ISO 9001 인증 · FRP/GRP 그레이팅 제조업체 · 2004년부터 · 45개국 이상 수출

백서 · 풀트루젼 설계

풀트루젼 FRP 그레이팅 구조 설계 — I/T 단면, 경간/깊이 & 처짐

풀트루젼 FRP 그레이팅은 가로대(cross-rod)로 묶인 일련의 연속적이고 평행한 I형 또는 T형 보 바를 통해 하중을 지지합니다. 바가 정렬되어 있으므로 단면은 양방향 패널이 아닌 보처럼 거동하며, 구조 설계는 정확한 단면 특성을 계산하고 처짐을 관리하며 바를 지지 강재에 고정하는 연결부를 디테일하는 일이 됩니다. 본고는 I/T 바 단면 특성, 경간-깊이 규칙, L/200 처짐 기준, 그리고 풀트루젼 데크를 예측 가능하게 하는 연결 설계 규칙을 정리합니다.

  • 일방향 강성: 풀트루젼 바는 약 70 % 유리 함량으로 생산되며, 바 방향 E는 성형 그레이팅의 약 2배여서 긴 경간이 실현 가능해집니다.
  • 처짐이 지배: E ≈ 10–20 GPa 에서, 극한 강도를 통과하는 바가 보통 L/200 사용성 한계에 먼저 부적합 판정을 받습니다.
  • 방향이 중요: 보 바는 짧은 경간을 가로질러 배치해야 합니다; 바가 경간과 평행하게 설치된 패널이 가장 흔하고 가장 위험한 현장 오류입니다.
I/T 바 형상

풀트루젼 보 바의 구성

풀트루젼 보 바는 가열 다이를 통해 인발되는 일정 단면 보입니다. 단면은 I형(넓은 상하 플랜지, 얇은 복부) 또는 T형(하나의 넓은 상부 플랜지, 하부 스템)입니다. 연속 유리 roving이 복부와 플랜지에서 길이 방향을 따르며, 연속 필라멘트 매트와 surfacing veil이 횡방향 강도와 수지 리치 표면을 제공합니다. 가로대(강재 또는 FRP)는 30–100 mm 간격으로 풀트루젼 중 바의 구멍에 관통 삽입되어 바를 하나의 패널로 묶습니다.

치수I-bar(지표)T-bar(지표)설계 역할
전체 깊이 h40–75 mm50–75 mm휨의 주요 지레 팔
플랜지 폭 b20–25 mm25–40 mm압축/인장 플랜지
복부 두께 t_w3–5 mm4–6 mm전단 전달; 국부 좌굴
플랜지 두께 t_f3–6 mm4–8 mm지지 및 국부 압괴
바 간격 c/c25–50 mm30–50 mm미터당 바 수 결정
가로대 직경Ø6–Ø10 mmØ6–Ø10 mm패널 일체성 / 하중 분담

치수는 지표값; 바별 정확한 I/Z는 업계 풀트루젼 그레이팅 미터 설계 매뉴얼(제조사 데이터)에 수록됩니다. I-bar는 효율적인 깊은 보이며 T-bar는 더 넓은 보행 플랜지를 제공합니다.

단면 특성 & 보 이론

미터당 스트립 계산

1 m 너비의 패널 스트립을 평행한 단순 지지 바의 열로 설계하세요. 등분포하중 경간 L에 대해:

n_barres = 1000 / c_entraxe        (폭 1 m당 바 수)
I_panneau  = n_barres × I_barre      (m당 mm⁴)
Z_panneau  = n_barres × Z_barre      (m당 mm³)

Mmax     = w L² / 8                 (폭 1 m당 N·mm)
δ        = 5 w L⁴ / (384 E I)       (중앙 처짐, mm)
σ_flèch  = Mmax / Z_panneau         (휨 응력, N/mm²)
σ_allow  = σ_ult / FOS              (FOS = 5:1 풀트루젼, ZeAllgrate 관행 기준)

여기서 w는 1 m 스트립의 단위 길이당 하중(N/mm), L은 유효 경간(mm), E는 보 바 방향의 굴곡 탄성계수(N/mm², 전형적으로 10,000–20,000), I_barre는 단일 바의 단면 2차 모멘트(mm⁴), Z_barre는 단면계수(mm³)입니다. 가로대는 집중하중을 몇 개의 바에 분산시킵니다; 등분포하중의 경우 미터당 스트립법은 보수적이고 표준적입니다.

지표 단면 특성

바 높이별 미터당 값

I = 단면 2차 모멘트, Z = 단면계수, 폭 1 m당. 값은 지표; 정확한 바와 유리 함량에 대해 ZeAllgrate 풀트루젼 하중표와 대비 검증하세요.

