KR20100010152A - 구조물용 빔 - Google Patents

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Abstract

구조물용 빔이 개시된다. 구조물용 빔은 상부 플랜지; 상기 상부 플랜지의 일면에 수직으로 고정되는 웹; 및 상기 상부 플랜지와 마주보는 위치의 상기 웹에 수직으로 고정되는 하부 플랜지;를 포함한다. 상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 평행한 단면의 형상이 주름지도록 형성된다. 상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지 보다 짧게 형성된다. 구조물용 빔은 상기 웹의 끝단에 위치하며, 상기 웹을 가로지르는 방향으로 배치되며, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에는 수직으로 배치되는 끝단 플래이트; 및 상기 끝단 플래이트의 상기 웹의 반대면에 고정되는 엔드용 접합 플래이트;를 더 포함한다. 따라서, 본 발명의 구조물용 빔은 종래에 비해 훨씬 경제적으로 큰 하중을 지탱할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 발생할 수 있는 접합에 있어서의 문제점을 해소할 수 있다.
구조물용 빔

Description

구조물용 빔{BEAM FOR USING IN STRUCTURE}
본 발명은 구조물용 빔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축물 등과 같은 구조물에 사용되어 힘을 받는 용도인 빔에 관한 것이다.
건물 등과 같은 구조물에는 하중을 지지하기 위해서 기둥, 보 등이 사용된다. 이러한 기둥 및 보에는 다양한 구조물용 빔이 사용되고 있다. 구조물용 빔은 단면의 형상에 따라서 이름이 붙여지며, 다양한 단면 형상의 빔들이 사용되고 있다. 이중에서 일반적으로 가장 많이 사용되는 구조물용 빔은 단면의 형상이 'H' 혹은 'I' 형상인 빔(이하, 'H빔')이다.
도 1은 종래의 일반적인 H빔을 도시한 사시도이다.
이러한 H빔은 상하에 플랜지(10)가 형성되고, 이들 플랜지(10) 사이에 웹(20)이 수직으로 배치된다. H빔의 길이방향 하중(L) 지지능력(정확하게는 굽힘하중)은 단면의 춤(H)의 크기가 커질수록 커지며, 플랜지(10)의 두께가 두꺼워 질수록 커진다. 웹은 굽힘하중 지지능력에는 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 웹(20)의 두께는 가능한 얇게 형성하며, 춤(H)의 크기를 크게하며, 플랜지(10)의 두께를 두껍게 하는 것이 가장 경제적으로 굽힘 하중 지지 능력을 증대시킬 수 있다.
그러나, 웹의 두께가 너무 얇아지거나, 웹의 두께에 비해서 춤(H)의 높이가 너무 높아질 경우, 플랜지(10) 사이의 압축력, 즉, 플랜지와 플랜지를 마주보며 압축하는 하중(정확하게는 웹에서 편심된 하중)에는 취약하게 되어 파괴가 일어난다. 따라서, 춤(H)의 높이에 비해 웹의 두께를 얇게 하는 데에는 한계가 있으며, 이러한 한계를 극복할 수 있는 형상의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 굽힘하중을 최대로 받을 수 있으면서, 웹의 파괴를 방지할 수 있는 구조용 빔을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자, 상부 플랜지; 상기 상부 플랜지의 일면에 수직으로 고정되는 웹; 및 상기 상부 플랜지와 마주보는 위치의 상기 웹에 수직으로 고정되는 하부 플랜지;를 포함하고, 상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 평행한 단면의 형상이 주름지도록 형성되며, 상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지 보다 짧게 형성되며, 상기 웹의 끝단에 위치하며, 상기 웹을 가로지르는 방향으로 배치되며, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에는 수직으로 배치되는 끝단 플래이트; 및 상기 끝단 플래이트의 상기 웹의 반대면에 고정되는 엔드용 접합 플래이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 빔을 제공한다.
여기서, 상기 엔드용 접합 플래이트는 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지의 중심선과 일치하도록 상기 끝단 플래이트에 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엔드용 접합 플레이트는 상기 웹보다 두께가 더 두꺼운 것이 효과적이다.
그리고, 상기 끝단 플레이트는 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지 중 적 어도 어느 하나와 고정된 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상부 플랜지; 상기 상부 플랜지의 일면에 수직으로 고정되는 웹; 및 상기 상부 플랜지와 마주보는 위치의 상기 웹에 수직으로 고정되는 하부 플랜지;를 포함하고, 상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 평행한 단면의 형상이 주름지도록 형성되며, 주름진 상기 웹의 측방에 배치되며, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 수직으로 배치되는 측면 플래이트; 및 상기 측면 플래이트의 상기 웹의 반대면에 고정되는 중앙부용 접합 플래이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 빔을 제공한다..
여기서, 상기 측면 플래이트는 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지 중 적어도 어느 하나와 고정된 것이 바람직하다.
또한, 상기 측면 플래이트는 주름진 상기 웹의 마루와 마루에 접하는 위치에 고정되는 것이 효과적이다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 구조물용 빔은 종래에 비해 훨씬 경제적으로 큰 하중을 지탱할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 발생할 수 있는 접합에 있어서의 문제점을 끝단 접합부 및 중간 접합부를 구비하여 해소할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 구조용 빔의 사시도이다.
본 발명의 제 1 실시예의 구조용 빔(100)은 상부 플랜지(110)와, 상기 상부 플랜지(110)의 일면에 수직으로 고정되는 웹(120)과, 상기 상부 플랜지(110)와 마주보는 위치의 상기 웹(120)에 수직으로 고정되는 하부 플랜지(130)를 포함한다.
상기 상부 플랜지(110) 및 하부 플랜지(130)는 종래의 구조용 빔의 형상과 동일하므로 별도의 상세한 설명은 생략한다. 상기 웹(120)은 상기 상부 플랜지(110) 및 상기 하부 플랜지(130)에 평행한 단면의 형상이 주름지도록 형성된다. 즉, 도 3과 같이, 웹(120)이 골 및 마루(120a)와 골과 마루를 연결하는 연결부(120b)로 형성된다.
