강판(10)에 있어서, 상기 파형강판(10)의 벤딩방향 양 측에는 타 파형강판(10)이 겹쳐지도록 복수의 산부(110)와 골부(120)의 단면형상이 그대로 이어지는 이음부(200)가 마련되고, 상기 이음부(200)에는 산부 및 골부의 중심선(220)을 따라 4개의 이음홀(210)이 배치되어지되, 상기 이음홀(210)의 직경은 28mm이고, 상기 이음부(200)의 겹침간격(H)은 290mm이며, 상기 4개의 이음홀(210) 사이의 제1 간격(h1)은 70mm의 동일한 간격으로 형성되며, 상기 중심선(220)을 따라 배치되는 4개의 이음홀(210) 중 최외각에 위치한 어느 하나의 이음홀(210)과 파형강판 가장자리 사이의 제2 간격(h2)은 40mm이며, 상기 이음부(200)의 두께는 6.0 내지 8.0mm이고, 상기 이음부(200)의 겹침간격(H)은 제1 간격(h1)의 3배수와 제2 간격(h2)의 2배수의 합으로 형성되며, 상기 파형강판(10)의 폭방향 가장자리에는 타 파형강판(10)의 폭방향 가장자리와 겹쳐지도록 사이드부(300)가 마련되고, 상기 사이드부(300)에는 볼트가 체결될 수 있는 다수의 사이드홀(310)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a corrugated steel sheet for increasing rigidity, comprising a plurality of crests (110) and valleys (120) formed at regular intervals along a width direction, A
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상기와 같은 해결수단에 의해, 터널과 같은 장지간 구조물로 결합 및 시공되어지는 동일 조건의 단위 파형강판(10)에 있어 벤딩방향 양측에 형성된 이음부(200)의 결합구조에 의해 별도의 보강부재 없이도 최대치의 휨강도 및 압축하중을 발휘할 수 있는 이점이 있다.With the above-described solution, by the joint structure of the
또한, 파형강판 벤딩공정에서 파단으로 인한 경제적 손실을 줄이고 및 실제 현장에서의 시공성을 증대할 수 있는 이점이 있다. In addition, there is an advantage that economic loss due to fracture in the corrugated steel sheet bending process can be reduced and workability in actual field can be increased.
도 1은 이 발명인 강성증대용 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물의 일 실시예에 따른 전체적인 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 일 실시예에 따른 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 여러 실시예 및 비교예를 평면으로 나타낸 도면이다.
도 4는 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 휨강도 비교시험 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 휨강도 비교시험에 의해 도출된 그래프이다.
도 6은 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 휨강도 비교시험에서 나타난 실시예 및 비교예의 파괴양상을 설명하는 도면이다.
도 7은 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 압력하중 비교시험 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 압력하중 비교시험에 의해 도출된 그래프이다.
도 9는 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 압력하중 비교시험에서 나타난 실시예 및 비교예의 파괴양상을 설명하는 도면이다.1 is a view showing an overall structure of a corrugated steel plate for increasing rigidity and a tunnel structure using the same according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a corrugated steel sheet for rigidity increasing according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a plan view showing various embodiments and comparative examples of the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint thereof according to the present invention.
Fig. 4 is a view for explaining a test apparatus for comparing the bending strength of the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint portion of the present invention.
Fig. 5 is a graph derived from the comparative test of the bending strength of the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint portion of the present invention.
Fig. 6 is a view for explaining the fracture patterns of the embodiment and the comparative example shown in the comparative test of the bending strength of the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint part of the present invention.
Fig. 7 is a view for explaining a pressure load comparison test apparatus of the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint portion of the present invention. Fig.
Fig. 8 is a graph derived from the pressure load comparison test between the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint portion of the present invention.
Fig. 9 is a view for explaining the fracture patterns of the embodiment and the comparative example shown in the pressure load comparison test between the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint portion of the present invention.
