KR102142249B1

KR102142249B1 - 빔 조립체 및 그 것으로 건립된 건설물

Info

Publication number: KR102142249B1
Application number: KR1020157007676A
Authority: KR
Inventors: 블라다미르 트리프니코; 엔리코 바살레; 미카엘 칸델
Original assignee: 프라마톰 게엠베하
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2020-08-10
Also published as: US20150167299A1; CN104583502A; EP2888419B1; KR20150048200A; JP6200956B2; DE102012215151A1; EP2888419A1; JP2015535316A; WO2014033103A1

Abstract

본 발명은 빔 조립체에 관한 것이다. 빔 조립체는 두 개의 베어링들(4, 6) 사이에 배치되고, 길이 방향(8)을 따라 연장하고, 중앙 세그먼트(10)와 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14)로 길이 방향(8)으로 세로로 줄지어져 두 개의 헤드-플레이트 결합부들(22)을 통해 서로 연결되는 세 개 이상의 세그먼트들(10, 12, 14)로 이루어진 본질적으로 직선형인 빔(2)을 갖는 빔 조립체에 있어서, 베어링들(4, 6)은 길이 방향(8)으로 변위가 저지되고, 중앙 세그먼트(10)는 그것의 두 단부들 각각에서 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)를 가지고, 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14) 각각은 중앙 세그먼트(10)을 향하는 그것의 단부에서 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)를 가지고, 각각의 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)는 그 반대편에 위치된 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)에 대하여 상보적인 방식으로 지향되어, 그 것들이 함께 헤드-플레이트 결합부(22)를 형성하고, 각각의 헤드-플레이트 결합부(22)의 두 개의 헤드 플레이트들(18, 20)은 헤드 플레이트들(18, 20) 내의 개구들(26)을 통해 안내되는 연결하는 볼트들(28)을 통해 서로에 대하여 연결되고, 각각의 헤드-플레이트 결합부(22)의 하나 이상의 헤드 플레이트들(18) 내의 개구들(26)은 슬롯들(34)의 형상으로 구성되고, 두 개의 헤드-플레이트 결합부들(22)은 길이 방향(8)이 법선 방향인 평면에 대하여 반대 방향들로 기울어지고, 슬롯들(34)은, 세그먼트들(10, 12, 14)의 열 팽창 또는 열 수축의 경우에 중앙 세그먼트(10)가 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14)에 대하여 측방향으로 변위될 수 있도록, 배열 및 지향된다.

Description

빔 조립체 및 그 것으로 건립된 건설물{Beam assembly and construction erected therewith}

본 발명은, 두 개의 베어링들 사이에 배치되고, 길이 방향을 따라 연장하고, 중앙 세그먼트와 두 개의 외측 세그먼트들로 길이 방향으로 세로로 줄지어져 두 개의 헤드-플레이트 결합부들을 통해 서로 연결되는 세 개 이상의 세그먼트들로 이루어진 본질적으로 직선형인 빔을 갖는 빔 조립체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 빔 조립체로 건립된 건설물, 특히 강철 건설물에 관한 것이다.

강철 빔은, 의도된 사용 목적에 필요하게 길이방향상 단일편(one piece)으로 생산될 수 없고, 사용 위치로 이동될 수 없는 경우가 종종 발생한다. 오히려, 짧은 길이의 미리 제조된 세그먼트들이 건설 현장 상에서 서로 연결된다. 이 것은 헤드-플레이트 또는 엔드-플레이트 결합부들이라고 불리는 구성의 사용을, 성형되거나 결합된 헤드 플레이트들이 실제 빔 프로파일들의 단부들 상으로 서로 나사 결합되는 경우에, 종종 유발한다. 그러한 헤드 플레이트들은 일반적으로 빔의 길이 방향에 대하여 수직으로 지향된다.

원자력 시설들 내의 강철 건설물 뿐만 아니라 다른 분야에서 사용되는, 특히, 높은 수준의 하중이 가해지는 메인 빔들은 종종 온도의 영향으로부터 야기되는 명백한 억제 효과들을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 다른 한편으로, 그것들은 부과되는 하중 및 유발된 진동들, 예를 들어 지진들과 같은 모든 외부 하중들을 가능한 균일하게 해소할 수 있도록 설계 및 장착되어야 한다. 이것은 열 팽창을 보상하도록 가능한 억제력으로부터 자유롭게 장착하는 것에 대한 요구에 종종 상충될 수 있다. 일반적으로, 힘의 감소는 또한 지지 용량(load-bearing capacity)의 감소를 포함한다.

