[6]강구조 03. 연결(접합) : 용접 + 볼트

건축물 강구조 설계기준 KDS 41 30 10 :2022

4. 설계

4.8 접합, 절점 및 파스너

(1) KDS 14 31 25(4.1)에 따른다.

4.9 강관구조접합

(1) KDS 14 31 25(4.3) 에 따른다.

 

강구조 연결 설계기준(하중저항계수설계법) KDS 14 31 25 :2017

4.1 공통사항

• 4.1.1 일반사항
• 4.1.1.1 설계일반
• 4.1.1.2 단순접합
• 4.1.1.3 모멘트접합
• 4.1.1.4 편심접합
• 4.1.1.5 기둥의 이음 및 선단밀착접합
• 4.1.1.6 접합부의 최소강도
• 4.1.1.7 용접 또는 볼트의 배열
• 4.1.1.8 용접과 볼트의 병용
• 4.1.1.9 볼트와 용접접합의 제한
• 4.1.1.10 이음부 설계세칙

4.1.2 용접

• 4.1.2.1 그루브용접
• 4.1.2.1.1 완전용입 그루브용접
• 4.1.2.1.2부분용입 그루브용접
• 4.1.2.2 필릿용접
• 4.1.2.2.1 유효면적
• 4.1.2.2.2 제한사항
• 4.1.2.3 플러그 및 슬롯용접
• 4.1.2.3.1 유효면적
• 4.1.2.3.2 제한사항
• 4.1.2.3.3 공칭강도
• 4.1.2.4 설계강도
• 4.1.2.5 용접의 병용

4.1.3 볼트

• 4.1.3.1 고장력볼트
• 4.1.3.2 일반볼트
• 4.1.3.3 볼트의 인장 및 전단강도
• 4.1.3.4 지압접합에서 인장과 전단의 조합
• 4.1.3.5 볼트구멍의 지압강도
• 4.1.3.6 마찰접합의 미끄럼강도
• 4.1.3.7 마찰접합에서 인장과 전단의 조합
• 4.1.3.8 핀접합
• 4.1.4 접합부재의 설계강도
• 4.1.4.1 설계인장강도
• 4.1.4.2 설계전단강도
• 4.1.4.3 블록전단강도
• 4.1.4.4 설계압축강도
• 4.1.5 끼움재
• 4.1.6 이음
• 4.1.7 지압강도
• 4.1.7.1 공장가공면, 핀의 구멍, 지압보강재 등의 지압
• 4.1.7.2 확장롤러 및 확장록커
• 4.1.8 주각부 및 콘크리트의 지압
• 4.1.9 앵커볼트

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용접

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0. 용접의 하중 유형 및 방향

 

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1. 완전용입 그루브용접(CJP : Complete Joint  Penetration groove weld)

1) 용접 모양 및 기호

2) 설계내력

 (1) 용접선 직교 인장/압축 = 모재에 의해 제한

 (2) 전단 = 모재에 의해 제한

 

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2. 부분용입 그루브용접(PJP : Patial Joint Penetration groove weld)

 1) 용접 모양 및 기호

 2) 설계내력

 

하중 유형 및 방향	적용 재료	Φ	공칭강도	유효면적
(1) 용접선 직교 인장	모재	Φ = 0.75	FBM = Fu	ABM = Ae
	용접재	Φ = 0.80	Fnw = 0.6Fw	Aw = le x s
(2) 용접선 직교 압축	모재	Φ = 0.90	FBM = Fy	ABM = Ag
	용접재	Φ = 0.80	Fnw = 0.6Fw	Aw = le x s
(3) 용접선 평행 인장	모재	고려 안함
	용접재
(4) 용접선 평행 압축	모재
	용접재
(5) 전단	모재	Φ = 1.0	FBM = 0.6Fy	ABM = Ag
		Φ = 1.0	FBM = 0.6Fu	ABM = Anv
	용접재	Φ = 0.75	Fnw = 0.6Fw	Aw = le x s

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3. 필릿 용접 (Fillet Weld)

 1) 용접 모양 및 기호

 2) 필릿용접 두께 검토

 

