철근 가스압접

[검정고무신]

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▶ 정 의 :

철근콘크리트 구조물의 시공에 있어서 연결하고자 하는 두 철근의 단면을 맞대어 맞댄 접합부분을 산소와 아세틸렌의 혼합가스를 이용 1,200℃∼1,300℃에서 가열축 방향으로부터 압축력을 가하여 모재 자체를 접합하는 공법으로 강도가 모재보다 강하고 일반 겹침이음이나 기계적 이음보다 튼튼하고 경제적인 이음 방법이다.

▶ 개 요 :

철근콘크리트구조의 고층건물, 교량, 댐, 방조제 등의 대형토목공사 및 지하구조물의 특수공사에 절대 필요한 공법으로 철근 배근이 조밀하거나 철근직경이 클 때 일반 겹침이음 보다 튼튼하고 경제적인 맞댐 이음공법중 하나로, 철근콘크리트 구조물에 사용하는 이형 철근 중에서 D19 이상의 철근을 대상으로 사용되고 있다.
철근 가스 압접은 압접부의 접합유무를 전량 육안으로 직접 확인할 수 있는 방식으로 자동가스압접 또는 나사이음(커플러)보다 더 신뢰성을 보장하는 신개발 압접공법이다.
압접공법으로 설계한 건축물은 겹침이음으로 설계한 건축물보다 기둥과 보의 폭을 줄일수 있어 콘크리트 및 철근량을 절감할 수 있고 건축물의 실내공간을 최대한 넓게 공유할 수 있어 건축물의 불필요한 하중을 줄일수 있는 공법이다.

▶ 장 점 :

1. 강도보장
압접부분은 압축 및 인장강도에 있어 100%이상 보장되며, 지진 및 수평력에 대해서는 절대적임.

2. 경제성
ø25인 경우, 정척 8m일 때 재래식 SPLICE로 할 경우 LOSS가 1m(40db)이며 13%의 철근절약을 할 수 있음.

3. CONCRETE 타설용이
정확한 철근의 간격유지와 조밀함을 덜어줌으로 CONCRETE 타설이 용이함.

4. 정확하고 완전한 시공
작업조건이 용이하여 공사기간에 절대지장이 없으며 특수공사에 절대적임.

▶ 장치의 구성 :

철근가스압접장치의 기본적인 구성은 가압장치와 가열장치로 크게 구별된다.

- 가압장치 (수동식 유압기 및 전동식 유압기)
- 가열장치 (용기, 압력조정기,불대 및 화구)

가압 장치	가열 장치

▶ 인원의 구성 :

일반적으로 압접 시공을 위하여서는 압접장비 1개조를 구비하고, 연마공/기계공/가압공/압접공 4명 1개조로 편성하며, 공사의 성격 및 공사기간, 작업물량을 검토하여 추가하는 경우가 있습니다.

1. 가열공(작업조장)
작업조의 조장으로서 현장작업 및 안전관리를 주관하고 Bui로 철근을 가열하는 역할
2. 가압공
가열공을 보조하며 유압펌프를 사용하여 가열공이 적절한 상태로 가열하였을 때 압축을 가하면서 편심 발생방지, 수정 등 제반작업을 수행함.
3. 조립공(기계공)
압접기계(철근지지기)를 사용하여 철근단면을 맞대어 고정되도록 조립하는 과정을 수행함.
4. 연마공
Grinder를 사용하여 철근접합면(단면)의 녹, 기름, 도료, 시멘트 등을 제거하는 작업을 수행함

▶ 공 정 :

가스압접방법은 접합하고자 하는 두 철근의 단면을 연마(GRINDING)하여 불순물을 제거하고 기계장착작업을 완료한 후, 산소와 아세틸렌가스를 사용, 접합부를 가열하는 작업으로 처음에는 환원염으로 가열하기 시작하여 두 철근 단면이 접합된 후 표준염으로 바꾸어 온도(1,100℃-1,250℃)를 유지하며 가압기를 사용(300㎏f/cm2이상 가압력 필요)소정의 부풀음이 되도록 가열하여 압접한다.
작업이 완료된 후, 접합부의 검사는 자체 외관검사와 비파괴검사를 할 수 있으며, 현재는 국가공인시험기관에서 인장강도 시험으로 완벽한 작업을 실시한다.

