A 강철 빔은 건설 구조물에서 필수적인 구성 요소로, 하중을 지탱하고 건물의 안정성을 높이는 중요한 역할을 합니다. 이 기사에서 BMB Steel은 강철 빔이란 무엇인지, 그 구조, 일반적인 유형 및 강철 구조 프로젝트에 제공하는 이점을 소개하겠습니다.

1. 강철 빔이란?

빔은 건설의 근본적인 구성 요소로, 하중을 지지하고 이를 기둥과 기초로 전달하는 역할을 합니다.

강철 구조물에서 강철 빔 은 긴 스팬에 걸쳐 무거운 수직 하중을 지지하도록 설계된 하중 지지 요소입니다. 강철 빔은 일반 롤 빔에 비해 더 큰 굽힘 모멘트를 견딜 수 있습니다.

2. 강철 빔의 구조

2.1. 빔의 웨브

빔의 웨브는 두 플랜지 사이의 수직 판으로, 두 플랜지 간의 필요한 간격을 유지합니다. 이는 강철 빔이 하중을 받을 때 발생하는 전단력을 저항하는 역할을 합니다.

2.2. 플랜지

플랜지는 강철 빔의 수평 구성 요소로, 상단 플랜지와 하단 플랜지로 구성되어 있으며 웨브에 의해 분리되어 있습니다. 구체적으로:

• 상단 플랜지는 압축력에 의해 발생하는 굽힘 모멘트를 저항합니다 (양의 모멘트)
• 하단 플랜지는 굽힘 모멘트에 의해 유도된 장력에 저항합니다 (양의 모멘트)

2.3. 스티프너

스티프너는 강철 빔 구조의 하중 지지 능력을 향상시키고 지역 불안정을 방지합니다. 적용된 하중을 빔에 고르게 분산시키고 다른 구성 요소로 전달하는 데 도움을 줍니다. 스티프너는 수직 스티프너와 수평 스티프너의 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다.

2.4. 플랜지와 웨브 간의 연결

빔의 길이가 필요한 스팬보다 짧을 경우, 연결부가 빔 섹션을 결합합니다. 이러한 연결부는 구성 요소 간의 강하고 안전한 링크를 보장하기 위해 굽힘 모멘트와 전단력을 모두 견딜 수 있어야 합니다.

2.5. 끝 연결

연속 빔 구조에서는 연결 세부 사항이 하중 지지 능력을 보장하도록 정확하게 설치되어야 합니다. 그러나 대부분의 경우, 강철 빔은 끝점에서만 지지됩니다. 이러한 상황에서 스티프너는 빔의 끝을 안전하게 연결하는 효과적인 역할을 하여 안전성과 내구성을 보장합니다.

3. 강철 빔의 분류

3.1. 형상 강철 빔

형상 강철 빔은 구조 강철로 제작된 빔의 일종으로, 단면이 대칭 또는 비대칭입니다. 가장 일반적인 단면 모양은 I형과 [-형입니다.

• I형 강철 빔은 I형 단면으로 설계된 구조 부재로, 수평 X-X 축을 따라 대칭적으로 배치된 2개의 좁은 플랜지와 그 사이에 큰 웨브로 구성됩니다. I형 빔은 주거용 건설, 교량 스팬 및 고 하중 지지 능력이 필요한 구조물에 널리 사용됩니다. 또한, I형 빔은 탄력성과 일정 수준의 강도가 필요한 경우에 특히 사용됩니다.
• [-형 강철 빔은 I형과 유사하지만 수직 Y-Y 축을 따라 비대칭입니다. [-형 빔은 일반적으로 안정성이 필요한 구조에서 평탄한 굽힘에 사용됩니다.

3.2. 복합 강철 빔

복합 강철 빔은 오늘날 가장 일반적인 강철 빔 유형으로, 강철 섹션과 판재를 결합하여 형성됩니다. 주요 유형은 두 가지입니다:

• 리벳 연결이 있는 복합 빔 (리벳 빔): 구성 요소를 연결하기 위해 기계적인 방법을 사용합니다. 강철 판과 리벳은 함께 고정되어 완전한 구조를 형성하며, 웨브는 일반적으로 빔에 작용하는 전단력의 약 90%를 지지합니다. 웨브의 모서리는 플랜지에 단단히 부착되므로 웨브와 플랜지 간의 연결의 안정성을 보장합니다. 리벳은 횡단 전단력과 수직 하중을 저항하는 중요한 역할을 하여 플랜지에서 웨브로 힘을 효율적으로 전달합니다.
• 용접 연결이 있는 복합 빔 (용접 빔): 제작이 용이하여 건설에서 널리 사용됩니다. 용접 빔은 일반적으로 철도 교량과 같은 교량 건설에 적용되며, 무거운 하중을 견디고 측면 움직임에 저항할 수 있는 능력 때문입니다. 박스형 빔을 만들기 위해 용접된 강판도 사용됩니다. 현대 공학은 실험 방법이나 기술 표준에 기초한 계산을 통해 전체 높이, 플랜지 크기 및 웨브 두께와 같은 매개변수를 결정할 수 있도록 합니다.

4. 강철 빔 시스템이란?

4.1. 강철 빔 시스템의 정의

강철 빔 시스템은 기본 빔과 종속 빔으로 구성된 하중 지지 구조 네트워크로, 서로 수직으로 배치되어 공간 구조 그리드를 형성합니다. 강철 빔 시스템의 주요 기능은 바닥을 지지하고 하중을 기둥, 벽, 기초 등으로 전달하는 것입니다.

