패스너에 대해 알아야 할 모든 것

패스너는 누구나 잘 알고 있어야 하는 일반적인 구성 요소입니다.

이 기사에서는 패스너의 분류, 나사산의 식별 및 검사, 재료 요구 사항, 열처리 요구 사항, 볼트, 나사 및 스터드의 기계적 성능 요구 사항, 철골 구조물 볼트의 종류와 구조 등 네 가지 관점에서 패스너를 소개합니다.

I. 패스너의 분류

패스너란 무엇인가요?

패스너는 두 개 이상의 부품 또는 어셈블리를 응집력 있는 단위로 단단히 결합하도록 설계된 중요한 기계 부품입니다. 이러한 필수 요소는 항공우주, 자동차, 건설, 일반 제조 등 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다. 패스너에는 볼트, 나사, 너트, 와셔, 리벳, 핀 등 다양한 표준화된 부품이 포함되며, 각 부품은 특정 하중 지지 요건과 환경 조건을 충족하도록 설계되었습니다.

금속 제조 및 제조 부문에서 패스너는 ISO, ANSI, DIN과 같은 국제 표준을 준수하고 널리 사용되기 때문에 표준 부품이라고도 불립니다. 이러한 표준화는 다양한 애플리케이션에서 상호 호환성, 신뢰성 및 일관된 성능을 보장합니다. 최신 패스너는 강도, 내식성 및 수명을 향상시키기 위해 고급 재료와 공정을 사용하여 제조되며, 일반적인 강철 변형부터 극한 환경을 위한 특수 합금에 이르기까지 다양한 옵션이 제공됩니다.

적절한 패스너를 선택하는 것은 완제품의 구조적 무결성, 안전성 및 수명에 직접적인 영향을 미치기 때문에 설계 및 엔지니어링에서 매우 중요합니다. 특정 용도에 맞는 패스너를 선택할 때는 하중 분산, 진동 저항, 열팽창, 조립 또는 분해의 용이성 등의 요소를 신중하게 고려해야 합니다.

패스너의 유형:

패스너에는 일반적으로 다음 12가지 유형의 부품이 포함됩니다: 볼트, 스터드, 나사, 너트, 셀프 태핑 나사, 나무 나사, 와셔, 고정 링, 핀, 리벳, 전체 어셈블리, 연결 쌍, 용접 못 등이 있습니다.

(1) 볼트:

볼트는 헤드와 나사(외부 나사산이 있는 실린더)로 구성된 패스너의 일종으로, 관통 구멍으로 두 부품을 고정하기 위해 너트가 필요합니다. 이러한 유형의 연결을 볼트 연결 볼트에서 너트를 풀면 두 부품을 분리할 수 있으므로 탈착식 연결입니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-1-1 외부 육각 헤드 볼트의 전체 나사산

그림 2-1-2 원통형 헤드가있는 육각 소켓 볼트의 반 톱니

(2) 스터드:

스터드는 양쪽 끝에 외부 나사산이 있고 헤드가 없는 패스너입니다. 연결할 때 한쪽 끝은 내부 나사 구멍이 있는 부품에 나사로 고정하고 다른 쪽 끝은 관통 구멍이 있는 부품을 통과한 다음 너트로 고정합니다. 이렇게 하면 전체가 단단히 연결됩니다.

이러한 유형의 연결을 스터드 연결이라고 하며 볼트 연결과 마찬가지로 탈착식 연결입니다. 스터드 연결은 주로 연결된 부품 중 하나가 두껍거나 컴팩트한 구조가 필요하거나 잦은 분해로 인해 볼트 연결이 적합하지 않은 경우에 사용됩니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-2-3 더블 헤드 스터드

그림 2-2-4 전체 나사산 스터드

(3) 나사:

나사는 머리와 나사로 구성된 패스너입니다. 용도에 따라 철골 나사, 고정 나사, 특수 목적 나사의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

머신 스크류는 주로 너트 없이 고정 나사 구멍이 있는 부품을 관통 구멍이 있는 부품에 고정하는 데 사용됩니다(이러한 유형의 연결을 나사 연결이라고 하며 탈착식 연결이라고도 합니다). 머신 스크류는 너트와 함께 관통 구멍이 있는 두 부품을 고정하는 데 사용할 수도 있습니다.

고정 나사는 주로 두 부품 사이의 상대적인 위치를 고정하는 데 사용됩니다.

아이볼트와 같은 특수 목적 나사는 구성 요소를 들어 올리는 데 사용됩니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-3-5 팬 헤드 나사

그림 2-3-6 육각 소켓 고정 나사

그림 2-3-7 아이볼트

(4) 너트:

너트는 내부에 나사 구멍이 있는 부품으로 일반적으로 평평한 육각형 기둥, 평평한 정사각형 기둥 또는 평평한 원통형 모양을 하고 있습니다.