KDS 14 31 25 : 2017 강구조 연결 설계기준(하중저항계수설계법)

표 4.1-4 필릿용접의 최소치수 (mm)

접합부의 두꺼운 쪽 소재 두께 t (접합부의 얇은 쪽 모재 두께  t)	필릿용접의 최소치수(s)
t < 6 6 ≤ t < 13 13 ≤ t < 20 (19) 20(19) ≤ t	3 5 6 8

용접 최대 치수(mm)

접합부의 두꺼운 쪽 소재 두께 t (접합부의 얇은 쪽 모재 두께  t)	필릿용접의 최대치수(s)
t < 6 6 ≤ t	s =  t s = t - 2

 

 3) 설계내력

하중 유형 및 방향	적용 재료	Φ	공칭강도	유효면적
(3) 용접선 평행 인장	모재	고려 안함
	용접재
(4) 용접선 평행 압축	모재
	용접재
(5) 전단	모재	KDS 14 31 25 : 2017 4.1.4 접합부재의 설계강도
	용접재	Φ = 0.75	Fnw = 0.6Fw	Aw = le x a

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4.플러그 및 슬롯용접

 1) 용접 모양 및 기호

 

 

 2) 설계내력

하중 유형 및 방향	적용 재료	Φ	공칭강도	유효면적
(1) 용접선 평행 전단	모재	KDS 14 31 25 : 2017 4.1.4 접합부재의 설계강도
	용접재	Φ = 0.75	Fnw = 0.6Fw	Aw = 접합면 내에서 구멍 또는 슬롯의 공칭단면적

 

 

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5. 용접부 설계 강도

BM : Body Member 모재

 

강구조설계 일반사항(하중저항계수설계법) KDS 14 31 05 :2017

표 3.1-6 용접재료의 강도

용접재료	강도(MPa)		적용 가능 강종
	Fy	Fu
KS D 7004 연강용 피복아크 용접봉	345	420	인장강도 400MPa급 연강
KS D 7006 고장력 강용 피복아크 용접봉	390	490	인장강도 490 MPa~780 MPa 고장력강
	410	520
	490	570
	500	610
	550	690
	620	750
	665	780
KS D 7104 연강, 고장력강 및 저온용 강용 아크용접 플럭스코어선	340	420	인장강도 400MPa급 연강 인장강도 490 MPa, 540 MPa, 590 MPa급 고장력강
	390	490
	430	540
	490	590
KS D 7025 연강 및 고장력강용 마그용접솔리드와이어	345	420	인장강도 400MPa급 연강인장강도 490 MPa, 590 MPa급 고장력강
	390	490
	490	570
KS D 7101 내후성강용 피복아크 용접봉 KS D 7106 내후성강용 탄산가스 아크용접 솔리드와이어 KS D 7109 내후성강용 탄산가스 아크용접 플럭스충전와이어	390	490	인장강도 400MPa ~ 570MPa급 내후성 고장력강
	490	570
비고 1) 서브머지드아크용접(SAW) 용가재의 강도는 표의 피복아크 용접봉 값을 사용하거나, 구기준(KS B 0531 탄소강 및 저합금강용 서브머지드 아크 용착 금속의 품질 구분 및 시험방법)의 값을 참고한다.

 

 

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6. 계산법

 

 1) 소요하중 산정

   Pu = 

 

 2) 용접 치수 검토

 

          ≤ t <                            6 ≤ t 

    용접최소 치수=  ≤ s =  ≤  최대 치수 =   . . . O.K

 

표 4.1-4 필릿용접의 최소치수 (mm)

접합부의 두꺼운 쪽 소재 두께 t (접합부의 얇은 쪽 모재 두께  t)	필릿용접의 최소치수(s)
t < 6 6 ≤ t < 13 13 ≤ t < 20 (19) 20(19) ≤ t	3 5 6 8

용접 최대 치수(mm)

접합부의 두꺼운 쪽 소재 두께 t (접합부의 얇은 쪽 모재 두께  t)	필릿용접의 최대치수(s)
t < 6 6 ≤ t	s =  t s = t - 2

