구조용 강재의 표기와 철골 부재(플랜지·웨브·스티프너·데크플레이트)
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강재의 두께 효과
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2 쉬운 설명
구조용 강재 = 기호 한두 글자로 종류를 가르고, H형강은 부분마다 맡은 힘이 다른 철골의 기본 재료
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철골 재료는 기호만 읽으면 종류가 보입니다. 첫 글자 S는 강(Steel)이고, 뒤의 글자가 쓰임을 알려 줍니다. 일반이면 S를 한 번 더 붙여 SS, 용접용이면 M, 내후성이면 A를 더 붙여 SMA입니다.
강재 기호 읽기
| 기호 | 뜻 |
|---|---|
| SS | 일반구조용 압연강재 |
| SM | 용접구조용 압연강재 |
| SMA | 용접구조용 내후성 열간압연강재 (표면에 치밀한 녹층이 생겨 부식이 더디게 진행) |
| SN · SHN | 건축구조용 압연강재 · 건축구조용 열간압연 H형강 |
| SSC | 일반구조용 경량형강 (냉간가공재) |
기호 뒤 숫자는 판두께 16 mm 이하일 때의 항복강도이고, 끝의 A·B·C는 충격을 흡수하는 정도에 따른 품질 등급입니다.
두꺼울수록 기준값이 내려간다
강판은 두꺼울수록 속까지 고르게 단단하게 만들기 어려워 항복강도 기준값이 조금씩 낮아집니다. SM275 강판 두께가 20 mm라면 두 번째 구간이라 275에서 한 단계 내려간 265 MPa입니다.
| 판 두께 | SM275 항복강도 |
|---|---|
| 16 mm 이하 | 275 MPa |
| 16 mm 초과 40 mm 이하 | 265 MPa |
| 40 mm 초과 75 mm 이하 | 255 MPa |
| 75 mm 초과 100 mm 이하 | 245 MPa |
| 100 mm 초과 | 235 MPa |
탄소가 늘수록 강도와 경도는 커지지만 연성(늘어나는 성질)과 용접성은 떨어집니다. 온도가 낮아지면 인성이 떨어져 갑자기 부러지는 취성파괴가 쉬워집니다. TMCP강은 제어압연과 가속냉각으로 두꺼운 판의 용접성과 인성을 높인 강재입니다.
H형강 부분별 역할
| 부분 | 하는 일 |
|---|---|
| 플랜지 (위아래 수평판) | 휨모멘트를 받는다 |
| 웨브 (가운데 수직판) | 전단력을 받는다 |
| 커버플레이트 | 플랜지에 덧대어 휨내력을 보강한다 |
| 스티프너 | 웨브에 덧대어 웨브의 좌굴을 막는다 |
| 스터드 볼트 (전단연결재) | 철골보와 콘크리트 슬래브 사이의 전단력을 전달해 한 몸으로 묶는다 |
| 데크 플레이트 | 강판을 골 모양으로 성형한 슬래브의 거푸집 겸 보강재 |
H형강 치수 읽는 순서
H→높이→너비→웨브두께 t1→플랜지두께 t2
큰 치수 둘이 먼저, 두께 둘이 나중입니다.
이것만은 헷갈리지 말자
- 스터드 볼트는 휨 연결 철물이 아니라 전단연결재입니다.
- 스티프너는 웨브의 좌굴을 막습니다. 플랜지의 국부좌굴은 폭두께비를 제한해 막습니다.
- 플랜지는 휨, 웨브는 전단입니다. 두 역할을 바꿔 쓰면 틀립니다.
- 탄소가 늘면 강도는 커지고 연성·용접성은 떨어집니다. 거꾸로 쓰면 틀립니다.
- SSC는 일반구조용 경량형강이고, 건축구조용은 SN입니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
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4 체크리스트 + 암기팁
암기팁 플랜지·커버플레이트 = 휨, 웨브·스티프너 = 전단·좌굴, 스터드 = 합성(전단).
암기팁 SS 일반 · SM 용접 · SMA 내후 · SN 건축 · SHN 건축 H형강 · SSC 경량형강.
암기팁 SM275는 「16·40·75·100」 두께 경계를 넘을 때마다 10 MPa씩 내려간다(275→265→255→245→235).
- 강재 기호: SS 일반 · SM 용접 · SMA 내후(A) · SN 건축 · SHN 건축 H형강 · SSC 경량형강(냉간가공재). 숫자는 16 mm 이하 항복강도, 끝 A·B·C는 충격 등급.
