철골구조 정리

목차

1장 철골구조 개요

2장 허용응력도

3장 인장재

4장 압축재

본문내용

0.03~1.7%
강
연 강 : 0.2% 이하
경 강 : 0.5% 이상
탄소량(%)
용융점(℃)
비고
순철
0.03% 이하
1,535
800℃
강
0.03~1.7%
탄소량에 따라
1,200℃
주철
1.7% 이상
1,140
1,150℃
■ 강구조
1) 강구조의 발달
시대
인물/나라
사용재
건축물
비고
1777년
Abraham Darny
주철
다리
4년에 동안
1792년
윌리엄 스트럿
주철
공장건물
기둥부분
1801년
제임스 와트
역 T형 주철보
바닥지지보
1858년
단철
쿠퍼유니온빌딩
1884년
윌리엄
단철골조
홈인슈어런스
일부 강골조
1889년
프랑스(파리)
주철시대 마감
에펠탑
대형구조물
1904년
런던
강골조
리츠호텔
1931년
미국
엠파이어 스테이트 빌딩
1970년
뉴욕
세계무역센터
테러로인해 붕괴
■ 강재의 단면형상
C형강
ㄱ형강
평강
H형강
I형강
ㄷ형강
기타 등등
강관
■ 강구조 장단점
장 점
단 점
고강도 ⇒ 자중감소
내화성
인성크고, 취성작다
유지관리
균질하다
좌굴
공사기간
처짐, 진동
증축보수용이
접합부

피로
■ 강재순서
제선
:
쇠물을 만드는 단계

제강
:
가연 방법을 바꾼다

조괴
:
쇠물을 꺼냄

압연
:
누른다
■ 기계적 성질
강 도
항복점강도 Mpa(=N/mm2)
중국인장강도
Mpa(N/mm2)
비고
강재의 판두께mm
16이하
16초과
40이하
40초과
SS400
245 이상
235이상
215 이상
400~510
SM490
325 이상
315 이상
295 이상
490~610
SM520
365 이상
355 이상
335 이상
520~640
SM570
460 이상
450 이상
430 이상
570~720
탄성 : 힘을 가하면 일정한 변형을 일으키다가 제거하면 원상태로 돌아옴
소성 : 힘을 제거해도 변형되어 있음
피로 : 일정한 하중을 계속증가 시킴
2장 허용응력도
설계법은 허용응력도설계법, 소성설계법, 한계상태설계법이 있다
■ 허용응력도설계법의 개념
재료강도
기본허용응력
허용응력도
Fy(항복응력도)
Fu(인장강도)
× a
――――――→
(a:1보다 작은 값)
F
× v
――――――→
(v:보정계수)
Fall
■ 기본허용응력도
0.6Fy 총단면적에 대한 검토
Ft
005Fu 유효단면적에 대한 검토