풀트루젼 바중량(kg/m²)m당 I(cm⁴/m)m당 Z(cm³/m)L/200, 5 kN/m² 에서 전형 최대 경간
I-40(깊이 40 mm)약 11약 150약 8.5약 1.15 m
I-50(깊이 50 mm)약 13약 230약 12.0약 1.45 m
I-60(깊이 60 mm)약 15약 340약 16.5약 1.75 m
I-75(깊이 75 mm)약 18약 560약 25.0약 2.10 m
T-50(깊이 50 mm)약 14약 260약 13.0약 1.50 m
T-65(깊이 65 mm)약 17약 420약 19.5약 1.90 m

업계 풀트루젼 그레이팅 미터 설계 매뉴얼에 부합하는 지표 범위. 정확한 값은 플랜지 폭, 복부 두께 및 유리 분율에 따라 달라지며 최종 설계에는 제조사 데이터를 사용하세요.

경간-깊이 비율

빠른 경험 법칙

예비 배치에서, 경험 많은 풀트루젼 그레이팅 설계자는 L/200 보도에 대해 약 L/h ≈ 20–25 의 경간-깊이 한계를 사용합니다. 즉 50 mm 바는 약 1,0–1,25 m를, 75 mm 바는 약 1,5–1,9 m를 겁니다. 산업 활하중 또는 군중 처짐(L/240)에는 비율을 18–20으로 낮추세요. 이것은 배치 규칙이며, 최종 설계는 항상 위의 처짐 및 강도 계산으로 확인해야 합니다.

서비스경간/깊이(L/h) 목표처짐 한계
경보행 / 장비 접근22–25L/200
표준 산업 보도20–22L/200
군중 / 민감 / 점유 플랫폼18–20L/240
중공업 / 바퀴 하중16–18L/150

경험 법칙 비율; ZeAllgrate Guidelines와 제조사 하중표가 최종 선정을 규정합니다.

계산 사례

경간 1,6 m 풀트루젼 보도 설계, 5 kN/m², L/200

주어진 값: 유효 경간 L = 1,6 m = 1600 mm; 등분포 활하중 q = 5 kN/m²; 처짐 한계 L/200; 풀트루젼 I-60 바 40 mm c/c, E = 15,000 N/mm²; 극한 굴곡 응력 ≈ 250 MPa, FOS = 5 → σ_allow = 50 N/mm². 표에서 I-60은 I_panneau ≈ 340 cm⁴/m = 3.40×10⁶ mm⁴/m, Z_panneau ≈ 16,5 cm³/m = 16,500 mm³/m 를 제공합니다.

1단계  허용 처짐
        δ_allow = L/200 = 1600/200 = 8.0 mm

2단계  처짐에서 필요 I  δ = 5 w L⁴ / (384 E I)
        w = 5 kN/m² × 1 m = 5 N/mm
        I_req = 5 × w × L⁴ / (384 × E × δ_allow)
              = 5 × 5 × 1600⁴ / (384 × 15000 × 8)
              = 3.277e14 / 4.608e7
              = 7.11e6 mm⁴ /m당  ≈ 711 cm⁴/m

3단계  단면 선택
        I-60 제공 I = 340 cm⁴/m = 3.40e6 mm⁴/m  < 711  →  처짐 부적합
        I-75로 전환: I = 560 cm⁴/m = 5.60e6 mm⁴/m  < 711  →  여전히 부족
        L/200 에서 1,6 m에는 바 깊이를 키우거나 경간을 줄이세요:
        I-75 를 L = 1,45 m(표 기준)로 하면 만족; 1,6 m 에는
        더 깊은 맞춤 바 또는 더 가까운 지지대 사용.

4단계  강도 검증(결정 단면 선택됨)
        Mmax = w L² / 8 = 5 × 1600² / 8 = 1.60e6 N·mm /m당
        Z_req = Mmax / σ_allow = 1.60e6 / 50 = 32,000 mm³ = 32 cm³/m
        I-75 제공 Z ≈ 25 cm³/m  →  강도 또한 상향 필요
        결론: 경간 1,6 m 에서 L/200 처짐이 지배; 더 깊은
        풀트루젼 단면을 선택하거나 유효 경간을 약 1,45 m 로 줄이세요.

결과: 경간 1,6 m 에 적절해 보였던 I-60 바는 L/200 에서 처짐과 강도 모두 부적합합니다. 풀트루젼 미터 매뉴얼은 I-75(또는 약 1,45 m 의 더 가까운 지지 간격)를 권장합니다. 이것이 핵심 교훈입니다: 정확한 경간과 처짐 한계에서 하중표를 읽으세요 - 이웃 두께를 보간하지 마세요.

