건축물 강구조공사 고장력볼트 접합 및 연결 KCS 41 31 25 :2022 건설 표준시방서

건축물 강구조공사 고장력볼트 접합 및 연결 KCS 41 31 25 :2022란?

KCS 41 31 25 :2022 "건축물 강구조공사 고장력볼트 접합 및 연결"은 건축물 강구조 공사에서 고장력볼트를 사용하여 강재 부재를 접합하고 연결하는 방법과 기준을 규정한 건설 표준 시방서입니다. 고장력볼트의 종류, 재질, 시험, 설치 방법, 조임 방법 및 검사 등에 대한 세부적인 사항을 명시하여 안전하고 신뢰성 있는 강구조물 시공을 위한 기술적 지침을 제공합니다.

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1. 일반사항

1.1 적용 범위

(1) 강구조 건축물 및 공작물의 제작과 설치에 적용하는 고장력볼트 접합 및 연결공사에 적용한다.

(2) 강구조 건축물의 제작, 조립시공 및 연결재의 시공은 KS B 1010에 따른 등급 F8T, F10T, F13T의 고장력볼트를 적용한다.

(3) KS B 0233에 따른 등급 4T, 5T, 6T의 일반볼트는 영구적인 구조물에는 사용하지 않는다. 일반볼트는 현장조립 설치 시에 가체결용으로만 사용 가능하고, 사용 후 전량 폐기한다.

1.2 참고 기준

1.2.1 관련 법규

(1) KCS 14 31 05 (1.3)에 따른다.

1.2.2 관련 기준

(1) KCS 14 31 05 (1.3)에 따른다.

1.3 용어의 정의

(1) KCS 14 31 05 (1.4)에 따른다.

1.4 일반사항

(1) KCS 14 31 05 (1.2)에 따른다.

(2) 건축물 강구조공사 고장력볼트 접합은 구조설계에서의 구조안전 확인내용, 내풍설계의 층간변위와 변형능력, 내진설계 항목과 골조의 형식에 따른 반응수정계수를 확인하고, 층간변위와 변형능력을 확인하여 이에 따른 품질을 상호 협의하여 만족하도록 적정품질을 정한다.

1.5 제출물

1.5.1 제출물의 내용과 승인

(1) 강구조 건축물과 공작물 공사의 고장력볼트 접합 및 연결재의 제출물은 KCS 14 31 05 (1.6)에서 정한 강구조 시공계획서에 포함하여 접합관련 제출물을 작성하여 승인을 받아야 한다.

1.6 품질보증

(1) 강구조 건축물과 공작물의 고장력볼트 접합 및 연결재의 품질보증은 KCS 14 31 05 (1.7)에 따른다.

1.7 환경요구사항

(1) KCS 14 31 05에 따른다.

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2. 자재

2.1 강재

(1) KCS 41 31 10 (2.1)에 따른다.

2.2 건축물 강구조공사 고장력볼트 접합부의 강재

(1) 강구조 건축물 고장력볼트 접합부에 적용한 강재, 부재 및 이음판의 강재는 KCS 41 31 10 (2.1)에 따른다.

2.3 건축물 강구조공사 고장력볼트

(1) KCS 41 31 10 (2.2)에 따른다.

2.4 일반볼트

(1) 강구조 건축물 가설 설치 시에 임시 조립용으로 사용 후 폐기하는 일반볼트는 KCS 14 31 10 (2.2)에 따른다.

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3. 시공

3.1 건축물 강구조공사 고장력볼트 마찰접합

3.1.1 고장력볼트 마찰접합에 관한 일반사항

(1) 강구조 건축물 마찰접합에 사용하는 고장력볼트는 KCS 41 31 10 (2.2)에 따른다.

(2) 고장력볼트 마찰접합부의 마찰면은 미끄럼계수 0.5이상이 확보되도록 마찰면 처리상태를 확인한다.

