KR101066305B1 - 냉간성형강 부재의 연결부 구조 및 연결방법 - Google Patents

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임남규
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임남규
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Abstract

본 발명은 고장력 볼트를 이용해 연결되는 냉간성형강 부재의 연결부에서의 냉간성형강 부재의 국부좌굴 및 부재 간의 미끄러짐과 볼트구멍 주변의 지압파괴를 방지하면서 확실한 마찰접합이 가능하도록 하는 냉간성형강 부재의 연결부 구조 및 연결방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조는, 제1 냉간성형강 부재; 제1 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단에 일정 길이가 삽입되는 제2 냉간성형강 부재; 제1 냉간성형강 부재에 삽입된 부분의 제2 냉간성형강 부재의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 설치된 관형 보강부재; 제1, 2 냉간성형강 부재와 관형 보강부재의 중공을 관통하도록 결합되는 고장력 볼트; 및 제1 냉간성형강 부재의 외부로 돌출된 고장력 볼트에 체결되는 너트를 포함하고, 고장력 볼트의 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에는 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되고, 너트가 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에는 고장력 볼트의 목부에 대응하는 형상으로 돌출된 체결돌기가 일체로 형성되며, 고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 눌러 제1, 2 냉간성형강 부재의 연결부에서의 미끄러짐을 방지하고 지압면적을 확대한 것을 특징으로 한다.

Description

냉간성형강 부재의 연결부 구조 및 연결방법{Connection structure and connecting method of profiled steel member}
본 발명은 고장력 볼트를 이용해 연결되는 냉간성형강 부재의 연결부에서의 냉간성형강 부재의 국부좌굴 및 부재 간의 미끄러짐과 볼트구멍 주변의 지압파괴를 방지하면서 확실한 마찰접합이 가능하도록 하는 냉간성형강 부재의 연결부 구조 및 연결방법에 관한 것이다.
강구조물에서 일반적으로 많이 사용하고 있는 연결방법은 용접과 고장력 볼트에 의한 체결방법이 있다.
용접에 의한 연결방법은 공장용접의 경우 접합의 신뢰성을 확보할 수 있으나 현장용접의 경우 기능공의 숙련도 및 작업조건 등에 따른 접합부의 품질관리 및 신뢰성 저하, 용접접합 후 검사 및 품질관리에 따른 용접 접합부의 개선작업의 어려움 등으로 여러 가지 문제가 노출되고 있다. 따라서 현장에서는 상대적으로 연결부 품질관리가 용이한 고장력 볼트 연결을 선호하고 있다.
고장력 볼트 또는 고력 볼트는 담금질과 뜨임(Tempering) 등으로 열처리한 인장강도 800~1,200N/mm2의 고강도강으로 되어 있다. 고장력 볼트 연결은 볼트 체결로 인한 인장력에 의해 연결부재 간에 일정한 압축력이 발생하도록 하는 연결방법이며 그 하중전달 방법에 따라 마찰연결과 지압연결 그리고 인장연결로 분류된다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 고장력 볼트의 연결방법을 나타낸 것이다.
마찰연결은 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 하중의 전달이 볼트체결에 의한 부재간의 마찰에 의해서만 이루어지고 미끄러짐에 따른 볼트의 지압응력이 생기지 않는 연결방식을 말한다. 지압연결은 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 연결부재 간의 미끄러짐이 발생하여 하중의 전달이 연결부재 간의 지압에 의해서 이루어지는 연결형식이 된다. 대개의 경우 고장력 볼트 연결은 마찰연결에 속한다. 한편 마찰연결과 지압연결에서는 볼트가 전단력을 지지하면서 연결재 간의 하중을 전달하게 되나 인장연결에서는 도 6의 (c)에서와 같이 볼트가 인장력을 지지하게 된다.
도 7의 (a) 내지 (e)는 고장력 볼트 연결부의 파괴 거동을 나타낸 것으로, 도 7의 (a),(b)는 볼트의 전단파괴를 나타낸 것이고, (c)는 연결부재의 인장파괴를 나타내며, (d)는 볼트나 연결부재의 지압파괴를 나타내며, (e)는 연결부재의 연단부 전단파괴를 나타낸다.
