다음 조건의 필릿 용접에서 용접 유효길이 L_e를 산출하시오.· 모재 … | 건축기사 실기 · 2017년 2회차 기출문제 상세 페이지

① 계수하중 $P_u = 1.2P_D + 1.6P_L = 1.2 \times 20 + 1.6 \times 30 = 72$ kN ($1.4P_D = 28$ kN보다 크므로 지배)
② 목두께 $a = 0.7S = 0.7 \times 5 = 3.5$ mm, 단위길이당 용접면적 $A_w = a \times 1 = 3.5$ mm²
③ 단위길이당 설계강도 $\phi R_n = \phi(0.6F_{uw})A_w = 0.75 \times (0.6 \times 420) \times 3.5 = 661.5$ N/mm
④ $L_e = \dfrac{P_u}{\phi R_n} = \dfrac{72 \times 10^3}{661.5} = 108.84$ mm

[해설]

하중조합(1.2D + 1.6L과 1.4D 중 큰 값)으로 계수하중을 정한다. 여기서는 72kN이 28kN보다 크므로 1.2D + 1.6L이 지배한다.

필릿용접의 목두께는 $a = 0.7S$이며, 단위길이(1mm)당 용접 유효면적은 목두께와 같은 3.5mm²다. 용접부 설계강도는 $\phi(0.6F_{uw})$에 목두께를 곱한 값($\phi = 0.75$)으로 단위길이당 661.5N/mm가 된다.

소요 유효길이는 계수하중을 단위길이당 설계강도로 나눈 값이므로 $72{,}000 / 661.5 = 108.84$mm다. 모재 인장강도 $F_u = 490$MPa는 용접재 강도 검토용 참고값으로, 용접부 강도 산정에는 $F_{uw}$를 쓴다.

여기서 $L_e$는 용접 유효길이의 합계이며, 양면 용접으로 나누면 한 면당 약 54.42mm가 된다.