구조 보강을 위한 각형 강재 사용 방법

왜 각형 강재가 구조 보강에 이상적인가?

스틸 각형 강재의 강도, 내구성 및 하중 지지 능력

강철로 제작된 각형 봉은 독특한 L자 형태와 강력한 재질 구성 덕분에 구조적 강도 측면에서 특히 두드러집니다. 두 개의 수직 면이 만나는 이 구조는 평판 또는 원형 금속 부재보다 비틀림과 굽힘 하중에 훨씬 더 효과적으로 저항할 수 있는 능력을 제공합니다. 이러한 각형 봉은 하중을 구조 전체에 분산시키기 때문에 과도한 두께 없이도 뛰어난 강도를 확보할 수 있습니다. 제조 업체들은 종종 열간압연 또는 아연도금 강철 제품을 선호하는데, 이는 시간이 지나도 지속적인 압력을 견디며 부식에 강하고 수명이 길기 때문입니다. 각형 봉이 특별한 이유는 인장력과 압축력을 동시에 매우 잘 견딜 수 있다는 점입니다. 따라서 수년간 사용 후에도 움직이거나 파손되어서는 안 되는 건물 지지대, 보강 빔 및 다양한 형태의 보강재와 같은 중요한 구조 부품에 엔지니어들이 신뢰하고 사용하는 것입니다.

등변각형봉 대 불등변각형봉: 하중 경로 및 보강 요구사항에 맞는 기하학적 형상 선택

구조 작업을 위해 각형강을 선택할 때, 엔지니어들은 일반적으로 구조물에 가해지는 하중의 방식에 따라 두 개의 다리(leg) 길이가 같은 것(equal leg)과 다른 것(unequal leg) 중에서 선택한다. 트러스, 일반 브레이싱 시스템, 직각 연결부와 같이 하중이 균등하게 작용하는 경우에는 4인치 × 4인치 두께 0.5인치와 같은 등변각강이 균형 잡힌 지지를 제공한다. 하중이 고르게 분포되지 않는 상황에서는 6인치 × 4인치 두께 0.5인치와 같은 불등변각강을 사용하게 된다. 이러한 각강은 벽에서 돌출된 캔틸레버, 비정상적인 각도로 경사를 이룬 지붕, 내진 설계된 연결부와 같은 경우에 사용된다. 이 각강의 긴 쪽은 주로 응력이 집중되는 방향과 일치시키며, 짧은 쪽은 여전히 충분한 보강을 제공하면서도 자재 낭비를 막는다. 이러한 형상 설계를 정확히 하는 것은 복잡한 하중 패턴을 다룰 때 특히 중요하며, 강풍이나 지진에 대비해야 하는 건물과 같은 중요한 구조물에서 안전성을 확보하는 데 결정적인 역할을 한다. 핵심은 구조물의 안전성을 보장하면서 불필요한 철강 재료에 돈을 낭비하지 않는 것이다.

주요 구조 시스템의 각형 강재: 프레임, 기초 및 콘크리트 통합

내장형 또는 표면 부착형 각형 강재를 이용한 콘크리트 보, 기둥 및 기초 보강

콘크리트는 압축 강도가 뛰어나지만 인장 강도가 낮기 때문에 전략적인 보강이 필요하다. 각형 강재는 보, 기둥 및 기초에서 인장 보강 역할을 효과적으로 수행하며, 콘크리트 타설 시 내장되거나 리트로핏 공사 시 표면에 부착될 수 있다.

• 보: 인장 영역에 내장된 각형 강재는 휨 강도와 균열 제어 성능을 크게 향상시킨다. 기존 천정부에 용접하여 설치하는 표면 부착형은 노후화된 인프라 구조물의 보강에 널리 사용된다.
• 기둥: 철근 케이지에 결속된 수직 각형 강재는 반복 지진 하중 하에서의 축방향 하중 저항 능력과 연성을 개선한다. 외부에 설치된 각형 강재는 또한 구속 효과를 제공하여 항복 후 거동 특성을 향상시킨다.
• 기초: 집중적인 기둥 하중 부근의 가장자리나 아래쪽에 전략적으로 배치된 각형 철물은 지지 압력을 분산시키고, 불균일 침하를 완화하며 팽창성 토양에서 균열을 줄이는 데 도움이 됩니다.

매입식과 표면 장착식 방법 간의 선택은 공사 단계와 성능 목표에 따라 달라집니다:

어느 방법이든 관계없이 용접, 고강도 볼트 체결 또는 ASTM 규격 에폭시 앵커링을 통한 연결부의 완전성은 각형 철물과 콘크리트 기초재 사이에서 완전한 힘 전달을 보장하기 위해 필수적입니다. 부실한 상세 설계는 전체 복합 시스템을 약화시켜 실사용 하중이나 극한 하중 조건에서 의도된 성능을 저하시킵니다.