한편 강구조물에 사용되는 강재는 쓰임새에 따라 일정한 단면형태를 가지며 열간압연된 구조용 강재인 압연형강을 비롯하여 강관, 강판 및 강봉 그리고 냉간성형강 등이 있다. 특히 두께가 얇은 강판을 냉간압연에 의해 여러 가지 단면형상으로 만든 형강을 냉간성형강이라 하며 중량이 가벼워 경량형강이라고도 한다. 경량형강은 박판을 소재로 하므로 열간압연 형강보다도 두께가 얇은 것을 만들 수 있으며 단면이 정확하여 단위 중량당 단면 성능도 좋고 경량으로 강재의 사용량이나 공사비가 절감되고 표면이 미끈하고 스케일의 부착이 적으며 각이 둥그므로 미장재에 적합하다는 장점이 있다.
하지만 두께가 얇아 고장력 볼트 연결시 부재에 국부좌굴이 발생할 가능성이 높고 그로 인해 부재 간의 마찰접합을 기대하기 어렵다. 따라서 지압접합의 형식으로 연결되는데 이때에도 부재의 두께가 얇으므로 충분한 지압면적을 확보할 수 없어 도 7의 (d)에 나타낸 것처럼 부재가 지압파괴됨으로써 충분한 연결부 강도를 확보할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 이유들로 인해 냉간성형강 부재의 연결시 고장력 볼트 연결에 의한 장점을 충분히 활용하고 있지 못하다.
본 발명은 종래 냉간성형강 부재의 연결시 고장력 볼트 연결의 장점을 충분히 활용하지 못하는 문제점을 해결한 것으로 냉간성형강 부재의 연결시 고장력 볼트를 이용해 마찰접합이 가능하도록 한 냉간성형강 부재의 연결부 구조 및 연결방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조는, 제1 냉간성형강 부재; 제1 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단에 일정 길이가 삽입되는 제2 냉간성형강 부재; 제1 냉간성형강 부재에 삽입된 부분의 제2 냉간성형강 부재의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 설치된 관형 보강부재; 제1, 2 냉간성형강 부재와 관형 보강부재의 중공을 관통하도록 결합되는 고장력 볼트; 및 제1 냉간성형강 부재의 외부로 돌출된 고장력 볼트에 체결되는 너트를 포함하고, 고장력 볼트의 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에는 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되고, 너트가 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에는 고장력 볼트의 목부에 대응하는 형상으로 돌출된 체결돌기가 일체로 형성되며, 고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 눌러 제1, 2 냉간성형강 부재의 연결부에서의 미끄러짐을 방지하고 지압면적을 확대한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조는, 제1 냉간성형강 부재; 제2 냉간성형강 부재; 한쪽 끝단은 제1 냉간성형강 부재에 일정 길이가 삽입되고 다른 한쪽 끝단은 제2 냉간성형강 부재에 일정 길이가 삽입된 연결부재; 연결부재가 제1, 2 냉간성형강 부재에 삽입된 부분의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 설치된 관형 보강부재; 제1, 2 냉간성형강 부재와 연결부재 및 관형 보강부재의 중공을 각각 관통하도록 결합되는 고장력 볼트; 및 제1, 2 냉간성형강 부재의 외부로 돌출된 고장력 볼트에 각각 체결되는 너트를 포함하고, 고장력 볼트의 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에는 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되고, 너트가 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에는 고장력 볼트의 목부에 대응하는 형상으로 돌출된 체결돌기가 일체로 형성되며, 고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 눌러 제1, 2 냉간성형강 부재의 연결부에서의 미끄러짐을 방지하고 지압면적을 확대한 것을 특징으로 한다.
