TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(1) 이 기준은 하중저항계수설계법에 따른 강구조 부재의 해석 및 설계방법과 최소한의 요구조건을 규정한다.
(1) 이 기준의 규정은 강구조 인장부재, 압축부재, 휨부재, 조합력과 비틀림부재 및 기타 부재의 설계에 적용한다.
(1) KDS 14 31 05(1.3)에 따른다.
(1) KDS 14 31 05(1.4)에 따른다.
(1) KDS 14 31 05(1.5)에 따른다.
(1) KDS 14 31 05(3)에 따른다.
4.1. 인장부재
(1) 이 절은 중심축 인장력을 받는 부재에 적용한다.
4.1.1 세장비 제한
(1) 교량을 제외한 강구조의 경우, 인장을 받는 부재의 설계 시 최대 세장비의 제한은 없다. 다만, 인장력에 기초하여 설계되는 부재의 세장비 은 가급적 300을 넘지 않도록 한다. 이 제한은 인장력을 받는 강봉이나 강대 또는 매달린 부재에는 적용하지 않는다.
(2) 교량 강구조의 경우, 아이바, 봉강, 케이블, 판을 제외한 모든 인장부재의 세장비는 다음을 만족해야 한다.
① 교번응력을 받는 주부재
② 교번응력을 받지 않는 주부
③ 2차 부재
4.1.2 단면적의 산정
4.1.2.1 총단면적
(1) 부재의 총단면적 는 부재축의 직각방향으로 측정된 각 요소단면의 합이다.
4.1.2.2 순단면적
(1) 부재의 순단면적 은 각 요소의 두께와 순폭을 곱한 값들의 합이며 식 (4.1-1) 또는 식 (4.1-2)로 계산한다. 인장과 전단을 받는 부재의 순단면적을 산정하는 경우 볼트구멍의 폭은 KDS 14 31 25 표 4.1-1의 구멍 공칭치수로 한다. 대각선 또는 지그재그선의 한 부분을 지나는 연속된 구멍의 경우, 순폭은 전체 폭에서 일련의 모든 구멍의 직경 또는 슬롯 치수의 합을 빼고 각 게이지에 대한 를 더한 값으로 구한다. 순단면적 은 최소 순단면적을 갖는 파단선으로부터 구한다.
① 정렬배치인 경우
: 연결재의 구멍 공칭치수(mm)
: 부재의 두께(mm)
② 불규칙배치(엇모배치)인 경우
여기서, : 인접한 2개 구멍의 응력 방향 중심간격(mm)
: 연결재 게이지선 사이의 응력 수직방향 중심간격(mm)
그림 4.2.2-1 불규칙배치인 경우,
s와 g의 정의
(2) 볼트구멍이 있는 ㄱ형강의 순단면적은 다리를 동일평면에 전개한 후 산정한다. 이 경우 전개된 인접한 두 면의 구멍의 게이지는 ㄱ형강의 뒷면으로부터 산정한 게이지들의 합에서 두께를 감한 값이다.
(3) 거셋플레이트에 슬롯이 있는 강관을 용접하는 경우 강관의 순단면적은 총단면적에서 슬롯의 전체 단면적을 뺀 것으로 한다.
(4) 플러그용접이나 슬롯용접을 가로지르는 순단면적을 계산할 때 용접재는 순단면적 계산에 포함하지 않는다.
(5) 볼트구멍이 없는 부재의 경우, 순단면적 은 총단면적 과 같다.
4.1.2.3 유효순단면적
(1) 인장부재의 유효순단면적 는 다음과 같이 산정한다.
여기서, : 전단뒤짐계수(표 4.1-1 참조)
(2) H형강, I형강, ㄷ형강, T형강, 단일ㄱ형강 및 쌍ㄱ형강과 같은 개단면의 경우, 전단뒤짐계수 는 부재 총단면적에 대한 연결된 요소 총단면적의 비 이상이어야 한다. 이 규정은 강관과 같은 폐단면과 판재에는 적용하지 않는다.
표 4.1-1 인장재 접합부의 전단뒤짐계수

사례

요소 설명

전단뒤짐계수,

예

1

인장력이 용접이나 연결재를 통해 각각의 단면요소에 직접적으로 전달되는 모든 인장재(사례 4, 5, 6과 같은 경우는 제외한다.)

-

2

인장력이 가로방향 용접과 조합된 길이방향 용접이나 연결재를 통해 단면요소의 일부에 전달되는 경우로, 강관을 제외한 모든 인장재(H형강은 사례7을 적용할 수도 있고, ㄱ형강은 사례8을 적용할 수 있다.)

3

인장력이 단면요소의 일부에 가로방향 용접을 통해서만 전달되는 모든 인장재

그리고

직접 접합된 요소의 면적

-

41)

인장력이 길이방향 용접만을 통해서 전달되는 경우로, 판재, ㄱ형강, 힐에서 용접되는 ㄷ형강, T형강, 연결된 요소를 갖는 H형강 (의 정의는 사례 2 그림 참조)

5

강관에서 슬롯을 통과하는 하나의 동일 중심의 거셋플레이트를 갖는 원형 강관

6

각형강관

하나의 동일 중심의 거셋플레이트가 있는 경우

양측면에 거셋플레이트가 있는 경우
사례

요소 설명

전단뒤짐계수,

예

7

H형강 또는 T형강 (사례2와 비교하여 큰 값의 를 사용할 수 있다.)

하중방향으로 매 열당 3개 이상의 연결재로 접합한 플랜지 연결의 경우

-

하중방향으로 매 열 당 4개 이상의 연결재로 접합한 웨브연결의 경우

-

8

단일 ㄱ형강 혹은 쌍 ㄱ형강

(사례2와 비교하여 큰 값의 를 사용할 수 있다.)

하중방향으로 매 열 당 4개 이상의 연결재가 있는 경우

-

하중방향으로 매 열 당 3개의 연결재가 있는 경우(하중방향으로 열당 3개의 연결재 보다 작은 경우 사례2를 사용)

-

주 ) : 연결면에 대해서 90°로 측정된 각형강관 부재의 전체 폭(mm), : 원형강관의 외경(mm), : 연결면에서 측정된 각형강관의 전체 높이(mm), : T형강의 경우 단면의 깊이(mm), 절단된 T형강의 경우 단면의 깊이(mm), : 연결의 길이, : 플레이트의 폭(mm), : 연결의 편심(mm),

