마찰접합용 고장력볼트의 규격

리벳 접합은 800~1,000C로 달군 리벳을 햄머로 쳐서 접합하는데 소음도 크고 발생하고, 화재 위험성도 있고, 구조적인 성능도 좋지 않아 지금은 거의 사용치 않습니다. 볼트는 아무래도 용접보다는 작업하기가 수월합니다. 보통 마찰접합용 고장력볼트를 사용하는데 어떤 종류가 있는지 살펴보겠습니다.

 

▶ 강구조 접합부

▶ 용접의 종류

▶ 강구조(철골) 수량 산출 - 볼트류

 

볼트 접합의 종류

볼트접합은 볼트에 발생하는 응력에 따라 마찰접합, 지압접합, 인장접합으로 구분할 수 있습니다. 

 

 

인장접합은 거의 쓰이지 않고 마찰접합이 주로 사용됩니다. 지압접합에는 마찰력, 볼트의 전단력, 부재의 지압력이 동시에 발생하지만 종국에는 볼트의 전단내력으로 지탱하게 됩니다. 마찰접합은 조임력을 충분히 가해야 하고 접합면에서 마찰력이 발휘될 수 있도록 적절히 관리해야 합니다. 특히 녹이 발생하는 것을 막기 위해 마찰면에 녹막이칠을 하거나 오염되면 표면이 미끄러지면서 마찰되지 않습니다. 따라서 마찰면은 녹막이칠을 하지 않고 현장에 반입해야 합니다.

 

마찰접합이 되는 면은 녹막이칠을 하지 않고 접합한다.

 

마찰접합용 고장력 볼트의 규격

고장력 볼트는 1종부터 4종까지 있는데 볼트의 최소 인장하중에 따라 구분합니다.

 

 

고장력 볼트 접합으로 2종이 가장 많이 쓰이는데, 2종인 F10T는 인장강도가 1,000N/mm² 이상인 제품입니다. F는 마찰력(Friction)을 의미합니다.

 

• F : Friction Joint (마찰접합)
• T : Tensile Strength (인장력) =  1,000N/mm² 

 

고장력볼트는 와셔와 너트를 한 세트로 결합하는데 와셔와 너트 각각 F35T, F10T인 제품을 사용합니다.

 

 

아래 사진은 TS볼트를 찍은 것입니다. 너트에 표기된 기호를 참고하시기 바랍니다. 

 

▶ 토크 전단형 고장력 볼트(TS 볼트)

 

고장력 볼트는 나사의 바깥지름에 따라 M12에서 M30까지 일곱 종류가 있는데 보통 M20, M22, M24 세 가지가 많이 쓰입니다.

 

 

많이 사용되는 F10T의 나사 지름별 내력을 정리하면 다음과 같습니다. 

강종	호칭	축지름(mm)	구멍지름(mm)	축부 단면적 (mm²)	장기허용내력(tf)
					인장	전단
						1면	2면
F10T	M16 M20 M22 M24	16 20 22 24	18 22 24 26	201 314 380 452	6.23 9.73 11.78 14.0	3.02 4.71 5.7 6.78	6.03 9.42 11.4 13.6

 

와셔

여기서 놓치기 쉬운 부분이 와셔입니다. 볼트라는 것이 모재에 끼워서 조이는 방식이라 와셔를 빼도 얼마든지 조일 수 있습니다. 그런데 와셔는 장식품이 아닙니다.

 

 와셔는 볼트와 너트에 필요한 접촉면적을 확보해서 볼트의 축력을 정확하게 전달하기 위해 필요합니다. 또 와셔를 끼우면 모재에 손상을 주지 않고 볼트와 너트가 모재에 잘 붙을 수 있게 해줍니다.  따라서 와셔는 절대 빼놓지 말고 세트로 조립해야만 합니다.

 

 

하자 사례

고장력 볼트로 마찰접합을 할 경우 맞닿는 부재면이 충분히 밀착되어야 합니다. 만일 모재 두께가 달라서 1mm 이상 차이 나게 되면 두께 차이만큼 끼움재(Filler plate)를 덧대서 모재가 충분히 밀착되도록 해야 합니다. 아래 사진을 보면 위쪽 부재의 두께가 얇아 끼움재를 덧댔는데 너무 두꺼운 것을 끼우는 바람에 안 끼우는 것만 못하게 되어버렸습니다.

 

끼움재가 너무 두꺼워 부재가 밀착되지 않아 잘못 시공되었다.

 

고장력 볼트의 길이는 조임 길이(조여지는 부재 전체 두께)에 와셔 두 개, 너트 한 개, 그리고 나사산 3개 정도의 여유길이로 포함해야 합니다. 고력 볼트의 길이는 5mm 단위로 생산되기 때문에 산출된 길이에 가장 가까운 것을 주문해서 사용합니다.

 

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