KR20060054403A - 이중 ｔ자형 강철 격벽 프로파일 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열간 압연(hot rolling)을 통해 제조되고, 하나의 연결 부재(connecting member; 8)에 의해 연결되는 두 개의 플랜지 섹션(flange section; 3)을 구비하는 이중 T자형 강철 격벽 프로파일(double T-shaped steel bulkhead profile; 1)에 관한 것으로, 상기 플랜지 섹션은 플랜지 섹션에 연결되는 곤봉형(club-shaped design) 연결 단부 섹션(connecting end section; 4)을 구비한다.
격벽 프로파일, 압연, 연결 단부 섹션, 팽창, 플랜지 섹션, 벽 두께

Description

이중 Ｔ자형 강철 격벽 프로파일{DOUBLE T-SHAPED STEEL BULKHEAD PROFILE}
본 발명은 이중 T자형 강철 격벽 프로파일에 관한 것이다.
이중 T자형 격벽 프로파일은, 예컨대 파이너 강철 격벽(Peiner Stahlspundaende)으로 알려져 있다(HSP Hosche Spundwand und Profil GmbH, Dortmund의 동봉 설명서 "Hoesch Stahlspundwaende" 1/03 내지 "Peiner Stahlspundwaende" 3/02 참조).
상기 설명서들은 열간 압연(hot rolling)된 격벽 프로파일(bulkhead profile)들을 설명하고 있는데, 이 격벽 프로파일들은 하나의 연결 부재(connecting member)에 의해 중앙에 위치하는 두 개의 플랜지 섹션(flange section)으로 이루어진다. 플랜지 섹션에 곤봉형(club-shaped design) 연결 단부 섹션(connecting end section)이 연결되고, 연결 단부 섹션은 연결 잠금쇠(connection lock)를 수용하는 역할을 한다. 플랜지 섹션은 적어도 외측(outer side)에서 대개 수평으로 연장된다. 플랜지 내측(flange inner side)은 플랜지 중앙에서 시작하여 플랜지 단부(flange end)를 향해 쐐기형(wedge-shaped design)으로 테이퍼를 이루거나, 플랜지 외측과 같이 대개 수평으로 연장될 수 있다.
이처럼 열간 압연을 통해 제조되는 격벽 프로파일의 초기 소재(preliminary material)로는 슬래브(slab), 블록(block)이나 소위 빔 블랭크(beam blanks)가 투입되는데, 이때 빔 블랭크는 이미 최종 크기에 가깝게 주조된 단면을 갖는다.
가열된 슬래브나 블록을 사용하면 대개 직사각형 단면은 분괴 압연대(blooming stand)를 지나면서 이중 T자형 프로파일의 최종 크기에 가까운 형태가 되고, 이어서 적어도 하나의 만능 압연대(universal stand) 및 에저(edger)로 이루어지는 마무리 압연대(finishing roll stand) 그룹에서 소정의 최종 크기로 압연된다. 빔 블랭크를 사용하면 단면이 이미 최종 크기에 가깝게 주조되어 있기 때문에 분괴 압연(blooming)은 극소수의 압연 경로(rolling path)에만 국한될 수 있다.
마무리 압연대는 각각 초기 프로파일(preliminary profile)의 외부 및 내부 가공을 위한 롤 세트(set of rolls)로 이루어진다.
이러한 이중 T자형 격벽 프로파일은 특히 지형의 균열을 지탱해주고 굴착 및 항만 시설을 고정시키는 데 이용된다. 이 경우 이중 T자형 격벽 프로파일은, 격벽의 상응하는 횡방향 하중(transverse load)에 맞게 격벽 경로에 대해 수직으로 이어지는 상당한 수평력을 수용할 수 있어야 한다. 측정에 있어서 중요한 것은 대체로 격벽 프로파일의 단면 계수(section modulus)에 의해 수용 가능하고 측면의 지압(pressure of earth) 및/또는 수압(pressure of water)에서 나오는 횡방향 하중이다.