너트는 볼트, 스터드 또는 철 구조물 나사를 사용하여 두 부품을 하나의 장치로 고정하고 연결하는 데 사용됩니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-4-8 육각 너트

(5) 셀프 태핑 나사:

셀프 태핑 나사는 나사와 비슷하지만 셀프 태핑 나사를 위해 특별히 설계된 특수 나사산이 있습니다.

두 개의 얇은 금속 부품을 하나의 장치로 고정하고 연결하는 데 사용됩니다. 구성 요소에 작은 구멍을 미리 뚫어야 합니다. 나사는 경도가 높기 때문에 구성 요소의 구멍에 직접 나사로 조여 구성 요소에 해당 내부 나사산을 형성할 수 있습니다.

이 유형의 연결은 제거 가능한 연결이기도 합니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-5-9 셀프 태핑 나사

(6) 나무 나사:

목재 나사는 나사와 비슷하지만 목재에 사용하도록 특별히 고안된 특수 나사산이 있습니다. 목재 부품이나 부품에 직접 나사로 조여 관통 구멍이 있는 금속(또는 비금속) 부품을 목재 부품에 단단히 연결할 수 있습니다.

이 유형의 연결은 제거 가능한 연결이기도 합니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-7-10 육각 머리 나무 나사

(7) 와셔:

와셔는 평평한 원형 모양의 패스너의 일종입니다.

볼트, 나사 또는 너트의 지지면과 연결된 부품의 표면 사이에 배치하여 접촉면적을 늘리고 단위 면적당 압력을 줄이며 연결된 부품의 표면을 손상으로부터 보호합니다. 또 다른 유형의 탄성 와셔는 너트가 느슨해지는 것을 방지할 수도 있습니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-7-11 플랫 와셔

2-7-12 탄성 와셔

(8) 고정 링:

고정 링은 철 구조물 및 장비의 축 홈 또는 구멍 홈에 설치하여 축 또는 구멍의 부품이 좌우로 이동하는 것을 방지합니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-8-13 고정 링

(9) 핀:

핀은 주로 부품의 위치를 지정하는 데 사용되며 일부는 다른 패스너를 연결, 고정, 전력 전송 또는 잠그는 데 사용할 수도 있습니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-9-14 핀

(10) 리벳:

리벳은 헤드와 네일봉으로 구성된 패스너로, 관통 구멍이 있는 두 부품 또는 구성 요소를 하나의 유닛으로 단단히 연결하는 데 사용됩니다. 이러한 유형의 연결을 리벳 연결 리벳팅이라고도 합니다.

리벳은 연결된 두 부품을 분리하기 위해 리벳을 파괴해야 하므로 제거할 수 없는 연결을 형성합니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-10-15 하프 라운드 헤드 리벳

(11) 조립 및 연결 쌍:

어셈블리란 머신 스크류(또는 볼트, 셀프 태핑 나사)와 평 와셔(또는 스프링 와셔, 잠금 와셔).

연결 쌍은 철골 구조물용 고강도 대형 육각 볼트 연결 쌍과 같이 특수 볼트, 너트, 와셔로 구성된 패스너를 말합니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-11-16 머신 스크류 어셈블리

그림 2-11-17 철골 구조물의 비틀림 전단 볼트 연결부

(12) 압정:

압정은 연마된 막대와 네일 헤드(또는 네일 헤드가 없는)로 구성된 독특한 패스너로, 다른 부품과 연결하기 위해 용접으로 한 부품 또는 구성 요소에 고정적으로 연결됩니다.

아래 그림과 같습니다:

그림 2-12-18 용접 못

II. 스레드 식별 및 검사

1. 스레드의 목적과 특성

스레드는 항공기, 자동차, 수도관, 일상적인 가스 사용 등 다양한 응용 분야에서 흔히 볼 수 있습니다.

대부분의 경우 스레드는 고정 연결 역할을 하며 힘과 움직임의 전달을 용이하게 합니다.

특별한 목적을 위한 여러 유형의 스레드가 있지만 그 수는 제한되어 있습니다.

스레드의 내구성과 단순성, 안정적인 성능, 쉬운 분해 및 편리한 제조는 모든 유형의 전자 기계 제품에서 중요한 구성 요소입니다.

스레드가 효과적으로 작동하려면 두 가지 필수 특성이 있어야 합니다:

• 쉽게 회전할 수 있는 기능;
• 적절한 강도.