주1) 인 경우 과 는 용접크기의 4배 이상이어야 한다.
4.1.3 인장강도
(1) 인장재의 설계인장강도 은 총단면의 항복한계상태과 유효순단면의 파단한계상태에 대해 식 (4.1-4)과 식 (4.1-5)에 의해 산정된 값 중 작은 값으로 한다.
4.1.3.1 총단면의 항복한계상태
(1) 총단면의 항복에 대한 설계인장강도는 다음 식과 같다.
여기서, : 부재의 총단면적(mm2)
: 항복강도(MPa)
: 공칭인장강도(N)
4.1.3.2 유효순단면의 파단한계상태
(1) 유효순단면의 파단에 대한 설계인장강도는 다음 식과 같다.
여기서, : 유효 순단면적(mm2)
: 인장강도(MPa)
(2) 구멍이 없는 부재가 용접에 의해 접합되는 경우 식 (4.1-5)에서 사용된 유효순단면적은 4.1.2.3에 따른다. 구멍 또는 슬롯에 플러그, 슬롯 또는 필릿용접이 사용된 접합부에서, 구멍을 지나는 유효순단면적은 식 (4.1-5)을 적용하여 산정한다.
4.1.4 조립 인장부재
판재와 형강 등으로 조립 인장부재를 구성하는 경우 조립부재가 일체가 되도록 다음 조건에 맞게 적절하게 조립해야 한다.
(1) 판재와 형강 또는 2개의 판재로 구성되어 연속적으로 접촉되어 있는 조립 인장부재의 재축방향 긴결간격은 다음 값 이하로 해야 한다.
① 도장된 부재 또는 부식의 우려가 없어 도장되지 않은 부재의 경우 얇은 판 두께의 24배 또는 300 mm
② 대기 중 부식에 노출된 도장되지 않은 내후성강의 경우 얇은 판두께의 14배 또는 180 mm
(2) 끼움재를 사용한 2개 이상의 형강으로 구성된 조립인장재는 개별부재의 세장비가 가급적 300을 넘지 않도록 한다.
(3) 레이싱, 유공 덮개판 또는 레이싱이 없는 띠판은 조립 인장부재의 개구면에 사용할 수 있으며, 다음 조건에 맞도록 해야 한다.
① 띠판의 부재 축방향 길이는 개별부재를 연결하는 용접 또는 연결재 열 사이 거리의 2/3 이상이야 하고 , 그러한 띠판의 두께는 이들 열 사이거리의 1/50 이상 되어야 한다.
② 띠판에서의 단속용접 또는 연결재의 재축방향 간격은 150 mm 이하로 한다.
③ 개별부재 사이의 연결재의 부재 축방향 간격은 연결재 사이의 임의의 부재에서 세장비가 가급적 300이하가 되도록 한다.
4.1.5 핀접합부재
4.1.5.1 인장강도
(1) 핀접합부재의 설계인장강도 은 인장파단, 전단파단, 지압 및 항복의 한계상태 중 가장 작은 값으로 한다.
4.1.5.1.1 유효순단면적에 대한 인장파단
(1) 유효순단면의 인장파단에 대한 공칭인장강도는 다음 식과 같다.
여기서, : 유효연단거리 (= 2+16)(mm)
다만, 볼트구멍 연단으로부터 작용하는 힘의 직각방향으로 측정한 부재의 연단까지 거리보다 크지 않아야 한다.
: 판재의 두께(mm)
4.1.5.1.2 유효단면적에 대한 전단파단
(1) 유효단면의 전단파단에 대한 공칭인장강도는 다음 식과 같다.
여기서, (mm2)
: 핀구멍의 연단으로부터 힘의 방향과 평행하게 측정한 부재의 연단까지의 최단거리(mm)
: 핀직경(mm)
4.1.5.1.3 핀의 투영면적에 대한 지압
(1) 핀의 투영면적에 대한 지압에 의한 설계인장강도는 KDS 14 31 25(4.1.7)에 따른다.
4.1.5.1.4 총단면적에 대한 항복
(1) 총단면의 항복에 의한 설계인장강도는 식 (4.1-4)에 따라 산정한다.
4.1.5.2 핀접합부재의 구조제한
(1) 강구조 건축물을 포함한 일반 강구조의 핀접합부재에 대한 구조제한은 다음과 같다.
① 핀 구멍은 작용하중의 직각인 방향으로 부재의 가장자리 사이 중간에 위치해야 한다.
② 핀이 전하중상태에서 피접합재들 간의 상대변위를 발생시킬 경우, 핀구멍의 직경은 핀직경보다 1 mm를 초과하여 크면 안 된다.
③ 핀구멍이 있는 플레이트의 폭은 이상이어야 하며, 핀 구멍의 베어링 끝을 넘어 부재축에 평행한 핀구멍의 최소 연단거리 는 이상이어야 한다.
④ 핀 구멍 너머의 모서리는 부재의 축에 대해 45°로 절단할 수 있다. 단, 절단부에 수직인 평면에서 핀 구멍 너머의 순단면적은 부재 축에 평행한 핀 구멍 너머에 필요한 것 이상이어야 한다.
(2) 교량강구조의 핀접합부재에 대한 구조제한은 다음과 같다.
① 핀구멍의 중심선을 지나는 횡단면에서 모재판과 핀 보강판의 순단면적의 합은 핀구멍이 없는 단면에서 필요한 모재판의 순단면적의 1.4배 보다 커야 한다.
② 핀구멍을 지나 종방향으로의 모재판과 핀 보강판의 순단면적의 합은 핀구멍이 없는 단면에서 필요한 모재판의 순단면적보다 커야 한다.
③ 핀구멍의 중심은 모재판의 종축선 상에 위치해야 한다. 핀구멍의 직경은 핀의 직경보다 0.8 mm 이상 커서는 안 된다.
④ 최소항복강도가 460 보다 큰 강재의 경우 구멍의 직경은 모재판과 핀 보강판의 두께를 합한 값의 5배를 초과해서는 안 된다.
⑤ 모재판과 핀 보강판의 두께의 합은 구멍 끝에서 모재 판 또는 보강판의 연단까지의 거리에서 순폭의 12% 이상이어야 한다. 모재판의 두께는 핀구멍이 없는 단면의 폭의 12% 이상이어야 한다.
4.1.6 아이바
4.1.6.1 인장강도
(1) 아이바의 인장강도는 4.1.3에 따른다. 다만, 아이바 몸체의 단면적은 로 한다. 아이바 몸체의 폭은 두께의 8배를 초과하지 않도록 한다.
4.1.6.2 아이바의 구조제한
(1) 강구조 건축물을 포함한 일반 강구조 아이바에 대한 구조제한은 다음과 같다.
① 아이바는 핀구멍에 보강 없이 균일한 두께를 가져야 하며, 핀구멍과 동심원을 이루는 둘레가 원형 머리를 가져야 한다.
② 아이바의 원형 머리부분과 몸체 사이부분의 전환 반지름은 아이바 머리의 직경 이상이어야 한다.
③ 핀 직경은 아이바 몸체폭의 7/8배 이상이어야하고, 핀 구멍의 직경은 핀 직경보다 1 mm를 초과하여 크면 안 된다.
④ 가 460를 초과하는 강재의 구멍직경은 플레이트 두께의 5배를 초과할 수 없고 아이바 몸체의 폭은 그에 따라 감소시켜야 한다.
⑤ 핀 플레이트와 필러 플레이트를 밀착접촉으로 조임하기 위해 외부 너트를 사용하는 경우에만 13 mm 미만의 플레이트 두께가 허용된다.
⑥ 구멍 끝에서부터 힘과 직각 방향의 플레이트 가장자리(측단)까지의 폭은 아이바 몸체폭의 2/3배보다 커야 하고, 3/4배 이하이어야 한다.
(2) 교량 강구조의 아이바에 대한 구조제한은 다음과 같다.
① 아이바의 두께는 13 mm 이상 그리고 50 mm 이하이어야 한다.
② 핀구멍의 중심선에서 측정한 머리부분의 순폭은 필요한 몸체부의 폭의 135% 이상이어야 한다.
③ 핀구멍을 지나 아이바의 길이방향에서 측정한 머리부분의 순폭은 몸체부 폭의 75% 이상이어야 한다.
④ 몸체부의 폭은 두께의 8배를 초과해서는 안 된다.
⑤ 핀구멍의 중심은 아이바 몸체의 중심축 선상에 있어야 한다.
⑥ 핀구멍의 직경은 핀의 직경보다 0.8 mm 이상 커서는 안 된다.
⑦ 최소항복강도가 460 보다 큰 강재를 사용할 경우 구멍의 직경은 아이바 두께의 5배를 초과할 수 없다.
4.1.6.3 연결
(1) 여러 개의 아이바가 동시에 사용될 경우 가능한 한 서로 평행해야 하고, 연결되는 부재의 중심면에 대하여 대칭으로 배열해야 한다. 아이바는 횡방향 이동 및 사교에서 발생할 수 있는 횡방향 뒤틀림에 대하여 구속해야 한다.
(2) 인접한 아이바의 간격은 13 mm 이상이어야 한다. 동일한 핀으로 연결된 인접한 아이바의 사이를 고리모양으로 된 끼움재를 사용해야 한다. 대각선으로 교차하는 아이바 간격이 작을 경우 교차점에서 서로 크램핑시켜야 한다.
4.2. 압축부재
(1) 이 절은 중심축 압축력을 받는 부재에 적용한다.
(1) 설계압축강도 은 다음과 같이 산정한다. 공칭압축강도 은 적용하는 휨좌굴, 비틀림좌굴, 휨-비틀림좌굴의 한계상태 중 작은 값으로 한다. 강도저항계수는 을 적용한다. 표 4.2-1은 압축부재 단면의 형상과 세장판 유무에 따라 적용하는 절과 그 한계상태를 나타낸다.
표 4.2-1 압축부재에 적용하는 절과 한계상태

