2.3 구조물 설계시의 허용응력

1. 인장과 압축에 대한 허용응력

☆ 허용응력 : 구조물의 강도 부재를 설계할 때 외부로부터 하중을 받아서 내부에서 발생하는 응력이 설계상 안전하다고 인정되어 허용되는 최대의 값.

1) 건축이나 토목분야에서 쓰이는 강구조물에서는 항복강도에 대한 안전계수(Safety Factor) 1.5~2.2 의 응력값을 허용응력으로 정함.
건축구조물 : 자중과 태풍, 지진등의 일지적인 과대하중에 의한 소성변형 방지를 주로 고려.
허용응력 = 항복강도/1.5
교량 : 소성변형 방지와 차량의 반복 통과에 의한 피로파괴의 방지가 추가로 필요
- 연강 및 SM570 미만의 고장력강 ; 허용응력 = 항복강도/1.7
- SM570 이상의 고장력강 ; 허용응력 = 항복강도/2.2

2) 기계구조물이나 압력용기에서는 인장강도에 대한 안전계수 3 또는 항복강도에 대한 안전계수 1.5로 나눈값중에서 작은 응력값을 허용응력으로 함.
기계구조물 ; 허용응력 = 인장강도/3 또는 항복강도/1.5 중 작은 것을 선택.

2. 전단에 대한 허용응력

건축구조물이나 교량 모두 공통으로 적용되며 Von Mises의 항복조건에 의해 주어지는 계수 을 적용하여 규정한다.

전단에 대한 허용응력 = 인장· 압축 헝용응력/

3. 용접이음 효율

용접이음의 허용응력을 정하는 경우에, 모재의 허용응력을 기준으로 하여 용접이음의 허용응력을 저감시키는 비율을 이음효율이라 한다.

(용접이음 효율) = (용접이음의 허용응력) / (모재의 허용응력) ×100 (%)

- 일반적인 용접이음 효율 : 100 %
- 일본 도로교 시방서 : 공장내에서 만든 용접이음 - 100 %
................................현장에서 만든 용접이음 - 90 %

<표1> 건축의 장기사용 응력, N/mm2(kgf/cm2)

상기표는 고도의 품질을 확보할 수 있다고 인정되어 정해진 조건으로 작업하는 경우임. 그 이외의 경우 허용응력은 이 값의 90 % 로 함.

<표2> 도로교의 허용응력, N/mm2(kgf/cm2)

<표3> 원자력 플랜트 제1종 기기 1차 일반 막응력의 허용응력(양쪽의 응력값중 작은 쪽을 허용응력으로 함)