2. 스레드 분류

a. 스레드는 구조적 특성과 용도에 따라 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:

• 일반 스레드(고정 스레드): 삼각형 톱니 모양으로 부품을 연결하거나 고정하는 데 사용됩니다. 일반 스레드는 피치에 따라 굵은 스레드와 가는 스레드로 다시 나눌 수 있습니다. 가는 스레드는 연결 강도가 더 높습니다.
• 전송 스레드: 이빨 모양에는 사다리꼴, 직사각형, 톱 모양, 삼각형 형태가 있습니다.
• 씰링 스레드: 주로 파이프 나사, 원뿔형 나사, 원뿔형 파이프 나사 등 연결부를 밀봉하는 데 사용됩니다.
• 특수 목적 스레드: 특정 목적을 위해 사용됩니다.

b. 스레드는 지역(국가)에 따라 다음과 같이 나눌 수도 있습니다. 메트릭 스레드, 영국 스레드 및 미국 스레드.

영국산과 미국산 스레드를 통칭하여 영국산 스레드라고 하며, 톱니 프로파일 각도는 60°와 55°입니다. 직경, 피치 및 기타 관련 매개변수에는 인치 크기를 사용합니다.

우리나라에서는 톱니 프로파일 각도가 60°로 표준화되어 있으며 직경과 피치 계열은 밀리미터 단위로 측정됩니다. 이러한 유형의 스레드를 일반 스레드라고 합니다.

3. 공통 스레드 프로필

4. 스레드의 기본 용어

스레드는 지정된 원통형 또는 원뿔형 표면을 따라 연속적으로 형성된 것입니다.

• 외부 스레드: 원통 또는 원뿔의 외부 표면에 형성된 나사산입니다.
• 내부 스레드: 원통이나 원뿔의 안쪽 표면에 형성된 나사산입니다.
• 주요 지름: 외부 스레드의 상단 또는 내부 스레드의 하단에 접하는 가상의 원통 또는 원뿔의 지름입니다.
• 작은 지름: 외부 스레드의 하단 또는 내부 스레드의 상단에 접하는 가상의 원통 또는 원뿔의 지름입니다.
• 중간 지름: 돌출 폭이 같은 치아 형태의 홈을 통과하는 가상의 원통 또는 원뿔의 지름을 말합니다. 이 가상의 원통 또는 원뿔을 피치 직경 원통 또는 피치 직경 원뿔이라고 합니다.

• 오른쪽 나사산: 시계 방향으로 회전할 때 나사로 고정되는 나사산입니다.
• 왼쪽 나사산: 시계 반대 방향으로 회전할 때 나사로 조여지는 나사산입니다.
• 프로파일 각도: 스레드 프로파일에서 인접한 두 치아 면 사이의 각도입니다.
• 피치: 피치: 인접한 두 톱니의 피치 라인에 있는 두 해당 지점 사이의 축을 따른 거리입니다.

5. 스레드 표시

미터법 스레드 표시:

일반적으로 완전한 메트릭 스레드 지정은 다음 세 가지 측면을 포함해야 합니다:

A는 스레드 유형 코드를 나타내며 스레드의 특성을 나타냅니다;

B는 일반적으로 직경과 피치를 포함하는 스레드의 크기를 나타냅니다. 멀티 스레드 스레드의 경우 리드와 스레드 수도 포함되어야 합니다;

C는 각 직경의 공차 영역(공차 영역의 위치 및 크기 포함)과 나사 길이에 따라 결정되는 나사산의 정확도를 나타냅니다.

인치 스레드 표시:

6. 스레드 측정

일반적인 표준 스레드의 경우, 스레드 링 게이지 또는 플러그 게이지가 측정에 사용됩니다.

스레드 매개변수가 많기 때문에 각각의 매개변수를 개별적으로 측정하는 것은 비현실적입니다. 일반적으로 스레드 게이지(스레드 링 게이지 및 스레드 플러그 게이지)를 사용하여 스레드를 종합적으로 평가합니다.

시뮬레이션 조립 승인으로 알려진 이 검사 방법은 편리하고 신뢰할 수 있을 뿐만 아니라 일반적인 나사산에 대한 정확도 요구 사항도 충족합니다.

그 결과, 실제 프로덕션에서 가장 널리 사용되는 승인 방법이 되었습니다.

7. 나사산 측정(피치 직경)

나사산 연결에서는 피치 직경이 나사산의 적합성을 결정하는 유일한 요소이므로 피치 직경의 자격을 정확하게 판단하는 것이 중요합니다.

스레드의 기본 서비스 성능을 보장하기 위해 표준은 피치 직경의 적격 판단 원칙을 명시해야 합니다: "스레드의 실제 피치 직경은 최대 솔리드 톱니 프로파일의 피치 직경을 초과할 수 없습니다. 실제 스레드의 모든 부분의 단일 피치 직경은 최소 솔리드 프로파일의 피치 직경을 초과해서는 안 됩니다."

