볼트 접합 파괴와 블록전단파단

핵심 정리

볼트 접합 파괴는 볼트가 끊어지는 파괴와 피접합재가 찢기거나 밀리는 파괴로 나누어 본다. 볼트 접합부의 파괴 유형에는 볼트의 전단·인장파괴와 피접합재 연단부 파괴 등이 있으며, 볼트의 압축파괴는 일반 유형이 아니다. 볼트의 인장파괴는 볼트 접합부의 대표적인 파괴 유형이다.

블록전단파단은 접합부에서 한 방향은 전단파단이, 그에 수직인 다른 방향은 인장파단이 동시에 일어나는 한계상태이다. 이 한계상태는 두 파괴면을 함께 본다는 점이 핵심이다. 블록전단파단의 설계강도는 총단면 전단항복과 순단면 인장파단의 조합으로 산정한다.

볼트 강도는 등급 표기마다 값이 다르므로 등급과 값을 짝지어 기억해야 한다. 고장력볼트 F8T의 최소인장강도는 800MPa이다. 일반볼트 4.6은 최소인장강도가 400MPa이고 항복비가 0.6이므로 최소항복강도는 240MPa이다.

고장력볼트 M20의 표준구멍 직경은 22mm이고 M27의 표준구멍 직경은 30mm이다. 표준구멍의 지압강도는 사용하중에서 구멍 변형을 설계에 고려하는지에 따라 달라진다.

블록전단파단 설계강도 산정 시 강도감소계수는 0.75이다. 인장응력이 균일하면 Ubs 1.0 불균일하면 0.5이다.

자세히

블록전단파단과 단일 파괴 검토의 차이

블록전단파단은 전단이나 인장 중 한쪽 파괴만 확인하는 단일 파괴 검토로는 잡아내기 어려운 한계상태다. 단일 파괴 검토는 파괴면이 하나인 경우를 전제로 하지만, 블록전단파단은 두 방향의 파괴면이 한 접합부에서 함께 만들어지는 경우를 다룬다. 그래서 전단 저항과 인장 저항을 따로 떼어 어느 쪽이 더 큰지 비교하는 방식보다, 두 저항을 묶어 하나의 한계강도로 보는 방식이 맞다. 이 차이를 놓치면 접합부 검토 항목이 빠지게 된다.

블록전단 강도감소계수와 Ubs

블록전단파단 설계는 강도감소계수와 Ubs를 함께 적용하므로 두 계수가 각각 무엇을 정하는지 나누어 봐야 한다. 강도감소계수는 공칭강도에 곱하는 계수이고, Ubs는 인장응력이 접합부 단면에 고르게 분포하는지를 반영하는 계수다.

인장응력이 고르면 1.0을 쓰고 고르지 않으면 0.5를 쓰는 것이므로, 두 값을 바꿔 외우면 설계값이 크게 달라진다. 강도감소계수와 Ubs는 서로 다른 역할의 계수이므로 한 값을 다른 계수 자리에 넣지 않도록 주의해야 한다.