KR20170007282A - 브레스재 - Google Patents

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KR20170007282A
KR20170007282A KR1020167031207A KR20167031207A KR20170007282A KR 20170007282 A KR20170007282 A KR 20170007282A KR 1020167031207 A KR1020167031207 A KR 1020167031207A KR 20167031207 A KR20167031207 A KR 20167031207A KR 20170007282 A KR20170007282 A KR 20170007282A
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KR1020167031207A
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토모히로 키노시타
타쿠미 이시이
카즈아키 미야가와
미츠토시 요시나가
와타루 키타무라
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
제이에프이 시빌 가부시키가이샤
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Abstract

프레스재(100)는, 소성 변형 가능한 축력재(10)와, 축력재(10)가 관통하고, 축력재(10)의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관(20)과, 축력재(10)의 길이 방향의 일측 단부(11a) 및 보강관(20)의 길이 방향의 일측 단부(21a)가 설치된 구금(30)과, 축력재(10) 및 보강관(20)과는 반대 방향으로 돌출하도록 구금(30)에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 구금 크레비스(40)와, 축력재(10)의 길이 방향의 타측 단부(11b)가 설치된 보강재(50)와, 축력재(10)와는 반대 방향으로 돌출하도록 상기 보강재(50)에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스(60)를 가지며, 보강재(50)는, 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단면으로부터 소정 범위를 포위하는 것을 특징으로 한다.

Description

프레스재{BRACE MEMBER}
본 발명은 프레스재에 관한 것이며, 특히, 지진 발생시의 지진 에너지를 흡수하는 축력재와, 이것을 보강하는 보강관을 구비하는 프레스재에 관한 것이다.
종래, 건축 구조물에 설치되어, 지진 발생에 대처하기 위한 프레스재는, 지진 에너지를 흡수하는 축력재와, 축력재의 길이 방향에 압축력이 작용했을 때에 면외(面外, 길이 방향의 직각 방향)의 왜곡을 구속하는 보강재를 구비하고, 압축 축력 작용시에도 축력재의 전체 좌굴의 발생 방지 내지는 발생 시기를 늦추어, 안정된 축방향 변형을 일으키게 하여, 지진 에너지의 흡수 능력을 크게 하도록 되어 있다.
그리고, 특허 출원인은, 축력재와 보강재를 소정 형태로 배치하기 위한 용접 작업이나, 축력재와 보강재와 사이에 모르타르를 채우는 작업을 배제하여, 용이하게 제조할 수가 있으며, 또한, 중량의 증가를 방지할 수 있는 프레스재를 개시하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특개 2013－112949호 공보(제4－5 페이지, 도 1)
상기 특허문헌 1에 개시된 프레스재는, 보강관을 관통하는 봉강으로 이루어지는 축력재의 양단에, 각각 크레비스가 나사 접속되고 있다. 그리고, 보강관 및 축력재에 각각 나합하는 멈춤 링을 통해서, 보강관의 일측 단부는 축력재의 일측 단부에 나사 고정되고 있다. 한편, 축력재의 타측 단부에는, 강관으로 이루어지는 슬리브가 나사 고정되고, 슬리브는 길이 방향의 대략 반이 보강관 내에 들어가고, 나머지의 대략 반이 보강관으로부터 노출되고 있다. 이 때, 슬리브의 외주와 보강관의 내주와의 사이에, 소정 크기의 간격이 형성되고 있다. 따라서, 이러한 프레스재는, 용접 작용을 하는 일 없이, 축력재를 보강관에 대해서 소정 위치에 배치할 수가 있고, 또한, 축력재와 보강재와의 사이에 모르타르를 채우는 작업을 배제할 수 있다고 하는 현저한 효과를 갖는다.
그렇지만, 슬리브의 두께는, 보강재의 내경과 축력재의 외경과의 간격의 반 보다도 작게 할 필요가 있고, 한편, 보강재의 내면은, 보강 성능을 발휘하기 위해서, 축력재의 외면에 가까운 위치에 있는 것이 바람직하다.
이 때문에, 슬리브의 두께에는 스스로 한계가 있고, 이러한 한계에 의해, 슬리브의 휨 내력이 작은 경우에는, 슬리브의 보강관으로부터 노출하고 있는 범위에 휨에 의한 항복이 발생할 우려가 있다. 그렇게 되면, 보강관의 타측 단면과 축력재의 타측 단부에 나사 고정된 크레비스의 단부와의 사이는, 보강관이 원래 없고, 또한, 슬리브도 항복하고 있기 때문에, 이러한 사이에 있어서, 축력재가 좌굴할 우려가 있었다.
