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강철 연결은 보, 기둥, 가새 및 기타 구조 구성요소 간에 힘을 전달합니다. 이들 설계는 구조적 성능, 제작 비용, 설치 속도 및 향후 유지 관리에 영향을 미칩니다.
용접, 볼트 체결 및 리벳팅은 구조용 강철을 접합하는 세 가지 확립된 방법입니다. 장점과 한계를 이해하면 프로젝트 팀이 다양한 애플리케이션에 적합한 연결을 선택하는 데 도움이 됩니다.
구조용 강철 아크 용접에서 전기 아크는 강철과 적절한 충전재를 국부적으로 녹이는 열을 발생시킵니다. 용융된 금속이 응고되어 영구 조인트를 형성합니다.
컴팩트한 연결 세부 정보: 용접을 통해 구성 요소를 직접 결합할 수 있으므로 겹치는 플레이트나 추가 패스너의 필요성이 줄어듭니다.
용접 조인트에 볼트 구멍이 없음: 용접 접근 개구부 및 기타 세부 사항을 여전히 고려해야 하지만 이는 패스너 구멍과 관련된 순 단면 감소를 방지합니다.
다양한 제작: 용접은 빌트업 빔, 박스 기둥, 보강재 및 복잡한 구조 어셈블리에 적합합니다.
밀봉 조인트의 가능성: 적절하게 설계된 연속 용접은 필요한 경우 밀봉 연결을 제공할 수 있습니다.
효율적이고 반복적인 생산: 기계화된 용접은 적절한 접합 구성에 대한 생산성을 향상시킬 수 있습니다.
잔류 응력 및 뒤틀림: 고르지 못한 가열 및 냉각으로 인해 부품 형상이 수축 및 변경될 수 있습니다.
용접 근처의 변화: 용접은 인접한 강철의 미세 구조를 변경합니다. 효과는 재료와 열주기에 따라 달라집니다. 국부적인 취성은 잠재적인 위험이지 피할 수 없는 결과는 아닙니다.
프로세스 및 검사 요구 사항: 신뢰할 수 있는 결과는 적절한 조인트 준비, 용접 절차, 유능한 인력 및 검사에 따라 달라집니다.
더욱 까다로운 현장 조건: 접근, 날씨 보호 및 작업 위치로 인해 현장 용접이 복잡해질 수 있습니다.
어려운 분해: 용접 조인트는 일반적으로 분리 또는 교체를 위해 절단이 필요합니다.
수동 금속 아크 용접 - MMA/SMAW
스틱 용접이라고도 하는 이 공정은 소모성 코팅 전극을 사용합니다. 휴대용 장비와 유연성 덕분에 현장 작업 및 제한된 접근에 유용합니다. 그 한계에는 상대적으로 낮은 증착 속도와 빈번한 전극 교체가 포함됩니다.
서브머지드 아크 용접 - SAW
SAW는 세분화된 플럭스 담요 아래에 연속적으로 공급되는 와이어를 사용합니다. 이는 일반적으로 기계화되어 있으며 빔, 대들보 및 플레이트 어셈블리의 긴 용접에 적합합니다. 적절한 접근 및 용접 위치가 필요합니다.
가스 금속 아크 용접 - GMAW/MIG/MAG
이 공정에서는 연속선과 외부 차폐가스를 사용합니다. 이는 생산적인 제작을 지원하지만 통풍이 가스 보호를 방해할 수 있습니다. 솔리드 와이어 GMAW는 스틱 용접 또는 SAW와 관련된 플럭스 슬래그를 생성하지 않습니다. MIG는 불활성 차폐 가스를 사용하는 반면 MAG는 활성 가스 또는 혼합물을 사용합니다.
어떤 용접 공정도 다른 공정보다 더 강한 접합부를 자동으로 생성하지 않습니다. 공정 선택은 강철 등급, 두께, 접합 형상, 위치, 필요한 특성 및 적용 가능한 용접 절차를 고려해야 합니다.
볼트 연결은 지정된 경우 볼트, 너트 및 와셔를 사용하여 강철 구성 요소를 결합합니다. 볼트는 부재나 연결 플레이트에 준비된 구멍을 통과합니다.
볼트 강도와 설치 조건은 별도의 고려 사항입니다. 고강도 볼트는 연결을 자동으로 사전 로드하거나 미끄러짐 방지 기능을 제공하지 않습니다.
사전 로드되지 않은 연결
이러한 연결은 미끄러짐을 방지하기 위해 지정된 볼트 예압에 의존하지 않습니다. 전단 하중 하에서 힘은 일반적으로 구멍 표면에 대한 볼트 전단 및 베어링을 통해 전달됩니다. 설계에 따라 허용되는 경우 영구적인 구조 연결에 사용할 수 있습니다.