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관형 보강부재의 중공의 상하단 부분에는 고장력 볼트의 목부를 수용하는 경사면이 형성될 수 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 냉간성형강 부재의 연결방법은, 제2 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 관형 보강부재를 설치하는 단계; 제1 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단에 관형 보강부재가 설치된 제2 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단을 일정 깊이로 삽입하는 단계; 제1, 2 냉간성형강 부재와 관형 보강부재의 중공을 관통하도록 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되는 고장력 볼트를 삽입하고 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에 고장력 볼트의 목부에 대응되는 형상으로 돌출된 체결돌기가 형성된 너트를 체결하는 단계; 및 고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 냉간성형강 부재의 연결방법은, 양쪽 끝단의 내부에 각각 관형 보강부재가 설치된 연결부재를 준비하는 단계; 연결부재의 한쪽 끝단을 제1 냉간성형강 부재에 일정 길이로 삽입하는 단계; 연결부재의 다른 한쪽 끝단을 제2 냉간성형강 부재에 일정 길이로 삽입하는 단계; 제1, 2 냉간성형강 부재와 연결부재 그리고 관형 보강부재의 중공을 관통하도록 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되는 고장력 볼트를 삽입하고 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에 고장력 볼트의 목부에 대응되는 형상으로 돌출된 체결돌기가 형성된 너트를 체결하는 단계; 및 고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
관형 보강부재의 중공의 상하단 부분에는 고장력 볼트의 목부를 수용하는 경사면이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 두께가 얇은 냉간성형강 부재를 고장력 볼트를 이용해 연결할 때 관형 보강부재를 통해 부재의 국부좌굴이 방지됨으로써 확실한 마찰접합을 이룰 수 있다.
또한 고장력 볼트의 체결시 박판 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위가 관형 보강부재의 중공으로 구부러져 들어옴으로써 관형 보강부재의 중공 경사면에 접하게 되어 제1, 2 박판 냉간성형강 부재 사이의 상대적인 미끄러짐이 방지되므로 박판 냉간성형강 부재의 더욱 확실한 마찰접합을 이룰 수 있다.
또한 박판 냉간성형강 부재 사이에 미끄러짐이 발생하더라도 관형 보강부재의 중공으로 구부러져 들어온 부분으로 인해 지압면적이 확대됨으로써 지압파괴를 방지할 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 관형 보강부재를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고장력 볼트와 너트를 나타낸 단면도이다.
도 4는 연결부 구조의 단면도로서 (a)는 너트 체결 전 상태를 나타내고 (b)는 너트 체결 후 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 고장력 볼트의 연결방법을 나타낸 것이다.
도 7의 (a) 내지 (e)는 고장력 볼트 연결부의 파괴 거동을 나타낸 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 관형 보강부재를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 고장력 볼트와 너트를 나타낸 단면도이다.
도 1에 나타낸 것과 같이 본 발명에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조는 제1 냉간성형강 부재(10), 제1 냉간성형강 부재(10)의 한쪽 끝단에 일정 길이가 삽입되는 제2 냉간성형강 부재(20), 제1 냉간성형강 부재(10)에 삽입된 부분의 제2 냉간성형강 부재(20)의 내부에 설치된 관형 보강부재(30), 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)와 관형 보강부재(30)의 중공을 관통하도록 결합되는 고장력 볼트(40) 및 제1 냉간성형강 부재(10) 외부로 돌출된 고장력 볼트(40)에 체결되는 너트(50)를 포함한다.
제2 냉간성형강 부재(20)는 제1 냉간성형강 부재(10)에 삽입 또는 끼워질 수 있도록 단면이 더 작게 구성되며 제1 냉간성형강 부재(10)의 한쪽 끝단에 일정 길이가 삽입된다. 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)에는 각각 4개의 면 중에서 서로 마주보는 2개의 면에 동일선상으로 볼트구멍(11,21)이 천공되고 연결을 위해 제2 냉간성형강 부재(20)를 제1 냉간성형강 부재(10)에 삽입하면 이들 볼트구멍(11,21)은 서로 일치하게 된다.
