KR20150115897A

KR20150115897A - 빔의 제작 방법

Info

Publication number: KR20150115897A
Application number: KR1020157024067A
Authority: KR
Inventors: 니콜라스 챔피온; 마이클 스티퍼; 토마스 태가트
Original assignee: 프리메탈스 테크놀로지스 리미티드
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-10-14
Also published as: US20150375282A1; EP2953740A1; GB2510609A; RU2015137984A; GB2510609B; CN105073287A; WO2014121972A1; BR112015018749A2; GB201302281D0

Abstract

빔을 제조하는 방법은 각각의 압연되는 플랜지 부재의 하나의 표면(8)이 미리결정된 두께 프로파일에 따라 프로파일링되도록 길이방향으로 프로파일링된 압연 공정에서 두 개의 플랜지 부재(6, 7)들을 압연하는 단계; 및 압연되는 플랜지 부재를 프로파일링된 표면들을 통해 함께 결합시키는 단계(12, 13)를 포함한다.

Description

빔의 제작 방법 {METHOD OF MANUFACTURING A BEAM}

본 발명은, 특히 구조용 금속 빔들을 위한 빔의 제작 방법에 관한 것이다.

I-빔들 또는 H-빔들로서 또한 공지되어 있는 범용 빔(universal beam)들은 건축 구조물들에 정상적으로 사용된다. 그러나, 흔히 사용되는 빔의 유형은 더 이상 효과적이거나 최적화되지 않았다. 통상적으로, 빔들은 그의 길이를 따라 일정한 횡단면을 가진다. 횡단면의 크기는 목록 크기들의 리스트로부터 선택되고 사용시 예상되는 최대 굽힘 모멘트들 및 전단력들에 기초하여 선택된다. 좌굴(buckling) 제한들 및 홀들에 대한 허용 오차들과 같은 부가적인 기준이 존재할 수 있다. 횡단면의 크기는 따라서 빔의 길이에 따른 최악 경우의 조건을 기초로 한다. 그러나, 실제로는 이러한 사이징(sizing) 기준은 빔의 길이를 따른 모든 지점들에 적용하지 않으며, 따라서 빔을 따른 지점들에서 빔은 지나치게 특수화되며; 상기 빔은 요구되지 않는 과도한 재료 및 과도한 중량을 가진다.

대부분의 범용 빔들이 그들의 길이를 따라 일정한 횡단면을 가지는 하나의 이유는 대부분의 이러한 빔들이 범용 빔 압연 밀들에서 압연되며, 이러한 유형의 밀에서의 표준 기술이 빔의 길이를 따라 빔 횡단면이 변경되는 것을 허용하지 않기 때문이다.

최근 이러한 제한들을 극복하기 위한 다양한 시도들이 있었다. WO2012032301은 가변 깊이, 가변 플랜지 두께, 가변 플랜지 너비 등을 갖는 빔들을 압연하기 위한 장치 및 방법들을 설명한다. EP0756905는 관련 기술을 설명하며, 상기 기술의 주요 목적은 상이한 플랜지 두께들에 대한 일정한 전체 빔 깊이를 달성하는 것이다. JP2000343102는 가변 웨브 깊이 및 플랜지 두께를 갖는 빔들을 제조하는 다른 방법을 설명한다. 이러한 방법들은 여러 개의 중요한 단점들을 가진다. 주요 문제점은 그의 길이를 따른 가변 횡단면을 갖는 하나의 부재 빔(one piece beam)을 압연하는 것과 관련된 재료 유동 패턴들이 매우 복잡하며, 이는 정확한 재료 특성들을 달성하는 것과 빔의 바람직하지 않는 곡률(curvature)을 예방하는 것이 어렵다는 점이다. 다른 이슈는 새로운 장비가 요구된다는 점이다.

