4장 접합의 기본

이 시간 내용 1. 개요. 볼트접합의 일반사항 고력볼트 접합 용접접합 병용접합

-. 강구조물에 사용되는 접합방법은 볼트접합 및 고력볼트접합과 같은 기계적인 방법과 용접접합과 같은 야금적인 방법이 있다. 4.1개요 -. 강구조는 강판 또는 형강재 등을 공장에서 정해진 형상과 크기로 절단, 가공하고 고력볼트 및 용접에 의해 기둥과 보로 제작하여 현장에서 조립하는 구조이므로 접합부의 안전이 대단히 중요하다. -. 강구조물에 사용되는 접합방법은 볼트접합 및 고력볼트접합과 같은 기계적인 방법과 용접접합과 같은 야금적인 방법이 있다. -. 볼트접합의 경우 제작상의 구멍뚫이의 정밀도, 고력볼트 마찰접합의 경우 마찰면의 처리 및 도입장력의 관리가 필요하다. 용접은 용접기술자의 기술수준 및 공정관리에 그 품질이 크게 좌우되어 특별한 품질관리가 요구된다. -. 일반적으로 공사현장에서의 접합은 주로 고력볼트접합이지만 후판부재의 접합인 경우 현장용접으로 접합해야 한다. p46

-. 특히 주요한 부재의 접합부에는 부재의 존재응력이 낮은 값이라도 현장조립시의 임시볼트로 사용하거나 볼트의 파단으로 인한 부재전체의 붕괴를 방지하기 위하여 볼트 및 고력볼트접합하는 경우는 1개의 볼트만을 사용하지 않고 반드시 2개 이상의 볼트로 채결하도록 설계해야 한다. -. 모든 접합부는 존재응력과 상관없이 반드시 45kN 이상 지지하도록 설계해야 한다.

4.2볼트접합일반사항 -. 볼트접합은 볼트축부가 피접합재의 구멍에 밀착되지 않으므로 접합부에 미끄러짐이 생기기 쉽다. 이것은 진동, 충격 또는 반복하중을 받으면 접합부에 큰 변형이 생기게 되고 볼트가 느슨해져서 너트가 풀리는 원인이 된다. 따라서 볼트접합은 주요한 건물의 접합부에는 거의 사용하지 않는다. 볼트의 종류는 가공정밀도에 따라

연단거리가 최소 연단거리 이상일 때, 볼트의 전단강도와 피접합판의 지압강도를 소요전단력과 소요지압력보다 더 크게 하면 피접합판의 연단파괴의 염려가 없다. 통상적으로 연단거리는 볼트직경 d의 2.0 ~ 2.5배로 하면 안전하다. 연단거리를 지나치게 크게 하면 휘어지기도 하므로 최대 연단거리는 판두께의 12배 또한 150mm 이하로 한다.

정리 학습 시간 -. 접합의 개요, -. 게이지라인, 피치 -. 볼트접합의 파괴형식 -. 피접합판의 연단 및 측단거리대하여 정리하세요.

4.3고력볼트접합

-. 고력볼트접합에서 피접합재의 조임두께는 5d 이하로 하고, 고력볼트의 게이지, 피치, 연단거리 등은 볼트접합과 동일

마찰접합 및 인장접합의 응력전달기구 고력볼트접합의 구조적 장점 가) 강한 조임력으로 너트의 풀림이 생기지 않는다. 마찰접합 및 인장접합의 응력전달기구 고력볼트접합의 구조적 장점 가) 강한 조임력으로 너트의 풀림이 생기지 않는다. 나) 응력방향이 바뀌더라도 혼란이 일어나지 않는다. 다) 응력집중이 적으므로 반복응력에 대해서 강하다. 라) 고력볼트의 전단응력과 판의 지압응력이 생기지 않는다. 마) 유효단면적당 응력이 작으며, 피로강도가 높다.

