개념 한 쪽
강구조의 접합부는 부재들 사이의 하중 전달과 전체 구조 안전을 좌우하는 핵심 요소이다. 접합 방식과 사용 부재에 따라 전단전달, 모멘트 전달, 합성 작용 여부가 달라지므로 각 접합의 목적과 특성을 명확히 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「용접접합 설계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 합성보 전단 연결재 명칭 | 1 | 철골보와 콘크리트 슬래브 일체화에 쓰이는 전단 연결재를 고르기 |
| 부재별 연결 용도 판별 | 1 | 철골 각부의 연결부재와 용도를 매칭하여 옳지 않은 것을 찾기 |
| 접합부 최소 설계 내력 판단 | 1 | 연결재 등을 제외한 접합부의 최소 지지 하중 기준을 판별하기 |
강구조의 접합부는 성능에 따라 전단접합, 부분강접합, 완전강접합으로 분류한다. 전단접합은 주로 전단력만 전달하도록 설계하고, 모멘트 전달이 필요한 경우에는 모멘트접합 형태를 사용하여 보와 기둥 사이의 휨모멘트를 함께 부담하게 한다. 모멘트접합은 접합부의 강성과 고정성을 높여 구조적 일체성을 확보하지만 시공이 복잡하고 재료비가 증가하는 경향이 있다.
고력볼트를 사용하는 접합은 조임력에 의한 마찰로 하중을 전달하는 마찰접합, 지압접합, 인장접합 등 여러 방식이 존재한다. 주요 구조부의 접합에는 미끄럼을 방지하고 하중 전달의 신뢰성을 확보하기 위해 고력볼트를 사용한다. 반면 일반볼트는 마찰계수가 낮아 미끄럼 발생 가능성이 있어 주요 접합부에는 부적합하며 비주요부나 보조부에 사용한다.
강구조 접합부는 규정상 일정한 최소 내력을 확보해야 하며, 연결재·새그로드·띠장을 제외한 접합부 자체는 최소 45kN 이상의 하중을 지지하도록 설계해야 한다. 이 수치는 접합부의 기본 안전성을 확보하기 위한 설계 기준으로 활용한다.
합성보에서는 철골보와 콘크리트 슬래브를 일체화하기 위해 전단력을 전달하는 전단 연결재가 필요하다. 이 전단 연결재는 영어로 shear connector라 하며, 현장에서는 보통 시어 커넥터라고 통칭한다. 철골과 슬래브 사이의 미끄러짐을 방지하여 두 재료가 함께 작용하도록 만든다.
1) 접합부 형태 판별: 기둥과 보가 일체화되어 휨모멘트를 전달하도록 설계된 경우는 모멘트접합으로 판단한다. 이러한 접합은 접합부의 강성 확보와 추가 보강을 요구하므로 시공 난이도와 비용이 증가한다고 설명한다.
2) 합성보 접합요소 확인: 철골보 상부에 타설된 콘크리트 슬래브가 함께 하중을 부담하도록 하는 접합에서 전단력 전달용 부재를 묻는 문제는 전단 연결재가 정답이다. 전단 연결재는 전단 전달 기능으로 철골과 콘크리트를 일체화시킨다는 점을 근거로 제시한다.
철골구조의 합성보에서 철골보와 슬래브를 일체화시킬 때 그 접합부에 생기는 전단력에 저항시키기 위하여 사용되는 접합재는?
정답 ① · 합성보에서 철골보와 콘크리트 슬래브 사이의 전단력을 전달하는 접합재를 묻는 문제이다. 합성보는 철골보와 슬래브가 일체로 거동해야 하며, 이를 위해서는 접합면에 작용하는 수평 전단력에 저항하는 연결재가 필요하다.
철골과 콘크리트 슬래브의 일체화를 위해 전단력을 전달하는 접합재는 시어 커넥터(shear connector)이다.
철골구조의 각부 사용개소와 관계되는 부재의 연결이 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 철골구조의 각종 부재와 접합 형태를 묻는 문제입니다. 인장재(브레이스 등)는 길이 조절과 장력 도입을 위해 턴버클(Turnbuckle)을 사용하며(1번), 바닥판은 강판의 일종인 덱크 플레이트(Deck Plate)를 사용합니다(2번).
철골구조에서 웨브의 전단좌굴을 방지하기 위한 보강재는 수직보강근(Vertical Stiffener)을 사용하며, 클립 앵글은 부재 간 접합에 쓰입니다.
쉐어 커넥터 (Shear Connector)는 어느 부재에 사용하는가?
정답 ② · 쉐어 커넥터의 사용 위치를 묻는 문제이다. 쉐어 커넥터는 합보 구조에서 철골보와 콘크리트 슬래브 사이에 설치하여 두 부재가 일체적으로 거동하도록 수평 전단력을 전달하는 부재이다.
쉐어 커넥터는 철골보와 콘크리트 슬래브가 함께 작용하도록 전단력을 전달하는 접합부재이다.
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