연마 장면	기계 정착 및 가열 장면	1차 가압된 장면
2차 가압된 장면	3차 가압된 장면	압접 완료된 장면

▶ 검사방법 :

[철근가스압접의 한국산업규격]

1.시험의 종류는 겉모양 시험과 인장시험으로 한다.
다만, 불가피할 경우에는 인장 시험을 굽힘 시험으로 대처하여도 좋다.
2. 시험편
- 시험편은 가스 압접한 그대로 한다.
다만, 굽힘 시험에 대하여는 시험편을 바르게 굽히기 위하여 압접부의 압접 덧살에 공구가 닿는 쪽을 모재 외접선까지 깍아도 좋다.
- 이형철근은 공칭지름이 25.4mm이상, 봉강은 KS D 3051(열간 압연봉강 및 코일봉강의 모양, 치수 무게 및 그 허용차)의 표 1에 표시한 표준지름이 25mm를 초과하는 경우에는 5db 이어도 좋다.
3. 시험편의 개수는 당사자 사이의 협정에 따른다.

                                                            [표 1] 가스압접이음의 검사

항 목	검사방법	시기 및 회수	판정기준
외관검사	육안 및 자에 의한 측정	압접작업 완료시 전부	압접부의 부분형태, 치수, 철근심측의 편심량   및 압접면의 차이에 관하여 "판정기준"규정에   적합한 것
샘플링 검사	초음파 탐사 KS D 0273	1검사 로트에 20개소   이상	모든 개소가 합격일 것   불합격 개소가 1곳인 경우는 20개소 이상 검사   하고 전부 합격일 것   불합격 개소가 2개소 이상인 경우는 로트 전체   를 불합격으로 한다.
	인장 시험법 KS D 0244	1검사 로트에 3개소   이상의 시험편	모든 개소가 합격일 것   불합격 개소가 1곳인 경우는 6개 이상의   시험관에 의한 검사를 시행하고 전부합격일 것   불합격 개소가 2개소 이상인 경우는 로트 전체   를 불합격으로 한다.

▶ 가스압접이음 :

가. 가스압접이음은 아래 '나∼자'항 외의 사항은 공사시방에 따른다.

나. 압접공은 작업대상과 압접장치에 관하여 충분히 숙지, 숙련된 기량을 갖춘 자로 하고 담당원의 승인을 받는다.

다. 철근의 가공은 압접 후 소정의 형태, 치수가 되도록 재축에 직각으로 정확하게 절단하여 가공한다.

라. 철근의 압접단면의 처리는 압접작업의 당일에 유해한 부착물을 완전히 연삭제거하고 철근직각절단기를 사용하여 압접단면을 직각이 되게 한다.

마. 압접장치는 아래에 의한다.

수동가스압접 장치의 가열기는 압접표면을 원주방향으로 고르게 가열할 수 있도록 화구는 철근 지름에 적합한 8구 이상의 것을 사용하여야 한다. 압접기는 철근축 방향의 압축력과 철근중심의 조정이 가능한 기구를 사용하도록 하며 작업중 편심, 휨이 생기지 않도록 충분한 지지능력을 갖고 있어야 한다. 가압기는 압력을 확인할 수 있는 기능을 갖고 있는 전동식 유압기 사용을 원칙으로 하며 가압능력은 철근단면에 대하여 300kg/cm² 이상 가할 수 있는 것으로 한다. 자동가스압접 장치의 가열장치는 제어장치로부터의 지시에 의해 가열기의 요동 및 위치의 제어를 자동적으로 할 수 있는 기능을 갖고 있어야 하고, 가압장치는 제어장치로부터 지력에 의해 자동적으로 작동하는 것으로 설정한 가압력을 유지할 수 있어야 하며, 제어장치는 철근의 단면 크기에 따라서 적정 압접조건을 설정할 수 있는 것 이어야 하고, 가열장치, 가압장치의 동작 및 가스공급을 미리 설정한 압접조건에 의해 제어하고 압접작업을 자동적으로 진행시키는 능력을 갖고 있어야 한다.


