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건축기사 강구조 부재 설계 개념 정리

중요도 ★★★☆☆ · 15% (추정)

개요

이 단원은 강구조의 인장재·압축재 설계와 볼트·용접 접합을 다룹니다. 좌굴의 원리와 접합부 계산이 중심입니다.

가늘고 긴 압축재는 재료가 부서지기 전에 옆으로 휘어 버티지 못하는 좌굴이 먼저 생깁니다. 오일러 좌굴하중은 π²EI/(KL)² 로 유효좌굴길이의 제곱에 반비례하므로, 길이가 2배면 좌굴하중은 1/4 이 됩니다. 기둥이 얼마나 가늘고 긴지는 세장비 KL/r 로 나타냅니다.

고력볼트 마찰접합은 볼트를 세게 조여 생긴 판 사이 마찰력으로 힘을 전합니다. 인장재의 순단면적은 판 폭에서 볼트 구멍 지름 × 구멍 수를 빼고 두께를 곱해 구합니다. 등각 필릿용접의 유효 목두께는 사이즈의 0.7배입니다.

핵심 개념

  • 좌굴

    가늘고 긴 압축재가 압축력 때문에 갑자기 옆으로 휘며 버티지 못하는 현상입니다.

    외우는 요령길고 가늘수록 잘 생긴다.

  • 오일러 좌굴하중

    P = π²EI/(KL)² 로, 유효좌굴길이의 제곱에 반비례합니다.

    외우는 요령길이 2배 → 1/4.

  • 세장비

    유효좌굴길이를 단면2차반경으로 나눈 값(KL/r)으로, 클수록 좌굴이 쉽습니다.

    외우는 요령길이 ÷ 단면2차반경.

  • 고력볼트 마찰접합

    볼트를 강하게 조여 판 사이에 생긴 마찰력으로 힘을 전하는 접합입니다.

    외우는 요령조여서 마찰로.

  • 순단면적

    (판 폭 − 구멍 지름 × 구멍 수) × 두께로 구합니다.

    외우는 요령구멍만큼 빼고 두께를 곱한다.

  • 필릿용접 유효 목두께

    등각 필릿용접의 유효 목두께는 사이즈의 0.7배입니다.

    외우는 요령사이즈 × 0.7.

자주 나오는 포인트

  • 좌굴하중이 길이의 제곱에 반비례한다는 점을 이용한 배수 문제가 나옵니다.
  • 마찰접합과 지압접합의 힘 전달 원리를 구분하세요.
  • 순단면적 계산에서 구멍 수를 잘못 세는 실수를 조심하세요.

대표 문제 3개

검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.

예상문제검수 완료건축구조 › 강구조 부재 설계★★★★☆

문제 1. 고력볼트 마찰접합에서 힘을 전달하는 원리는?

  1. ① 볼트를 강하게 조여 생긴 판 사이의 마찰력
  2. ② 볼트 머리의 무게
  3. ③ 볼트 몸통이 판 구멍 벽을 미는 지압력
  4. ④ 용접 열로 녹아 붙은 접착력
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기

정답: ① 볼트를 강하게 조여 생긴 판 사이의 마찰력

핵심: 마찰접합: 고력볼트 조임력 → 판 사이 마찰력으로 전달

고력볼트 마찰접합은 높은 강도의 볼트를 세게 조여 판끼리 강하게 눌러 붙입니다. 이때 판 사이에 생기는 마찰력으로 힘을 전하므로, 볼트가 구멍 벽에 닿지 않아 접합부가 미끄러지지 않습니다.

틀린 선지

  • 볼트 머리의 무게: 볼트 무게는 힘 전달과 관계가 없습니다.
  • 볼트 몸통이 판 구멍 벽을 미는 지압력: 지압접합의 원리입니다.
  • 용접 열로 녹아 붙은 접착력: 용접접합의 원리입니다.
예상문제검수 완료건축구조 › 강구조 부재 설계★★★☆☆

문제 2. 가늘고 긴 기둥에 압축력이 커지면 갑자기 옆으로 휘어지며 버티지 못하게 되는 현상은?

  1. ① 릴랙세이션
  2. ② 크리프
  3. ③ 피로
  4. ④ 좌굴
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기

정답: ④ 좌굴

핵심: 좌굴: 가늘고 긴 압축재가 옆으로 휘며 갑자기 무너지는 현상

좌굴(buckling)은 재료가 부서질 만큼의 힘이 되기 전에, 가늘고 긴 압축재가 옆으로 휘어지며 힘을 잃는 현상입니다. 기둥이 길고 가늘수록 잘 생깁니다.

틀린 선지

  • 릴랙세이션: 늘린 길이를 고정한 상태에서 응력이 시간이 지나며 줄어드는 현상입니다.
  • 크리프: 일정한 하중 아래에서 시간이 지나며 변형이 늘어나는 현상입니다.
  • 피로: 작은 힘이 여러 번 반복되어 생기는 파괴입니다.
예상문제검수 완료건축구조 › 강구조 부재 설계★★★☆☆

문제 3. 기둥의 세장비를 구하는 식은? (K: 유효좌굴길이계수, L: 기둥 길이, r: 단면2차반경)

  1. ① r / KL
  2. ② KL / A
  3. ③ KL / r
  4. ④ KL × r
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기

정답: ③ KL / r

핵심: 세장비 = 유효좌굴길이 ÷ 단면2차반경, 클수록 좌굴이 쉽다

세장비는 기둥이 얼마나 가늘고 긴지를 나타내는 값입니다. 유효좌굴길이(KL)를 단면2차반경(r = √(I/A))으로 나누어 구하며, 값이 클수록 좌굴이 일어나기 쉽습니다.

틀린 선지

  • r / KL: 분자와 분모가 거꾸로 되었습니다.
  • KL / A: 단면적이 아니라 단면2차반경으로 나눕니다.
  • KL × r: 곱하지 않고 나눕니다.
이 단원 5문제 풀기 →

AI 작성 · 검수 완료 · AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.