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Tapered Plate
(LP PLATE) 에 대한 이해
1. Tapered Plate(LP PLATE) 개요
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변단면후판(Tapered Plate)은 길이방향으로 두께가 연속적으로 변하는 신개념의 후판제품으로 강구조물 적용시 발생하는 단면력에 대응하여 강재를 더욱 효율적으로 사용할 수 있어 강재량을 절감할 수 있으며 용접부를 감소시킬 수 있다. 특히 길이 방향으로 두께가 변하는 강판을 LP Plate(Longtudinal Profiled Plate)라고 한다.
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2. 특장점
자중 및 재료비의 감소
강구조 부재의 응력변화에 따라 이상적인 판 두께에 가까운 두께 변화가 가능하기 때문에 강재의 자중이 감소되고 재료비가 적게 든다.
공기 단축 및 제작비 감소
후판 제조과정에서 두께를 다양하게 변화시킬 수 있으므로 기존의 강구조 부재 제작에서 용접부의 개소를 크게 줄일 수 있어 공기단축이 가능하고 제작비가 적게 든다.
품질의 우수성
공장 제작이므로 용접 이음부가 매끄러워 기존의 후판을 용접하여 제작하는 경우보다 우수한 품질을 얻을 수 있다.
피로성능의 향상 및 유지관리
용접이음부 개소의 감소로 노치부를 줄일수 있으며, 강구조 부재 제작 Tapered Plate를 적절히 배치하여 피로 취약지점의 용접을 피할 수 있어 피로성능이 향상됩니다. 강구조물의 유지보수 측면에서도 점검개소가 감소되고 점검주기도 길어져 전체적 유지관리 측면에서 유리합니다.
3. 두께 변화에 따른 경제성 비교
(제작방법 비교)
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구 분 |
중 량 |
용접공수 |
상대적 비용 |
설 명 |
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12 ton |
1 |
100 |
Tapered Plate 2개 적용,
중앙부용접 1개소 |
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18 ton |
0 |
125 |
120mm 후판 1개 적용 |
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15 ton |
1 |
110 |
|
|
14 ton |
2 |
110 |
120mm, 93mm, 67mm
후판 총 3개 적용 |
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4. 단순지지된 I-Beam의 플랜지 두께 비교
5. 부재 이음의 효율성 증대
용접이음의 경우 : 용접이음시 용접부의 등두께화 및 이음효율 증대
볼트이음의 경우 : 볼트연결시 채움판이 필요없습니다.
적용사례
1. 적용분야
교량분야(일반강교량 : 주형, 강교각 / 장대교량 : 주형, 주탑)
선박분야(Deck Plate, Side Shell)
건축철골분야(Box Column, Long Span Girder)
2. 주요 국가별 적용사례
프랑스, 독일 : 86개 교량제작(1992년 현재)
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국가명 |
교량명 |
교량형식 |
총길이(m) |
강재사용량 (Ton) |
독일 |
Sauertal Bridge |
|
1,195 |
13,000 |
Rheinbrueke |
|
1,030 |
8,500 |
Peter-Neis-Bruecke |
|
95 |
600 |
Hamburg Bridge |
|
32 |
60 |
프랑스 |
Somme Viaduct |
|
760 |
1,872 |
Haute Colme Viaduct |
|
1,827 |
5,200 | |
일본
Sinetsu자동차도로 : Fukazawa Kawa Bridge, I-Girder Tokorozawa Kawa Bridge, Box Girder Nakounishi Grand Bridge : 교각
한국 : 제2진도대교(사장교 주탑, SM520C / 400톤)
3. 설계사례
프랑스 고속철도(TGV)
교량형식 : 2주형 강합성교(1,827m)
단면도
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Tapered Plate적용 : 지간 40m 연속교 부분
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적용부위 |
기존판 |
Tapered plate |
하부플랜지 |
4m길이의 두께 75mm판사이에 8m길이의 90mm 판사용 |
60~90~60mm의 양방향으로 변하는 길이 16mm의
판 하나 사용 |
적용효과 : 자중감소 8~10%, 용접공수 4개소 감소 |
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기존 후판 사용 |
Tapered Plate 사용 |
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적용결과
강재 총 사용량 : 5,200톤 Tapered Plate총 사용량 : 1,270톤 자중경감 : 108톤
Tapered Plate적용부위 중량의 8.2%, 전체 구조물 총중량의 2.1% 에 해당 용접이음의 감소 : 160welds(용접비용의 6% 절감) 피로성능 및 교량 내구성 향상
기술자료
1. 주요 부위의 명칭 및 형상
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주요부위 명칭 |
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주요단면 형상 |
① |
일방향 LP강판(일면 두께변화) |
② |
일방향 LP강판(양면 두께변화) |
③ |
등두께부가 있는 일방향 LP강판(양면 두께변화) |
④,⑤ |
볼록형 이방향 LP강판(일면 두께변화) |
⑥,⑦ |
오목형 이방향 LP강판(일면 두께변화) |
⑧,⑨ |
볼록형 이방향 LP강판(양면 두께변화) |
⑩,⑪ |
오목형 이방향 LP강판(양면 두께변화 |
위와 같은 길이방향의 단면형상을 갖는 LP강판이 강교량에 주로 사용 될 수 있다.