그 길이를 따라 가변 횡단면을 갖는 빔을 압연하는 것과 관련된 어려움들을 예방하기 위해, 대안적인 제작 방법은 빔을 조립하는 것이며; 즉 플레이트들 또는 섹션들을 함께 용접하거나 결합시킴으로써 빔들을 구성하는 것이다. 제작되는 빔들의 구성은, 예를 들어 상기 아치형 빔들이 제공되는 US1843318에 설명되어 있는 것과 같이 주지되어 있거나, 깊이가 웨브로부터 재료를 절단하고 그 후에 절단 에지들을 함께 결합함으로써 변경되는 US620,561에 예시되는 것과 같은 트러스트 빔들이 주지되어 있다. 이러한 빔들의 특징은 웨브 및 플랜지에서의 재료의 두께가 빔의 길이를 따라 일정하다는 점이다. 단지 빔의 길이를 따라 변화하는 점은 이의 깊이이다. 다른 주지된 유형의 제작된 빔은 캐스털레이팅형(castellated) 또는 셀룰러형(celluar) 빔이지만, 이러한 구성은 일반적으로 고의로 빔의 길이를 따른 섹션을 변경하지는 않지만 빔의 전체 길이를 따른 그 모 섹션(parent section)에 대한 빔 깊이를 증가시키는데 사용된다. 이러한 종래 기술의 조립되는 빔 디자인들의 중요한 단점은 웨브 두께 및 플랜지 두께가 빔의 길이를 따라 일정하기 때문에, 단지 웨브 깊이 또는 플랜지 깊이만을 변경시킴으로써 단면에서의 변화를 달성할 수 있다는 점이다. 일부 적용예들에 대해 허용가능한 웨브 깊이 또는 플랜지 너비를 변경하는 반면에, 건축 적용예들에서 플로어 슬래브(slab)들, 천장 부품들 및 벽들을 간단히 설치하기 위해 일정한 깊이 및 일정한 플랜지 너비의 빔들을 가지는 것은 바람직하다.

JP2000343102의 도 5에서, 그 길이를 따른 경로의 섹션 부분을 변경하는 빔이 예시된다. 이러한 빔은 상이한 플랜지 두께들을 갖지만 함께 용접된 동일한 웨브 깊이를 갖는 두 개의 별도의 I-빔들로 구성된다. 여러 개의 상이한 I-빔 섹션들을 함께 용접함으로써 횡단면이 길이를 따라 변경되는 빔들을 제조하는 것이 가능할 수 있지만, 이는 여러 개의 단점들을 가진다는 것이 명백하다. 첫째로, 빔의 길이를 따른 가변 하중 요구조건들을 합리적으로 정확하게 어림잡기 위해 다수의 상이한 섹션들이 요구될 것이며, 빔의 직진성을 유지하면서 이러한 모든 섹션들을 함께 용접하는 것은 어려울 것이다. 둘째로, 빔의 플랜지들에서의 용접부들은 빔을 잠재적으로 약화시킬 것이다.

빔의 길이를 따른 횡단면에서의 이상적인 변경을 갖는 빔을 제조하는 다른 방법은 중실형 바로 또는 요구되는 최대 횡단면과 동일하거나 이보다 더 큰 빔의, 길이를 따른 일정한 횡단면으로 시작하는 빔으로 빔을 기계가공하는 것이다. 관련된 방법은 그 길이를 따른 두께에서의 변경들을 제공하도록 기계가공되었던 플레이트들 또는 섹션들로부터의 빔을 조립하는 것이다. 그러나, 이러한 제작 방법들은 극히 재료 낭비적이고 비싸고 통상적으로 단지 항공기와 같은 것들에서의 빔들에 사용된다. 이들은 건물 건축에서의 빔용으로 실용적이거나 가격효율적인 해결책들이 아니다.

빔 길이를 따른 횡단면에서의 변경을 갖는 빔을 제조하는 다른 방법은 길이방향으로 프로파일링되는(LP) 플레이트들을 사용하여 빔을 제작하는 것이다. 플레이트의 두께가 플레이트의 길이를 따라 변경되는 LP 플레이트들의 압연은 주지되어 있고, 그러한 플레이트들은 일반적으로 선박 건조 및 교량 건축에 보통 사용된다. 대형 I-빔들은 "효율적인 구성의 스틸작업을 위한 헤비 스틸 플레이트들"에서의 슈뢰터(Schroeter)에 의해 그리고 "길이방향으로 프로파일링된 플레이트들 절단 비용들"에서의 릭터(Richter) 및 슈마크페퍼(Schmackpfeffer)에 의해 설명되는 것과 같은 길이방향으로 프로파일링된 플레이트들을 사용하여 제작되었다. 그러나, I-빔들의 제작에서 LP 플레이트들의 적용예는 지금까지 교량들, 발전소들 및 고층 건물들과 같은 초대형 구조물들로 제한되어 있었다. 건물들에서의 일반적인 구성 용도를 위한 I-빔들은 여전히 대부분은 일정한 횡단면들을 사용한다. 이런 이유들 중 하나는, 두께가 표준 건축 I-빔의 상대적으로 짧은 길이에 걸쳐 매끄럽게 변경되는 LP 플레이트들의 제조가 실용적이지 않았기 때문이다.

