기계적 이음(커플러)

철근 이음은 보통 겹침 이음(lap splice)으로 하지만 다른 방법이 필요할 때가 있습니다. 예를 들어 콘크리트 구조설계기준에서는 D35를 초과하면 겹침이음을 하지 못하도록 규정하고 있기 때문에 그렇습니다. 또 철근 가격이 상승하면 겹침 이음의 경제적 손실이 커져서 다른 방법을 쓰는 것이 더 나을 때도 있습니다. 여기서는 기계적 이음(Mechanical splice)을 살펴보겠습니다.

 

▶ 인장 이형철근의 이음길이 기준

▶ 용접 이음 - 가스 압접

 

기계적 이음(mechanical connection)은 나사식 이음, 충전식 이음, 압착식 이음으로 구별할 수 있습니다. 어떤 경우라도 성능기준은 철근의 설계기준 항복강도의 125% 이상을 발휘해야만 합니다.

 

 

 

 

나사식 이음

철근 단부에 나사 가공을 해서 커플러(coupler)에 끼워 체결하는 방식입니다. 나사를 가공하기 위해 열 또는 외력을 가해 부풀리거나 줄이기도 하고, 표면을 스웨이징(누름)하거나 절삭하는 방식으로 나사를 만들어냅니다. 나사식 가공은 나사가공 및 커플러의 체결 방법에 따라 몇 가지로 나눌 수 있습니다.

 

 

 

 

(1) 나사 가공 이음은 철근 단부에 절삭 또는 전조가공으로 수나사부를 만들고 암나사부가 가공된 커플러와 체결하여 이음하는 방법입니다.
(2) 단부 부풀림 나사 가공은 철근 단부를 상온 또는 냉간에서 재축에 평형한 방향으로 단조가공하여 부풀리고(업셋팅), 절삭 또는 전조 나사를 가공한 후 암나사가 가공된 커플러를 이용하여 체결하는 방법입니다.
(3) 스웨이징 나사 가공은 철근의 리브 및 마디 부분을 상온에서 재축에 직각 방향으로 단조 가공하여(스웨이징) 원형으로 만들고 전조 나사를 가공한 후 암나사가 가공된 커플러와 체결하여 연결하는 방법입니다.
(4) 절삭테이퍼 나사 가공은 철근 단부를 별도의 단조가공 없이 테이퍼 형상의 수나사를 절삭 가공하는 방법입니다.

 

나사식 커플러는 주로 기둥 주근에 많이 사용됩니다. 보처럼 옆으로 뉘어있는 부재를 끼우기는 수월하지 않습니다.

 

 

 

충전식 이음

이음부에 배치한 슬리브(sleeve)와 철근 사이에 용융금속이나 그라우트 등을 충전하여 그 부착력으로 이음하는 방식입니다.

압착식 이음

슬리브 안으로 철근을 삽입하고 슬리브를 냉간에서 압착가공하여 철근의 마디와 맞물리게 잇는 방법입니다. 압착방법에는 슬리브 축에 평행하게 힘을 가하는 연속압착과 축에 직각 방향으로 힘을 가하는 단속압착이 있습니다.

 

기계적 이음의 위치

기계적 이음의 위치는 조건에 따라 몇 가지로 구분할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 대부분 750mm 이상 떨어져 서로 엇갈리게 배치하는 것이 일반적입니다.

 

배근된 철근량이 해석 결과 요구되는 철근량의 2배 미만인 경우에 엇갈리게 이음하는 것이 바람직하고, 각 철근의 이음부는 서로 600mm 이상 엇갈리게 배치해야 합니다(아래 그림의 오른쪽).  

 

반드시 엇갈리게 배치할 필요는 없지만 600mm 이상 엇갈리게 배치하는 것이 좋다.

 

 

단면 전체가 인장력을 받는 경우에는 750mm 이상 떨어져 서로 엇갈리게 배치해야 합니다.

 

 

기계적 이음의 검사

기계적 이음의 품질검사 항목은 다음과 같습니다.

시험항목		시험빈도	시험방법	비고
외관검사		커플러	전수검사	가공상태, 이물질 여부	육안검사
연결철근단부	전수검사	- 나사산 가공면 Oil 등 부착여부 확인 - 연결된 철근의 수직도	육안검사
기계적시험				일반향 인장	현장 품질관리계획에 따라 시험빈도를 정함				KS B 0802에 따라 - 시험편이 철근 항복점의 125% 이상 또는 철근의 인장강도 이상	일반목적
저사이클 반복	KS D 0249에 따라 - 100회 반복시험 후 파단 시의 인장강도는 철근 항복점의 125% 이상 - 반복시험 후 파단위치는 철근에서 발생	일반목적
정적내력	KS B 0249에 따라 - 잔류변형량 0.3mm 이하 - 철근 항복점의 70% 응력에 대한 기울기가 모재 철근 이상 - 파단강도가 철근 항복점의 125% 이상 또는 철근 인장강도 이상	내진설계 성능확인
고응력반복내력	KS B 0249에 따라 - 30회 반복 시 응력변형곡선 기울기사 첫 번째 재하 시 기울기의 85% 이상 - 30회째 재하에 의한 최대변형량은 0.3mm 이하	내진설계 성능확인

 

 

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