따라서, 슬리브에 대신하는 기구에 의해 휨 내력을 높인(크게 한) 프레스재가 요청되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요청에 대응하는 위한 것으로, 휨 내력이 높은(큰) 프레스재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 프레스재는, 축력재와, 상기 축력재가 관통하고, 상기 축력재의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관과,
상기 축력재의 길이 방향의 일측 단부 및 상기 보강관의 길이 방향의 일측 단부가 설치된 구금(口金)과,
상기 축력재 및 상기 보강관과는 반대 방향으로 돌출하도록 상기 구금에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 구금 크레비스와,
상기 축력재의 길이 방향의 타측 단부가 설치된 보강재와,
상기 축력재와는 반대 방향으로 돌출하도록 상기 보강재에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스를 가지며,
상기 보강재는, 상기 보강관의 길이 방향의 타측 단면으로부터 소정 범위를 포위하는 것을 특징으로 한다.
(2) 또한, 축력재와,
상기 축력재가 관통하고, 상기 축력재의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관과,
상기 축력재의 길이 방향의 양단에 각각 설치된 보강재와,
상기 축력재와는 반대 방향으로 돌출하도록 상기 보강재의 각각에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스를 가지며,
상기 보강재는 각각, 상기 보강관의 길이 방향의 단부로부터 소정 범위를 포위하는 것을 특징으로 한다.
(3) 또한, 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 보강재의 상기 보강관을 포위하는 범위의 내경은, 길이 방향으로 일정하고, 그 범위의 외경은, 상기 보강관의 길이 방향의 중앙에 가까워질수록 작아지는 것을 특징으로 한다.
(i) 본 발명의 프레스재는, 보강관의 길이 방향의 일측 단부가 구금에 설치되고, 보강관의 길이 방향의 타측 단면으로부터 소정 범위가, 보강재에 의해 포위되고 있다. 즉, 보강재는 보강관의 외주를 포위하는 것으로, 그 두께가 제한되는 것이 아니기 때문에, 종래의 슬리브(축력재와 보강관과의 틈새에 배치되는)와 비교해, 외경(내경도 같다) 및 두께를 크게 할 수가 있기 때문에, 강성을 높이는 것이 가능하게 된다.
이 때, 보강관의 길이 방향의 타측 단면으로부터 소정 범위는, 강성이 높은 보강재에 의해, 변형이 구속되기 때문에, 축력재의 좌굴의 발생이 억제되는 것으로부터, 휨 내력이 높은(큰) 프레스재가 되고 있다.
(ii) 또한, 보강관의 길이 방향의 양측 단부로부터 소정 범위가, 각각 보강재에 의해 포위되고 있는 경우에는, 상기 효과를 얻을 수 있음과 함께, 구금이 불필요하게 되는 것에 의해, 부품의 종류를 줄일 수가 있어, 제조 코스트나 재고 코스트를 억제할 수가 있다.
(iii) 또한, 보강재의 외경은 선단을 향해서(보강관의 길이 방향의 중앙에 가까워질수록), 작아지기 때문에, 길이 방향의 각 위치에서의 강도를 확보하고, 경량화의 촉진 및 의장성의 향상을 도모할 수 있다.
[도 1] 도 1은, 본 발명의 실시 형태 1의 프레스재를 설명하는 것으로, (a)는 측면도이고, (b)는 주요부의 측면시(側面視)의 단면도이다.
[도 2] 도 2는, 본 발명의 실시 형태 1의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하(載荷) 시험에 제공하는 시험체를 설명하는 것으로, 각부의 길이를 정의하는 측면시의 단면도이다.
[도 3] 도 3은, 비교재로서의 종래의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하 시험에 제공하는 시험체를 설명하는 것으로, 각부의 길이를 정의하는 측면시의 단면도이다.
[도 4] 도 4는, 본 발명의 실시 형태 1의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하 시험의 결과를 나타내는 하중-왜곡선도(歪曲線圖)이며, (a)는 시험체 No.1이고, (b)는 시험체 No.2이다.
[도 5] 도 5는, 비교재로서의 종래의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하 시험의 결과를 나타내는 하중-왜곡선도이다.