본 발명의 제 1 양태에 따라, 빔의 제작 방법은 각각의 압연된 플랜지 부재의 하나의 표면이 미리결정된 두께 프로파일에 따라 프로파일링되도록 길이방향으로 프로파일링된 압연 공정에서 두 개의 플랜지 부재들을 압연하는 단계; 및 압연된 플랜지 부재를 프로파일링된 표면들을 통해 함께 결합시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 각각의 압연된 플랜지 부재의 다른 표면이 실질적으로 평탄하도록 플랜지 부재들을 압연하는 단계를 더 포함한다.

압연 공정은, 반대편 표면을 평탄하게 유지하면서 프로파일을 플랜지 부재의 한 면에 부여하여서, 빔이 평탄한 표면의 단부 사용자를 위한 편의를 제공할 뿐만 아니라 추가적인 재료 및 중량이 불필요하게 사용됨 없이 그 길이를 따른 다양한 지점들에서 요구되는 강도를 가지게 된다.

바람직하게는, 상기 방법은 두 개의 플랜지 부재들을 함께 그리고 백-투-백 방식으로 압연하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 압연되는 플랜지 부재들은 T형 플랜지 부재들을 포함한다.

바람직하게는, 웨브로부터 멀리 떨어진 제작되는 빔의 플랜지 표면들은 실질적으로 평탄하고 평행하다.

본 발명의 제 2 양태에 따라, 빔의 제작 방법은 압연되는 플랜지 부재의 복수의 표면들이 미리결정된 두께 프로파일에 따라 프로파일되도록 길이방향으로 프로파일링된 압연 공정에서 플랜지 부재를 압연하는 단계를 포함하고, 각각의 플랜지 부재의 프로파일링된 표면을 통해 두 개의 압연된 플랜지 부재들을 함께 결합시키는 단계를 더 포함하며, 여기서 길이방향으로 프로파일링되는 압연 공정은 Y형 단면들을 압연하는 단계; 및 T형 단면들을 형성하기 위해 Y형 단면들을 처리하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 상응하는 압연되는 웨브 부재를 제공하는 단계 및 압연된 웨브 부재를 통해 압연된 플랜지 부재들을 결합시키는 단계를 더 포함한다.

각각의 플랜지 부재의 프로파일링된 표면은 두 개의 플랜지 부재들을 함께 결합시키기 위해 웨브 부재의 상응하게 프로파일링되는 표면에 결합된다.

바람직하게는, 상기 방법은 개별적인 빔 크기들을 빔 길이를 따라 변경시키기 위해 압연 작업 동안 하나 또는 그 초과의 롤들을 조종하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 주조 재료 내에 이미 존재하는 요구되는 두께 변경의 적어도 일부를 갖는 원 재료를 주조시키는 단계 및 주조 재료를 압연하는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 하나의 평탄한 측면 및 하나의 프로파일링되는 측면을 갖는 하나 또는 그 초과의 LP 플레이트들로 또는 플랜지 부품의 두께가 빔의 길이를 따라 변경되는 하나 또는 그 초과의 T-섹션들로 제작되는 빔을 제공하여서, 더 큰 힘들이 가해지는 이러한 부품들이 강도를 위한 부가적인 재료를 가지게 되며, 상대적으로 낮은 하층 영역들이 감소된 횡단면 영역을 가진다. 본 발명은 또한 그 길이를 따른 가변 두께를 갖는 T-섹션들을 제조하기 위한 장치를 제공한다. 본 발명은, 플로어 슬래브들, 천장 부품들 및 벽들에 간단히 설치하기 위해 일정한 깊이 및 일정한 플랜지 너비를 갖는 빔들에 대한 건축 산업의 요구조건을 만족시키기 위해 그 길이를 따라 가변하는 플랜지 및 웨브 두께를 갖지만, 일정한 또는 거의 일정한 깊이 및 플랜지 너비를 갖는 빔을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 빔 및 빔의 제작 방법의 예가 이제 첨부 도면들을 참조로 하여 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 통상적인 압연된 범용 빔의 측면도 및 횡단면도를 예시한다.
도 2는 통상적인 범용 빔 밀에 대한 롤 갭 도면을 예시한다.
도 3a 내지 도 3c는 플랜지들을 위해 LP 프로파일링된 플레이트를 사용하여 제작된 빔의 제 1 예에 대한 측면도 및 횡단면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 웨브를 위해 LP 프로파일링된 플레이트를 사용하여 제작된 빔의 제 2 예에 대한 측면도 및 횡단면도를 예시한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른, 제작된 빔 및 하나의 평탄한 측면을 갖는 LP 프로파일링된 플레이트를 사용하여 상기 빔의 플랜지들을 압연하는 방법에 대한 측면도 및 횡단면도를 예시한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른, 제작된 빔의 구성 및 가변 플랜지 두께를 갖는 T-섹션 부품의 압연을 예시한다.
도 7은 본 발명에 따라 T-섹션 부품들을 압연하는 대안적인 방법을 예시한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따라 T-섹션 부품들을 압연하기 위한 대안적인 밀 구성에 대한 롤 갭 도면을 예시한다.

