허용응력과 안전계수

허용응력의 정의

허용응력은 재료의 기준강도를 안전계수로 나눈 값이다.

부재에 허용되는 최대 사용응력이며, 식으로는 이렇게 쓴다.

설계 조건은 사용응력이 허용응력 이하인 것이다.

안전계수는 기준강도와 허용응력의 비이며 1보다 커야 한다.

구성 요소와 관계

구성요소는 사용응력, 기준강도, 허용응력, 안전계수 네 가지다.

허용응력은 기준강도를 안전계수로 나눈 값으로 만들어진다.

안전계수는 불확실성을 흡수하는 장치라서 클수록 여유가 커진다.

다만 무조건 키우면 재료와 중량이 늘어난다.

계산 예

이번에는 숫자로 계산해 보자. 기준강도는 440MPa, 안전계수는 4다.

허용응력은 440을 4로 나눈 110MPa다.

사용응력 80MPa는 110 이하이므로 설계가 성립한다.

실현 안전계수는 440을 80으로 나눈 5.5로, 요구값 4보다 크다.

헷갈리는 두 값

앞 문제의 정답은 100MPa다. 300을 3으로 나누면 된다.

헷갈리기 쉬운 것은 안전계수와 설계계수다.

안전계수는 계산으로 얻은 실현 값이고, 설계계수는 기준이 요구하는 최소 값이다.

두 값을 혼동하면 기준 충족 여부를 잘못 판정한다.

시험 포인트 정리

시험에서는 정의식을 정확히 쓰는지 먼저 본다.

사용응력과 허용응력을 구분하고, 사용응력이 허용응력 이하라는 조건을 빠뜨리지 않는다.

안전계수 결정인자는 이유와 함께 쓰고, 반복하중에서는 피로 기준을 적용한다.