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강구조설계 (KDS/AISC) 부재검토/접합 레퍼런스
Steel Design Reference 소개
강구조 설계 레퍼런스는 KDS 14 31 및 AISC 360에 따른 강구조 설계를 체계적으로 정리한 검색 가능한 종합 가이드입니다. 재료 규격(SS400 Fy=235 MPa~SM570 Fy=420 MPa, 내진용 SHN강재), H형강 표준 규격(KS D 3502), 강도감소계수(인장항복/압축/휨 phi=0.90, 파단/볼트 phi=0.75)를 다루며, 모든 설계 공식에 LRFD 방법론의 저항계수가 포함되어 있습니다.
부재설계 섹션에서는 인장부재(총단면 항복, 유효순단면 파단, 블록전단), 압축부재(오일러 좌굴응력 Fe, 비탄성/탄성 임계응력 Fcr, 유효좌굴길이계수 K), 휨부재(소성모멘트 Mp, Lp/Lr 한계의 횡비틀림좌굴, 모멘트수정계수 Cb), 전단강도(웹 Cv 계수), 축력+휨 조합 상호작용식(H1-1a/H1-1b), 단면분류(조밀/비조밀/세장 폭두께비 한계) 등 모든 설계 공식을 제공합니다.
개별 부재설계를 넘어 접합설계(F10T 고력볼트 마찰/지압 접합, 필릿/완전용입 용접, 모멘트 접합, 전단탭, 거셋 플레이트, 주각부), 내진설계(강기둥-약보 특수모멘트골조, LYP225 코어 좌굴방지가새, 특수중심가새골조), 전단스터드 합성보 설계, 사용성 한계(바닥보 처짐 L/360, 풍하중 층간변위 H/300, 세장비 제한)까지 다룹니다.
주요 기능
- 구조용 강재 규격: SS400, SM490, SM520, SM570의 항복/인장강도, 항복비 0.80 이하의 내진용 SHN강재(SHN275, SHN355, SHN460)
- 인장부재 설계: 총단면 항복(phi=0.90*Fy*Ag), 유효순단면 파단(phi=0.75*Fu*Ae), 전단지연계수 U, 블록전단 공식
- 압축부재 설계: 오일러 좌굴(Fe), 탄성/비탄성 영역의 임계응력(Fcr), 가새/비가새 골조의 유효좌굴길이계수 K
- 휨부재 설계: 소성모멘트(Mp=Fy*Zx), Lp/Lr 한계의 횡비틀림좌굴(LTB), 주요 하중 케이스별 모멘트수정계수 Cb
- 접합설계: F10T 고력볼트 마찰/지압 접합 강도, 필릿용접 강도(E70XX), 모멘트 접합, 전단탭, Whitmore 유효폭 거셋 플레이트
- 축력+2축 휨 조합 상호작용식(H1-1a/H1-1b)과 0.2 판정 기준에 따른 전환 조건
- 내진설계: SMF(강기둥-약보, 0.04rad 회전능력), BRB(LYP225 코어, omega*beta 조정), SCBF(KL/r<=200, 2t 힌지존)
- 합성보 설계(유효폭, 완전/부분합성, 전단스터드 강도)와 사용성 한계(바닥보 처짐 L/360, 풍하중 층간변위 H/300, 세장비 제한)
자주 묻는 질문
어떤 강재 규격을 다루나요?
일반 구조용 강재 SS400(Fy=235 MPa), SM490(Fy=315 MPa), SM520(Fy=355 MPa), SM570(Fy=420 MPa)과 내진용 SHN강재(SHN275, SHN355, SHN460)를 다룹니다. SHN강재는 항복비 0.80 이하와 연신율이 보증되어 특수모멘트골조에 필수입니다.
압축부재의 좌굴 검토는 어떻게 하나요?
세장비 KL/r을 계산한 후 오일러 응력 Fe = pi^2*E/(KL/r)^2을 구합니다. KL/r <= 4.71*sqrt(E/Fy)이면 비탄성 좌굴 Fcr = 0.658^(Fy/Fe)*Fy, 아니면 탄성 좌굴 Fcr = 0.877*Fe를 적용합니다. 설계강도는 phi*Pn = 0.90*Fcr*Ag입니다.
보의 횡비틀림좌굴 한계는?
조밀단면에서 Lb <= Lp(소성한계)이면 완전소성모멘트 phi*Mn = 0.90*Fy*Zx를 사용합니다. Lp < Lb <= Lr이면 Cb를 적용한 비탄성 LTB 선형 보간, Lb > Lr이면 탄성 LTB(Fcr*Sx)를 적용합니다. Cb는 모멘트 구배를 반영하며 등분포 1.14, 중앙집중 1.32, 등모멘트 1.0입니다.
고력볼트 접합은 어떻게 설계하나요?
F10T M22 1면 마찰접합: phi*Rn = phi*mu*Du*hf*Tb*ns = 1.0*0.45*1.13*1.0*205*1 = 104 kN/본입니다. mu는 마찰계수(A급 표면 0.45), Tb는 설계볼트장력(205 kN), ns는 마찰면 수입니다. 지압접합은 phi*Rn = 0.75*2.4*d*t*Fu를 사용합니다.
축력+휨 조합 상호작용식은?
Pu/(phi*Pn) >= 0.2일 때: Pu/(phi*Pn) + (8/9)*(Mux/(phi*Mnx) + Muy/(phi*Mny)) <= 1.0을 사용합니다. Pu/(phi*Pn) < 0.2일 때: Pu/(2*phi*Pn) + Mux/(phi*Mnx) + Muy/(phi*Mny) <= 1.0을 사용합니다. AISC H1-1 축력+2축 휨 상호작용 공식입니다.
특수모멘트골조(SMF) 설계 요구사항은?
보는 조밀단면이어야 하며 Lb <= 0.086*ry*E/Fy를 만족해야 합니다. 기둥은 강기둥-약보 조건 sum(Mpc) >= 1.0*sum(Mpb)을 만족해야 합니다. 접합부는 0.04 rad 층간변위를 확보하고 사전인증 또는 시험된 상세를 사용해야 하며, 패널존 전단강도도 검증해야 합니다.
좌굴방지가새(BRB) 설계는 어떻게 하나요?
BRB는 저항복강 코어(LYP225)를 강관+모르타르로 구속하여 좌굴을 방지합니다. 코어는 인장과 압축에서 동일한 강도를 발휘합니다. 설계력은 Pysc = Ry*Fy*Asc이며, 기둥 설계력에는 조정계수 omega=1.1, beta=1.1을 적용하여 Pu = omega*beta*Pysc로 계산합니다.
강구조의 처짐 및 층간변위 제한은?
활하중 처짐 한계는 바닥보 L/360, 지붕보 L/240입니다. 전하중(D+L)은 바닥 L/240, 지붕 L/180입니다. 캔틸레버는 L/180입니다. 층간변위는 풍하중 H/300, 지진하중 H/200입니다. 부재 세장비는 압축 KL/r <= 200, 인장 L/r <= 300이 한계입니다.