그러므로, 종래에, 열적인 억제력들이 가동 베어링들(movable bearings) 또는 부유 지지 베어링들(floating supporting bearings)를 사용하여 실현되는 연결부(억제에 자유로운 장착)의 축방향 이동가능성에 의해 대부분 고려되었다. 외부의 동적인 스트레스가 작용하는 경우에, 이러한 타입의 연결은 시스템을 통하여 균질하게 하중을 분산하기 위한 충분한 축 방향 힘의 양이 부족할 수 있다. 그 결과, 이러한 건설물들은 경제적인 관점에서 불만족스러울 수 있다.

본 발명의 목적은, 제어된 열적 억제력을 허용하면서, 동시에, 하중-해소 기능을 유지하며, 건설물 내에서 균일하게 분사되는 외력들을 갖는 대안적인 빔 조립체를 구현하는 것이다.

이러한 목적은, 독립 청구항 제1 항의 기술적 특징들에 의해 본 발명에 따라 달성된다.

따라서, 도입부에서 언급된 종류의 빔 조립체로서,

중앙 세그먼트(10)는 그것의 두 단부들 각각에서 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)를 가지고, 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14) 각각은 중앙 세그먼트(10)을 향하는 그것의 단부에서 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)를 가지고,

각각의 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)는 그 반대편에 위치된 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)에 대하여 상보적인 방식으로 지향되어, 그 것들이 함께 헤드-플레이트 결합부(22)를 형성하고,

각각의 헤드-플레이트 결합부(22)의 두 개의 헤드 플레이트들(18, 20)은 헤드 플레이트들(18, 20) 내의 개구들(26)을 통해 안내되는 연결하는 나사들 또는 연결하는 볼트들(28)을 통해 서로에 대하여 연결되고,

각각의 헤드-플레이트 결합부(22)의 하나 이상의 헤드 플레이트들(18) 내의 개구들(26)은 슬롯들(34)의 형상으로 구성되고,

두 개의 헤드-플레이트 결합부들(22)은 길이 방향(8)이 법선 방향인 평면에 대하여 반대 방향들로 기울어지고, 슬롯들(34)은, 세그먼트들(10, 12, 14)의 열 팽창 또는 열 수축의 경우에 중앙 세그먼트(10)가 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14)에 대하여 측방향으로 변위될 수 있도록, 배열 및 지향되는,

빔 조립체가 제공된다.

본 발명의 기초가 되는 과제는 이에 똑바르고 비용-효율적인 강철 건설물에 의해 해소된다. 요구되는 모든 것은 및 슬롯 연결부 내의 스크류들, 압연 프로파일들(rolled profiles) 및 금속 시트들(metal sheets)을 포함하는 것이다; 이때, 어떠한 특별한 구성들이 요구되는 것은 아니다.앞서 언급된 구성들의 똑바른(straightforward) 결합은 온도의 작용 하에서 억제-감속된 장착을 달성하고, 동시에, 외부 하중들에 대한 지지 용량을 유지한다. 열적인 부하 하에서 세그먼트들의 축방향 팽창은 길이 방향에 수직한 방향으로 건설물이 측방향 항복(lateral yielding)함으로써 보상된다. 여기서 높은 억제력들 헤드 플레이트들의 사이의 정지 마찰을 이겨내고, 상기 정지 마찰은 나사-결합(screw-connection)의 부분적인 프리스트레싱(prestressing)에 의해 실현된다. 외부의 정적인 및/또는 동적인 하중들의 결과로서 빔의 중앙 세그먼트의 측방향 항복은 대조적으로 설계적인 이유들을 위해 가능하지 않다. 온도에 의한 작용이 중단된 이후에, 세그먼트들은 다시 수축하고, 이는 측방향으로 지향되는 복원력을 자동으로 야기하고, 이는 중앙 세그먼트를 시작 위치 내로 다시 돌려 놓는다.

통상적인 시나리오는 빔의 세그먼트들이 보통의 온도에서 정렬(in line/alighnment)되고, 중앙 세그먼트가 상당한 온도의 증가 시에 측방으로 밀어내는(push) 상황일 것이다. 다만, 온도의 감소, 이에 세그먼트들의 축소에 상응하게 반응하는 시스템 설계를 하는 것이 또한 가능할 것이고, 여기서, 특정 거리만큼, 변위된 상태(diplaced state)는 기본 상태(basic state)이다. 만일, 기본 상태에서, 연결하는 스크류들 또는 연결하는 볼트들은 슬롯들의 중앙에 근접하게 위치되고, 따라서, 중앙 세그먼트는 정렬 상태로부터 몇몇 방향으로 밀어질 것이다, 즉, - 온도의 변화의 종류에 의존하여- 두 방향들로의 이동의 자유가 있다.