[도 6] 도 6은, 본 발명의 실시 형태 2의 프레스재를 설명하는 것으로, (a)는 측면도이며, (b)는 주요부의 측면시의 단면도이다.
[도 7] 도 7은, 본 발명의 실시 형태 3의 프레스재를 설명하는 것으로, (a)는 측면도이며, (b)는 주요부의 측면시의 단면도이다.
［실시 형태 1］
도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 프레스재를 설명하는 것으로, (a)는 측면도, (b)는 주요부의 측면시의 단면도이다. 한편, 각 도면는 모식적으로 나타내는 것으로, 각 부재의 상대적인 크기나 판 두께 등은 도시하는 치수로 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1에 있어서 좌측을 「길이 방향의 일측」이라고, 우측을 「길이 방향의 타측」이라고 한다.
도 1에 있어서, 프레스재(100)는, 축력재(10)와, 축력재(10)가 관통하고, 축력재(10)를 포위하여 축력재(10)의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관(20)과, 축력재(10)의 길이 방향의 일측 단부(11a) 및 보강관(20)의 길이 방향의 일측 단부(21a)가 설치된 구금(30)과, 축력재(10) 및 보강관(20)과는 반대 방향으로 돌출하도록 구금(30)에 설치되어, 건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매가 되는 구금 크레비스(40)와, 축력재(10)의 길이 방향의 타측 단부(11b)가 설치된 보강재(50)와, 축력재(10)와는 반대 방향으로 돌출하도록 보강재(50)에 설치되어, 건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스(60)를 가지고 있다.
(축력재)
축력재(10)는 긴 부재이며, 단면 원형의 철강제의 봉재이다. 그리고, 길이 방향의 일측 단부(11a)에 수 나사(12a)가 형성되고, 길이 방향의 타측 단부(11b)에 수 나사(12b)가 형성되고 있다. 또한, 설명의 편의상, 단면 원형의 철강제의 봉재인 축력재(10)를 나타내고 있지만, 강관이나, 평판을 단면 십자로 접합한 것 등, 그 단면 형상은 한정되는 것은 아니다.
또한, 축력재(10)를 소성 변형 가능한 재료로 형성하면, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 축력재(10)의 외주면과 보강관(20)의 내주면이 슬라이딩할 때의 이음(異音)의 발생, 및, 마찰에 의한 축력의 과대한 상승을 방지하기 위해, 축력재(10)의 외주면에, 예를 들면, 합성 수지제의 라이닝재를 설치해도 된다.
(보강관)
보강관(20)은, 축력재(10)보다도 짧은, 단면 원형의 강관으로, 길이 방향의 일측 단부(21a)에 수 나사(22a)가 형성되어 있다{길이 방향의 타측 단부(21b)에 수 나사 등이 형성되어 있지 않다}.
또한, 보강관(20)의 단면 형상을 사각형으로 해도 된다.
(구금)
구금(30)은, 높이가 낮은 원통부(33)를 가지며, 동심상에, 일측 단면(30a)에 암 나사(34)가, 타측 단면(30b)에 암 나사(32)가, 중심을 관통하는 형태로 암 나사(31)가 각각 형성되어 있다.
그리고, 암 나사(31)에는 축력재(10)의 수 나사(12a)가 나합하고, 암 나사(32)에는 보강관(20)의 수 나사(22a)가 나합하고, 암 나사(34)에는 구금 크레비스(40)의 수 나사(43)(이것에 대해서는 후술한다)가 나합하고 있다.
또한, 외주의 타측 단면(30b)에 가까운 범위에, 타측 단면(30b)을 향해서 외경이 작아지는 테이퍼부(30c)가 형성되어 있지만, 테이퍼부(30c)의 형성을 생략하고, 일측 단면(30a)과 마찬가지로, 각부를 모따기하는 것만으로도 된다.
(구금 크레비스)
구금 크레비스(40)는, 건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매로서 기능하는 것으로, 원반상 부분(41)과, 원반상 부분(41)의 일측 단면에 설치된 판상 부분(42)과, 판상 부분(42)을 관통하는 설치용 구멍(44)과, 원반상 부분(41)의 외주에 형성된 수 나사(43)를 갖고 있다. 이 때, 설치용 구멍(44)의 중심축선과 원반상 부분(41)의 중심축선과는 직각으로 교차하고 있다(기하학적으로 정확하게 교차한다는 의미가 아니고, 공업적으로 교차하고 있다).
