KR20000041004A - Steel-frame structure equipped with junction unit with slit formed - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A steel-frame structure is provided to prevent a generation of crack in a joined portion and to have the excellent earthquake-proof efficiency without forming a scallop. CONSTITUTION: A tensile and a compressing stresses added to flanges(210) are charged in the middle of an end of a web(220) contacted in a column(100). A slit(300) to improve the structural efficiency of the joined portion is formed by semi-rigid connecting a shear plate(230) to charge a shear. To fix the shear plate(230) in the side of the column(100), the slit(300) has a welding line(230) welded a girth of contacted face in the shear plate(230). A semi-space(301) formed by the slit(300) does not cross the welding line(231) of the shear plate(230) and a welding line(211) of flanges(210). The slit(300) offers a space to stably weld the semi-rigid connection of the shear plate(230). A welding defect is prevented without crossing welding lines(211,231).

Description

슬릿이 형성된 접합부를 구비한 철골구조Steel structure with slit joint

본 발명은 슬릿이 형성된 접합부를 구비한 철골구조에 관한 것이며, 특히 강접(rigid connection)되도록 용접되는 철골구조의 접합부에 슬릿을 형성시켜 구조적성능을 높이는 철골구조에 관한 것이다.The present invention relates to a steel structure having a joint formed with a slit, in particular to a steel structure to increase the structural performance by forming a slit in the joint of the steel structure welded to be rigid (rigid connection).

일반적으로, 철골구조물은 기둥(column)과 보(beam)로 구성되어 있다. 그리고, 기둥과 보의 접합부는 접합방식에 따라서 강접과 약접과 약접으로 분류된다.In general, steel structures are composed of columns and beams. The joints of the pillars and beams are classified into rigid joints, weak joints, and weak joints according to the joining method.

여기에서, 약접이란 기둥과 보가 볼트로만 체결된 핀접합(pin connection)된 상태를 의미하고, 강접이란 용접으로 접합된 상태를 의미한다. 강접은 대개 약접에 비해서 제작은 복잡하나 소성변형능력이 우수하기 때문에 큰 외력을 받는 부위에 사용된다. 그러나 강접을 해도 지진 등의 큰 외력이 작용하는 경우 접합부의 스캘럽(scallop)에서 응력집중현상이 발생되어 파괴되는 사례가 빈번하다.Here, the abbreviation refers to a pin connection state in which the pillar and the beam are fastened only by bolts, and the rigid contact refers to a state in which the post is joined by welding. Steel joints are usually more complicated than welded joints, but they are used in areas that are subject to large external forces due to their superior plastic deformation capacity. However, even if a strong external force such as an earthquake is applied even in the case of a strong joint, stress concentration phenomenon occurs frequently in the scallop of the joint is often destroyed.

종래 기술에 따른 철골구조는 도 1에 보이듯이, 각형강관기둥(10)에 "H"자 형강보(20)가 접합된 실례를 나타낸다. 상기 기둥(10)과 보(20)의 결합에서, 보(20)의 하부 플랜지(flange)와 원 "A"로 표시된 상부 플랜지(21)는 대부분의 인장 및 압축하중을 전담하고, 웨브(22 ; web)는 전단하중을 전담한다. 전단하중은 상대적으로 상기 인장 및 압축하중에 비해 약하다.Steel structure according to the prior art, as shown in Figure 1, shows an example in which the "H" shaped steel beam 20 is bonded to the square steel tube column (10). In the combination of the column 10 and the beam 20, the lower flange of the beam 20 and the upper flange 21, denoted by the circle "A", are responsible for most of the tensile and compressive loads, and the web 22 ; web) is dedicated to shear loads. Shear loads are relatively weak compared to the tensile and compressive loads.

상기 접합부에는 상기 기둥(10)과 보(20)를 접합하기 위해서 보(20)의 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지는 기둥과 완전용접을 하고, 보(20)의 웨브(21)를 직접 기둥에 모살용접을 한다. 또한, 직사각 판형상의 시어 플레이트(23 ; shear plate)는 기둥과 용접되고, 보(20)의 웨브(21)에 다수의 볼트를 이용하여 반강접(semi-rigid connection)된다.In order to join the pillar 10 and the beam 20 to the joint portion, the upper flange 21 and the lower flange of the beam 20 are completely welded with the pillar, and the web 21 of the beam 20 is directly pillared. We do a mass welding on. In addition, a rectangular shear plate 23 is welded to the column and semi-rigid connection to the web 21 of the beam 20 using a plurality of bolts.