개별적인 중앙-세그먼트 헤드 플레이트의 기울임 축이 - 및, 이에 따라, 헤드 - 플레이트 결합부 내에서 그 반대편에 위치한 외측-세그먼트 헤드 플레이트의 기울임축도 - 길이 방향에 대하여 수직으로 지향되는 것이 유리하다. 또한, 두 개의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들의 기울임 축은 바람직하게 서로 평행하게 지향되고, 두 개의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들은 길이 방향을 법선으로하는 평면에 대해 바람직하게 동일한 기울임 각을 가진다. 이 기울임 각은 바람직하게 30º 내지 60º이고, 바람직하게 45º이다. 이는 앞서 기술된,세그먼트들의 열적 팽창의 결과로서 중앙 세그먼트의 자동 측방향 변위에 대한 최적의 지원을 제공하고, 한편, 지지 용량이 가능한 가장 좋은 방식으로 유지되게 한다. 방향 및 각도에 대한 앞서 언급된 세부 사항들로부터의 상대적으로 작은 편차들이 그럼에도 불구하고 예를 들어, 기울임 축의 약간의 비틀림 또는 꼬임의 결과로서 또는 헤드-플레이트 결합부들의 약간의 상이한 기울임의 결과로서 있을 수 있다.

슬롯들은, 중앙 세그먼트의 측방향 변위 동안, 그리고, 물론, 배열되고 지향되는 각각의 헤드-플레이트 결합부의 연결하는 볼트들 또는 연결하는 스크류들에 대한 가이드 레일들로서 특정 거리까지, 상응하는 헤드 플레이트 내에서 작용하고, 이에, 상기 변위가능성을 가능케 한다. 앞서 기술된 기하 구조상의 편리한 조합에서, 슬롯들은 각각의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트의 기울임 축에 수직하게 지향된다.

바람직한 변형예에서, 헤드-플레이트 결합부의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들 내의 개구들은 슬롯들의 형상으로 구성되고, 외측-세그먼트 헤드 플레이트들 내의 그것들은 둥근 홀들의 형상으로 구성된다. 그러나, 반대의 경우도 있을 수 있다. 연결하는 스크류들 또는 연결하는 볼트들은 여기서 두 개의 개구들을 통해, 즉, 헤드-플레이트 결합부의 두 개의 헤드 플레이트들을 통해, 편리하게 가이드/삽입되며 스크류 헤드들에 의해 및/또는 너트들에 의해 외부로부터 고정되고, 그것들은 개구들의 둘레에 걸쳐 측방향으로 결합하며 헤드 플레이트들 상에 안착한다. 그러나, 가능한 변형예에서,연결하는 볼트들은, 다른 헤드 플레이트 내의 슬롯들을 통해 삽입되고 너트에 의해 외부에서 고정되는 헤드-플레이트 결합부의 두 개의 헤드 플레이트 중 하나 이상 상으로 성형 또는 결합(예를 들어, 용접)될 수도 있다.

슬롯들은 유리하게 주변이 완전히 둘러싸이고, 즉, 슬롯들은 모든 측면들에서 헤드 플레이트에 의해 둘러싸이고 예를 들어 그것들의 외측 둘레의 방향으로 틈(open)이 없다. 이것은 중앙 세그먼트의 측방향 변위가능성을 제한하고, 중앙 세그먼트가 빔으로부터 측방향으로 떨어질 수(fall) 없게 한다. 여기서 중앙 세그먼트의 최대의 측방향 변위 경로는 설계-호환적인 범위 내에 놓인다. 이는 빔의 안정성 및 지지 용량이 임계 값 이하로 내려가지 않는 것을 보장한다.