연결 설계

바가 지지대에 고정되는 방식

  • 지지 길이: 각 바 끝은 복부의 국부 압괴와 가로대 구멍에서의 펀치 아웃을 막기 위해 앵글강 또는 FRP 지지대 위에 최소 50 mm(2 in) 이상 지지해야 합니다.
  • 클립 배치: 모든 지지점에서 보 바당 G-clip 또는 웨지 클립 하나; 패널의 각 모서리에 클립 하나는 필수입니다. 지지대를 따른 전형적 클립 간격 ≤ 300 mm.
  • 바 끝 간격: 열이동을 수용하기 위해 패널 끝 사이에 6–10 mm 팽창 간극을 두세요(FRP는 강재보다 약 2–3× 더 팽창).
  • 가장자리 지지: 자유(비지지) 패널 가장자리는 FRP 앵글 바로 골조 처리해야 합니다; 길게 비지지된 가장자리는 독립적으로 처져 첫 번째 클립 열을 과부하시킵니다.
  • 체결구 소재: 스테인리스 A2/A4(304/316) 클립 및 볼트; 용융아연도금 하드웨어는 건식 서비스에서 허용되지만 부식 환경에서는 FRP 자체보다 빨리 부식합니다.
집중하중 검증

바퀴, 발, 설비 받침

등분포하중은 풀트루젼 데크를 지배하는 경우가 드뭅니다 - 지게차 바퀴, 펌프 발 또는 드럼 받침이 지배합니다. 한 바에 걸린 집중하중은 가로대에 의해 짧은 패치 폭에 걸쳐 이웃 바로 분산됩니다. 바 간격 c 에 걸친 폭 b(mm)의 패치에 대해:

n_partage = round(b / c) + 1   (하중을 분담하는 바, 전형적으로 3–5)
P_barre   = P / n_partage      (분담 바당 kN)
경간 L 에서 해당 바의 집중하중표와 P_barre 를 대비 검증.
패치가 가로대 위에 걸리면 분담이 개선됨; 가로대 사이면,
하중이 가장 가까운 바로 간다고 가정(보수적).

지게차 또는 팔레트 트럭 통행의 경우 충격을 고려해 정적 값을 약 50 % 감소시키고, 등분포 행이 아닌 바퀴 하중 행에서 바를 선택하세요. 바퀴 하중이 높은 곳에서는 등분포하중표에 의존하지 말고 더 가까운 지지 간격이나 더 깊은 바를 지정하세요.

풀트루젼 vs. 성형

긴 바가 정답인 때

기준풀트루젼성형
유리 함량 / 강성약 70 % / 약 2× 더 강성약 33 % / 표준
전형 경간1,5–3,0 m0,6–1,2 m
강도 방향일방향(바)양방향
내충격성양호우수
적합 용도긴 경간, 고하중, 통행중등 하중, 습윤/부식, 충격

경간 또는 하중이 단면을 좌우하는 곳에는 풀트루젼을, 충격, 양방향 배관 또는 단경간 비용이 지배하는 곳에는 성형을 사용하세요. 혼합 프로젝트는 둘을 함께 쓰는 경우가 많습니다 - 공정 구역은 성형, 주 보도는 풀트루젼.

요약

결론

풀트루젼 그레이팅을 판이 아닌 평행한 I/T 보의 집합으로 설계하세요. 바당 I/Z를 계산하고 미터당 바 수를 곱한 뒤, L/200 처짐 한계가 바 깊이를 선택하도록 하세요 - 처짐이 만족되면 강도가 지배하는 경우는 드뭅니다. 50 mm 지지 길이를 준수하고, 모든 지지점에서 모든 바를 클립으로 고정하며, 자유 가장자리를 골조하고 열 간극을 두세요. 정확한 경간에서 제조사 하중표를 읽으세요; 계산 사례는 언뜻 적절해 보이는 바가 두 기준 모두에서 어떻게 실패할 수 있는지를 보여줍니다.

참고문헌

본고에 인용된 출처

  1. 업계 풀트루젼 그레이팅 미터 설계 매뉴얼(제조사 PDF) - 바 단면 특성, 하중/경간 및 ASTM D7290 설계값 방법. 제조사 기술 데이터는 요청 시 제공됩니다.
  2. 업계 성형 그레이팅 엔지니어링 가이드(제조사 PDF) - 양방향 패널 설계 및 안전계수. 제조사 기술 데이터는 요청 시 제공됩니다.
  3. ZeAllgrate — Guidelines for the Engineer/Designer (ACMA) - 풀트루젼 바 안전계수, 처짐 한계 및 연결 관행.
  4. 업계 하중-경간표(제조사 데이터) - 풀트루젼 I/T 바 등분포 및 집중하중 경간. 제조사 기술 데이터는 요청 시 제공됩니다.
  5. ASTM D790(굴곡), D638(인장), D7290(풀트루젼 복합재 평가); OSHA 29 CFR 1910.23; ISO 14122.

풀트루젼 하중 사례를 보내주세요

경간, 활하중, 처짐 한계 및 보 바 방향을 공유하세요 - ZeAllgrate가 COA 기반 데이터로 하중 검증된 I/T 단면 선택을 회신합니다.