KR101901069B1 - 강도가 보강된 고 하중용 금속관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강도가 보강된 고 하중용 금속관 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부가 빈 금속관의 내부에 보강부재를 삽입하여 일체로 결합함으로써 수직 및 수평 방향으로 부터 작용하는 굽힘 모멘트와 처짐에 대한 응력을 향상시켜 기존의 금속관이 허용하는 하중 보다 훨씬 큰 고 하중에 견딜 수 있도록 한 강도가 보강된 고 하중용 금속관에 관한 것이다.
본 발명의 강도가 보강된 금속관 및 그 제조방법은 사각형상의 금속관을 양분한 형태로서 양단 내측에 절곡부를 대향되게 형성한 한 쌍의 분할 파이프부재와, 상기 분할 파이프부재를 마주보게 접합한 상태에서 내부의 공간부에 삽입되어 분할 파이프부재와 일체로 결합되면서 강도를 보강하는 보강부재와, 상기 결합된 분할 파이프부재의 양단 접합부와 분할 파이프부재의 측면에 뚫은 용접공을 통해 분할 파이프부재와 보강부재를 일체가 되게 용착하는 다수개의 용접부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

강도가 보강된 고 하중용 금속관{Strengthened high-strength metal pipe}

본 발명은 강도가 보강된 고 하중용 금속관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부가 빈 금속관의 내부에 보강부재를 삽입하여 일체로 결합함으로써 수직 및 수평 방향으로 부터 작용하는 굽힘 모멘트와 처짐에 대한 응력을 향상시켜 기존의 금속관이 허용하는 하중 보다 훨씬 큰 고 하중에 견딜 수 있도록 한 강도가 보강된 고 하중용 금속관에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 본 출원인이 발명하여 등록된 특허등록 제1757122호 강도가 보강된 금속재 금속관 및 그 성형방법을 개량한 발명에 관한 것이다.

일반적으로, 원형이나 사각형 등으로 이루어진 금속관은 재료를 절감하고 경량화를 위해 내부에 공간을 두고 성형한 구조로서 건축용 자재, 산업용 자재, 농업용 시설자재, 각종 시설물의 지주 또는 지지대 등으로 다양하게 사용되고 있다.

그러나 이러한 금속관은 단순하게 내부가 빈 단순성형의 경량 철골로서 이루어져 있으므로 가벼운 장점은 있으나 무게에 비해 허용하중이 낮아 강도와 강성이 약하므로 작은 하중이나 풍압에도 쉽게 파손되는 단점이 있는 바, 예를 들어 금속관을 이용하여 건축물의 지지대나 받침대 등으로 사용할 경우 금속관의 중간부에 허용 하중 이상의 하중이 작용할 경우 하중을 받는 부분이 내부가 빈 공간을 형성하고 있기 때문에 휘거나 절곡되는 등 변형이 쉽게 발생하게 된다.

즉 종래의 금속관은 수직방향으로 부터 작용하는 물리적 또는 기계적인 하중은 어느 정도 내구성을 가지고 있으나 수평 또는 횡방향으로 작용하는 하중에는 취약하고 약한 단점을 가지고 있다.

따라서, 이러한 단점을 해소하기 위한 것으로 금속관의 외면에 홈을 형성하거나 또는 실용신안등록 제0391704호와 같이 금속관의 외면에 힘살주름을 형성하여 강도를 보강한 기술이 개시되고 있다.

그러나, 상기 고안은 홈이나 힘살주름에 의해 강도가 일부 보강되는 장점은 있으나 강도의 보강력에는 한계가 있어 수평이나 횡 방향으로 작용하는 고 하중으로 부터 충분한 지지력을 가지지 못하였다.

또한, 본 출원인에 의해 안출되어 등록된 특허 제1757122호 강도가 보강된 금속재 금속관 및 그 성형방법에 의하면 파이프 본체의 내부에 결여부를 통해 U 자형상의 보강부재를 삽입하되 파이프 본체의 높이에 대응하는 길이의 수직부를 파이프본체의 상면에 형성한 요철부에 끼워지도록 고정하여 수평연결부와 파이프 본체를 용접함으로서 강도를 보강하고 수평이나 횡방향으로 작용하는 고 하중을 견딜수 있는 개량된 금속재 파이프를 개시하였다.

