철근이음의 종류
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♠개요
철근길이는 표준생산 길이가 있어 그 이상의 크기를 갖는 콘크리트 구조물에서는 철근이음을 하지 않으면 안 된다.
철근의 이음은 철근의 종류, 직경, 응력상태, 이음위치 등을 고려하여 적절한 이음 방법을 선택하지 않으면 안되며 이음의 위치는 큰 응력이 발생되는 부분을 피하여 서로 엇갈리게 배치되어야 한다.
♠이음의 종류
@맞대기용접이음
1). 가스압접이음
가스압접이음은 양쪽철근단면을 맞춰서 축방향에 압축력을 가하면서, 맞춘부분을 산소, 아세틸렌염을 가열, 접합단면을 녹이지 않고, 적열 상태로 해서, 부풀려서 접합한 이음이다.
접합단면은 우선 철근직각절단기를 사용하여이물질(녹,시멘트,페인트등)을 제거하고, 깨끗하게 한다.
그리고, 철근 모서리의 맞춤면에 큰 틈새(1mm 이상)가 일어나지 않도록, 될 수 있는 한 직각으로 마무리하고, 가볍게 면의 모서리를 처리한다.
다음, 철근단면끼리 맞춰, 적당한 압력을 축방향에 가하면서 지지한다. 가열 초기에는 아세틸렌 양이많은 환원염을 이용해서, 가열에 의한 접합면의 산화를 막으면서, 돌출부의 모양을 같게 되도록 가열한다.
더욱이 가열은 위, 아래로 폭가열을 하면서, 압접부를 완만한 형상으로 완성시킨다.
가열시 접합부재의 최고온도는 1200 - 1300℃로 된다.
2). 맞춤아크용접이음
맞춤아크용접 이음은 철근과용접봉과의 사이에 발생한 아크열에 의해, 철근 및 용접봉을 용해해서 철근과 철근을 용착금속으로 접합한 이음이다.
용접맞춤아크용접에는 여러가지 방법이 있지만, 그중에서는 철근단부에 돌출부를 만들고, 강제, 동제 또는 세라믹제의 뒷받침재는 철근에 용접되지만, 동제 뒷바침재는 용접후 떼어 내고 다시 사용할 수가 있다.
3). 아모르화스 고주파압접 이음
아모르화스 고주파 압접은 철근보다 낮은융점의 아모르화스(비정질) 얇은금속을 녹여 철근접합면에 확산시켜서 접합하는 방법이다.
아모르화스 금속박은, 일반적으로 니켈계의 것을 사용해서, 그 접합장치는 철근을 가열하는 고주파 유도장치, 가압장치, 가열장치를 냉각하는 냉각수 순환장치 및 철근접합면의 산화를 방지하는 가스 실드장치와 이들 장치를 콘트롤 하는 제어장치로 구성된다.
@겹침이음
1). 겹침이음
겹침이음은 철근의 겹쳐맞침부의 콘크리트의 부착응력을 이어서 응력을 전달하는 이음이다.
철근을 겹치는 길이는 철근상호의 응력을 충분히 전달하는 길이로 한다.
이형봉강은 콘크리트와의 부착 응력이 크므로, 철근의 단말에 훅을 갖추지 않고 사용되는 경우가 많다.
겹침이음은 특별한 전문기술자를 필요로 하지 않고, 철근공의 철근조립 작업으로 해서 일반적으로 이루어져온 철근 이음공법이다.
또한 직경이 29mm이상의 두꺼운 철근의 경우에는 덮힌 콘크리트의 균열이 발생할 위험이 있기 때문에 가스압접이음 맞춤 아크용접이음 또는 기계이음에 의해서 접합하지 않으면 안되게 된다.
2) . 겹침아크용접이음
겹침 아크용접이음은 철근을 겹쳐 맞춰서 모서리 후레아크루브 용접으로 용접된 이음를 말한다.
현재 기계이음으로서 공표된 공법은 40종류 가까이 있고, 그들의 많은 철근의 마디산의 선단력을 이용해서 커플러 또는 슬리브를 이용해서 응력을 전달하는 방식이다.
이들 공법은 이음의 적용범위가 정해져 있는 외에 이음부분의 공사책임자, 사양서, 설계, 시공요령 및 검사방법등이 설계도서에 명기되어 있다.
이것에 근거해서 설계, 시공을 하는 것에 따라 필요한 이음성능을 확보된다.
@기계적이음
1) 나사식 이음
나사식 이음은 나사마디 철근이음과 단부나사 가공이음으로 나눌 수 있다.
① 나사마디 철근이음 (국내에서 생산되지 않음)
나사마디 철근이음은 철근을 나사와 같이 이음커플러에 돌려 끼워 접합하는 방식으로 이 이음기술에는 나선마디 철근이 전제되어야 한다. 또한 나선마디 철근은 일반적인 이형철근과는 달리 횡방향 리브(Rib)가 없고, 원주방향의 마디가 나사와 같이 나선방향으로 형성되어야 한다. 나선철근이 호환성이 없는 경우, 각 생산회사에서 생산되는 나선철근에 대응하는 전용커플러를 사용하여 이음해야 한다.