또한, 이상에서는, 구금(30)과 구금 크레비스(40)가 각각 별개로 제조되어 양자가 나사 접속에 의해 일체화되고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정하는 것은 아니고, 양자가 수축 끼워 맞춤 등의 기계적인 접합이나, 용접 등의 야금적인 접합에 의해 일체화 되어도 되며, 또는, 양자가 주조 등에 의해 당초부터 일체적으로 제조되어도 된다.
(보강재)
보강재(50)는, 통상부(筒狀部)(52)와, 원반상 부분(55)을 가지며, 원반상 부분(55)의 타측 단면(50b)에 암 나사(56)가 형성되고, 중심을 관통하는 형태로 암 나사(51)가 형성되어 있다.
그리고, 암 나사(51)에는 축력재(10)의 수 나사(12b)가 나합하고, 암 나사(56)에는 보강재 크레비스(60)의 수 나사(65)(이것에 대해서는 후술한다)가 나합하고 있다.
또한, 통상부(52)의 내경은 길이 방향으로 일정하고, 통상부(52)의 중심축, 암 나사(51)의 중심축 및 암 나사(56)의 중심축은 일치하며, 통상부(52)는, 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단부(21b){단면(20b)으로부터 소정 거리의 범위}를 포위하고 있다{통상부(52)에, 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단면(20b)으로부터 소정 거리의 범위가 넣어져 있다}.
또한, 통상부(52)의 외면에는, 외경이 길이 방향의 일측 단면(선단과 같은)(50a)에 가까워질수록 작아지는 테이퍼부(50c)가 형성되어 있다. 이 때문에, 보강관(20)을 매끄럽게 보강하고 있는 인상을 주기 때문에, 의장성이 향상되고 있다.
(보강재 크레비스)
보강재 크레비스(60)는, 구금 크레비스(40)와 같으며 ,건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매로서 기능하는 것이며, 원반상 부분(61)과, 원반상 부분(61)의 타측 단면에 설치된 판상 부분(62)과, 판상 부분(62)을 관통하는 설치용 구멍(66)과, 원반상 부분(61)의 외주에 형성된 수 나사(65)를 갖고 있다. 이 때, 설치용 구멍(66)의 중심선과 수 나사(65)의 중심선과는 직각으로 교차하고 있다(기하학적으로 정확하게 교차한다는 의미는 아니고, 공업적인 정밀도로 교차하고 있다).
또한, 보강재 크레비스(60)는, 구금 크레비스(40)와 같은 형상이다.
또한, 이상에서는, 보강재(50)와 보강재 크레비스(60)가 각각 별개로 제조되어, 양자가 나사 접속에 의해 일체화되고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정하는 것은 아니고, 양자가 수축 끼워 맞춤 등의 기계적인 접합이나, 용접 등의 야금적인 접합에 의해 일체화 되어도 되며, 또는, 양자가 주조 등에 의해 당초부터 일체적으로 제조되어도 된다.
(작용 효과)
프레스재(100)는, 보강관(20)의 길이 방향의 일측 단부(21a)가 구금(30)에 설치되고, 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단면(20b)으로부터 소정 범위가, 보강재(50)의 통상부(52)에 의해 포위되고 있다. 즉, 통상부(52)는 보강관(20)의 외주를 포위하는 것으로, 그 두께가 제한되는 것이 아니기 때문에, 종래의 슬리브(축력재와 보강관과의 틈새에 배치되는)와 비교해서, 외경(내경도 같다) 및 두께를 크게 할 수가 있기 때문에, 강성을 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 보강재 크레비스(60)가 과대하게 회전 변형하여 편심하는 것으로 보강관(20)에 굽힘 모멘트가 크게 작용하는 것을 방지하기 위해서, 통상부(52)에 의해 포위되는 길이(lk)(엘 케이)는, 보강관(20){(좌굴구속재)와 같다}의 외경과 보강재(50)의 내경과의 간격(ek)(이 케이)과의 관계에서, ek/lk≤0. 05인 것이 바람직하다.
그렇게 되면, 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단면(20b)으로부터 소정 범위는, 강성이 높은 보강재(50)의 통상부(52)에 의해, 변형이 구속되기 때문에, 축력재(10)의 좌굴의 발생이 억제된다(이것에 대해서는 별도로 상세하게 설명한다).