이미 나타낸 바와 같이, 헤드 플레이트 결합부의 두 개의 헤드 플레이트들은, 빔의 설치 동안, 해제 가능한 힘-맞춤식(force-fitting) 연결 요소들에 의해 서로 맞대어 편리하게 버티거나(braced) 또는 조여(claimped)진다. 이러한 목적을 위해, 특히 나사산이 있는 볼트들의 형태인 및/또는 캡 스크류들의 형태인 연결 볼트들 또는 나사-결합(screw-connection)을 형성하는 데 적합하고 보통 연관된 너트들을-가능하다면 와셔(washers)와 조합됨- 이용하여 또는, 대안으로서, 꽂임촉 핀(dowel pin) 등을 이용하여 결합되는 본질적으로 원통형인 줄기(cylindrical stem)를 갖고 공정에서 인장력이 작용되는 유사한 요소들이 바람직하게 사용된다. 두 개의 헤드 플레이트들은 유리하게 서로 맞대어 버티어(braced), 예를 들어, 스크류들 또는 너트들의 적절히 단단한 밀착에 의해, 온도의 작용 하에서 (부분적인 프리스트레싱) 중앙 세그먼트의 측방향 변위가능성을 유지한다.

편리한 구성예에서, 빔은 강철 빔이고, 그 것의 개별적인 세그먼트들이 예를 들어 단부 측들 상으로 성형 되거나 결합된, 특히, 용접된 헤드 플레이트들을 갖는 압연 프로파일의 형태로 생산된다. 대안으로서, 빔 또는 적어도 빔의 개별 구성 부분들은 다른 재료들, 특히, 현대의 복합 재료들 등으로 생산될 수도 있다. 그 부분에 대한, 개별적인 빔 세그먼트들은 종래의 방식으로 분할(segmented)될 수 있고, 즉, 본래부터 분할된 서브-세그먼트-예를 들어, 길이 방향에 수직하게 지향된 헤드-플레이트 결합부-들로 만들어질 수 있다. 주로, 예를 들어, 다섯 개의 세그먼트들로 만들어지고 제2 및 제4 세그먼트들이 길이 방향에서 보여지는 바와 같이 앞서 기술된 방식인 측방향 변위가능성을 위하여 설계되는 빔을 생산하는 것도 또한 가능하다. 이 경우, 제1 내지 제3 세그먼트들의 조합 또는 제3 내지 제5 세그먼트들의 조합이 단일 세그먼트로 고려될 수 있기 때문에, 그러한 구성은 또한 청구항들의 용어에 의해 포괄된다.

헤드 플레이트들은 바람직하게 평면 접촉 면들을 갖고, 그 것은 그 개별적인 연결 대상에 대한 틸팅 방지식(tilt-resistant) 및 비틀림 강성 지지(torsionally rigid support), 및 그에 대한 연결을 가능하게 하고, 그 것은, 빔의 중앙 세그먼트가 측방향으로 변위될 때, 미끄럼 면들(sliding surfaces)를 형성한다. 대안적인 구성 예에서, 접촉 면들은 또한 변위 방향을 따라 지향되는 계단형 성형부를 가질 수 있고, 이는 측방향 변위에 대한 가이드 레일을 생성한다. 특히, 단일빔(solid beam)들의 경우, 또는 밀폐 박스형(closed box) 프로파일의 경우에, 연결하는 요소들의 결합 및 설치를 위하여 연결하는 요소들에 접근하는 것을 용이하게 하고 유지 목적을 위하여, 헤드 플레이트들은 빔 프로파일들을 넘어서 측방향으로 돌출하는 플렌지들을 가질 수 있다. 대안으로서, 밀폐 및/또는 단일 프로파일들의 경우에, 적절한 접근 개구들(access openings)이 재료 내부로 도입되는 것도 또한 가능하다.

기술된 빔 조립체는 편리하게 강철 건설물 또는 구조물, 특히, 강철 플랫폼 또는 지지 프레임, 예를 들어, 원자력 시설 또는 몇몇 다른 산업 플랜트의 구성 부분이다.

본 발명에 따른 사상(concept)은 새로운 강철 건설물들 및 기존의 것들을 업그레이드하는 것에 적합하다. 여기서 구조물의 기하 구조는 실제 용어들에 영향받지 않고, 빔 연결부는 작업장(workshop) 내에서 대부분 미리제조(prefabricated)될 수 있다.

본 발명에 의해 달성되는 이점들은, 특히, 개별적인 세그먼트들이 슬롯/나사-결합들 및 특정한 연결 기하 구조로 부분적으로 프리스트레싱된(prstressed) 헤드-플레이트 결합부에 의해 서로 연결되는 빔의 분할된 구성이 열적인 억제 효과들에 의해 야기된 응력 상태(stressing)의 제어된 감소가 측방향 항복에 의해 실현되는 것을 가능케 하고, 동시에 외력에 대한 굽힙 지지 용량이, 열적인, 정적인 및 동적인 하중이 작용하는 건설들에서, 다른 특별한 구성들 없이 직선형 강철-건설물 기준(principle)을 사용하여 정밀하게 유지된다.

