토목기사 요약/철근콘크리트 및 강구조/강구조

출제 기준

2019-2021

기본개념
인장 및 압축부재
휨부재
접합 및 연결

강재의 치수

ㄱ형강(Angle) : 치수 표시는 ㄴ-A×B×t (장축 길이 × 단축 길이 × 두께) (93)

98년 기출 - 단면설계

휨모멘트가 180kN m일 때 I형강의 결정단면은? f_ca = 120MPa이다.

$f={\frac {M}{Z}}$

${\begin{aligned}Z&={\frac {M}{f}}={\frac {180kN\cdot m}{120N/mm^{2}}}\\&={\frac {180\times 10^{3+3}N\cdot mm}{120N/mm^{2}}}\\&={\frac {180\times 10^{6}}{120}}mm^{3}\\&={\frac {180\times 10^{6}}{120}}\times 10^{-3}cm^{3}\\&=1500cm^{3}\end{aligned}}$

단면계수가 1500cm³보다 큰 단면을 선택한다.

순단면적

♣♣♣ 계산 12-3, 14-2, 14-3, 19-3 문자의 정의, 원리를 정확히 이해해야 한다!

정렬 배치의 순단면적

A_g를 총단면적, n을 인장 파단선상 구멍 수, d를 구멍 직경(mm), t를 부재 두께(mm)라 할 때,

A_{n}=A_{g}-ndt

불규칙 배치의 순단면적

p를 인장력 방향 인접 구멍 중심간격(mm), g를 인장력과 수직인 게이지선 사이의 두 개 구멍 중심간격(mm)이라 할 때,

A_{n}=A_{g}-ndt+\sum {\frac {p^{2}}{4g}}{\color {red}t}

가장 작게 계산되는 경우 선택.

18-1, 18-2

두께가 13mm, 구멍 직경 24mm인 그림의 인장재가 빨간선으로 파단된다고 할 때, 인장재 순 단면적은?

풀이 1

순단면적을 구하는 공식은 $A_{n}=A_{g}-ndt+\sum {\frac {p^{2}}{4g}}{\color {red}t}$

구멍은 4개이므로 n=4, 대각선 부분은 두 번 나오므로 $\sum {\frac {p^{2}}{4g}}{\color {red}t}=2\times {\frac {p^{2}}{4g}}{\color {red}t}=2\times {\frac {65^{2}}{4\times 80}}{\color {red}\times 13}=343.28$

식에 대입하여 순단면적을 구하면 $A_{n}=360\times 13-4\times 24\times 13+343.28=3775.3mm^{2}$

풀이 2

풀이 1에서 두께 t는 나중에 곱해서 구하는 방법도 있는데 그냥 계산 과정 차이이고 답은 동일하게 나온다. 구멍 두개를 먼저 빼고 나머지 두 개 구멍과 대각선 길이는 ω라고 해서 따로 빼주어도 된다.

\omega =d-{\frac {p^{2}}{4g}}=24-{\frac {65^{2}}{4\times 80}}=10.79mm

b_{n}=b_{g}-2d-2\omega =360-2\times 24-2\times 10.79=290.42mm

A_{n}=b_{n}t=290.42\times 13=3775.3mm^{2}

동일평면상에 있지 않은 L형강의 두변에 구멍이 엇갈려 배치된 경우 순폭 b_n

b_n = 순폭 = 순단면적의 총 폭

$b_{n}=b_{g}-2d+{\frac {p^{2}}{4g}}$

$b_{g}=b_{1}+b_{2}-t$
$g=g_{1}-t$
- g₁ : 펼치기 전 구멍 중심간 게이지(아직 두께 t만큼 감해주지 않은 값)

압축부재

13-1

강판형(플레이트 거더) 복부 두께 제한 있는 가장 큰 이유는?

좌굴 방지

고장력 볼트 이음

마찰 이음, 지압 이음, 인장 이음이 있다. 일반적으로 고장력 볼트라고 하면 마찰 이음을 이야기함. 강교의 부재에 사용되는 고장력 볼트의 이음은 마찰 이음을 원칙으로 함.(14-3)

볼트 구멍 지름

단위는 mm. 표준구멍에 대하여, M16, M20, M22 볼트는 구멍 크기를 2mm 더 크게 해주고, M24, M27, M30 볼트는 구멍 크기를 3mm 더 크게.^[1]

마찰이음

12-3, 13-3, 19-2, 20-1+2

F = 560kN일 때, 고장력 볼트 마찰 이음에서 필요한 최소 볼트 수는? 볼트는 M22 $(\phi =22mm)$ , F10T이며, 마찰 이음 허용력은 48kN.