사전 로드된 연결
제어된 조임력을 개발하기 위해 지정된 절차를 사용하여 볼트를 조입니다. 미끄러짐을 방지하도록 연결부가 설계된 경우 준비된 접촉 표면 사이의 마찰은 지정된 설계 조건 내에서 전단력을 전달합니다. 볼트 설치와 표면 준비가 모두 중요합니다.
효율적인 현장 조립: 현장 용접 없이 준비된 구성요소를 연결할 수 있습니다.
조인트에 용접 열이 발생하지 않음: 볼트 체결은 설치 중 국부적인 용접 왜곡을 방지합니다.
간편한 분해: 연결을 통해 향후 변경, 유지 관리 및 구성 요소 교체를 용이하게 할 수 있습니다.
조립식 건축에 적합: 표준화된 연결 세부사항을 통해 공장 제작 및 현장 조립을 조정할 수 있습니다.
감소된 네트 섹션: 패스너 구멍은 재료를 제거하므로 연결 설계 시 이를 고려해야 합니다.
추가 구성 요소: 접합 플레이트, 엔드 플레이트 또는 앵글로 인해 재료 사용 및 제작 작업이 늘어날 수 있습니다.
맞춤 요구 사항: 구멍 정렬, 공차 및 도구 접근에는 세심한 조정이 필요합니다.
설치 제어: 예압 연결에는 적절한 조임 절차와 검사가 필요합니다.
움직임 및 피로 고려사항: 미끄러짐, 주기적 하중 및 풀림 위험은 조인트 설계 및 설치에 따라 다릅니다. 고강도 볼트만으로는 이를 제거할 수 없습니다.
볼트 연결은 현장 조립에 널리 사용됩니다. 사전 로드 배열은 상대적인 움직임이나 동적 하중이 추가 제어를 필요로 하는 경우 특히 적합합니다.
전통적인 구조 리벳팅은 정렬된 구멍을 통해 삽입되는 가열 리벳을 사용합니다. 돌출된 끝은 두 번째 헤드로 형성되어 연결된 플레이트를 고정합니다. 냉각으로 인해 리벳이 수축되어 어셈블리가 고정됩니다.
영구적인 기계적 고정: 성형된 헤드가 연결된 구성요소를 고정합니다.
연성 거동: 적합한 리벳 재료와 적절하게 세부적인 접합부가 변형을 수용할 수 있습니다.
복원의 가치: 리벳팅은 역사적인 철강 구조물의 원래 모습과 건설 방법을 보존할 수 있습니다.
노동 집약적인 설치: 가열, 취급 및 리벳 형성에는 전문 장비와 기술이 필요합니다.
추가 중량 및 재료: 리벳 헤드, 오버랩 및 연결 플레이트가 어셈블리에 추가됩니다.
패스너 구멍: 볼트 체결과 마찬가지로 리벳 체결은 연결된 구성 요소의 순 단면을 줄입니다.
제거 어려움: 리벳은 일반적으로 구멍을 뚫거나 잘라야 합니다.
새로운 구조용 강철 구조물에 제한된 사용: 용접 및 고강도 볼트 체결이 기존의 열간 리벳팅을 대체했습니다.
리벳팅은 특정 역사적 교량 복원 프로젝트와 관련이 있으므로 완전히 쓸모없다고 설명하는 것은 부정확합니다.
| 요소 | 용접 연결 | 볼트 연결 | 리벳 연결 |
|---|---|---|---|
| 일반적인 역할 | 가공부재 및 영구조인트 | 현장 조립 및 부재 접합 | 역사적인 철강 공사 및 전문 복원 |
| 패스너 구멍 | 일반적으로 불필요 | 필수의 | 필수의 |
| 주요 실행 관심사 | 용접 절차, 변형 및 용접 품질 | 해당하는 경우 맞춤, 조임 및 접촉 표면 | 리벳 성형 품질과 전문적인 기술 |
| 분해 | 일반적으로 절단이 필요합니다. | 일반적으로 더 쉬움 | 일반적으로 파괴적인 리벳 제거가 필요합니다. |
| 자재 요구 사항 | 연결 하드웨어를 줄일 수 있습니다. | 플레이트 및 기타 하드웨어가 필요할 수 있음 | 일반적으로 중첩 또는 연결 플레이트가 필요합니다. |
최상의 연결 방법은 필요한 힘, 강성, 피로 성능, 제작 시설, 현장 조건 및 유지 관리 요구 사항에 따라 달라집니다. 용접 연결이나 볼트 연결은 접합 방법만으로 강성 또는 유연성으로 분류되어서는 안 됩니다. 완전한 접합 세부 사항에 따라 동작이 결정됩니다.
프로젝트 계획을 위해 제작, 운송, 설치, 검사 및 향후 변경의 총 비용을 비교하십시오. 최종 연결 세부 사항은 프로젝트 사양을 따르고 담당 구조 엔지니어가 확인해야 합니다.
철강 구조물 프로젝트를 계획 중이신가요? 제작 및 연결 옵션에 대해 논의하려면 도면 및 프로젝트 요구 사항을 당사에 문의하십시오.