(3) 고장력볼트의 체결은 직경별로 1차조임을 실시하고, 본조임에서 표준볼트장력이 도입되도록 체결한다. 체결 후에는 3.1.4에 따라 조임 후 검사를 실시한다.

3.1.2 마찰면의 준비

(1) 접합부의 마찰면은 밀착성 유지에 주의하고, 모재접합부분의 변형, 뒤틀림, 구부러짐, 모재 및 이음판의 거스러미 등이 있는 경우에는 마찰면이 손상되지 않도록 교정한다. 또한 마찰면에 도료, 기름, 오물 등이 없도록 청소하여 제거한다.

(2) 마찰면과 덧판은 녹, 흑피, 도료 등을 숏블라스트로 제거하여 미끄럼계수 0.5이상이 확보되도록 한다.

3.1.3 고장력볼트 조임

(1) 강구조 건축물 고력볼트 조임준비

① 고장력볼트 조임준비는 반입 검사한 고장력볼트 중 임의로 선택하여 작업에 사용하는 조임기기를 이용하여 축력계로 도입장력을 측정하여 확인한 후 사용한다. 이때 검사에 사용하는 조임기기와 축력계는 소정의 성능을 정기(고장력볼트 조임공사 시행 7일 이내) 검정한다.

② 볼트와 나사는 볼트 체결 중에 나사부분과 볼트머리가 손상되지 않게 보호한다.

③ 볼트의 형상은 그림 3.1-1과 같다. 고장력볼트는 모든 볼트머리와 너트 밑에 각각 와셔 1개씩을 끼우고, 너트를 회전시켜서 조인다. 토크-전단형 볼트(T.S Bolt)는 너트 측에만 1개의 와셔를 사용한다.

④ 세트를 구성하는 와셔 및 너트는 그림 3.1-2와 같이 바깥쪽과 안쪽이 있다. 그러므로 너트는 표시 기호가 있는 쪽이 바깥쪽이고, 와셔는 면치기가 있는 쪽이 바깥쪽이므로 반대로 사용하지 않도록 한다.

그림 3.1-1 고장력볼트와 특수고장력볼트(T.S 볼트)의 형상

그림 3.1-2 너트, 와셔의 안쪽과 바깥쪽

⑤ 볼트의 조임 및 검사에 사용되는 기기 중 토크렌치와 축력계의 정밀도는 ±3% 오차범위 이내가 되도록 충분히 정비된 것을 사용한다.

⑥ 1차조임에서 본조임까지 작업은 같은 날 이루어지는 것을 원칙으로 한다.

⑦ 볼트 조임 작업 시 본조임은 강우 및 결로 등 습한 상태에서 조임해서는 안 된다.

(2) 강구조 건축물 고장력볼트의 도입장력

구조물 고장력볼트의 현장시공 시 도입장력은 설계볼트장력에 10%를 증가시켜 표 3.1-1의 표준볼트장력이 도입되도록 한다.

표 3.1-1 고장력볼트의 설계볼트장력과 표준볼트장력의 범위

고장력볼트의 등급	고장력볼트호칭	공칭단면적 (mm)	설계볼트장력 (kN)	표준볼트장력 (kN)
F10T	M16 M20 M22 M24 M27 M30	201 314 380 452 572 708	106 165 200 237 300 372	117 182 220 261 330 409
주 1) 볼트의 유효단면적은 공칭단면적의 0.75배 2) 설계볼트장력은 볼트의 인장강도의 0.7배에 볼트의 유효단면적을 곱한 값

(3) 강구조 건축물 볼트조임 순서

① 강구조 건축물 고장력볼트(육각볼트, 토크-전단형 볼트)의 조임은 1차조임과 금매김, 본조임으로 구분하여 시행한다.

② 1차조임은 접합부 볼트군마다 볼트를 삽입한 후 즉시 그림 3.1-3에 표시된 순서로 조인다.