제1 냉간성형강 부재(10)의 한쪽 끝단에 삽입된 제2 냉간성형강 부재(20)의 한쪽 끝단의 일정 부분의 내부에는 마주보는 면을 서로 연결하도록 관형 보강부재(30)가 설치된다. 즉, 관형 보강부재(30)는 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)를 관통하는 고장력 볼트(40)가 관형 보강부재(30)의 중공(31)에 삽입될 수 있도록 설치된다. 관형 보강부재(30)의 중공은 고장력 볼트(40) 직경의 1.5 ~ 2.0배의 크기를 가지는 것이 바람직하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 관형 보강부재(30)의 단면은 사각형, 원형, 오각형 등 그 형상에 특별한 제한은 없으며 내부에 중공(31)을 가지는 것이라면 어떠한 형상이라도 가능하다.
관형 보강부재(30)는 고장력 볼트(40) 조임시 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)의 국부좌굴을 방지함과 아울러 후술하는 것처럼 고장력 볼트(40)의 머리부(41) 및 너트(50)의 체결돌기(51)을 수용하여 고장력 볼트(40) 체결 완료 후 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20) 사이의 미끄러짐을 방지한다.
도 2에 나타낸 것처럼, 관형 보강부재(30)는 내부에 중공(31)을 가지는 관형상의 부재가 된다. 중공(31)의 상하단은 경사면(34)이 형성되어 있어 후술하는 것처럼 고장력 볼트(40)의 목부(43)를 수용하게 된다.
제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)와 관형 보강부재(30)의 중공(31)을 관통하도록 고장력 볼트(40)가 체결되고 제1 냉간성형강 부재(10) 외부로 돌출된 고장력 볼트(40)의 축부(42)에는 너트(50)가 체결된다. 고장력 볼트(40)와 너트(50)는 관형 보강부재(30)와 결합되어 앞서 설명한 것처럼 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20) 사이의 미끄러짐을 방지하면서 하중을 원활히 전달하기 위해 관형 보강부재(30)와 견고하게 결합될 수 있는 형상을 가진다. 고장력 볼트(40)와 너트(50)의 형상이 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 고장력 볼트(40)의 머리부(41)의 하면과 축부(42)가 만나는 부분에는 목부(43)가 형성되고 목부(43)는 축부(42)에서 머리부(41)를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 된다. 즉, 제1 냉간성형강 부재(10)와 접촉하는 고장력 볼트(40)의 머리부(41) 하면에 형성된 목부(43)의 상단부 직경(Dnt)은 머리부(41)의 직경(Dh)보다 작고 하단부의 직경(Dnb)은 축부(42)의 직경(Db)과 동일한 직경을 가진 형상이 된다. 축부(42)의 전체 길이에 걸쳐 또는 너트(50)가 결합되는 부분에만 나사산이 형성될 수 있다. 또한 너트(50)의 상면 즉, 상대적으로 크기가 커서 외측에 위치하게 되는 제1 냉간성형강 부재(10)와 접촉하는 면에는 고장력 볼트(40)의 목부(43)에 대응하여 위쪽으로 돌출된 체결돌기(51)가 일체로 형성된다. 체결돌기(51)는 고장력 볼트(40)의 목부(43)와 수평선에 대해 서로 대칭적인 형상을 가진다.
도 4는 연결부 구조의 단면도로서 (a)는 너트 체결 전 상태를 나타내고 (b)는 너트 체결 후 상태를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 냉간성형강 부재의 연결방법을 설명하면 아래와 같다.
먼저, 도 4의 (a)에서와 같이 제1 냉간성형강 부재(10)의 한쪽 끝단에 제2 냉간성형강 부재(20)를 일정 깊이로 삽입한다. 이때, 제2 냉간성형강 부재(20)가 제1 냉간성형강 부재(10)로 삽입되는 부분에는 관형 보강부재(30)가 미리 설치되어 있다. 제1 냉간성형강 부재(10)에 제2 냉간성형강 부재(20)를 삽입하여 이들 부재(10,20)에 천공된 볼트구멍(11,21)을 일치시킨 상태에서 고장력 볼트(40)를 관통시키고 너트(50)를 체결한다.
