용접·볼트 병용이음 설계와 시공

정의

용접·볼트 병용이음은 한 접합부에 용접과 고장력볼트를 함께 쓰는 이음이다.

두 수단은 강성과 하중 전달 방식이 달라 설계와 시공에서 판단 실수가 생기기 쉽다.

그래서 하중을 어떻게 나눌지, 시공 순서를 어떻게 할지가 핵심이 된다.

두 연결재의 특성

마찰형 볼트는 조임 장력으로 생기는 마찰력으로 힘을 전달한다.

지압형 볼트는 볼트 몸체가 구멍 벽을 눌러 힘을 넘긴다.

용접은 목두께의 전단으로 힘을 전달하며 유효목두께로 강도를 구한다.

마찰접합은 미끄럼 한계상태로 검토하고, 미끄럼이 일어나면 강성이 떨어진다.

강성 차이와 하중 분담

병용의 핵심 문제는 두 연결재의 강성 차이다.

용접부는 변형이 작아 힘을 먼저 받는 경향이 있다.

그러나 마찰접합 볼트는 미끄럼이 일어난 뒤 강성이 급격히 떨어진다.

그래서 두 수단이 같은 비율로 힘을 나눈다고 가정하기 어렵다.

시공 순서와 장력 저하

용접과 볼트를 함께 쓰면 시공 순서가 결과를 좌우한다.

용접 입열은 인접한 고장력볼트의 장력을 떨어뜨릴 수 있다.

용접 수축으로 구멍이 어긋나면 볼트를 끼우기 어려워질 수 있다.

시공 순서는 적용 기준과 시방서에 따라 정하고 장력 저하를 고려한다.

미끄럼강도 계산

미끄럼강도는 미끄럼계수, 필러계수, 설계볼트장력, 전단면 수를 곱해 구한다.

필러가 없거나 1개면 1.0, 2개 이상이고 분산용 볼트가 없으면 0.85다.

미끄럼계수는 표면 처리 조건별 기준값을, 설계볼트장력은 볼트 규격별 시방값을 쓴다.

이 값은 병용에서 볼트가 맡을 몫을 정하는 출발점이 된다.

흔한 실수

채점에서 자주 나오는 실수를 짚어 보자.

가장 많은 실수는 용접과 볼트의 저항을 단순 합산하는 것이다.

두 접합의 변형 능력이 달라 합산은 성립하지 않는다.

접합 종류, 필러 개수, 마찰면 상태를 빠뜨리지 않아야 한다.

정리

마지막으로 시험에서 자주 쓰는 내용을 정리한다.

병용은 같은 전단면이라도 적용 기준을 확인해 설계한다.

하중분담 가정은 식과 함께 명시하고, 필러계수를 확인한다.

용접 열로 인한 볼트 장력 저하도 고려해야 한다.

그럼 다음 문제를 풀어 보자.