현재 단일 피치 직경을 측정하는 편리한 방법에는 나사 피치 직경 마이크로미터를 사용하거나 3니들 방법(당사가 채택하고 있는 방법)을 사용하는 두 가지 방법이 있습니다.

8. 스레드 핏 등급

나사산 맞춤은 나사산 사이의 조임 또는 느슨함의 정도를 나타냅니다.

반면 맞춤 클래스는 내부 및 외부 스레드에 대한 허용 오차와 편차의 지정된 조합을 나타냅니다.

(1) 통합 인치 스레드의 경우:

외부 스레드에는 세 가지 클래스가 있습니다: 클래스 1A, 클래스 2A, 클래스 3A입니다.

내부 스레드에도 세 가지 클래스가 있습니다: 클래스 1B, 클래스 2B, 클래스 3B는 모두 클리어런스 핏입니다.

클래스 번호가 높을수록 더 타이트하게 맞습니다.

영어 스레드에서는 클래스 1A와 클래스 2A에만 지정된 편차가 있습니다. 클래스 3A는 편차가 0이고 클래스 1A와 클래스 2A는 편차가 동일합니다.

그림과 같이 클래스 번호가 높을수록 허용 오차가 낮아집니다.

• 클래스 1A 및 클래스 1B는 공차가 매우 느슨하며 내부 및 외부 나사산 공차 맞춤에 적합합니다.
• 클래스 2A 및 클래스 2B는 영국 시리즈에 지정된 가장 널리 사용되는 나사산 허용 오차 등급입니다. 기계식 패스너.
• 클래스 3A 및 클래스 3B는 가장 단단히 고정되며 공차가 엄격한 패스너, 특히 안전이 중요한 설계에 적합합니다.
• 외부 스레드에는 클래스 1A 및 클래스 2A에 대한 맞춤 편차가 지정되어 있지만 클래스 3A에는 지정되어 있지 않습니다.

클래스 1A의 허용 오차는 클래스 2A보다 50% 더 크고 클래스 3A보다 75% 더 큽니다. 내부 스레드의 경우 클래스 2B의 허용 오차는 클래스 2A의 허용 오차보다 30% 더 큽니다.

클래스 1B의 허용 오차는 클래스 2B보다 50% 더 크고, 클래스 3B보다 75% 더 큽니다.

(2) 외부 미터법 스레드의 공통 스레드 등급은 4H, 6E, 6G 및 6H이고 내부 스레드의 공통 스레드 등급은 6G, 6H 및 7H입니다.

일본 표준 스레드의 정확도 등급은 세 가지 등급으로 나뉩니다: I, II, III 등급으로 나뉘며, 가장 일반적으로 사용되는 등급은 II 등급입니다.

미터법 스레드에서 그림과 같이 H와 h의 기본 편차는 0이고, G의 기본 편차는 양수이며, e, f, g의 기본 편차는 음수입니다.

• H는 내부 나사산에 가장 일반적으로 사용되는 공차 영역 위치로, 일반적으로 표면 코팅이나 매우 얇은 인산염층에는 사용되지 않습니다. G 위치의 기본 편차를 사용하는 경우는 드물며 주로 두꺼운 코팅에 사용됩니다.
• G 공차 영역은 종종 6~9um의 얇은 코팅으로 도금하는 데 사용됩니다. 예를 들어 제품 도면에 6H 볼트가 필요한 경우 나사산은 6G 공차 영역으로 도금해야 합니다.
• 가장 적합한 나사산 조합은 H/G, H/H 또는 G/H입니다. 볼트나 너트와 같은 정교한 패스너의 경우 6H/6G를 사용하는 것이 좋습니다.

일반 스레드의 중간 정확도 등급

너트: 6H

볼트: 6g

두꺼운 커버링이 있는 중간 정확도 등급의 스레드

너트: 6G

볼트: 6e

고정밀 등급

너트: 4H

볼트: 4시간, 6시간

9. 공통 특수 스레드

1). 셀프 태핑 스레드: 리드가 큰 일종의 넓은 스레드입니다.

GB/T5280 JIS B1007

2) 셀프 태핑 잠금 스레드(삼각형 스레드)

GB6559

3.) 벽면 패널 네일 스레드(빠른 스레드)

GB/T14210

4) 나무 실:

나무 나사(CB/T922-1986)의 나사산 프로파일과 크기는 그림 1-1-32를 참조하세요.

그림 1-1-32 목재 나사 용 나사산 프로파일

III. 볼트, 나사 및 스터드의 재료 요구 사항, 열처리 요구 사항 및 기계적 성능 요구 사항

볼트, 나사 및 스터드에 대한 재료 요구 사항

볼트, 나사 및 스터드의 기계적 및 물리적 특성

IV. 철골 구조물 볼트의 종류와 구조

1. 철골 구조물의 볼트 연결 개요

철골 구조물용 볼트 연결은 볼트를 사용하여 두 개 이상의 철골 구조물 부품 또는 구성 요소를 하나의 유닛으로 연결하는 방법입니다. 이 유형의 연결은 구성 요소를 사전 조립하고 구조물을 설치하는 가장 간단한 방법입니다.

