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1[9급 지방직 토목설계] 18년 1회차
그림과 같이 거셋 플레이트에 항복강도 fy=200MPa, 인장강도 fu=400MPa, 두께가 10mm인 인장부재가 연결되어 있다. 하중저항계수설계법으로 계산할 때, 굵은 점선을 따라 발생되는 설계블록전단파단강도[kN]는? (단, 인장응력은 균일하며, 강도저항계수는 0.75, 연결재의 볼트구멍 직경은 20mm, 설계코드(KDS: 2016)와 2016년도 강구조설계기준을 적용한다)
문제 이미지
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150
2
177
3
200
4
223
해설

설계블록전단파단강도는 177 kN이다.

굵은 점선은 아래 볼트줄을 따라 부재 끝까지 가는 전단 파단면(길이 30+50+50=130 mm)과 마지막 볼트에서 아래 연단까지의 인장 파단면(30 mm)으로 이루어진다.

Agv=130×10=1300 mm2A_{gv}=130\times10=1300\,\mathrm{mm^2}, Anv=(130−2.5×20)×10=800 mm2A_{nv}=(130-2.5\times20)\times10=800\,\mathrm{mm^2}
Ant=(30−0.5×20)×10=200 mm2A_{nt}=(30-0.5\times20)\times10=200\,\mathrm{mm^2}

Rn=0.6FuAnv+UbsFuAnt≤0.6FyAgv+UbsFuAntR_n=0.6F_uA_{nv}+U_{bs}F_uA_{nt}\le0.6F_yA_{gv}+U_{bs}F_uA_{nt}
0.6×400×800=192 kN0.6\times400\times800=192\,\mathrm{kN}, 0.6×200×1300=156 kN0.6\times200\times1300=156\,\mathrm{kN} 중 작은 값 156 kN
Rn=156+1.0×400×200×10−3=236 kNR_n=156+1.0\times400\times200\times10^{-3}=236\,\mathrm{kN}, ϕRn=0.75×236=177 kN\phi R_n=0.75\times236=177\,\mathrm{kN}

  • 150 kN은 위 계산값 177 kN보다 작아 블록전단파단강도를 과소평가한 값이다.
  • 200 kN은 전단 항으로 순단면 파단(192 kN)을 택한 값 0.75×(192+80)=204 kN0.75\times(192+80)=204\,\mathrm{kN}과도 맞지 않으며, 규정상 두 전단 항 중 작은 값을 써야 한다.
  • 223 kN은 저항계수를 곱하기 전 공칭강도 236 kN과도, 설계강도 177 kN과도 일치하지 않는다.

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