스티프너

정의

스티프너는 강재 보의 웨브나 판재에 붙이는 보강재다.

얇은 웨브가 압축이나 전단을 받아 물결처럼 휘는 좌굴을 막는다.

집중하중을 분산하고 전단력을 전달하는 역할도 맡는다.

종류와 위치

스티프너는 목적과 부착 위치에 따라 여러 종류로 나뉜다.

가장 흔한 구분은 중간 스티프너와 지점 스티프너다.

중간 스티프너는 전단좌굴을, 지점 스티프너는 지점 웨브의 국부좌굴을 막는다.

집중하중 작용점에는 하중 스티프너를, 웨브 압축 측에는 수평 스티프너를 붙인다.

왜 쓰는가와 어디에 쓰는가를 함께 답해야 한다.

원리

웨브는 얇을수록 전단과 휨 압축에서 먼저 좌굴한다.

좌굴 응력은 판두께비 b/t의 제곱에 반비례한다. 따라서 b를 줄이면 좌굴 응력이 높아진다.

스티프너는 웨브를 여러 개의 작은 패널로 나누어 좌굴 길이를 줄인다.

스티프너는 웨브 양측에 대칭으로 붙이는 것이 원칙이다. 한쪽에만 붙이면 편심이 생겨 비틀림이 커진다.

계산 예제

중간 스티프너 간격은 보 높이의 1.5배 이하로 둔다.

웨브 높이 h가 1,200 mm이면 간격 상한은 1.5 × 1,200 = 1,800 mm다.

1,800 mm는 상한일 뿐이며, 실무에서는 좌굴 검토 결과에 따라 더 좁게 잡는다.

설치 절차와 용접

설치는 판두께비 확인에서 시작해 하중 위치, 간격 결정 순으로 진행한다.

지점과 집중하중 위치에 지점·하중점 스티프너를 배치한 뒤 대칭으로 부착한다.

필릿 용접 또는 고력볼트로 플랜지와 웨브에 접합한다.

용접은 중앙에서 양단으로 진행해 변형을 줄이고, 결함이 있으면 보강 효과가 사라진다.

핵심 정리

스티프너는 웨브 좌굴 방지, 집중하중 분산, 전단력 전달의 세 기능을 가진다.

웨브 양측에 대칭으로 붙이고, 간격은 보 높이의 1.5배 이하로 둔다.

답안에는 세 기능과 설치 위치, 간격, 용접 관리를 빠짐없이 쓴다.

직접 풀기

이제 방금 배운 계산을 직접 풀어 보자.

정답은 1,800 mm다. 보 높이의 1.5배 이하 조건을 빠뜨리지 않는다.