건물용 금속빔 및 모듈형 강철 교량 건설 안내서

건축 프로젝트에 사용되는 금속빔의 유형

건물 프레임은 각각 특정 범위, 하중 경로 또는 연결 세부 사항에 적합한 여러 압연 및 가공 모양을 결합합니다. 잘못된 프로파일을 선택하는 것은 철골 설치 중 변경 지시가 발생하는 가장 일반적인 원인 중 하나입니다.

압연기에서 압연하는 대신 플랜지와 웹 플레이트를 용접하여 조립한 플레이트 거더는 표준 카탈로그 깊이가 부족한 장경간 작업을 지배합니다. 제작자는 전체 경간에 대해 일정한 단면을 사용하는 대신 굽힘 모멘트 다이어그램과 일치하도록 플랜지 두께를 단면별로 조정할 수 있기 때문에 이는 모듈식 강철 교량 주 대들보에 대해 가장 자주 지정되는 프로파일입니다.

내하력 및 스팬 계산

주어진 빔에 허용되는 스팬은 강철의 항복 강도, 프로파일의 단면 계수, 적용된 하중 조합(사하중과 활하중, 해당되는 경우 바람이나 지진이 추가됨)의 세 가지 입력에 따라 달라집니다. 작업 규칙에 따라 엔지니어는 바닥 빔의 크기를 평방피트당 50파운드의 일반적인 사무실 활주 하중에 대해 대략 스팬을 20으로 나눈 깊이로 크기를 정한 다음 움직임에 민감한 마감재에 대해 스팬을 360으로 나눈 값 미만으로 처짐 유지를 확인합니다.

아래 차트는 균일한 바닥 하중 하에서 일반적인 W자형 시리즈의 관계를 보여주며, 50psf의 고정 하중에서 빔 깊이에 따라 허용 스팬이 어떻게 증가하는지 보여줍니다.

이 수치는 표준 브레이싱 간격을 갖춘 A992 등급 50 강철을 가정하고 스탬프 구조 계산을 대체하기보다는 설명을 위한 것입니다. 더 깊은 섹션은 가중치에 따라 선형적으로 확장되지 않습니다. : W10에서 W30으로 이동하면 허용 경간은 대략 3배가 되지만 피트당 무게는 2배만 늘어납니다. 이것이 바로 장경간 지붕과 교량 데크가 여러 개의 얕은 빔을 쌓는 것보다 경간 대비 더 깊고 가벼운 부분을 선호하는 이유입니다.

빔의 강철 등급 및 재료 선택

등급 선택은 비용과 섹션 크기 모두에 영향을 미칩니다. 4개 등급은 대부분의 건물 및 모듈형 강철 교량 제작 작업을 포괄합니다.

• A36 탄소강: 36,000psi 수율, 비용보다 무게 절감이 중요한 앵글, 플레이트 및 보조 부재에 가장 일반적인 등급입니다.
• A992 등급 50: 50,000psi 수율, 2000년대 초반부터 미국에서 W형 압연의 기본 등급으로 비슷한 단가로 A36보다 약 39% 더 높은 강도를 제공합니다.
• A572 등급 50/60/65: 플레이트 거더 및 고하중 교량 부재에 사용되는 고강도 저합금강, 최대 65,000psi 항복 가능.
• 내후성 강철(A588 유형): 반복 도장 주기를 제거하는 안정된 산화물 층을 형성하며 시골 및 고속도로 환경의 노출된 모듈형 강철 교량 거더에 널리 지정됩니다.

프로젝트 전반에 걸쳐 등급 선택 화합물로 인한 무게 절감. 30,000평방피트의 창고 프레임에서 기본 빔을 A36에서 50등급으로 전환하면 일반적으로 총 철강 톤수가 12~18% 줄어들어 50등급의 톤당 가격이 약간 더 높음에도 불구하고 자재 및 크레인 시간 비용이 모두 낮아집니다.

부식 방지 및 코팅 시스템

코팅되지 않은 구조용 강철은 일반적인 실외 산업 환경에서 연간 약 0.001~0.005인치의 단면 두께를 잃습니다. 따라서 코팅 선택은 나중에 고려하기보다는 설계 결정으로 처리됩니다. 특히 물 교차점 근처에 있는 노출된 빔과 모듈식 강철 교량 대들보의 경우 더욱 그렇습니다.

용융 아연 도금은 담금 탱크에 맞는 40피트 미만의 빔에 대한 기본 선택이며, 현장에서 적용한 에폭시/폴리우레탄 시스템은 탱크 치수를 초과하는 더 긴 판 대들보와 조립된 모듈식 강철 교량 부분을 덮습니다.

제작, 용접 및 연결 방법

금속 빔의 공장 제작은 고정된 순서를 따르며, 순서를 벗어난 드릴링이나 용접으로 인해 사후 수정 비용이 많이 드는 왜곡이 발생하므로 순서가 중요합니다.

1. CNC 플라즈마 또는 순산소 절단을 사용하여 플랜지 및 웹 플레이트를 길이에 맞게 절단합니다. 절단 공차는 일반적으로 ± 1/16인치로 유지됩니다.
2. 웹을 플랜지에 맞춤 및 가용접하고, 전체 용접이 시작되기 전에 사각형이 맞는지 확인합니다.
3. 완전 용접, 일반적으로 플레이트 거더에서 긴 직선 작업을 위한 수중 아크 용접으로, 수동 차폐 금속 아크 용접보다 용접 금속을 더 빨리 용착하고 결함이 적습니다.
4. 필드 접합 플레이트 및 연결 앵글을 위한 드릴링 또는 펀칭 볼트 구멍은 현장 맞춤을 보장하기 위해 작업장 템플릿에서 배치됩니다.
5. 캠버 검증 및 직선화. 긴 대들보가 하중을 받은 후 사하중 편향에 대응하기 위해 위쪽으로 사전 캠버 처리되어 있기 때문입니다.
6. 배송 전 표면 준비 및 코팅 적용.

건물 프레임의 현장 연결은 일반적으로 현장 용접보다는 고강도 볼트(A325 또는 A490 등급)를 사용합니다. 볼트 연결은 설치가 더 빠르고 적절한 토크 검사가 더 쉬우며 건물 프레임과 모듈식 강철 교량 접합 조인트 모두에서 예측 가능한 성능을 발휘하기 때문입니다.

비용 비교: 강철 빔과 콘크리트 및 목재

톤당 자재 비용은 전체 내용의 일부일 뿐입니다. 프레임 면적의 평방피트당 설치 비용은 대부분의 프로젝트에서 실제로 빔 선택을 결정하는 수치입니다.

내력벽을 제거하거나 개구부를 추가하는 것은 볼트로 고정된 강철 프레임을 사용하면 간단하고 주조 콘크리트를 사용하면 훨씬 더 파괴적이기 때문에 긴 간격, 빡빡한 일정 또는 이후 개조 유연성이 필요한 프로젝트에서 강철이 가장 결정적으로 승리합니다.

유지보수 및 검사 지침

문서화된 검사 간격은 특히 교통 하중과 날씨 변화에 영향을 받는 노출된 빔과 모듈형 강철 교량 구조물의 경우 원래 설계 가정을 훨씬 뛰어넘어 빔 서비스 수명을 연장합니다.

검사 중 우선순위 항목에는 스플라이스 연결부의 볼트 토크, 물이 고이는 경향이 있는 빔 끝의 코팅 필름 두께, 빔이 기초 또는 교대와 접촉하는 베어링 지점의 가시적인 단면 손실이 포함됩니다.

자주 묻는 질문