② 단부나사 가공이음
단부 나사가공이음은 이형철근의 단부에 나사가공을 하든지, 또는 철근단부에 별도로 나사를 마찰 압접하여 커플러와 너트를 사용하여 접합하는 방식으로 프리캐스트 콘크리트 부재 및 선조립 공법등의 특수한 목적등에 사용이 용이한 이음이다.
2) 강관 압착이음
강관 압착이음은 접합하고자 하는 두 철근 사이에 슬리브를 끼워 넣고 슬리브를 유압잭 등으로 압착하여 접합하는 방식으로 기존 이형 철근의 사용이 가능하다.
강관 압착이음은 단속 압착이음, 연속 압착이음, 폭발 압착이음의 3종류로 나눌 수 있다.
3) 충진식 이음
충진식 이음(강관내 충진이음)은 접합하고자 하는 두 철근사이에 약간 헐거운 슬리브를 끼운 후 슬리브 내에 충진 재료를 채워 넣어 접합하는 방식이다. 이 방식은 나선철근과 같은 특수한 철근이 필요 없고, 기존의 이형철근을 그대로 사용할 수 있는 방식으로서 충진하는 재료에 의해 모르타르 충진이음, 용융금속 충진이음의 두 가지로 나눈다.
♠철근이음별 비교
@접합원리
겹침이음 -철근과 콘크리트와의 부착응력에의해 응력전달
가스압점이음-철근의 접합단부를 표준온도와 가압에 의한 원자확산 운동에 따른 금속결합
원리
기계적 이음 -철근에 타부재인 커플러를 사용해 볼트나 나사편체로 고정시키는 이음원리.
@시공부분
겹침이음-기둥.보.슬라브
가스압점이음(수동)-기둥, 보
가스압점이음(자동)-기둥, 보
기계적이음-기둥, 보
@시공시 유의점
겹침이음 - 필요 겹침길이 확보
-철근간격과 피복두께 확보
-양질의 콘크리트 타설 요구
가스압점이음(수동) -압접이음부 편차 최소화 및 산화물 질 제거로 산화방지 필요.
-표준 가열시간 및 가열온도 유지.
-표준 가압력 및 가압시간 준수.
가스압점이음(자동) -초기 환원염불꽃 사용으로 압접부의 산화 피막이 완벽히 제거됨.
-가열시간 및 가열온도 및 수축량이 자동 제어기에 의해 자동제어됨.
기계적이음 -반드시 초음파검사 필요.
-이음부에 미치는 피로강도 및 노후강도 인장취성에 따른 검토 필요.
@장 점
겹침이음 -간단한 이음으로 공사비가 저렴
-전통적으로 행해졌던 공법으로 품질에 대한 인정이 확립되어 있다
가스압점이음(수동) - 작업장비의 중량이 적어 이동이 간편하다.
-작업자의 느낌에 의한 조작으로 작업물량이 증가함.
가스압점이음(자동) -철근의 축선이 일직선상에 놓이기 때문에 역학적으로 바람직한 형태임
- 작업능률과 경제성이 우수함.
-자동제어에 의한 품질의 균일화
- 파괴 및 비파괴검사에 의한 완벽한 품질 보증.
- 피로강도 및 노후강도에 품질이 확보됨.
기계적이음 -접합시 신축이 없다
-시공이 비교적 용이함.
-특별히 숙련된 기능공이 불필요 함
@단 점
겹침이음- 굵은철근의 이음에는 사용이 불가능
- 겹침부분에서 철근의 본수가 배가 되므로 이 부분의 콘크리트 충진상의 문제점 및 단면결손
에 의한 내력저하가 우려됨.
-철근 이음부위에 대한 철근 loss발생.
가스압점이음(수동) -작업자의 숙련도에 따라 품질이 좌우되므로 품질의 균일화가 어 려움.
- 적정한 가열온도의 조절 및 가열시간의 부족으로 인한 품질이 저하됨.
- 압접단면의 불충분한 연마 및 4노즐의 각버너 사용으로 철근 표면과
중심온도의 불일치로 인한 접합단부가 불량의 원인이 됨.
가스압점이음(자동)- 제어기의 표준 압접공정 프로그램에 의한 시공으로, 구동기 1대 당
하루 작업량이 제한됨(단, 제어기 1대에 구동기 4Set가 물려서 작업이
가능하므로 작업물량은 조정 가능함)
기계적이음-나선철근의 생산이 선행되어야 함.
-철근마디에 나사편체가 고정되기 때문에 나선에 잘 체결되도록 완벽한 시공을
요함.
-조임작업에 특수한 기계가 필요함
-장철근 이음시 (특히 기둥,옹벽부분) 시공능력이 저하됨.