고장력볼트 미끄럼강도

정의

고장력볼트 미끄럼강도는 마찰접합 설계에서 가장 기본이 되는 검토 항목이다.

볼트 장력이 만드는 마찰력으로 부재 사이의 미끄럼을 막는 설계 전단강도이다.

접합면이 미끄러지기 직전의 한계 전단력을 뜻한다.

볼트 몸체가 아니라 접합면의 마찰이 힘을 버티는 방식이다.

두 접합의 비교

지압접합은 볼트 몸체의 전단과 구멍의 지압으로 힘을 전달한다.

마찰접합은 접합면의 마찰력으로 힘을 전달한다.

마찰접합은 미끄럼이 없어 변형이 작다. 반복 하중과 사용성에 유리하다.

따라서 미끄럼강도는 마찰접합에서만 검토한다.

설계미끄럼강도 식

설계미끄럼강도는 이 식으로 구한다.

μ는 접합면 상태에 따른 미끄럼계수이다.

h_f는 필러계수이고, 필러에 따른 마찰 손실을 보정한다.

T_o는 설계볼트장력이다. 단위는 kN이다.

N_s는 전단면의 수이다. 한 면 전단이면 1, 두 면 전단이면 2다.

계수 값

미끄럼계수 μ는 접합면 처리 방법에 따라 값이 달라진다.

블라스트 청소 후 페인트를 칠하지 않은 면은 0.5를 쓴다.

무기질 아연말 프라이머 도장면은 관련 기준이 정한 값을 쓴다.

필러계수 h_f는 필러 개수로 정한다. 필러가 2개 이상이고 볼트를 추가하지 않으면 0.85이다.

계산 예제

계산 예제로 볼트 12개의 미끄럼강도를 구해 본다.

미끄럼계수 0.5, 필러계수 1.0, 설계볼트장력 237kN을 대입한다.

기본 설계미끄럼강도는 1422.0kN이다.

인장력 120kN이 작용하므로 장력 감소 계수 0.958을 곱한다.

감소된 설계미끄럼강도는 1362.0kN이다. 인장 감소를 빠뜨리면 여유가 과대 평가된다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 틀리는 실수를 짚어 본다.

첫째, 미끄럼계수를 표면 조건과 무관하게 0.5로 고정하면 안 된다.

둘째, 전단면 수를 빠뜨리거나 1면과 2면 전단을 혼동하면 안 된다.

셋째, 필러계수는 끼움재 개수에 따라 정해야 한다.

정리

정리하면 미끄럼강도는 φμh_fT_oN_s 에 볼트 수를 곱해 구한다.

설계볼트장력은 인장강도의 70% 이상으로 조인다.

앞 문제의 정답은 0.85다.

인장이 함께 작용하면 장력 감소를 반영해 강도를 줄인다.