수용되는 하중에 따라 상기 격벽 프로파일이 연결 잠금쇠(connecting lock)를 통해 그 자체로 연결될 수 있으므로, 폐쇄된 벽은 상당한 단면 계수를 갖는 각각의 지지 부재(supporting element)로 만들어질 수 있다. 또는 상기 격벽 프로파 일은 혼합 격벽에 사용될 수 있는데, 이 경우 연결 잠금쇠를 통해 예컨대 U자형 또는 Z자형 충전재 패널(infilling panel)이 이중 T자형 프로파일에 연결된다. 후자의 경우 대개는 이중 T자형 프로파일만 지지 부재로 이용되는 반면, 충전재 패널은 실질적으로 밀봉(seal) 기능을 갖는다.
이중 T자형 격벽 프로파일에 필요한 단면 계수에 따라, 이중 T자형 격벽 프로파일은 플랜지 섹션(flange section)의 구조 높이와 벽 두께가 대체로 각각 상이하게 제공된다.
플랜지의 곤봉형 연결 단부 섹션은 대체로 기하학적으로 표준에 맞게 설계되므로, 모든 표준 프로파일이 단 하나의 연결 잠금쇠와만 결합되거나 상호 결합될 수 있다.
그러나 통계학에 근거하여 요구되는 단면 계수는 처리 가능하고 표준형으로 제공 가능한 격벽 프로파일로는 충족되지 않는 경우가 종종 있다. 이 경우 예컨대 격벽 프로파일의 단면 계수는 동봉 설명서의 표준보다 높거나, 제공 가능한 두 개의 표준 격벽 프로파일 사이에 위치해야 하는 일이 발생할 수 있다.
필요한 단면 계수가 제공 가능한 두 개의 표준 격벽 프로파일 사이에 있다면, 그 보다 크고 따라서 상당히 고가인 프로파일을 선택하는 것이 비경제적일 때가 종종 있다. 필요한 단면 계수가 동봉 설명서의 기준보다 높다면, 경우에 따라서는 전체적으로 새로운 격벽 프로파일이 제조되어야 한다.
열간 압연을 통해 제조되는 새로운 격벽 프로파일은 적어도 마무리 압연대를 위한 고가의 롤 세트의 구입과 보다 많은 관리가 필요하며, 실험 압연에서부터 품 질이 확실하고 판매 가능한 제품에 이르기까지 비용이 많이 든다.
종래의 기술에 따르면 비경제적인 프로파일을 선택할 필요나, 전혀 새롭고 그에 따라 기하학적 형상(대체로 구조의 높이와 플랜지 두께)이 달라지고 많은 비용이 들어야만 제조 가능한 프로파일을 만들 필요 없이, 표준 프로파일의 단면 계수를 높일 수 있는 여러 가능성이 존재한다.
이러한 단점들을 방지하기 위해, 표준 프로파일의 기하학을 그대로 유지하면서 단면 계수를 수요자의 요청에 따라 높이는 시도가 이루어지고 있다.
실제로 오래 전부터 알려져 있고 또한 믿을 만하다고 입증된 하나의 가능성은, 얇은 강철판(steel lamella)을 격벽 프로파일의 한쪽 또는 양쪽 플랜지 외측에서 용접하는 것이다(동봉 설명서 "Peiner Stahlspundwaende" 3/02에서 발췌). 상기 얇은 강철판은 주로 굽힘 모멘트(bending moment)가 최고로 되는 영역에 배치된다.
얇은 강철판들의 용접은 비용이 많이 들고, 또한 격벽 프로파일의 교정 작업(straightening work) 때문에 추가 비용을 발생시킨다. 교정 작업은 용접 응력(welding stress)의 발생으로 인해 불가피하다.
표준 프로파일의 단면 계수를 높일 수 있는 잘 알려져 있는 또 다른 가능성은, 압연 과정에서 마무리 압연을 분리하여 플랜지의 중간 벽 두께(middle wall thickness)를 비교적 크게 만드는 것이다(동봉 설명서 "Hoesch Stahlspundwaende" 1/03 내지 "Peiner Stahlspundwaende" 3/02에서 발췌).
