<강종비교> SM355A VS SHN355

안녕하세요?

오늘은 <KS D 3515 SM 용접구조용 강재>와 <KS D 3866 SHN 건축 구조 형강>을 비교해 보겠습니다.

가장 많이 사용하시는 355급으로 비교하였습니다.

 

SM은 용접구조용, SHN은 건축구조용으로 이름 자체가 차이가 있습니다. 가지고 있는 능력도 많은 차이가 있습니다.

SHN이 왜 건축구조전용인지 소개해 드리겠습니다.

 

1. 화학성분

철의 5대 합금원소는 탄소, 규소, 망간, 인, 황입니다.

KS에서는 합금원소를 관리하고 있고 관리치에 미치지 못하면 KS 인증을 받을 수 없습니다.

SM355A의 화학성분 표를 보시면 5대 합금원소만 관리됨을 확인 할 수 있습니다.

반면에 SHN355의 화학성분을 보시면 SHN 강재는 5대원소인 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 뿐만 아니라

구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 까지 최대치를 규정하여

기존 일반강재보다 화학성분에 대해 엄격하게 관리함을 확인 할 수 있습니다.

 

 

 

2. 탄소당량(Ceq)

화학성분 표 마지막의 탄소당량(Ceq) 관리 수치입니다.

탄소당량(Ceq)이란 용접성능이 얼마나 뛰어난지를 나타내는 값입니다.

보통 탄소 당량 0.45이하 일 때 용접성능이 뛰어나다고 합니다.

건축물의 내진설계시 용접부 취성파괴여부는 중요한 요소이며 탄소당량(Ceq)은 용접성능과 매우 밀접한 관련이 있습니다.

SHN355의 경우 Ceq≤0.45%로 제한을 두어, 주요 구조접합부 용접상태의 품질을 향상시킬 수 있도록 하고 있습니다.

SM355A의 경우에도 탄소당량을 0.49% 이하로 관리 합니다.

용접구조용 강재라는 이름에 걸맞는 능력이라 할 수 있습니다.

 

아래는 탄소당량(Ceq)을 구하는 식입니다.

강재에 이런 합금원소들(탄소, 망간, 크롬, 구리, 니켈 등)이 많이 들어가 있으면 용접에 방해가 되지 않을까 하는 생각입니다.

3. 항복강도 상하한치 규정

SM355A의 항복강도는 16mm 이하에서는 355MPa 이상, 16mm < t ≤ 40mm 에서는 345MPa,

40mm < t ≤ 75mm 에서는 335MPa로 항복강도가 줄어듭니다.

반면 SHN355는 강재 두께 75t이하에서는 355MPa~475MPa로 두께에 따른 강도 저감 없이 동일합니다.

실제 건축설계 시 두께에 따른 강도를 동일하게 설계하기 위해서 TMC 강재나 SHN 강재를 찾게 됩니다.

SM355A는 상한치에 대한 규정이 없지만, SHN355는 상한치 규제를 두어 품질관리를 하도록 하고 있습니다.

이는 내진설계 시 지진과 같은 의도치 않은 외력이 발생되어 구조물이 붕괴 또는 파손될 때,

대피시간을 보장하여 인명피해를 최소화하도록 구조엔지니어가 의도한 붕괴메커니즘의 발생이 가능하도록 해줍니다.

기본적으로 내진설계 시 보붕괴형(강기둥-약보 시스템) 메커니즘을 갖도록 설계되고 있으며,

실제 건축물에서 이러한 붕괴메커니즘을 보이려면 사용되는 강재의 실제항복강도는 매우 중요한 요인이 됩니다.

 

 

4. 항복비 규정

SM355A의 경우 항복비에 대한 규정이 없습니다.

반면에 SHN강재는 항복비(항복강도/인장강도의 비)를 85% 이하로 규정함으로써 소성변형능력을 확보하고 있습니다.

항복비는 내진성능과 직접적인 관련이 있으며, 강재의 항복 이후 최대인장강도까지 도달하는데 필요한 소성변형능력을 확보하여

지진과 같은 외력이 작용했을 때 취성파괴로 인한 건축물의 급격한 붕괴를 방지할 수 있습니다.

 

 

5 샤르피 흡수 에너지 하한치 규정 (0℃, 27J 이상)

일반적으로 강재는 연성적인 재료인데 비해 지진과 같은 반복하중이 작용하게 되면

용접접합부 같은 경우 취성파괴가 일어날 수 있습니다.

이를 방지하기 위해서 SHN강재는 샤르피 흡수에너지의 하한치를 0℃ 27J로 규정하여 안정성을 도모하였습니다.

SM355A의 경우 구매자의 요청에 한해 20℃ 27J이상으로 보증하고 있습니다.

 

 

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