chapter 4 1 [호환 모드] - PFTech...2015/11/13 · (1)코킹(caulking)과플러링(fullering) : 기밀을필요로하는경우, 리벳팅후에작업함. 4.1.1 리벳이음(riveted

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IT COOKBOOKIT COOKBOOK제4장 리벳 이음과 용접 이음제4장 리벳 이음과 용접 이음

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chapter 04.

리벳 이음과 용접 이음(riveted joint & welded joint)

(주의) 본 자료에 실린 사진자료는 서면 허락 없이 임의로 사용할 수 없습니다.




m 리벳작업의의미이해

m 리벳이음의분류, 강도, 효율에대한이해및계산방법숙지

m 구조용리벳이음의이해와하중및강도계산방법숙지

m 용접법의분류와특징에대한이해

m 용접이음방법및강도계산방법숙지

q 학습목표




q 4.1 리벳 이음 - 4.1.1 리벳 작업

리벳이음과 용접이음의개요리벳이음과 용접이음의개요

• 리벳이음(riveted joint)이란? - 2개 이상의 판 혹은 형강(shape steel)을 리벳으로 영구 결합하는 이음

• 리벳이음의 장점(1) 구조가 간단함.(2) 각 부재 사이에 작용할 수 있는 힘에 견디는 능력이 우수함.

-> 교량, 철골구조물, 선박제작에 사용(3) 체결력이 큼 à 기밀을 요하는 압력용기, 보일러 등의 제작에 사용

• 용접이음 사용처 : 보일러, 용기, 구조물, 기계부품 등의 이음에 널리 사용됨

리벳이음 용접이음




(1) 리벳작업(riveting) 이란? - 제2머리를 성형하여 판재를 결합하는 작업

4.1.1 리벳이음 (riveted joint)(83쪽)4.1.1 리벳이음 (riveted joint)(83쪽)

q 4.1 리벳 이음 - 4.1.1 리벳 작업

구멍을 뚫는다. (with 펀치 & 드릴)

( 구멍크기 > 리벳지름 )

구멍에 리벳을 끼운다.

스냅을 대고 스냅에 타격을 가해 제2 머리를 만든다.

• 기밀을 요할 때에는 뚫린 구멍을 리머로 다듬질 함.

• 구멍 뚫기 작업 : 판 두께 < 20mm à 프레스 작업

판 두께 >20mm à 겹쳐서 드릴링 작업




(1) 코킹(caulking)과 플러링(fullering) : 기밀을 필요로 하는 경우, 리벳팅 후에 작업함.

4.1.1 리벳이음 (riveted joint)(83쪽)4.1.1 리벳이음 (riveted joint)(83쪽)

q 4.1 리벳 이음 - 4.1.1 리벳 작업

• 판 두께 < 5 mm à 코킹 작업을 하지 않음. (판이 튀어 오름) -> 판 사이에 패킹(packing) 을 넣어 기밀유지




1. 리벳의종류 (84쪽)1. 리벳의종류 (84쪽)

q 4.1 리벳 이음 - 4.1.2 리벳 이음의 분류

• 리벳의 구성 : 리벳 머리(rivet head) + 리벳 자루(rivet shank)

• 리벳의 크기 : 리벳 자루의 지름으로 표시

(1) 냉간 성형 리벳(cold headed rivet) : 제작시 냉간에서 머리부분을 성형함.(2) 열간 성형 리벳(hot headed rivet) : 제작시 열간에서 머리부분을 성형함.




2. 리벳의분류 (84-85쪽)2. 리벳의분류 (84-85쪽)





2. 리벳의분류 (84-85쪽)2. 리벳의분류 (84-85쪽)





2. 리벳의분류 (85쪽)2. 리벳의분류 (85쪽)





4.1.3 리벳이음의강도 (85-86쪽)4.1.3 리벳이음의강도 (85-86쪽)

q 4.1 리벳 이음 - 4.1.3 리벳 이음의 강도

• 리벳이음의 파괴 형태 : 5 가지 (가장 약한 부분이 먼저 파괴)

• 파괴상태의 해석조건 :

(1) 하중은 리벳 자루(rivet shank)에 직각 방향으로 작용

(2) 강도는 1줄 겹치기 이음에서 1피치(pitch)의 나비로 생각

파괴발생지점




1. 리벳의전단 (86쪽)1. 리벳의전단 (86쪽)


• 리벳 지름 : d

• 전단응력 : τr

• 리벳의 전단에 대한 저항력 P ;

• 양쪽 덮개판 맞대기 이음의 경우

리벳의 전단에 대한 저항력 P ;