쐐기형 플랜지 섹션의 경우, 플랜지 두께의 기준으로 중간 값이 제시되고 있 다. 이 중간 값은 플랜지의 단면을 프로파일의 전체 폭으로 나눈 값이다. 평행 플랜지 프로파일의 경우, 중간 벽 두께는 플랜지 섹션의 표준 벽 두께(nominal wall thickness)에 상응한다.
이 경우 마무리 압연대가 외부를 압연하고 중간 플랜지 두께를 규정하는 입구 크기는 밀리미터 단위로 커지므로, 이로 인해 프로파일의 구조 높이가 커짐에 따라 플랜지의 중간 벽 두께도 상응하게 커진다.
그러나 비교적 큰 중간 플랜지 두께 외에, 어쨌든 외부 압연이 갑자기 이루어짐으로써 연결 단부 섹션의 곤봉 형태 또한 커진다는 단점이 있다.
여러 요구들에 상응하고 격벽의 하중을 받아 곤봉(club) 및 표준 연결 잠금쇠(standard-connecting lock) 사이를 충분히 단단하게 연결하기 위해서는 연결 영역의 공차(tolerance)가 비교적 작게 유지되어야 한다. 중간 벽 두께의 돌출(raising)이 너무 커지면 곤봉의 크기가 너무 커지므로, 표준 연결 잠금쇠를 더 이상 곤봉 위로 끌어올릴 수 없게 된다.
이러한 방법의 결과, 새로운 연결 잠금쇠를 만들려면 비용이 많이 들 수밖에 없게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 종래의 기술에 따른 상기 단점들을 방지할 수 있는 격벽 프로파일을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항 또는 제2항에 의해 달성된다. 바람직한 개선 형태들 및 방법을 실행하기 위한 수단은 종속항의 대상이 된다.
본 발명에 따르면 상기 목적은 이중 T자형 격벽 프로파일을 사용함으로써 달성된다. 이 경우 기존의 표준 프로파일용 연결 단부 섹션의 곤봉 크기가 일정하게 유지되면 플랜지 영역에서 중간 벽 두께가 팽창되는데, 중간 벽 두께의 팽창은 열간 압연에 의해 제조되는 격벽 프로파일의 조작 중에 만들어진다.
본 발명의 특징은 또한 열간 압연에 의해 제조되는 이중 T자형 강철 격벽 프로파일에서 볼 수 있는데, 상기 격벽 프로파일은 하나의 연결 부재에 의해 중앙에 연결되는 두 개의 플랜지 섹션을 갖고, 상기 플랜지 섹션은 연결 잠금쇠를 수용하기 위해 플랜지 섹션에 연결되는 곤봉형 연결 단부 섹션을 구비한다. 이 경우 곤봉형 연결 단부 섹션들 사이에는 하나 또는 두 개의 플랜지 섹션이 (단면에서 볼 때) 볼록(convex) 형태로 볼록해진다.
여기에서 사용하는 "볼록형"의 개념으로 생각할 수 있는 형태는 예컨대 팽창부(bulge)가 곡선(curve) 형태로 연장되거나 곡선 형태로 증가하다가 다시 줄어들고, 중간 영역에서는 선형(linear)으로 연장되거나 선형으로 증가하다가 다시 줄어들며, 중간 영역에서는 마찬가지로 선형으로 연장된다.
플랜지 섹션에서만 이런 방법으로 만들어지는 팽창 벽 두께(raised wall thickness)의 장점은, 유지되어야 하는 곤봉 크기가 달라지지 않고도 열간 압연을 통해 상당한 벽 팽창(wall swelling)을 또한 저렴하게 만들 수 있다는 데 있다. 이로써 얇은 강철판의 용접 내지 경우에 따라 필요하게 되는 새로운 연결 잠금쇠로 인해 고비용이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 벽 팽창은 주로 열간 압연의 마무리 압연대에서 만들어지고, 이때 적어도 하나의 플랜지 외측의 외부 가공을 위한 마무리 롤(finishing roll)은 벽 팽창을 만드는 데 필요한 표면 윤곽을 구비한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 하나 또는 두 개의 플랜지 섹션에 있는 플랜지 외측 및/또는 플랜지 내측에서도 벽 팽창이 만들어질 수 있다.
