철골 비합성보 휨 검토

비합성보란

철골 비합성보는 슬래브와 합성되지 않고 강재 단면만으로 하중을 지지하는 보다.

휨, 전단, 처짐, 횡좌굴을 모두 보 단면만으로 견뎌야 하므로 실무 구조검토의 기본이다.

시험에서는 하중 산정, 휨 설계강도, 횡좌굴 구간 판별, 처짐 검토가 한 문제에 묶여 나온다.

구성과 휨 설계식

슬래브가 전달한 하중은 보의 H형강 단면이 단독으로 받는다.

휨 설계의 기본은 소요강도가 설계강도 이하인지 확인하는 것이다.

여기서 Mn은 공칭휨강도, φb는 0.9인 저항계수다.

항복모멘트는 My = Fy Zx로 구하고, 공칭강도는 한계상태를 찾아 정한다.

10m 단순보 예시

경간 10m 단순보에 자중 포함 고정하중 8kN/m, 활하중 12kN/m가 작용하는 가상의 예다.

계수하중은 wu = 1.2wD + 1.6wL로 둔다.

최대 휨모멘트는 wu L²/8로 구한다.

먼저 wu를 직접 구해 보자.

정답은 28.8kN/m다. L = 10m를 넣으면 Mu는 360kN·m가 된다.

횡좌굴 구간 판정

횡좌굴은 압축 플랜지의 비지지길이 Lb에 따라 강도가 달라진다.

Lb가 Lp 이하면 소성휨강도까지 발휘할 수 있다.

Lb가 Lp를 넘고 Lr 이하면 비탄성 횡좌굴 강도로 정한다.

Lb가 Lr을 넘으면 탄성 횡좌굴모멘트 Mcr이 지배한다.

흔한 실수와 채점 포인트

정답은 감소한다. 비지지길이가 길수록 횡좌굴이 먼저 일어나 강도가 떨어진다.

첫째, Lb를 도면과 대조하지 않고 임의로 가정하는 실수가 많다.

둘째, 처짐 검토를 빠뜨리면 강도가 통과해도 불합격이다.

셋째, 단면분류를 생략하면 국부좌굴로 인한 강도 저감을 놓친다.

정리

비합성보는 합성효과를 무시하고 강재 단면만으로 검토한다.

휨은 횡좌굴 구간을 먼저 판정하고, 처짐은 활하중 한계로 본다.

세 검토 중 가장 불리한 결과로 단면을 판정한다.