형강의 종류

강재는 압축과 인장에 모두 강하기 때문에 단독으로 뼈대를 형성할 수 있습니다. 강재는 휨 부재로 쓸 때 단면의 효율성을 높이기 위해 H 모양으로 가공한 것을 주로 사용하는데, 주로 사용하는 재질과 형상을 표준규격으로 정하고 있습니다. 형강은 어떤 형상이 있는지 살펴보겠습니다.

 

▶ 강재의 종류

 

형강의 종류

강재는 비중이 7.85 정도로 무거운 편이지만 역학적 성능이 우수하기 때문에 구조체를 경량화할 수 있습니다. 강재는 압축과 인장에 모두 강하며 단순히 압축강도만 비교해 보더라도 콘크리트의 10배나 됩니다. 따라서 강재가 철근콘크리트(비중이 2.4)에 비해 3.3배 정도 무겁지만 역학적 성능이 매우 우수하기 때문에 재료량을 대폭 절감할 수 있습니다. 다만 강재의 두께가 얇으면 좌굴 현상이 쉽게 일어나기 때문에 좌굴에 대한 검토를 반드시 해야 합니다.

 

H형강과 I형강

구조용 형강은 열간 압연 방식으로 제조되는데 H형강이 가장 많이 쓰입니다. H형강은 단면 형태에 따라 H와 I로 구분합니다. I형강은 플랜지 폭이 좁고 플랜지 단면이 중심에서 멀어질수록 얇아집니다. H형강은 보에서 발생하는 휨응력에 가장 이상적으로 대응할 수 있는 형태로 만들어졌습니다. 중립축에서 가장 먼 웨브 끝에 플랜지를 붙어 있는 형상인데, 이 플랜지가 휨 때문에 발생하는 인장력과 압축력에 저항하고, 웨브가 전단력에 저항합니다. 단면2차모멘트 측면에서 보면 플랜지의 폭이 큰 것보다는 웨브의 높이가 높은 것이 유리합니다.

 

▶ H형강이 왜 휨모멘트에 잘 저항할 수 있을까? 

 

형강의 표기법도 기억해 둘 필요가 있습니다. 예를 들어 H형강은 웨브의 전체 높이, 플랜지의 폭, 웨브의 두께, 플랜지의 두께 순으로 표기합니다. 표기하는 순서를 약속해서 정해두면 숫자만 표기해도 형강의 모양을 전달할 수 있습니다.

일반적인 규모의 건물에서 사용하는 형강은 KS규격품으로 생산됩니다. 그러나 장스팬 구조물이나 특수한 건물에 사용되는 부재는 사용빈도가 많지 않기 때문에 규격품으로 생산하기 어렵습니다. 따라서 규격품에 없는 형강으로 건물을 설계하면 가공공장에서 별도로 가공해야 합니다. 이런 부재를 조립부재(Built-up member)라고 한다. 조립부재는 강재가공공장에서 강판을 필요한 치수로 자른 후 용접해서 제조합니다.

 

조립부재를 만들기 위해 플랜지와 웨브를 용접(서브머지드 아크 용접)하고 있다.

 
ㄷ, ㄱ, T형강은 일정한 축을 중심으로 대칭인 형상이며, 대부분 플랜지가 외부로 갈수록 줄어드는 형상으로 제조됩니다. 이 형강들은 휨모멘트가 생기면 비틀릴 우려가 있지만 접합하기가 쉬워 브레이스 같은 가새에 주로 사용됩니다. ㄱ형강은 보통 앵글이라고 불리는데, 두 변의 형상에 따라 등변 ㄱ형강, 부등변 ㄱ형강이 있습니다. T형강은 H형강의 웨브를 절단해서 주로 만들며 I형강을 절단하기도 한다.

 

형강의 종류

강판은 강구조에서 베이스 플레이트(Base plate)나 거셋 플레이트(Gusset plate), 스플라이스 플레이트(Splice plate), 스티프트(Stiffner) 등 다양한 곳에 사용됩니다. 두께가 3mm 미만인 강판을 박판(薄板)이라고 하는데, 열간압연방식으로 제조된 열연 강판은 냉연 강판이나 표면 처리 강판, 경량 형강 등의 원판으로 사용됩니다.

 

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