철골 구조물 접합

1. 균일한 단면을 가진 철골 구조물 접합
철골 구조물의 공장 접합
텐션 멤버: 직접 맞대기 용접(그림 a) 또는 필렛 용접이 있는 스플라이스 플레이트(그림 b)를 사용할 수 있습니다. 직접 맞대기 용접의 경우 용접 품질이 등급 I 또는 등급 II 표준을 충족해야 하며, 그렇지 않은 경우 필렛 용접이 있는 스플라이스 플레이트를 사용해야 합니다.
압축 멤버: 직접 맞대기 용접(그림 a) 또는 필렛 용접이 있는 스플라이스 플레이트(그림 b)를 사용할 수 있습니다.
스플라이스 플레이트 및 필렛 용접을 채택하는 경우, 부재의 플랜지와 웹에는 과도한 응력 집중을 피하고 직접적이고 균일한 힘 전달을 보장하기 위해 별도의 스플라이스 플레이트와 용접이 장착되어야 합니다. 웹 스플라이스 플레이트의 너비를 결정할 때 세로 용접 용접 중에 전극 작동을 용이하게하기 위해 충분한 간격을 확보해야합니다.

철골 구조물의 현장 접합
텐션 멤버: 스플라이스 플레이트는 고강도 볼트로 추가하거나(그림 C), 엔드 플레이트는 고강도 볼트로 추가할 수 있습니다(그림 D).
압축 멤버: 용접을 사용하거나(그림 e, f), 상부 및 하부 접촉면을 평평하게 한 후 베어링을 통해 직접 힘을 전달할 수 있습니다(그림 g, h). 용접 시 부재의 상부는 공장에서 사전 모따기를 해야 합니다. 하부(또는 상부 및 하부 모두)에는 용접 중 적절한 정렬을 보장하기 위해 포지셔닝 요소(채널 강 또는 앵글 강)가 장착되어 있습니다. 상부 및 하부 접촉면을 평면화한 후 베어링을 통해 직접 힘이 전달되는 경우 변위를 방지하기 위해 적은 수의 용접과 볼트를 추가해야 합니다. 인장 및 압축 부재의 접합은 동일 강도 원칙을 따라야 하며, 이는 접합 재료와 커넥터가 파단된 부분의 최대 내부 힘을 견딜 수 있어야 함을 의미합니다.

2. 철골 빔 접합
시공 조건이 다양하기 때문에 빔 접합 방법은 공장 접합과 현장 접합으로 나뉩니다.

철골 구조물의 공장 접합

용접이 집중되는 것을 방지하려면 플랜지와 웹 접합 위치를 엇갈리게 배치하는 것이 좋습니다.
맞대기 용접은 일반적으로 플랜지 및 웹 스플라이스 용접에 사용됩니다.
등급 I 및 등급 II 용접 품질 검사 표준을 충족하는 용접의 경우 검증 계산이 필요하지 않습니다.
등급 III 용접 품질 검사 기준을 충족하는 용접의 경우 검증 계산이 필요합니다. 용접 강도가 충분하지 않은 경우 경사 용접을 사용할 수 있습니다. θ가 tan θ ≤ 1.5를 만족하는 경우 검증 계산이 필요하지 않습니다.

철골 구조물의 현장 접합

현장에서 접합하는 동안 플랜지와 웹은 일반적으로 세그먼트 운송을 용이하게 하기 위해 동일한 단면에서 분리됩니다(그림 a). 용접 중 플랜지 플레이트의 일부 팽창 및 수축을 허용하여 용접 잔류 응력을 줄이기 위해 공장에서 약 500mm의 길이를 용접하지 않은 채로 둘 수 있습니다.
그림 b와 같이 플랜지와 웹 접합 위치를 적절히 엇갈리게 배치하면 동일한 단면에 용접이 집중되는 것을 방지할 수 있지만, 이로 인해 운송이 복잡해질 수 있습니다.
보다 중요한 리벳 빔이나 동적 하중을 받는 대형 용접 빔의 경우 일반적으로 현장 연결에 고강도 볼트를 사용합니다.

3. 메인 빔과 보조 빔 사이의 연결
무료 지원 보조 빔
1) 중복 연결
구조: 메인 빔 웹에 과도한 국부적 압력이 가해지지 않도록 메인 빔의 해당 위치에 지지 보강재를 배치해야 합니다.
특징: 구조가 간단하고 보조 빔을 쉽게 설치할 수 있지만 주 및 보조 빔 시스템은 더 큰 순 공간을 차지합니다.
계산: 일반적으로 계산은 필요하지 않으며 볼트는 고정용으로만 사용됩니다.

