리벳 이음 강도 계산기

세 가지 파괴 하중 중 가장 작은 것이 그 이음의 강도입니다. 리벳이 잘리는 전단, 리벳이 판의 구멍을 짓누르는 지압, 구멍 옆 남은 살이 찢어지는 인장이며, 나머지 둘이 아무리 튼튼해도 소용이 없습니다. 리벳 전단만 계산하고 «이만큼 견딘다»고 말하는 자료가 많은데, 그러면 실제보다 몇 배 과대평가하게 됩니다.

전단은 n·τ·πd²/4(양면전단이면 2배), 지압은 n·σb·d·t, 판재 인장은 σt·(p−d)·t입니다. n은 피치당 리벳 수, d는 리벳 지름, t는 판 두께, p는 피치입니다. 인장은 구멍이 가장 촘촘한 바깥줄 한 개 기준으로 봅니다.

구멍을 뚫지 않은 통판이 같은 폭에서 견딜 힘과 견준 비율입니다. η = 이음강도 ÷ (σt·p·t)이며, 구멍만큼 살이 줄기 때문에 100%가 될 수 없습니다. 상한은 (p−d)/p이고 실제 리벳 이음은 대개 60~85%입니다.

아닙니다. 굵게 하면 전단과 지압은 세지지만 구멍이 커진 만큼 남는 살이 줄어 인장은 오히려 약해집니다. 어느 지점에서 최소 모드가 전단에서 인장으로 넘어가고, 그 뒤로는 굵게 할수록 이음이 약해집니다. 그래서 «무조건 굵게»가 답이 아닙니다.

처방이 달라집니다. 전단이 최소면 리벳을 굵게 하거나 양면전단으로 바꾸고, 지압이 최소면 판을 두껍게 하거나 리벳을 굵게 하며, 인장이 최소면 피치를 넓히거나 리벳을 가늘게 합니다. 세 값이 비슷해지면 어느 쪽을 키워도 강도가 크게 늘지 않으므로 그쯤에서 멈추는 편이 경제적입니다.

리벳이 잘려야 하는 자리의 수가 다릅니다. 판 두 장을 겹쳐 잇는 겹치기 이음은 한 군데만 잘리면 되지만, 덮개판을 양쪽에 대는 이음은 두 군데가 잘려야 하므로 전단 면적이 두 배입니다. 지압과 인장은 달라지지 않습니다.

언윈(Unwin)의 경험식 d = 6√t(mm)가 널리 쓰입니다. 판 두께가 8mm를 넘을 때의 어림이며, 얇은 판에는 맞지 않아 규격표를 따릅니다. 어디까지나 출발점이므로 세 파괴 모드가 균형을 이루도록 조정해야 합니다.

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