이 것은 다음을 야기한다.

● 동작 또는 설치 위치에서, 휨 강성인(flexurally rigid), 지지 연결(load-bearing connection),

●강철 건설물에서 유도 억제 스트레싱(constraint-induced stressing)의 감소를 위한 추가적인 설계 옵션,

● 건설물에 사용되는 재료의 양이 전체적으로 감소됨으로써, 종래에 비해 더 비용 경제적인 설계

● 열적인 스트레싱 하의 팽창하면서 및 외력에 대한 지지 용량이 동시에 유지되는 조합을 갖는 단일 건설물.

본 발명의 예시적인 실시예는 이하에서 도면을 참조하여 더 상세히 설명되고, 여기서, 간략화되고 도식화된 도면들이 각 경우에 도시된다.
도 1은 주변 온도에서 본 발명에 따른 빔의 제1 구성을 통과하는 길이 방향 단면을 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 빔에서 도 1의 A-A에 의해 지칭되는 단면 라인을 통과하는 단면을 도시한다.
도 3은 도 1에 따른 빔에서 도 1의 B-B에 의해 지칭되는 단면 라인을 통과하는 단면을 도시한다.
도 4는 상승된 온도에서 도 1에 따른 빔의 제2 구성을 통과하는 길이 방향 단면을 도시한다.
도 5은 도 4에 따른 빔에서 도 4의 C-C에 의해 지칭되는 단면 라인을 통과하는 단면을 도시한다.

동일한 부분들에 대해 모든 도면들에서 동일한 부호가 제공된다.

도 1에서 주변 온도(ΔT=0)에서의 길이 방향 단면(longitudinal section)으로 도시되는, 빔(beam)(2)은 직선형으로 신장된 강철 빔(elongate, rectilinear steel beam)의 형태이고, 이는 예를 들어, 상부 베어링(4) 및 하부 베어링(6) 사이에 수직하게 조임식 고정(clamp)된다. 길이 방향(8)에서 빔(2)의 전체 길이는 부호 L로 지칭된다. 두 베어링들(4, 6)은, 예를 들어 건설(construction) 수단 또는 고정(anchoring) 수단에 의해, 길이 방향(8)으로의 변위가 저지된다(obstruct). 특히, 베어링들은 고정된 베어링들일 수 있다. 다른 설계들에서, 빔(2)은 평행하게 또는 비스듬하게(obliquely) 배치되는 것이 또한 가능할 수 있다.

빔(2)은 세 개의 본래 분리된 세그먼트들(10, 12, 14)로부터 제작되고(constructed), 즉, 중앙 세그먼트(10), 상부 외측 세그먼트(12) 및 하부 외측 세그먼트(14)는, 건설 현장에서, 작업장(workshop) 내 조립되어 서로 부착되고, 서로에 대해 연결된다. 세 개의 세그먼트들(10, 12, 14)의 각각은 예를 들어 대칭적인 I-빔 프로파일로 형성된 빔 요소(16)을 가진다. 빔(2)의 프로파일은 본질적으로 전체 연장 길이에 대해 일정하다. 물론, 다른 프로파일들을 사용하는 것도 또한 가능하다. 적절하다면, 세 개의 요소들(10, 12, 14)는 또한 상이한 프로파일들 및/또는 길이 방향으로 변동하는 프로파일들을 가질 수도 있다.

연결들을 생성하기 위하여, 두 단부들에서, 중앙 세그먼트(10)에 빔 개별적인 편평한 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(respective flat central-segment head plate)(18)가 제공되고, 이는 요소(16) 상에 용접된다. 상응하는 설계의, 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14)은, 각 경우, 중앙 세그먼트(10)으로 지향되는 그 단부에서 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)를 가지고, 이는 완전히 설치된 상태에서 두 개의 헤드-플레이트 결합부들(22)을 형성한다. 두 개의 헤드-플레이트 결합부들(22)의 각각에서, 연관된 연결 상대들의 외측으로 지향되는 접촉면들은 전체 측방향 연장부(entire lateral extent)에 걸쳐 편평하게(flatly) 놓인다.