도 1a 및 도 1b에서 도시되는 것과 같은 통상적인 범용 빔에서, 빔(1)은 웨브(2) 및 웨브의 각각의 단부에 있는 플랜지(3)를 가진다. 도 1b로부터 알 수 있듯이, 플랜지들의 두께(4), 웨브(5b)의 깊이 및 빔(5)의 깊이는 빔의 길이를 따라 일정하다. 횡단면이 일정하고 빔의 길이에 따른 최대 하중 요구조건들을 충족해야하기 때문에 그 경우에는 최대 하중을 받지 않는 길이를 따른 이러한 지점들에서는 실제적으로 요구되는 것보다 더 많은 재료가 존재한다.

도 2는, 롤 힘(105, 106)을 가하는 롤(101, 103)들이 플랜지들을 압연하는 반면에, 롤 힘(107, 108)을 가하는 롤(102, 104)들이 웨브를 압연하는 종래의 범용 빔 밀에서의 최종 압연 단계를 예시한다. 실제로는 범용 빔 밀들은 그의 측면에서 I-빔을(H-빔도 마찬가지로) 보통 압연하지만, 원리는 도 2에 도시되는 것과 동일하다.

본 발명은 최대 하중 요구조건을 전체적으로 사용하는 대신에, 빔을 따른 각각의 지점에서 프로파일이 하중 요구조건들에 대해 조절되는 것을 가능하게 하는 빔 및 빔의 제작 방법들을 제공한다. 그의 길이를 따라 빔의 응력들에 대해 섹션 특성들을 계속해서 매칭시킴으로써, 빔의 질량 감소가 가능하다. 이것은 빔의 길이 전체에 걸쳐 모든 기준들, 코드들 및 규정들을 만족시키면서 가능한 가장 효율적인 횡단면을 계속해서 결정함으로써 달성된다.

GB1213011.8에 설명된 것과 같은 최근 개발들은 표준 건축 I-빔의 짧은 길이에서 두께의 다수의 변경들을 갖는 플레이트들을 제조하는 것과 길이방향의 프로파일을 각각 갖는 몇몇의 더 짧은 길이들로 압연된 길이를 절단함으로써 이러한 LP 플레이트들을 효율적으로 제조하는 것을 가능하게 한다. 이것은 플랜지 두께 또는 웨브 두께 또는 이들 모두가 빔의 길이를 따라 변하는 일반적인 건축 용도를 위해 제작된 빔들을 구성하는 것을 가능하게 한다. 그러나, LP 플레이트들로 제작되는 건축물들에서의 일반적인 구성의 용도를 위한 빔들은 여전히 특정한 문제들을 겪고 있다. 하나의 문제는 통상적인 LP 플레이트들에 의해 평탄한 상부 면 및 바닥 면 그리고 일정한 빔 깊이를 달성하는 것이 어렵다는 점이다. LP 플레이트들로부터 구성되는 제작된 빔들에서의 다른 문제는 용접들이 높은 응력의 영역에서 플랜지들과 웨브 사이의 경계부(interface) 또는 코너에 위치되며, 따라서 상기 용접들이 잠재적으로 빔을 약화시킨다는 점이다.

