철골보 설계강도

설계강도란

철골보 설계강도는 공칭강도에 저항계수를 곱한 값이다.

이 값이 계수하중에 의한 소요강도 이상이면 안전하다고 판정한다.

저항계수는 1보다 작은 값으로, 휨과 전단 모두 0.9를 쓴다.

단면의 역할

보의 단면은 플랜지와 웨브로 나뉘어 서로 다른 역할을 맡는다.

휨모멘트는 두 플랜지가 우력 형태로 저항하고, 전단력은 웨브가 대부분 담당한다.

압축 플랜지는 횡좌굴이, 웨브는 전단 항복이 강도를 지배한다.

휨강도와 Lb 구간

철골보의 공칭휨강도는 횡지지 간격 Lb에 따라 세 구간으로 나뉜다.

Lb가 Lp 이하이면 공칭휨강도는 소성모멘트 Mp와 같다.

Lb가 Lp를 넘고 Lr 이하이면 Cb가 들어간 식으로 강도가 줄어든다.

Lb가 Lr을 넘으면 탄성 횡좌굴모멘트 Mcr이 지배하며, Mp를 넘지 못한다.

Mp는 강재 항복강도 Fy에 소성단면계수 Zx를 곱해 구한다.

전단강도

전단강도는 웨브가 전단항복하는 것으로 보고 웨브 면적에 강도를 곱해 구한다.

공칭전단강도는 0.6 Fy Aw Cv이고, 웨브 면적 Aw는 d 곱하기 tw이다.

일반 H형강에서는 Cv를 1로 두고, 설계전단강도 φVn을 Vu와 비교한다.

휨과 전단은 각각 따로 설계강도와 비교해야 한다.

횡지지 충분과 부족

횡지지가 충분하면 휨강도는 소성모멘트 Mp로 정해진다.

횡지지가 부족하면 횡-비틀림 좌굴이 먼저 생겨 공칭강도가 낮아진다.

그러므로 횡지지 간격 설계가 핵심이 된다. 가새를 두어 Lb를 줄인다.

채점에서 자주 감점되는 실수를 이어서 본다.

자주 틀리는 실수

채점에서 자주 감점되는 실수가 세 가지 있다.

첫째, 경간 전체 길이를 그대로 Lb로 쓰는 것이다.

둘째, kN·m 값을 N·mm 단위 식에 그대로 대입하는 것이다. 셋째, 전단 검토를 생략하는 것이다.

이 실수들은 모두 채점 포인트와 직접 연결된다. 답안에는 Cb 산정 방식을 한 줄로 밝힌다.

정리

정답은 구간별 Lb다. 지지점으로 나뉜 구간 길이를 써야 한다.

정리하면 설계강도는 공칭강도에 저항계수를 곱한 값이고, 휨과 전단을 각각 검토한다.

횡지지 간격 Lb와 Cb, 웨브 면적이 강도를 좌우하는 핵심이다.

두 검토를 모두 만족해야 안전으로 판정된다.