빔 기둥 조인트의 전체 볼트 연결

볼트 연결은 금속 구조물 설치에 처음 사용되었습니다. 그러나 1930년대 후반에는 점차 리벳 연결로 대체되어 부품 조립 시 임시 고정 방법으로만 사용되었습니다.

고강도 볼트 연결 방식은 1950년대에 등장했습니다. 이 볼트는 중탄소강 또는 중탄소합금강으로 만들어지며 일반 볼트보다 강도가 2~3배 더 높습니다.

고강도 볼트 연결은 시공이 편리하고 안전하며 신뢰할 수 있다는 장점이 있습니다. 1960년대부터 야금 공장의 철골 구조물 제조 및 설치에 사용되어 왔습니다.

빔 접합의 전체 볼트 연결

2. 볼트 사양

철골 구조물에 사용되는 일반적인 볼트 사양에는 M12, M16, M20, M24, M30이 있습니다. 문자 "M"은 볼트 기호를 나타내고 숫자는 공칭 직경을 나타냅니다.

볼트는 성능에 따라 10가지 등급으로 나뉩니다: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9. 8.8 이상의 등급을 가진 볼트는 저탄소 합금강 또는 중탄소강으로 만들어지며 열처리(담금질 및 템퍼링)를 거칩니다. 이러한 볼트를 고강도 볼트라고 합니다. 8.8보다 낮은 등급(8.8 제외)의 볼트를 일반 볼트라고 합니다.

아래 표는 볼트의 성능 등급과 기계적 특성을 보여줍니다.

볼트 성능 등급은 볼트의 공칭 인장 강도와 재료의 항복률을 각각 나타내는 두 부분의 숫자로 구성됩니다.

예를 들어, 성능 등급이 4.6인 볼트의 의미는 첫 번째 부분의 숫자(4.6의 4)가 공칭 인장 강도(n/mm)의 100분의 1입니다.²)의 볼트 재질즉, fu ≥ 400N / mm²;

두 번째 부분의 숫자(4.6의 6)는 다음 수율 비율의 10배입니다. 볼트 재질즉, fy/fu = 0.6입니다;

두 숫자 (4) × 6 = "24")의 곱은 공칭 항복점(또는 항복 강도)의 1/10(n / mm)입니다.²)의 볼트 재질을 의미하며, 이는 fy ≥ 240n / mm를 의미합니다.².

철골 구조물에 사용되는 일반 볼트는 제조 정확도에 따라 세 가지 등급으로 분류할 수 있습니다: A, B, C.

B 등급 볼트는 정제된 것으로 간주되며 일반적으로 기계 제품에 사용되는 반면, C 등급 볼트는 거친 것으로 간주됩니다.

달리 명시되지 않는 한, 철골 구조물에 사용되는 일반 볼트는 일반적으로 성능 등급이 4.6 또는 4.8인 거친 C등급 볼트입니다.

볼트 연결부의 강도 설계 값은 철골 구조물 설계를 위한 GB50017-2003 코드의 표 3.4.1-4에서 가져와야 합니다.

표 3.4.1-4의 강도 설계 값 볼트 연결 (n / mm²)

표 3.4.1-5의 강도 설계 값 리벳 연결 (n / mm²)

3. 볼트 분류

볼트는 나사, 볼트 못, 표준 부품, 패스너 등 다양한 이름으로 알려져 있습니다.

일반적으로 볼트는 일반 볼트, 고강도 볼트, 앵커 볼트, 확장 볼트, 케미컬 앵커, 나사, 스터드 등 다양한 패스너를 포함할 수 있습니다.

볼트를 좀 더 구체적으로 살펴보면 일반 볼트와 고강도 볼트의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

(1) 공통 볼트 연결

일반 볼트는 제조 정확도에 따라 거친 볼트와 정제된 볼트로 더 나눌 수 있습니다.

또한 일반 볼트도 육각 머리 볼트, 스터드 볼트, 접시 머리 볼트 등 다양한 유형으로 분류할 수 있습니다.

위 그림은 카운터 싱크 헤드 볼트를 보여줍니다.

거친 볼트

클래스 C 볼트는 일반적으로 탄소 구조용 강철로 만들어진 거친 볼트입니다.

볼트가 나사 구멍에 원활하게 관통하려면 구멍 직경이 볼트의 공칭 직경(d)보다 1.0~2.0mm 커야 하며, 그 결과 클래스 II 구멍이 만들어집니다.