이로써 수요자가 원하는 바와 관련하여 유연성은 미적인 이유에서든 기술적인 이유에서든 상당히 높아질 수 있다.
또 다른 바람직한 형태를 보면, 시장에 적합한 평행 플랜지 격벽 프로파일뿐만 아니라 비평행 플랜지 격벽 프로파일에서도 벽 팽창이 만들어질 수 있다.
열간 압연에서 본 발명에 따라 플랜지 섹션에서만 만들어지는 벽 팽창은 본 발명의 또 다른 특징에 따르면 단차가 없는 연결부(stepless junction)에 의해 곤봉형 연결 단부 섹션과 연결된다.
이로써 응력 및 부식의 기술적 관점에서 볼 때 문제가 되는 비교적 칼날(sharp-edge) 형태의 연결부는 바람직하게 방지된다. 칼날 형태의 연결부는 예컨대 단면이 직사각형인 얇은 강철판을 용접할 때 생겨난다.
바람직한 기타 형태에서 이러한 중단 없는 연결부는 원뿔형으로 테이퍼를 이루는 섹션 및 연결 단부 섹션에 연결되는 커브형 섹션으로 이루어진다.
벽 팽창의 표면 윤곽은 임의의 형태로 수요자의 요구에 부응할 수 있다. 예를 들면 표면 윤곽이 대체로 직사각형 또는 오목형 내지 볼록형으로 연장되는 것을 생각해볼 수 있다.
본 발명의 기타 특징, 장점 및 세부사항들은 도면을 참조한 하기 설명을 통해 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 이중으로 대칭인 이중 T자형 격벽 프로파일의 단면도이다.
격벽 프로파일(1)은 하나의 연결 부재(8)에 의해 중앙에 연결되는 두 개의 플랜지 섹션(3)으로 이루어진다. 상기 플랜지 섹션(3)에, 연결 잠금쇠(도면에 도시되지 않음)를 수용하기 위한 곤봉형 연결 단부 섹션(4)이 연결된다.
열간 압연된 표준 격벽 프로파일의 플랜지 섹션 외부 윤곽은 점선의 프로파일 라인(9)으로 표시되는데, 상기 프로파일 라인은 대개 수평으로 연장된다.
플랜지 섹션(3)의 내측은 이 도면에서 볼 때 외측을 향해 쐐기 형태로 테이퍼를 이루는 모습으로 도시되어 있다. 그러나 평행으로 연장되는 플랜지 섹션(3)도 만들 수 있는데, 상기 플랜지 섹션에 연결 단부 섹션(4)이 연결된다.
프로파일 라인(9)에 따른 표준 격벽 프로파일의 외부 크기에서 시작하여 열간 압연 과정에서 마무리 롤들을 대응되게 교정(calibration)함으로써, 플랜지 섹션(3)에 국한되는 팽창 벽 두께(2)를 얻게 된다. 상기 벽 두께는 본 발명에 따르면 플랜지 섹션(3)의 한쪽 또는 양쪽 외측 및/또는 한쪽 또는 양쪽 내측에 배열될 수 있다.
도면에서 볼 수 있듯이 곤봉형 연결 단부 섹션(4)은 표준 프로파일의 원래 형태를 가지므로, 표준 연결 잠금쇠는 계속 활용될 수 있다.
팽창 벽 두께(2)의 크기는, 서로 마주보는 반쪽 플랜지의 곤봉 상부(club top)들이 갖는 수직 간격에 의해 규정되는 표준 프로파일의 최대 높이를 넘지 않는 정도인 것이 바람직하다. 그러나 또한 수요자가 원하면 벽 두께(2)의 팽창은 더 크게 선택될 수 있다.
도면의 설명에서 알 수 있듯이, 팽창 벽 두께(2)가 곤봉형 연결 단부 섹션(4)과 연결되는 연결부(5)는 단차가 없는 형태를 갖는다.
