조밀단면

정의

조밀단면은 플랜지들이 웨브에 연속적으로 연결되고 모든 압축 요소의 폭두께비가 λp 이하인 단면이다.

이 단면은 국부좌굴 없이 전소성모멘트 Mp까지 저항한다.

국부좌굴은 부재 전체가 아니라 판 요소 하나가 먼저 휘는 현상이다.

단면 분류 세 가지

단면은 판 요소의 폭두께비 λ를 λp, λr과 비교해 세 가지로 나뉜다.

조밀과 비조밀의 경계는 λp, 비조밀과 세장의 경계는 λr이다.

조밀단면만 항복 후에도 좌굴 없이 Mp까지 강도를 쓴다.

판 요소 하나라도 λr을 넘으면 단면 전체가 세장단면으로 분류된다.

조밀단면이 필요한 이유

소성설계는 조밀단면을 전제로 한다.

연속보나 라멘에서는 한 단면이 항복한 뒤 모멘트가 다른 단면으로 재분배된다.

이때 소성힌지가 충분히 회전하려면 국부좌굴이 없어야 한다.

따라서 조밀 조건은 소성 해석을 허용하는 최소 요건이다.

예제 계산

예제로 H-700×300×10×16 보의 단면 등급을 확인한다.

플랜지 돌출폭은 (300−10)/2로 145mm이고, 폭두께비는 약 9.06이다.

웨브 높이는 700−2×16으로 668mm이고, 웨브 폭두께비는 66.8이다.

두 값을 각각 해당 기준의 조밀 한계와 비교해 분류한다.

헷갈리는 실수

먼저 판 요소 종류를 구분하지 않고 한 개의 한계값만 쓰는 실수다.

웨브 판정에는 플랜지 기준이 아니라 h/tw 기준을 써야 한다.

비조밀과 세장의 경계는 이하와 초과를 정확히 구분해 적는다.

압연 H형강과 용접 H형강의 한계값을 같은 것으로 보면 안 된다.

정리와 직접 풀기

정리하면 단면 등급은 판 요소별 폭두께비를 λp, λr과 비교해 정한다.

조밀단면은 Mp까지 저항하고, 비조밀단면은 My와 Mp 사이로 보간한다.

세장단면은 유효폭으로 단면을 줄여 강도를 계산한다.

다음 문제로 직접 확인해 보자.