단면

세장판이 없는 경우

(비세장판 단면)

세장판이 있는 경우

(세장판 단면)

절

한계상태

절

한계상태

4.2.3

4.2.4

휨좌굴

비틀림좌굴

4.2.7

국부좌굴

휨좌굴

비틀림좌굴

4.2.3

4.2.4

휨좌굴

휨비틀림좌굴

4.2.7

국부좌굴

휨좌굴

휨비틀림좌굴

4.2.3

휨좌굴

4.2.7

국부좌굴

휨좌굴

4.2.3

휨좌굴

4.2.7

국부좌굴

휨좌굴

4.2.3

4.2.4

휨좌굴

휨비틀림좌굴

4.2.7

국부좌굴

휨좌굴

휨비틀림좌굴

4.2.3

4.2.4

4.2.6

휨좌굴

휨비틀림좌굴

4.2.6

4.2.7

국부좌굴

휨좌굴

휨비틀림좌굴

4.2.5

4.2.5

4.2.3

휨좌굴

해당없음

해당없음

ㄱ형강을 제외한 비대칭 단면

4.2.4

휨비틀림좌굴

4.2.7

국부좌굴

휨비틀림좌굴
4.2.1.1 국부좌굴에 대한 단면의 분류
(1) 압축력을 받는 판요소의 단면은 비세장판 단면 및 세장판 단면으로 구분된다.
① 비세장판 단면 : 압축 판요소의 폭두께비 가 표 4.2-2의 를 초과하지 않는 비세장판요소의 단면 ()
② 세장판 단면 : 단면을 구성하는 요소 중 하나 이상의 압축 판요소의 폭두께비 가 표 4.2-2의 를 초과하는 세장판요소인 단면 ()
4.2.1.1.1 자유돌출판(비구속판요소)
(1) 압축력 방향과 평행한 면 중에서 한 쪽 면에만 지지되어 있는 자유돌출판(비구속판요소)의 폭은 다음 값을 취하고, 그 치수는 표 4.2-2에 따른다.
① I, H형강 및 T형강 플랜지에 대한 폭 는 전체 플랜지폭 의 반이다.
② ㄱ형강의 다리, ㄷ형강 및 Z형강의 플랜지에 대한 폭 는 전체 공칭치수이다.
③ 플레이트에 대한 폭 는 자유단으로부터 연결재의 첫 번째 줄 혹은 용접선까지의 길이이다.
④ T형강의 스템에 대한 는 단면의 전체 공칭높이로 한다.
4.2.1.1.2 양연지지판(구속판요소)
(1) 압축력 방향과 평행한 양쪽 면에 지지된 양연지지판(구속판요소)의 폭은 다음 값으로 취하고, 그 치수는 표 4.2-2에 따른다.
① 압연이나 성형단면의 웨브에 대하여, 는 각 플랜지에서 필릿이나 모서리반경을 감한 플랜지사이의 순간격이다. 는 도심에서 필릿이나 모서리반경을 감한 압축플랜지의 내측 면까지 거리의 2배이다.
② 조립단면의 웨브에 대하여, 는 인접한 연결재의 열간거리 또는 용접한 경우 플랜지 사이의 순간격이며, 는 도심으로부터 압축플랜지에서 제일 가까운 연결재열까지 거리 또는 용접한 경우 압축플랜지의 내측면까지 거리의 2배이다. 는 소성중립축으로부터 압축플랜지에서 제일 가까운 연결재 열까지 거리 또는 용접한 경우 압축플랜지의 내측면까지 거리의 2배이다.
③ 조립단면에서 플랜지 또는 다이아프램 플레이트에 대하여, 폭 는 인접한 연결재의 열간거리 또는 용접선간의 거리이다.
④ 각형강관 단면의 플랜지에 대하여, 폭 는 각 변의 내측 모서리 반경을 감한 웨브 사이의 순간격이다. 각형강관 단면의 웨브에 대하여, 는 각 변의 내측 모서리 반경을 감한 플랜지 사이의 순간격이다. 만일 모서리 반경을 알 수 없으면 와 는 각 외측 치수에서 두께의 3배를 감한 값으로 취한다. 여기서, 는 설계벽두께이다. 여기서 는 전기저항용접 각형강관의 경우는 공칭벽두께의 0.93배, 서브머지드 아크용접 각형강관의 경우는 공칭벽두께를 사용한다.
⑤ 유공커버플레이트의 경우, 는 인접한 연결재의 열간 수직거리이고 플레이트의 순단면적은 가장 넓은 구멍이 있는 곳에서 취한다.
4.2.1.1.3 압축판요소의 폭두께비
(1) 압축력을 받는 압축판요소의 비세장판 요소와 세장판 요소를 구분하는 폭두께비 한계값은 표 4.2-2에 따른다.
표 4.2-2 압축력을 받는 압축 판요소의 폭두께비

단면

구분

판요소에 대한 설명

폭두께비

폭두께비 한계값

예

(비세장/세장)

자 유 돌 출 판

1

- 압연 H형강의 플랜지

-압연 H형강으로부터 돌출된 플레이트

- 서로 접한 쌍ㄱ형강의 돌출된 다리

- ㄷ형강의 플랜지

- T형강의 플랜지

2

- 용접 H형강의 플랜지

-용접 H형강으로부터 돌출된 플레이트 또는 ㄱ형강 다리

1)

3

- ㄱ형강의 다리

- 낄판을 낀 쌍ㄱ형강의 다리

- 그 외 모든 한쪽만 지지된 판 요소

4

- T형강의 스템

양 연 지 지 판

5

- 2축 대칭 H형강의 웨브와 ㄷ형강

6

-균일한 두께를 갖는 각형강관과 박스의 벽

7

- 플랜지 커버플레이트

-연결재 또는 용접선 사이의 다이아프램 플레이트

8

- 그 외 모든 양쪽이 지지된 판요소

9

- 원형강관

주 1) , 여기서
4.2.2 유효길이와 세장비 제한
(1) 강구조 건축물과 일반 강구조의 경우, 유효길이계수 와 기둥의 유효세장비()의 산정은 표 4.2-3에 따른다. 압축력에 기초하여 설계되는 부재의 유효세장비()는 가급적 200을 넘지 않도록 한다.
(2) 교량 강구조의 경우, 압축부재의 세장비는 다음을 만족해야 한다.
① 주부재 :
② 가새 :
여기서, : 휨좌굴에 대한 비지지길이(mm)
: 단면2차반경(mm)
: 표 4.2-3에서 결정되는 유효길이계수
: 부재의 유효길이 (mm)
(3) 다음 조건을 만족할 때 회전반경은 단면의 일부를 제외한 가상단면으로 계산할 수 있다.
① 실제 단면적과 회전반경에 의한 부재의 저항강도가 설계하중을 초과하고,
② 감소된 단면적과 그 회전반경에 의한 가상부재의 저항강도가 설계하중을 초과할 경우
표 4.2-3 유효길이계수