- SM275 항복강도는 두께 16 mm 이하 275 · 16 mm 초과 40 mm 이하 265 · 40 mm 초과 75 mm 이하 255 · 75 mm 초과 100 mm 이하 245 · 100 mm 초과 235 MPa. 20 mm 강판은 265 MPa. SS275는 16 mm 이하 275 MPa, SM355는 16 mm 초과 40 mm 이하 345 MPa.
- 탄소량이 늘면 강도·경도는 커지고 연성·용접성은 떨어진다. 강재는 저온·충격·응력집중에서 취성파괴가 쉽고, 고온에서는 오히려 연해진다. 철골은 공장에서 만든 부재를 현장에서 조립해 철근콘크리트구조보다 공사기간이 짧은 것이 장점이고, 약점은 불과 좌굴이다.
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- 플랜지·커버플레이트는 휨모멘트, 웨브는 전단력, 스티프너는 웨브 좌굴, 스터드 볼트는 합성보의 수평 전단력 전달(전단연결재)을 맡는다. 데크 플레이트는 강판을 골 모양으로 성형해 슬래브의 거푸집 겸 보강재로 쓴다. 크레이터는 용접 끝부분에 생기는 오목한 결함이다.
- H형강은 H-높이×너비(플랜지 폭)×웨브두께(t1)×플랜지두께(t2) 순으로 적는다. 허니콤보는 H형강 웨브를 지그재그로 절단한 뒤 위아래를 어긋나게 용접해 육각형 구멍이 뚫린 보다.
- 용접·시공 용어: 턴버클은 와이어로프 등 선재를 죄는 조임구로, 스터드 용접의 불량을 막는 부재가 아니다. 엔드탭은 용접선 단부에 붙여 시작부·종단부의 결함을 막는 보조판, 스캘럽은 용접이음끼리의 교차를 피하기 위한 원호상의 구멍이다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
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구조용 강재의 기호와 강도
구조용 강재의 표준과 기호를 정한 국가건설기준(KDS 14 31 05)의 표에서 일반 구조용 압연 강재는 SS, 용접 구조용 압연 강재는 SM, 용접 구조용 내후성 열간 압연 강재는 SMA, 일반 구조용 경량 형강은 SSC로 표기한다. 건축구조용 압연강재는 SN, 건축구조용 열간압연형강은 SHN이다. 강재 기호의 숫자는 판두께 16 mm 이하에서의 항복강도를 나타내고, 끝의 A·B·C는 충격흡수에너지에 따른 품질 등급이다. SM275의 항복강도는 판 두께 16 mm 이하 275 MPa, 16 mm 초과 40 mm 이하 265 MPa, 40 mm 초과 75 mm 이하 255 MPa, 75 mm 초과 100 mm 이하 245 MPa, 100 mm 초과 235 MPa이다. 같은 강종이라도 판 두께가 두꺼울수록 항복강도 기준값이 낮아진다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 19문항 중 18문항의 근거H형강 부재 요소의 역할
H형강에서 위아래 수평판이 플랜지, 둘을 잇는 수직판이 웨브다. 단면 2차모멘트에 기여가 큰 플랜지가 휨모멘트를, 중립축 부근에서 전단응력이 큰 웨브가 전단력을 주로 부담한다. 커버 플레이트는 플랜지에 덧대어 휨내력을 보강하고, 스티프너는 웨브에 덧대어 웨브의 좌굴을 막는 보강판이다. 판요소의 국부좌굴은 폭두께비로 제한하고, 웨브의 전단좌굴·국부 압축에는 스티프너로 보강한다. 전단연결재는 합성부재의 2가지 다른 재료 사이의 전단력을 전달하도록 강재에 용접되고 콘크리트 속에 매입된 스터드, ㄷ형강, 플레이트 또는 다른 형태의 강재다(KDS 14 31 05 1.4). H형강은 H-높이×너비×웨브두께(t1)×플랜지두께(t2)의 차례로 치수를 적는다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 19문항 중 18문항의 근거강재의 성질
탄소량이 증가하면 인장강도·경도는 증가하고 연신율·충격값·용접성은 감소한다. TMCP(열가공제어) 강재는 제어압연·가속냉각으로 결정립을 미세화하여 탄소당량을 낮추고 두꺼운 판의 용접성과 인성을 높인 강재다. 강재는 온도가 낮아지면 인성이 떨어져 취성파괴가 쉬워진다. 강재는 강도가 크고 균질하며 공장 제작으로 공기가 짧으나, 고열에 약하고 압축재는 좌굴에 취약하다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 19문항 중 18문항의 근거