Built-up 기둥 압축 내력

정의와 필요성

Built-up 기둥은 여러 강재 요소를 조립해 압축내력을 확보하는 기둥이다.

기성 형강 한 개로 부족할 때 강재를 붙여 더 큰 기둥을 만든다.

시험에서는 단면 성능, 중심 위치, 오일러 좌굴이 한 문항에 묶여 나온다.

충복축과 비충복축

조립 압축재의 좌굴축은 충복축과 비충복축으로 나뉜다.

충복축은 낱개 재의 단면 2차 모멘트를 그대로 합산한다. 세장비는 단일 압축재와 같은 방법이다.

비충복축은 평행축 정리로 단면 2차 모멘트를 구하고, 개재 도심 간 거리 c를 쓴다.

접합재 상대변형이 크면 수정 세장비 (KL/r)m을 써서 판정한다.

예제 계산 흐름

두 H형강을 조립한 가상의 압축재로 계산 흐름을 따라가 보자.

강축 단면 2차 모멘트는 개재 두 개를 합산해 22600cm⁴이 된다.

단면 2차 반경은 약 12.5cm이고, 세장비는 1416을 12.5로 나눈 약 113이다.

세장비 113은 중간 세장 영역이므로 탄성 좌굴응력이 항복강도보다 낮은지 확인한다.

탄성 좌굴응력은 약 158MPa이고, 좌굴하중은 전체 단면적을 곱해 약 2287kN이다.

결과 값은 상식 범위에 있다.

흔한 실수

첫째, 충복축과 비충복축을 혼동하지 않는다.

둘째, 약축 좌굴을 빼고 강축 기준으로만 내력을 구하면 안 된다.

셋째, 단면적에 판 면적을 빠뜨리거나 두 개재의 특성을 2배로 곱하지 않는 실수가 있다.

넷째, 세장비 한계 200을 확인하지 않으면 단면을 다시 가정해야 한다.

정리

조립 압축재는 충복축과 비충복축을 구분해 세장비를 따로 구한다.

개재 간격은 개재 세장비가 전체 세장비의 3/4 이하가 되도록 정한다.

마지막으로 지배축을 판정하고 φPn이 소요강도 Pu 이상인지 검토한다.