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철골조 구조해석 시 지점, 절점에 대한 견해 | ||
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대학시절 재료역학을 통하여 보에 대해서 개략적인 이론을 배운 기억들이 있을 것이다. 사실 대학시절받은 교육만으로 이 부분에 대해서 제대로 깨달아서 현재 현업에서 터득한 지식을 10분 발휘할 수 있는 친구들이 얼마나 될까? 하는 의문이 든다. 막연하게 선도로 표현되는 그림을 보며 담당교수의 열강에도 불구하고 말이다. 보에 대한 해석은 기계, 금속, 건축, 토목, 인테리어부문등에서 없어서는 안될 중요한 부분이나 우리는 너무도 쉽게 간과하고 지나온 것 같다. 이를 무시할 경우 부재의 안전도는 물론 짜임새 있는 설계도 불가능하다. 또 경제적인 설계도 어려울 것이다. 여기서는 보에 대한 해석의 몇몇 기초적 내용만을 우선 추려보기로 하겠다. 철골조던 콘크리트구조물이던, 기타 기계구조물의 축계이던 수평구조물을 거더(GIRDER) 라 칭하면 거더의 양측단 또는 일단이 지상의 구조물이던 외부의 간접구조물이던 닿는 부분이 있다. 이를 지점이라 칭하고 그 지점에는 고정지점, 힌지지점, 로울러 지점이 으로 구분된다. 현업에서 현재 이 지점의 적용방법, 해석은 이론처럼 완벽하게 일치되지는 않는다. 단, 취약이 예상되거나 미지의 조건들이 많이 수반되는 경우 구속조건을 해석자 스스로의 경지와 경험을 통해 완화시켜 사용함은 진실이다. 또 이 부분을 무식하게 소프트웨어만을 고집하여 사용하는 엔지니어가 있다면 구지 말리고 싶다. 소프트웨어는 소프트웨어일 뿐 어디 까지나 공정하거나 진지할 수 없고 개발자의 의지에 의해 진행되므로 직접 설계자인 나 또는 당신의 경우,, 이것이 꼭 일치될리 없다는 것은 너무도 자명한 사실이기 때문이다.. 지점에 대한 개념은 아래와 같다. 이동 및 회전을 구속한 것이 고정지점이고, 고정지점에서 회전을 해제한 것이 핀지점이며, 핀지점에서 수평방향이동이던 수직방향이동이던 어느 한 방향의 이동을 해제한 것이 이동지점이다 이것들의 사용방법은 설계자의 뜻에 의해 천차만별 만들어 질 수 있다. 간단한 단순보를 놓고 볼때 1. 고정 + 고정 2. 고정 + 이동 3. 고정 + 회전 4. 회전 + 이동 5. 회전 + 회전 6. 이동 + 이동 이상의 같은데 6번의 경우는 축력은 양방에서 대응하나 좌우측 수평력의 저항이 없고 양단간 모멘트의 형성이 없어 내적불안정이라 말할 수 있고 사용해서는 안되는 형식이라 하겠다. 현업에서는 4번항이 가장 많이 언급되는 형식이라 볼 수 있다. 간단하게 고정지점이라함은 이동과 회전이 모두 구속된 즉 기둥의 단부에 걸리는 모멘트와 축하중 수평하중에 대해서 동시에 저항할 수 있는 상태이고 힌지는 축하중및 수평하중에 대해서는 구속되어 있어 저항하지만, 기둥단부에 모멘트를 해제하는 방식을 말한다. 또 이동은 축하중은 구속하면서 수평방향의 이동및 모멘트를 해제한 방식이다. 내가 들은 바로는 일반적인 건물의 독립기초는 기초의 크기에 대한 부담때문에 힌지로 해석하는 경우가 많다고 한다. 기초의 조건을 힌지로 보는 것과 고정으로 보는 것은 큰 차이가 있는데, 고정으로 할 경우 수평방향의 변위제어효과가 크고 기둥의 강성이 상대적으로 크게 평가되므로 기둥 단부모멘트가 크게 발생된다. 따라서 해석시 기둥의 주각부를 힌지로 할 것인지 고정으로 할 것인지는 수평변위및 기둥단면설계에 따른 응력을 고려하여 그때그때 상황에 적절하게 조정해야 하는데 구조해석의 스킬이 필요한 이유가 바로 여기라 하겠다. 두번째로 강절점과 핀절점에 대해 H-Beam 을 경우로 설명하도록 하겠다 강절점이라함은 접합부에서 휨모멘트와 전단력을 전달할 수 있도록 되어 있느냐 그렇지 않느냐 하는 점으로 구분할 수 있다 H-beam의 경우 플랜지와 웨브로 구분하여 플랜지는 모멘트를 전달하고 웨브는 전단력을 전달하는 것으로 구분하는데 웨브부분만 용접또는 고력볼트접합을 하는 경우에 대해서 핀절점이라 하고 웨브뿐만아니라 플랜지까지도 용접, 고력볼트접합을 할 경우는 강절점이라 생각해도 좋다 이를 정리하면 휨모멘트와 전단력에 모두 저항가능하다면 강절점으로 여기고 전단력만을 대항한다면 핀절점으로 보아야 마땅하다. 
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| Toal 65 |
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