H형강보 단면분류

단면분류의 뜻

H형강보 단면분류는 판요소의 폭두께비 λ로 강재 단면을 세 가지로 나누는 작업이다.

조밀단면은 λ가 λp 이하인 단면이고, 비조밀단면은 λp 초과 λr 이하인 단면이다.

세장판단면은 한 개 이상의 요소가 λ > λr인 단면이다.

여기서 λp와 λr은 조밀·비조밀 한계값이며, 판요소 종류와 강재에 따라 달라진다.

판요소 구분

단면분류는 먼저 판요소를 지지 조건에 따라 나눈다.

플랜지는 웨브에 한쪽만 붙은 자유돌출판이므로 b/t_f로 검토한다.

웨브는 양쪽 플랜지가 지지하는 양연지지판이므로 h/t_w로 검토한다.

두 판요소의 한계값이 다르므로 플랜지와 웨브를 따로 판정한다.

분류 절차

판정은 판요소를 분해하고 폭두께비를 계산하는 것부터 시작한다.

그다음 λp와 λr을 기준 표에서 찾아 λ와 비교한다. λ ≤ λp이면 조밀단면이다.

단면 안 판요소 중 가장 불리한 판정이 단면 전체의 분류가 된다.

단면 종류별 비교

세 단면은 폭두께비에 따라 국부좌굴 시점과 휨강도, 회전능력이 달라진다.

조밀단면은 전소성모멘트까지 저항하며 소성힌지 회전능력이 크다.

비조밀단면은 항복 후 국부좌굴 전까지 저항하며 회전능력이 제한적이다.

세장판단면은 항복 이전에 국부좌굴이 생겨 회전능력이 거의 없다.

kc 계수와 범위 제한

용접 H형강 플랜지는 웨브 구속 정도를 반영하는 kc 계수를 쓴다.

kc는 4를 √(h/t_w)로 나눈 값이며, 계산값이 범위를 벗어나면 가까운 한계값을 쓴다.

예를 들어 계산값이 범위 상한을 넘으면 상한값을 쓴다.

압연 H형강 플랜지는 kc 보정 없이 b/t_f와 한계값을 직접 비교한다.

정리와 흔한 실수

단면분류의 핵심은 폭두께비를 판요소별로 따로 계산하는 것이다.

흔한 실수는 플랜지와 웨브를 같은 기준으로 검토하는 것이다.

계산된 kc가 범위를 벗어나면 가까운 한계값을 써야 한다.

웨브는 어떤 폭두께비로 검토하는지 직접 풀어 보자.