이후 도 4(b)에서와 같이 너트(50)를 조임에 따라 고장력 볼트(40)의 목부(43)가 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)의 한쪽 면에서 볼트구멍(11,21) 주위의 부분을 누르게 되고 이 눌려진 부분(12,22)이 목부(43)에 접촉하면서 관형 보강부재(30)의 중공으로 구부러져 들어와 관형 보강부재(30)의 경사면(34)에 접촉하게 되고, 또한 너트(50)가 체결되면서 너트(50)의 체결돌기(51)가 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)의 다른 한쪽 면에서 볼트구멍(11,21) 주위의 부분(12,22)을 누르게 되고 이 눌려진 부분(12,22)이 관형 보강부재(30)의 중공(31)으로 구부러져 관형 보강부재(30)의 경사면(34)에 접촉하게 됨으로써 고장력 볼트(40) 조임 완료 후 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20) 사이의 미끄러짐을 방지하면서 마찰력을 높이게 된다.
따라서 본 발명에 따르면 두께가 얇은 냉간성형강 부재(10,20)를 고장력 볼트(40)를 이용해 연결할 때 관형 보강부재(30)를 통해 부재의 국부좌굴이 방지되고 또한 고장력 볼트(40)의 체결시 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)의 볼트 구멍(11,21) 주위가 관형 보강부재(30) 사이의 공간으로 구부러져 들어옴으로써 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20) 사이의 상대적인 미끄러짐이 방지되어 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20)의 마찰접합을 이룰 수 있고 제1, 2 냉간성형강 부재(10,20) 사이에 미끄러짐이 발생하더라도 관형 보강부재(30) 사이의 공간으로 구부러져 들어온 부분으로 인해 지압면적이 확대됨으로써 지압파괴를 방지할 수 있다.
한편 이상에서는 냉간성형강 부재로 단면이 사각형인 각형강관을 예로 들었으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 원형강관이나 ㄷ자형의 채널부재 등 이 분야에서 공지된 임의의 단면을 가지는 냉간성형강 부재에도 적용될 수 있음은 물론이다. 부재의 단면이 사각형이나 원형 등 폐쇄형이 아닌 ㄷ자형 부재의 경우 어느 한 연결부재의 2개의 평행한 면 사이로 다른 한 연결부재의 2개의 평형한 면이 삽입되는 방식으로 연결되고 이들 마주보는 면을 연결하도록 관형 보강부재(30)가 설치된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 냉간성형강 부재의 연결부 구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 1에 제시된 실시예에서는 별도의 부재를 사용하지 않고 상대적으로 크기(단면)가 작은 냉간성형강 부재를 크기가 큰 냉간성형강 부재에 삽입하고 고장력 볼트를 체결하여 2개의 부재를 동일선상에서 연결 즉, 이음하는 구조에 대해 설명하였지만, 연결하는 2개의 부재가 크기가 같거나 서로 직각으로 연결되는 경우 또는 3개 이상의 부재가 서로 직각으로 연결되는 경우 즉, 접합하는 구조는 아래에서 설명하는 구조가 될 수 있다.
도 5의 (a)에 나타낸 연결부 구조는 서로 크기가 같은 2개의 부재를 동일선상에 연결하는 경우를 나타낸 것으로서, 제1 냉간성형강 부재(10a), 제2 냉간성형강 부재(20a), 한쪽 끝단은 제1 냉간성형강 부재(10a)에 일정 길이가 삽입되고 다른 한쪽 끝단은 제2 냉간성형강 부재(20a)에 일정 길이가 삽입된 연결부재(60a), 연결부재(60a)가 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)에 삽입된 부분의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 설치된 관형 보강부재(30), 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)와 연결부재(60a) 및 관형 보강부재(30)의 중공을 각각 관통하도록 결합되는 고장력 볼트(40), 그리고 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)의 외부로 돌출된 고장력 볼트(40)에 각각 체결되는 너트(50)를 포함한다.
