필릿용접과 마찰접합

두 접합 방식

강구조 접합은 부재를 연결해 골조 전체가 하중을 받도록 만드는 핵심 요소다.

필릿용접은 두 모재가 직각이나 경사로 만나는 모서리를 삼각형 단면으로 채우는 용접이다.

마찰접합은 고장력볼트를 강하게 조여 생긴 마찰력으로 힘을 전달하는 접합이다.

두 방식의 계산 흐름을 차례로 확인해 보자.

필릿용접의 핵심 치수

필릿용접은 두 모재가 만나는 모서리에 삼각형 단면으로 채우는 용접이다.

필릿 사이즈 s는 루트에서 용접 표면까지의 다리 길이다. 실제 강도는 목 방향 단면에서 나온다.

유효목두께는 필릿 사이즈의 0.7배다. 용접유효길이는 총길이에서 필릿 사이즈의 2배를 뺀 값이다.

용접 유효면적은 유효목두께와 유효길이를 곱하고, 여기에 0.75와 0.6Fuw를 곱한다.

필릿용접 검토 절차

필릿용접 검토는 소요하중과 필릿 사이즈 s를 가정하는 것으로 시작한다.

얇은 쪽 판두께로 최소·최대 사이즈 범위를 확인한 뒤 유효길이를 구한다.

설계강도 φRn을 계산해 φRn이 소요하중 Pu 이상이면 적합하다.

부적합하면 s나 길이를 키워 다시 계산하고, 강도 지배 필릿은 유효길이가 4s 이상인지 본다.

필릿용접 계산 예제

계산 예제는 고정하중 50kN과 활하중 70kN이 작용하는 가상의 접합부다.

계수하중은 1.2 × 50 + 1.6 × 70 = 172kN이다.

사이즈 8mm가 범위에 들면 단위 길이 강도 1.235kN/mm를 구한다.

소요 유효길이는 172를 1.235로 나눈 값이고, 총길이는 여기에 2s를 더해 구한다.

마찰접합 설계미끄럼강도

앞 문제의 답은 5.6mm다. 유효목두께는 8 × 0.7이다.

마찰접합은 고장력볼트를 설계볼트장력으로 조여 접합면에 마찰력을 만든다.

설계미끄럼강도는 미끄럼계수, 필러계수, 설계볼트장력, 전단면 수의 곱이다.

미끄럼계수는 도장하지 않은 블라스트 청소면에서 0.5를 쓴다.

필러가 한 개면 1.0, 볼트를 추가하지 않고 두 개 이상이면 0.85를 쓴다.

볼트 1개는 118.5kN이므로 4개는 474kN이다. 172kN보다 커서 안전하다.

비교와 흔한 실수

마지막으로 마찰접합과 지압접합을 비교한다.

마찰접합은 미끄럼이 생기지 않아야 하므로 사용성과 피로에 유리하다.

지압접합은 강도 산정이 단순하지만 구멍 변형이 생길 수 있다.

흔한 실수는 유효길이를 총길이로 쓰는 것과 사이즈 검토를 빼먹는 것이다.

답안에는 유효길이가 총길이에서 2s를 뺀 값임을 명시해야 한다.