강구조 큰보와 작은보의 전단접합 (건축구조실무Q&A)

강구조 큰보와 작은보의 전단접합 (건축구조실무Q&A)

질문 : 큰보와 작은보를 전단접합일 경우, 접합부 편심으로 인하여 발생하는 비틀림모멘트의 영향을 접합볼트 및 큰보의 설계에 어떻게 반영하는 지요?

답변 : 큰 보에 비틀림모멘트(Torsional Moment)가 발생하는 것과 볼트에 발생하는 비틀림모메트는 별개입니다.

작은보를 큰보에 접합시킬 때 작은보에서 전달되는 수직하중이 큰보의 전단중심(Shear Center)에 가해진다면 큰보에 비틀림모멘트가 발생하지 않고, 

또한, 큰보와 작은보와의 접합볼트에도 수직전단력만 발생하고 비틀림모멘트에 의한 볼트의 (수평)전단력이 발생하지 않습니다. 

 

그럴 경우엔 큰보 양쪽에 작은보가 있건 한쪽에만 작은보가 있건 작은보의 수직전단력만으로 볼트를 설계하면 됩니다.

그러나, 국내현장에서는 큰 보에서 거셋플리이트(Gusset Plate)를 돌출시켜 큰보와 중심축과 100에서 200mm 정도 떨어진 곳에서 볼트를 체결하는 방법을 많이 사용하고 있습니다. (그림 a, b 참조)

강구조 큰보와 작은보의 전단접합 (건축구조실무Q&A)

 

 

강구조 큰보와 작은보의 전단접합 (건축구조실무Q&A)

이럴 경우 편심하중으로 큰보에 비틀림모멘트가 발생하며 접합부 볼트에 비틀림모멘트에 의한 전단력(볼트가 수직으로 1열일 땐 수평방향 전단력)이 발생합니다.

즉, 한쪽에만 작은보가 접합될 경우엔 큰보에 비틀림모메트가 발생하게 되고, 큰보에 일체화되어 있는 거셋플레이트와 블트군 중심축을 중심으로 발생하는 비틀림모멘트에 의한 (수평)전단력이 볼트에 발생합니다.

따라서, 볼트내력은 수직전단력과 수평전단력의 벡터 합력으로 검토해야 합니다.

그러나, 큰 보 양쪽에 전단력과 편심이 같은 작은보가 접합될 경우엔 서로 상쇄됩니다.

AISC 상세처럼 큰보와 작은보의 접합방법을 플랜지를 따낸 형태(Coped W-Shapes)로 수직스티프너 또는 클립 앵클을 사용하여 접합할 경우 편심의 영향이 적게 할 수 있습니다. (그림 c, d 참조)

강구조 큰보와 작은보의 전단접합 (건축구조실무Q&A)

출처 : 건축구조실무Q&A(사단법인 한국건축구조기술사회 /2012)