구조용 강재는 주성분인 철(Fe) 외에도 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 등
여러 합금원소가 포함되며, 이러한 성분·열처리·압연/가공 조건에 따라 강도, 연성, 인성, 용접성,
내후성(부식 저항), 내화성(고온 성능) 등이 달라진다. (PDF p.1)
강구조 설계에서는 강재 자체의 기계적 성질뿐 아니라, 볼트·용접 등 접합부의 거동이 구조 성능에 큰 영향을 주므로,
재료 성질과 함께 접합 요소의 재료 및 시공 특성까지 이해하는 것이 중요하다. (PDF p.1)
각 강재 유형은 특정 용도와 환경에 맞게 설계된다. 구조물의 요구 사항, 환경 조건, 하중 조건 등을 고려하여 적절한 강재를 선택하는 것이 중요하다.
2.1.1 강재의 종류
항복강도와 인장강도
(출처: kim2kie)
(1) 코드 체계
강재는 다음과 같은 코드 체계로 표기된다: SM 275 A W N ZA
재질: SS, SM, HSA/HSB, SMA, FR, SLA, SN, SHN
강도 등급: 275, 355, 420, 460 등
흡수에너지 등급: A (20℃), B (0℃), C (-20℃), D (-40℃)
도장 등급: W (무도장), P (도장)
열처리 등급: N (Normalizing), Q (Quenching), T (Tempering), TMC
Z 방향 연신율 등급: ZA (무보증), ZB (15% 이상), ZC (25% 이상)
교재는 구조용 강재가 KS 규격(예: 일반구조용 SS, 용접구조용 SM, 내후성 SMA, 건축구조용 SN, 건축구조용 H형강 SHN,
고성능 HSA 등)으로 분류됨을 정리하고, 각 규격이 용도·가공성·용접성·성능 요구에 따라 선택됨을 설명한다. (PDF p.3)
(2) 표기법
강재의 표기는 일반적으로 다음과 같은 형식을 따른다.
SM355A
└── 용도 및 강재구분 (예: SM - 용접구조용)
└── 항복강도 등급 (예: 355 MPa)
└── 부가 기호 (예: A, B, C 등은 충격 흡수 특성 등급)
기호에 따라 내후성(W), 내화성(FR), 열처리(Q, T), Z방향 성능(ZA, ZB, ZC) 등이 추가로 부여될 수 있다.
(3) 규격 및 특성
강재의 응력-변형률 곡선
(출처: kim2kie)
한국산업표준(KS)에 따른 강재 규격은 아래와 같다.
KS 번호
명칭
예시
KS D 3503
일반 구조용 압연 강재
SS275
KS D 3515
용접 구조용 압연 강재
SM355A, SM420
KS D 3529
내후성 열간 압연 강재
SMA355AW
재료 강도(항복강도·인장강도) 개념
구조용 강재의 기본 강도 지표는 항복강도 \(F_y\)와 인장강도 \(F_u\)이며, 강재의 강도 등급은 일반적으로 \(F_y\) 또는 \(F_u\)를 기준으로 분류된다.
교재는 두께에 따라 강도 값이 달라질 수 있음을 표로 제시하며, 설계에서는 해당 규격의 두께 범위에 맞는 값을 사용해야 함을 강조한다. (PDF p.4)
기계적 성질 측면에서 2016년 이후 항복강도 \( F_y \) 기준으로 개정되었으며, 인장강도 대비 비율도 함께 명시되고 있다.
2016년 12월 전후 강재의 인장강도( \( F_u \) )와 항복강도( \( F_y \) ) 비교
