개념 한 쪽
강재는 인장과 압축에 강해 긴 경간을 지나는 구조에 쓰인다. 트러스는 부재를 삼각형으로 엮어 힘을 나르고, 합성보는 강재보와 콘크리트 슬래브를 이어 하나처럼 움직이게 한다. 부재가 만나는 자리에는 힘을 전달하는 보강재가 필요하다.
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출제기준 단원 「강재의 구조적 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 부재 용도 연결 | 1 | 주각부 보강재 중 거리 먼 것 빼기 |
| 판폭두께비 계산 | 1 | 형강 단면 치수로 판폭두께비 구하기 |
| 시스템 특성 판단 | 1 | 철골트러스 특성 설명 고르기 |
철골트러스는 직선 부재를 삼각형으로 구성해 안정성을 얻는다. 부재가 인장과 압축만 받도록 설계되어 휨모멘트가 생기지 않고, 설비가 지나갈 공간을 비울 수 있어 통과가 용이하다. 부정정 트러스는 연성을 발휘할 수 있어 비정형 건물에도 적용할 수 있다.
합성보는 강재보와 콘크리트 슬래브가 따로 미끄러지지 않게 이어야 한다. 두 재료 사이의 미끄러짐을 막고 전단력을 전달하는 장치가 전단결합재이며, 스터드 볼트나 쉬어 커넥터를 쓴다. 이 장치가 없으면 강재와 콘크리트가 따로 움직여 합성 작용이 성립하지 않는다.
부재가 만나는 부분에는 보강재를 둔다. 철골기둥의 주각부에는 하중을 전달하고 강성을 보강하는 재료를 쓰며, 필러 플레이트는 부재 사이의 간격을 조정하는 판이어서 주각부 보강재와 용도가 다르다. 거셋 플레이트는 부재를 접합하는 판으로, 기초에 기둥을 고정하는 주각부와는 관련이 적다.
단면의 치수도 설계의 기준이 된다. 용접 H형강의 판폭두께비는 플랜지와 웨브를 나누어 계산한다. 플랜지는 폭의 절반을 두께로 나누고, 웨브는 전체 높이에서 플랜지 두께의 두 배를 뺀 값을 두께로 나눈다. 같은 형강이라도 어느 부분을 보는지에 따라 값이 달라진다.
학습목표: 트러스 절점의 실제 접합이 부재력에 미치는 영향을 설명할 수 있다.
그러나 실제로 트러스의 절점은 일반적으로 부재를 가셋 플레이트(Gusset Plate)에 볼 트로 접합하거나 용접하여 결합되므로 각 부재는 절점에서 회전이 발생하지 못하여 축력 이외에 휨모멘트와 전단력이 발생한다.
NCS 학습모듈 1403010204 구조계획 · 3-2. 입면 구조계획하기
강재 구조 문제는 부재의 역할을 바꾸어 놓는다. 트러스에 휨모멘트가 발생한다고 하거나, 부정정 트러스를 비정형 건물에 쓸 수 없다고 하면 틀리다. 합성보의 미끄러짐을 막는 장치를 스터드 볼트가 아닌 다른 부재로 돌리거나, 필러 플레이트를 주각부 보강재로 소개하는 선지도 함정이다. 판폭두께비에서 플랜지와 웨브의 계산식을 뒤바꾸는 것도 같은 방식으로 걸러낸다.
다음 중 철골기둥의 주각부에 사용되는 보강재로 거리가 먼 것은?
정답 ③ · 철골 기둥의 주각부(base)는 앵커볼트로 고정되며, 베이스 플레이트 위에 하중을 전달합니다. 기둥 하단의 강성을 보강하기 위해 사이드 앵글(side angle)이나 윙 플레이트(wing plate)를 부착하여 주각부를 보호하고 강성을 높입니다.
철골기둥 주각부 보강재는 하중 전달 및 강성 보강용인 반면, 필러 플레이트는 부재 간 간격 조정용이므로 거리가 먼 것이다.
용접 H형강 H-450×450×20×28의 플랜지 및 웨브에 대한 판폭두께비를 구하면?
정답 ④ · 용접 H형강 H-450×450×20×28에서 플랜지와 웨브의 판폭두께비를 계산해보겠습니다. 플랜지 판폭두께비는 (플랜지 폭/2)를 플랜지 두께로 나눈 값인데, b/2tf = (450/2)/28 ≒ 8.04입니다.
H형강 판폭두께비는 플랜지는 (폭/2)/두께, 웨브는 (높이-2×플랜지두께)/두께로 계산한다.
다음 중 철골트러스의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 철골트러스의 특성에 대한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 트러스는 직선 부재를 삼각형 형태로 구성하여 기하학적으로 안정된 거동을 하며, 웨브가 개방되어 있어 전기배선이나 덕트 등 설비배관의 통과가 용이하다.
철골트러스는 삼각형 구성으로 안정적이며 설비 통과가 용이하고, 부정정정 트러스는 연성 거동이 가능해 비정형 건축물에도 적용이 가능하다.
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