도 2에 보이듯이, 상기와 같은 보(20)의 상부 플랜지(21)에는 현장제작형인 경우, 보의 하부 플랜지와 동일한 방향의 개선각을 갖는 경사면(26)이 형성되어 있다. 이런 경사면(26)의 개선각은 공장제작형인 경우, 하부 플랜지의 개선각과 반대 방향으로 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, the inclined surface 26 having the improvement angle in the same direction as the lower flange of the beam is formed in the upper flange 21 of the beam 20 as described above. The improvement angle of this inclined surface 26 is formed in the direction opposite to the improvement angle of the lower flange when it is a factory production type.

그러나, 현장제작형이든지 공장제작형이든지 보(20)의 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지의 안쪽모서리에는 용접선을 서로 교차시키지 않게 하는 부채꼴 형상의 스캘럽(25 ; scallop)이 형성되어 있다. 또한, 스캘럽(25)이 형성된 부위에는 보(20)의 플랜지(21)와 기둥(10)의 접합을 보강하는 백 플레이트(24 ; back plate)가 용접되어 있다.However, whether it is a field production type or a factory production type, a flat scallop 25 is formed in the inner edges of the upper flange 21 and the lower flange of the beam 20 so as not to intersect the weld lines. In addition, a back plate 24 (rear back plate) for reinforcing the joint between the flange 21 of the beam 20 and the pillar 10 is welded to the site where the scallop 25 is formed.

상기 스캘럽(25)은 용접에서 용접선 교차에 따른 용접결함을 방지하고 응력집중을 완하하는 역할을 한다.The scallop 25 serves to prevent welding defects due to the welding line crossing in the welding and to relieve stress concentration.

그러나, 이런 스캘럽이 형성된 접합부를 구비한 철강구조는 지진과 같은 매우 큰 외력의 작용시에, 용접결함 방지 및, 응력집중을 완하하는 스캘럽에서 파괴가 발생하는 단점이 있다.However, a steel structure having such a scallop formed joint has a disadvantage in that, when a large external force such as an earthquake is applied, breakage occurs in the scallop that prevents welding defects and relieves stress concentration.

따라서, 스캘럽의 형상을 개선하고자 하는 많은 노력이 진행되었으나, 응력집중으로 인한 스캘럽 단부에서의 균열발생을 억제시키지 못했다.Therefore, many efforts have been made to improve the shape of the scallop, but the crack generation at the end of the scallop due to the stress concentration has not been suppressed.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지진과 같은 매우 큰 외력에 의한 응력집중으로 파괴가 일어나기 쉬운 접합부의 스캘럽(scallop)을 형성시키지 않으므로써, 접합부의 균열발생을 억제시키고, 내진성능이 우수한 철골구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and does not form a scallop of a joint which is susceptible to breakage due to stress concentration caused by a very large external force such as an earthquake, so that cracks of the joint are generated. The purpose of the present invention is to provide a steel frame structure with excellent seismic resistance.

도 1은 종래 기술에 따른 접합부를 구비한 철골구조의 구성을 설명하기 위한 정면도.1 is a front view for explaining the configuration of a steel structure having a joint according to the prior art.

도 2는 도 1에 도시된 철골구조의 중요부위를 설명하기 위해 확대한 도면.2 is an enlarged view for explaining an important part of the steel structure shown in FIG.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 슬릿이 형성된 접합부를 구비한 철골구조를 설명하기 위한 정면도.Figure 3 is a front view for explaining a steel structure having a junction formed with a slit according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 철골구조의 중요부위를 설명하기 위해 확대한 도면.4 is an enlarged view for explaining an important part of the steel structure shown in FIG.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠

100 : 기둥 200 : 보100: pillar 200: beam

210 : 플랜지 220 : 웨브210: flange 220: web

230 : 시어 플레이트 300 : 슬릿230: Shea plate 300: Slit

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 기둥과 보를 서로 연결함에 있어서, 보의 웨브를 기둥의 측면에 접촉시키고, 보의 플랜지를 기둥의 측면에 용접시키며, 시어 플레이트로 웨브와 기둥의 측면을 보강시킨 접합부에는 보의 플랜지의 안쪽으로 웨브의 모서리와 기둥의 측면이 접하는 모서리가 응력집중으로 인해 파괴되는 것을 막는 슬릿이 형성되어 있다.According to the present invention for achieving the object as described above, in connecting the column and the beam to each other, the web of the beam to contact the side of the column, weld the flange of the beam to the side of the column, the web and column with a shear plate The slit, which is reinforced with the side of the side, has a slit formed inside the flange of the beam to prevent the edge of the web and the side of the column from being destroyed by the concentration of stress.