도시된 예에서 팽창 벽 두께(2)의 표면 윤곽은 대개 수평으로 형성되고, 원뿔형으로 연장되는 섹션(6) 및 상기 섹션에 연결되는 커브형 섹션(7)과 함께 연결 단부 섹션(4)으로 연결된다.
팽창 벽 두께(2)의 표면 윤곽은 수요자의 소망에 따라 사인(sine)곡선 형태, 오목형 또는 볼록형 경로를 선택적으로 구비할 수 있다.
[도면부호]
1 이중 T자형 격벽 프로파일 2 팽창 벽 두께
3 플랜지 섹션 4 연결 단부 섹션
5 단차 없는 연결부 6 원뿔형 섹션
7 커브형 섹션 8 연결 부재
9 프로파일 라인 표준 프로파일

Claims (12)

  1. 하나의 연결 부재(connecting member; 8)에 의해 연결되는 두 개의 플랜지 섹션(flange section; 3)을 포함하고, 상기 플랜지 섹션은 연결 잠금쇠(connecting lock)들을 수용하기 위해 상기 플랜지 섹션으로부터 연장된 곤봉(club)형 연결 단부 섹션(connecting end section; 4)을 구비하며, 기존의 표준 프로파일용 연결 단부 섹션의 곤봉 크기가 일정하게 유지되면 상기 플랜지 섹션의 중간 벽 두께(middle wall thickness)가 팽창되고, 열간 압연을 통해 만들어지는 격벽 프로파일(bulkhead profile; 1)이 조작되면서 중간 벽 두께(2)의 팽창(raising)이 이루어지는, 이중 T자형 강철 격벽 프로파일.
  2. 열간 압연(hot rolling)을 통해 제조되고, 하나의 연결 부재(8)에 의해 연결되는 두 개의 플랜지 섹션(3)을 포함하고, 상기 플랜지 섹션은 연결 잠금쇠들을 수용하기 위해 상기 플랜지 섹션으로부터 연장된 곤봉형 연결 단부 섹션(4)을 구비하며, 상기 곤봉형 연결 단부 섹션(4)들 사이에 하나 또는 두 개의 플랜지 섹션이, 단면에서 볼 때, 볼록형으로 팽창되는 이중 T자형 강철 격벽 프로파일.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 팽창 벽 두께(2)가 마무리 압연(finishing rolling)으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 팽창 벽 두께(2)가 플랜지(3)의 외측 및/또는 내측에서 만들어지는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 팽창 벽 두께(2)가 평행 및 비평행 플랜지 격벽 프로파일에서 만들어지는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 팽창 벽 두께(2)는 연결 단부 섹션(4)의 유지되어야 하는 곤봉 형태와 무관하게 만들어지는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 플랜지(3)의 외측 및/또는 내측의 팽창 벽 두께(2)는 단차가 없는 연결부(stepless junction; 5)에 의해 곤봉형 연결 단부 섹션(4)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 중단 없는 연결부(5)는 원뿔형으로 테이퍼를 이루는 섹션(6) 및 상기 섹션에 연결되는 커브형 섹션(7)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,
    상기 팽창 벽 두께(2)의 표면 윤곽은 사인(sine)곡선 형태의 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 팽창 벽 두께(2)의 표면 윤곽은 실질적으로 직사각형의 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 팽창 벽 두께(2)의 표면 윤곽은 오목형 또는 볼록형 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 격벽 프로파일.
  12. 규격 생산되고 최종 크기에 가까운 형태를 지닌 초기 프로파일(preliminary profile)을 마무리 압연하기 위한 내측 및 외측 가공용 롤 세트(set of rolls)로 이루어지는, 제1항에 따른 격벽 프로파일을 제조하기 위한 공구로서,
    상기 플랜지 섹션(3)의 적어도 하나의 외측 및/또는 내측을 외측 및/또는 내측 가공하기 위한 마무리 롤(finishing roll)이 상기 팽창 벽 두께(2)를 이루는 데 필요한 표면 윤곽을 가진 것을 특징으로 하는 공구.
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