측방력 저항에서 중요한 버팀재 구성 요소로서의 각형 철물

지붕 트러스 및 산형 벽면: 바람 및 지진 안정성을 위한 각형 철물 사용

스틸 각재는 지붕 시스템의 좌우 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 전단력, 들림, 전도와 같은 복잡한 하중을 구조물의 다양한 접합부를 통해 분산시키는 데 매우 효과적입니다. 대각 보강을 언급할 때 대부분의 사양은 최신 ASCE 7-22 기준에 따라 3인치 × 3인치 × 1/2인치 크기의 스틸 각재 사용을 요구합니다. 이러한 보강 방식은 강한 허리케인 바람이 불 때 지붕의 움직임을 약 40퍼센트 정도 줄일 수 있습니다. 각재의 L자 형태는 지진 발생 시 비틀림 작용에 견디는 데 도움이 되며, 트러스 형상을 그대로 유지하고 연쇄적인 파손을 방지합니다. 전체 시스템을 통한 적절한 하중 전달을 위해서는 연결부가 각재의 양쪽 면을 모두 확보해야 합니다. 일반적으로 이는 완전 관통 용접이나 강력한 볼트 쌍을 설치하는 방식으로 이루어집니다. 그렇지 않으면 시간이 지나면서 부재가 미끄러지거나 연결 지점에서 좌굴 현상이 발생하는 등의 문제가 생길 수 있습니다.

경골조 공법의 벽면 보강: 전도 저항을 위한 각형 바 스테이 해법

경량 골조 건물의 경우, 전도(racking)는 이러한 구조물이 파손되는 주요 원인 중 하나입니다. 전도란 벽체가 측면에서 밀릴 때 왜곡되는 현상을 의미합니다. 이 문제를 해결하기 위해 각형 바는 삼각형 형태의 지지 구조를 만들어 전체 시스템에 강성을 더해 줍니다. 작년 '구조공학 저널(Journal of Structural Engineering)'에 발표된 연구 결과에 따르면, 목재만 사용할 때보다 강재 각형 보강재를 사용했을 경우 벽체의 강성이 약 55% 증가하여 상당한 향상 효과를 보였습니다. 게다가 이러한 강재 부재는 기존의 일반적인 골조 공법과 별다른 문제 없이 함께 사용이 가능하여 시공자들에게 큰 부담을 주지 않습니다. 이 솔루션을 도입하려는 경우, 먼저 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항들이 있습니다...

• 전단벽 모서리: 볼트 체결된 각형재는 하중 전달의 핵심 노드를 보강함
• 개구부: 개구부 상부에 통합된 각형재가 창문 및 문 주변의 응력을 재분배함
• 패널 접합부: 연속 각이 뚜 틈을 고, 균일한 대막 작용을 보장합니다.

이 접근법은 IBC 유동 제한을 안정적으로 충족시키고 코드에 따라 후편 개조를 단순화합니다. 특히 접합판이나 OSB 포장을 추가하는 것이 실용적이지 않은 경우.

구조적 응용 프로그램에서 각 바 설치를 위한 최선의 방법

, 볼트 연결, 통합

어떤 것이 설치되는 방식은 시간이 지남에 따라 구조물이 얼마나 신뢰할 수 있는지에 영향을 미칩니다. 용접과 함께 작업 할 때, 완전히 침투 용접은 필수적입니다. 특히 일치하는 전극과 AWS D1.1 자격 절차를 따르는 경우. 이것은 지진에 취약한 지역에서 매우 중요해집니다. 부서지기 쉬운 골절이 재앙을 초래할 수 있는 곳이죠. 볼트 연결에 있어서, 우리는 고강도 볼트 (A325 또는 A490) 를 적절히 꽉 잡아올려야 합니다. 너무 느슨하면 미끄러지고 결국 피로 문제가 생길 수 있습니다. 하지만 너무 치밀하게 하면 완전히 끊어질 위험이 있습니다. 콘크리트 에 고정 하는 것 도 특별 한 주의 를 필요로 한다. ASTM D4885 테스트 표준을 통과한 에포시스 물질을 사용하도록 하고 ACI 318 D 지침에 따라 올바른 삽입 깊이를 알아내어 나중에 아무것도 꺼내지 않거나 풀지 않도록하십시오. 모든 것을 영구적으로 잠금하기 전에, 조화를 두 번 확인하세요. 왜냐하면 2도 정도의 작은 각차차도 각 관절에 무슨 일이 일어날지 판단해서 올바른 연결 방법을 선택하세요. 용접은 무거운 짐을 운반하는 영구 관절에 가장 잘 작동합니다. 볼트는 현장에서 조정해야 할 부품을 위해 의미가 있으며, 은 단단한 콘크리트 표면을 다루는 데 이상적입니다. 이 문제를 제대로 해결하는 것은 매우 중요합니다. 왜냐하면 부적절한 부하 전달이 구조적 후기 개조 프로젝트에서 발견된 문제의 거의 40%의 원인이 되기 때문입니다.