바. 가스압접의 가압 및 가열은 아래 1)∼6)의 순서 및 방법으로 한다.

1) 압접하는 2개의 철근의 압접면 사이간격은 1mm 이하로 한다.
2) 압접면의 틈새가 완전히 닫힐 때까지 환원불꽃으로 가열한다.
3) 압접면의 틈새가 완전히 닫힌 후 철근의 축방향에 압력을 가하면서 중성불꽃으로 철근의 표면과 중심부의 온도차가 없어질 때까지 정확하게 가열하며 가압한다.
4) 압접부는 아래 가)∼라)의 형태가 될 수 있도록 정확하게 가열하여 가압한다.
가) 압접 돌출부의 깊이는 철근지름의 1.4배 이상
나) 압접 돌출부의 깊이는 철근지름의 1.2배 이상으로 하고 완만하게 밑으로 처지지 않도록 한다.
다) 철근 중심축의 편심량은 철근 지름의 1/5 이하
라)압접 돌출부의 단부에서의 압접면의 엇갈림은 철근지름의 1/4이하
5) 압접기의 해체는 철근 가열부분의 불꽃색이 없어진 뒤에 한다.
6) 가열 중에 불꽃이 꺼지는 경우, 압접부를 잘라내고 재압접한다. 단, 압접면의 틈새가 완전히 닫힌 후 가열 불꽃에 이상이 생겼을 경우는 불꽃을 재조정하여 작업을 계속해 나가도 된다

사. 강풍시 또는 강우시에는 원칙적으로 작업을 하지 않는다. 단, 방풍 또는 덮개등의 설치를 했을 경우에는 담당원의 승인을 얻어 작업을 행할 수 있다.


아. 압접 완료시 검사방법은 아래 1)∼3)에 따르고 05010.3.7.5에 의해 검사를 하고 검사성적서를 담당원에 제출하고 승인을 얻는다.

1) 05010.3.7.5에 의한 검사는 수동가스압접과 자동가스압접에 동일하게 적용되며 검사의 시험편은 발췌검사를 원칙으로 한다.
2) 검사결과의 신속성, 공사공정에 미치는 영향, 전수검사 가능성면에서 외관검사 및 초음파탐상검사를 원칙으로 한다.
3) 굽힘시험 및 인장검사방법은 외관검사와 초음파탐상 검사방법보다도 보조적으로 설계도서에 지정한 경우에만 적용한다.

자. 불량 압접의 보정은 아래 1), 2)에 따른다.

1) 외관검사의 결과 불합격된 압접부의 조치는 아래에 따른다.
가) 철근중심축의 편심량이 규정값을 초과했을 때는 압접부를 떼어내고 재압접한다.
나) 압접돌출부의 지름 또는 길이가 규정값에 미치지 못하였을 경우는 재가열하고 압력을 가하여 소정의 압접돌출부로 만든다.
다) 형태가 심하게 불량하거나 또는 압접부에 유해하다고 인정되는 결함이 생긴 경우는 압접부를 잘라내고 재압접한다.
라) 심하게 구부러졌을 때는 재가열하여 수정한다.
마) 압접면의 엇갈림이 규정값을 초과했을 때는 압접부를 잘라내고 재압접한다.
2) 05010.3.7.5(철근공사의 품질관리 및 검사)에 의한 검사의 결과 불합격 로트(lot)가 발생했을 때는 아래에 따른다.
가) 즉시 작업을 중지하고 결함 발생의 원인을 조사하여 필요한 개선조치를 정하여 담당원의 승인을 얻어 작업을 재개한다.
나) 불합격된 로트의 나머지 전 수량에 대하여는 초음파탐상검사를 하고 불량 압접부에 대하여는 압접 개소를 절제하여 재압접을 하거나 또는 보조근에 의해 보강을 한다. 단, 초음파탐상검사의 검사방법, 검사기술자 등에 대하여는 담당원의 승인을 받는다.

