고장력볼트 지압이음

개념 정의

고장력볼트 지압이음은 볼트의 전단저항과 구멍 지압으로 응력을 전달하는 접합이다.

마찰이음과 달리 강판 사이의 마찰력에는 기대지 않으므로 미끄럼이 생길 수 있다.

두 가지 저항

힘은 볼트 몸통의 전단저항과 볼트구멍 벽의 지압저항으로 전달된다.

볼트 몸통은 두 강판의 경계면에서 잘리려 하고, 구멍 벽은 볼트에 눌린다.

두 저항을 모두 검토하고 작은 값을 설계 강도로 정한다.

표준구멍

고장력볼트의 표준구멍은 볼트 지름보다 크게 뚫는다.

M22 볼트는 공칭직경보다 2mm 큰 구멍을 쓴다.

구멍이 더 커서 초기에는 접하지 않고, 힘이 커지면 구멍 벽에 닿아 지압된다.

마찰접합과 비교

마찰접합은 조임력으로 생긴 마찰력에 힘을 맡긴다.

지압접합은 마찰력에 기대지 않고 볼트의 전단과 지압만으로 힘을 전달한다.

미끄럼을 감수하는 대신 볼트 수가 적지만, 진동이나 반복하중이 큰 부재에는 불리하다.

설계 절차

설계는 사용하중에 하중계수를 곱한 소요하중 Pu에서 시작한다.

전단강도와 지압강도 각각에 저항계수를 곱한 뒤 작은 값을 택한다.

볼트 개수 n은 소요하중을 볼트 1개당 설계강도로 나눈 값 이상으로 정한다.

피접합재는 총단면 항복과 유효순단면 파단을 따로 검토하고, 부족하면 개수나 치수를 다시 정한다.

나사선과 계산 예시

앞 문제의 정답은 전단강도와 지압강도 중 작은 값이다.

전단강도는 나사선이 전단면에 포함되는지에 따라 단면적을 달리 쓴다.

나사선이 없으면 공칭단면적, 있으면 나사부 유효단면적을 쓴다.

예로 M22 볼트의 공칭단면적은 π×22²/4로 구해 약 380mm²이다.

정리

앞 문제의 정답은 380mm²이다.

지압이음은 볼트 전단과 판재 지압으로 응력을 전달하는 접합이다.

전단과 지압을 모두 검토해 작은 값으로 설계하고, 허용응력 값은 한계상태 식에 직접 쓰지 않는다.