2) 측면 연결
구조: 보조 빔은 메인 빔의 측면에 메인 빔 보강재에 직접 연결되거나(그림 a, b) 짧은 각도의 철골에 연결됩니다(그림 c, d).
특성:

그림 a: 보강재에 볼트로 연결되며 구조가 간단하고 설치가 쉽지만 보조 빔의 상부 및 하부 플랜지의 한쪽 면을 절단해야 합니다.
그림 b: 현장 용접 연결. 볼트는 임시 고정용으로만 사용되지만 보조 빔 웹의 끝에서 용접하는 것은 불편합니다.
그림 c, d: 주 빔과 보조 빔 사이의 볼트 또는 용접 연결에는 짧은 각도의 강철이 사용됩니다. 이를 위해서는 상부 플랜지의 일부를 절단해야 합니다.
계산:
그림 a, b: 필요한 용접 또는 볼트 개수는 보조 빔의 반력을 기준으로 계산해야 합니다. 연결이 이상적이지 않다는 점을 고려하면 반력을 20%-30%만큼 늘려야 합니다.
그림 c: 볼트 ①을 계산할 때 앵글 철근과 보조 빔을 전체적으로 취급할 수 있습니다. 따라서 볼트 ①은 반력 R과 모멘트 M = R-e의 결합 작용을 견뎌야 합니다. 반대로 볼트 ②는 R만 견딜 수 있습니다. 또는 앵글철근을 메인 빔의 일부로 간주할 수 있습니다. 이 경우 볼트 ①은 R만 견디고, 볼트 ②는 R과 M = R-e의 결합 작용을 견뎌야 합니다.
그림 d: 계산 방법은 그림 c와 유사합니다. 용접 ①과 ②도 각각 R 또는 R과 M = R-e의 결합 작용을 받습니다.

연속 보조 빔
자유롭게 지지되는 빔이 겹치지만 보조 빔은 단절 없이 메인 빔을 연속적으로 통과합니다. 보조 빔의 접합이 필요한 경우 접합 위치는 굽힘 모멘트가 작은 위치에 설정할 수 있습니다. 메인 빔과 보조 빔을 고정하는 데는 볼트 또는 용접이 사용됩니다.
1) 중복 연결
자유롭게 지지되는 빔이 겹치지만 보조 빔은 단절 없이 메인 빔을 연속적으로 통과합니다. 보조 빔의 접합이 필요한 경우 접합 위치는 굽힘 모멘트가 작은 위치에 설정할 수 있습니다. 메인 빔과 보조 빔을 고정하는 데는 볼트 또는 용접이 사용됩니다.
2) 측면 연결:
구조: 2스팬 보조 빔과 메인 빔의 연속성을 보장하려면 상부 및 하부 플랜지에 연결 플레이트를 제공해야 합니다.

그림 a: 보조 빔 웹은 고강도 볼트를 통해 메인 빔 스티프너에 연결됩니다. 하부 플랜지 연결 플레이트는 두 부분으로 나뉘어 메인 빔 웹의 양쪽에 용접됩니다.
그림 b: 용접 연결을 통한 현장 설치. 보조 빔은 메인 빔의 브래킷에서 지지됩니다. 보조 빔의 상단 플랜지에는 연결 플레이트가 제공되며 하단 플랜지 연결 플레이트는 지지 플레이트로 대체됩니다.
계산:
서포트 반응은 서포트에서 메인 빔으로 전달되고 상부 및 하부 플랜지는 끝에서 음의 모멘트를 견뎌냅니다. 모멘트 M에서 분해된 수평력 F = M/h(여기서 h는 보조 빔 높이)는 커넥터, 커버 플레이트 및 상단 플레이트에 의해 전달됩니다. F는 단면 치수와 용접 또는 볼트의 연결을 계산하는 데 사용됩니다. 오버헤드 용접을 방지하기 위해 연결 커버 플레이트는 상단 플랜지보다 좁고 텐션 플레이트는 하단 플랜지보다 넓습니다.

4. 빔-기둥 연결
연결 조인트를 설계할 때는 다음과 같은 기본 원칙을 따라야 합니다:

안전과 신뢰성. 힘 분석은 실제 작업 조건에 최대한 가깝게 일치해야 합니다. 계산 다이어그램은 부재의 실제 연결 상태와 일치하거나 근사치여야 합니다. 연결에는 명확한 힘 전달 경로와 신뢰할 수 있는 구조적 보증이 있어야 합니다.
제작, 운송 및 설치의 용이성. 조인트 유형을 줄이고, 스플라이스 치수를 조정할 수 있으며, 오버헤드 용접을 피하고 설치 중 지지대를 세우는 등 시공 작업을 최대한 간소화합니다.
경제적 합리성. 가장 경제적인 방법은 자재, 생산, 시공 등의 요소를 면밀히 검토한 후 결정되며, 단순히 철강을 절약하는 것으로 해석해서는 안 됩니다.

회전 강성에 따라 빔-기둥 연결은 연성 연결(힌지 연결), 강성 연결, 반강성 연결의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

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