▶ 개 요 :

현재 국내에서 시공하고 있는 공법으로는 냉간 부풀림 나사, 온간 부풀림 나사, 테이퍼 나사, 스웨이징 금형 나사식 공법으로 제품을 생산 챨?중에 있다. 본 공법은 나사를 가공하고자 하는 부위를 롤링 압연 방식으로 기존의 철근의 조직보다 강하게 압연한다. 이 과정에서 철근 규격의 단면을 그대로 유지시키고 전조기로 2차 압연과 더불어 나사가공을 하기 때문에 조직에 손상을 주지 않고 나사를 가공하는 공법으로 인장에 있어서 나사 가공부 외에서는 파단 파괴가 발생하지 않고 기계적 이음의 인장 강도 규격 125% 이상 값에 만족시키는 공법이다. 따라서 철근에 열을 가하지 않으므로 철근 조직에 변형이 없고 압연 전조를 하기 때문에 나사산의 손상이 없다.

▶ 품질관리 :

커플러 채결상태 확인 목측검사
조임결과 확인
인장하중 시험은 모재철근의 최소항복강도 125% 이상
모재 철근에서 파단

▶ 제 품 :

Form Saver

▶ 장 점 :

1. 강도보장
나사식 이음부위의 압축 및 인장강도에 있어서 100% 이상 보장되며, 지진에 있어도 안전성이 절대적임.
2. 경제성
Φ25의 경우, 정척 8m일때 재래식 Splice로 할 경우 Loss가 1m(40db)이며 13%의 철근 절약을 할 수 있음.
3. Concrete 타설 용이
정확한 철근의 간격 유지와 조밀함을 덜어줌으로 Concrete 타설이 용이함.
4. 정확하고 완전한 시공
작업조건이 용이하여 공사기간에 절대지장이 없으며 특수공사에 절대적임.
5. 기후에 관계없이 시공하기 때문에 공기에 지장이 없음
나사부위의 판정을 위하여 시공 전에 모든 시험을 실시하고 공인 기관에서 인정한 시험 합격을 제시함으로써 품질을 신뢰할 수 있다.

▶ 나사식 이음의 적용 사례 :

▶ 가 공 :

롤링기에 연결하고저 하는 철근을 삽입한다.
냉간 롤링 압연과 더불어 나사산을 전조하여 숫나사를 가공 마무리한다.

▶ 공 정 도 :

제1공정

제2공정

▶ 철근롤링압연 장치 및 시험샘플 :

롤링 나사 제조기 측면도	조립된 상태
롤링 나사 제조기 정면도	인장 시험 결과

▶ 공 정 :

철근의 마디가 나사형태로 제작된 나사마디철근을 사용하는 공법과 이형철근에 직접나사를 가공하여 접합하는 공법으로 구분된다.

① 나사마디철근이음
표면 형상이 나사모양으로 열간압연 성형된 이형철근을 내면이 나사가공된 커플러를 사용하여 접합하는 공법이다. 따라서 철근의 나사마디와 커플러의 나사 사이에 유격이 발생하며 이를 토크고정, 수지고정 및 압착고정 등 방식으로 고정한다.
② 나사가공이음
연결하고자 하는 철근의 단부를 절삭 또는 전조가공으로 수나사부를 만들고 이를 암나사가 가공된 커플러를 사용하여 체결하는 공법이다. 나사가공방법에는 철근 단부를 부풀림 단조 후 가공하는 방법, 철근의 이형 부분을 축에 직각방향으로 단조하여 원형으로 만들고 가공하는 방법 및 단조가공 없이 그대로 경사진 나사를 가공하는 방법 등이 있다.

▶ 공법의 개념도 :

나사마디 철근 이음	나사가공 이음

▶ 공정사진 :

이음부 철근의 맞댐 간격은 가능한 한 근접한 상태에서 접합하며, 이음부 철근에서는 소정의 위치에 마킹을 하고, 커풀러를 소정의 위치에 배치할 수 있도록 한다.