이 발명에 따른 강성증대용 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.The corrugated steel sheet for stiffness enhancement according to the present invention and the tunnel structure using the corrugated steel sheet can be variously applied, and the most preferred embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings.
파형강판(10)은 단지간 구조물로 시공되는 표준형 파형강판(150×50mm)과 장지간 구조물로 시공되는 대골형 파형강판(380×140mm 또는 400×150mm)으로 구분될 수 있으며, 이 발명에서의 파형강판은 특별한 언급이 없는 한 지간의 길이가 10m이상인 터널과 같은 장지간 구조물에 연속하여 결합되어지는 단위부재로서의 대골형 파형강판을 의미한다.The
도 1은 이 발명인 강성증대용 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물의 일 실시예에 따른 전체적인 모습을 나타낸 도면으로 이를 참조하면, 이러한 파형강판(10)은 뒷채움재의 수동토압에 의한 구조물의 휨변형 등을 억제하기 위하여 파형강판(10) 간의 결합에 의하여 축강성 및 휨강성 등의 높은 강성을 지닐 수 있어야 한다. 구체적으로 파형강판(10)은 제1 체결수단에 의해 벤딩방향을 따라 연속적으로 결합되어 파형강판 아치구조물(20)이 형성되고, 상기 파형강판 아치구조물(20)이 제2 체결수단에 의해 폭방향을 따라 연속적으로 결합되어 파형강판 터널구조물(30)이 될 수 있다. FIG. 1 is a schematic view of a corrugated steel sheet for strengthening rigidity and a tunnel structure using the corrugated steel sheet according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the
이러한 파형강판(10)은 폭방향을 따라 일정한 간격으로 복수의 산부(110)와 골부(120)가 형성되고, 벤딩방향을 따라 일정한 곡률로 벤딩되도록 형성된다. 여기서 폭방향은 파형강판 터널구조물(30)로 결합되는 경우 터널의 진행방향과 같으며, 벤딩방향은 터널의 종방향 단면을 기준으로 곡선방향과 같다(도 1에서 일점쇄선이 터널의 진행방향으로 파형강판에서의 폭방향과 같음). The
도 2는 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 일 실시예에 따른 모습을 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 상기 파형강판(10)의 벤딩방향 양 측에는 타 파형강판(10)이 겹쳐지도록 복수의 산부(110)와 골부(120)의 단면형상이 그대로 이어지는 이음부(200)가 마련된다. 다시 말해 상기 이음부(200)는 두 파형강판(10)이 앞뒤로 맞대어지도록 겹쳐지는 부분이며, 여기서 상기 이음부(200)의 벤딩방향 길이를 겹침간격(H)이라 한다.FIG. 2 is a view showing a corrugated steel sheet for rigidity increasing according to an embodiment of the present invention. A
상기 이음부(200)에는 제1 체결수단에 의해 타 파형강판(10)이 결합된다. 구체적으로 상기 제1 체결수단은 다수의 볼트(230) 및 상기 볼트가 체결될 수 있는 다수의 이음홀(210)로 구성된다. The other
상기 이음부(200)에는 산부 및 골부의 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 배치되며, 각 중심선(220)에는 적어도 4개의 이음홀(210)이 형성된다. 예를 들어 3개의 산부(110) 및 4개의 골부(120)로 구성된 파형강판(10)의 경우, 7개의 중심선(220)을 상정할 수 있으며, 각 중심선(220)에는 적어도 4개의 이음홀(210)이 형성되어 결과적으로 이 실시예의 파형강판(10)의 이음부(200)에는 적어도 28개의 이음홀(210)이 형성될 수 있다. 또한, 같은 중심선(220)에는 이음홀(210)들이 동일한 간격(h)으로 이격되어 형성된다. The
이는, 최종적으로 시공되는 파형강판 터널구조물(30)에서 휨강성 및 축강성이 최대로 증대되도록 275 내지 295mm에서의 겹침간격(H) 하에서 4개의 이음홀(210)이 등간격으로 형성됨으로써 최대치의 휨강도 및 압축하중을 발휘할 수 있게 된다. 나아가, 일정한 겹침간격(H) 하에서 4개의 이음홀(210)이 등간격으로 형성됨으로써 벤딩공정에서의 파단으로 인한 경제적 손실을 줄이고 및 실제 현장에서 파형강판 구조물로 결합할 때의 시공용이성 또한 증대되는 이점이 있다.This is because four
