강접합부 설계

강접합부란

강접합부 설계는 보와 기둥을 잇는 접합부에서 힘이 끊기지 않게 하는 일이다.

보의 휨모멘트와 전단력을 기둥에 안전하게 전달하도록 접합 요소를 검토한다.

모든 접합 요소에서 소요강도가 설계강도 이하이면 적합하다.

하중 분담

보의 휨은 주로 플랜지가, 전단은 주로 웨브가 받는다.

플랜지 접합은 인장과 압축 응력을 기둥으로 넘긴다.

웨브 접합은 이음판과 고장력볼트로 전단을 옮긴다.

두 경로를 나눠서 검토하는 것이 설계의 출발점이다.

플랜지 힘과 볼트 강도

플랜지 우력은 보 춤과 플랜지 두께로부터 근사식으로 구한다.

모멘트를 두 플랜지의 힘 쌍으로 바꾸고, 팔길이는 d - t_f로 잡는다.

고장력볼트 마찰접합은 미끄럼계수, 필러계수, 설계볼트장력, 전단면 수의 곱으로 구한다.

F10T M24의 최소 인장하중 352.6 kN의 70%로 약 246.8 kN이다.

이 예제에서 쓰는 값은 아래 표로 정리한다.

계산 예제

마찰접합 볼트의 설계미끄럼강도는 μ × h_f × T_o × N_s로 구한다.

이 조건은 무도장 블라스트 마찰면, 필러 없음, 전단면 1개다.

그러면 볼트 1개의 강도는 설계볼트장력의 0.5배가 된다.

용접 방식 구분

용접 방식에 따라 전달할 수 있는 응력이 달라서 구분해야 한다.

맞댐용접의 완전용입은 모멘트를 전달할 수 있다. 부분용입은 불가하다.

그래서 플랜지 이음에서는 완전용입만 사용 가능하다는 점을 답안에 명확히 쓴다.

모살용접은 가공이 없어 간편하지만 응력 전달이 목두께에 의존한다.

자주 틀리는 실수

채점에서 자주 감점되는 실수를 정리한다.

첫째, 모멘트는 플랜지, 전단은 웨브 이음판이 분담한다는 구분을 빠뜨리는 실수다.

둘째, 미끄럼강도 계산에서 필러계수와 전단면 수를 빠뜨린다.

셋째, 부분용입 용접을 인장·휨이 큰 플랜지에 쓰는 실수다.

넷째, 강종이 다를 때 낮은 강도 쪽 항복강도를 기준으로 하지 않는 것이다.

답안에서는 이 네 가지 실수를 피하고 검토 항목을 빠짐없이 쓴다.

정리와 확인

마지막으로 강접합부 설계의 핵심을 정리한다.

모멘트는 플랜지가, 전단은 웨브 이음판이 분담한다. 두 경로를 나눠 검토한다.

미끄럼강도, 용접 방식, 강종 기준을 빠짐없이 확인한다.

직접 풀어 보자. 모멘트를 주로 받는 부위를 고른다.

정답은 플랜지다. 플랜지는 인장과 압축으로 모멘트를 나른다.