건축구조 철근 일반사항 -아키타운

건축구조 철근 일반사항
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1. 철근
- 콘크리트속에 묻혀서 콘크리트를 보강하기 위하여 사용하는 강재

1). 철근 종류
⑴ 원형철근 : 표면에 리브 또는 마디 등의 돌기가 없는 원형단면이 봉강인 철근
⑵ 이형철근 : 표면에 ​리브 또는 마디 등의 돌기가 있는 봉강인 철근

2). 명칭
⑴ 주철근 : 설계하중에 의하여 그 단면적이 정해지는 철근을 말한다.
⑵ 정철근 : 슬래브 또는 보에서 정(+)의 휨모멘트에 의해서 일어나는 인장응력을 받도록 배치한 주철근을 말한다.
⑶ 부철근 : 슬래브 또는 보에서 부(-)의 휨모멘트에 의해서 일어나는 인장응력을 받도록 배치한 주철근을 말한다.
⑷ 배력철근 : 응력을 분포시킬 목적으로 정철근 또는 부철근과 직각 또는 직각에 가까운 방향으로 배치한 보조적 철근을 말한다.
⑸ 축방향철근 : 부재의 축방향으로 배치한 철근을 말한다.
⑹ 사인장철근 : 사인장응력을 받는 철근을 말하며 전단보강 철근이라고도 한다.
⑺ 비틀림철근 : 비틀림응력이 크게 일어나는 부재에서 이에 저항하기 위하여 배치하는 철근을 말하며, 폐합스터럽과 종방향 철근으로 되어 있다.
⑻ 스터럽(stirrup) : 정철근 또는 부철근을 둘러싸고 이에 직각되게 또는 경사지게 배치한 복부철근을 말한다.
⑼ 절곡철근 : 정철근 또는 부철근을 구부려 올리거나 또는 구부려 내린 복부철근을 말한다.
⑽ 띠철근 : 축방향 철근을 소정의 간격마다 둘러싼 휭방향의 보조적 철근을 말한다.
⑾ 나선철근 : 축방향철근을 나선형으로 둘러싼 철근을 말한다.
⑿ 조립형철근 : 철근을 조립할땐 철근의 위치를 확보하기 위하여 쓰는 보조적 철근을 말한다.
⒀ 가외철근 : 콘크리트의 건조수축, 온도변화, 기타의 원인에 의하여 콘크리트에 일어나는 인장응력에 대비하여 가외로 더 넣는 철근을 말한다.

2. 철근의 보관
- 철근은 방치하면 표면에 녹이 발생하며 심할 경우 부식케 되며 기능을 잃게됨으로 보관관리에 유의하여야 한다.

1). 방법
① 정지된 바닥에 비닐 등을 깔고 지면에서 20㎝이상 떨어지도록 각목 등을 놓고 적재한다.
② 물에 침수가 되지 않도록 주변에 배수로를 설치하고 비,눈 등이 맞지 않도록 천막 등을 덮는다.
③ 철근은 규격별로 구분 보관하고 작업장 근처에 적재한다.
④ 장기간 보관을 요할때는 녹발생을 방지하기 위하여 표면에 방청처리를 한다.
⑤ 장래 증측을 위하여 구조물로부터 노출해 놓은 철근은 손상, 부식 등을 받지 않도록 보호해야 한다.

3. 철근의 가공
- 철근조립에 앞서 철근을 설계도면에 따라 정확한 치수로 재질을 해치지 않게 절단, 절곡하는 것을 말한다.
1) 방법
① 철근은 상온에서 가공하는 것을 원칙으로 한다.
② 가공에 의하여 곧게 할 수 없는 철근을 사용해서는 안된다.
③ 유해하게 굽은 철근을 사용하지 않는다.
④ 도면치수 및 현상대로 shear cutter 또는 쇠톱으로 절단한다.
⑤ 원형철근의 말단부는 반드시 hook를 설치한다.
⑥ 이형철근의 기둥단부, 대근, 굴뚝철근, 단순보 지지단, 캔트레버는 반드시 hook를 설치한다.

4. 철근의 허용응력
- 철근은 규정된 허용응력 이상의 것을 사용하여 완전한 구조물이 시공되도록 하여야 한다.
1). 허용응력
- 휨부재의 철근허용(압축 및 인장)응력은 아래값을 표준으로 한다,

5. 철근의 간격
- 철근의 간격은 설계도면에 명시된 간격에 맞춰 설치하여 본연의 구조시공에 착오 없도록 하여야 한다.