기둥의

좌굴형태를

점선으로

표시

이론값

0.5

0.7

1.0

1.0

2.0

2.0

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
4.2.3 비세장판 단면을 가진 부재의 휨좌굴에 대한 압축강도
(1) 이 조항은 균일압축을 받는 비세장판 요소의 단면으로 된 압축부재에 적용된다. 비틀림에 대한 유효 비지지길이가 휨좌굴에 대한 유효 비지지길이보다 큰 경우, H형강이나 그와 유사한 형상의 기둥의 설계는 4.2.4를 따른다. 공칭압축강도 은 휨좌굴에 대한 한계상태에 기초하여 다음과 같이 산정한다.
(2) 임계좌굴응력 은 다음과 같이 산정한다.
① 또는 인 경우
② 또는 인 경우
여기서, : 탄성좌굴해석을 통하여 구하는 탄성좌굴응력
(MPa) (4.2-4)
: 부재의 총단면적(mm2)
: 강재의 항복강도(MPa)
: 강재의 탄성계수(MPa)
: 유효길이계수
: 부재의 횡좌굴에 대한 비지지길이(mm)
: 좌굴축에 대한 단면2차반경(mm)
4.2.4 비세장판 단면을 가진 부재의 비틀림좌굴 및 휨비틀림좌굴에 대한 압축강도
(1) 이 절은 비세장판 단면을 가지는 부재로서, 1축대칭 부재, 비대칭 부재, ＋형 또는 조립부재와 같은 2축대칭 부재, 비틀림에 대한 비지지길이가 휨좌굴에 대한 비지지길이를 초과하는 2축대칭 부재에 적용한다. 또한 인 단일ㄱ형강 부재의 경우에도 적용된다. 여기서, 는 가장 긴 다리의 폭이며 는 두께이다.
(2) 공칭압축강도 은 비틀림좌굴과 휨비틀림좌굴에 대한 한계상태에 기초하여 다음과 같이 산정한다.
(3) 임계좌굴응력 은 식 (4.2-2) 또는 식 (4.2-3)에 의해 계산하며, 이 경우에 적용되는 비틀림 또는 휨비틀림 탄성 좌굴응력()은 다음과 같이 산정한다.
① 전단중심을 중심으로 비틀리는 2축대칭 부재의 경우
② 전단중심을 중심으로 비틀리는 축에 대칭인 1축대칭 부재의 경우
ㄷ형강과 같이 축에 대칭인 1축대칭 부재의 경우 식 (4.2-9)는 대신 를 적용한다.
③ 전단중심을 중심으로 비틀리는 비대칭 부재의 경우 다음 3차 방정식의 해 중 가장 작은 해를 를 사용한다.
여기서, , ,
: 축에 대해서 휨좌굴에 대한 유효길이계수
: 축에 대해서 비틀림좌굴에 대한 유효길이계수
: 전단중심에 대한 극2차반경(mm)
: 단면의 도심에서 전단중심까지의 거리(mm)
2축대칭 H형단면의 경우, 값을 사용할 수 있다. 여기서, 는 플랜지 도심 간의 거리를 나타낸다. T형강과 쌍ㄱ형강의 경우, 를 계산할 때 를 포함한 항을 삭제하고 를 0으로 놓는다.
④ 전단중심으로부터 떨어진 횡지지를 갖는 부재의 경우, 탄성비틀림좌굴하중 은 해석을 통해 결정한다.
4.2.5 단일ㄱ형강 압축부재
(1) 단일ㄱ형강 부재의 공칭압축강도 은 4.2.3 또는 4.2.7에 의한 휨좌굴 한계상태 또는 4.2.4에 의한 휨비틀림좌굴에 대한 가장 낮은 값으로 산정한다. 휨비틀림 좌굴은 일 때는 고려하지 않아도 된다.
(2) 단일ㄱ형강 압축부재의 편심에 대한 효과는 다음의 조건 ①~⑤를 만족할 경우 무시할 수 있으며, 4.2.5.1 또는 4.2.5.2에 규정한 유효세장비 중 하나를 사용하여 압축부재를 평가할 수 있다.
① 동일한 하나의 다리를 통하여 양단에서 압축력을 받는 부재
② 용접이나 최소한 2개의 볼트로 접합되어있는 부재
③ 중간 횡하중이 없는 경우
④ 단면에서 계산된 이 200을 초과하지 않는 경우
⑤ 부등변ㄱ형강의 경우, 짧은 다리의 폭에 대한 긴 다리의 폭의 비가 1.7보다 작은 경우
(3) 조건①~⑤를 만족하지 않는 단일ㄱ형강 압축부재는 축력과 휨의 조합된 힘을 받는 부재에 대한 4.4의 규정에 따른다.
4.2.5.1 개별 부재 또는 거셋 플레이트나 현의 동일한 면에 부착된 인접한 웨브 부재가 있는 평면 트러스의 웨브 부재인 ㄱ형강의 경우
(1) 등변ㄱ형강 또는 긴 다리로 접합된 부등변ㄱ형강의 경우
(2) 짧은 다리를 통하여 접합된 부등변ㄱ형강에서, 식 (4.2-11)과 식 (4.2-12)로부터 계산된 는 을 더하여 증가시킨다. 다만, 는 이상이어야 한다.
4.2.5.2 거셋 플레이트 또는 현의 동일한 면에 부착된 인접한 웨브 부재가 있는 박스 또는 입체트러스의 웨브 부재인 ㄱ형강의 경우
(2) 다리길이의 비가 1.7 이하이고 짧은 다리가 접합된 부등변ㄱ형강에서, 식 (4.2-13)과 식 (4.2-14)로부터 계산된 는 을 더하여 증가시킨다. 다만, 는 이상이어야 한다.
여기서, : 트러스 현 중심선에서 작업점 사이의 부재 길이(mm)
: 단축에 대해 좌굴에 대한 부재의 유효길이(mm)
: ㄱ형강의 긴 쪽 다리의 길이(mm)
: ㄱ형강의 짧은 쪽 다리의 길이(mm)
: 접합된 다리에 평행한 기하학적 축에 대한 단면2차반경(mm)
: 약축에 대한 단면2차반경(mm)
4.2.6 조립 압축재
4.2.6.1 압축강도
(1) 볼트나 용접으로 접합되거나 또는 유공커버플레이트나 타이플레이트를 갖는 레이싱으로 접합된 개단면을 1개 이상 갖고 있는 2개의 부재로 구성된 조립부재에 적용한다. 단부 연결은 용접하거나 인장조임볼트로 연결하여야 한다.
(2) 볼트나 용접으로 접합된 2개의 부재로 구성된 조립압축재의 공칭압축강도는 다음과 같이 수정하여 4.2.3, 4.2.4 또는 4.2.7에 따라 산정한다. 보다 정확한 해석을 하는 대신 좌굴모드가 각 개별부재간의 접합재에 전단력을 발생시키는 상대변형을 포함하고 있다면 대신에 다음과 같이 산정된 을 사용한다.
① 밀착조임된 중간 연결재의 경우
② 용접이나 전인장조임 볼트로 접합된 중간 연결재의 경우
가. 일 때
나. 일 때
여기서, : 조립부재의 수정된 세장비
: 고려하는 좌굴방향으로 단일부재로 거동하는 조립부재의 세장비
: 조립부재의 유효길이
= 0.5 (서로 맞닿은 ㄱ형강일 경우)
= 0.75 (서로 맞닿은 ㄷ형강일 경우)
= 0.86 (다른 모든 경우)
: 연결재 사이의 길이(mm)
: 개별부재의 최소 단면2차반경(mm)
4.2.6.2 구조제한 사항
(1) 2개 이상의 형강들로 구성된 조립압축재의 개별 구성요소들은 파스너 사이의 각 개재의 세장비 가 조립부재의 주요 세장비의 3/4배를 초과하지 않도록 간격 로 서로 접합한다. 여기서 는 각 구성요소의 세장비를 계산하는데 사용되는 최소 단면2차반경이다.
(2) 지압 지지되는 조립압축재의 단부에서 개재 상호간의 접합은 ① 용접길이가 조립재의 최대폭 이상이 되도록 연속용접하거나, ② 조립재 최대폭의 1.5배 구간에 대하여 길이방향으로 볼트직경의 4배 이하 간격으로 볼트접합한다.
조립 압축재의 길이를 따라, 단부 접합부 사이의 단속용접 또는 볼트의 길이방향 간격은 소요강도를 전달하기에 적절해야 한다. 연속적으로 접촉하는 판재와 형강 또는 2개의 판요소들을 접합하는 파스너의 길이방향 간격에 대한 제한조건은 KDS 14 31 25(4.1.1.10)에 규정하고 있다. 덧판을 사용한 조립 압축재의 경우, 구성재의 모서리를 따라 단속용접하거나, 또는 각 단면의 모든 게이지선에서 파스너 접합할 때 그 최대간격은 가장 얇은 덧판 두께의 배 및 300 mm 이하로 하여야 한다. 파스너가 엇모배치될 경우 각 게이지선에서 파스너의 최대간격은 가장 얇은 덧판 두께의 배 그리고 460 mm 이하로 하여야 한다.
(3) 유공커버플레이트형식 조립압축재
형강과 유공판으로 구성된 유공커버플레이트형식 조립압축재는 다음 조건에 맞도록 구성하여야 한다.
① 폭두께비는 4.2.1.1의 제한조건을 만족해야 한다.
② 응력방향의 개구부의 길이는 개구부 폭의 2배 이하로 한다.
③ 응력방향의 개구부 순간격은 조립압축재 개재를 연결시키는 용접 또는 파스너 열사이의 최소거리 이상이 되어야 한다.
④ 개구부의 모서리는 곡률반경이 38 mm 이상이어야 한다.
(4) 유공커버플레이트형식 대안 조립압축재
① 래티스 설치에 지장이 있는 경우 그 부분의 양단부와 중간부에 띠판을 설치할 수 있으며, 이때의 띠판은 단부에 가깝게 설치하여야 한다.
② 부재단부에 사용되는 띠판의 폭은 구성요소와 띠판을 연결하는 용접선 또는 파스너열 간격 이상이어야 한다.
③ 부재중간에 사용되는 띠판의 폭은 부재단부 띠판길이의 1/2 이상이어야 한다.
④ 띠판의 두께는 부재의 구성요소와 띠판을 연결시키는 용접선 또는 파스너열 사이 거리의 1/50 이상이어야 한다.
⑤ 띠판의 조립부재에 접합은 용접의 경우 용접길이는 띠판 길이의 1/3 이상이어야 하고 볼트접합의 경우 띠판에 최소한 3개 이상의 파스너로, 응력방향 간격은 파스너 직경의 6배 이하 간격으로 접합하여야 한다.
(5) 래티스형식 조립 압축재
① 평강, ㄱ형강, ㄷ형강, 기타 형강을 래티스로 사용한다.
② 래티스의 재축방향 간격은 조립부재의 플랜지요소 세장비가 부재전체의 최대세장비의 3/4을 초과하지 않도록 한다.
③ 래티스는 조립압축재 설계압축강도의 2%에 상당하는 부재축에 수직인 전단강도를 지지할 수 있어야 한다.
④ 단일 래티스재의 세장비 은 140 이하로 하며, 복 래티스재의 경우 세장비는 200 이하로 하고, 그 교차점을 접합한다.
⑤ 압축력을 받는 래티스의 길이 는 단일래티스 경우 주부재와 래티스를 접합하는 용접 또는 파스너 사이의 비지지된 래티스의 길이이며, 복 래티스의 경우 이 길이의 70%로 한다.
⑥ 부재축에 대한 래티스재의 경사각은 다음과 같이 한다.
단일 래티스 경우：60° 이상
복 래티스 경우 ：45° 이상
⑦ 조립부재의 플랜지요소의 재축방향 용접선 또는 파스너열 사이 거리가 380 mm를 초과하면, 래티스는 복 래티스로 하거나 ㄱ형강으로 하는 것이 바람직하다.
4.2.7 세장판요소를 갖는 압축부재
(1) 균일압축을 받는 단면에 대하여 4.2.1.1에서 정의된 것처럼 세장판단면의 압축부재에 적용한다. 공칭압축강도 은 휨좌굴, 비틀림좌굴 및 휨비틀림좌굴에 근거하여 해당하는 한계상태 중 가장 작은 값으로 다음과 같이 산정한다.
(4.2-18)
여기서, : 감소된 유효폭 , 또는 에 기초하여 계산된 단면의 유효면적 또는 식 (4.2-23) 또 는 식 (4.2-24)로 계산된 단면적의 합
: 4.2.3 또는 4.2.4에 따라 계산된 임계응력. ㄱ형강의 경우 은 단지 4.2.3에 의해 계 산한다.
(2) 유효단면적 는 전체단면적 로부터 로 계산된 감소된 단면적을 감하여 산정할 수 있다.
① 원형강관을 제외한 세장판 부재
세장판 부재의 유효폭 (T형강의 경우 유효폭은 , 웨브에 대해서는 )는 다음과 같이 계산한다.
(4.2-19)
(4.2-20)
여기서, : 부재의 폭(T형강의 경우 폭은 , 웨브에 대해서는 )
: 표 4.2-4로부터 계산된 유효폭 불완전 조정계수
(4.2-21)
: 4.2.1에서 정의된 부재의 폭두께비
: 표 4.2-2에서 정의된 부재의 한계 폭두께비
(4.2-22)
= 식 (4.2-22) 또는 탄성국부좌굴해석에 의한 탄성국부좌굴응력
표 4.2-4 유효폭 불완전 조정계수

