철골구조의 개요 (출처 : 철골구조/예문사)

철골구조의 개요 (출처 : 철골구조/예문사)

 

철골구조는 철근콘크리트 구조와 더블어 현대에 가장 많이 사용하는 건축구조이며, 경미한 가설구조에서부터 초고층구조 및 장스팬구조와 같은 대구모 구조에 널리 사용되고 있다. 현대 건축구조에서 필수적인 재료로 사용되는 철의 장점과 단점은 다음과 같음


1. 철골구조의 장점

1) 고강도

강재는 비중에 비해 강도가 높아 골조를 경량화할 수 있기 때문에 고층건물 및 장스팬구조에 적합하다.

가장 일반적으로 사용되는 콘크리트와 철의 강도에 대한 비중을 평가하면 다음과 같다. 여기서, 콘크리트와 강재의 강도는 근래에 가장 일반적으로 사용되는 값을 적용하였다.

- 콘크리트 : 강도/비중  = 24MPa /2.4 = 10MPa /비중 1

- 강재 : 강도/비중 =235MPa/7.8 =30MPa /비중 1


2) 연성적 재료 

- 일반적으로 구조용 강재는 재료의 항복 이후에도 더 많은 변형에 저항할 수 있는 특성이 있다. 따라서, 지진하중에 효과적으로 저항할 수 잇는 재료이다. 따라서, 지진하중에 효과적으로 저항할 수 있는 재료임.


3) 신뢰성

- 강재는 재료 자체가 균질하기 때문에 재료적 신뢰성이 매우 높음.

4) 공사기간 

- 강구조의 경우, 공장제작 현장설치의 공정으로 공사가 이루어지기 때문에 공사기간을 단축시킬 수 있음.


2. 철골구조의 단점

1) 내화성

강재는 고온에 노출되는 경우, 강도가 급격하게 저하되기 때문에 건축물에 사용시 반드시 내화피복이 필요함.

아래 그림은 구조용 강재의 20에서 500도 범위의 기계적 성질을 나타낸 것임.

250에서 300도에서는 인장강도는 높아지고 연실율과 단면수축츌 등이 작아지는 취화점이 있다. 이 현상을 청열취성이라 함.

그 이상의 온도에서는 강도와 영계수가 저하하고 연신율과 단면수축률이 증대한다.

대략 600도 근방에서 강도는 절반으로 떨어진다. 또한, 보통의 구조용 강인 경우, 상온에서 -80도까지는 인장강도가 높아지는 경향이 있지만, 노치가 있는 경우 일정온도 이하에서 급격히 인장강도가 저하되는 성질이 있음

2) 접합부

강구조의 경우, 콘크리트와 같은 일체식 구조가 아니기 때문에 접합부가 반드시 필요하며 이러한 접합부를 구성하는 데 많은 비용과 노력이 필요함


3)  좌굴

강구조의 경우, 재료적 효율을 높이기 위해 얇은 판으로 구성된 단면을 사용하기 때문에 항시 좌굴에 유의해야 함.


3) 피로 

강재는 반복응력이 작용하는 경우, 이에 따른 강도저하가 크게 발생됨



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