도 3은 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이움부의 여러 실시예 및 비교예를 평면으로 나타낸 도면으로 이를 참조하면, 상기 겹침간격(H)은 크게 제1 간격(h1) 및 제2 간격(h2)으로 구분할 수 있다. 구체적으로 제1 간격(h1)이란, 다수의 이음홀(210) 중에서 인접한 두 이음홀(210) 사이의 간격을 의미하며, 제2 간격(h2)이란, 최외각에 위치한 어느 하나의 이음홀(210)과 파형강판 가장자리 사이의 간격을 의미한다. 따라서, 하기의 휨강도 비교시험 및 압축하중 비교시험에서의 실시예인 4개의 이음홀(210)이 중심선(220)을 따라 등간격으로 형성된 이음부(200)를 지닌 파형강판(10)의 경우, 겹침간격(H)의 값은 제1 간격(h1)의 3배수와 제2 간격(h2)의 2배수의 합과 같은 값을 가진다(도 3의 (b) 참조).
즉, 상기 4개의 이음홀(210)사이의 제1 간격(h1)이 70mm이고, 4개의 이음홀(210) 중 최외각에 위치한 어느 하나의 이음홀(210)과 파형강판 가장자리 사이의 제2 간격(h2)이 40mm인 경우에 상기 제1 간격(h1 : 70mm)의 3배수(210mm)와 제2 간격(h2 : 40mm)의 2배수(80mm)의 합(290mm)은 상기 이음부(200)의 겹침간격(H)이 된다.FIG. 3 is a plan view showing various embodiments and comparative examples of the corrugated steel sheet for strengthening rigidity and its bending section according to the present invention. The overlapping interval H is divided into a first interval h1 and a second interval h2 ). More specifically, the first distance h1 means an interval between adjacent two
That is, the first gap h1 between the four
또한, 하기의 휨강도 비교시험의 비교예인 3개의 이음홀(210)이 중심선(220)을 따라 등간격으로 형성된 이음부(200)를 지닌 파형강판(10)의 경우, 겹침간격(H)의 값은 제1 간격(h1)의 2배수와 제2 간격(h2)의 2배수의 합과 같은 값을 가진다(도 3의 (a) 참조).In the case of a
한편 상기 파형강판(10)의 폭방향 가장자리에는 타 파형강판(10)의 폭방향 가장자리와 겹쳐지도록 사이드부(300)가 마련될 수 있다. 이에 따라 파형강판(10)들이 벤딩방향을 따라 연속적으로 결합된 파형강판 아치구조물(20)을 제2 체결수단에 의해 폭방향을 따라 맞대어지도록 연속적으로 결합해나가면서 파형강판 터널구조물(30)을 구축할 수 있게 된다. 상기 제2 체결수단은 다수의 볼트(330) 및 상기 볼트가 체결될 수 있는 다수의 사이드홀(310)로 구성될 수 있다(도 1 내지 도 2 참조).Meanwhile, the
상기 파형강판(10)의 재질은 바람직하게는 ASTM A1018 GR40 또는 SS400 내지 SS590으로 구성될 수 있으며, 상기 파형강판(10)의 두께는 바람직하게는 6.0mm, 7.0mm 또는 8.0mm로 형성될 수 있다. 또한, 두 파형강판(10)의 이음홀(210)의 직경은 바람직하게는 28mm로 형성될 수 있으며, 상기 이음홀(210)에 결합되어지는 볼트는 바람직하게는 M22로 구성될 수 있다.The
이하에서는 일정한 겹침간격(H) 하에서 이음부(200)의 중심선(220)에서의 이음홀(210)의 개수를 달리하면서 시행한 휨강도 비교시험 및 압력하중 비교시험에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the bending strength comparison test and the pressure load comparison test performed while varying the number of the
1. 휨강도 비교시험(시험A, 시험B, 시험C)1. Bending strength comparison test (Test A, Test B, Test C)
도 4는 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 휨강도 비교시험 장치를 설명하기 위한 도면으로 (a)는 정면부분을 (b)는 측면부분을 나타낸 것이며 이를 참조하면, 이 시험은 두 가력부(P)의 간격이 555mm이고 가력부(P)에서 지점부(R)까지의 거리가 589.5mm인 4점 재하방식으로 구성한다. 1000kN의 액츄에이터를 이용하여 변위제어 방식으로 재하속도는 0.05m/s로 한다. 이 시험에서는 지점부(R)의 국부적인 지압파괴로 인하여 휨강도가 저하되는 것을 방지하기 위하여 파형강판의 파형과 동일한 지점부(R)를 제작하여 시험한다. 강판 밑면의 휨변형 정도를 인식하기 위하여 2개의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer : 선형 거리 측정장치)를 각각 파형강판의 중심부, 가력부 및 지점부의 센터에 설치하여 각 지점에서의 수직변형량을 하중과 함께 측정한다. 