도 3은 플랜지들을 위한 LP 플레이트들로 구성되는 제작된 빔을 도시한다. 그 길이를 따른 두께 변화는 GB1213011.8에서 설명되는 것과 같은 다수의 오염 지점들을 포함한다. 통상적인 적용예들에서 빔에서의 최대 하중들은 빔의 단부들에 있지 않고 중심에 있으며, 최소 하중들은 단부들에 있지 않고 빔을 따르는 도중에(part way) 존재한다. 도 3a 내지 도 3c에 도시되는 것과 같은 프로파일은 그 길이를 따른 하중들의 이러한 변경을 위해 빔 횡단면을 최적화시킨다. 도 3a는 플랜지(31, 32)들을 위한 두 개의 LP 플레이트들 및 웨브(33)을 위한 하나의 플레이트를 도시한다. 이러한 예에서, 웨브는 일정한 두께이지만 상기 웨브는 LP 플레이트로도 또한 제작될 수 있다. 이러한 예에서, 비록 플랜지 두께의 변경이 매우 크지 않다면, 상기 웨브는 필요하지 않을 수 있으며 직선형 에지들을 갖는 웨브 부재가 LP 프로파일링된 플랜지(31, 32)에 직접적으로 용접될 수 있지만, 빔의 웨브는 플랜지들의 프로파일들에 매칭하는 형태(36)로 절단된다. 플랜지들 및 웨브를 함께 결합시키는 용접부(34, 35)들은 웨브(33)과 플랜지(31, 32)들 사이의 경계부 또는 코너에 직접적으로 위치되고 따라서 빔의 높은 응력 영역 내에 있다. 빔(37,38)들의 상부 면 및 바닥 면은 완전히 평탄하지 않는데, 이는 LP 압연된 플레이트들의 두께가 상기 플레이트들의 중심선에 대하여 변하기 때문이다. 슈뢰터(Schroeter)에 그리고 릭터(Richter) 및 슈마크페퍼(Schmackpfeffer)에 예시된 것처럼 간단한 테이퍼들로서 압연되는 LP 플레이트들의 경우에, 평탄한 상측 및 바닥 면들을 달성하는 것은 가능하지만, 복잡한 곡선형 프로파일들의 경우에 특히 하나의 평탄한 측면을 달성하기 위해 압연한 후에 LP 플레이트들이 특별하게 직선화될 때까지 평탄한 상측 및 바닥 면들을 얻는 것은 가능하지 않다. 실제적으로 빔의 전체 깊이에서의 일부 변경이 건축 구성에 있어서 허용가능할 수 있으며, 따라서 LP 플레이트들은 항상 직선화되는 것이 필요하지 않을 것이다. 그러나, 그 길이에 따른 플랜지 두께의 큰 변경들을 갖는 빔들은 전체 빔 깊이에 대해 요구되는 공차들로 유지되기 위해 직선화되는 것이 필요할 것이다.

도 4a 내지 도 4c는 공지되어 있는 종래 기술에 따라 대안 제작된 빔 구성을 도시한다. 빔은 가변형 두께 LP 압연된 웨브(23)에 용접되는 두 개의 일정한 두께의 플랜지(18, 19)들로 구성된다. 웨브(23)은 그의 가장 얇은 부품(22)과 그의 가장 두꺼운 부품(21) 사이에서 변경된다. 용접부(12, 13)들은 웨브를 플랜지들에 결합시킨다. 이러한 구성은, 빔이 LP 압연된 플레이트의 임의의 직선화 없이 일정한 전체 깊이를 가지는 도 3의 구성에 대해 장점을 가진다. 그러나, 빔의 길이에 따라 변하는 것이 단지 웨브 두께인 이러한 유형의 구성은 가변형 플랜지 두께를 갖는 것처럼 빔의 중량을 최소화시킴에 있어서 효율적이지 않다. 또한 이러한 빔 구성은 용접부들이 높은 응력을 받는 영역에서 웨브과 플랜지 사이의 코너에 있다는 사실로부터 여전히 어려움을 겪는다.