③ 1차조임은 프리세트형 토크렌치, 전동 임펙트렌치 등을 사용하여 표 3.1-2에 명시한 토크로 너트를 회전시켜 조인다.

④ 1차조임 후 모든 볼트는 그림 3.1-4와 같이 고장력볼트, 너트, 와셔 및 부재를 지나는 금매김을 한다.

⑤ 강구조 건축물 고장력볼트의 본조임은 프리세트형 토크렌치, 전동 임펙트렌치 등을 사용하여 목표 표준볼트장력에 도달할 수 있는 토크로 조인다.

표 3.1-2 1차조임 토크

(단위 :

)

고장력볼트의 호칭	1차조임 토크
M16 M20, M22 M24 M27 M30	약 100 약 150 약 200 약 300 약 400

그림 3.1-3 강구조 건축물 볼트의 조임 순서

그림 3.1-4 금매김

(4) 강구조 건축물 고장력볼트(육각볼트)의 조임

① 토크관리법

가. 볼트장력이 볼트에 균일하게 도입되도록 볼트 조임기구를 사용하여 사전에 조정된 토크로 볼트를 조이는 방법이다.

나. 볼트 호칭마다 토크계수값이 거의 같은 로트를 1개 시공로트로 한다. 시공로트에서 대표로트 1개를 선택하고 이 중에서 시험볼트 5세트를 임의로 선택한다. 시험볼트는 축력계에 적절한 길이의 것으로 선정한다.

다. 시험볼트는 축력계를 사용하여 적정한 조임력을 얻도록 미리 보정하고, 조정된 볼트조임기기를 사용하여 조인다. 5세트 볼트장력 평균값은 표 3.1-1의 값을 만족하고, 측정값이 표준볼트장력의 ±15% 이내이어야 한다. 조임작업 종료 후, 검사에서도 사용할 수 있으므로 토크렌치를 이용한 토크도 측정해 둔다.

라. 시험볼트가 다를 만족하지 않는 경우, 동일 로트로부터 다시 10세트를 임의 선정하여 동일한 시험을 한다. 10세트의 볼트장력 평균값이 표 3.1-1의 값을 만족하고, 측정값이 표준볼트장력의 ±15% 이내이면, 시공된 동일 로트의 볼트는 정상인 것으로 판단한다.

마. 라의 시험결과가 규격 및 품질의 조건을 만족하지 않는 경우, 작업을 중지하고 그 원인을 검토하여 적절한 대책을 세운다. 또한 수정된 조임시공법에 대해 확인 작업을 한다.

② 너트회전법

가. 강구조 건축물 고장력볼트의 체결은 너트회전법으로 하고, F8T와 F10T 고장력볼트에 대해서만 적용한다.

나. 실제 접합부와 동일한 강판의 조임작업에 사용될 볼트 5개 이상을 조이고, 너트회전량을 육안으로 조사한다. 조사 후 모든 볼트에서 거의 같은 회전량이 생기는지를 확인한다.

다. 나의 방법으로 조임기기와 조임시공법의 적정함을 판단한다. 이때 도입장력과 토크는 확인하지 않아도 무방하다.

라. 너트회전법에 따라 볼트 조임을 할 때는 접촉면의 틈이 없을 정도로 토크렌치로 밀착조임한 상태에서 표 3.1-3에 표시한 너트회전각을 주는 것으로 한다.

표 3.1-3 너트회전법에 의한 볼트 조임

구분	회전각
볼트 길이가 지름의 5배 이하일 때	120°± 30°
볼트 길이가 지름의 5배를 초과할 때	시공조건과 일치하는 예비시험을 통하여 목표회전각을 결정한다.

(5) 강구조 건축물 토크-전단형 볼트의 조임

① 토크-전단형 볼트는 너트와 볼트 핀테일에 서로 반대방향으로 회전하는 토크를 작용시켜 너트를 조임으로써 볼트축력을 도입한다. 토크가 일정 크기에 도달하면 핀테일의 노치 부분이 파단되면서 조임이 끝난다.