 

 

   유효목두께 a 산정

   a = 0.7s

 

 3) 용접 길이 산정

   le = l - 2s 또는 미지수

 

 4) 용접 내력 산정

 5) 안전성 검토

 

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조합하중일 경우

 

4) 소요 종합 응력

 5) 용접 내력

 6) 안전성 검토

 

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 6) 필요 시 모재 검토 수행

 

 

 

 

 

 

 

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볼트

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0. 볼트의 치수 및 강도

KDS 14 31 25 :2017

표 4.1-1 고장력볼트의 공칭구멍 치수 (mm)

고장력볼트의 직경	표준구멍의 직경	과대구멍의 직경	단슬롯	장슬롯
M16	18	20	18×22	18×40
M20	22	24	22×26	22×50
M22	24	28	24×30	24×55
M24	27	30	27×32	27×60
M27	30	35	30×37	30×67
M30	33	38	33×40	33×75

※ 연단 및 측단거리 : 직경30이상일 시, 1.75db이상(전단절단,수동가스절단), 1.25db이상(압연,수동가스절단)

※ 고장력 볼트의 볼트간 거리 : 볼트직경의 2.5배이상 (2.5db 이상)

 

4.1.3 볼트

표 4.1-6 볼트의 공칭강도 (MPa)

강종 강도		고장력볼트			일반볼트
		F8T	F10T	F13T	4.65)
공칭인장강도, 1)		600	750	975	300
지압접합의 공칭 전단강도, 2)	나사부가 전단면에 포함될 경우3)	320	400	520	160
	나사부가 전단면에 포함되지 않을 경우4)	400	500	650	200
주 1) 인장강도의 0.75배 주 2) 힘 작용 방향으로 볼트접합부의 첫 번째 볼트와 맨 끝 볼트의 중심 거리가 800 mm 이하인 경우에 대한 것임. 이를 초과하는 경우에는 주어진 값의 85%를 적용함. 주 3) 인장강도의 0.4배 주 4) 인장강도의 0.5배 주 5) KS B 1002에 따른 강도 구분 4.6에 해당

 

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1. 일반볼트 설계

강구조 연결 설계기준(하중저항계수설계법) KDS 14 31 25 :2017

4.1.3.2 일반볼트

   (1) 일반볼트는 영구적인 구조물에 구조용으로는 사용할 수 없으며, 가체결용으로만 허용한다.

   (2) 일반볼트의 인장과 전단강도는 표 4.1-6에 따른다.

   (3) 일반볼트의 접합에서 인장과 전단의 조합의 경우에는 4.1.3.4에 따른다.

   (4) 일반볼트 구멍의 지압강도는 4.1.3.5에 따른다.

 

 1) 인장강도 

  (1) 설계 전단강도

  (2) 안전성 검토

 

 2) 전단강도

  (1) 설계 전단강도

  (2) 안전성 검토

 

 3) 인장과 전단의 조합

  (1) 설계 강도

  (2) 안전성 검토

 

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2. 지압접합 (고장력볼트 설계)  : 일반볼트와 검토 동일

4.1.3.1 고장력볼트

 

 1) 인장강도

  (1) 설계 전단강도

  (2) 안전성 검토

 

 2) 전단강도

  (1) 설계 전단강도

  (2) 안전성 검토

 

 3) 인장과 전단의 조합

  (1) 설계 강도

  (2) 안전성 검토

 

 

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3. 마찰접합 (고장력볼트 설계)

4.1.3.6 마찰접합의 미끄럼강도

 

 1) 설계 강도

 

 

 

 

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4. 볼트구멍(모재)의 지압강도

4.1.3.5 볼트구멍의 지압강도

 

 1) 파괴 개념도

 2) 설계 지압강도

 

 3) 설계 예시 (볼트구멍 변형 고려) 

 

  (1) 소요하중 산정

  (2) 설계지압강도

  (3) 안전성 검토

 

 

필요시 모재에 대한 검토 수행 (인장재 참조)

 

 

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5. 편심하중에 대한 볼트 전단검토

 

 

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