그루브·필릿 용접의 유효길이·면적

핵심 정리

필릿 용접과 그루브 용접은 실제 길이와 단면을 그대로 쓰지 않고, 힘을 실제로 전달하는 부분만 골라 유효길이와 유효면적으로 계산한다. 이 계산 틀이 이 개념의 뼈대이며, 용접 형식마다 공식이 달라지는 이유도 여기서 나온다. 필릿 용접은 용접되는 부재의 교차하는 면 사이에 일반적으로 삼각형 단면이 생기는 용접이다.

필릿 용접의 계산은 목두께에서 시작한다. 필릿 용접의 유효목두께는 필릿 사이즈의 0.7배이다. 이 규칙은 두 부재가 90°로 만나고 용접 다리 크기가 같은 경우에도 그대로 적용된다. 계산식으로 쓰면 유효목두께 = 0.7 × 사이즈이다. 필릿 용접의 유효길이는 총길이에서 용접치수의 2배를 뺀 값이다. 유효면적은 유효길이에 유효목두께를 곱한 값이다.

필릿 용접이 강도에 의해 지배되는 설계에서는 최소 유효길이가 필릿 사이즈의 4배 이상이어야 한다. 용접이 짧으면 양 끝의 공제분이 전체 길이에 비해 커져서 남는 유효길이가 너무 작아지기 때문이다. 단부하중을 받는 필릿 용접의 용접길이가 용접사이즈의 100배 이하이면 유효길이를 실제길이와 같은 값으로 간주할 수 있다.

그루브 용접은 필릿과 계산 방식이 다르다. 그루브 용접의 유효길이는 접합되는 부분의 폭으로 하며, 이 점에서 그루브는 2배 공제 없음이 필릿과 구별된다. 완전용입 그루브용접의 유효목두께는 접합판 중 얇은 쪽 판두께로 한다.

플러그 및 슬롯 용접은 길이와 면적을 다른 기준으로 잡는다. 플러그·슬롯 용접의 유효길이는 목두께 중심을 잇는 용접중심선의 길이로 한다. 플러그 및 슬롯 용접의 유효전단면적은 접합면에서 구멍 또는 슬롯의 공칭단면적으로 한다. 이 값은 필릿 용접의 목두께 계산과 달리 구멍의 공칭단면을 직접 쓴다는 점에서 구별된다.

자세히

필릿 용접의 목두께

필릿 용접의 단면은 직각삼각형에 가깝고, 힘이 전달되는 높이는 다리 길이가 아니라 빗변 쪽에서 잰 목두께다. 그래서 다리 길이인 필릿 사이즈를 그대로 넣으면 힘을 받는 실제 높이보다 크게 계산된다. 이 0.7배 값은 두 부재가 90°로 만나고 다리 크기가 같은 직각 이음을 기준으로 한다. 목두께를 먼저 정해야 유효면적으로 넘어갈 수 있으므로, 목두께 단계를 건너뛰지 않는 것이 계산 실수를 줄인다.

필릿 용접의 유효길이와 유효면적

유효길이는 용접 양 끝의 불완전한 구간에 해당하는 치수를 총길이에서 덜어낸 값이다. 덜어내는 양은 용접치수 한 개가 아니라 그 2배이므로, 양 끝에서 각각 치수만큼 빼는 것으로 이해하면 된다. 유효면적은 이렇게 구한 유효길이에 유효목두께를 곱한 값이므로, 면적 문제는 길이와 목두께를 각각 구한 뒤 곱하는 두 단계로 풀린다. 세 형식의 기준을 한눈에 비교하면 다음과 같다.

그루브 용접의 유효길이와 유효목두께

그루브 용접은 부재 사이를 홈으로 깎아 맞대는 이음이므로, 접합되는 부분의 폭이 곧 힘이 흐르는 길이로 이해된다. 필릿처럼 양 끝의 구간을 떼어 낼 이유가 없어서 공제 계산이 없다. 부분용입 그루브 용접에서는 얇은 쪽 소재 두께에 따라 최소 유효목두께가 따로 정해진다. 얇은 쪽 소재 두께 t가 6mm 이하인 부분용입 그루브용접의 최소 유효목두께는 3mm이다.