또한, 보강재(50)의 외경은 길이 방향의 일측 단면(50a)(선단)을 향해서{보강관(20)의 길이 방향의 중앙에 가까워질수록}, 작아지기 때문에, 길이 방향의 각 위치에 있어서 강도를 확보하고, 경량화의 촉진 및 의장성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 축력재(10)의 양단은 각각 구금(30) 및 보강재(50)에 나사 접속되고 있기 때문에, 각각의 나사를 역방향으로 하는{예를 들면, 수 나사(12a) 및 암 나사(31)를 오른나사로 하고, 수 나사(12b) 및 암 나사(51)를 왼나사로 한다) 것에 의해, 설치용 구멍(44)과 설치용 구멍(66)과의 거리를 조정할 수가 있기 때문에, 프레스재(100)의 설치가 용이하게 된다.
[표 1]
Figure pct00001
(시험체)
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하 시험에 제공하는 시험체를 설명하는 것으로, 각부의 길이를 정의하는 측면시의 단면도이다. 또한, 일부 부호의 기재를 생략하고 있다. 또한, 표 1에 시험체(No.1, No.2)의 각부의 치수 등을 나타내고 있다.
도 2에 있어서, 시험체 No.1 및 시험체 No.2에 대해서, 축력재(10)의 외경을 「DS」라고 한다. 또한, 축력재(10)의 항복점을 「σy」, 축력재(10)의 단면적과 항복점(σy)과의 합은 「Ny」라고 한다.
보강관(20){「좌굴구속재」와 같다)의 외경을 「DB」, 두께를 「tB」라고 하고, 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단면(20b)과 보강재 크레비스(60)의 설치용 구멍(66)의 중심과의 거리를 「lc(엘 시)」라고 하고, 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단면(20b)과 보강재(50)의 길이 방향의 일측 단면(50a)과의 거리를 「lk(엘 케이)」라고 한다. 또한, lk는 상기와 같다.
또한, 구금 크레비스(40)의 설치용 구멍(44)의 중심과 구금(30)의 타측 단면(30b)과의 거리를 「FlJ(에프 엘 제이)」라고 하고, 구금(30)의 타측 단면(30b)과 보강재(50)의 일측 단면(50a)과의 거리를 「lB(엘 비)」라고 하고, 보강재(50)의 일측 단면(50a)과 보강재 크레비스(60)의 설치용 구멍(66)과의 거리를 「MlJ(엠 엘 제이)」라고 한다.
또한, 구금 크레비스(40)의 설치용 구멍(44)의 중심과 보강재 크레비스(60)의 설치용 구멍(66)의 중심과의 거리를 「l(엘)」이라 한다.
또한, 축력재(10)의 외경과 보강관(20)(「좌굴구속재」와 같다)의 내경과의 간격을 「eS(이 에스)」, 보강관(20)(「좌굴구속재」와 같다)의 외경과 보강재(50)의 내경과의 간격을 「ek(이 케이)」라고 한다. 또한, ek는 상기와 같다.
나아가, 보강재(50)의 길이 방향의 일측 단면(50a)(선단)에 있어서의 두께를 「tK(티 케이)」라고 한다.
[표 2]
Figure pct00002
(비교재)
도 3은, 비교재로서의 종래의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하 시험에 제공하는 시험체를 설명하는 것으로, 각부의 길이를 정의하는 측면시의 단면도이다. 또한, 표 2에, 비교재(No.3)의 각부의 치수 등을 나타내고 있다.
도 3에 있어서, 비교재(No.3)(900)에 대해서, 축력재(910)의 외경을 「DS」라 하고, 보강관(920)(「좌굴구속재」와 같다)의 외경을 「DB」, 두께를 「tB」라 한다. 그리고, 축력재(910)의 항복점을 「σy」, 축력재(10)의 단면적과 항복점(σy)과의 합은 「Ny」라고 한다.
또한, 축력재(910)의 단부(911a, 911b){수 나사(912a, 912b)가 형성되어 있다}에는, 일체형 크레비스(940, 960){암 나사(941, 961)가 형성되어 있다}가 설치되고, 일측의 일체형 크레비스(940)의 접속용 구멍(944)의 중심과, 타측의 일체형 크레비스(960)의 접속용 구멍(966)의 중심과의 거리를 「l(엘)」이라 한다.
또한, 축력재(910)의 일측 단부(911a){수 나사(912a)가 형성되어 있다}와 보강관(920)의 일측 단부(921a){암 나사(922a)가 형성되어 있다}는, 구금(930){암 나사(931), 수 나사(932)가 형성되어 있다}에 의해 접속되고 있다.
