스티프너와 강재 판 요소

핵심 정리

스티프너는 플레이트보 웨브의 좌굴을 막기 위해 설치하는 보강 요소이다. 그 실체는 하중을 분배하거나 전단력을 전달하거나 좌굴을 방지하기 위해 부재에 부착하는 형강이나 판재이다. 플레이트보는 웨브와 플랜지를 판으로 이어 만든 보이므로, 스티프너는 그 가운데 웨브 쪽에 덧붙이는 부재라는 기본 틀로 이해하면 된다. 보강의 출발점은 웨브 좌굴 방지 목적이다.

보에서 웨브는 위아래 플랜지 사이를 잇는 세로 판이다. 스티프너는 보의 웨브 부분을 보강하는 데 쓰인다. 그래서 스티프너를 공부할 때는 웨브를 보강하는 부재와 플랜지를 보강하는 부재를 나누어 생각해야 한다. 같은 판 모양이라도 붙는 자리가 웨브인지 플랜지인지에 따라 맡는 역할이 달라진다.

스티프너의 역할은 웨브 좌굴 방지에만 있지 않다. 스티프너는 전단에 대하여 보강하는 역할을 한다. 전단 보강이라는 역할을 휨 보강과 섞지 않는 것이 출발점이다. 전단과 휨은 보가 받는 힘의 종류가 다르므로, 어느 힘을 보강하는지를 먼저 확인하면 선지의 주어를 정확히 읽을 수 있다.

집중하중이나 반력이 작용하는 위치의 웨브는 전체 좌굴과 구분되는 국부 파괴 문제로 따로 살펴야 한다. 웨브크리플링은 보에서 집중하중이나 반력이 작용하는 위치의 웨브재에 발생하는 국부적인 파괴이다. 이 현상은 특정 자리에서 생기는 파괴이므로, 보 전체가 휘는 좌굴과는 발생 위치로 구분된다.

스티프너, 플랜지 플레이트, 웨브 플레이트, 커버플레이트, 거셋플레이트는 모두 강재 판 계열 부재지만 붙는 자리와 맡는 힘이 다르다. 이름이 비슷하다고 같은 부재로 묶으면 선지의 주어를 잘못 읽게 된다. 이어지는 항목은 이 구분을 기준으로 정리한다.

자세히

스티프너와 헷갈리는 판 요소

스티프너와 헷갈리기 쉬운 판 요소는 모두 강재 보나 기둥에 덧대는 판이라서 모양만 보고는 구분이 어렵다. 가장 먼저 구분할 부재는 웨브 플레이트이다. 웨브 플레이트는 전단력에 저항하는 수직 판 요소이다. 수직으로 세운 판이라는 모양은 스티프너와 같지만, 웨브 플레이트는 전단 저항을 맡는 판 자체이고 스티프너는 웨브를 보강하는 부재라는 차이가 있다. 모양이 아니라 맡는 힘을 기준으로 나누어야 한다.

겹침판은 보나 기둥의 플랜지 위에 웨브와 평행하게 부착하여 집중하중에 대한 내력을 높이는 판재이다. 집중하중을 받는 자리에 덧댄다는 점은 스티프너와 비슷해 보이지만, 스티프너는 웨브에 직각으로 세우는 것이 일반적이고 겹침판은 플랜지 위에 웨브와 평행하게 놓인다는 점이 다르다. 두 부재의 부착 방향을 기억하면 선지를 가르기 쉽다.

합성보에서 쓰는 보강재는 두 부재를 짝지어 비교하는 방식으로 다뤄진다. 합성보에서 슬래브 미끄러짐을 막는 보강재는 전단연결재이고, 웨브 국부 좌굴을 막는 보강재는 스티프너이다. 슬래브 쪽의 미끄러짐을 막는지, 웨브의 국부 좌굴을 막는지가 기준이며, 두 이름을 바꿔 놓으면 사실과 어긋난다.

연결 부재와 기둥 하단 부재도 판 모양이어서 혼동하기 쉽다. 거셋플레이트는 트러스 부재나 가새재를 보 또는 기둥에 연결하는 판요소이다. 기둥 하단의 베이스 플레이트는 기둥 하단에 설치되어 하중을 기초에 전달하는 부재로, 플레이트보의 구성 요소가 아니다. 연결 부재는 힘을 옮기는 자리가 부재와 부재 사이이고, 베이스 플레이트는 기둥과 기초 사이라는 점에서 자리가 다르다.

표의 다섯 부재는 모두 판 모양이지만 연결하는 대상과 받는 힘의 종류가 다르다. 연결 대상과 힘의 종류 구분을 기준으로 외우면 된다.