볼트 구멍 간격은 렌치로 쉽게 조일 수 있도록 배치해야 합니다.

기둥, 보 및 지붕 트러스의 구성 요소를 연결하는 데 러프 볼트를 사용하는 경우 지지판을 사용한 연결 구조를 채택해야 합니다.

이 시나리오에서는 볼트가 장력을 받고 있으며 전단력이 지지판에 의해 전달됩니다(첨부된 그림 참조).

러프 볼트에 사용되는 재료의 낮은 강도 등급으로 인해 구조물 연결에 사용이 제한됩니다. 그러나 러프 볼트는 여전히 작업 플랫폼, 벽 스킨 빔, 지붕 빔, 지지대, 전단력이 낮은 경첩형 지지대의 보조 빔 연결에 일반적으로 사용되고 있습니다.

위 그림은 일반 볼트를 묘사한 것입니다.

러프 볼트는 작업장에서 철골 구조물의 사전 조립, 리벳팅 전 리벳팅 부품의 사전 체결, 고강도 볼트 연결 전 조립, 노드 용접 전 임시 체결에도 자주 사용됩니다.

러프 볼트를 영구 고정 볼트로 사용할 때는 올바르게 정렬한 후 조여야 하며 풀림을 방지하기 위한 조치를 취해야 합니다.

위 그림은 기둥 베이스 볼트의 이중 너트 잠금 방법을 보여줍니다.

세련된 볼트

A 및 B 등급 볼트는 정제된 볼트로 간주되며 일반적으로 클래스 I 구멍이 필요합니다. 구멍 직경은 볼트의 공칭 직경(d)보다 0.3~0.5mm 더 커야 합니다.

정제된 볼트 연결은 종종 분해 및 재조립되는 일부 구조적 연결에 사용됩니다.

정제 볼트는 주로 기계 제품에 사용되며 건축용 철골 구조물에는 일반적으로 사용되지 않습니다.

(2) 고강도 볼트 연결

고강도 강철로 만들어지거나 높은 예압이 필요한 볼트를 고강도 볼트라고 합니다.

이 볼트는 장력을 발생시키고 마찰을 통해 외부 힘을 전달합니다.

반면, 기존의 볼트 연결은 볼트의 전단 저항과 구멍 벽의 베어링 압력을 통해 전단력을 전달합니다.

너트를 조일 때 장력은 최소이며 무시해도 됩니다.

고강도 볼트는 높은 재료 강도 외에도 상당한 장력을 가하여 연결 부품 사이에 압출 압력을 발생시켜 나사 방향에 수직으로 강한 마찰을 제공합니다.

또한 장력, 미끄럼 방지 계수, 강종과 같은 요소는 고강도 볼트의 지지력에 직접적인 영향을 미칩니다.

고강도 볼트의 작동 원리

고강도 볼트는 응력 조건에 따라 크게 마찰 유형과 압력 유형의 두 가지 범주로 분류됩니다.

시공 공정 측면에서 고강도 볼트는 비틀림 전단 고강도 볼트와 대형 육각 고강도 볼트의 두 가지 유형으로 나뉩니다.

비틀림 전단형 고강도 볼트 및 대형 육각 고강도 볼트

마찰식 고강도 볼트 연결은 접촉면에 발생하는 마찰을 통해 외력을 전달합니다. 강판 연결 플레이트 층이 볼트 조임 압력에 의해 단단히 밀착된 후. 구성 요소 표면을 샌드블라스트 처리하여 빨간색 녹 표면를 사용하면 높은 마찰 계수를 제공하고 필요한 연결 볼트 수를 줄일 수 있습니다. 마찰식 고강도 볼트의 구멍 직경은 볼트의 공칭 직경(d)보다 1.5 ~ 2.0mm 커야 합니다.

반면, 압력 베어링 고강도 볼트 연결은 구성 요소 간의 마찰, 볼트 중심축의 전단력, 구성 요소의 베어링 압력의 조합을 통해 응력을 전달합니다. 이 유형의 볼트의 구멍 직경은 볼트의 공칭 직경(d)보다 1.0~1.5mm 더 커야 합니다. CNC를 사용하여 구멍을 뚫습니다. 드릴링 기계 및 드릴링 지그.

마찰식 고강도 볼트와 압력식 고강도 볼트는 본질적으로 동일한 볼트이며, 설계 시 미끄러짐을 고려한 것이 차이점입니다. 마찰식 고강도 볼트의 마찰 표면은 미끄러지지 않으며 나사는 전단을 견디지 않습니다. 마찰면이 미끄러지면 설계 실패 상태에 도달한 것으로 간주되며, 이는 비교적 확립되고 신뢰할 수 있는 기술입니다. 반면, 내압식 고강도 볼트의 마찰 표면은 미끄러질 수 있고 나사도 전단을 견디며 최종 고장은 일반 볼트와 유사합니다(볼트 전단 파괴 또는 강판 압축 파괴).

