일반구조 - 철골 구조

1. 철골 구조

(1) 철골 구조의 특성

1) 장점

- 수평력에 대해 강하고, 내진적이며

  인성이 크다.

- 자중이 가볍고 고강도이다.

- 조립과 해체가 용이하다.

- 큰 스팬(span) 건물과 고층 건물이

  가능하다. (대규모 건축에 이용)

2) 단점

- 화재에 불리하다. (비내화성)

- 부재가 세장 하므로 좌굴이 생기기 쉽다.

- 부재가 고가이다.

- 조립구조이므로 접합에 주의를 요한다.

 

(2) 리벳 접합

1) 리벳 용어

- 게이지 라인 : 리벳의 중심선을 연결하는 선

- 게이지 : 게이지 라인과 게이지 라인과의 거리

- 피치 : 리벳과 리벳의 중심 간 거리

- 연단 거리 : 리벳 구멍에서 부재 끝단까지 거리

- 클리어런스 : 리벳과 수직재면과의 거리

- 그립 : 리벳으로 접합하는 부재의 총 두께

  (그립의 길이는 5d 이하)

 

2) 리벳 치기

- 리벳의 종류는 머리의 형태에 따라 

  구분을 한다. (둥근 머리, 민머리, 평머리 리벳)

- 가장 많이 사용하는 리벳의 종류는 둥근머리

  리벳을 사용하며, 또한 강도의 변화가 적다.

- 리벳의 가열온도는 600~1,100℃ 정도로 한다.

  (800℃가 적당하고, 600℃ 이하에서는 시공 금지)

- 리벳의 배치는 엇모배치와 정렬 배치가 있는데

  일반적으로 정렬배치가 많이 사용된다.

- 리벳의 피치 간격은 최소 2.5d~3d이고,

  보통은 4d를 사용한다.

  (d : 리벳의 지름)

 

(3) 용접 접합

1) 용접접합의 종류

종류	방법
가스압접	- 가스 불꽃을 이용하는 압접방법 - 접합하려는 부재의 면에 축방향의 압축압력을 가하고 접합부위를 가열하여 접합
가스용접	- 가스 불꽃의 열을 이용하여 철재의 일부를 녹여 접합 - 높은 강도를 기대할 수 없으나, 절단용으로는 극히 중요하다.
아크용접	- 아크에 의한 발열을 이용하여 금속을 용접하는 방법 - 3,500℃의 아크열 사용한다. - 모재와 용접봉이 용해되어 모재 사이에 틈 또는 살붙임 피복으로 한다. - 철골공사에 가장 많이 사용한다.
전기저항용접	접합하는 양금속을 접합시켜 전류를 흐르게 하면 접촉부는 고온이 된다. 이때 기계적 압력을 가하여 접합시키는 용접법

 

2) 용접 접합의 장, 단점

장점	단점
- 공해(소음, 진동)가 없다. - 강재의 양을 절약할 수 있다. (중량 감소) - 접합부의 강성이 크며, 응력의 전달이 확실하다. - 일체성, 수밀성이 확보된다.	- 용접의 숙련공이 필요하다. - 용접부 결합의 검사가 어렵고 비용, 장비, 시간이 많이 걸린다.  - 용접열에 의한 변형 발생이 우려된다. - 용접 모재의 재질 상태에 따라 응력의 집중현상이 크다.

 

3) 용접의 결함

- 슬래그 감싸들기 : 용접 시 슬래그가 용착 금속

  안에 출입되는 현상

- 언더컷 : 용접선 끝에 용착 금속이 채워지지

  않아 생긴 작은 홈

- 오버랩 : 용착금속이 모재와 융합되지 않고

  겹쳐있는 현상 (들떠 있는 현상)

- 위이핑 홀 : 용접 부분 표면에 생기는 작은 구멍

- 블로우 홀 : 금속이 녹아들 때 생기는 

  기포나 작은 틈

- 크랙 : 용접 후 냉각시 갈라진다.

 

4) 고력 볼트 접합 일반사항

고장력 볼트로 접합하는 부재를 서로 강력히

압착시켜 압착면에 생기는 마찰력에 의해 

응력을 전달시키는 방법이다.

- 조임기기 : 임팩트 렌치, 토크렌치

- 조임 방법 : 1차조임 80%, 2차조임 100%

- 조임순서 : 중앙부에서 주변부로 조인다.

- Bolt수의 10% 이상, 각 볼트 군에 1개 이상

- 마찰면 처리 : 마찰계수 0.45 이상의 

  거친면으로 한다.

- 고력 볼트 접합의 특성

  : 접합부의 강성이 높아서 접합부의 변형이

   거의 없다.

  : 볼트에는 마찰 접합의 경우 전단력이 

   생기지 않는다.

  : 계기 공구를 사용하여 죄므로 정확한 

   강도를 얻을 수 있다.

  : 리벳 접합에 비해 시공이 확실하다.

  : 공기가 단축되고 노동력이 절약된다.

 

 

(5) 용어

- Anchor Bolt : 토대, 기둥, 보, 도리 혹은

  기계류 등을 기초나 돌, 콘크리트 구조체에

  정착시킬 때 쓰는 복박이 볼트

- Base Plate : 철골구조에서 기초 위에 놓아

  앵커볼트와 연결시키기 위해 까는 철판

- Side Angle : 철골의 주각부의 윙 플레이트와

  베이스 플레이트를 접합하는 형강

- Clip Angle : 사이드 앵글과 같은 형태로 철골

  접합부를 보강하든가 또는 접합을 목적으로

  사용하는 앵글

- Web Plate : 보, 거어더, 트러스 등의 중간부를

  형성하는 강판으로 전단력을 받음

- Wing(Side) Plate : 주각의 응력을 베이스 플레이트로

  전달하기 위한 플레이트로 주각부를 보강하여

  응력의 분산을 도모하기 위해 설치하는 강판

- Lattice : 교차시켜 그물 모양(격자형)을 이루는 부재

 

 

(6) 보의 종류

- 격자보 : 웨브재를 상하부 플랜지에 90º로

  조립한 보로서 가장 경미한 하중을 받는 곳에

  주로 사용되며, 콘크리트 피복이 필요하다.

- 형강 보 : H형강, ㄷ형강, I형강 등을 주로 

  사용하며 가동이 간단하고 현장 조립이 

  신속하며 재료가 적게 들어 경제적이다.

  중도리, 장선, 간사이 작은 보 등에 쓰인다.

- 안보 : 웨브에 철판을 대고 상파부에 플랜지

  철판을 용접하거나 ㄴ형강을 리벳 접합한

  것으로 강재가 많이 사용되어 비용이 많이

  드나, 트러스보다 안전한 형태로 전단력이 

  크게 작용하는 철교나 크레인 등에 사용한다.

- 레티스 보 : 형강과 레티스로 조립된 것으로

  전단력에 약하며 경미한 철골 구조나 

  철골철근 콘크리트조에 이용된다.

- 트러스 보 : 각종 형강과 가셋 플레이트를

  사용하여 조립한 보로서 보의 춤이 커서

  모멘트 및 전단력에 강하므로 Span이 큰

  구조물에 이용된다.