힌지 접합과 강접합의 비교

철골 시공에서 접합 방식의 선택은 구조물의 성능과 안정성 확보에 핵심적인 역할을 합니다. 일반적으로 사용되는 두 가지 접합 유형은 힌지 접합과 강접합입니다. 두 가지 모두 구조 부재를 결합하는 역할을 하지만, 이동 저항 및 하중 전달 능력에서 차이가 있습니다. 이 글에서는 두 가지 접합 방식을 비교하여 그 특성, 적용 분야 및 장점을 설명합니다.

1. 철골 구조물의 접합 방식 개요

철골 구조물은 기둥, 보, 트러스, 브레이싱 등 여러 강재 부재로 구성됩니다.  각 구성 요소는 특정한 특성과 장점을 지니고 있습니다. 이들은 완전하고 기능적인 철강 건물이나 인프라를 형성하기 위해 서로 연결됩니다.

접합 방식은 철강 구성 요소를 결합하는 데 사용되는 이음매 시스템입니다. 여러 가지의 다른 연결 방법이 있지만, 모든 방법은 철강 구조물에서 중요한 역할을 하며, 건설의 전반적인 성능 및 효율성에 기여하는 여러 장점을 제공합니다.

철강 구조물의 연결 시스템의 주요 장점은 다음과 같습니다:

• 구조적 안정성: 연결 시스템은 건물이 수직 하중 및 수평 하중에 저항할 수 있도록 이러한 하중을 건물 전반에 효율적으로 분산시켜 안정성을 보장합니다.
• 하중 전달: 연결 시스템은 철강 구성 요소 간의 하중 전이를 용이하게 하여 과부하의 위험을 최소화하고 구조적 무결성을 유지합니다.
• 강성 확보: 연결 시스템은 철강 구성 요소가 응집력 있는 단위로 작용할 수 있도록 하는 필수 연결 지점을 제공합니다. 이는 구조의 강성과 경도에 기여합니다.
• 안전성과 내구성: 적절하게 설계되고 실행된 연결은 철강 구조물의 안전성과 장기적인 내구성을 보장하는 데 중요합니다.
• 시공 효율성: 철강 구조물의 연결 시스템은 효율적이고 비용 효과적인 건설 프로세스를 촉진하도록 설계되었습니다.

2. 힌지 접합과 강접합

철골 접합은 여러 기준으로 분류될 수 있으며, 중요한 요소 중 하나가 강성입니다.
이에 따라 접합은 크게 힌지 접합(핀 접합)과 강접합으로 나눌 수 있습니다.

2.1 힌지 접합

힌지 접합은 연결된 부재 간의 상대적인 이동을 허용합니다. 이들은 하나 이상의 축을 따라 회전 또는 병진 이동을 허용하도록 설계됩니다. 힌지 접합은 모멘트에 저항하지 않지만 축 방향력과 전단력을 전달할 수 있습니다. 주로 볼트나 핀 접합으로 구현되며, 일정한 이동이나 유연성이 필요한 구조에서 사용됩니다.

이러한 접합은 열 팽창, 변형 및 지진 하중을 수용할 수 있으며, 설치·조정·분해가 용이하다는 장점이 있습니다.

2.2 강접합

강접합은 연결된 부재 간의 상대적인 이동을 제한합니다. 이들은 회전을 억제하고 부재 간에 모멘트와 전단력을 전달하는 강체적 연결을 형성합니다. 강접합은 유의미한 회전을 허용하지 않고, 굽힘 모멘트와 전단력을 안정적으로 전달하도록 설계되었습니다.

이러한 접합은 용접, 고력 볼트 또는 두 가지의 조합으로 시공됩니다. 강접합은 높은 강성, 안정성, 측면 하중 저항이 요구되는 구조물에서 일반적으로 사용되며, 높은 하중 지지 능력과 구조적 무결성을 보장합니다.

3. 힌지 접합과 강접합의 비교

아래에서는 힌지 접합과 강접합 간의 주요 차이점을 정리하였습니다.

3.1 하중 전달

유연한 연결은 이동을 허용하면서 주로 축 방향 및 전단력을 전이합니다.

강한 연결은 연결된 구성 요소 사이에서 축 방향 및 전단력은 물론 굽힘 모멘트를 전이합니다. 강한 연결은 더 큰 하중을 전이하고 굽힘 모멘트에 저항하는 데 더 효과적입니다.

3.2 이동과 유연성

유연한 연결은 연결된 구성 요소 간의 상대적인 이동과 유연성을 허용하여 변형, 열 팽창 및 지진 하중을 수용합니다.

반면, 강한 연결은 이동을 제한하고 더 큰 구조적 강성과 안정성을 제공합니다.

3.3 설계 및 시공

힌지 접합: 주로 볼트 접합으로, 시공·조정·분해가 용이합니다..

강접합: 특히 용접 접합은 정밀한 설계와 숙련된 시공 기술이 필요합니다.

3.4 구조적  거동

힌지 접합: 하중과 모멘트의 재분배가 가능하며 극한 상황에서 연성 거동을 발휘합니다.

강접합: 예측 가능하고 강성이 큰 구조적 거동을 제공하며, 측면 하중에 저항하고 구조적 무결성을 유지하는 데 적합합니다.

3.5 적용

힌지 접합: 트러스, 브레이싱 시스템 등 일정 수준의 이동과 유연성이 필요한 구조에 적합합니다.
강접합: 강구조 프레임, 고층 건물 및 내진 설계가 요구되는 구조물에 적합합니다.

위의 내용은 철강 구조물에서 유연한 연결과 강한 연결 간의 비교입니다. 이 기사가 유용한 정보를 제공했으면 합니다. BMB Steel 웹사이트에서 프리엔지니어드 철골 건물과 철골 구조물에 대한 자세한 정보를 확인하시기 바랍니다. 설계 상담 및 철골 시공 서비스도 문의하실 수 있습니다.