이에, 높은 굽힘 내하력(high bending load-bearing capacity)을 유지하는 동안, 빔(2)은 두 개의 베어링들(4, 6) 사이에 가능한 속박으로부터 자유로운 방식으로 장착되고, 헤드-플레이트 결합부들(22)은 특정 기울기(specific inclination)로 구성된다. 정밀하도록, 두 개의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들(18)은 각 경우 가상의 기울임 축들(24)에 대해 평행한 방향에 대해 반대 방향으로 그들이 기울어진/틸팅된 상태에서 배열된다. 두 개의 기울임 축들(24)는 서로에 대해 평행하고 길이 방향(8)에 대해 수직하게 진행하고, 여기 도 1에서 가상의 평면에 대해 수직하게 및 빔 프로파일의 대칭축들(axes of symmetry) 통과하여 진행한다. 두 개의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들(18)의 각각은, 수평에 대해(그리고 이에 수직에 대해), 또는 더욱 일반적인 용어로 설명해서 길이 방향(8)이 법선 방향인 평면에 대해 45 º인 기울임 각도(α)를 가진다. 반대 방향들로 길울어짐으로써, 도 1에 따른 단면도에서, 두 개의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)들은, 만일 그들이 왼쪽으로 적절하게 연장되었다면, 그 측면 상에 놓이는 V형상을 형성할 수 있다. 외측-세그먼트 헤드 플레이트들(20)은 동조하는(coordinated), 상보적인(complementary) 방식으로 기울어진다. 이러한 목적을 위해, 세 개의 세그먼트들(10, 12, 14)의 빔 요소들(16)은 절적히 기울어진 방식(미터-컷 코너 연결들(miter-cut corner connections)에 유사한 방식)으로 단부 연결들에서 커팅(cut)되고, 헤드 플레이트들(18, 20)은 빔 요소들(16)의 단부 에지들 상으로 용접된다. 따라서, 도 1에서, 중앙 세그먼트들(10)은 이등변, 대칭 사다리꼴의 윤곽선을 가진다.

개별적인 헤드-플레이트 결합부(22)에서 서로에 대해 반대로 위치되는, 헤드 플레이트들(18, 20)은 나사 고정(screw-connection)에 의해 영구적으로 연결된다. 이러한 목적을 위하여, 도 2 및 3의 도시에 따른 헤드 플레이트들(18, 20)에는 적절하게 위치된 개구들(apertures)(26) 또는 천공들(bores)이 제공되고, 이를 통해 나사산이 있는 볼트들(28), 바람직하게 두 단부 영역들에서 두 반대 방향으로 지향된 나사산이 있는 부분들을 갖는 볼트들이 삽입되어 나사 조임된 너트들(30)에 의해 두 측면들로부터 고정되고, 이는 개구들에 걸쳐 측방향에서 결합되고 헤드 플레이트들 상에 놓인다. 대안으로서, 하나의 너트에 의해 각각 고정되는 캡 스크류(cap screw)를 사용하는 것도 또한 가능하다.

본 예시적인 실시예에서, 구체적인 용어들로서, 개별적인 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)의 개구들(26)은, 각 경우 삽입될 스크류 스탬(screw stem) 또는 나사산이 있는 볼트(28)의 직경에 비해 약간 큰 직경을 갖는 둥근 홀들(round holes)(32)의 형태로 구성된다(도 2). 개별적인 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)에서, 개구들(26)은, 각 경우 상입될 스크류 스탬 또는 나사산이 있는 볼트(28)의 직경에 비해 유사하게 약간 큰 폭을 갖는 슬롯들(slots)(34)의 형태로 구성되고, 그럼에도 불구하고 그 볼트 또는 스크류 스탬의 길이는 그 폭에 비하여 상당히 크다(도 3).

완전히 설치된 위치에서, 개별적인 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)의 슬롯들(34)의 길이 방향(36)은 그 중앙-세그먼트 헤드 플레이트의 기울임 축(24)에 수직하게, 이 경우 도 1의 가상의 평면에 평행하게, 진행한다. 세 개의 세그먼트들(10, 12, 14)이 길이 방향(8)로 보여지는 바와 같이 나란히/정렬되게 위치하는 도 1에 도시된 구성의 경우에, 나사산이 있는 볼트들(28) 또는 스크류 스탬들이 슬롯들(34)의 그 단부에 위치하는 경향이 있도록 둥근 홀들(32)에 대하여 슬롯들(34)은 위치되고, 그 단부는 사다리꼴의 긴 밑변(long base side of the trapezoid), 즉, 도 2의 오른쪽 단부로 지향된다.