상기한 강도가 보강된 금속재 금속관은 종래의 단점인 굽힘 모멘트와 고 하중에 의한 처짐을 견딜 수 있는 응력을 향상시켜 동일한 규격의 기존 금속관에 비해 훨씬 높은 강도로서 응력 대응을 할 수 있는 장점을 가지고 있다.

그러나, 제작과정에서 사각파이프를 성형할 때 결여부와 요철부를 형성하는 데 복잡한 여러 공정을 거쳐야 되므로 제작이 비교적 용이하지 않고 제작시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 보강부재가 U자형으로서 사용되는 재료량이 많아 단가가 상승되는 등의 제작상 약간의 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 수직 및 수평 방향으로 부터 작용하는 허용 하중 보다 훨씬 큰 고 하중에 견딜 수 있으며 높은 굽힘 강도를 갖는 강도가 보강된 금속재 금속관을 성형함에 있어서, 제작이 쉽고 재료도 적게 사용되면서 충분히 보강된 강도를 가지는 강도가 보강된 고 하중용 금속관을 제공하는 데 그 목적이 있다.

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본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로, 사각형상의 금속관을 양분한 형태로서 양단 내측에 절곡부를 대향되게 형성한 한 쌍의 분할 파이프부재와, 상기 분할 파이프부재를 마주보게 접합한 상태에서 내부의 공간부에 삽입되어 분할 파이프부재와 일체로 결합되면서 강도를 보강하는 보강부재와, 상기 결합된 분할 파이프부재의 양단 접합부와 분할 파이프부재의 측면에 뚫은 용접공을 통해 분할 파이프부재와 보강부재를 일체가 되게 용착하는 다수개의 용접부를 포함하여 이루어진 것에 있어서, 상기 보강부재는 분할 파이프부재를 마주보게 접합한 내부에 형성된 공간부에 긴밀히 삽입되는 크기의 변형된 사각판체 형상의 보강판으로서, 상기 보강판은 종방향의 중간 돌출부는 분할 파이프부재의 양단 절곡부에 형성된 걸림홈에 끼워져 걸리는 높이로 이루어지고, 그 옆부분은 분할 파이프부재의 양단 절곡부 사이 간격으로 들어갈 수 있는 낮은 높이로 형성되며, 양측면에는 분할 파이프부재의 내측벽에 밀착되어 지지하면서 용접공을 통해 분할 파이프부재와 용착되는 한 개 이상의 지지리브가 양측으로 절곡 형성되어 있는 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 강도가 보강된 고 하중용 금속관을 제공한다.

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이와같이 본 발명은 결합시에 사각형 또는 원형의 형상을 이루는 금속관을 양분한 한 쌍의 분할 파이프부재를 보강부재로 연결하여 금속관을 구성함과 동시에 보강부재에 의해 강도가 보강된 금속관을 제작하므로 기존의 금속관체가 가지고 있는 내구성과 비교할 때, 수직하중은 물론 수평이나 횡방향으로 작용하는 외부하중에 견딜 수 있는 굽힘 모멘트와 처짐에 대한 응력과 강도가 월등히 향상되어 휨 또는 절곡과 같은 변형이 줄어들게 되므로 건축용 자재나 산업 자재로 사용시 안정성을 증대시킬 수 있어 각종 재해를 예방할 수 있을 뿐 아니라 제작방법이 간단하여 대량생산이 가능하며 소재가 적게 들어 저렴한 단가에 공급할 수 있는 효과도 아울러 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속관의 예시 사시도
도 2는 도 1의 분해 사시도
도 3은 도 1의 "A-A" 선 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속관의 예시 사시도
도 5는 도 4의 분해도
도 6은 도 4에 따른 보강부재의 사시도
도 7은 도 4의 "B-B" 선 단면도

이하, 본 발명을 첨부도면에 도시한 실시예에 의해 상세히 설명한다.

이에 앞서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 예들이 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속관에 대한 예시도로서 본 발명의 강도가 보강된 고 하중용 금속관(100)은 사각형상의 금속관(100)을 양분한 형태로서 양단 내측에 절곡부(1)를 대향되게 형성한 한 쌍의 분할 파이프부재(10)(10')와, 상기 분할 파이프부재(10)(10')를 마주보게 접합한 상태에서 내부의 공간부(2)에 삽입되어 분할 파이프부재(10)(10')와 일체로 결합되면서 강도를 보강하는 보강부재(20)와, 상기 결합된 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 접합부(3)와 분할 파이프부재(10)(10')의 측면에 뚫은 용접공(4)(4')을 통해 분할 파이프부재(10)(10')와 보강부재(20)를 일체가 되게 용착하는 다수개의 용접부(30)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 분할 파이프부재(10)(10')의 절곡부(1)는 수평절곡부(1a)와 수직절곡부(1b)가 ㄱ 자 형상으로 형성된 구조로 이루어진다.

