1. 개요
고장력볼트의 접합은 숙련공이 필요하지 않으며, 비교적 손쉽게 체결이 가능하여 현장에서 주로 사용되는 접합형식입니다. 고장력 볼트 접합은 크게 전단접합과 인장접합으로 나눌 수 있으며, 전단접합의 경우 가장 보수적인 마찰접합이 국내에서 일반적으로 사용되고 있습니다. 그러나 KBC 2009 강구조 기준에서부터 보다 경제적인 접합부 설계를 위해 마찰에 의한 접합뿐만 아니라 고장력 볼트의 직접전단과 판의 지압력에 의한 힘의 전달도 허용하고 있습니다.
1) 마찰접합
마찰접합은 접합판을 고장력볼트로 강하게 조이면 판의 접합면에 마찰저항이 발생되어 전단력에 저항할 수 있도록 접합된 형식입니다.
2) 고력볼트의 지압접합
다음은 마찰력에 의한 체결 시 작용하는 전단력이 마찰력을 초과하는 경우 발생될 수 있는 파괴형은 1면전단파괴, 2면전단파괴, 지압파괴, 연단부파괴 등이 있습니다. 고장력볼트의 마찰력을 초과하는 전단력이 작용하는 경우 미끄러짐 변형이 발생됩니다. 그러나 많은 경우 접합부는 볼트의 전단강도와 판의 지압강도로 추가하중을 저항할 수 있게 됩니다.
고력볼트 접합부의 파괴형상은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
(1) 미끄러짐 파괴
마찰력에 의한 체결 시 전단력이 마찰력을 넘게 되면 마찰면에서 미끄러짐 변형이 발생됩니다.
(2) 전단파괴
미끄러짐 변형이 발생된 이후 고력볼트는 전단력을 받게 되며, 접합판이 충분히 강한 경우 고력볼트는 전단에 의해 파괴됩니다.
(3) 지압파괴
미끄러짐 변형이 발생된 이후 고력볼트는 전단력을 받게 되며, 접합판은 지압력을 받게 됩니다. 이때 고력볼트의 전단강도가 충분한 판은 지압에 의해 변형이 발생됩니다.
(4) 연단부 파괴
연단부의 거리가 충분히 확보되지 않은 경우 접합판이 지압에 의해 연단부에서 파괴됩니다. 이와 같이 볼트의 전단강도 및 판의 지압강도로써 소요강도에 저항하는 형식의 접합을 지압접합이라 합니다. 따라서 마찰접합으로 설계하는 경우보다 볼트의 수량을 줄일 수 있습니다.
2. 고력볼트 접합부 일반사항
1) 고력볼트의 구멍직경
고장력볼트를 원활히 체결하기 위해서는 고장력볼트의 몸통직경보다 구멍을 크게 뚫어야합니다. 또한 현장에서의 작업성을 위해 구멍을 크게 똟어야 하는 경우가 발생됩니다. 설계도서에 명기되지 않은 경우 고장력볼트의 구멍은 표준구멍으로 뚫어야 하며, 작업성을 위해 구멍을 더 크게 뚫어야 하는 경우 대형구멍, 단슬롯구멍 또는 장슬롯구멍을 적용합니다. 현재 기준에서의 고력볼트 구멍 직경은 다음과 같습니다.
| 고력볼트의 직경 | 표준구멍 | 대형구멍 | 단슬롯구멍 | 장슬롯구멍 |
| M16 | 18 | 20 | 18 x 22 | 18 x 22 |
| M20 | 22 | 24 | 22 x 26 | 22 x 50 |
| M22 | 24 | 28 | 24 x 30 | 24 x 55 |
| M24 | 27 | 30 | 27 x 32 | 27 x 60 |
| M27 | 30 | 35 | 30 x 37 | 30 x 67 |
| M30 | 33 | 38 | 33 x 40 | 33 x 75 |
2) 힘이 작용하는 방향으로 고력볼트의 구멍중심 간의 거리를 피치라 하며, 고장력볼트의 체결을 위해서는 공칭직경의 2.5배 이상이 되어야 합니다.
3) 고력볼트 최소연단거리
고력볼트의 구멍중심에서 피접합재의 연측단까지의 최소거리를 연단거리라 하며, 접합부의 취성파괴를 막기 위해 다음에 규정된 값 이상의 연단거리가 확보되어야 합니다.
| 리벳 또는 볼트의 공칭직경(mm) | 연측단부의 가공방법 | |
| 전단절단, 수동가스절단 | 압연, 자동가스절단, 기계가공마감 | |
| 16 | 28 | 22 |
| 20 | 34 | 26 |
| 22 | 38 | 28 |
| 24 | 42 | 30 |
| 27 | 48 | 34 |
| 30 | 52 | 38 |
| 30 이상 | 1.75d | 1.25d |
4) 고력볼트 구멍중심에서 볼트머리 또는 너트가 접하는 재의 연단까지의 최대거리는 판두께의 12배 이하 또한 150mm 이하로 합니다.
5) 판과 판 또는 형강이 연속으로 접합되는 경우, 힘이 작용하는 방향으로의 볼트간격은 다음을 만족해야 합니다.
(1) 부식을 고려하지 않는 경우에는 얇은 쪽 두께의 24배 또는 300mm 이하
(2) 페인트하지 않은 내후성 강재가 대기 중에 노출되는 경우에는 얇은 쪽 두께의 14배 또는 180mm 이하
상기의 규정은 볼트간격이 너무 먼 경우 판과 판이 서로 밀착되지 않아 수분 등의 침투로 인한 피해를 고려하기 위함입니다.