용접부 규정 검토 (AISC)

필릿 용접은 AISC 360 - Chapter J2에 따라 검토됩니다. CJP 그루브 용접의 강도는 모재와 동일한 것으로 가정하며 별도로 검토하지 않습니다.

필릿 용접

용접 접합부의 설계강도 ϕR_n 및 허용강도 R_n/Ω는 연결부 용접 규정 검토에서 평가됩니다.

ϕ = 0.75    (하중저항계수설계법, LRFD, Code setup에서 편집 가능)

Ω = 2.00    (허용강도설계법, ASD, Code setup에서 편집 가능)

용접 접합부의 유효강도는 AISC 360-16 – J2.4에 따라 평가됩니다.

R_n = F_nw A_we

F_nw = 0.6 F_EXX (1.0 + 0.5 sin^1.5θ )

여기서:

• F_nw – 용접 재료의 공칭 응력
• A_we – 용접의 유효 면적
  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – 용접봉 분류 번호, 즉 규정 최소 인장강도
• θ – 용접의 종축과 용접의 가장 응력이 큰 유한요소에 작용하는 합력 방향 사이의 각도.

직사각형 중공 구조 단면의 모서리가 연결되는 용접부에는 방향성 강도 증가를 적용하지 않습니다 (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2)).

Code setup에서 해당 옵션을 선택한 경우 모재 강도를 평가합니다 (융합면에서의 모재 내력).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)

여기서:

• F_nBM = 0.6 F_u – 모재의 공칭강도 – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we}\sqrt{2} \) – 모재의 단면적
• F_u – 규정 최소 인장강도

검토에 필요한 모든 값은 표에 출력됩니다.

여기서:

• Xu – 사용된 용접 전극 
• Th – 용접 목두께 (Ls로부터 산정)
• Ls – 용접 다리 길이 (사용자 입력)

• \(L\) – 용접 전체 길이
• \(L_c\) – 임계 용접 요소의 길이
• Loads – 검토 대상 용접의 임계 하중 효과
• \(F_n\) – 임계 용접 요소의 힘
• \(\phi\)Rn – 용접 저항력
• Ut – 임계 용접 요소의 이용률

힘 \(F_n\) 및 용접 각도 \(\theta\)는 응력 \( \sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}\), 용접 유한요소의 길이 및 유효 면적으로부터 산출됩니다. 이 응력들은 유한요소 해석기의 기본 출력값입니다.

용접 다이어그램은 다음 공식에 따른 응력을 나타냅니다:

모재가 비활성화된 경우 (매칭 전극 사용 시):

\[ \sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}} \]

모재가 활성화된 경우 (매칭 전극 미사용 시):

\[ \sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \} \]

사용자 참고: IDEA StatiCa에서 용접 다리 길이를 0으로 입력하면 다음 값이 사용됩니다:

• 단면 필릿 용접의 경우, 용접 목두께는 연결되는 얇은 쪽 판의 두께와 같습니다.
• 양면 필릿 용접의 경우, 용접 목두께는 연결되는 얇은 쪽 판 두께의 절반과 같습니다.

CJP 그루브 용접

AISC Specification Table J2.5는 그루브 용접과 관련될 수 있는 네 가지 하중 조건을 제시하며, 접합부의 강도가 모재에 의해 지배되거나 부재를 연결하는 용접의 설계에서 하중을 고려할 필요가 없음을 보여줍니다. 따라서 완전 용입(CJP) 그루브 용접이 매칭 강도 용가재로 시공된 경우, 연결부의 강도는 모재에 의해 지배 또는 제어되며 용접 강도에 대한 별도의 검토는 필요하지 않습니다.

PJP 그루브 용접

PJP 그루브 용접의 설계강도 ϕR_n 및 허용강도 R_n/Ω는 AISC 360-22 – Table J2.5에 따라 결정됩니다. 가장 보수적인 경우인 전단력에 의한 하중 유형을 가정합니다. 

ϕ = 0.75    (하중저항계수설계법, LRFD, Code setup에서 편집 가능)

Ω = 2.00    (허용강도설계법, ASD, Code setup에서 편집 가능)

용접 접합부의 유효강도는 AISC 360-16 – J2.4에 따라 평가됩니다.

R_n = F_nw A_we

여기서:

• F_nw = 0.6 F_EXX – 용접 재료의 공칭 응력
• A_we – 용접의 유효 면적
  • A_we = L_c E 
• F_EXX – 용접봉 분류 번호, 즉 규정 최소 인장강도
• L_c – 임계 용접 요소의 길이
• E – PJP 용접의 유효 목두께

Code setup에서 해당 옵션을 선택한 경우 모재 강도를 평가합니다 (융합면에서의 모재 내력).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)

여기서:

• F_nBM = 0.6 F_u – 모재의 공칭강도 – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we} \) – 용접의 유효 면적과 동일하다고 가정한 모재의 단면적
• F_u – 모재의 규정 최소 인장강도