사례

세장부재

1

정사각형 또는 사각형 강관을 제외한 보강 부재

0.18

1.31

2

정사각형 또는 사각형 강관 부재

0.20

1.38

3

다른 모든 부재

0.22

1.49
② 원형강관
유효단면적 는 다음과 같이 계산한다.
(4.2-23)
(4.2-24)
여기서, : 원형강관의 외경(mm)
: 두께(mm)
4.3. 휨부재
(1) 하중이 단면의 주축과 전단중심을 통과하여 비틀림이 발생하지 않는 형강 및 조립부재에 적용한다.
4.3.2 형강 및 강관
4.3.2.1 단일부재
4.3.2.1.1 휨강도
4.3.2.1.1.1 일반규정
설계휨강도를 산정할 때 다음의 내용은 이 절에 포함된 모든 부재에 공통적으로 적용한다. 이 절에서 포함하는 단면의 종류는 표 4.3-1과 같고 단면의 폭두께비 제한은 표 4.3-2와 같다.
(1) 설계휨강도의 산정
공칭휨강도 은 4.3.2.1.1.2~4.3.2.1.1.12에 따라 적용한다. 은 4.4의 과 같다.
저항계수는 를 적용한다.
(2) 횡비틀림좌굴 보정계수
모멘트분포가 일정하지 않은 휨부재의 횡비틀림좌굴강도 산정 시 보정계수 는 다음과 같다.
① 자유단이 횡지지되지 않은 캔틸레버와 내민보의 경우
② 횡지지점 사이에 횡하중이 없는 2축 대칭부재에서 는 다음 값을 초과할 수 없다.
가. 횡지지된 양단부의 모멘트 크기가 같고 부호가 같은 경우에는 1.0
나. 횡지지된 양단부의 모멘트 크기가 같고 부호가 반대인 경우에는 2.27
다. 한쪽 단부모멘트가 0인 경우에는 1.67
여기서, : 비지지구간에서 최대모멘트 절댓값(N·mm)
: 비지지구간에서 1/4지점의 모멘트 절댓값(N·mm)
: 비지지구간에서 중앙부의 모멘트 절댓값(N·mm)
: 비지지구간에서 3/4지점의 모멘트 절댓값(N·mm)
복곡률이 발생하는 1축 대칭부재의 경우에는 상하플랜지 모두에 대하여 횡비틀림좌굴강도를 검토한다. 의 값은 모든 경우에 있어서 안전측으로 1.0을 사용할 수 있다.
표 4.3-1 휨부재 단면의 분류