너트 체결

커플러 체결

커플러 이동

너트 이동

1. 적용범위
본 지침은 일반적인 철근콘크리트 구조물의 철근이음에 나사사공 이음을 사용하는 경우, 이음부의 설계 및 시공에 대해 규정한다.
여기서 말하는 나사가공 이음은 철근 단부에 롤링 압연 수나사를 가공하고 커플러(암나사)를 채결하는 철근의 기계적 이음 공법에 적용된다.

2. 재료
2-1 철근
롤링압연 나사이음을 시행할 철근은 KSD 3504(철근콘크리트 봉강)에서 규정한 SD30A, SD40으로 하고 또한 시험을 통해 나사가공이음으로써 성능이 확인된 지름의 철근을 사용한다.
2-2 커플러 및 롤너트 재질
커플러 재질은 KSD 3752(기계구조용 탄소강재)에서 규정한 S35C, S40C 또는 이와 동등 이상의 것으로 함 또는 KSD3517282 STKM 14종 성분에 인장강도 59Kg/mm² 이상 기계적 강도를 갖는 소재로 가공함

3. 가공
철근을 설계도에 의한 절단 또는 벤딩한 것을 롤링압연 나사가공기에 의한 금형기로 나사를 가공한다.

4. 시공
철근 나사이음 시공은 낡壅동?대한 시공을 하여야 함은 물론 감독원의 지시에 따라야 하며 가공회사와 시공하는 숙련공은 같은 회사에서 시공을 하는 것이 정말한 시공을 보장받을 수 있다.
4-1 이음계획
이음계획서, 작업기능자 품질관리등 사전에 감독원의 승인을 받아야 한다.
4-2 이음위치
철근의 이음위치는 설계도, 시공도에 위치하여야 한다. 이음위치의 변경은 감독원의 승인이 있어야 한다.
4-3 조임방법
나사가공을 끝낸 철근에 커플러를 끼워서 조임을 할 때 체인렌치, 파이프렌치 등 조임기구로 커플러를 조이고 록너트로 풀림을 방지할 수 있도록 조여주어야 한다.

5. 검사 및 시험
이음부의 검사는 측정기에 의한 검사, 인장시험 검사방법등 여러 가지가 있다.
외관검사는 전량을, 인장검사는 설계도나 감독원의 지시에 따른다.
5-1 재료검사
커플러 및 록너트는 공장에서 납품할 때 현장도착분으로 인장에 의한 시험으로 측정한다. 나사부에 대해서는 나사게이지 및 버어니어 캘리퍼스, 스케일 등으로 검사하는 것으로 한다.
5-2 이음부 검사
이음전 이음부 철근에 대해 나사산, 커플러 록너트의 상처 및 청정성을 육안 검사한다. 이음 시공후의 발취 검사로써 커플러와 록너트가 소정의 위치에 적절한 토크로 조여져 있는지 확인한다.
5-3 인장시험검사
이음 시공중 실제 시공과 동일 조건으로 공시체 3개를 제작하여 인장강도 검사를 수행한다. 인장시험편은 이음부를 포함하여 60cm-70cm로 한다.
판정 기준은 나사에서 슬립이 발생하지 말아야하며 파단부가 모재에서 연성파단을 형성하며 인장강도가 항복강도 1.25배에서 1.30 이상이어야 한다.

6. 불합격이음 수정
커플러와 롤링나사 철근이 정확히 체결되지 않았을 때 철근이 기울어지거나 흔들림이 발생하므로 체결공구로 조여 주어야 한다.
나사 가공된 철근이 이동 또는 시공중에 나사가 파손에 의한 손상으로 체결이 불가능할 때 재가공 및 재시공하여야 한다.

7. 안전계획
안전교육을 금일 작업전에 한다.
산업안전 보건법 제14조 동법 시행령 제11조에 의거하여 안전수칙을 지키며 안전사고 예방에 만전을 기한다.