철골 합성보

합성보의 정의

철골 합성보는 강재보와 슬래브 콘크리트를 전단연결재로 일체화한 보다.

두 재료가 하나의 부재처럼 휨에 저항하는 것이 핵심이다.

이 원리와 형식을 먼저 잡아야 계산 문항도 풀린다.

구성요소와 힘 전달

구성요소는 강재보, 콘크리트 슬래브, 스터드 앵커다. 데크플레이트는 시공 중 거푸집이 된다.

강재는 인장을, 콘크리트는 압축을 맡고 수평전단력은 스터드가 전달한다.

스터드가 전단력 전체를 전달하면 완전합성이고, 부족하면 부분합성이다.

부분합성보는 미끄러짐으로 합성 효과가 줄어 휨내력과 강성이 낮아진다.

환산 단면과 소성중립축

환산 단면은 콘크리트 면적을 탄성계수비 n으로 나눠 강재 면적으로 바꾼 단면이다.

환산 콘크리트 폭은 유효폭 b_E를 n으로 나눈 값이고, 두께는 슬래브 두께를 그대로 쓴다.

소성중립축은 콘크리트 압축력 C와 강재 인장력 T를 비교해 정한다.

C가 T 이상이면 중립축은 슬래브 안에 있다.

합성보의 형식 비교

앞 문제의 정답은 강재보 안이다. C가 T보다 작으면 중립축이 강재보 안으로 내려간다.

합성보는 노출형, 매입형, 슬림플로어형, TU보로 나뉜다.

노출형은 시공이 가장 단순하고, 매입형은 내화와 좌굴 억제에 유리하다.

스터드 앵커는 상부 플랜지에 용접하고, TU보는 철골 자체 부착을 쓴다.

스터드 개수 계산 예

스터드 개수는 필요 전단력을 공칭전단강도로 나눈 값을 올림해 구한다. 아래는 가상의 예다.

필요 전단력 1,200kN을 공칭강도 82kN으로 나누면 14.6이다.

소수점을 올리면 15개가 되며, 한 측 4.5m 구간에서 약 0.3m 간격이다.

계산 결과가 상식 범위인지 확인하는 습관이 답안 신뢰도를 높인다.

헷갈리는 점과 정리

헷갈리기 쉬운 것부터 짚는다. 유효폭은 보 스팬과 보 중심간격 기준으로 산정한다.

도심은 단면 1차모멘트가 0이 되는 점이고, 소성중립축은 인장과 압축 항력이 같아지는 축이다.

환산 단면2차모멘트를 계산할 때 탄성계수비 n을 빠뜨리면 안 된다.

스터드 개수는 필요 전단력을 공칭전단강도로 나눠 올림하여 구한다.