기술된 건설의 결과로서, 온도가 증가하는 경우(DT>0)에, 세 개의 세그먼트들(10, 12, 14)의 일부가 길이 방향(8)으로 확장되는 것 두 개의 외측 세그먼트들(12,14)가 두 베어링들(4, 6) 사이에서 단단히 조임 고정되는 사실에 수반하는 시도들이 중앙 세그먼트(10)가 길이 방향(8)을 횡단하는 방향으로, 사다리꼴의 긴 밑변, 즉, 이 경우 오른쪽 방향으로 합성력(resultant force)을 받는 것을 야기한다.

적절한 레벨로 세팅된 스크류-연결들의 프리스트레싱(prestressing)의 경우에, 이는 도 1을 기초로 하는 초기 상태에 대한 최소의 온도 차이(DT)를 초과한 때를 의미하며, 그 최소 온도 차이는 두 개의 헤드-플레이트 결합부(22)의 헤드 플레이트들(18, 20)의 정지 마찰력을 극복하는 것에 필요한 것이고, 이 경우에, 중앙 세그먼트(10)는 앞서 언급된 방향으로 이동, 즉, 측방향으로 항복(yield)한다. 여기서, 헤드 플레이트들(18, 20)의 접촉 면들을 접촉하는 것은, 한 편으로, 길이 방향(8)을 횡단하는 방향으로 힘을 굴절시키는 것을 야기하고, 다른 한편으로, 상호 미끄럼 면들(mutual sliding surfaces)을 형성한다. 중앙 세그먼트 헤드 플레이트들(18) 내의 슬롯들(34)은 필요한 병진운동 자유도(degree of translator-movement freedom)에 도움이 되고, 또한, 도 2에 도시된 영유 공간의 방향으로, 즉, 이 경우 왼쪽에서 그들에 대해 상대적으로 변위되는 나사산이 있는 볼트들(28) 또는 스크류 스탬들에 대한 가이드 레일을 형성한다.

온도 차이(DT)가 더 높아질수록, 중앙 세그먼트의 측방향 이동가능성은 증가한다. 이동 거리는 슬롯들(34)의 유한한 길이 방향 범위에 의해 제한되고, 이들은 두 단부들에서 밀착한다.

도 4에서, 최대 이동 상태가 도시된다(DT>>0). 나사산이 있는 볼트(28) 또는 스크류 스탬은, 이 경우, 슬롯들(34)의 그 단부들에 위치하고, 이들은 사다리꼴의 짧은 밑변(short base side of the trapezoid)을 향하여 지향되고, 여기서, 슬롯들(34) 및 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)의 외측 둘레 사이의 남은 재료 가로대들(crosspieces)은 단부 정지부들(end stops)로 작용한다(도 5). 빔 프로파일의 대칭축을 따라 각 경우 측정되는, 세 개의 세그먼트들(10, 12, 14)의 전체 길이의 합은 본래의 L1+L2+L3로부터 이제 (L1+DL1) + (L2+DL2) + (L3+DL3)로 증가한다. 이러한 두 길이 치수들 사이의 차이는 도 4에서 f_a에 의해 지칭된다. 그러나, 이동(f_a)에 의한 중앙 세그먼트(10)의 측방향 이동은 빔(2)의 전체 길이(L)이 동일하게 유지되는 것을 야기한다. 이러한, L1=L3인 특별한 경우에서, 이에 따라, 적어도 대략적으로 DL1=DL3이나 이러한 대칭은 일반적으로 당연한 것은 아니다.

오직 온도가 추가적으로 증가한 경우에만, 빔(2)은 상당한 레벨의 구속력을 받고, 이는 빔(2)의 상응하는 조임 압축(pinching compression) 또는 굽힘 변형(bending deformation)을 초래하거나, 베어링들(4,6)을 느슨하게(loosening) 하거나, 나사산이 있는 볼트들(28)나 스크류 스탬들의 변형(shering)을 초래한다.

중앙 세그먼트(10)의 이동은 가역적(reversible)이다. 도 4에 도시된 구성은 후속하는 온도의 감소 및 이에 도 1에 도시된 구성을 야기하는 상응하는 세그먼트들(10, 12, 14)의 축소를 위해 초기 상태로서 사용되는 것도 또한 가능하다.