4.2. 강철 빔 시스템의 유형

4.2.1. 단순 강철 빔 시스템

단순 강철 빔 시스템은 바닥의 짧은 스팬을 따라 평행한 빔으로 구성되며, 슬래브와 함께 작용하여 두 가장자리 지지 구조로 작용합니다. 이 유형의 시스템은 하중 지지 능력이 제한되어 있으며, 작은 스팬과 가벼운 하중이 있는 구조에 적합합니다.

4.2.2. 기존 강철 빔 시스템

기존 강철 빔 시스템은 긴 거리를 스팬하고 무거운 하중을 지지하기 위해 설계되었습니다. 이는 세 개의 계층으로 구성된 빔 시스템으로, 기둥과 서로 수직으로 배치된 두 세트의 빔이 하중을 나눠지게 되어 있습니다. 보조 빔은 주요 빔에 놓이며, 주요 빔은 기둥 위에 놓입니다.

기존 강철 빔 시스템은 두 가지 방법으로 배열할 수 있습니다:

• 주요 빔 위에 놓인 보조 빔: 이 배열에서는 바닥 슬래브가 주로 보조 빔에만 놓이므로, 두 가장자리 지지 구조로 기능합니다. 시스템의 전체 건축 높이는 더 커집니다.
• 같은 평면에 배치된 보조 빔과 주요 빔: 보조 빔과 주요 빔이 같은 평면에 배치되면, 바닥 슬래브는 네 개의 가장자리 지지 구조로 작용합니다.

4.2.3. 복합 강철 빔 시스템

복합 강철 빔 시스템은 기본 빔, 수평 보조 빔 및 바닥 빔을 포함하는 일종의 빔 시스템입니다. 이 시스템에서는 바닥 빔이 보조 빔에 놓이며, 보조 빔은 더 낮은 레벨에서 기본 빔에 연결되어 두 개의 수직 보조 빔 시스템을 형성합니다. 이 시스템의 바닥 슬래브는 일반적으로 바닥 빔 위에 놓이며, 두 가장자리 지지 구조로 작용합니다. 복합 강철 빔 시스템은 극도로 높은 하중을 지지하는 프로젝트에서 일반적으로 사용됩니다.

5. 강철 구조에서 빔 설계

강철 구조에서 빔을 설계할 때 다음과 같은 기본 가정을 적용해야 합니다:

• 전단력은 웨브에 완전히 작용하며, 전단 강도는 빔의 전체 깊이에 걸쳐 고르게 분포됩니다.
• 빔의 플랜지 판과 모서리의 응력은 균일합니다. 한편, 웨브의 응력은 달라지며, 플랜지와의 접합부에서 최대에 이르고 중립축에서 0으로 감소합니다.

5.1. 최소 두께

빔 웨브 판의 치수는 다음을 충족해야 합니다: 최대 270t, 최소: 180t.
여기서 t는 웨브의 두께(단위: mm)입니다.

5.2. 무게

빔의 무게는 다음 공식을 사용하여 결정됩니다:

• 리벳이 있는 판 빔의 경우: W/300 각 파이프 세그먼트당
• 용접된 판 빔의 경우: W/400 각 파이프 세그먼트당

여기서 W는 총 하중에 인자를 곱한 값입니다.

5.3. 최소 깊이

판 빔의 최소 깊이는 다음에 의해 결정됩니다:

• 판 빔의 경우: 1.1?/?t

• 리벳이 있는 판 빔, 각도 깊이: 5.53?/?

• 용접된 판 빔, 전체 깊이: 53?/?

여기서:

• M는 굽힘 모멘트 (N-mm)입니다.
• f 는 허용 응력 (MPa)입니다.
• t 는 판의 두께 (mm)입니다.

6. 강철 빔의 이점

• 강철 빔은 건물, 다리, 공장, 창고 등과 같은 건설 프로젝트의 하중을 지탱하도록 설계되었습니다. 뛰어난 하중 지지 능력을 통해 강철 빔은 많은 하중을 기둥과 기초로 전달하여 구조를 안정적으로 유지합니다.
• 강철 빔은 하중을 지지하고 이를 기둥 및 기초 시스템에 고르게 분산시켜 구조의 경량성을 높입니다. 이는 작동 중 구조의 굽힘 및 변형을 줄이며, 바람, 지진 등과 같은 외부 환경 영향에 대한 저항력을 강화합니다.
• 강철 빔 사용은 많은 다른 자재에 비해 건설 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다. 강철 빔은 무거운 하중을 지지할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 콘크리트 빔보다 가볍기 때문에 전체 구조에 가해지는 하중을 줄입니다.
• 강철 빔은 각 프로젝트의 설계 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 형태로 제조될 수 있습니다. 이러한 유연성 덕분에 독특하고 현대적이며 복잡한 건축 설계를 실행할 수 있습니다.
• 강철 빔은 일반적으로 판재 또는 긴 막대 형태로 생산되어 건설 현장에서 쉽게 연결하고 설치할 수 있습니다. 빠른 설치 프로세스는 시간 절약뿐 아니라 인건비도 절감합니다. 또한, 강철 빔은 검사 및 교체가 용이하여 유지보수가 간편합니다.

A 강철 빔는 건설 프로젝트의 안전성과 안정성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 강한 하중 지지 능력과 설계 유연성 덕분에 강철 빔은 많은 유형의 구조에 이상적인 선택입니다. 강철 빔의 구조 및 유형을 이해하는 것은 건물의 설계, 건설 및 유지보수를 최적화하는 데 도움이 됩니다. BMB Steel에 문의하여 강철 빔에 대한 추가 상담과 귀하의 프로젝트에 가장 적합한 솔루션을 선택하세요.