나아가, 축력재(910)의 타측 단부(911b)에 가까운 위치에, 통상의 슬리브(970)가 설치되고, 슬리브(970)는 보강관(920)의 타측 단면(920b)으로부터 거리 「L(엘)」만큼 보강관(920) 내에 넣어져 있다. 이 때, 슬리브(970)의 외경과 보강관(920)의 타측 단부(921b)에 있어서의 내경과의 간격을 「eS(이 에스)」라고 한다.
{단면2차 모멘트(area moment of inertia)}
이상으로부터, 시험체 No.2에 있어서의 보강재(50)는 내경이 「114.3＋4.0=118.3(mm)」이고, 외경이 「118.3＋2×12=142.3(mm)」이상이 되기 때문에, 단면2차 모멘트는 「10백만(mm4)」이상이 된다.
한편, 비교재인 시험체 No.3에 있어서의 슬리브(970)는 내경이 「46.0(mm)」이고, 외경이 「114.3－2×25=64.3(mm)」이하가 되기 때문에, 단면2차 모멘트는 「0.62백만(mm4)」이하가 된다.
즉, 본 발명의 보강재(50)의 단면2차 모멘트는, 비교재인 종래의 슬리브(970)의 단면2차 모멘트의 약 17배가 높은(큰) 값을 가지며, 이러한 고강성의 보강재(50)가 보강관(20)의 면외 변형을 억제한다.
{재하 시험(Cyclic loading test)}
도 4는, 본 발명의 실시 형태 1의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하 시험의 결과를 나타내는 하중-왜곡선도이며, (a)는 시험체 No.1, (b)는 시험체 No.2이다. 재하 시험은, 축력재(10)의 압축 및 인장을 교대로 반복하여 부여하는 양진(兩振) 재하이다.
도 4(a)에 있어서, 우선, 축력재(10)를 0.25%만큼 압축한다{구금 크레비스(40)의 설치용 구멍(44)의 중심과 보강재 크레비스(60)의 설치용 구멍(66)의 중심과의 「거리(l)(엘)」를 6.25mm만큼 압축한다}. 이 때, 압축 하중 및 압축 왜곡은 제1상한으로 나타내고 있다. 다음으로, 축력재(10)를 0.25%만큼 인장한다{거리(l)(엘)을 6.25mm만큼 인장한다}. 이 때, 인장 하중 및 인장 왜곡은 제3상한으로 나타내고 있다.
또한, 축력재(10)를 0.5%만큼 압축하고{거리(l)(엘)을 12.5mm만큼 압축하고}, 다음에, 축력재(10)를 0.5%만큼 인장한다{거리(l)(엘)을 12.5mm만큼 인장한다}.
또한, 축력재(10)를 1.0%만큼 압축하고{거리(l)(엘)을 25mm만큼 압축하고}, 다음에, 축력재(10)를 1.0%만큼 인장{거리(l)(엘)을 25mm만큼 인장한다}하는 재하를 1사이클로 하고, 이것을 5회 반복한다.
그리고, 최후에는, 축력재(10)를 2.0%만큼 압축하고{거리(l)(엘)을 50mm만큼 압축하고}, 다음에, 축력재(10)를 2.0%만큼 인장{거리(l)(엘)을 50mm만큼 인장한다}하는 재하를 1사이클(이하 「최종 사이클」이라 한다)로서, 이것을 축력재(10)가 좌굴 또는 파단할 때까지 반복한다.
그렇게 하면, 시험체 No.1은, 최종 사이클을 3회 반복하고, 4회째의 인장시에, 축력재(10)가 파단했다.
도 4(b)에 있어서, 시험체 No.2는 시험체 No.1과 같이, 최종 사이클을 3회 반복하고, 4회째의 인장시에, 축력재(10)가 파단했다.
즉, 시험체 No.1 및 시험체 No.2는 어느 쪽도, 축력재(10)는 좌굴하지 않는 것으로부터, 보강관(20) 및 보강재(50)에 의해, 축력재(10)의 면외 변형이 구속되었다는 것을 나타내고 있다.
도 5는, 비교재로서의 종래의 프레스재의 성능을 확인하기 위한 재하 시험의 결과를 나타내는 하중-왜곡선도이다. 재하 시험은, 시험체 No.1, No.2와 같이, 축력재(10)의 압축 및 인장를 교대로 반복해 부여하는 양진 재하이다.