도 4에 도시되는 LP 웨브와 도 3에 도시되는 LP 플랜지들을 조합하는 것은 도 3에 예시되는 빔과 동일한 문제로부터 여전히 어려움을 겪을 것이며, 즉 전체 깊이는 길이를 따라 변경될 것이며, 용접부들은 높은 응력을 받는 영역 내에 있다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 양태에 따른 빔 및 빔의 플랜지들을 압연하는 방법을 도시한다. 이의 길이를 따른 일정한 전체 깊이를 갖는 빔을 제조하기 위해, 플랜지(6, 7)들에는 하나의 평탄한 표면(10) 및 하나의 프로파일링된 표면(8, 11)으로 제조된다. 길이방향으로 프로파일링된 압연 공정의 사용은 - 압연될 플레이트가 빔의 플랜지를 형성하고 플랜지의 프로파일링된 표면들이 그의 길이를 따라 두께가 변하는 프로파일을 가지는 이러한 경우에는 - 압연될 플레이트의 두께가 플레이트의 길이에 따라 변하는 것을 초래한다. 본 발명의 일 양태에 따라 이것은 도 5d에 도시된 것과 같이 상기 플랜지들 사이에 분리기 층 또는 합성물(compound)(51)을 구비한 팩(pack)으로서 백-투-백 방식(back to back)으로 두 개의 플랜지(6, 7)들을 롤(201, 202)들에 의해 압연함으로써 달성된다. 분리기 합성물들의 사용은 예를 들어 클래드 플레이트 압연에 있어서 주지되어 있다. 압연 후에, 두 개의 플랜지(6, 7)들이 서로 분리된다. 빔들에 요구되는 플랜지들은 보통 플레이트 밀이 압연시킬수 있는 너비보다 훨씬 더 협소하며, 따라서 가장 효율적인 제조를 위해 압연된 팩은 요구되는 플랜지 너비의 배수인 너비를 가진다. 압연 후에 플레이트들은 파선(52)들에 의해 도시되는 것처럼 요구되는 플랜지 너비로 절단된다. 이러한 방식으로 제조된 플랜지들은 프로파일링되는 하나의 측면(8) 및 실질적으로 평탄한 하나의 측면(10)을 가진다. 용접 선(12, 13)들을 따라 플랜지가 가장 얇은 그의 가장 깊은 지점(14)을 가지는 길이(16) 중의 상응하게 프로파일링된 웨브(9)에 용접함으로써, 이러한 플랜지들이 도 5c에 도시된 바와 같은 빔으로 제작될 때, 비록 상기 플랜지들이 여전히 높은 응력을 받는 위치에 용접부들을 가지는 것으로부터 어려움을 겪고 있지만, 전체 빔 깊이는 빔의 길이에 따라 실질적으로 일정한 반면에, 플랜지 두께(15)는 도 3의 예보다 개선된 점인 길이를 따라 변경된다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 T-형 부품(T-섹션)에 대한 압연의 최종 단계를 도시한다. 상측 롤(60)은 T-섹션의 스템(stem)을 수용하는 그루브(groove)(54)를 가진다. 하측 롤(52)은 그루브를 가지지 않는다. 롤(60, 52)들을 서로에게 더 가까이 또는 서로의 반대로 더 멀리 이동시킴으로써, T-섹션의 플랜지 부품의 두께는 도 6b에 도시되는 것처럼 T-섹션의 길이를 따라 변경될 수 있다. 스템의 제한적인 효과로 인해 T-섹션의 주의깊은 가이딩(guilding)이 압연 동안 T-섹션을 직선으로 유지시키기 위해 요구된다. 플랜지 부품의 두께가 변경될 때, 이것은 T-섹션의 스템의 높이도 역시 변경하려는 자연스런 경향이 있다. 빔의 제조를 위한 한 옵션은 T-섹션의 스템의 높이에서의 변형들에 맞추도록 T의 웨브 부품을 절단하는 것이지만, 더 단순한 옵션은 T-섹션의 스템을 도 6b에서 파선(53)에 의해 도시되는 것과 같은 일정한 높이로 절단하는 것이다. 이것은 웨브 부품이 일정한 깊이를 가질 수 있으며 상기 웨브 부품은 빔의 구성을 더 간단하게 할 수 있다는 것을 의미한다. 가변 플랜지 두께들 및 웨브 부품(57)을 갖는 두 개의 T-섹션 부품(55, 56)들로 구성되는 빔은 두 개의 용접부(58, 59)들을 가진다. 이러한 용접부들은 플랜지와 웨브 사이의 코너에 반대로 위치되고, 따라서 도 3 및 도 4의 예들에서 빔들에서의 용접부들보다 매우 더 적게 응력을 받는다.