복전단이므로

$\rho =2v_{a}=2\times 48kN=96kN$

$n={\frac {560kN}{96kN}}=5.83\doteqdot 6{\text{개 }}$

리벳 이음

허용응력 설계법 리벳구멍 지름^[2](20-1+2)

리벳 지름 20mm 미만 : 리벳 지름 + 1.0mm
리벳 지름 20mm 이상 : 리벳 지름 + 1.5mm

♣13-2, 14-2, 15-3, 19-3

허용 전단 강도

단전단 $\rho _{s}=\tau _{a}\cdot A=\tau _{a}\cdot {\frac {\pi d^{2}}{4}}$

복전단 $\rho _{s}=\tau _{a}\cdot 2A=\tau _{a}\cdot {\frac {\pi d^{2}}{2}}$

허용 지압 강도

$\rho _{b}=f_{ba}\cdot d\cdot t$

단전단의 t는 얇은쪽 판재의 두께, 복전단의 t는 t와 (t' + t'')중 작은 값 선택
f_ba : 허용지압응력
d : 리벳 지름

93년 기출

오른쪽 그림에서 t'+t'' > t이다. 지름 25mm 리벳으로 연결한다. 복전단 강도로 결정되는 t의 범위는? τ_a = 150MPa, f_ba = 320MPa이다.

${\begin{aligned}\rho _{s}&=\tau _{a}\cdot 2A\\&=150\times 2\times {\frac {\pi \times 25^{2}}{4}}\\&=147,262N\end{aligned}}$

${\begin{aligned}\rho _{b}&=f_{ba}dt\\&=320\times 25\times t\\&=8000t\end{aligned}}$

$\rho _{s}=\rho _{b}$ 이어야 하므로

147262 = 8000 t

t = 18.4mm보다 작으면 안 된다.

용접 이음

용접 용어, 설명

단속 용접(Intermittent Fillet Welds)

단속용접 : 필릿 용접에서 쭉 다 용접하는 게 아니라 용접한 부분과 용접하지 않은 부분이 교대로 생기도록 한 용접.^[3]^[4]
내부검사(X선 검사)가 간단치 않음.(16-1)
소음 적고 경비, 시간 절약됨.(16-1)

필릿 용접

♣♣♣ 14-2 용접은 계산문제 많이 출제. 어렵게는 안 나오는 듯.

필릿 용접 : 목 두께의 방향이 모재 면과 45도를 이루는 용접

$A_{n}=a\times L_{e}=0.707s(L-2s)$

18-2

유효목두께 $a=0.707s={\frac {\sqrt {2}}{2}}s$
유효용접길이 $L_{e}=L-2s$

맞대기 용접

Butt Welding, Groove Welding, 맞댐용접, 홈용접이라고도 함. 양쪽 강판 사이에 홈을 두어 맞대거나 T형 이음에서는 양쪽 모재 사이 홈에 용접 금속을 넣는 용접 방법.

13-1, 13-2, 16-4, 18-1

$A_{n}=a\times L_{e}$

a : 유효목두께. 모재 두께가 다른 경우 얇은 쪽 모재 두께. 경사지게 접합하는 경우에도 수직 길이 사용하면 됨.(우측 그림에서 수직 유효길이 사용)

L_e : 용접유효길이. 부재축에 직각인 접합부의 폭

용접 주의사항

♣93, 94, 15-1, 18-1, 19-1

용접부 구속을 될 수 있는대로 적게 하여 수축 변형을 일으키더라도 해로운 변형이 남지 않게 한다.
용접 열을 될수있는대로 균등분포시킨다.
중심에서 주변으로 용접해 나간다.
현장 용접 시 용접부 허용응력은 공장용접의 90%
수축이 큰 이음을 먼저 용접. 수축 작은 이음은 나중에.
앞의 용접에서 생긴 변형을 다음 용접에서 제거할 수 있게 진행.
특히 비틀어지지 않게 평행한 용접은 같은 방향으로 할 수 있음. 동시에 용접한다.

용접 결함