1) 철근의 간격
① 보의 정철근 또는 부철근의 수평 순간격은 2.5㎝이상, 굵은 골재 최대치수의 4/3배이상, 철근의 공칭지름 이상으로 해야 한다.
② 정철근 또는 부철근을 2단이상으로 배치할 경우에는 그 연직 순간격을 2.5㎝이상으로 해야하며 상하 철근을 동일 연직면내에 두어야 한다.
③ 벽체와 슬래브의 주간격은 최대 휨멘트가 일어나는 단면에서 슬래브 두께의 2배이고 또 30㎝이하이여야 한다. 기타의 단면에서는 슬래브두께의 3배 이하이고 또 40㎝이하이여야 한다.
④ 나선철근과 띠철근 기둥에서 축방향 철근의 순간격은 4㎝이상, 철근 지름의 1.5배 이상으로 해야한다.
⑤​ 여러개의 철근을 묶어서 다발로 사용할 때는 이형철근이여야 하고 그 개수는 4개 이하여야 하며, 이들을 스터럽이나 띠철근으로 둘러싸야 한다.

6. 철근의 갈고리
- 철근의 정착 또는 겹이음을 위하여 철근끝의 구부린 부분을 말한다.

1). 기준
⑴ 표준갈고리는 다음3종으로 한다.
① 반원형 갈고리는 반원끝에서 철근지름의 4배이상, 또 6㎝이상 더 연장해야 한다.
② 90°갈고리는 90°원의 끝에서 철근지름의 12배이상 더 연장해야 한다.
③ 스터럽과 띠철근에서 90°갈고리나 135°갈고리는 철근지름의 6배이상, 또 6㎝이상 더 연장해야 한다.
⑵ 표준갈고리 철근의 구부리는 내면 반지름
3d이상
다만 공칭지름 19㎜에서 35㎜까지의 제1종 철근에 한해서는 최소 반지름을 철근지름으로 2.5배로 해야한다.

7. 철근의 구부리기
- 철근의 정착 또는 겹이음을 위하여 구조에 따라 철근중간 또는 끝부분을 구부리는 것을 말한다.

1). 방법
⑴ 스터럽이나 띠철근에서 철근을 구부리는 내면 반지름은 철근지름 이상이라야 한다.
⑵ 절곡철근의 구부리는 내면 반지름은 철근지름의 5배 이상으로 해야 한다.
⑶ 라멘구조 모서리 부분의 외측에 연하는 철근의 구부리는 내면 반지름은 철근지름의 10배이상이라야 한다.
⑷ 기타 철근의 구부리는 내면 반지름은 규정된 표준갈고리 반지름이상으로 해야한다.
그러나 큰 응력을 받는곳에서는 철근을 구부릴때는 그 구부리는 반지름을 더 크게 하여 철근내부의 콘크리트가 부스러지는 것을 방지해야 한다.

8. 철근의 이음
- 철근은 운반의 제약 때문에 일정길이 이상밖에 생산하지 않기 때문에 현장시공시 철근을 이음하는 것은 말하며, 이는 필연적인 현상이고 또한 이음부는 응력상 취약지점이 있으므로 철저한 이음처리가 요망된다.

⑴ 기준
① 철근은 이어대지 않는 것을 원칙으로 한다.
② 인장철근의 이음에 있어
a.지름이 35㎜를 초과하는 철근은 겹이음을 해서는 안된다.
b.최대인장력이 작용하는 곳에서는 될 수 있는대로 이음을 피해야 한다.
부득이할때는 용접, 겹이음, 파이프이음 등으로 하되, 인장응력이 완전히 잘 전달되게 하여야 한다.
c.인접한 철근을 한곳에서 겹이음을 할 때 겹이음 길이는 20%만큼 증가시켜야 한다.(단 철근의 수평간격이 철근지름의 12배이하거나 콘크리트 외면에서 15㎝이내 또는 철근지름의 6배이내일 때)
③ 압축철근의 이음에 있어
-겹이음의 길이는 다음과 같다.
-용접이음이나 기타 효과있는 이음을 겹이음 대신 쓸 수 있으며, 철근지름의 35㎜를 초과하는 경우에는 그렇게 하는 것이 좋다.
-띠철근은 기둥에서 겹이음한 후에 철근내 90㎝길이의 어느 구간에서나 4%이하로 되어야 한다.
④ 철근을 용접으로 이을때에는 맞이음의 강도가 125%이상이어야 한다.

9. 철근이음공법의 종류와 특성

㈎ 종류
- 철근이음공법으로 겹침이음, 용접이음, gas압접이음, cad weld이음, G-locsplice이음 등이 있다.