상기 보강부재(20)는 분할 파이프부재(10)(10')를 접합한 내부에 형성된 공간부(2)에 삽입되어 상하면은 분할 파이프부재(10)(10')의 상하 수직절곡부(1b)의 양단 사이에 접면되고, 양측면은 분할 파이프부재(10)(10')의 내측면에 접면되는 사각파이프(5)로 이루어져 있다.

상기한 본 발명은 종래의 금속관(100)을 보강하는 일반적인 기술로 부터 예측할 수 없는 보다 진보된 기술을 제공하는 바, 특히, 금속관(100)을 보강함에 있어서는 내부에 보강부재(20)를 삽입하여 고정 설치할 수 없는 제작상의 어려움으로 인해 전기한 바와 같이 홈이나 힘살주름 등을 형성하는 정도로서 강도를 보강할 수 밖에 없는 한계를 극복하고 특히, 보강부재(20)를 간단히 삽입 고정하여 보강과 함께 소정 형태의 금속관(100)을 제작하는 데 그 특징이 있다.

상기와 같이 본 발명은 금속관(100)의 내부에 강도를 보강하는 데 충분한 효과를 제공하는 보강부재(20)를 양분된 분할 파이프부재(10)(10')를 접합한 상태에서 형성된 내부의 공간부(2)에 삽입하여 일체로 결합함과 동시에 강도를 보강하는 고 하중용 금속관(100)의 제작방법으로서 그 제작방법은 아래와 같다.

먼저, 결합시에 사각형상의 금속관(100)을 양분한 형태로서 양단 내측을 절곡하여 수평절곡부(1a)와 수직절곡부(1b)를 ㄱ 자 형상으로 대향 형성한 절곡부(1)를 포함하는 한 쌍의 분할 파이프부재(10)(10')를 성형 제작하는 단계;

상기 양분한 분할 파이프부재(10)(10')를 마주보게 접합할 때 내부에 형성된 공간부(2)에 삽입되는 크기의 사각파이프(5)로 이루어진 보강부재(20)를 성형하는 단계;

한 쌍의 분할 파이프부재(10)(10')를 양단의 절곡부(1)가 마주보는 상태로 접합하여 내부에 형성된 공간부(2)에 사각파이프(5)로 이루어진 보강부재(20)를 상하면은 분할 파이프부재(10)(10')의 상하 수직절곡부(1b)의 양단 사이에 접면되고, 양측면은 분할 파이프부재(10)(10')의 내측면에 접면되도록 삽입하는 단계;

보강부재(20)가 삽입되어 결합된 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 접합부(3)와 분할 파이프부재(10)(10')의 측면에 뚫은 용접공(4)(4')을 통해 분할 파이프부재(10)(10')와 보강부재(20)를 일체가 되게 용착하는 다수개의 용접부(30)를 형성함으로써 소정 형태의 금속관(100)을 완성하는 단계;를 거쳐 이루어지는 강도가 보강된 금속관의 제작방법을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 실시예는 금속관(100)을 보다 우수한 강도가 구비되도록 보강하는 보강부재(20)를 삽입할 수 있도록 분할 파이프부재(10)(10')로 양분하여 이의 내부에 보강부재(20)를 삽입한 상태에서 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 접합부(3)와 용접공(4)(4')을 통한 용접부(30)를 형성함으로써 강도를 보강한 금속관(100)을 구성한 데 그 특징이 있다.

상기 보강부재(20)는 내부가 빈 금속관(100)의 강도를 보강할 뿐 아니라 양분된 한 쌍의 분할 파이프부재(10)(10')를 연결하여 소정 형태의 금속관(100)을 제작하는 작용을 하게 되는 것으로, 보강부재(20)는 분할 파이프부재(10)(10')를 접합시 형성된 공간부(2)에 삽입되어 상하면은 분할 파이프부재(10)(10')의 상하 수직절곡부(1b)의 양단 사이에 접면되고, 양측면은 분할 파이프부재(10)(10')의 내측면에 접면되는 상태로 긴밀하게 삽입되므로 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 접합부(3)와 분할 파이프부재(10)(10')의 측면에 간격을 두고 뚫은 용접공(4)(4')을 통해 용접부(30)를 형성하게 되면 외부적으로는 일반적인 단일체의 금속관(100)을 구성하고 내부에는 보강부재(20)가 빈공간을 사방으로 지지하여 강도가 보강된 금속관(100)을 구성하게 되는 것이다.