최종 측정값은 파형강판 이음부(200)의 찢어짐파괴 또는 지압파괴가 발생하는 순간의 값으로 한다. 도 5는 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 휨강도 비교시험에 의해 도출된 그래프이다.FIG. 4 is a view for explaining a test apparatus for comparing the flexural strength of a corrugated steel sheet for stiffness increasing according to the present invention and its joint portion, wherein (a) is a frontal view, (b) is a side view, (P) is 555 mm and the distance from the gripping portion (P) to the fulcrum portion (R) is 589.5 mm. The displacement speed is set to 0.05 m / s using a 1000 kN actuator. In this test, in order to prevent the bending strength from being lowered due to the local fracture of the fulcrum portion (R), the fulcrum portion (R), which is the same as the corrugated steel sheet, is manufactured and tested. Two LVDT (Linear Variable Differential Transformer) were installed at the center of the corrugated steel plate, the center of the corrugated part and the fulcrum of the corrugated steel plate to recognize the degree of bending deformation at the bottom of the steel plate, . The final measured value is the instantaneous value at which the breakage or breakage of the corrugated steel plate joint 200 occurs. Fig. 5 is a graph derived from the comparative test of the bending strength of the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint portion of the present invention.
비교예 및 실시예의 파형강판(10)의 재질은 ASTM A1018 GR40(미국재료시험협회 표준의 A1018 Grade 40의 탄소강)으로 한다. 또한, 두 파형강판(10)에 결합되어지는 볼트는 M22(강도 10.9)이고, 각 이음홀(210)의 직경은 28mm이다.The
구체적으로, 비교예의 파형강판 이음부(200)에는 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 3개 형성되고, 겹침간격(H)이 280mm이고, 동시에 제1 간격(h1)은 100mm이며, 제2 간격(h2)은 40mm이다. 실시예의 파형강판 이음부(200)에는 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 4개 형성되고, 겹침간격(H)이 290mm이며, 동시에 제1 간격(h1)은 70mm이며, 제2 간격(h2)은 40mm이다.Specifically, in the corrugated steel plate
시험A는 두께(Plate Thickness)가 6.0mm이면서 상기한 이음홀(210) 개수, 겹침간격(H), 제1 간격(h1) 및 제2 간격(h2)을 만족하는 각각의 비교예 및 실시예를 상기한 시험방법에 의하여 수직변형량에 따른 하중을 측정하고, 상기 하중의 측정값에 전단거리를 고려하여 최종적으로 모멘트 강도를 도출 및 비교한다. Test A is a comparative example in which the thickness (plate thickness) is 6.0 mm and the number of
시험B 및 C는 파형강판의 각각 두께를 7.0mm 및 8.0mm으로 달리하면서 나머지 조건은 시험A와 동일하게 설정한다. 마찬가지로 수직변형량에 따른 하중을 각각 측정하여 그 모멘트 강도를 도출 및 비교한다.Tests B and C are the same as those of Test A except that the thickness of the corrugated steel sheet is 7.0 mm and 8.0 mm, respectively. Similarly, the load according to the vertical deformation amount is measured to derive and compare the moment strength.
