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구조해석시 작은보(Beam)의 지점 및 절점 선정에 대하여

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  • 하이구조
  • 21-04-10 13:17
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Question :
 
마이다스 젠으로 보-기둥인 구조체를 모델링하는 중입니다.
그런데 작은보를 걸때 어떤 사람은 핀접합으로 풀어서 설계하라고 하고 어떤 사람은 손 대지말고 그대로 두고 설계하라고 하네요
어떤게 맞는건지 몰라서 질문합니다.
 
때에 따라서 다른건가요?
 
3차원으로 3x3 2층의 구조체입니다. 가로로 작은 보를 총 9개 (가로인 큰 보 사이에 하나씩 작은 보를 걸었습니다.) 걸은 형상입니다.
 
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Answer :
 
실무에서 거더(Girder)에 접합되는 빔(Beam)의 구조해석 및 설계시
일반적인 빔(Beam)의 지점 및 절점에 대한 설정은 철골구조와 철근콘크리트구조에 따라 좀 다릅니다.
 
먼저 철골구조의 경우, 일반적으로 H형강 보의 접합에서 거더(Girder)에 접합되는 빔(Beam)은 주로 핀접합(전단접합)을 많이 사용합니다.
 
이는 철골구조는 조립식(가구식) 구조이기 때문에, 연결부의 핀접합이 아무래도 현장시공이 간편하기 때문입니다.
 
 
이에 대한 좀 더 자세한 설명으로는 예전 Q&A 답변 670번과
“하이구조”유튜브채널 – 동영상 – “구조물의 절점”을 참조하시기 바랍니다.
 
 
한편 철근콘크리트구조의 경우에는 콘크리트타설을 통한 일체식 구조이기 때문에, 거더(Girder)에 연결되는 빔(Beam)의 경우 절점을 강절로 만들기가 유리합니다.
 
철근콘크리트 빔(Beam)은 일반적으로 단부조건을 연속 또는 불연속으로 구분합니다.
 
여기서 철근콘크리트 빔(Beam)의 연속부는 지점은 회전단이지만, 연속하여 인접하는 빔(Beam)으로 인하여 부모멘트가 발생하여 이 부분에서는 보의 상부철근이 휨에 대한 인장철근이 됩니다.
 
하지만 구조설계자의 사고방식에 따라 철근콘크리트 빔(Beam)의 불연속부의 지점 및 절점의 설정은 상황에 따라 좀 다를 수 있습니다.
 
실질적으로 보면, 철근콘크리트 빔(Beam)의 불연속부에서는 그것을 지지하고 있는 거더(Girder)의 비틀림강성만큼 약간의 부모멘트가 발생합니다. 따라서 이 불연속단부를 핀접합으로 풀지말고 그대로 해석하라는 얘기가 있는 것입니다.
 
하지만, 철근콘크리트 빔(Beam)의 불연속부가 테두리보인 거더(Girder)에 접합되는 경우에는
빔(Beam)의 불연속부에 작용하는 부모멘트가 테두리보(거더)에 비틀림모멘트를 작용시켜 테두리보의 전단설계시 이에 대한 고려를 해주어야 합니다.
 
이는 실무측면에서 보면, 테두리보 설계시 비틀림에 대한 검토를 신경 써야 하고, 빔(Beam) 설계시는 상부철근이 테두리보에 인장철근정착이 잘 되는지도 정밀하게 검토해야 하는 좀 번거로운 추가작업이 따릅니다.
 
따라서 실무적으로 많은 구조설계자들이 철근콘크리트 빔(Beam)의 불연속부가 테두리보인 거더(Girder)에 접합되는 경우에는 이 지점 및 절점을 핀접합으로 설정하여 휨모멘트가 발생하지 않도록 함으로써 상기와 같은 설계상의 검토사항들을 줄이고 설계의 편의성을 꾀하고 있는 것입니다.
 
상기와 관련해서는 “하이구조”유튜브채널 – 동영상 – “콘크리트 보 배근”에 내용이 있으니 공부하시는데 참조하시기 바랍니다.
 
 
결국 철근콘크리트 빔(Beam)의 불연속부의 지점 및 절점의 선정은 구조설계자의 사고방식에 따른 것으로, 상황에 따라 설계자가 결정하면 되고, 또 이것은 존중되어야 한다고 생각합니다.
 
 
즐겁고 행복한 주말되세요. ^^
 
 

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