1) 마찰접합 마찰접합은 고력볼트의 강력한 체결력에 의해 부재간에 발생하는 마찰력에 의해 응력을 전달하는 접합형식이다. -. 마찰접합은 응력의 흐름이 원활하며 접합부의 강성이 높다 -. 볼트접합과 달리 국부적인 응력집중현상이 생길 염려가 없다 -. 응력이 부재간의 마찰력을 초과하게 되면 미끄럼 현상이 일어 날 수 있다.

2) 지압접합 고력볼트의 지압접합은 부재간에 발생하는 마찰력과 고력볼트축의 전단력 및 부재의 지압력을 동시에 발생시켜 응력을 부담하는 접합방법 3) 인장접합

정리 학습 시간 -. 고력볼트접합 의 일반, 종류 및 장점, -. 구멍직경 및 마찰접합, 인장접합에 대하여 정리하세요.

설계미끄럼강도 은 미끄럼한계상태에 대하여 다음과 같이 산정한다. -. 한계상태설계의 미끄럼 저항계수값은 사용성 한계상태에 대하여 미끄럼저항계수  을 적용하고, 강도한계상태에 대하여 미끄럼저항계수   를 적용한다. -. 표준구멍, 단슬롯구멍은 사용성 한계상태( )로 설계, 대형구멍, 장슬롯구멍은 강도한계상태( )로 설계

(고력볼트의 1개당 설계인장강도) (고력볼트의 1개당 설계인장강도)

-. 강도한계상태의 마찰접합 및 지압접합에서 고력볼트와 접합부재의 구멍이 지압상태가 되는 경우, 이 시점에서 고력볼트구멍에 대한 지압강도를 검토해야 한다. -. 접합판이 얇을 경우에 미끄럼강도 이상의 하중을 받으면미끄러진 후 지압으로 저항하지 못하고 접합부의 파괴로 이어지기 때문이다.

표준구멍, 대형구멍, 단슬롯 구멍의 모든 방향에 대한 지압력 또는 장슬롯 구멍이 지압력 방향에 평행일 경우,고력볼트 구멍에 대한 설계지압강도 은 다음식과 같이 산정한다. 강도저항계수 2) 장슬롯 구멍에 구멍의 방향에 수직방향으로 지압력을 받을 경우, 고력볼트 구멍에 대한 설계지압강도 은 다음식과 같이 산정한다. 강도저항계수

-. 고력볼트 접합부에서 하중방향의 연단거리가 상대적으로 짧은 경우 접합부재의 지압파단이 아닌 하중방향으로 전단파단이 발생할 수 있으며, 상기의 고력볼트 구멍의 지압강도는 이러한 전단파괴 강도 이상을 규정한다. -. 접합부에 대하여 지압강도는 각각 고력볼트의 지압강도의 합으로 산정하며, 전단강도의 합과 고력볼트 구멍의 지압강도 중에 작은 값으로 산정한다.

그림 4. 11과 같은 접합부에서 지압접합에 의한 설계강도를 구하시오 그림 4.11과 같은 접합부에서 지압접합에 의한 설계강도를 구하시오. 단, 강재는 SS400이며 고력볼트는 M22(F10T, 표준구멍)이다. 나사부가 전단면에 포함되지 않으며 , 이음부 플레이트구멍의 변형이 설계에 고려된다고 가정 2)고력볼트구멍의 설계지압강도 (a)연단측 고력볼트 구멍의 설계지압강도 (b) 나머지 고력볼트 구멍의 설계지압강도 따라서 나머지 고력볼트 구멍의 설계지압강도는

3) 고력볼트의 설계전단강도와 고력볼트구멍의 설계지압강도중 작은값을 지압접합부의 설계강도로 한다. 따라서,          

예제 4. 1과 동일한 조건의 접합부에서 마찰접합의 설계강도를 구하시오 예제 4.1과 동일한 조건의 접합부에서 마찰접합의 설계강도를 구하시오. 강재는 SS400, 고력볼트는 M22(F10T, 표준구멍), 설계볼트장력    이다. 1) 마찰접합에 의한 설계미끄럼강도 (1면전단) 2) 3) 고력볼트 구멍의 설계지압강도 4) 고력볼트의 설계미끄럼강도, 설계전단강도, 구멍의 설계지압강도 중 작은값을 마찰접합의 설계강도로 한다. 따라서,          

마찰접합에서 인장하중을 받아 고력볼트의 장력이 감소할 경우, 설계미끄럼강도는 식(4 마찰접합에서 인장하중을 받아 고력볼트의 장력이 감소할 경우, 설계미끄럼강도는 식(4.1)에서 산정된 설계미끄럼강도에 다음 계수를 사용하여 감소시킨다.