상기 시험A 내지 C는 각각 2 내지 3회 반복하여 측정하며, 도출한 각각의 모멘트 강도는 아래의 표 1과 같다.The above Tests A to C are repeated two to three times each, and the derived moment strengths are shown in Table 1 below.
3Hole (comparative example)
(시험A)6.0mm
(Test A)
(시험B)7.0mm
(Test B)
(시험C)8.0 mm
(Test C)
상기 시험A 내지 C에서 측정한 모멘트 강도의 평균은 각 시험에서의 비교예 및 실시예의 휨강도를 대비하는 값이 된다. 각 시험에서의 휨강도 및 그 증가율을 비교하면 아래의 표 2와 같다.The average of the moment strengths measured in the tests A to C is a value to compare the flexural strengths of the comparative example and the example in each test. The bending strength and the rate of increase in each test are shown in Table 2 below.
(kN/m)3Hole (comparative example)
(kN / m)
(kN/m)4Hole (Example)
(kN / m)
(%)Bending strength increase rate
(%)
결과적으로 실시예는 비교예와 대비하여 휨강도(모멘트 강도)가 최소 71.2kN/m(시험A)에서 최대 89.4kN/m(시험C)까지 증대됨을 알 수 있다. 이를 증가율로 나타내면 두께가 8.0mm인 경우 휨강도의 증가율이 최소 54.8%이고, 두께가 6.0mm인 경우 휨강도의 증가율이 최대 63.7%으로 두께 6.0 내지 8.0mm의 파형강판 전반에 걸쳐 적어도 54.8%의 휨강도가 증대됨을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the embodiment increases the flexural strength (moment strength) from 71.2 kN / m (test A) to 89.4 kN / m (test C) up to 89.4 kN / m compared with the comparative example. If the thickness is 8.0 mm, the increase rate of the bending strength is at least 54.8%. If the thickness is 6.0 mm, the increase rate of the bending strength is maximum 63.7%, and the bending strength at least 54.8% over the entire corrugated steel sheet having a thickness of 6.0 to 8.0 mm .
또한, 각 시험에서 실시예 및 비교예의 파괴양상을 대비해보면, 비교예의 경우 지점부의 국부지압파괴를 비롯하여 볼트 이음부 찢어짐파괴 및 볼트머리 회전현상이 발생한 반면, 실시예의 경우는 지점부의 국부지압파괴는 발생하지 않았다(도 6의 (a)는 파형강판의 전반적임 휨파괴 모습을 나타낸 것이고, (b)는 볼트 이음부 찢어짐파괴를 나타낸 것이며, (c)는 볼트머리 회전현상을 나타낸 것임).In comparison with the fracture patterns of the examples and the comparative examples in each test, in the case of the comparative example, local buckling fracture of the fulcrum part, tear breakage of the bolt joint and rotation of the bolt head occurred. In the case of the embodiment, (Fig. 6 (a) shows the overall bending failure of the corrugated steel sheet, Fig. 6 (b) shows the tear breakage of the bolt joint portion, and (c) shows the bolt head rolling phenomenon).