㈏ 공법의 특성

⑴ 겹침이음(lap splice)
① 겹침이음 길이
② 이음길이 산정
ㄱ.규격상이시 : 작은 지름 기준
ㄴ.이음길이 : 원형철근시 갈고리 중심
③ 양단중앙부를 3개소 이상 결속

⑵ 용접이음
① Arc용접
a.겹침이음
b.덧샘이음
② 플러시 버트(flush butt)용접
․전기저항 → 접촉부 적열 → 용융
․철근가공 공장에서 많이 사용

⑶ gas압접
① 원리
㉠ 산소 에세틸렌 gas의 중성염으로 맞댄 부분을 가열, 모재를 용융하여 접한다.
㉡ 1,200∼1,300℃온도 가열한다.(철의 용융점 1,500℃)
㉢ 압점 2.5∼3㎏/㎟압력을 유지한다.
② 방법
③ 품질관리
④ 장․단점
ㄱ. 장점
․가공단순, 작업장 축소, 콘크리트 타설이 용이하다.
․직경이 클수록 경제적이다.(ψ19㎜이상에서 겹칩이음보다 경제적)
․철의 용융점 1,500℃이하에서 접합하므로 조직변화 없이 접합강도가 우수하며 신뢰도가 높다.
ㄴ. 단점
․철근 및 압접공 동시 투입은 곤란하고, 화재에 위험하며, 폭우 강설시에도 작업이 곤란하다.
․불량 외관검사가 곤란하다.

⑷ cad weld(sleeve joint)
① 철근이 sleeve끼워 연결한 뒤 sleeve내의 순간 폭발로 cad alloy를 녹여 공간 충진 접합한다.
② 맞댐면 처리는 gas압점과 동일하다.
③ 특징
㉮ 화재의 염려가 없다.
㉯ 철근 규격이 상이할때는 사용이 불가하다.
㉰ 외관 불량검사가 불가하다.

⑸ G-loc splice
① G-loc splice wedge, reducer, inscert 등을 사용한다.
② 수직철근만 적용한다.
③ 하단부 철근에 G-loc splice이음 철근위에서 끼운후 G-loc spliceff 소형망치로 조인다.
④ 규격상이시 reducer insert를 사용한다.

10. 철근의 정착

㈎ 기준
⑴ 인장철근은 구부려서 복부를 지나 반대편 철근과 나란하게 정착시키되 이때 구부리는 각도는 철근의 종방향과 15℃이상 되어야 한다.
⑵ 모든 철근은 받침부를 제외하고는 휨응력을 받지 않는 곳을 넘어서 더 연장해야 하며, 그 연장길이는 보의 유효높이 이상이고, 또 철근지름의 12배 이상이어야 한다.
⑶ 어느 부재에서나 철근은 특별한 경우를 제외하고는 인장측에서 끝내서는 안된다.
⑷ 연속보, 고정보, 캔틸레버 또는 라아멘 등의 부재의 부철근은 부착력이나 갈고리 또는 정착구를 사용하여 받침부속에 정착시켜야 한다.
⑸ 지점의 부모멘트를 위하여 두는 부철근수의 ⅓이상을 반곡점을 넘어서 더 연장해야 하며 이 때 그 연장길이는 순간경의 1/16이상 또는 유효높이 이상이라야 한다.
⑹ 단순보에서 정철근수의 ⅓이상을 또 연속보에서 정철근의 ¼이상을 보의 하면(下面)에 연해서 지점을 넘어 15㎝이상 더 연장해야 한다.
⑺ 원형 인장철근(건조수축과 온도변화에 의한 균열을 방지하기 위하여 두는 철근은 제외)은 언제나 표준갈고리로 끝내야 한다. 다만 연속보의 중간 받침부하면에서는 갈고리를 두지 않아도 좋다.
⑻ 인장을 받는 표준갈고리는 허용응력 설계법으로는 700㎏/㎠극한 강설계법으로 1,300㎏/㎠의 인장응력을 전달할 수 있는 것으로 보거나 또는 적절한 부착력을 받는 철근의 연장길이로 볼 수 있다. 콘크리트에 해를 끼치지 않아야 하고, 또 시험을 거쳐서 사용해야 한다.
⑼ 갈고리는 철근의 압축저항을 증가시키는 효과는 없다.
⑽ 갈고리 대신 어떤 정착기구를 사용할 수도 있으나, 이것이 콘크리트에 해를 끼치지 않아야 하고 또 시험을 거쳐서 사용해야 한다.