대형 육각 고강도 볼트는 고강도 볼트, 너트 및 두 개의 와셔로 구성되어 고강도 볼트 연결 쌍을 형성합니다. 시공 중에 구조물을 거친 볼트로 임시 고정 한 다음 볼트 그룹 중간부터 고강도 볼트를 하나씩 설치하여 초기 조임부터 시작하여 재 조임, 최종 조임으로 마무리합니다.

위 그림은 다양한 길이의 대형 육각 헤드 고강도 볼트 연결 쌍을 보여줍니다.

대형 육각 헤드 고강도 볼트 연결 쌍을 설치할 때는 볼트 양쪽에 와셔를 배치해야 합니다. 초기 조임 토크 값은 최종 조임 토크 값의 50%여야 하며, 재조임 토크 값은 최종 조임 토크 값과 같아야 합니다.

최종 조임 토크 값을 계산하는 공식은 다음과 같습니다:

TC = k * Pc * d

어디

• Tc는 최종 조임 토크 값(n - m 단위)입니다;
• k는 토크 계수입니다;
• Pc는 건설 전제력(kN)입니다;
• d는 고강도 볼트의 나사산 직경(mm)입니다.

조일 때는 토크 렌치를 사용해야 하며 매번 사용하기 전에 보정해야 합니다.

비틀림 전단형 고강도 볼트 연결 쌍은 고강도 볼트, 너트, 와셔로 구성됩니다.

비틀림 전단 유형 고강도 볼트

비틀림 전단 전동 렌치

비틀림 전단 고강도 볼트의 설치 원리

비틀림 전단 타입 고강도 볼트 연결 쌍을 설치할 때는 너트 한쪽에 와셔를 하나만 배치해야 합니다.

초기 조임 토크 값을 계산하는 공식은 다음과 같습니다:

Tc = 0.065 * Pc * d

어디

• Tc는 초기 조임 토크 값(n - m 단위)입니다;
• Pc는 건설 척도, kn 단위입니다;
• d는 고강도 볼트의 나사산 직경(mm)입니다.

마지막으로 전용 렌치를 사용하여 꼬리 매화 머리가 부러질 때까지 나사를 풀어야 합니다.

품질 검사는 시공 과정을 감독하고 검사하는 데 중점을 두어야 합니다.

(3) 앵커 볼트

앵커 볼트(앵커 나사 또는 앵커 와이어라고도 함)는 철골 구조물 기둥 받침대를 콘크리트 기초에 연결하는 데 사용됩니다. 일반적으로 Q235 및 Q345 원형 강철이 이 용도로 사용됩니다.

앵커 볼트에는 여러 종류가 있으며, 직경이 24mm보다 큰 경우 앵커 플레이트를 사용해야 합니다.

설치 시 앵커 볼트 그룹은 콘크리트를 타설하기 전에 강철 프레임으로 고정하고 바인딩 보강 케이지와 함께 설치해야 합니다. 볼트 헤드는 특정 길이만큼 콘크리트 표면에 노출되어야 합니다.

콘크리트가 일정 수준의 강도에 도달하면 강철 기둥 받침대를 설치하고 기둥 바닥에 2차 그라우팅을 수행해야 합니다.

스틸 프레임 고정 앵커 볼트 그룹

앵커 볼트의 개략도

사진은 2차 그라우팅 전 철골 구조물 기둥 베이스에 고무 슬리브를 사용하여 나사산으로부터 앵커 볼트 상단을 보호하는 모습입니다.

(4) 화학 앵커 볼트

케미컬 앵커 볼트는 화학 약품과 금속 막대로 구성된 새로운 유형의 고정 재료입니다. 기존 콘크리트 구조물에 다른 구조물의 커넥터를 설치하는 데 사용됩니다.

커튼월, 대리석 건식 행잉 등 다양한 철골 구조물에 포스트 매립 부품을 설치하는 데 활용할 수 있습니다. 또한 장비 설치, 고속도로 및 교량 가드레일 설치, 건물 보강 및 변형 등의 용도로도 사용할 수 있습니다.

화학 앵커 볼트의 나사 및 약제

케미컬 앵커 볼트는 익스팬션 앵커 볼트의 뒤를 잇는 새로운 유형의 앵커 볼트입니다. 특수 화학 접착제와 나사를 통해 천공된 콘크리트 기판에 고정되어 고정 부품을 고정하는 복합 구성 요소입니다.