2. 압축하중 비교시험(시험D, 시험E)2. Compression load comparison test (Test D, Test E)
도 7은 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 압력하중 비교시험 장치를 설명하기 위한 도면으로 이를 참조하면, 이 시험은 최대용량 5000kN인 UTM(Universal Testing Machine : 인장 및 압축 등의 시험에 사용하는 다용도 시험기계)을 사용한다. 상기 UTM의 Bed위에 시험체를 거치하고 상부 지지판으로 이를 압축한다. 변위 제어방식으로 재하속도 0.05m/s로 한다. 2개의 LVDT를 양측에 설치하여 하중과 LVDT변위를 측정한다. 최종 측정값은 파형강판 이음부(200)의 지압파괴, 국부좌굴파괴 또는 전체좌굴파괴가 발생하는 순간의 값으로 한다. 도 8은 이 발명인 강성증대용 파형강판과 그 이음부의 압력하중 비교시험에 의해 도출된 그래프이다.FIG. 7 is a view for explaining a pressure load comparative test apparatus for a corrugated steel sheet for stiffness increasing according to the present invention. This test is used for a test such as a universal testing machine (UTM) having a maximum capacity of 5000 kN A multi-purpose testing machine) is used. The test body is placed on the bed of the UTM and compressed by the upper supporting plate. The displacement speed should be 0.05m / s. Two LVDTs are installed on both sides to measure load and LVDT displacement. The final measured value is the instantaneous value at which the breakage of the corrugated steel plate joint 200, local buckling failure or total buckling failure occurs. Fig. 8 is a graph derived from the pressure load comparison test between the corrugated steel sheet for stiffness increasing and the joint portion of the present invention.
비교예a, 비교예b 및 실시예의 파형강판(10)의 재질은 앞서 설명한 휨강도 비교시험과 동일하게 ASTM A1018 GR40으로 한다. 두 파형강판(10)에 결합되어지는 볼트 역시 M22(강도 10.9)이고, 각 이음홀(210)의 직경은 28mm으로 동일하다.The material of the
구체적으로, 비교예a의 파형강판 이음부(200)에는 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 3개 형성되고, 겹침간격(H)이 280mm이고, 동시에 제1 간격(h1)은 100mm이며, 제2 간격(h2)은 40mm이다(상기 휨강도 비교시험에서의 비교예와 동일하다). 실시예의 파형강판 이음부(200)에는 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 4개 형성되고, 겹침간격(H)이 290mm이며, 동시에 제1 간격(h1)은 70mm이며, 제2 간격(h2)은 40mm이다(상기 휨강도 비교시험에서의 실시예와 동일하다). 비교예b의 파형강판 이음부(200)에는 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 5개 형성되고, 겹침간격(H)이 290mm이고, 동시에 제1 간격(h1)은 52.5mm이며, 제2 간격(h2)은 40mm이다Specifically, in the corrugated steel plate
시험D는 두께(Plate Thickness)가 6.0mm이면서 상기한 이음홀(210) 개수, 겹침간격(H), 제1 간격(h1) 및 제2 간격(h2)을 만족하는 각각의 비교예a, 비교예b 및 실시예를 상기한 시험방법에 의하여 LVDT변위에 따른 하중을 측정하면서 지압파괴 등이 발생하는 순간의 최종값을 측정한다.Test D is a comparative example a in which the thickness (plate thickness) is 6.0 mm and the number of
시험E는 파형강판의 두께가 8.0mm이면서 나머지 조건은 시험D와 동일하게 설정한다. 상기 시험D 내지 E에서 도출한 하중의 최종값은 아래의 표 3과 같다.Test E is to set the thickness of the corrugated steel sheet to 8.0 mm and the other conditions to be the same as in Test D. The final values of the loads derived from the tests D to E are shown in Table 3 below.