해당 절

단면의 형태

플랜지

웨브

한계상태

4.3.2.1.1.2

조밀단면

조밀단면

항복

횡비틀림좌굴

4.3.2.1.1.3

비조밀단면

세장판 단면

조밀단면

횡비틀림좌굴

플랜지 국부좌굴

4.3.2.1.1.4

조밀단면

비조밀단면

세장판 단면

조밀단면

비조밀단면

항복

횡비틀림좌굴

플랜지 국부좌굴

인장플랜지 항복

4.3.2.1.1.5

조밀단면

비조밀단면

세장판 단면

세장판 단면

항복

횡비틀림좌굴

플랜지 국부좌굴

인장플랜지 항복

4.3.2.1.1.6

조밀단면

비조밀단면

세장판 단면

-

항복

플랜지 국부좌굴

4.3.2.1.1.7

조밀단면

비조밀단면

세장판 단면

조밀단면

비조밀단면

항복

플랜지 국부좌굴

웨브 국부좌굴

4.3.2.1.1.8

-

-

항복

국부좌굴

4.3.2.1.1.9

조밀단면

비조밀단면

세장판 단면

-

항복

횡비틀림좌굴

플랜지 국부좌굴

4.3.2.1.1.10

-

-

항복

횡비틀림좌굴

플랜지 국부좌굴

4.3.2.1.1.11

-

-

항복

횡비틀림좌굴

4.3.2.1.1.12

ㄱ형강을 제외한

비대칭 단면

-

-

모든 한계상태

포함
표 4.3-2 휨부재 단면의 폭두께비 제한

판요소에 대한 설명

폭

두께비

폭두께비 제한 값

예

(조밀/비조밀)

(비조밀/세장)

자유돌출판

①

압연 H형강, ㄷ형강 및 T형강의 플랜지

②

2축 또는 1축 대칭인 용접 H형강의 플랜지

1),2)

③

단일 ㄱ형강의 다리

④

약축 휨을 받는 압연 H형강, ㄷ형강의 플랜지

⑤

T형강의 플랜지

양연지지판

①

-2축 대칭 H형강의 웨브

-ㄷ형강의 웨브

②

1축 대칭 H형강의 웨브

③

균일한 두께를 갖는 각형강관과 박스의 플랜지

④

-플랜지 커버플레이트

-연결재 또는 용접선 사이의 다이아프램 플레이트

⑤

각형강관과 박스의 웨브

⑥

원형강관

주 1) , 여기서

2) : 약축 휨을 받는 경우, 웨브가 세장판 단면인 용접 H형강이 강축 휨을 받는 경우,

그리고 조밀단면 웨브 또는 비조밀단면 웨브이고 인 용접 H형강이 강축 휨을 받는 경우

: 조밀단면 웨브 또는 비조밀단면 웨브이고 인 용접 H형강이 강축 휨을 받는 경우
표 4.3-3 휨을 받는 충전형 합성부재의 압축 강재요소에 대한 폭두께비 제한

구분

폭두께비

(조밀/비조밀)

(비조밀/세장)

(최대허용)