그러한 본 발명의 슬릿이 형성된 접합부를 구비한 철골구조는 웨브의 중간부위를 기둥의 측면에 비접촉시키도록, 웨브의 중간부위에서 일측면이 개방되어 웨브의 높이방향으로 슬릿을 형성시키고, 상기 슬릿이 시어 플레이트의 용접선과 기둥에 용접된 플랜지의 용접선을 교차시키지 않게 빈 공간을 제공하므로써, 응렵집중을 억제시킨다.The steel structure having the joint formed with the slit of the present invention has one side open at the middle portion of the web to form a slit in the height direction of the web so that the middle portion of the web is not in contact with the side surface of the pillar. Concentration is suppressed by providing an empty space so as not to intersect the weld line of the shear plate and the weld line of the flange welded to the column.

아래에서, 본 발명에 따른 슬릿이 형성된 접합부를 구비한 철골구조의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of a steel structure having a slit formed joint according to the present invention will be described in detail.

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 철골구조는 접합부에 슬릿이 형성되어 있는 것을 제외하고는 종래 기술과 동일하다. 그러므로, 도 1 내지 도 4에서 대응하는 구성요소에 대해서는 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.The steel frame structure of this invention demonstrated by this Example is the same as that of the prior art except that the slit is formed in the junction part. Therefore, similar reference numerals will be given to corresponding components in FIGS. 1 to 4, and description thereof will be omitted here.

도면에서, 도 1은 종래 기술에 따른 접합부를 구비한 철골구조의 구성을 설명하기 위한 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 철골구조의 중요부위를 설명하기 위해 확대한 도면이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 슬릿이 형성된 접합부를 구비한 철골구조를 설명하기 위한 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 철골구조의 중요부위를 설명하기 위해 확대한 도면이다.In the drawings, Figure 1 is a front view for explaining the configuration of the steel structure having a joint according to the prior art, Figure 2 is an enlarged view for explaining the important parts of the steel structure shown in Figure 1, Figure 3 4 is a front view for explaining a steel structure having a slit formed joint according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an enlarged view for explaining an important part of the steel structure shown in FIG.

도 3에 보이듯이, 본 발명의 철골구조는 기존의 경우와 유사하게 기둥(100)과 보(200)의 플랜지(210)를 완전용접하여 강접시킨 원 "B"로 표시한 접합부를 갖고 있다. 그리고, 전당응력을 담당하는 시어 플레이트(230)는 보(200)의 웨브(220)에 볼트결합되어 있고, 기둥(100)에 완전용접되어 있다.As shown in FIG. 3, the steel frame structure of the present invention has a connection portion indicated by a circle “B” in which the flange 100 of the pillar 100 and the beam 200 is welded and welded similarly to the conventional case. In addition, the shear plate 230 in charge of the pang stress is bolted to the web 220 of the beam 200, and is completely welded to the pillar 100.

그러한 본 발명의 철강구조는 원 "B"로 표시한 결합부에서 보(200)의 상부 플랜지(210)와 하부 플랜지의 안쪽모서리에 형성된 기존의 스캘럽을 제거하였다.Such a steel structure of the present invention eliminated the existing scallop formed at the inner edges of the upper flange 210 and the lower flange of the beam 200 at the joints indicated by the circle "B".

도 4는 상기 접합부를 확대한 것으로서, 기존의 스캘럽이 형성된 부위에서, 소정크기의 개선각을 갖는 경사면(260)이 형성된 보(200)의 플랜지(210)의 끝단부는 기둥(100)과 용접에 의해서 강접되어 있다. 그리고, 상기 보(200)의 웨브(220)는 기둥(100)에 단순히 접촉되어 있다. 여기에서, 상기 플랜지(210)와 기둥(100)이 완전용접하기 위해서, 하부 플랜지의 개선각은 상부 플랜지(210)의 경사면(260)의 개선각과 반대방향을 취해야 한다.4 is an enlarged view of the joint, and at the site where the existing scallop is formed, the end of the flange 210 of the beam 200 having the inclined surface 260 having an angle of improvement of a predetermined size is formed in the column 100 and the weld. It is hardened by. The web 220 of the beam 200 is simply in contact with the column 100. Here, in order for the flange 210 and the pillar 100 to be fully welded, the angle of improvement of the lower flange must be opposite to the angle of improvement of the inclined surface 260 of the upper flange 210.

상기와 같이 단순히 기둥(100)에 접촉하고 있는 상기 웨브(220)의 끝단부의 중간에는 플랜지(210)들에 가해지는 인장 및 압축응력을 전담시키고, 전단응력을 담당하는 시어 플레이트(230)를 용이하게 반강접(semi-rigid connection)시켜서, 접합부의 구조적 성능을 향상시키기 위한 슬릿(300 ; slit)이 형성되어 있다.In the middle of the end portion of the web 220, which is simply in contact with the pillar 100 as described above, the shear plate 230 which is responsible for the shear stress and the tensile and compressive stresses applied to the flanges 210 is easy. By semi-rigid connection, slits 300 are formed to improve the structural performance of the joint.

