고력볼트 접합 (=고장력볼트 접합) (출처 : 철골구조/예문사)

고력볼트 접합 (=고장력볼트 접합) (출처 : 철골구조/예문사)

1. 개요

고장력볼토의 접합은 숙련공이 필요하지 않으며, 비교적 손쉽게 체결이 가능하여 현장에서 주로 사용되는 접합형식이다.

고장력볼트접합은 크게 전단접합과 인장접합으로 나눌 수 있으며, 전단접합의 경우 가장 보수적인 마찰접합이 국내에서 일반적으로 사용되고 있다.

그러나, 최근 강구조기준에서부터 보다 경제적인 접합부 설게를 위해 마찰에 의한 접합뿐만 아니라 고장력 볼트의 직접 전단과 판의 지압력에 의한 힘의 전달도 허용하고 있다.


1) 마찰접합

마찰접합은 접합판을 고장력볼트로 강하게 조이면 판의 접합면에 마찰저항이 발생되어 전단력에 저항할 수 있도록 접합된 형식이다.


2) 고력볼트의 지압접합

다음은 마찰력에 의한 체결시 작용하는 전단력이 마찰력을 초과하는 경우, 발생될 수 있는 파괴형상에 대한 그림이다.

고장력볼토의 마찰력을 초과하는 전단력이 작용하는 경우, 미끄럼짐 변형이 발생된다. 

그러나, 많은 경우 접합부는 볼토의 전단강도와 판의 지압강도로 추가하중을 저항할 수 있게 된다.

 

 

고력볼트 접합부의 파괴형상은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

(1) 미끄러짐 파괴

마찰력에 의한 체결시 전단력이 마찰력이 넘게 되면 마찰면에서 미끄러짐 변형이 발생됨


(2) 전단파괴

미끄러짐 변형이 발생된 이후, 고력볼트는 전단력을 받게 되며, 접합판이 충분히 강한 경우, 고력볼트는 전단에 의해 파괴됨.

(3) 지압파괴

미끄러짐 변형이 발생된 이후, 고력볼트는 전단력을 받게 되며, 접합판은 지압력을 받게 됨. 이때, 고력볼트의 전단강도가 충분한 경우, 판은 지압에 의해 변형이 발생됨.


(4) 연단부 파괴

연단부의 거리가 충분히 확보되지 않은 경우, 접합판이 지압에 의해 연단부에서 파괴됨. 이와 같이, 볼트의 전단강도 및 판의 지압강도로써 소요강도에 저항하는 형식의 접합을 지압접합이라 함. 따라서, 마찰접합으로 설계하는 경우보다 볼트의 수량을 줄일 수 있음.




2. 고력볼트 접합부 일반사항


1) 고력볼트의 구멍 직경


고장력볼트를 원활히 체결하기 위해서는 고장력볼트의 몸통 직경보다 구멍을 크게 뚫어야 함.

또한 현장에서의 작업성을 위해 구멍을 크게 뚫어야 하는 경우가 발생됨. 설계도서에 명기되지 않은 경우, 고장력볼트의 구멍은 표준구멍으로 뚫어야 하며, 작업성을 위해 구멍을 더 크게 뚫어야 하는 경우, 대형구멍, 단슬롯구멍, 또는 장슬롯구멍을 적용함.

현재, 기준에서의 고력볼트 구멍직경은 다음 표와 같음.

구멍직경(표준구멍)= 볼트직경 + 2mm for M16, M20, M22

                                    볼트직경 + 3mm for M24, M27, M30


2) 힘이 작용하는 방법으로의 고력볼트의 구멍중심 간의 거리를 피치라 하며, 고장력볼트의 체결을 위해서는 공칭직경의 2.5배 이상이 되어야 한다.

3) 고력볼트 최소연단거리

    고력볼토의 구멍중심에서 피접합재의 연측단까지의 최소러기를 연단거리라 하며, 접합부의 취성파괴를 막기 위해 다음 표에 규정된 값 이상의 연단거리가 확보되어야 함.

4) 고력볼트 구멍중심에서 볼트머리 또는 너트가 접하는 재의 연단까지의 최대거리는 판두께의 12배 이하 또는 150mm이하로 함.


5) 판과 판 또는 형강이 연속으로 접합되는 경우, 힘이 작용하는 방향으로의 볼트간격은 다음을 만족해야 함.

   (1) 부식을 고려하지 않는 경우에는 얇은 쪽 두께의 24배 또는 300mm이하

   (2) 페인트하지 않은 내후성 강재가 대기 중에 노출되는 경우에는 얇은 쪽 두께의 14배 또는 180mm이하

상기의 규정은 볼트간격이 너무 먼 경우, 판과 판이 서로 밀착되지 않아 수분 등의 침투로 인한 피해를 고려하기 위함임.