각형강관1)의 플랜지

/

각형강관1)의 웨브

/

원형강관

/

주 1) 사각형 강관 및 두께가 일정한 용접 사각형 강관을 나타냄.
4.3.2.1.1.2 강축 휨을 받는 2축대칭 H형강 또는 ㄷ형강 조밀단면 부재
이 조항은 강축에 대한 휨을 받는 2축대칭 H형강 또는 ㄷ형강 부재의 웨브와 플랜지가 모두 조밀단면인 경우에 적용한다.
(1) 소성모멘트
여기서, : 강재의 항복강도(MPa)
(2) 횡비틀림좌굴강도
① 의 경우에는 횡비틀림좌굴강도를 고려하지 않아도 된다.
② 의 경우
③ 의 경우
여기서, : 보의 비지지길이(mm)
: 단면비틀림상수(mm4)
식 (4.3-5)에서 값은 안전측으로 설계할 경우, 1.0 값을 사용할 수 있다.
소성한계 비지지길이 및 비탄성한계 비지지길이 은 다음과 같이 산정한다.
여기서, (4.3-8)
: 2축대칭 H형강의 경우 (4.3-8a)
: ㄷ형강의 경우 (4.3-8b)
: 상하부 플랜지 간 중심거리(mm)
4.3.2.1.1.3 강축 휨을 받는 2축대칭 H형강(웨브 조밀단면, 플랜지 비조밀 또는 세장판 단면) 부재
이 조항은 강축에 대한 휨을 받는 2축대칭 H형강(웨브 조밀단면, 플랜지 비조밀 또는 세장판 단면) 부재에 적용한다.
(1) 횡비틀림좌굴강도
횡비틀림좌굴강도의 산정은 4.3.2.1.1.2(2)에 따른다.
(2) 압축플랜지 국부좌굴강도
① 비조밀단면 플랜지를 갖는 단면
② 세장판 단면 플랜지를 갖는 단면
: 표 4.3-2에 제시된 조밀단면 플랜지의 한계 폭두께비
: 표 4.3-2에 제시된 비조밀단면 플랜지의 한계 폭두께비
, 0.35≤≤0.76
: 표 4.3-2에 명시된 값
4.3.2.1.1.4 강축 휨을 받는 기타 H형강(웨브 조밀 또는 비조밀단면)부재
이 조항은 비조밀단면 웨브를 갖는 강축에 휨을 받는 2축대칭 H형강 단면과 조밀단면 웨브 또는 비조밀단면 웨브를 갖는 강축에 휨을 받는 1축대칭 H형강 단면에 적용한다. 공칭휨강도 은 압축플랜지 항복강도, 횡비틀림좌굴강도, 압축플랜지 국부좌굴강도 및 인장플랜지 항복강도 중 최솟값으로 한다.
(1) 압축플랜지 항복강도
여기서, 는 압축플랜지의 항복모멘트(N·mm)이다.
① 의 경우에는 횡비틀림좌굴강도를 산정하지 않는다.
여기서, (4.3-14)
가. 의 경우, 의 값은 0으로 한다. 는 축에 대한 압축플랜지의 단면2차모멘트이다. 응력 은 다음과 같이 산정한다.
(가) 의 경우
(4.3-16a)
(나) 의 경우
(4.3-16b)
항복한계상태에서의 한계 비지지길이 는
비탄성 비틀림좌굴 한계상태에서의 한계 비지지길이 은
나. 웨브 소성화계수 는 다음과 같이 산정한다.
㉮ 일 때;
(4.3-19a)
㉯ 일 때;
(4.3-19b)
(4.3-19c)
: 압축, 인장플랜지 각각의 탄성단면계수(mm3)
: 압연형강의 경우 중립축으로부터 압축플랜지의 내측면 거리에서 모살 또는 코너반경을 제외한 거리의 2배 값; 조립단면의 경우 중립축으로부터 파스너선 사이의 거리 또는 용접한 경우에는 플랜지의 내측면 거리의 2배 값(mm)
: 웨브두께(mm)
: 표 4.3-2의 조밀단면 웨브의 한계 폭두께비
: 표 4.3-2의 비조밀단면 웨브의 한계 폭두께비
다. 횡비틀림좌굴에 대한 유효단면2차반경 는 다음과 같이 산정한다.
(가) 사각형 압축플랜지를 갖는 H형강 부재의 경우
여기서, (4.3-21)
(나) 압축플랜지에 ㄷ형강으로 캡을 씌우거나 커버플레이트가 부착된 H형강 부재의 경우 사각형 압축플랜지를 갖는 H형강 부재의 경우, 다음의 근사식을 대신 사용할 수 있다.
여기서, : 압축플랜지와 압축 측 웨브의 1/3에 해당하는 면적을 합한 단면의 축에 대한 단면2차반경(mm)
(3) 압축플랜지 국부좌굴강도
① 조밀단면 플랜지인 경우에는 압축플랜지 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
② 비조밀단면 플랜지의 경우
③ 세장판 단면플랜지의 경우
여기서, : 식 (4.3-16a) 또는 식 (4.3-16b)에 따라 산정한다.
: 웨브 소성화계수. 4.3.2.1.1.4(2)나 에 따라 산정한다.
: 표 4.3-2의 조밀단면 플랜지 한계 폭두께비
: 표 4.3-2의 비조밀단면 플랜지 한계 폭두께비
(4) 인장플랜지 항복강도
① 의 경우 인장플랜지 항복강도를 산정하지 않는다.
인장플랜지 항복 시 적용하는 웨브단면 소성화계수 는 다음과 같이 산정한다.
가. 의 경우
(가) 일 때
(4.3-26a)
(나) 일 때
(4.3-26b)
나. 의 경우
(4.3-26c)
: 표 4.3-2의 조밀단면 웨브 한계 폭두께비
: 표 4.3-2의 비조밀단면 웨브 한계 폭두께비
4.3.2.1.1.5 강축 휨을 받는 세장판 단면웨브를 갖는 1축 또는 2축대칭 H형강 부재
이 조항은 강축에 휨을 받는 세장판 단면웨브를 갖는 1축 또는 2축대칭 H형강 부재에 적용한다. 공칭휨강도 은 압축플랜지 항복강도, 횡비틀림좌굴강도, 압축플랜지 국부좌굴강도 및 인장플랜지 항복강도 중 최솟값으로 한다.
(4.3-28)
(4.3-29)
(4.3-30)
여기서, : 식 (4.3-17)에 따라 산정한다.
(4.3-31)
(4.3-32)
여기서,는 식 (4.3-21)에 따라 산정하며 10을 초과할 수 없다. 는 4.3.2.1.1.4에 제시된 횡좌굴에 대한 유효단면2차반경이다.
(4.3-33)
① 조밀단면 플랜지를 갖는 단면의 경우에는 압축플랜지 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
② 비조밀단면 플랜지를 갖는 단면의 경우
(4.3-34)
③ 세장판 단면플랜지를 갖는 단면의 경우
(4.3-35)
여기서, , 0.35≤≤0.76
: 압연강재의 경우 모살 또는 코너반경을 제외한 플랜지 간 순거리, 조립단면의 경우 파스너선 사이의 거리 또는 용접한 경우에는 플랜지 간 순거리 (mm)
(4.3-36)
4.3.2.1.1.6 약축 휨을 받는 H형강 또는 ㄷ형강 부재
이 조항은 약축에 휨을 받는 H형강 또는 ㄷ형강 부재에 적용한다. 공칭휨강도 은 항복강도(소성모멘트) 및 플랜지 국부좌굴강도 중 최솟값으로 한다.
(1) 항복강도
(4.3-37)
여기서, : 약축에 대한 소성단면계수(mm3)
: 약축에 대한 탄성단면계수(mm3)
(2) 플랜지 국부좌굴강도
① 조밀단면 플랜지를 갖는 단면의 경우에는 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
(4.3-38)
(4.3-39)
여기서, (4.3-40)
: 축에 대한 탄성단면계수(mm3); ㄷ형강의 경우 최소단면계수
: 플랜지의 두께(mm)
4.3.2.1.1.7 각형강관
이 조항은 강축 또는 약축 휨을 받는 조밀 또는 비조밀단면 웨브 및 조밀, 비조밀 또는 세장판 단면플랜지를 갖는 직사각형, 정사각형 및 2축대칭 각형강관에 적용한다. 공칭휨강도 은 항복강도(소성모멘트), 플랜지 국부좌굴강도 및 웨브 국부좌굴강도의 한계상태 중 최솟값으로 한다.
(4.3-41)
여기서, : 소성단면계수(mm3)
① 조밀단면 플랜지를 갖는 단면의 경우에는 플랜지 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
(4.3-42)
여기서, : 플랜지의 폭(mm)
: 탄성단면계수(mm3)
(4.3-43)
여기서, : 압축플랜지의 유효폭 에 대한 유효단면계수
(4.3-44)
(3) 웨브 국부좌굴강도
① 조밀단면의 경우에는 웨브 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
② 비조밀 웨브를 갖는 단면의 경우에는
(4.3-45)
여기서, : 웨브의 폭(mm)
: 웨브의 두께(mm)
4.3.2.1.1.8 원형강관
이 조항은 비가 보다 적은 원형강관에 적용한다. 공칭휨강도 은 항복강도(소성모멘트) 및 국부좌굴강도의 한계상태 중 최솟값으로 한다.
(4.3-46)
(2) 국부좌굴강도
① 조밀단면인 경우에는 플랜지 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
② 비조밀단면의 경우
(4.3-47)
③ 세장판 단면의 경우
(4.3-48)
여기서, (4.3-49)
: 원형강관의 외경(mm)
: 원형강관의 두께(mm)
4.3.2.1.1.9 T형강 및 쌍ㄱ형강