이 실시예에서 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)는 동일한 단면형상과 같은 크기를 가진다. 연결부재(60a)는 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)를 연결하기 위해 일정 길이가 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)에 삽입된다. 도 5의 (a)에서는 연결부재(60a)가 사각형의 단면 형상을 가지는 것으로 도시되었으나 ㄷ자형의 단면형상을 가질 수도 있다. 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)에 삽입된 연결부재(60a)의 내부에는 각각 관형 보강부재(30)가 설치된다. 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)와 연결부재(60a) 그리고 관형 보강부재(30)를 각각 관통하도록 고장력 볼트(40)가 체결되고 고장력 볼트(40)에는 너트(50)가 각각 체결되어 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)가 서로 연결될 수 있다.
도 5의 (a)에 제시된 실시예는 별도의 연결부재(60a)를 이용해 서로 크기가 같은 2개의 냉간성형강 부재를 연결한다는 점에서 도 1에 제시된 실시예와 다르고 나머지 구성요소들 즉, 관형 보강부재(30), 고장력 볼트(40) 및 너트(50)의 구성 및 고장력 볼트를 이용한 접합의 원리, 연결방법 및 작용효과는 서로 동일하므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5의 (b), (c) 및 (d)에 나타낸 연결부 구조는 서로 크기가 같은 2개 또는 그 이상의 부재를 서로 직각으로 연결하는 경우를 나타낸 것이다.
도 5의 (b)에서는 2개의 부재를 서로 직각으로 연결하는 경우로서 도 5의 (a)에 제시된 실시예와 달리 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)를 서로 직각으로 연결하는 연결부재(60b)는 ㄱ자 형상이 되며 그 끝단이 각각 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)에 삽입된다. 제1, 2 냉간성형강 부재(10a)(20a)를 직각으로 연결하기 위해 ㄱ자형 연결부재(60b)가 사용된다는 점을 제외하고 나머지 구성은 도 5의 (a)에 제시된 실시예와 동일하다.
도 5의 (c)에서는 3개의 부재를 서로 직각으로 연결하는 경우로서 도 5의 (a)에 제시된 실시예와 달리 제1, 2, 3 냉간성형강 부재(10a)(20a)(15a)를 서로 직각으로 연결하는 연결부재(60c)는 T자 형상이 되며 그 끝단이 각각 제1, 2, 3 냉간성형강 부재(10a)(20a)(15a)에 삽입된다. 제1, 2, 3 냉간성형강 부재(10a)(20a)(15a)를 직각으로 연결하기 위해 T자형 연결부재(60c)가 사용된다는 점을 제외하고 나머지 구성은 도 5의 (a)에 제시된 실시예와 동일하다.
도 5의 (d)에서는 4개의 부재를 서로 직각으로 연결하는 경우로서 도 5의 (a)에 제시된 실시예와 달리 제1, 2, 3, 4 냉간성형강 부재(10a)(20a)(15a)(25a)를 서로 직각으로 연결하는 연결부재(60d)는 십(+)자 형상이 되며 그 끝단이 각각 제1, 2, 3, 4 냉간성형강 부재(10a)(20a)(15a)(25a)에 삽입된다. 제1, 2, 3, 4 냉간성형강 부재(10a)(20a)(15a)(25a)를 직각으로 연결하기 위해 십자형 연결부재(60d)가 사용된다는 점을 제외하고 나머지 구성은 도 5의 (a)에 제시된 실시예와 동일하므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
한편 도 5에서는 냉간성형강 부재로 단면이 사각형인 각형강관을 예로 들었으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 원형강관이나 ㄷ자형의 채널부재 등 이 분야에서 공지된 임의의 단면을 가지는 냉간성형강 부재에도 적용될 수 있음은 물론이다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10, 10a: 제1 냉간성형강 부재
20, 20a: 제2 냉간성형강 부재
15a: 제3 냉간성형강 부재
25a: 제4 냉간성형강 부재
30: 관형 보강부재
40: 고장력 볼트
50: 너트
60a: 연결부재
60b: ㄱ자형 연결부재
60c: T자형 연결부재
60d: 십자형 연결부재

Claims (7)

  1. 제1 냉간성형강 부재;
    제1 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단에 일정 길이가 삽입되는 제2 냉간성형강 부재;
    제1 냉간성형강 부재에 삽입된 부분의 제2 냉간성형강 부재의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 설치된 관형 보강부재;
    제1, 2 냉간성형강 부재와 관형 보강부재의 중공을 관통하도록 결합되는 고장력 볼트; 및
    제1 냉간성형강 부재의 외부로 돌출된 고장력 볼트에 체결되는 너트를 포함하고,
    고장력 볼트의 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에는 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되고,
    너트가 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에는 고장력 볼트의 목부에 대응하는 형상으로 돌출된 체결돌기가 일체로 형성되며,
    고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 눌러 제1, 2 냉간성형강 부재의 연결부에서의 미끄러짐을 방지하고 지압면적을 확대한 것을 특징으로 하는 냉간성형강 부재의 연결부 구조.