② 와셔는 너트 측에만 1개를 사용한다.

③ 토크-전단형 볼트는 토크가 일정 크기에 도달하면 핀테일의 노치 부분이 파단되어 장력도입이 확인된다. 다만, 본조임에서 적정한 볼트축력이 얻어지지 않은 볼트는 신제품으로 교체한다.

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3.1.4 고장력볼트 조임 후 검사

(1) 강구조 건축물 고장력볼트 조임 후 검사의 준비

① 고장력볼트 조임 후 검사는 연결면의 처리, 연결이음부의 두께차이, 볼트구멍의 엇갈림, 볼트 조임 준비상태 등을 확인한다.

(2) 고장력볼트(육각볼트)의 조임검사

① 토크관리법에 의한 조임검사

가. 조임검사는 볼트군의 10% 볼트를 표준으로 토크렌치로 실시한다. 합격여부는 조임 시공법 확인을 위한 검사결과에서 얻어진 평균 토크의 ±10% 이내로 한다.

나. 불합격한 볼트군은 다시 그 배수의 볼트를 선택하여 재검사하되, 재검사에서 다시 불합격한 볼트가 발생하였을 때에는 전체를 검사한다.

다. 10%를 넘어서 조여진 볼트는 교체한다. 조임을 잊어버렸거나, 조임 부족이 인정된 볼트군은 모든 볼트를 검사하고 동시에 소요 토크까지 추가로 조인다.

② 너트회전법에 의한 조임검사

가. 모든 볼트는 1차조임 후에 표시한 금매김의 어긋남으로 동시회전의 유무, 너트회전량, 너트여장의 과부족 등을 육안으로 검사하여 이상이 없는 것을 합격으로 한다.

나. 본조임 후에 너트회전량이 120°±30°의 범위를 합격으로 한다.

다. 이 범위를 넘어서 조여진 고장력볼트는 교체한다. 또한 너트의 회전량이 부족한 너트는 소요 너트회전량까지 추가로 조인다.

(3) 토크-전단형 볼트(T.S Bolt)의 조임 검사

① 검사는 토크-전단형 고장력볼트 조임 후 실시한다.

② 너트나 와셔가 뒤집혀 끼어 있는지 확인한다.

③ 핀테일의 파단 및 금매김의 어긋남은 육안으로 전수 검사한다. 핀테일이 정상적인 모습으로 파단 되었으면, 적절한 조임이 이루어진 것으로 판정한다. 또한 금매김의 어긋남이 없는 토크-전단형 고장력볼트는 기타의 방법으로 조임을 실시하여 공회전이 확인될 경우, 새로운 세트로 교체한다.

④ 너트회전량은 평균회전각도 ±30°의 범위를 합격으로 한다.

⑤ 충분한 품질확보를 확인한 후에는 금매김 생략에 대해 책임기술자와 협의하고 이에 따른다.

(4) 볼트의 교환

① 고장력볼트, 너트 , 와셔 등이 동시 회전, 축회전을 일으킨 경우, 너트회전량에 이상이 인정되는 경우, 너트면에서 돌출된 여장이 과다하거나 부족한 경우, 새로운 세트로 교체한다.

② 한 번 사용한 볼트는 재사용할 수 없다.

3.1.5 고장력볼트 조임 후의 여장길이

(1) 고장력볼트의 체결 후 여장길이는 너트면에서 나사산 1개~6개의 범위를 합격으로 한다.

3.2 건축물 강구조공사 고장력볼트 지압접합

3.2.1 고력볼트의 지압접합 조임방법

(1) 조임방법은 3.1.3에 따른다.

3.2.2 고장력볼트의 지압접합 조임 후 검사

(1) 조임 후 검사는 3.1.4, 3.1.5에 따른다.

 

자료출처 :국가건설기준센터(KCSC)

 

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