[구조해석 실무] 용접부 강도 계산과 구조해석

구조해석을 하다보면 용접부를 어떻게 해석하는지에 대한 의문이 들 때가 있다. 그 의문을 해소하고 싶어 확인을 해봤다.

수십 톤의 하중을 버티는 건설기계나 거대한 FRAME은 용접으로 모든 것이 이루어진다. 설계 단계에서 이런 부분들을 고려하여 철판 두께도 두껍게 선정하고 이상이 없음에도 현장에서 장비를 가동하다보면 철판이 찢어지거나 파손되는 사고가 발생한다.

그 이유는 무엇일까? 1.

용접부는 원래의 철판(모재)과 다르다. 가장 흔히 하는 착각은 "용접봉으로 쇳물을 채웠으니 원래 철판이랑 한 몸이겠지?"

라고 생각하는 것이다. 하지만, 수천 도의 열이 가해졌다가 식는 과정에서 용접부 주변의 철판은 성질이 변하게 된다.

이를 열영향부(HAZ, Heat Affected Zone)라고 한다. 조직이 변하면서 모재가 가지고 있던 강도나 인성을 잃어버리고 취약해지며, 쇳물이 식으면서 수축할 때 생기는 잔류응력 때문에 외부에서 힘을 주기도 전에 이미 내부는 팽팽하게 당겨진 상태가 된다.

즉, ...