강구조

강구조의 접합 — 볼트와 용접, 그리고 순서

미학습

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강구조는 공장에서 만든 부재를 현장에서 이어 붙이므로 접합부가 곧 구조의 약점이자 핵심이다. 볼트접합은 고력볼트를 죄어 판을 눌러 붙이고 그 마찰로 힘을 전하는 마찰접합이 주로 쓰이며, 볼트 구멍이 지압을 받는 지압접합도 있다. 볼트의 배치에서 같은 줄 위 볼트 사이의 간격을 피치, 줄과 줄 사이의 거리를 게이지라 한다. 용접접합은 둘로 갈린다. 필릿(모살)용접은 두 접합재의 면을 가공하지 않고 직각으로 겹쳐 그 구석을 채우는 방식으로 간편하나 상대적으로 약하고, 표기하는 치수는 다리길이(각장)이며 실제로 힘을 견디는 것은 그 0.7배인 유효목두께다. 그루브(홈)용접은 부재의 끝을 깎아 홈을 만들고 그것을 채워 모재와 같은 강도를 낼 수 있어 완전용입 용접이라 부른다. 용접 결함으로는 모재가 파인 언더컷, 녹아 붙지 않고 얹힌 오버랩, 기공인 블로홀과 피트가 있다. 접합 순서가 내력을 가른다 — 볼트를 먼저 죄고 용접하면 두 내력을 더할 수 있으나, 용접을 먼저 하면 용접만 센다.
접합의 규정은 「어느 쪽이 먼저 하중을 붙드는가」로 설명된다. 고력볼트 마찰접합은 판을 눌러 붙여 마찰로 힘을 전하므로 볼트를 먼저 죄면 판이 밀착된 상태에서 용접이 이루어진다. 반대로 용접을 먼저 하면 이미 굳은 용접이 하중을 다 받아 나중에 볼트를 죄어도 나눠 지지 못한다. 그리고 마찰접합면에는 오히려 도장을 하지 않는다는 점도 같은 이치다 — 도료가 미끄러워 마찰력을 떨어뜨리기 때문이다.
  1. 고력볼트 마찰접합은 판을 눌러 붙여 마찰로 힘을 전한다.
  2. 피치는 같은 줄 위 간격, 게이지는 줄과 줄 사이 거리다.
  3. 필릿용접에 적는 치수는 다리길이이고 힘을 받는 것은 유효목두께 = 0.7 × 다리길이다.
  4. 그루브용접은 끝을 깎아 홈을 채워 모재와 같은 강도를 낼 수 있다.
  5. 볼트 먼저 → 용접이면 내력을 더할 수 있고, 용접 먼저면 용접만 센다.
필릿(모살)용접

면을 가공하지 않고 겹친 구석을 채운다. 간편하고 값싸나 유효목두께가 다리길이의 0.7배에 그친다.

그루브(홈)용접

끝을 깎아 만든 홈을 채운다. 모재와 같은 강도를 낼 수 있으나 가공에 손이 많이 간다.

용접 결함의 갈래
결함무엇인가왜 위험한가
언더컷모재가 파여 단면이 준다파인 자리에 응력이 몰려 균열이 시작된다
오버랩녹아 붙지 않고 얹혔다붙은 것처럼 보이나 힘을 전하지 못한다
블로홀·피트기공이 생겼다단면이 줄고 균열의 출발점이 된다
슬래그 혼입찌꺼기가 갇혔다그 자리가 약해진다

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엔드탭 — 시작과 끝의 불완전한 부분을 밖으로 뺀다

용접은 시작할 때와 끝낼 때 열이 고르지 않아 그 부분에 결함이 생기기 쉽다. 그래서 부재 양 끝에 임시 판을 덧대어 그 위에서 용접을 시작하고 끝낸 뒤 잘라 내는데, 이 판을 엔드탭이라 한다. 불완전한 구간을 부재 밖으로 밀어내는 방법이며, 같은 이치로 용접 방향과 순서도 변형을 줄이도록 미리 계획한다.

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그루브(groove)용접

그루브용접은 접합재 끝을 V·U자 등으로 깎아 홈을 낸 뒤 채우는 맞댐 용접이라, 면을 가공하지 않는다는 조건과 맞지 않는다.

2022년 제25회 47번 문제 보기 →
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스터드(stud)용접

스터드용접은 스터드 볼트 같은 막대를 강재 면에 세워 붙이는 용접으로, 합성보의 전단연결재를 달 때 쓴다.

2022년 제25회 47번 문제 보기 →
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