제 1 실시예의 구조용 빔(100)은 실제로 동일한 휨 강도을 구비하면서도, 단위 중량이 일반 보에 대비하여 44,7%나 절감됨을 알 수 있었다.
제1 실시예와 같이 형성된 구조용 빔은 최소의 중량으로 최대의 굽힘하중을 지지할 수 있다. 다만, 도 4와 같이 빔(100)으로 사용되었을 때, 기둥(50)과의 접합(A) 혹은 서브 빔(60)과의 접합하는 부위(B)의 구현에 어려움이 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 구조용 빔이 설치된 평면도로서, 도 4의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도이다. 도 6은 도 5의 정면도이다.
제 2 실시예의 구조용 빔은 상부 플랜지(110)와, 상기 상부 플랜지(110)의 일면에 수직으로 고정되는 웹(120)과, 상기 상부 플랜지(110)와 마주보는 위치의 상기 웹(120)에 수직으로 고정되는 하부 플랜지(130)를 포함한다.
상기 상부 플랜지(110) 및 하부 플랜지(130)는 종래의 구조용 빔의 형상과 동일하므로 별도의 상세한 설명은 생략한다. 상기 웹(120)은 상기 상부 플랜지(110) 및 상기 하부 플랜지(130)에 평행한 단면의 형상이 주름지도록 형성된다.
상기 웹(120)은 상기 상부 플랜지(110) 및 상기 하부 플랜지(130) 보다 짧게 형성된다. 짧게 형성된 상기 웹(120)의 끝단에는 기둥(50)과 결합을 위한 끝단 결합부(200)가 형성된다.
끝단 결합부(200)는 상기 웹(120)의 끝단에 위치하며, 상기 웹(120)을 가로지르는 방향으로 배치되며, 상기 상부 플랜지(110) 및 상기 하부 플랜지(130)에는 수직으로 배치되는 끝단 플래이트(210) 및 상기 끝단 플래이트(210)의 상기 웹(120)의 반대면에 고정되는 엔드용 접합 플래이트(220)를 포함한다.
상기 엔드용 접합 플레이트(220)는 상기 웹(120)보다 두께가 더 두껍게 형성되며, 상기 끝단 플레이트(210) 또한 상기 웹(120)보다 두께가 더 두껍게 형성된다.
상기 끝단 플레이트(210)는 상기 상부 플랜지(110) 및 상기 하부 플랜지(130) 중 적어도 어느 하나와 고정되어야 구조적으로 안정적이다. 바람직하게는 상부 플랜지(110), 하부 플랜지(130) 및 웹(120)에 모두 용접되어 고정된다.
상기 엔드용 접합 플래이트(220)는 상기 상부 플랜지(110) 및 상기 하부 플랜지(120)의 중심선(CL)과 일치하도록 끝단 플레이트(210)에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 엔드용 접합 플래이트(220)는 기둥 접합 플레이트(51)와 볼트(52)에 의해 체결된다.
본 발명의 구조용 빔(100)의 경우 웹(120)이 주름져 있어, 구조용 빔(120)의 끝단에서 웹(120)이 플랜지(110, 130)의 센터에 위치하기가 힘들다(센터에 위치할 경우 경사져 있음) 따라서, 보통의 H빔과 접합을 위해서 기둥(50)에 형성된 기둥 접합 플레이트(51)에 웹(120)이 직접 결합되는 것은 매우 어렵다. 비록 기둥(50)에 결합되는 접합 플레이트(51)를 편심되게 설치한다 하더라도, 편심된 하중이 기둥(50) 및 구조용 빔(100)에 가해지는 경우, 구조가 매우 취약하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명의 제 2 실시예는 엔드용 접합 플래이트(220) 및 끝단 플래이트(210)로 이러한 문제점을 해소할 수 있다. 특히, 끝단 플래이트(210) 및 접합 플래이트(220)는 얇은 웹(120)을 보강하는 역할도 수행한다.
도 7은 도 4의 절단선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도이며, 도 8은 도 7의 절단선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 단면도이다.
구조용 빔에 서브용 빔(60)이 접합하기 위해서는 종래와 다른 중간접합부(300)가 필요하다.
중간 접합부(300)는 주름진 상기 웹(120)의 측방에 배치되며, 상기 상부 플랜지(110) 및 상기 하부 플랜지(130)에 수직으로 배치되는 측면 플래이트(310)와, 상기 측면 플래이트(310)의 상기 웹(120)의 반대면에 고정되는 중앙부용 접합 플래이트(320)를 포함한다.
측면 플래이트(310)는 도 7에 도시된 바와 같이, 웹(120)의 골(120c)과 골(120c) 사이에 배치되든지, 웹(120)의 마루(120a)와 마루(120a) 사이에 걸쳐서 고정된다. 즉, 주름진 웹(120)의 마루(120a)와 마루(120a)에 접하는 위치에 고정된다.
또한, 측면 플래이트(310)는 상부 플랜지(110) 및 하부 플랜지(130) 중 적어도 어느 하나와 고정되며, 상부 플랜지(110), 하부 플랜지(130) 및 웹(120)에 모두 용접에 의해 고정되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것이 아니며, 웹(120)에만 용접되어 고정될 수도 있다.
중앙부용 접합 플래이트(320)는 서브용 빔(60)의 웹 혹은 접합판(61)에 볼트에 의해 고정된다.
얇은 웹에 중앙부용 접합 플래이트(320)가 직접 접할 될 경우, 하중의 집중으로 인해 국부적 좌굴발생이 우려되나, 측면 플래이트(310)를 포함하는 중간 접합부(300)를 구비함으로써, 이러한 국부좌굴을 방지할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 구조물용 빔은 종래에 비해 훨씬 경제적으로 큰 하중을 지탱할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 발생할 수 있는 접합에 있어서의 문제점을 끝단 접합부 및 중간 접합부를 구비하여 해소할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 H빔을 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 구조용 빔의 사시도
도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도
도 4는 도2의 빔이 접합된 상태의 사시도
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 구조용 빔이 설치된 평면도로서, 도 4의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도
도 6은 도 5의 정면도
도 7은 도 4의 절단선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도
도 8은 도 7의 절단선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 단면도
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 상부 플랜지
120: 웹
130: 하부 플랜지
210: 끝단 플래이트
220: 엔드용 접합 플래이트
310: 측면 플래이트
320: 중앙부용 접합 플래이트