지압접합이 인장과 전단의 조합력을 받을 경우 볼트의 설계강도는 다음의 인장과 전단파괴의 한계상태에 따라서 산정한다.

예제 4.3과 동일한 조건의 A부분에서 마찰접합인 경우의 설계 미끄럼강도를 검토하시오. 단, M22(F10T,표준구멍)의 설계볼트장력은   이다. (2) 마찰접합에서 인장력과 전단력을 동시에 받는 M22(F10T) 고력볼트 1개의 설계미끄럼강도는

정리 학습 시간

-. 마찰면인 강재의 표면과 고력볼트구멍 주변을 정리하고, 구멍을 중심으로 지름의 2배 이상 범위의 흑피를 제거한다. -. 마찰면에 미끄럼계수가 0.5이상 확보. -. 접합판 두께의 차이가 1mm를 초과할 때는 끼움판(filler plate)을 끼우며 마찰면 처리.

강재의 용접은 국부적으로 급속한 고온에서 급속한 냉각이 수반되므로 모재의 재질변화, 용접변형, 잔류응력이 발생한다. 4.4용접접합 강재의 용접은 국부적으로 급속한 고온에서 급속한 냉각이 수반되므로 모재의 재질변화, 용접변형, 잔류응력이 발생한다.

-. 가스실드아크용접은 가스로서 아크를 보호하며 용접하는 방법이다. -. 이 용접방법은 가스로서 실드효과를 내고 있으므로 특히 옥외작업 시에서는 바람의 영향을 받지 않도록 방풍장치를 해야 한다. -. 대단히 두꺼운 판의 용접에 사용. -. 용접은 용융금속이 흘러나가지 않도록 뒷댐재로서 억제하고, 서서히 위를 향해 연속주조식으로 진행한다. -. 입열량이 크고, 용융금속의 응고가 느리므로 결정입자가 크게 되며, 균열이 발생하기 쉽다.

-. 뒷댐재(backing strip, backing bar)는 용접 초기에 생기기 쉬운 용융불량, 수축 균열, 슬래그 함입 등의 결함을 없애기 위한 것이다. -. 용접 개시점과 종료점에 용착금속에 결함이 없도록 하기 위하여 양단에 엔드탭 (end tab) 등을 부착.

-. 필릿용접은 종국적으로 용접부에 대해 전단에 의해 파단되므로 거의가 용접유효면적에 대해 전단응력으로 설계되는 용 접종류이다. -. 필릿용접은 구조물의 접합부에 상당히 많이 사용되는 방법으로서 비용도 상대적으로 저렴하다.

-. 용착금속에 생기는 균열에는 비드균열, 크레이터(crater)균열, 루트균열, 유황균열 등이 있다 -. 용착금속에 생기는 균열에는 비드균열, 크레이터(crater)균열, 루트균열, 유황균열 등이 있다. 모재에 생기는 균열에는 루트균열, 측단균열, 비드밑균열, 개열(開裂, lamellar tearing) 등이 있다. -. 모재의 균열로는 550℃ 이상에서 생기는 고온균열과 200℃ 이하에서 생기는 저온균열이 있다. -. 고온균열은 인, 유황 등의 저융점 불순물에 의해 생기고, 저온균열은 용접시 열영향부에 흡수된 수소가 냉각과 동시에 과포화상태가 되어 조직이 약해져서 생긴다. -. 슬래그(slag) 함입은 용접기술의 미숙이 원인 -. 피트와 블로홀은 도료, 녹, mill scale, 모재 및 용접봉의 흡습 등이 원인 -. 언더컷(undercut)은 과대한 용접전류, 아크 길이가 지나치게 길어서 생긴다. -. 오버랩(overlap)은 용접전류가 적은 경우, 용접속도가 느린 경우에 생긴다.