T-섹션들이, 요구되는 빔 깊이가 도 6d에 도시되는 것과 같이 단일 용접부(501)와 함께 두 개의 스템(55, 56)들을 간단히 용접함으로써 달성되기에 충분히 긴 스템들로 압연된다면, 훨씬 더 간단한 구성이 달성될 수 있다. 이것은 용접부가 이제 빔의 중립 축선 상에 있는 이상적인 위치에 있는 부가적인 장점을 가진다. 그러나 가변 플랜지 두께를 갖는 T-섹션들을 긴 스템들로 압연하는 것은, 스템의 제한적인 효과 때문에 상기 T-섹션들을 짧은 스템들로 압연하는 것보다 더 어렵다.

도 7은 상측 롤러(61) 및 하측 롤러(62) 모두가 그루브들을 가지며, 두 개의 T-섹션(67, 68)들이 이들 사이의 분리기 합성물 또는 층(66)과 백-투-백 방식으로 압연되는 T-섹션 부품들의 대안적인 압연 방법을 도시한다. 분리기 합성물들의 사용은 예를 들어 클래드 플레이트 압연에서 주지되어 있다. 이러한 방법은 압연하는 동안 상부 및 바닥 굽힘 힘들이 서로 균형을 맞추기 때문에 직선형 T-섹션들을 달성하는 것이 더 용이한 장점을 가진다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 빔을 위한 T-섹션 부품들의 대안적인 압연 방법을 예시한다. 밀은 T-섹션의 플랜지 및 스템 부품들 모두의 두께를 변경하기 위해 서로에게 더 가깝게 또는 서로 반대로 더 멀리 이동될 수 있는 세 개의 롤(71, 72, 73)들을 가진다. 종래의 빔 압연 공정에서의 유추에 의해, 도 8a에 예시되는 단계는 Y-형상부(Y-shape)(79)가 압연되는 중간 압연 단계이다. 최종 압연 단계에서 Y-형상부는 Y-형상부를 T-형상부(T-섹션)으로 변환하기 위해 도 6a에서의 장소와 유사한 가공 장소(finishing stand)를 통과한다. Y-형상으로 중간 압연을 실행하는 장점은 재료가 직선을 유지하면서 플랜지에서의 큰 두께의 변화를 달성하는 것이 더 용이하다는 점이다. 일반적으로 동일한 비율의 두께 변화가 스템 부품에 적용된다면 재료가 직선을 유지하면서 플랜지의 큰 두께 변화들을 달성하는 것이 더 용이하다. 이것은 세 개의 롤들을 함께 조정함으로써 간단히 달성된다. 결론적으로 도 8a에 도시되는 밀은 긴 스템 부품 및 큰 두께 변화들 모두를 가지는 T-섹션으로 변환될 수 있는 Y-섹션을 제조할 수 있다. 도 8b에 도시되는 것과 같은 제조된 빔은 그 후에 두 개의 T-섹션(75, 76)들을 함께 용접(77)함으로써 만들어질 수 있다. 웨브 부품에서의 두께 변화의 비율이 플랜지 부품에서의 두께 변화의 비율과 유사하게 만들어지면, 빔의 웨브는 도 8c에 예시되는 것과 같이 이의 길이를 따른 두께 변경들을 또한 가진다. 분리 웨브 구성요소가 도 6c에 예시되는 것과 같이 요구되는 전체 빔 깊이를 달성하기 위해 요구된다면, 웨브 부품은 매칭 두께 변경들에 일치하도록 압연될 수 있거나 상기 웨브 부품은 일정한 두께를 가질 수 있다. 도 8c는 위로부터 본 도 8b를 도시하며, 웨브 두께(78) 및 플랜지 두께 모두가 어떻게 변경되는지를 예시한다.

