러시아 기준에 따른 볼트 및 프리로드 볼트의 규정 검토

볼트

볼트는 SP 16, 조항 14.2에 따라 검토됩니다. 각 볼트의 인장력 및 전단력은 유한요소 해석으로 결정됩니다. 프라잉 힘은 유한요소 해석으로 결정되어 고려됩니다. 각 전단면은 개별적으로 검토됩니다. 지압에 대한 플라이는 인접 면의 전단력 합계에 대해 검토됩니다.

전단을 받는 볼트

설계 전단력을 받는 볼트는 조항 14.2.9에 따라 설계되며 다음을 만족해야 합니다:

$$N_s \le N_{bs} = R_{bs} A_b \gamma_b \gamma_c$$

여기서:

• N_s – 볼트 한 면의 전단력
• N_bs – 볼트 전단 저항력
• R_bs – 볼트의 설계 전단 강도 – SP 16, 표 5
• A_b – 볼트 총단면적
• γ_b – 볼트 접합부 사용 계수 – SP 16, 표 41 – 단일 볼팅 및 정밀도 등급 A의 다중 볼팅의 경우 γ_b = 1.0, 다중 볼팅 및 정밀도 등급 B와 고강도 볼트(R_bun ≥ 800 MPa)의 경우 γ_b = 0.9
• γ_c – 사용 계수 – SP 16, 표 1, Code setup에서 편집 가능

각 전단면은 개별적으로 검토됩니다.

인장을 받는 볼트

설계 인장력을 받는 볼트는 SP 16, 조항 14.2.9에 따라 설계되며 다음을 만족해야 합니다:

$$N_t ≤ N_{bt} = R_{bt} A_{bn} \gamma_c$$

여기서:

• N_t – 볼트의 인장력
• N_bt – 볼트 인장 저항력
• R_bt – 설계 인장 강도 – SP 16, 표 5
• A_bn – 볼트의 순단면적
• γ_c – 사용 계수 – SP 16, 표 1, Code setup에서 편집 가능

전단과 인장의 조합을 받는 볼트

전단력과 인장력을 동시에 받는 볼트는 SP 16, 조항 14.2.13에 따라 설계되며 다음을 만족해야 합니다:

$$\sqrt{\left ( \frac{N_t}{N_{bt}} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_s}{N_{bs}} \right ) ^2} \le 1.0$$

여기서:

• N_t – 볼트의 인장력
• N_bt – 볼트 인장 저항력
• N_s – 볼트 한 면의 전단력
• N_bs – 볼트 전단 저항력

지압을 받는 볼트

전단 볼트에 의한 지압력을 받는 플레이트는 SP 16, 조항 14.2.9에 따라 설계되며 다음을 만족해야 합니다:

$$N_s ≤ N_{bp} = R_{bp} d_b t \gamma_b \gamma_c$$

여기서:

• N_s – 플라이에 작용하는 볼트의 전단력
• N_bp – 플라이의 지압 저항력
• R_bp – 지압 설계 강도; 정밀도 등급 A의 경우 R_bp = 1.6 · R_u, 정밀도 등급 B의 경우 R_bp = 1.35 · R_u – SP 16, 표 5
• R_un – 연결 요소의 극한 강도
• d_b – 볼트 직경
• t – 플레이트 두께
• γ_b – 볼트 접합부 사용 계수 – SP 16, 표 41
• γ_c – 사용 계수 – SP 16, 표 1, Code setup에서 편집 가능

각 플레이트는 개별적으로 검토되며 최악의 경우가 표시됩니다. SP 16은 상세 한계를 벗어난 경우에 대한 볼트 연결의 사용 계수 γ_b를 제시하지 않습니다. 따라서 이러한 경우에는 지압 검토가 수행되지 않습니다.

마찰형 연결

마찰형 연결의 경우, 미끄러짐을 제한하고 SP 16, 조항 14.3에 따라 검토해야 합니다. 이러한 볼트는 미끄러짐 발생 후 극한 한계 상태에 대해 지압형으로도 검토해야 합니다. 전단력을 받는 볼트는 다음을 만족해야 합니다:

$$N_s \le N_{bf} = Q_{bh} \gamma_b \gamma_c$$

여기서:

• N_s – 프리로드 볼트 1개 및 마찰면 1개에 작용하는 전단력
• N_bf – 프리로드 볼트 1개 및 마찰면 1개의 전단 미끄러짐 저항력
• Q_bh = R_bh A_bn μ / γ_h – 프리로드 볼트 1개 및 마찰면 1개의 설계 미끄러짐 저항력
• R_bh = 0.7 · R_bun – 프리로드 볼트의 설계 프리로드 – SP 16, 조항 6.7
• R_bun – 볼트의 극한 인장 저항력
• A_bn – 인장 응력 면적
• μ – 프리로드 볼트의 마찰 계수 – SP 16, 표 42, Code setup에서 편집 가능
• γ_h – 볼트 조임 시 계수 – SP 16, 표 42

  • 일반 구멍: 정적 하중, Δ ≤ 4 mm; 동적 하중, Δ ≤ 1 mm:

    • γ_h = 1.12 (μ ≥ 0.42인 경우)
    • γ_h = 1.17 (0.35 ≤ μ < 0.42인 경우)
    • γ_h = 1.30 (μ < 0.35인 경우)
  • 확대 구멍: 정적 하중, Δ > 4 mm; 동적 하중, Δ > 1 mm:

    • γ_h = 1.70 (μ < 0.35인 경우)
    • γ_h = 1.35 (μ ≥ 0.35인 경우)
• Δ – 볼트 구멍 직경과 볼트 직경의 차이
• γ_b – 마찰 접합부 사용 계수 – SP 16, 조항 14.3.4
• γ_c – 사용 계수 – SP 16, 표 1, Code setup에서 편집 가능

정적 또는 동적 하중은 Code setup에서 설정할 수 있습니다.

유효 접촉면 수 κ는 각 접촉면이 개별적으로 검토되므로 항상 1과 같습니다.

SP 16, 조항 14.3.6에 따라, 전단과 인장의 조합을 받는 마찰형 연결의 볼트에 대해 마찰 접합부 사용 계수 γ_b에 다음을 곱합니다:

$$\gamma_b = \gamma_b \cdot \left ( 1 - \frac{N_t}{P_b} \right )$$

여기서:

• N_t – 볼트의 인장력
• P_b = R_bh A_bn – 볼트의 프리로드
• R_bh = 0.7 · R_bun – 프리로드 볼트의 설계 프리로드 – SP 16, 조항 6.7
• A_bn – 인장 응력 면적

마찰형 연결은 극한 한계 상태에 대해서도 검토해야 합니다. 볼트 유형을 지압형 – 인장/전단 상호작용으로 변경하고, 하중을 적절히 증가시킨 후 접합부를 다시 검토해야 합니다.