이 조항은 대칭면에 하중을 받는 T형강 및 쌍ㄱ형강에 적용한다. 공칭휨강도 은 항복강도(소성모멘트), 횡비틀림좌굴강도 및 플랜지 국부좌굴강도의 한계상태 중 최솟값으로 한다.
(4.3-50)
① T형강의 스템과 쌍ㄱ형강의 웨브가 인장인 경우
(4.3-51)
② T형강의 스템이 압축인 경우
(4.3-52)
③ 쌍ㄱ형강의 웨브가 압축인 경우,
(4.3-53)
여기서, (4.3-54)
: 횡비지지길이(mm)
: 비틀림상수(mm4)
(+)부호는 스템이 인장인 경우에 적용하며, ()부호는 스템이 압축인 경우에 적용한다. T형강스템의 연단이 압축을 받는 경우에는 ()부호를 적용한다.
(3) T형강의 플랜지 국부좌굴강도
(4.3-55)
여기서, : 압축플랜지의 탄성단면계수(mm3)
은 다음과 같이 산정한다.
① 휨압축을 받는 조밀플랜지를 갖는 단면의 경우에는 플랜지 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
② 휨압축을 받는 비조밀 플랜지를 갖는 단면의 경우
(4.3-56)
③ 휨압축을 받는 세장판 플랜지를 갖는 단면의 경우
(4.3-57)
(4) 휨압축을 받는 T형강 스템의 국부좌굴강도
(4.3-58)
여기서, : 탄성단면계수(mm3)
임계응력 은 다음과 같이 구한다.
(4.3-59)
(4.3-60)
③ 인 경우
(4.3-61)
4.3.2.1.1.10 단일ㄱ형강
이 조항은 횡비틀림 지지가 있거나 횡비틀림 지지가 없는 단일ㄱ형강에 대하여 적용한다. 연속적인 횡비틀림 지지가 되어 있는 단일ㄱ형강의 경우에는 기본축인 , 축을 기준으로 한 단면제계수를 이용하여 설계가능하며, 연속적인 횡비틀림 지지가 없는 경우에는 단면의 주축(강축, 약축)을 기준으로 한 단면제계수를 이용하여 설계해야 한다. 공칭휨강도 은 항복강도(소성모멘트), 횡비틀림좌굴강도, ㄱ형강 다리의 국부좌굴강도의 한계상태 중 최솟값으로 한다.
(4.3-62)
여기서, : 휨축에 대한 항복모멘트(N·mm)
연속적인 횡비틀림 지지가 없는 경우에 대하여
① 의 경우
(4.3-63)
(4.3-64)
여기서, 는 탄성횡비틀림좌굴모멘트이며 다음과 같이 산정한다.
가. 횡비틀림 지지가 없는 등변ㄱ형강의 경우
(가) 형강의 다리 끝부분이 최대압축을 받는 경우
(4.3-65a)
(나) 형강의 다리 끝부분이 최대인장을 받는 경우
(4.3-65b)
의 값은 축에 대한 단면계수를 사용하여 계산된 항복모멘트에 0.8배를 곱한 값을 취한다.
나. 최대모멘트가 발생한 위치에만 횡비틀림 지지가 되어 있는 경우
의 값은 식 (4.3-65a) 또는 식 (4.3-65b)에 산정된 값에 1.25배를 곱한 값을 취한다.
의 값은 축에 대한 단면계수를 사용하여 산정된 항복모멘트 값을 취한다.
다. 등변ㄱ형강이 강축에 휨을 받는 경우
(4.3-66)
라. 부등변ㄱ형강이 강축에 휨을 받는 경우
(4.3-67)
여기서, : 식 (4.3-1)에 따라 산정한 횡비틀림좌굴 보정계수로 1.5를 초과해서는 안 된다.
: 횡비지지길이(mm3)
: ㄱ형강다리의 두께
여기서, 는 단면중심에서 축의 전단중심까지의 거리이고 는 주축에 대한 단면2차모멘트이다. 압축을 받는 다리길이가 짧은 경우 (+)의 값을, 압축을 받는 다리길이가 긴 경우 ()의 값을 갖는다.
(3) ㄱ형강 다리의 국부좌굴강도
① 조밀단면인 경우에는 국부좌굴강도를 산정하지 않는다.
(4.3-68)
(4.3-69)
여기서, (4.3-70)
: 압축을 받는 다리부분의 외측 폭(mm)
: 휨축에 대한 다리 압축부분의 탄성단면계수(mm3).
연속적인 횡비틀림 지지가 없는 경우, 의 값은 기본축인 축에 대해 산정한 값의 0.8배를 취한다.
4.3.2.1.1.11 각형 또는 원형강봉
이 조항은 각형 또는 원형강봉에 적용한다. 공칭휨강도 은 항복강도(소성모멘트) 및 횡비틀림좌굴강도의 한계상태 중 최솟값으로 한다.
① 을 만족하는 강축 휨을 받는 각형강봉, 약축 휨을 받는 각형강봉 또는
원형강봉의 경우
(4.3-71)
(2) 횡좌굴강도
① 강축 휨을 받는 각형강봉에서 인 경우
(4.3-72)
② 강축 휨을 받는 각형강봉에서 인 경우
(4.3-73)
(4.3-74)
: 휨축과 평행한 방향의 강봉단면의 폭(mm)
: 각형강봉의 두께(mm)
: 횡비틀림좌굴 보정계수
③ 약축에 대해 휨을 받는 원형강봉 또는 각형강봉의 경우에는 횡비틀림좌굴강도를 산정하지 않는다.
4.3.2.1.1.12 비대칭 단면
이 조항은 단일ㄱ형강을 제외한 모든 비대칭 단면에 적용한다. 공칭휨강도 은 항복강도(소성모멘트), 횡비틀림좌굴강도 및 국부좌굴강도의 한계상태 중 최솟값으로 한다.
(4.3-75)
여기서, : 휨축에 대한 탄성단면계수 중 최솟값(mm3)
(4.3-76)
(4.3-77)
여기서, : 해석으로부터 산정된 좌굴응력(MPa)
(3) 국부좌굴강도
(4.3-78)
4.3.2.1.1.13 휨부재의 단면산정
(1) 구멍단면적 공제에 따른 강도저감
이 조항은 전체단면에 의해 휨강도가 산정되는 구멍이 있는 압연형강, 용접형강 및 커버플레이트를 사용한 휨재에 적용한다. 이와 같은 경우 다른 조항에 규정된 한계상태에 추가하여 인장플랜지의 인장파괴 한계상태를 추가로 산정한다.
① 의 경우, 인장파괴에 대한 한계상태를 산정하지 않는다.
② 의 경우, 인장플랜지에 구멍이 있는 위치에서의 공칭휨강도는 다음의 값을 초과할 수 없다.
(4.3-79)
여기서, : 4.1.2.1에 따라 산정된 인장플랜지의 총단면적(mm2)
: 4.1.2.2에 따라 산정된 인장플랜지의 순단면적(mm2)
1.0 (의 경우)
1.1 (그 이외의 경우)
(2) H형강 부재의 단면제한
1축대칭 H형강 부재는 다음 사항을 만족해야 한다.
(4.3-80)
여기서, : 축에 대한 압축플랜지의 단면2차모멘트 또는 복곡률의 경우 압축플랜지 중
작은 플랜지의 단면2차모멘트(mm4)
: 축에 대한 단면2차모멘트 (mm4)
또한 세장판 단면 웨브를 갖는 H형강 부재는 다음 사항도 만족해야 한다.
(4.3-81)
(4.3-82)
여기서, : 수직보강재의 순간격(mm)
: 웨브의 높이(mm)
보강재가 없는 보는 의 값이 260을 초과해서는 안 되며, 웨브의 면적은 압축플랜지면적의 10배를 초과할 수 없다.
(3) 커버플레이트
플랜지와 웨브 또는 커버플레이트와 플랜지를 접합하는 고장력볼트나 용접은 보의 휨모멘트에 의해 발생한 전체 수평전단력에 저항할 수 있어야 한다. 이러한 볼트 또는 단속용접의 종방향 분포는 전단력의 크기에 비례해야 한다. 그러나 종방향 간격은 4.1 또는 4.2에 대한 최대 허용간격을 초과하지 않아야 한다. 플랜지에 작용하는 하중이 직접 지압에 의해 웨브에 전달되는 것이 아닐 경우에는, 플랜지와 웨브를 접합하는 볼트 또는 용접은 플랜지에 작용하는 모든 하중이 웨브에 전달되도록 해야 한다.
부분적인 커버플레이트의 길이는 이론 상의 절단점을 넘어 연장해야 하며, 그 연장부분은 절단점에서 발생하는 보의 휨응력 중 커버플레이트가 부담하는 응력을 전달할 수 있도록 마찰형 고장력볼트나 필릿용접으로 플랜지에 접합해야 한다.
이 때 고장력볼트, 필릿용접은 KDS 14 31 25의 규정을 만족해야 한다. 용접한 커버플레이트의 경우, 그 연장길이는 이론 상 절단점에서 보의 휨응력 중 커버플레이트가 부담하는 응력을 발휘할 수 있도록 커버플레이트의 2연단을 따라 양단 연속용접해야 한다. 그리고 그 연장길이는 다음과 같다.
① 커버플레이트 단부면의 전체폭에 걸쳐 용접치수가 커버플레이트 두께의 이상인 연속용접을 한 경우
연장길이커버플레이트 폭 (4.3-83)
② 커버플레이트 단부면의 전체폭에 걸쳐 용접치수가 커버플레이트 두께의 미만인 연속용접을 한 경우
연장길이(커버플레이트 폭)×1.5 (4.3-84)
③ 덧판단부면에 용접하지 않은 경우
연장길이＝덧판폭×2.0 (4.3-85)
4.3.2.1.2 전단강도
4.3.2.1.2.1 일반규정
이 기준은 웨브에 전단력을 받는 1축 또는 2축대칭 단면, 단일ㄱ형강과 강관, 약축방향 전단력을 받는 1축 또는 2축대칭 단면에 적용한다.
(2) 설계전단강도
① 전단강도는 다음과 같은 2가지 방법으로 산정한다.
가. 4.3.2.1.2.2는 부재의 후좌굴강도(인장역작용)를 이용하지 않고 산정한다.
나. 4.3.2.1.2.3은 인장역작용을 고려하여 산정한다.
② 설계전단강도 산정을 위하여 저항계수는 를 적용한다. 다만, 4.3.2.1.2.2(1)②가의 경우 을 적용한다.