빔의 단면의 특성들은 다수의 형상 매개변수들을 변경시킴으로써 영향을 받을 수 있다. 본 발명에 따라 언급된 매개변수들은 플랜지 두께 및 웨브 두께이다. 이것은 빔의 외측 용기(envelope) 크기들을 유지함으로써 디자인 및 구성 공정의 복잡함을 예방함으로써, 범용 빔이 이전에 사용되었던 임의의 구성에 맞추어질 수 있게 된다. 가변 플랜지 두께를 갖는 T-섹션들은 또한 그 길이를 따라 빔 깊이가 변경되는 빔들을 제작하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 모든 이전 실시예들은 표준 원 재료 형상, 즉 공급재료와 같은 강편(billet)들 및 플레이트(plate)들을 사용하여 제조될 수 있다. 가변 주조(cast) 재료들이 공정의 초기에 사용된다면, 본 발명에 의해 요구되는 단계들 및 요구되는 힘들이 감소될 수 있다. 예를 들어 그의 길이에 따라 두께가 크게 변경되는 T-섹션은 이미 그의 길이에 따른 일부 두께 변경을 가지는 주조 제품으로 압연될 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 예들은 특정한 오피스 그리드 구조물과 같은 특별한 적용예들에 맞춰진 빔 프로파일들의 세트의 구현을 허용하며, 상기 적용예들은 표준 건축 코드들 및 하중 조건들에 따라 디자인될 수 있다. 이것은 최종 제품이 표준 제품들을 사용해야 하기 보다는 설계자에 의해 명시된 대로 제작될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 빔들은 특별한 구조물에 또는 상기 구조물 내의 특별한 위치에 맞춰질 수 있으며, 빔들에 대한 제품 사양은 설계자에게 더 큰 융통성을 허용하는 밀 또는 작업장(workshop)의 작업 제한들을 명시할 수 있다.

본 발명은, 구성에 사용되는 금속의 총 양을 감소시킬 뿐만 아니라, 구성 목적들을 위해 편리한, 평행하거나 거의 평행한 플랜지 외측 표면들을 유지하는 이익을 가진다. T-섹션으로 구성되는 빔들의 경우에서, 본 발명은 구성요소들 사이에서 용접부들을 빔의 큰 응력 영역들의 반대로 이동시키는 부가적인 이익들을 가진다. 각각의 예에서, 길이방향으로 프로파일링되는 압연 공정의 사용은, 두께가 그 길이를 따라 변하는 프로파일을 가지는 웨브 또는 플랜지를 초래한다.

Claims

빔의 제작 방법으로서,
각각 압연되는 플랜지 부재의 하나의 표면이 미리결정된 두께 프로파일에 따라 프로파일링되도록 길이방향으로 프로파일링되는 압연 공정에서 두 개의 플랜지 부재들을 압연하는 단계; 및
압연된 플랜지 부재를 프로파일링된 표면들을 통해 함께 결합시키는 단계를 포함하는,
빔의 제작 방법.
제 1 항에 있어서,
각각 압연된 플랜지 부재의 다른 표면이 실질적으로 평탄하도록 플랜지 부재들을 압연하는 단계를 더 포함하는,
빔의 제작 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
두 개의 플랜지 부재들을 함께 그리고 백-투-백 방식으로(back to back) 압연하는 단계를 더 포함하는,
빔의 제작 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
압연된 플랜지 부재들은 T형 플랜지 부재들을 포함하는,
빔의 제작 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
웨브로부터 멀리 떨어진 제작된 빔의 플랜지 표면들은 실질적으로 평탄하고 평행한,
빔의 제작 방법.
빔의 제작 방법으로서,
압연되는 플랜지 부재의 복수의 표면들이 미리결정된 두께 프로파일에 따라 프로파일되도록 길이방향으로 프로파일링되는 압연 공정에서 플랜지 부재를 압연하는 단계를 포함하고, 각각의 플랜지 부재의 프로파일링된 표면을 통해 두 개의 압연된 플랜지 부재들을 함께 결합시키는 단계를 더 포함하며,
길이방향으로 프로파일링되는 압연 공정은 Y형 섹션들을 압연하는 단계; 및 T형 섹션들을 형성하도록 Y형 섹션들을 마무리 가공하는 단계를 포함하는,
빔의 제작 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상응하는 압연된 웨브 부재를 제공하는 단계 및 압연된 웨브 부재를 통해 압연된 플랜지 부재들을 결합시키는 단계를 더 포함하는,
빔의 제작 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
개별적인 빔 크기들을 빔 길이를 따라 변경시키도록 압연 작업 동안 하나 또는 그 초과의 롤들을 조종하는 단계를 더 포함하는,
빔의 제작 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
주조 재료 내에 이미 존재하는 요구되는 두께 변경의 적어도 일부를 갖는 원 재료를 주조하는 단계 및 주조 재료를 압연하는 단계를 더 포함하는,
빔의 제작 방법.