2: 빔
4: 상부 베어링
6: 하부 베어링
8: (빔(2)의) 길이 방향
10: 중앙 세그먼트
12: 상부 외측 세그먼트
14: 하부 외측 세그먼트
16: 빔 요소
18: 중앙-세그먼트 헤드 플레이트
20: 외측-세그먼트 헤드 플레이트
22: 헤드-플레이트 결합부
24: 기울임 축
26: 개구
28: 나사산이 있는 볼트
30: 너트
32: 둥근 홀
34: 슬롯
36: (슬롯(34)의)길이 방향
α: 기울임 각도

Claims

두 개의 베어링들(4, 6) 사이에 배치되고, 길이 방향(8)을 따라 연장하고, 중앙 세그먼트(10)와 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14)로 길이 방향(8)으로 세로로 줄지어져 두 개의 헤드-플레이트 결합부들(22)을 통해 서로 연결되는 세 개 이상의 세그먼트들(10, 12, 14)로 이루어진 본질적으로 직선형인 빔(2)을 갖는 빔 조립체에 있어서,
베어링들(4, 6)은 길이 방향(8)으로 변위가 저지되고,
중앙 세그먼트(10)는 그것의 두 단부들 각각에서 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)를 가지고, 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14) 각각은 중앙 세그먼트(10)을 향하는 그것의 단부에서 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)를 가지고,
각각의 외측-세그먼트 헤드 플레이트(20)는 그 반대편에 위치된 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)에 대하여 상보적인 방식으로 지향되어, 그 것들이 함께 헤드-플레이트 결합부(22)를 형성하고,
각각의 헤드-플레이트 결합부(22)의 두 개의 헤드 플레이트들(18, 20)은 헤드 플레이트들(18, 20) 내의 개구들(26)을 통해 안내되는 연결하는 볼트들(28)을 통해 서로에 대하여 연결되고,
각각의 헤드-플레이트 결합부(22)의 하나 이상의 헤드 플레이트들(18) 내의 개구들(26)은 슬롯들(34)의 형상으로 구성되고,
두 개의 헤드-플레이트 결합부들(22)은 길이 방향(8)이 법선 방향인 평면에 대하여 반대 방향들로 기울어지고, 슬롯들(34)은, 세그먼트들(10, 12, 14)의 열 팽창 또는 열 수축의 경우에 중앙 세그먼트(10)가 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14)에 대하여 측방향으로 변위될 수 있도록, 배열 및 지향되고,
중앙 세그먼트(10)의 이동은 가역적이어서, 세그먼트들(10, 12, 14)의 열 팽창에 의해 중앙 세그먼트(10)가 두 개의 외측 세그먼트들(12, 14)에 대하여 초기 상태로부터 측방향으로 변위된 후, 세그먼트들(10, 12, 14)의 열 수축에 의해 중앙 세그먼트(10)가 초기 상태로 복귀하는,
빔 조립체.
제1 항에 있어서, 각각의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)의 기울임 축(24)는 길이 방향(8)에 수직하게 지향되는,
빔 조립체.
제2 항에 있어서, 두 개의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들(18)의 기울임 축들(24)은 서로 평행하게 지향하는,
빔 조립체.
제3 항에 있어서, 두 개의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들(18)은 길이 방향(8)이 법선 방향인 평면에 대하여 동일한 기울임 각도(a)를 갖는,
빔 조립체.
제4 항에 있어서, 기울임 각도는 30 º 내지 60 º인,
빔 조립체.
제 3 항에 에 있어서, 슬롯들(34)은 각각의 중앙-세그먼트 헤드 플레이트(18)의 기울임 축(24)에 대해 수직하게 지향되는,
빔 조립체.
제1 항에 있어서, 중앙-세그먼트 헤드 플레이트들(18) 내의 개구들(26)은 슬롯들(34)의 형상으로 구성되고, 외측-세그먼트 헤드 플레이트들(20) 내의 그것들은 둥근 홀들(32)의 형상으로 구성되는,
빔 조립체.
제1 항에 있어서, 슬롯들(34)은 주변이 완전히 둘러싸이는,
빔 조립체.
제1 항에 있어서, 각각의 연결하는 볼트(28)은 나사산이 있는 볼트 또는 캡 스크류의 형상으로 설계되는,
빔 조립체.
제1 항에 있어서, 헤드-플레이트 결합부(22)의 두 개의 헤드 플레이트들(18, 20)은, 완전히 설치된 상태에서, 온도의 작용 하에서 중앙 세그먼트(10)의 측방향 변위가능성을 유지하도록 서로가 맞대어 버티는,
빔 조립체.
제1 항에 있어서, 빔(2)는 강철 빔인,
빔 조립체.
제1 항에 있어서, 빔(2)는 수직으로 지향되는,
빔 조립체.
강철 플랫폼인 건설물에 있어서,
제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 빔 조립체를 갖는 건설물.