해설 보기
정답그루브용접의 유효길이는 접합되는 부분의 폭으로 하며, 총길이에서 2배를 공제하는 규정은 필릿용접(공제량은 필릿사이즈의 2배)에 적용됩니다.
핵심 개념
강구조 용접부의 유효길이·유효목두께·유효면적
용접부의 설계강도는 '유효면적 = 유효길이 × 유효목두께'로 계산하므로, 용접 종류별로 유효길이와 유효목두께를 어떻게 정의하는지가 핵심입니다. 그루브용접의 유효길이는 접합되는 부분의 폭(용접선 직각방향 길이)으로 보며, 완전용입 그루브용접의 유효목두께는 접합판 중 얇은 쪽 판두께입니다. 반면 필릿용접은 시·종단부의 불완전한 부분을 감안해 '총길이에서 필릿사이즈의 2배를 공제'한 값을 유효길이로 하고, 이음면이 직각일 때 유효목두께는 필릿사이즈 S의 0.7배(정확히는 S/√2 ≒ 0.707S)입니다. 즉 '2배를 공제한다'는 규정은 그루브용접이 아니라 필릿용접에 적용된다는 점을 구분해야 합니다.
선지별 해설
①그루브용접의 유효길이는 접합되는 부분의 폭으로 하며, 유효목두께를 2배 공제하지 않습니다. 총길이에서 2배를 공제하는 것은 필릿용접이고, 공제량도 유효목두께가 아니라 필릿사이즈의 2배입니다. 그러므로 이 선지가 정답입니다.
②필릿용접의 유효면적은 유효길이에 유효목두께를 곱한 값으로 정의합니다. 필릿용접의 설계강도는 이 유효면적에 용접재 강도를 곱해 산정합니다.
③그루브용접 역시 유효면적은 유효길이에 유효목두께를 곱한 값입니다. 다만 유효길이의 정의가 접합부의 폭이라는 점이 필릿용접과 다릅니다.
④이음면이 직각인 필릿용접의 유효목두께는 필릿사이즈에 sin45°(=1/√2 ≒ 0.707)를 곱한 값이므로 통상 0.7배로 봅니다. 45° 목두께 개념 그대로입니다.
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정답직사각형 단면의 형상계수는 Z/S = (bd²/4)/(bd²/6) = 1.5입니다.
핵심 개념
직사각형 단면의 형상계수(소성모멘트/항복모멘트)
탄성-완전소성 재료로 가정한 보에서 항복모멘트 My는 최외단 섬유만 항복강도에 도달했을 때의 모멘트로 My = Fy·S(S는 탄성단면계수)이고, 소성모멘트 Mp는 단면 전체가 항복한 상태의 모멘트로 Mp = Fy·Z(Z는 소성단면계수)입니다. 두 값의 비 Mp/My = Z/S를 형상계수(shape factor)라 하며, 단면 형상에만 의존합니다. 폭 b, 높이 d인 직사각형에서는 S = bd²/6, Z = bd²/4이므로 형상계수는 (bd²/4)/(bd²/6) = 1.5로 일정합니다. 참고로 H형강 강축 휨은 약 1.1~1.2, 원형 단면은 약 1.7 정도이며, 이 값이 클수록 항복 이후 여유 내력이 크다는 뜻입니다.