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강판(양면 두께변화)
|
① |
일방향 LP강판 |
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일방향 LP강판은 두께가 일정하게 증가하거나 감소하는 형상이며 한쪽은 후측, 다른쪽은 박측이 된다. 그림 1.2에서 등두께부가 없는 ①과 ②는 동일한 형태로 간주할 수 있다. |
② |
이방향 LP강판 |
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이방향 LP강판은 두께가 증가하였다가 감소하는 형태로 판의 중앙부가 후측이 되는 볼록형과 두께가 감소하였다가 증가하여 판의 중앙부가 박측이 되는 오목형의 두 가지로 구분된다. 또한 양단과 중앙부에 등두께부가 있는 형태도 있다.
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2. 각국 교량용 LP강판의 주요 치수
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구분 |
유럽 |
일본 |
국내 |
최대두께 변화율 |
8mm/m |
4mm/m |
2mm/m |
최대 판두께차 |
35mm ~ 55mm |
25mm ~ 35mm |
25mm |
박측 최소두께 |
10mm |
10mm ~ 20mm |
15mm |
후측 최대두께 |
150mm |
100mm |
75mm |
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3. 참고문헌
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Tapered Plate 강구조 적용기술 개발, 포항산업과학연구원 연구보고서. 98C076, 2000.3 |
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김명모, 윤태양, 이재혁, 유 성, 정경섭, LP강판의 강교량 적용성 연구, 한국강구조학회 2000년도 학술발표대회 논문집, 2000.6. |
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이재혁, 김명모, 어경석, 장영진, 우상익, LP강판을 사용한 볼트 이음부의 성능평가, 한국강구조학회 2000년도 학술발표대회 논문집,2000.6. |
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김명모, 겚낮? Tapered Plate의 설계요령 , 토목공사용 강건재 이용기술 발표회, 대한토목학회, 2000.6. |
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弓削 佳德, 堀 紀文, 西田 俊一, 三代 祐嗣, 2方向テ-ペ-プレ-ト製造技術の 開發, CAMP-ISIJ Vol.10 1997. |
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堀田, 谷, 工藤, 西村 (2000), 곆셰謠魔?P鋼板の適用 , 橋梁と基礎 2000-4, pp.11∼14.
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Tapered Plate 강구조 적용기술 개발,
수록내용 : 강재 특성 및 강구조물 적용기술 자료형태 : 책자 발간일자 : 2000.3 담당자 : 포항제철 유성(ustar@posco.co.kr) 최장렬(fem2000@posco.co.kr)
테이퍼드 플레이트(Tapered Plate)를 이용한 교량에 대한
각국의 기술개발 현황과 국내 기술의 발전방향",
수록내용 : 최신기술동향 발간일자 : 1999.12. 자료원 : 한국강구조학회지
LP강판의 강교량 적용성 연구
수록내용 : LP강판의 강교량 적용성 자료형태 : 연구논문집 발간일자 : 2000.6 자료원 : 한국강구조학회 논문집.
LP강판을 사용한 볼트 이음부의 성능평가,
수록내용 : 볼트이음부의 성능평가 자료형태 : 연구논문집 발간일자 : 2000.6. 자료원 : 한국강구조학회 논문집 |