(전단면-2개, 단면적은 안전율고려 1.8배적용)






•리벳지름 : d

•전단응력 : τr

• α : 부하평균화계수

• z : 줄수

• 리벳이 여러 줄로 이음을 할 경우 바깥쪽 리벳과 안쪽리벳에작용하는 힘이 균일하지 않음 à 부하 평균화계수 사용

리벳의 전단에 대한 저항력 P ;





q 4.1 리벳 이음 - 41.3 리벳 이음의 강도




2. 판의절단 (87쪽)2. 판의절단 (87쪽)


• 판 두께 : t

• 리벳의 피치 : p

• 판의 인장응력 : σt

• 리벳의 피치에 대한 허용 인장력 P ;




3. 리벳또는리벳구멍의압축 (87쪽)3. 리벳또는리벳구멍의압축 (87쪽)


• 판 두께 : t

• 리벳의 피치 : p

• 압축 응력 : σc

• 압축에 대한 저항력 P ;




4. 판의갈라짐 (87쪽)4. 판의갈라짐 (87쪽)


• 리벳 중심에서 판 끝까지의 거리 : e

• 판의 굽힘 응력 : σb




5. 판끝의전단 (87-88쪽)5. 판끝의전단 (87-88쪽)


• 판 두께 : t

• 리벳 중심에서 판 끝까지의 거리 : e

•리벳 지름 : d

• 전단응력 : τp




식 (4.1) = 식(4.5) (리벳의 전단저항력 = 압축 저항력)식 (4.1) = 식(4.5) (리벳의 전단저항력 = 압축 저항력)





식 (4.1) = 식(4.4) (리벳절단,리벳의전단저항력 = 판절단,리벳피치의허용인장력)식 (4.1) = 식(4.4) (리벳절단,리벳의전단저항력 = 판절단,리벳피치의허용인장력)





식 (4.1) = 식(4.6) (리벳의전단저항력 = 판의굽힘하중)식 (4.1) = 식(4.6) (리벳의전단저항력 = 판의굽힘하중)





q 예제4.1 (89쪽)




q 예제4.2 (89쪽)




q 예제4.3 (90쪽)




1. 판의효율 / 2. 리벳의효율(90쪽)1. 판의효율 / 2. 리벳의효율(90쪽)

q 4.1 리벳 이음 - 4.1.4 리벳 이음의 효율

(4.13.a)

리벳효율 = 리벳의 전단강도 /리벳 구멍이 없는 판의 인장강도




3. 조합효율[리벳의파괴와판의파괴가관련이있는경우의효율] (91쪽)3. 조합효율[리벳의파괴와판의파괴가관련이있는경우의효율] (91쪽)

q 4.1 리벳 이음 - 4.1.4 리벳 이음의 효율

• 조합효율 = 리벳 효율 + 판 효율

• 양쪽 덮개판이 좌측리벳에 결합되는 경우(전단면 2개)

• 한쪽 덮개판이 좌측리벳에 결합되는 경우(전단면 1개)

∴

∴

리벳의 전단

판의 절단리벳 효율

판 효율

(4.14.a)

(4.14.b)




q피치가 다른 맞대기이음의 조합효율 (상세설명1)





r





r




q 예제4.4 (91쪽)




q 예제4.5 (92쪽)




4.1.5 구조용리벳이음 (92쪽)4.1.5 구조용리벳이음 (92쪽)

q 4.1 리벳 이음 - 4.1.5 구조용 리벳이음

• 목적 : 힘에 대한 강도가 주목적이고 기밀은 생각할 필요가 없으므로 피치를 자유로선택하여 힘에 견딜 수 있는 만큼의 리벳을 사용함.

( 보통 φ16 ~ 25mm의 리벳을 많이 사용)

• 사용처 : 교량, 건축물, 크레인과 같은 대형구조물(부분조립은 공장에서, 전체조립은 현장에서)

• 작용하는 힘의 방향 : 자중, 작용하중, 풍압, 관성력 및 작용력 등의 합력을 계산하여리벳 1개마다 걸리는 힘을 계산하여야 함.

• 주의 점 : 리벳에는 전단력만 작용하고, 굽힘이나 인장력은 작용하지 않도록 해야 함.




1. 리벳이음의치수비례 (93쪽)1. 리벳이음의치수비례 (93쪽)


• 구조용 리벳의 지름과 피치는 경험식에 의해 계산함.

• 피치는 힘의 작용선 방향과 작용선 방향이 아닌 것으로 구분

∴

구조용리벳(강도만 고려) :보통 16~25mm의 사용.




