고장력 볼트의 접합방식 ㅣ철골공사 실무

출처: NCS학습모듈, " 강구조시공 볼트접합",교육부(20??)

 

고장력 볼트의 접합방식

고장력 볼트의 접합방식

1) 고장력 볼트 개요

        고장력 볼트 접합은 마찰 접합, 인장 접합 및 지압 접합으로 구분되며 마찰 접합 방법을 주로 사용하고 있다.

고장력 볼트 상세

구분	도해
마찰 접합
인장 접합
지압 접합

 

2) 마찰 접합

       고장력 볼트의 조임력에 의하여 발생되는 부재 사이의 마찰력을 이용한 접합 방법이다. 응력의 전달 방향이 그림과 같이 볼트 축의 직각 방향으로 작용하는 전단 응력접합 방법이다. 마찰 접합의 특징은 외력에 의한 부재 응력의 흐름이 원활하며 구조 부재 이음부의 강성이 높다. 리벳 접합이나 볼트 접합은 볼트 구멍 주위에 응력 집중이 발생하고 마찰 접합은 접합부 표면에서 응력 전달이 발생하므로 국부적인 응력 집중이 발생하지 않는다. 작용하는 부재 응력이 마찰력을 초과하면 미끄럼 현상이 발생하고 이때 발생하는 마찰에 의한 계수를 미끄럼 계수라 한다. 미끄럼 계수는 접합 효과와 접합부의 변형 상태에 밀접한 관계를 가지고 있다. 그리고 볼트의 파괴 강도가 리벳이나 일반 볼트보다 우수하므로 미끄럼 현상이 발생된 경우에도 접합 성능은 유지하게 된다. 마찰접합에서 마찰력의 크기는 모재 사이의 압축 응력과 미끄럼 계수의 곱으로 나타낸다.

구분	도해
1면 마찰
2면 마찰
마찰 접합 이음

 

3) 인장 접합

       인장 접합은 고장력 볼트의 축방향 응력을 전달하는 접합 방법이고 응력의 전달 과정에서는 마찰력이 발생하지 않는다. 인장 접합의 특징은 인장력이 작용할 경우에 부재 사이의 압축력과 균형 상태가 되어 볼트에 작용하는 축력은 미소하므로 접합부의 변형은 작게 되어 강성이 커진다. 인장력이 볼트 조임력에 가깝게 되면 이간이 시작되고 이음부의 강성은 저하된다. 따라서 이간 하중(조임력의 90%)을 기본으로 허용 인장력을 설정하고 장기 하중 시의 허용 인장력은 설계 볼트 장력의 약 60%(조임력 90%의 1/1.5)로 한다. 인장 접합은 외력의 작용선과 볼트의 축이 일치되지 않으므로 편심이 발생한다. 따라서 접합부에 휨 변형이 발생하여 그림과 같이 볼트 위치에서 외측 부분의 지렛대 작용에 의하여 상향으로 반력이 발생하고 볼트에는 인장 응력과 함께 지렛대 반력이 추가된다. 이 결과를 바탕으로 인장접합 소요 볼트를 산정한다. 볼트 축력(조임력)과 작용하는 외력에 의한 볼트의 영향은 다음 그림에 나타내고 있다.

구분	도해
지레 작용과 지레형 반력
외력 작용 시 고장력 볼트 축력
접합부의 변형

 

4) 지압 접합

       고장력 볼트의 지압 접합은 부재 사이에 발생하는 마찰력과 볼트 축의 전단력 및 부재의 지압력을 동시에 발생시켜 응력을 부담하는 접합 방법이다. 지압 접합은 마찰 접합과 다르게 볼트 자체의 강도를 이용하는 접합 방법이기 때문에 볼트의 종국 내력이 전단 내력에 의하여 결정되는 이음부 접합 방법으로 주로 사용된다.