데크플레이트 관통 스터드, 시공 중 철골보의 횡지지가 됩니다

합성보는 완성되면 슬래브가 상부 플랜지를 잡아 줍니다. 문제는 콘크리트가 굳기 전, 철골보 혼자 젖은 콘크리트와 시공하중을 받는 시공단계입니다. 이때 상부 플랜지가 옆으로 밀리는 횡좌굴을 막기 위해 작은 횡보를 추가하거나 보 단면을 키우곤 합니다.

영국 철골건설협회(SCI)의 합성슬래브·합성보 지침 P300 (2023, 제3판) 은 여기에 분명한 답을 줍니다. 데크가 보와 직각으로 놓이고 스터드를 데크 관통 용접하면, 연속 횡지지로 본다는 것입니다.

1. SCI P300 이 말하는 것

P300 은 시공단계 철골보 검토 항목에서 데크의 횡지지 효과를 데크 방향과 고정 방법으로 나눕니다 (인쇄면 73쪽).

조건	횡지지 평가
데크가 보와 평행	일반적으로 무시
데크가 보와 직각 + 데크 관통 용접 스터드	연속 횡지지 (다른 고정재와 무관)
데크가 보와 직각 + 스터드 없음	고정재의 전단저항과 간격으로 제한

원문은 다음과 같습니다.

"In this latter case, continuous lateral restraint occurs when thru-deck welded shear connectors are provided (irrespective of other fixings), but when there are no shear connectors, restraint is limited by the resistance of the fixings."

2. 왜 스터드가 횡지지가 되는가

데크 관통 용접은 스터드 · 데크 · 상부 플랜지를 한 번의 용접으로 묶습니다. 데크가 보와 직각으로 지나가면, 데크의 면내 강성이 스터드를 통해 상부 플랜지의 옆 방향 움직임을 보 전 길이에 걸쳐 잡아 줍니다. 합성작용을 위한 전단연결재가 시공단계에는 횡지지 연결재 역할까지 함께 하는 셈입니다.

3. 관통 용접이 가능한 조건

P300 은 관통 용접을 지정하기 전에 확인할 실무 조건을 함께 제시합니다 (인쇄면 85~86쪽).

• 아연도금 데크 두께 1.25 mm 이하
• 상부 플랜지 두께 스터드 지름의 0.4배 이상 (φ19 스터드 → 7.6 mm 이상)
• 보 위 작업 공간 600 mm 이상 권장
• 데크가 보와 직각일 때 플랜지 폭 125 mm 미만은 비권장
• 아연 도금량 350 g/m² 초과 데크는 관통 용접 비권장 (일반 데크는 약 275 g/m²)

4. 설계에서 볼 점

• 관통 스터드를 쓰면 시공단계 횡보를 줄이거나 없앨 여지가 생깁니다. 영구 철골량과 가설재를 함께 줄일 수 있는 지점입니다.
• 횡지지가 확보되어도 시공단계 휨강도와 처짐은 별도로 검토해야 합니다. 젖은 콘크리트 하중과 처짐에 따른 추가 콘크리트(ponding)도 포함합니다.
• 데크 이음부와 주변 구조로 이어지는 횡력 전달 경로가 함께 확보되어야 합니다.

참고 근거

1. SCI P300 — Composite Slabs and Beams Using Steel Decking: Good Practice for Design and Construction, 3rd Edition, The Steel Construction Institute, 2023.
   • 인쇄면 73쪽: 시공단계 철골보 횡지지 (데크 방향 · 관통 스터드 · 고정재)
   • 인쇄면 85~86쪽: 데크 관통 용접 조건 (Attachment of studs)
   • 원문 PDF: steelconstruction.info — SCI_P300.pdf
2. SteelConstruction.info — Composite construction: 데크가 보와 직각이고 제대로 고정된 경우에만 시공 중 횡좌굴을 막는다는 설명. 바로가기
3. P300 이 횡지지 고정재가 받아야 할 힘의 근거로 인용하는 문헌: SCI Lateral stability of steel beams and columns, BS EN 1993-1-1:2005.

그림은 이해를 돕기 위해 도화기술이 그린 개념도이며, 치수와 비율은 실제와 다릅니다.