고력볼트 마찰접합 설명

고력볼트 마찰접합이란

고력볼트 마찰접합은 고장력볼트를 설계볼트장력으로 조여 전단력을 전달하는 접합이다.

힘은 볼트 몸통이 아니라 두 강판 사이의 마찰력으로 넘어간다.

그래서 볼트가 미끄러지는지 여부가 이 접합의 설계 핵심이 된다.

마찰력과 미끄럼 한계

볼트를 죄면 두 강판이 서로 누르는 축력 N이 생긴다.

축력에 미끄럼계수 μ를 곱한 값이 접합면의 마찰력이다.

소요 전단력이 설계미끄럼강도 이하이면 접합부는 미끄러지지 않는다.

설계미끄럼강도 식

설계미끄럼강도는 한 볼트가 미끄러지지 않고 버티는 전단력의 한계다.

미끄럼계수 μ, 필러계수 h_f, 설계볼트장력 T0, 전단면 수 N_s를 곱한다.

φ는 강도감소계수, T0는 설계볼트장력이며 단위는 kN이다.

한 볼트의 값을 구한 뒤 볼트 개수를 곱해야 접합부 전체 강도가 된다.

계산 예제

예제로 M20 F10T 고력볼트 1개의 설계미끄럼강도를 구한다.

조건은 표준구멍, 1면 전단, 미끄럼계수 0.5, 필러계수 1.0, 설계볼트장력 165kN이다.

주어진 조건을 식에 넣고 직접 계산해 보자.

정답은 82.5kN이다. 볼트 1개가 미끄럼 없이 버티는 한계 강도다.

볼트 개수를 곱하면 접합부 전체 강도가 된다.

헷갈리는 항목

마찰접합 계산에서 헷갈리는 항목은 필러계수, 구멍 종류, 전단면 수다.

필러가 없거나 분산용 볼트를 추가하면 필러계수는 1.0이다.

필러가 2개 이상이고 분산용 볼트가 없는 경우를 직접 판단해 보자.

정답은 0.85다. 이 값을 곱하면 설계미끄럼강도가 그만큼 작아진다.

구멍 종류와 전단면 수도 답안에 빠뜨리지 않는다.

정리

지금까지 고력볼트 마찰접합의 핵심을 정리한다.

설계미끄럼강도는 네 값을 곱해 구하고, 볼트 개수를 곱해 전체 강도를 얻는다.

시험에서는 구멍 종류와 전단면 수를 답안에 반드시 명시한다.