여기서 분할 파이프부재(10)(10')의 접합부(3)에 대한 용접부(30)는 분할 파이프부재(10)(10')를 일체로 연결하여 한 개의 금속관(100)을 형성하는 작용을 하고, 분할 파이프부재(10)(10')의 측면에 뚫은 용접공(4)(4')에 대한 용접부(30)는 보강부재(20)와 분할 파이프부재(10)(10')를 일체가 되게 결합하여 단일화시키는 작용을 하게 된다.

상기한 실시예의 발명은 금속관(100)을 보강하기 위한 보강부재(20)를 금속관(100)의 내부에 삽입 설치하기 위해 금속관(100)을 양분하여 분할 파이프부재(10)(10')로 구성함으로써 보강부재(20)의 설치를 가능하게 하고 분할 파이프부재(10)(10')의 접합면을 용접하여 외관상으로는 용접부(30)만 노출되는 강도높은 금속관(100)을 형성하는 효과가 있으며 제작이 용이하여 실용화가 용이한 장점이 있다.

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도 4 내지 도 7은 본 발명의 보강부재(20)에 따른 다른 실시예를 도시한 예시도로서, 보강부재(20)를 분할 파이프부재(10)(10')의 접합한 상태에서 내부의 공간부(2)에 삽입되어 중첩된 양단 절곡부(1)에 형성된 걸림홈(6)(6')에 끼워 설치하는 보강판(7)(7')으로 구성하여 분할 파이프부재(10)(10')의 내부에 일정 간격을 두고 배치하고 용착함으로써 금속관(100)의 강도를 보강하는 것을 특징으로 하는 구조이다.

상기 보강판(7)(7')은 분할 파이프부재(10)(10')를 마주보게 접합한 내부에 형성된 공간부(2)에 긴밀히 삽입되는 크기의 변형된 사각판체 형상으로서 종방향의 중간 돌출부(8)는 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 절곡부(1)에 형성된 걸림홈(6)(6')에 끼워져 걸리는 높이로 이루어지고, 그 옆부분은 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 절곡부 사이 간격으로 들어갈 수 있는 낮은 높이로 형성되며, 양측면에는 분할 파이프부재(10)(10')의 내측벽에 밀착되어 지지하면서 용접공(4)(4')을 통해 분할 파이프부재(10)(10')와 용착되는 한 개 이상의 지지리브(9)(9')가 양측으로 절곡 형성되어 있다.

상기 보강판(7)(7')으로 금속관(100)을 조립함에 있어서는 먼저 한쪽의 분할 파이프부재(10)(10')의 절곡부(1)에 형성된 걸림홈(6)(6')에 상하 돌출부(8)가 끼워져 걸리도록 분할 파이프부재(10)(10')의 내측에서 끼워 넣으면 돌출부(8)는 걸림홈(6)(6')의 사이에 끼워질 수 있는 높이로 형성되어 있는 반면에 돌출부(8)의 양 옆부분은 절곡부(1)의 사이 간격으로 들어갈 수 있는 낮은 높이로 형성되어 있으므로 보강판(7)(7')은 분할 파이프부재(10)(10')의 내부로 쉽게 들어가게 되고 측면에 절곡 형성된 지지리브(9)(9')가 분할 파이프부재(10)(10')의 내측벽에 접면되어 지지되므로서 보강판(7)(7')의 절반이 한 쪽의 분할 파이프부재(10)(10')의 내부에 끼워져 설치되며, 이 상태에서 보강판(7)(7')의 남은 절반부분이 전기한 바와 같은 방법으로 끼워져 걸리도록 다른 한 쪽의 분할 파이프부재(10)(10')를 결합하게 되면 도 7에 도시된 바와 같이 보강판(7)(7')의 상하 돌출부(8)는 접합된 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 절곡부(1)의 걸림홈(6)(6')에 끼워지고 양측면에 절곡 형성된 지지리브(9)(9')는 분할 파이프부재(10)(10')의 내측벽에 접면되는 상태로 설치되어 분할 파이프부재(10)(10')를 내부에서 상하 좌우로 지지하게 되고 이 상태에서 상기 접합된 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 접합부(3)와 분할 파이프부재(10)(10')의 측면에 뚫은 용접공(4)(4')을 통해 분할 파이프부재(10)(10')와 보강부재(20)를 일체가 되게 용착하는 용접부(30)를 형성하게 되면 외부적으로는 일반적인 단일체의 금속관(100)을 구성하고 내부에는 보강판(7)(7')이 공간부(2)의 중간을 간격을 두고 지지하여 강도가 보강된 금속관(100)을 구성하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 두 가지 실시예는 양분된 분할 파이프부재(10)(10')를 접합한 내부에 삽입하는 보강부재(20)의 구조면에서 차이가 있으나 이들은 모두 양분된 분할 파이프부재(10)(10')를 연결하면서 소정 형태의 금속관(100)을 형성하고 또 내부의 빈공간을 보강부재(20)가 지지하여 강도를 보강하는 작용 효과 면에서는 동일하다.