도 5에 있어서, 시험체 No.3은, 0.1%의 압축 및 인장을 1사이클, 0.25%의 압축 및 인장을 2사이클, 및, 0.5%의 압축 및 인장을 2사이클 재하한 후, 1.0%의 압축을 했을 때에, 축력재(910)는 좌굴하고 있다.
따라서, 본 발명의 보강재(50)가, 종래의 프레스재(900)의 슬리브(970)와 비교해도, 휨 내력의 높은(큰) 프레스재인 것이 확인되고 있다.
［실시 형태 2］
도 6은 본 발명의 실시 형태 2의 프레스재를 설명하는 것으로, (a)는 측면도, (b)는 주요부의 측면시의 단면도이다. 또한, 실시 형태 1과 같은 부분 또는 상당하는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 일부 설명을 생략한다. 각 부재의 상대적인 크기나 판 두께 등은 도시하는 치수로 한정되는 것은 아니다.
도 6에 있어서, 프레스재(200)는, 축력재(10)와, 축력재(10)가 관통하고, 축력재(10)를 포위하여 축력재(10)의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관(20)과, 축력재(10)의 길이 방향의 일측 단부(11a) 및 보강관(20)의 길이 방향의 일측 단부(21a)가 설치된 구금(230)과, 축력재(10) 및 보강관(20)과는 반대 방향으로 돌출하도록 구금(230)에 설치되어, 건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매가 되는 구금 크레비스(40)와, 축력재(10)의 길이 방향의 타측 단부(11b)가 설치된 보강재(250)와, 축력재(10)와는 반대 방향으로 돌출하도록 보강재(250)에 설치되어, 건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스(60)를 갖고 있다.
즉, 프레스재(200)의 구금(230) 및 보강재(250)에는, 프레스재(100)(실시 형태 1)의 구금(30)의 외면 및 보강재(50)의 외면에 각각 형성되어 있던 테이퍼부(30c) 및 테이퍼부(50c)가 형성되어 있지 않다. 그리고, 이 점을 제외하고, 프레스재(200)는 프레스재(100)와 같다.
그러므로, 프레스재(200)는 프레스재(100)와 같이, 보강재(250)에 의해 보강된 보강관(20)이 축력재(10)의 면외 변형을 구속하기 때문에, 휨 내력이 높아짐(커짐)과 함께, 제조 코스트가 염가로 된다.
즉, 구금(230) 및 보강재(250)를, 각각 주조하는 경우에는, 금형이 간소하게 된다. 또한, 강관끼리의 용접 접합이나, 강관과 원판(또는 중심 구멍이 형성되고 있는 원반)과의 용접 접합에 의해, 염가로 제조할 수 있다.
［실시 형태 3］
도 7은 본 발명의 실시 형태 3의 프레스재를 설명하는 것이며, (a)는 측면도, (b)는 주요부의 측면시의 단면도이다. 또한, 실시 형태 1과 같은 부분 또는 상당하는 부분에는 같은 부호를 붙이고, 일부 설명을 생략한다. 각 부재의 상대적인 크기나 판 두께 등은 도시하는 치수로 한정되는 것은 아니다.
도 7에 있어서, 프레스재(300)는, 축력재(10)와, 축력재(10)가 관통하고, 축력재(10)를 포위하여 축력재(10)의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관(20)과, 축력재(10)의 길이 방향의 일측 단부(11a) 및 보강관(20)의 길이 방향의 일측 단부(21a)가 설치된 일측 보강재(350a)와, 축력재(10) 및 보강관(20)과는 반대 방향으로 돌출하도록 일측 보강재(350a)에 설치되어, 건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스(60)와, 축력재(10)의 길이 방향의 타측 단부(11b) 및 보강관(20)의 길이 방향의 타측 단부(21b)가 설치된 타측 보강재(350b)와, 축력재(10) 및 보강관(20)과는 반대의 방향으로 돌출하도록 타측 보강재(350b)에 설치되어, 건축 구조물(도시하지 않음)에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스(60)를 갖고 있다.
즉, 프레스재(300)는, 프레스재(100)(실시 형태 1)의 구금(30)에 대신하여, 일측 보강재(350a)를 가지며, 일측 보강재(350a)와 타측 보강재(350b)는 보강재(50)와 같다.
따라서, 보강관(20)의 일측 단부(21a)는, 타측 보강재(350b)에 의해 보강되는 타측 단부(21b)와 같이, 일측 보강재(350a)에 의해 보강되고 있다. 그리고, 이 점을 제외하고, 프레스재(300)는 프레스재(100)와 같다.