내부결함검출에는 방사선투과시험(RT), 초음파탐상시험(UT)이 있고, 표면결함검출에는 자분탐상시험(MT), 침투탐상시험(PT)에 의한 방법이 있다.

가) 용접기호는 접합부를 지시하는 지시선과 기선에 기재한다. 기선은 수평선이고 필요시에는 꼬리를 붙인다 가) 용접기호는 접합부를 지시하는 지시선과 기선에 기재한다. 기선은 수평선이고 필요시에는 꼬리를 붙인다. 지시선은 기선에 대해 60°또는 120°의 직선이다. 나) Ｖ형, Ｋ형 등에서 홈이 있는 쪽의 부재면을 지시할 필요가 있으면 홈을 낸 부재 쪽에 기선을 긋고 지시선을 절선으로 하며 홈을 낸 면에 화살 끝을 둔다. 다) 기호 및 사이즈는 용접하는 쪽이 화살이 있는 쪽 또는 앞쪽인 때는 기선의 아래쪽에, 화살의 반대쪽이거나 뒷쪽이면 기선의 위쪽에 밀착하여 기재한다.

-. 그루브용접의 유효면적은 용접유효길이에 유효목두께 곱. -. 용접유효길이는 재축에 직각인 접합부분의 폭 -. 완전용입된 그루브용접의 유효목두께는 접합판 중 얇은 쪽의 판두께로 한다.

-. 필릿용접의 유효면적은 유효길이에 유효목두께 곱. -. 유효길이는 필릿용접의 총길이에서 필릿사이즈의 2배를 공제하며, -. 유효목두께는 필릿사이즈의 0.7배로 한다.

-. 강도에 의해 지배되는 필릿용접설계의 경우 최소유효길이는 필릿사이즈의 4배 이상이 되어야 한다. -. 평판인장재의 단부에 길이방향으로 필릿용접이 될 경우 각 필릿용접의 길이(L)는 그림 4.37과 같이 수직방향 간격(W) 보다 길어야 한다. -. 겹침이음의 경우, 최소겹침길이는 응력전달에 무리가 없도록 얇은 쪽 판두께의 5배 이상 또한 25mm 이상이 되도록 하 며, 또한 양쪽 단부를 필릿(모살)용접하여야 한다.

-. 플러그 및 슬롯용접의 유효총단면적은 접합면 내에서 플러그 및 슬롯의 공칭단면적으로 한다. -. 플러그 용접의 최소 중심간격은 구멍직경의 4배 이상으로 해야 한다. -. 슬롯용접길이에 횡방향인 슬롯용접선의 최소간격은 슬롯폭의 4배 이상으로 하며, 길이방향의 최소 중심간격은 슬롯길이의 2배 이상으로 한다.

-. 1개소의 이음 또는 접합부에 고력볼트와 볼트를 겸용하는 경우에는 강성이 큰 고력볼트에 전내력을 부담시켜야 한다. 4.5병용접합 -. 1개소의 이음 또는 접합부에 고력볼트와 볼트를 겸용하는 경우에는 강성이 큰 고력볼트에 전내력을 부담시켜야 한다. -. 고력볼트와 용접접합을 1개소의 이음 또는 접합부에 병용하는 경우 용접접합에 전내력을 부담하도록 해야 한다. 다만, 고력볼트를 먼저 조인 후에 용접하는 경우, 접합부의 내력은 양쪽 접합내력의 합으로 설계할 수 있다. -.용접에 의해서 기존부재에 증축, 개축할 때에는 고력볼트는 기존 구조물의 고정하중을 지지하고 있으므로 하중을 고력볼트와 용접에 분담시킬 수 있다.

정리 학습 시간

정 리 -. 고력볼트 접합 설계전단강도, 설계지압강도 -. 용접접합 맞댐용접, 필릿용접, 유효면적 -. 병용접합

다음 시간 내용 5장 인 장 재