이에 대한 선택은 강도를 고려하고 제작과정과 단가 면에서 유리한 구조로 선택될 수 있을 것이다.

이와같은 제작방법에 의해 제작된 본 발명의 금속관(100)는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 내부가 빈 금속관(100)의 내부가 보강부재(20)로서 지지되어 기존의 중공상태의 금속관(100)과 홈에 의한 강도를 보강한 종래 기술의 금속관(100)에 비해 전체 강도가 월등하게 보강된다.

둘째, 보강부재(20)가 금속관(100)의 내부 공간부(2)를 지지하므로 굽힘모멘트와 응력이 향상되어 수평하중과 횡방향으로 작용하는 외부하중에 대한 응력 대응을 할 수 있는 강도가 월등히 커져 내구성이 강화되고 휨 또는 절곡과 같은 변형이 쉽게 발생되지 않아 사용시 안정성을 증대시킬 수 있어 각종 재해를 예방할 수 있다.

셋째, 보강부재(20)는 양분된 분할 파이프부재(10)(10')를 연결하여 소정 형태의 금속관(100)을 형성하면서 내부의 강도를 보강하게 되므로 제작과정이 종래 특허보다 매우 간단하고 조립도 용이하며 단가도 저렴하여 대량생산이 가능한 효과가 있다.

1 : 절곡부 1a : 수평절곡부 1b : 수직절곡부 2 : 공간부 3 : 접합부 4, 4' : 용접공 5 : 사각파이프 6, 6' : 걸림홈 7, 7' : 보강판 8 : 돌출부 9, 9' : 지지리브 10, 10' : 분할 파이프부재 20 : 보강부재 30 : 용접부 100 : 금속관

Claims (5)

1. 사각형상의 금속관(100)을 양분한 형태로서 양단 내측에 절곡부(1)를 대향되게 형성한 한 쌍의 분할 파이프부재(10)(10')와, 상기 분할 파이프부재(10)(10')를 마주보게 접합한 상태에서 내부의 공간부(2)에 삽입되어 분할 파이프부재(10)(10')와 일체로 결합되면서 강도를 보강하는 보강부재(20)와, 상기 결합된 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 접합부(3)와 분할 파이프부재(10)(10')의 측면에 뚫은 용접공(4)(4')을 통해 분할 파이프부재(10)(10')와 보강부재(20)를 일체가 되게 용착하는 다수개의 용접부(30)를 포함하여 이루어진 것에 있어서, 상기 보강부재(20)는 분할 파이프부재(10)(10')를 마주보게 접합한 내부에 형성된 공간부(2)에 긴밀히 삽입되는 크기의 변형된 사각판체 형상의 보강판(7)(7')으로서, 상기 보강판(7)(7')은 종방향의 중간 돌출부(8)는 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 절곡부(1)에 형성된 걸림홈(6)(6')에 끼워져 걸리는 높이로 이루어지고, 그 옆부분은 분할 파이프부재(10)(10')의 양단 절곡부 사이 간격으로 들어갈 수 있는 낮은 높이로 형성되며, 양측면에는 분할 파이프부재(10)(10')의 내측벽에 밀착되어 지지하면서 용접공(4)(4')을 통해 분할 파이프부재(10)(10')와 용착되는 한 개 이상의 지지리브(9)(9')가 양측으로 절곡 형성되어 있는 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 강도가 보강된 고 하중용 금속관.
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