슬릿(300)은 웨브(220)의 끝단부의 중간에서 웨브(200)의 높이방향으로 형성되어 있고, 시어 플레이트(230)보다 상대적으로 긴 길이를 갖는다. 그리고, 슬릿(300)의 양 끝단부는 라운드 형상으로 형성되어 있다.The slit 300 is formed in the height direction of the web 200 in the middle of the end portion of the web 220, and has a relatively longer length than the shear plate 230. In addition, both ends of the slit 300 are formed in a round shape.

이렇게 형성된 슬릿(300)은 시어 플레이트(230)를 기둥(100)의 측면에 고정시키기 위해서 시어 플레이트(230)의 접촉면 둘레를 용접시킨 용접선(231)을 갖는다. 그리고, 상기 슬릿(300)에 의해 형성된 빈공간(301)은 시어 플레이트(230)의 용접선(231)과 플랜지(210)들의 용접선(211)을 교차되지 않게 한다.The slit 300 thus formed has a weld line 231 welded around the contact surface of the shea plate 230 in order to fix the shea plate 230 to the side of the pillar 100. In addition, the empty space 301 formed by the slit 300 does not cross the welding line 231 of the shear plate 230 and the welding line 211 of the flanges 210.

따라서, 상기 슬릿(300)은 전단응력을 담당하는 시어 플레이트(230)의 반강접 접합을 구조적으로 안정되게 용접시킬 수 있는 공간을 제공하고, 용접선(211, 231)들을 교차시키지 않기 때문에, 용접결함을 방지할 수 있다.Therefore, the slit 300 provides a space for structurally stably welding the semi-rigid joint of the shear plate 230 which is responsible for the shear stress, and does not cross the weld lines 211 and 231, so that the welding defect Can be prevented.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 철골구조는 응력집중으로 인하여, 파괴가 일어나기 쉬운 스캘럽을 없애고, 전단응력을 담당하는 시어 플레이트의 용접부위를 반강접으로 구성하도록 슬릿을 형성시켰기 때문에, 균열발생을 효과적으로 억제시키는 장점이 있다.As described in detail above, the steel frame structure of the present invention eliminates scallops that are easily broken due to stress concentration, and forms a slit to form a welded portion of the shear plate which is in charge of shear stress by semi-steel contact, thereby effectively causing cracking. There is an advantage to suppress.

또한, 본 발명의 철골구조의 접합부는 슬릿을 형성시켜서, 응력집중이 가중되는 부위를 없애기 때문에, 지진 등과 같은 큰 외력을 받는 구조물 철골구조의 접합부 또는 고층빌딩의 접합부에 적용될 수 있는 장점이 있다.In addition, the joint portion of the steel structure of the present invention has an advantage that can be applied to the joint portion of the structural steel structure or a high-rise building that receives a large external force, such as earthquake, because the slitting portion to eliminate the portion of the stress concentration.

이상에서 본 발명의 철골구조에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical idea of the steel structure of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of illustration of the best embodiment of the present invention by way of example and not by way of limitation. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (1)

기둥과 보를 서로 연결함에 있어서, 보의 웨브를 기둥의 측면에 접촉시키고, 보의 플랜지를 기둥의 측면에 용접시키며, 시어 플레이트로 웨브와 기둥의 측면을 보강시킨 접합부에서 발생한 응력집중으로 인해, 보의 플랜지의 안쪽으로 웨브의 모서리와 기둥의 측면이 접하는 모서리의 파괴를 막는 슬릿(300)이 형성된 접합부를 구비한 철강구조에 있어서,In connecting columns and beams to each other, due to stress concentrations at the joints where the webs of the beams are in contact with the sides of the columns, the flanges of the beams are welded to the sides of the columns, and the webs and sides are reinforced with shear plates. In the steel structure having a joint formed with a slit 300 to prevent the destruction of the edge of the web and the edge of the side of the column in contact with the flange of, 상기 슬릿(300)은 웨브(220)의 중간부위를 기둥(100)의 측면에 비접촉시키도록, 웨브(220)의 중간부위에서 일측면이 개방되어 웨브(220)의 높이방향으로 형성되어 있고,The slit 300 is formed in the height direction of the web 220 by opening one side at the middle portion of the web 220 to non-contact the middle portion of the web 220 to the side of the column 100, 상기 슬릿(300)이 시어 플레이트(230)의 용접선(231)과 기둥(100)에 용접된 플랜지(210)의 용접선(211)을 교차시키지 않게 빈 공간(301)을 제공하므로써, 응렵집중을 억제시키는 것을 특징으로 하는 슬릿이 형성된 접합부를 구비한 철강구조.By providing the empty space 301 so that the slit 300 does not intersect the welding line 231 of the shear plate 230 and the welding line 211 of the flange 210 welded to the column 100, suppressing the concentration of condensation Steel structure having a joint formed with a slit, characterized in that the.
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