11. 철근의 조립

㈎ 기준
⑴ 철근은 조립하기 전에 잘 닦고 들뜬 녹이나 그 밖의 철근과 콘크리트와의 부착을 해칠 위험이 있는 것은 제거해야 한다.
⑵ 철근은 소정의 위치에 정확하게 배치하고 콘크리트를 칠 때에 움직이지 않도록 충분히 견고하게 조립해야 한다. 필요에 따라서는 조립철근을 사용해야 한다.
⑶ 철근과 거푸집판과의 간격은 스페이서를 사용하여 정확하게 유지해야 한다.
⑷ 철근의 조립이 끝난 후 반드시 검사해야 한다.
⑸ 철근을 조립한지 장시일이 경과한 경우에는 콘크리트를 치기 전에 다시 조립검사를 하고 청소해야 한다.

㈏ 방법
⑴ 바른 배근과 콘크리트를 타설 완료시까지 움직이지 않도록 견고하게 고정하여야 한다.
⑵ 결속은
① #20∼2겹철선으로 이음 개소당 2개소 이상
② 직교하는 모든 철선을 결속하여야 한다.
⑶ 철근의 순간격은
① 굵은 골재 최대치수의 1.25배
② 2.5㎝이상
③ 철근 공칭 직경의 1.5배 이상으로 한다.
⑷ 바닥배근시 처짐이 없게, 특히 켄틸레버는 소요정착 길이 확보하여야 한다.
⑸ 배근후 장시간 방치시 비닐 등을 덮어 관리하여야 한다.(배근 후 박리제 도포금지, 기름등 오염주의)
⑹ 조립 및 배근순서는
기둥철근 → 대근 → 기둥과 벽내의 거푸집 → 벽철근 → 기둥과 벽의 외측 거푸집 → 보바닥판 거푸집 → 보철근 → 바닥철근

12. 철근의 피복두께
⑴ 기준
- 철근의 최소두께는 아래표에 따라 유지되게 하여야 한다.
주) ⑴ 내구성상 유효한 마감이 있는 경우, 담당원의 승인을 받아 30㎜로 할 수 있다.
⑵ 내구성상 유효한 마감이 있는 경우, 담당원의 승인을 받아 40㎜로 할 수 있다.
⑶ 콘크리트 품질 및 시공법에 따라 담당원의 승인을 받아 40㎜로 할 수 있다.


13. 철근의 방청
- 철근콘크리트의 내구성 향상은 외부로부터 침식 및 철근의 방청방지에 있으며 이를 위하여 사전에 철근 표면에 방청 처리하는 것을 말한다.

㈎ 침식원인
⑴ 화학적 침식
① 해사사용으로 인한 염분 칩입
② 알카리 골재 반응 및 중성화 반응
③ 수질불량 및 유료 또는 자동차 배기가스, 산성비 등으로 인한 화학반응

㈏ 철근의 부식상태
⑴ 전면부식 : 균열부식
⑵ 국부부식
① 공극에 의한 부식(pitting) : 콘크리트속에 엽화물, 할로겐 함유시의 공극에 의한 부식
② 틈간 부식(crevice) : bleeding의 영향으로 발생, 경화후에 부식
③ 박리상부식(exfoliation) : 중성화 염화물의 영향을 받아 부식이 진행된 경우

㈐ 방지대책
⑴ 방청의 목적
① 부식→체적 팽창→콘크리트 균열 발생방지
② 균열부로 물, 공기, 침투 증가로 콘크리트 파괴(탈리)예방
③ 해사를 쓰는 경우 콘크리트 방청은 필수적임
⑵ 방청방법
① 해사에 대해서는 반드시 염분을 제거한 후에 사용
․야적 후 자연강우에 의한 처리(2∼3회)
․야적 후 sprinkler로 세척
․제염plant사용
․제염제 혼합처리
․하천 모래와 혼합사용
② w/c를 낮추어 면밀한 시공으로 밀실 콘크리트 타설
③ 피복두께를 늘림과 동시에 소정의 시공정도 확보
④ 수밀성이 좋은 마감
⑤ 양질의 방청재 사용
⑥ 아연도금 철선 사용
⑦ Epoxy Coated Rebar사용
⑧ 가급적 전해질 함유치 않고 건조상태 콘크리트 유지
⑨ AE제 사용으로 동결융해 예방
⑩ 해사 사용으로 콘크리트는 양생을 철저, 특히 고온, 고압증기 양생은 피할 것
⑪ PS콘크리트는 특별 대책없이 해사 사용금지
⑫ 콘크리트는 균열 부위에 대한 보수 철저

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