(kN)3Hole (Comparative Example a)
(kN)
(kN)4Hole (Example)
(kN)
(kN)5Hole (Comparative Example b)
(kN)
(시험D)6.0mm
(Test D)
(시험E)8.0 mm
(Test E)
결과적으로 실시예는 비교예a에 대비하여 압력하중이 526.5kN(시험D)까지 증대됨을 알 수 있으며, 비교예b에 대비하여 압력하중이 107.9kN(시험D)까지 증대됨을 알 수 있다. 이를 증가율로 나타내면 두께가 6.0mm인 경우 압력하중의 증가율이 최대 19.9%까지 증대됨을 알 수 있다. As a result, it can be seen that the example increases the pressure load up to 526.5 kN (test D) as compared to the comparative example a, and the pressure load increases to 107.9 kN (test D) as compared to the comparison example b. If the thickness is 6.0 mm, the rate of increase of pressure load is increased up to 19.9%.
또한, 각 시험에서 실시예 및 비교예a의 파괴양상을 대비해보면, 비교예a의 경우 좌굴파괴를 비롯한 볼트전단파괴으로 인하여 극한하중에 도달하지 못하고 이음부(200)의 지압강도를 충분히 소화하지 못한 반면, 실시예의 경우는 파괴양상이 이음부 지압파괴, 국부좌굴파괴 만이 발생하여 취성적 파괴가 아닌 연성적 파괴로 그 양상이 변하였다(도 9의 (a)는 압력하중에 의한 국부 좌굴파괴를 나타낸 것이고, (b)는 이음부 지압파괴를 나타낸 것임).In addition, the fracture patterns of Examples and Comparative Example a are compared in each test. In case of Comparative Example a, the ultimate load can not be reached due to the bolt shear fracture including buckling fracture, and the compressive strength of the
또한, 파형강판 이음부(200)에는 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 5개인 경우(비교예b), 이음홀(210) 간의 간격이 짧아짐으로 인하여 파형강판의 벤딩공정시 강판이 파단될 가능성이 현저히 높아지고, 볼트 체결시 임팩트 등의 공구를 사용하여 파형강판의 이음부(200)를 결합하는데 공간확보 등의 어려움이 있어 생산성이 저하되는 문제가 있다.When the number of the
따라서 파형강판 이음부(200)에는 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 5개가 아닌 4개로 형성하는 경우, 벤딩공정에서의 파단으로 인한 경제적 손실을 줄이고 및 실제 현장에서 파형강판 구조물로 결합할 때의 시공용이성이 증대될 수 있다.Therefore, when four
상기 휨강도 비교시험에 따르면, 상기 이음부(200)에는 산부 및 골부의 중심선(220)을 따라 이음홀(210)이 배치되며, 275 내지 295mm에서의 겹침간격(H) 하에서 각 중심선(220)에는 적어도 4개의 이음홀(210)이 형성됨으로써, 휨모멘트 강도를 극대화시킬 수 있게 된다.According to the bending strength comparison test, the
또한, 상기 휨강도 비교시험 및 압축하중 비교시험과 함께 실제 공정에서의 파단 현상 및 생산성을 고려한다면, 각 중심선(220)에는 4개의 이음홀(210)이 형성되는 경우 275 내지 295mm에서의 겹침간격(H) 하에서 상기 4개의 이음홀(210) 중에서 인접한 두 이음홀(210) 사이의 제1 간격(h1)은 65 내지 75mm이고, 같은 중심선(220)을 따라 배치되는 4개의 이음홀(210) 중 최외각에 위치한 어느 하나의 이음홀(210)과 파형강판 가장자리 사이의 제2 간격(h2)은 35 내지 45mm으로 하는 것이 바람직하다.Considering the fracture phenomenon and productivity in the actual process together with the above-mentioned bending strength comparison test and compression load comparison test, when four
이로써, 동일 조건의 파형강판 이음부(200)의 일정한 겹침간격(H) 하에서 별도의 보강부재 없이도 최대치의 휨강도 및 압축하중을 발휘하여 터널과 같은 장지간 구조물의 휨모멘트에 대한 저항과 지반안전성이 확보됨은 물론 구조물의 좌굴강도와 볼트 이음부의 강도까지 확보되는 이점이 있으며, 파형강판 생산공정에서 불량으로 인한 경제적 손실을 줄이고 및 실제 현장에서의 시공성을 증대할 수 있는 이점이 있다. Thus, under a constant overlapping interval (H) of the corrugated steel plate