Claims (8)

  1. 상부 플랜지;
    상기 상부 플랜지의 일면에 수직으로 고정되는 웹; 및
    상기 상부 플랜지와 마주보는 위치의 상기 웹에 수직으로 고정되는 하부 플랜지;를 포함하고,
    상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 평행한 단면의 형상이 주름지도록 형성되며,
    상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지 보다 짧게 형성되며,
    상기 웹의 끝단에 위치하며, 상기 웹을 가로지르는 방향으로 배치되며, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에는 수직으로 배치되는 끝단 플래이트; 및
    상기 끝단 플래이트의 상기 웹의 반대면에 고정되는 엔드용 접합 플래이트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드용 접합 플래이트는 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지의 중심선과 일치하도록 상기 끝단 플래이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드용 접합 플레이트는 상기 웹보다 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 끝단 플레이트는, 상기 웹보다 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
  5. 제 1 항 내지 상기 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 끝단 플레이트는 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지 중 적어도 어느 하나와 고정된 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
  6. 상부 플랜지;
    상기 상부 플랜지의 일면에 수직으로 고정되는 웹; 및
    상기 상부 플랜지와 마주보는 위치의 상기 웹에 수직으로 고정되는 하부 플랜지;를 포함하고,
    상기 웹은 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 평행한 단면의 형상이 주름지도록 형성되며,
    주름진 상기 웹의 측방에 배치되며, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 수직으로 배치되는 측면 플래이트; 및
    상기 측면 플래이트의 상기 웹의 반대면에 고정되는 중앙부용 접합 플래이트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 측면 플래이트는 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지 중 적어도 어느 하나와 고정된 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 측면 플래이트는 주름진 상기 웹의 마루와 마루에 접하는 위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 구조물용 빔.
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