[기계안전기술사] 2025년 136-1-5 5. 철골구조물 고장력볼트 체결의 특징과 접합방식

5. 철골구조물의 체결 등에 사용되는 고장력볼트 체결의 특징과 접합방식에 대하여 설명하시오.

문제풀이.


1️⃣ 개요
고장력볼트는 일정한 토크로 조여 접합면 사이에 강한 마찰력을 발생시킵니다.
이 마찰력이 하중을 전달하기 때문에 볼트 자체에 직접적인 전단이 걸리는 것을 줄여줍니다.

고장력볼트 접합은 숙련공이 필요하지 않으며, 비교적 손쉽게 체결이 가능하여 현장에서 주로 사용되는 접합형식이다.
고장력볼트 접합은 크게 전단접합과 인장접합으로 나눌 수 있으며, 전단접합의 경우 가장 보수적인 마찰접합이 국내에서 일반적으로 사용되고 있다.

2️⃣ 특징
    1) 접합부 강성 大
    2) 소음이 적고 불량 개소 수정 용이
    3) 노동력 절감, 공기 단축
    4) 조임 상태 검사 필요
    5) 자재 고가
    6) 국내 현장에서는 주로 F8T, F10T 등급이 사용되며, 일반 볼트보다 인장강도가 훨씬 높습니다.

3️⃣ 접합 방식
    1) 마찰 접합 : 연결 부재 간 마찰력으로 응력 전달

(1) 적용원리 : 볼트 장력에 의해 압축되는 부재사이의 마찰력에 의해 하중전달 (하중이 마찰력을 초과할 수 없음)
(2) 체결법 : 너트회전법, 토크관리법, 토크쉬어볼트 등
(3) 장점 : 내력 확보오 풀림이 없어 주요 구조부 연결용으로 사용 가능함. 충격 및 반복하중에 강함.
(4) 단점 :
- 마찰면 처리가 중요하여 마찰계수 확보를 위해 도장하지 않아야 하며 오일 등의 불순물이 있으면 안됨.
- 설계볼트장력으로 충분히 조여야 하므로 금매김 및 축력 학인 등 현장 관리 필요
(5) 용접과의 병용 : 마찰볼트로 기시공된 구조물 개축시 개축으로 인한 추가하중을 용접에 부담가능
(6) 적용 경우 : 상반되는 방향의 하중이 반복적으로 작용할 수 있는 부재 : 교량, 가새, 모멘트골조 등

    2) 인장 접합 : 연결 부재 간 인장 내력으로 응력 전달


    3) 지압 접합 : 볼트의 전단 저항력과 부재의 지압 저항력으로 응력 전달

(1) 적용원리 : 볼트와 모재 볼트구멍이 직접 접촉하여 지압에 의해 하중전달(하중이 마찰력을 초과할 수 있음)
(2) 체결법 : 밀착조임(Snug-tightened)
(3) 장점 :
- 마찰면 처리 및 관리가 필요없음
- 지압접합은 1차 조임(Snug Tight)만 요구되어 관리가 용이
- 마찰접합보다 볼트 개당 전단강도가 강해 볼트 개수를 줄일 수 있음
(4) 단점 :
- 보, 기둥의 모멘트 연결용 등으로 사용이 불가능
- 구멍크기, 오차 허용 발생시 마찰접합으로 사용해야 함.
(5) 용접과의 병용 : 전단접합시 용접과 볼트 병용 허용. 이때 볼트는 지압접합 설계강도의 50%이하 적용
(6) 적용 경우 : 상반되는 방향의 반복하중이 예상되지 않는 접합부 : 보/기둥 단순접합, 단순보 이음 등