고장력 강재 설계 유의사항

고장력 강재란

고장력 강재는 항복강도가 일반 구조용 강재보다 높은 강재다.

강도가 높아진다고 강성, 피로, 좌굴 성능이 같은 비율로 좋아지지는 않는다.

그래서 설계와 제작 양쪽에서 특별한 검토가 필요하다.

강도와 단면 감소

강도가 높으면 같은 하중에 필요한 강재량이 줄어 부재를 얇게 만들 수 있다.

하지만 고장력 강재의 탄성계수는 일반 강재와 큰 차이가 없다.

단면이 작아지면 강성이 떨어져 처짐과 진동이 커진다.

교량에서는 최소 판두께, 처짐, 피로 규정이 단면을 지배하는 경우가 많다.

세장비와 좌굴

압축부재는 세장비가 허용압축응력을 정한다.

탄성좌굴응력은 탄성계수 E에만 의존한다.

세장비 KL/r이 클수록 항복강도 증가 효과는 줄어든다.

그래서 강종을 높여도 세장비를 함께 관리해야 한다.

용접부 피로

용접부 피로는 모재의 정적 강도로 결정되지 않는다.

피로는 응력범위와 상세 등급이 지배한다. 상세가 같으면 강재 등급 차이는 작다.

따라서 고장력 강재라도 용접 상세를 먼저 개선해 피로등급을 높여야 한다.

수소유기균열

수소유기균열은 용접 후 시간이 지나 생기는 지연균열이다.

네 요인은 확산성 수소, 경화조직, 구속도, 저온이다.

넷이 함께 작용하므로 네 요인을 모두 적어야 완결된다.

저수소 용접재료와 예열로 이 요인들을 관리한다.

정리

고장력 강재 설계의 핵심을 정리한다.

강도 증가는 강성과 피로 향상으로 자동 이어지지 않는다.

처짐, 좌굴, 피로를 따로 검토하고 용접 수소를 관리한다.