케미컬 앵커 볼트는 큰 풀아웃 지지력을 자랑하며 매립형 앵커 바를 대체할 수 있습니다. 콘크리트를 타설한 후 건설 현장에서 철골 구조물의 매립된 부분을 설치하는 것을 잊어버리는 문제를 해결하는 데 자주 사용됩니다. 케미컬 앵커 볼트는 이러한 상황을 해결하는 데 사용할 수 있습니다.

케미컬 앵커 볼트의 시공 단계는 다음과 같습니다:

• 엔지니어링 설계 요건에 따라 콘크리트 등 기본 재료의 지정된 위치에 구멍을 뚫습니다. 구멍의 직경, 깊이 및 볼트 직경은 전문 기술자 또는 현장 테스트를 통해 결정해야 합니다.
• 퍼커션 드릴 또는 워터 드릴을 사용하여 구멍을 뚫습니다.
• 특수 공기 실린더, 브러시 또는 압축 공기 기계를 사용하여 드릴링 구멍의 먼지를 청소합니다. 구멍에 먼지나 물이 남지 않도록 이 작업을 최소 세 번 이상 반복해야 합니다.
• 볼트 표면이 깨끗하고 건조하며 기름이나 석조물이 없는지 확인하세요.
• 유리관 앵커 패키지의 손상이나 약제 응고 등 이상 유무를 확인합니다. 패키지의 둥근 헤드를 바깥쪽을 향하게 하여 앵커 구멍에 삽입하고 구멍 아래쪽까지 밀어 넣습니다.
• 전기 드릴과 특수 설치 고정구를 사용하여 나사를 강하게 돌려서 구멍 바닥에 삽입합니다. 충격을 가하는 방법을 사용해서는 안 됩니다.
• 나사가 구멍의 바닥이나 볼트에 표시된 위치에 도달하면 즉시 회전을 멈추고 설치 고정 장치를 제거한 다음 젤이 완전히 경화될 때까지 방해하지 마세요. 과도하게 회전하면 접착제가 손실되어 고정력에 영향을 줄 수 있습니다.

(회전 시간은 30초를 초과할 수 없고, 회전 속도는 300~750rpm, 볼트 추진 속도는 약 2cm/s여야 하며, 충격 방식은 허용되지 않습니다).

(5) 확장 볼트

확장 볼트의 기능은 화학적 앵커 볼트의 기능과 유사하며 응력이 적은 고정 용도에 사용됩니다.

다양한 사양의 확장 볼트

균열이 있는 부품이나 콘크리트 구조물에서 균열이 발생하기 쉬운 부품에는 확장 볼트를 사용해서는 안 됩니다.

주요 하중 지지 구조물, 중요 파이프라인, 고속 작업, 충격 하중 및 큰 진동을 견디는 설계 시에는 계산된 설계 인장력 및 설계 전단력을 기준으로 확장 볼트를 선택해야 합니다.

4. 볼트의 배열 및 시공 요구 사항

볼트 배열은 평행과 엇갈림의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

병렬 배열 - 이 배열은 간단하고 깔끔하며 컴팩트합니다. 사용되는 연결 플레이트의 크기는 작지만 구성 요소 섹션이 크게 약화됩니다.

엇갈린 배열 - 이 배열은 컴팩트하지는 않지만 사용되는 연결 플레이트의 크기가 더 커서 부재 섹션의 약화가 더 적습니다.

스트레스 요구 사항

수직 응력 방향: 볼트에 응력이 집중되고 단면이 과도하게 약화되는 것을 방지하고 지지력을 줄이려면 볼트의 가장자리 거리와 끝 거리가 너무 작아서는 안 됩니다.

힘의 작용 방향: 플레이트가 부러지거나 전단되는 것을 방지하려면 끝 거리가 너무 작아서는 안 됩니다.

압축 멤버의 경우: 연결 플레이트의 좌굴을 방지하려면 중간 거리가 너무 크지 않아야 합니다.

건설 요구 사항:

• 플레이트 사이의 헐거움, 습기 침입 및 강철 부식을 방지하기 위해 볼트의 가장자리 거리와 중간 거리가 너무 크지 않아야 합니다.
• 렌치로 너트를 쉽게 조일 수 있도록 볼트 피치는 볼트 직경의 3배 이상이어야 합니다.

이러한 요구 사항에 따라 볼트의 허용 간격과 관련 설계 값은 철골 구조물 설계에 대한 GB50017-2017 코드에 명시되어 있습니다.

표 8.3.4 볼트 또는 리벳의 최대 및 최소 허용 거리

참고:

1. d₀ 는 볼트 또는 못의 구멍 지름이고, t는 외부 시트의 두께입니다.

2. 강판 가장자리와 강성 부재(예: 앵글강, 채널강 등)에 연결된 볼트 또는 리벳 사이의 최대 거리는 중간 행의 값에 따라 채택할 수 있습니다.