따라서, 프레스재(300)는, 일측 보강재(350a)와 타측 보강재(350b)에 의해 보강된 보강관(20)이, 축력재(10)의 면외 변형을 구속하기 때문에, 휨 내력이 높아짐(커짐)과 함께, 제조 코스트가 염가로 된다.
즉, 구금(30)을 제조할 필요가 없어지기 때문에, 구금(30)을 주조하기 위한 금형이 불필요하게 됨과 함께, 프레스재(300)를 구성하는 부품의 종류가 적게 되기 때문에, 재고 관리가 용이하게 된다.
한편, 프레스재(300)는 한 쌍의 보강재(50)를 갖는 것이지만, 보강재(50)에 대신하여, 한 쌍의 보강재(250)를 가져도 된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 간소한 구조로 휨 내력의 높은(큰) 프레스재를 얻을 수 있기 때문에, 각종 형태의 단면 형상을 갖는 축력재에 대해서도 적용할 수가 있으므로, 건축 구조물의 여러가지 요구에 대응할 수가 있는 각종 프레스재로서 널리 이용할 수가 있다.
10 : 축력재
11a : 일측 단부
11b : 타측 단부
12a : 수 나사
12b : 수 나사
20 : 보강관
20b : 타측 단면
21a : 일측 단부
21b : 타측 단부
22a : 수 나사
30 : 구금
30a : 일측 단면
30b : 타측 단면
30c : 테이퍼부
31 : 암 나사
32 : 암 나사
33 : 원통부
34 : 암 나사
40 : 구금 크레비스
41 : 원반상 부분
42 : 판상 부분
43 : 수 나사
44 : 설치용 구멍
50 : 보강재
50a : 일측 단면(선단)
50b : 타측 단면
50c : 테이퍼부
51 : 암 나사
52 : 통상부
55 : 원반상 부분
56 : 암 나사
60 : 보강재 크레비스
61 : 원반상 부분
62 : 판상 부분
65 : 수 나사
66 : 설치용 구멍
100 : 프레스재(실시 형태 1)
200 : 프레스재(실시 형태 2)
230 : 구금
250 : 보강재
300 : 프레스재(실시 형태 3)
350a : 일측 보강재
350b : 타측 보강재
900 : 프레스재(비교재)
910 : 축력재
911a : 단부
911b : 단부
912a : 수 나사
912b : 수 나사
920 : 보강관
920b : 단면
921a : 단부
921b : 단부
922a : 암 나사
922b : 내면
930 : 구금
931 : 암 나사
932 : 수 나사
940 : 일체형 크레비스
941 : 암 나사
944 : 접속용 구멍
960 : 일체형 크레비스
961 : 암 나사
966 : 접속용 구멍
970 : 슬리브

Claims (3)

  1. 축력재와,
    상기 축력재가 관통하고, 상기 축력재의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관과,
    상기 축력재의 길이 방향의 일측 단부 및 상기 보강관의 길이 방향의 일측 단부가 설치된 구금과,
    상기 축력재 및 상기 보강관과는 반대 방향으로 돌출하도록 상기 구금에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 구금 크레비스와,
    상기 축력재의 길이 방향의 타측 단부가 설치된 보강재와,
    상기 축력재와는 반대 방향으로 돌출하도록 상기 보강재에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스를 가지며,
    상기 보강재는, 상기 보강관의 길이 방향의 타측 단면으로부터 소정 범위를 포위하는 것을 특징으로 하는 프레스재.
  2. 축력재와,
    상기 축력재가 관통하고, 상기 축력재의 면외 변형을 구속하기 위한 보강관과,
    상기 축력재의 길이 방향의 양단에 각각 설치된 보강재와,
    상기 축력재와는 반대 방향으로 돌출하도록 상기 보강재의 각각에 설치되어, 건축 구조물에 설치하기 위한 이음매가 되는 보강재 크레비스를 가지며,
    상기 보강재는 각각 상기 보강관의 길이 방향의 단부로부터 소정 범위를 포위하는 것을 특징으로 하는 프레스재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보강재의 상기 보강관을 포위하는 범위의 내경은, 길이 방향으로 일정하고,
    그 범위의 외경은, 상기 보강관의 길이 방향의 중앙에 가까워질수록 작아지는 것을 특징으로 하는 프레스재.
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