  2. 제1 냉간성형강 부재;
    제2 냉간성형강 부재;
    한쪽 끝단은 제1 냉간성형강 부재에 일정 길이가 삽입되고 다른 한쪽 끝단은 제2 냉간성형강 부재에 일정 길이가 삽입된 연결부재;
    연결부재가 제1, 2 냉간성형강 부재에 삽입된 부분의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 설치된 관형 보강부재;
    제1, 2 냉간성형강 부재와 연결부재 및 관형 보강부재의 중공을 각각 관통하도록 결합되는 고장력 볼트; 및
    제1, 2 냉간성형강 부재의 외부로 돌출된 고장력 볼트에 각각 체결되는 너트를 포함하고,
    고장력 볼트의 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에는 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되고,
    너트가 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에는 고장력 볼트의 목부에 대응하는 형상으로 돌출된 체결돌기가 일체로 형성되며,
    고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 눌러 제1, 2 냉간성형강 부재의 연결부에서의 미끄러짐을 방지하고 지압면적을 확대한 것을 특징으로 하는 냉간성형강 부재의 연결부 구조.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    관형 보강부재의 중공의 상하단 부분에는 고장력 볼트의 목부를 수용하는 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간성형강 부재의 연결부 구조.
  5. 제2 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단의 내부에 마주보는 면을 서로 연결하도록 관형 보강부재를 설치하는 단계;
    제1 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단에 관형 보강부재가 설치된 제2 냉간성형강 부재의 한쪽 끝단을 일정 깊이로 삽입하는 단계;
    제1, 2 냉간성형강 부재와 관형 보강부재의 중공을 관통하도록 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되는 고장력 볼트를 삽입하고 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에 고장력 볼트의 목부에 대응되는 형상으로 돌출된 체결돌기가 형성된 너트를 체결하는 단계; 및
    고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간성형강 부재의 연결방법.
  6. 양쪽 끝단의 내부에 각각 관형 보강부재가 설치된 연결부재를 준비하는 단계;
    연결부재의 한쪽 끝단을 제1 냉간성형강 부재에 일정 길이로 삽입하는 단계;
    연결부재의 다른 한쪽 끝단을 제2 냉간성형강 부재에 일정 길이로 삽입하는 단계;
    제1, 2 냉간성형강 부재와 연결부재 그리고 관형 보강부재의 중공을 관통하도록 머리부의 하면과 축부가 만나는 부분에 목부가 형성되고 목부는 축부에서 머리부를 향해 두께가 점진적으로 증가하는 형상이 되는 고장력 볼트를 삽입하고 제1 냉간성형강 부재와 접촉하는 상면에 고장력 볼트의 목부에 대응되는 형상으로 돌출된 체결돌기가 형성된 너트를 체결하는 단계; 및
    고장력 볼트를 조여 고장력 볼트의 머리부 하면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르고 너트의 상면이 제1, 2 냉간성형강 부재의 볼트 구멍 주위를 안쪽으로 구부려지게 누르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간성형강 부재의 연결방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    관형 보강부재의 중공의 상하단 부분에는 고장력 볼트의 목부를 수용하는 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉간성형강 부재의 연결방법.
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