1. 리벳이음의치수비례 (93쪽)1. 리벳이음의치수비례 (93쪽)


• 피치는 힘의 작용선 방향 (p) 과 작용선 방향이 아닌 것 (p1)으로 구분




1. 리벳이음의치수비례 (93-94쪽)1. 리벳이음의치수비례 (93-94쪽)


• 형강(앵글)의 경우 : 플랜지의 길이 : b > 3d , b > 100mm 인 경우à 2줄 리벳 이음으로 함.• 리벳 게이지(rivet gauge) (g) ; g를 기준으로 조립함. 형강의 크기에 따라 일정한 값을 가짐.

b>100mm인경우;2줄 리벳이음 적용.




q구조용형강의 리벳이음의 표준치수




2. 편심하중을받는리벳이음 (94쪽)2. 편심하중을받는리벳이음 (94쪽)


(1) 직접 작용하는 하중에 의한 전단력

(2) 편심에 의한 모멘트 ; 무게중심에서 리벳 구멍까지의거리에 비례

(3) 모멘트에 의한 힘 ; 중심점에서각 리벳중심을 잇는 직선에직각으로 작용함.

Moment, M = P·e리벳에 작용하는 하중 = (1)리벳에 직접 작용하는 하중에 의한 전단력 +(2) 편심에 의한 모멘트 ( 하중이 리벳구멍의 무게중심(centroid)

에서 떨어져 있기 때문에)

무게중심




참고자료참고자료


무게중심

―― 中心centre of gravity물리학에서 계산상의 편의를 위해서 물체의 모든 무게가 모여 있다고 생각하는 물체 내의가상적인 점. (In physics, imaginary point in a body of matter where, for convenience in certain calculations, the total weight of the body may be thought to be concentrated.)이 개념은 건물이나 교량과 같은 정적 구조물을 설계할 경우나, 어떤 물체에 외부에서 가속력이 가해질 때 이 물체의 반응을 예측하고자 할 경우에 유용하게 사용된다. (The concept is sometimes useful in designing static structures (e.g., buildings and bridges) or in predicting the behaviour of a moving body when it is acted on by gravity.)무게중심이라는 용어가 널리 사용되고 있기는 하지만 무게와 질량이 서로 비례관계에 있으므로무게중심을 질량중심(center of mass)이라 부르기도 한다. 질량중심은 중력장을 필요로 하지않기 때문에 다수의 물리학자들은 무게중심보다 질량중심이라는 용어를 사용한다.어떤 물체가 균일한 중력장 내에 있을 때 이 물체의 질량중심과 무게중심은 동일하다. 반면에예외로 대형의 천체(天體)가 쌍을 이루어 상호간에 중력을 미치면서 궤도운동을 하는 경우를 들수 있는데 그 예로 쌍성계(雙星系)에서 두 항성의 상호인력에 의해 각 항성의 질량중심과 무게중심이 일치하지 않을 수가 있다.




q무게중심 및 외심공식




2. 편심하중을받는리벳이음 (94-95쪽)2. 편심하중을받는리벳이음 (94-95쪽)


Moment, M = P·e














q 예제4.6 (96쪽)

그림4.14




q 예제4.7 (97쪽)




q 예제4.7 (97쪽)




q무게중심 및 외심 문제풀이




q무게중심 및 외심 문제풀이 ( 1~2 )




q무게중심 및 외심 문제풀이 ( 3~4 )




qQUIZ 시험문제 #1

m두께가 17[mm]이고, 인장강도 30[N/mm2], 압축강도50[N/mm2]인강판을전단강도 27[N/mm2]인리벳으로한쪽덮개판 2줄맞대기이음을하고자할때다음을구하여라.

(1)판재의압축저항력과리벳의전단저항력이같도록리벳의지름을구하여라

(2) 리벳효율과판재의효율이같도록리벳이음의피치를구하여라.

(3) 리벳이음의효율을구하여라.







m두께가 8[mm]인판재를 1줄겹치기리벳이음을하고자한다. 리벳의전단강도가판재의압축강도의 0.5배, 판재의인장강도의 0.85배일때, 다음을구하여라.

(1)판재의압축저항력과리벳의전단저항력이같도록리벳의지름을구하여라 .

(2) 리벳효율과판재의효율이같도록리벳이음의피치를구하여라.

(3) 리벳이음의효율을구하여라.

qQUIZ 시험문제 #2







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chapter 4 1 [호환 모드] - PFTech...2015/11/13 · (1)코킹(caulking)과플러링(fullering) : 기밀을필요로하는경우, 리벳팅후에작업함. 4.1.1 리벳이음(riveted