철골 용접변형

용접변형이란

철골 용접변형은 용접 열과 수축으로 부재의 치수와 형상이 설계와 달라지는 현상이다.

건축시공기술사 시험에서는 원인, 종류, 방지대책을 묻는 문제로 반복 출제된다.

발생 원리

용접부는 아크 입열로 국부 가열되어 팽창하고, 냉각되면서 용착금속이 수축한다.

주변 모재가 이 수축을 막으면 내부에 잔류응력이 남고, 부재가 휘거나 뒤틀린다.

수축량은 용접 단면적에 비례하고, 변형은 입열량과 구속 조건이 함께 클수록 커진다.

같은 입열이라도 부재가 얇거나 구속이 적으면 변형이 크게 생긴다.

변형의 종류

용접변형은 방향과 형태에 따라 종수축, 횡수축, 각변형, 휨·접시변형, 좌굴변형으로 나눈다.

종수축은 용접선이 길수록 누적되고, 횡수축은 맞댐 이음에서 개선부 폭을 좁힌다.

각변형은 다층 용접에서 윗면 쪽 입열이 많을 때 크게 나타난다.

H형강은 플랜지와 웨브를 용접할 때 휨이 생기고, 얇은 판은 좌굴변형이 생긴다.

계산 예제

가상의 예로, 길이 6m H형강 보의 플랜지 필릿 용접을 양측 실시하는 경우를 본다.

용접선 한 줄의 종수축량을 0.5mm로 가정하면, 양측 4개 용접선의 합은 2.0mm다.

2.0mm는 6m의 약 0.03%로 상식 범위 안이다. 실제 현장에서는 가공 여유에 반영한다.

방지대책과 한계

방지대책은 방법마다 장점과 한계가 달라, 현장에서는 여러 방법을 조합한다.

역변형법은 가장 널리 쓰이지만 실험치와 실제 변형이 다를 수 있다.

구속법은 잔류응력을 키우므로 균열 위험과 함께 검토해야 한다.

잠시 멈추고 답을 생각해 보자.

시험 포인트 정리

흔한 실수는 변형의 원인을 용접 수축 한 가지로만 쓰는 것이다.

원인은 불균일 가열과 용착금속 수축, 두 가지로 함께 서술해야 한다.

방지대책은 원리를 함께 쓰고, 변형 종류는 용접 방향과 연결해 한 문장으로 쓴다.

답안은 개요부터 결론까지 목차대로 구성하면 된다.