강재의 강도 Fy, Fu 콘크리트의 설계기준강도
■ 재료강도
고장력 볼트
인장력 :
1.2t/Cm2
전단력 :
0.924t/Cm2
3장 인장재
인장재는 길이에 관계없이 똑같은 힘을 받는다
■ 평판의 순단명적
정렬배치
An=Ag-n×d×t
An : 인장재의 순단면적
Ag : 인장재의 총단면적(Ag=h×t)
n : 파단선상에 있는 구멍의 계수
d : 구멍의 직경
t : 판두께
불규칙 배치
An=Ag-n×d×t+∑s2/4g×t
s : 인접한 2개의 구멍에서 응력방향거리(b)
g : 인접한 2개의 구멍에서 응력과 직각 방향거리(g1, g2)
■ 단면설계
단면검정
허용인장응력도 Ft
= 0.6Fy (총 단면적에 대해서)
Ft
= 0.5Fu (유효순다면적에 대해서)
【단, 핀접합 부재의 순단면적에 대한 허용인장응력도는 0.45Fy로 한다】
응력검토 : 단면과 접합부가 결정된 경우
ⅰ) 총단면적에 대한 허용인장력 Nag
Nag = 0.6 FyAg
ⅱ) 유효순단면적에 대한 허용인장력 Nae
Nae = 0.5 FuAe = 0.5FuUAn 인장재의 순단면적
* Nag와 Nae중에서 적은 값이 Nt보다 크면 O.K.
단면에 작용하는 인장력(설계용 인장력)
Nt≤min(Nag, Nae)
※ 주의사항
균일단면주재에 적용되며, 하중의 작용축은 단면의 도심축과 일치해야 한다
인장재의 길이는 계산상의 내력과 상관이 없으나 지나친 처짐, 바람, 진동주의
세장비(L 부재길이
/r 단면회적반경 √(I/A)
)의 제한필요(L/r300)
4장 압축재
■ 좌굴
좌굴현상
봉 모양의 똑바른부재가 압축력을 받아서 활처럼 휘는 현상
좌굴하중
최초로 휘게되는 이 순간의 하중을 이론적으로 [좌굴하중]이라한다
(스위스 태생의 오일러는 1759년 간단한 미분방정식을 세워서 해결)
위 그림과 같을때, 외부모멘트와 내부모멘트의 평형방정식
d2y
P×y = -EI
dx2
(미분방정식의 해) y = A sinκχ+B cosκχ
P 압축력
단, 위 식에서 κ2 =
E 기둥 재료의 영계수
I 기둥의 단면2차 모멘트이다
π2EI
경계조건으로부터 좌굴하중(P'cr) : P'cr = (이식이 바로 오일러하중)
L2
Pcr π2EI
좌굴응력도(σcr) : σcr = =
A L2A
단면회전반경(r)
I
r=√( )
A
π2EI
∴ σcr = ×r2
L2
π2E
=
L
( )2
r
세장비(λ)와 좌굴응력 σcr의 관계 ↓
장주와 단주(한계세장비)
한계세장비기준(Cc)
- 장주 : 한계 세장비보다 큰기둥
- 단주 : 한계 세장비보다 작은기둥
- 장주의 좌굴 : 탄성좌굴
- 단주의 좌굴 : 비완성좌굴
유효세장비(λk)
기둥의 전체 길이가 좌굴길이가 되지만, 실제로는 기둥의 상하단의 구속조건에
따라 좌굴길이가 달라지게 된다, 이를 유효좌굴길이라 한다.
변곡점
기둥의
좌굴형태를
점선으로
표시
이론적인
K값
0.5
0.7
1.0
1.0
2.0
2.0
대략적인
이상적
조건에서
권장하는
설계값
0.65
0.8
1.2
1.0
2.1
2.0
단부조건
회전고정 및 이동고정
회전자유 및 이동고정
회전고정 및 이동자유
회전자유 및 이동자유
오일러의 좌굴하중 공식(단부 구속조건을 고려)
π2EI
Pe =
(KL)2
① 양단고정이면 K=0.5
π2EI π2EI
Pe = = 4 ×
(0.5L)2 L2
② 상단핀 하단공정이면 K=0.7
π2EI π2EI
Pe = = 2.04 ×
(0.7L)2 L2
③ 상단자유 하단고정이면 K=2.0
π2EI π2EI
Pe = = 0.25 ×
(2L)2 L2
π2E
▶장주(오일러식) : σcr =
λk2
λk2
▶단주(존슨식) : σk = ｛1- ｝Fy
2Cc2
λk
= ｛1- 0.5( )2｝Fy
Cc
KL
단, λk =
r
■ 존슨식(단주의 좌굴하중)
λ2
σk =｛1- ｝Fy
2Cc2
○ 한계세장비 이하에 존슨의 포물선식
(tf/cm2)
기둥강도곡선(SS400, Cc=131)

키워드

철골구조,   구조,   인장재,   허용응력도,   압축재,   세장비