이상에서 이 발명에 의한 강성증대용 파형강판 및 이를 이용한 터널구조물에 대하여 설명하였다. 이러한 이 발명의 기술적 구성은 이 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The corrugated steel sheet for increasing stiffness according to the present invention and the tunnel structure using the corrugated steel sheet have been described above. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.It is to be understood, therefore, that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
10 : 파형강판 20 : 파형강판 아치구조물
30 : 파형강판 터널구조물 200 : 이음부
210 : 이음홀 230 : 볼트
300 : 사이드부 310 : 사이드홀
H : 겹침간격 h1 : 제1 간격
h2 : 제2 간격 w : 폭간격10: corrugated steel plate 20: corrugated steel plate arch structure
30: corrugated steel plate tunnel structure 200:
210: joint hole 230: bolt
300: side portion 310: side hole
H: overlap interval h1: first interval
h2: second interval w: width interval
Claims (5)
상기 파형강판(10)의 벤딩방향 양 측에는 타 파형강판(10)이 겹쳐지도록 복수의 산부(110)와 골부(120)의 단면형상이 그대로 이어지는 이음부(200)가 마련되고, 상기 이음부(200)에는 산부 및 골부의 중심선(220)을 따라 4개의 이음홀(210)이 배치되어지되, 상기 이음홀(210)의 직경은 28mm이고, 상기 이음부(200)의 겹침간격(H)은 290mm이며, 상기 4개의 이음홀(210) 사이의 제1 간격(h1)은 70mm의 동일한 간격으로 형성되며, 상기 중심선(220)을 따라 배치되는 4개의 이음홀(210) 중 최외각에 위치한 어느 하나의 이음홀(210)과 파형강판 가장자리 사이의 제2 간격(h2)은 40mm이며, 상기 이음부(200)의 두께는 6.0 내지 8.0mm이고, 상기 이음부(200)의 겹침간격(H)은 제1 간격(h1)의 3배수와 제2 간격(h2)의 2배수의 합으로 형성되며,
상기 파형강판(10)의 폭방향 가장자리에는 타 파형강판(10)의 폭방향 가장자리와 겹쳐지도록 사이드부(300)가 마련되고, 상기 사이드부(300)에는 볼트가 체결될 수 있는 다수의 사이드홀(310)이 형성되는 것을 특징으로 하는 강성증대용 파형강판.
A corrugated steel sheet (10) having a plurality of crests (110) and valleys (120) formed at regular intervals along a width direction and being bent at a constant curvature in a longitudinal direction,
A joint portion 200 is provided on both sides of the corrugated steel sheet 10 in the bending direction so that the cross-sectional shape of the crest portion 110 and the valley portion 120 are directly connected to each other so that the corrugated steel sheet 10 is overlapped, 200 are formed with four joint holes 210 along the center line 220 of the crests and valleys and the diameter of the joint holes 210 is 28 mm and the overlapping interval H of the joints 200 is The first spacing h1 between the four spacing holes 210 is formed to be equal to the spacing of 70 mm and the spacing between the four spacing holes 210 disposed at the outermost one of the four spacing holes 210 disposed along the center line 220 The second gap h2 between the one joint hole 210 and the corrugated steel plate is 40 mm and the thickness of the joint 200 is 6.0 to 8.0 mm and the overlapping interval H of the joint 200 is 40 mm, Is formed by a sum of three times the first spacing (h1) and two times the second spacing (h2)
A side portion 300 is provided at the widthwise edge of the corrugated steel sheet 10 so as to overlap the widthwise edge of the corrugated steel sheet 10 and a plurality of side holes 300 are formed in the side portion 300, (310) is formed on the upper surface of the corrugated steel sheet.
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