접합부 설계 - 존재응역설계, 전강도 설계법

철골 구조 접합부 설계 방법 비교 설명

 

1. 존재응력설계방법

계수하중에 의해 접합부에 발생되는 존재응력을(휨모멘트, 전단력, 축력 등)
소요강도로 설계하는 방법

존재응력설계법은 계산상으로는 안전한 설계방법이나 
존재응력이 작은 곳에서 접합부가 설계되는 경우가 있기 때문에 
존재응력을 소요강도로 사용하면 
접합부가 부재의 약점이 되어 부재 전체의 강 성이 감소할 수 있다. 

따라서 존재응력설계법으로 설계를 하는 경우
존재응력과 다음의 전강도설계법에 의한
부재설계강도의 50% 중 큰 값을 소요강도 로 하여 설계한다.

[강구조 설계 기준 발췌]

 

① 접합부에 작용하는 응력을 설계응력으로 하는 방법이다.

 

② 계산상으로는 안전한 설계법이나

존재응력이 작은 곳에서 접합부가 설계되는 경우가 있기 때문에

존재응력을 설계응력으로 사용하면 접합부가 부재의 약점이 되기 쉽다.

 

③ 존재응력은 시공 및 공작의 정도 및 계산가정에 의해 변동되기 쉽다.

 

④ 따라서 존재응력으로 설계를 하는 경우 설계응력은 존재응력에 여유가 있도록 하는 것이 권장된다.

 

⑤ 강구조설계규준상 존재응력설계법을 이용할 경우

외력에 대한 응력의 변동이나 접합부 강성부족 등을 고려하여

최소접합 내용을 다음과 같이 규정하고 있다.

 

㉠ 구조상 주요한 부재의 접합재는 고력볼트 및 볼트로 접합할 경우 최소 2개이상 배치

㉡ 용접으로 접합할 경우 3tf 이상의 내력을 갖도록 접합부 설계한다.

㉢ 다만, 조립재의 연결부재 등의 접합부는 예외로 한다.

 

2. 전강도설계법

전강도설계법은 부재 유효단면의 설계강도를 소요강도로 하는 방법

접합부가 접합되는 부재의 단면과 
동등한 강도를 가지기 때문에 접합부의 안전성 및 부재의 연속성이 큰 것이 특징

특히 전강도설계는 존재응력에 무관하여 설계되기 때문에 비경제적일 수 있으나, 
강도적인 면이나 강성적인 면에서 확실한 접합부를 얻을 수 있다. 

부재의 전강도가 필요한 내진 설계나 구조상의 주요한 부분의 접합부는 
부재의 설계강도를 소요강도로 하는 것이 요망된다. 

고력볼트 등으로 접합하는 경우에는 모재에 구멍이 뚫리기 때문에 
이 고력볼트 구멍을 공제한 유효단면의 설계강도를 소요강도로 한다.

전단접합 설계시 설계전단력으로서 부재의 전단내력을 사용하는 경우가 있으나, 
이는 매우 비경제적인 설계이다. 

휨 부재에 발생할 수 있는 최대전단력은 부재의 휨내력 및 길이에 의하여 구할 수 있으며 
일반적으로 최대전단력은 부재의 설계전단강도보다 매우 작다. 

따라서 이 최대전단력을 소요전단 강도로 하여 설계하는 것이 경제적이다.

[강구조 설계 발췌]

 

① 부재 유효단면의 허용내력을 설계응력으로 하는 방법이다.

 

② 접합부가 접합되는 부재의 단면과 동등한 강도를 갖기 때문에

접합부의 안전성 및 부재의 연속성이 크게 되는 특징이 있다.

 

③ 존재응력에 무관하게 설계되기 때문에 비경제적이 될 수 있다.

 

④ 응력적인 면이나 강성적인 면에서 확실한 접합부를 얻을 수 있다.

 

⑤ 부재의 전강도가 필요한 내진설계나 구조상 주요부분의 접합부는

부재의 허용내력을 설계응력으로 하는 것이 요망된다.

 

⑥ 다만, 볼트등의 접합은 볼트구멍을 제외한 유효단면의 강도를 설계응력으로 한다.

 

⑦ 전단접합 설계시 설계전단력으로

허용전단내력을 사용하는 경우가 있으나 비 경제적 설계이다.

따라서 휨 부재에서 발생할 수 있는 최대전단력은

부재의 휨 내력 및 길이에 의해 산출되는 것에 의해 구하며,

일반적으로 최대전단력이 부재의 허용전단내력보다

매우 작으므로 이 전단력을 사용하는 것이 경제적이다.

 

3. 접합부 최소강도

접합부는 45kN 이상 지지하도록 설계되어야 한다. 

다만, 연결재, 새그로드 또는 띠장은 제외한다.