1-1 개요1-1-1 일반사항철골은 다른 재료에 비해 강력한 장대재를 구상하여 완고한 구조물을 만들 수 있고, 그 공법이 자유로워 거대한 구조물은 이에 의하고 있다.철골공사는 건축구조면으로 분류해서 순철골구조의 철골공사와 철골철근콘크리트 구조중의 철골공사로 분류된다. 작업은 부재를 가공하는 공장작업과 그것을 현장에서 조립하는 현장작업으로 분류되며, 공장가공은 수송, 현장반입, 세우기에 지장이 없는 한 가급적 현장가공조립분만 남기고 거의 완성에 가까운 제품을 제작하여 발송하고, 현장에서는 적절한 가설비, 기계설비를 하여 세우기, 바로잡기, 리벳조임 또는 전기용접을 하여 공사를 완성한다.철골구조의 장단점은 다음과 같다.장점 : 1) 강재는 재질이 균등하며, 철근콘크리트조에 비해 자중이 가볍다.2) 공법이 자유롭고 장대재를 이용할 수 있어 간사이가 큰 구조물이나 고층건물을 축조할 수 있다.3) 콘크리트는 인성이 작고 강재는 인성이 크다.4) 공장에서 가공하여 현장에서 조립하므로 현장작업기간을 단축시킬 수 있다.단점 : 1) 비내화적이므로 설계 및 시공시에 내화피복에 대하여 세심한 주의를 해야 한다.2) 강재는 고가이고 또 각 부재는 가공 및 조립을 엄밀히 하지 않으면 조립이 불가 능하거나 사용이 불가능하게 된다.1-1-2 재료1. 강재강재는 모두 형상이 바르고 직선으로 된 것으로서 유해한 흠, 들뜬녹, 뒤틀림, 휨, 갈라짐 등이 없는 것으로, 그 치수는 KS D 3501(열간압연강제), KS D 3502(열간압연 형강의 모양, 치수 및 무게와 그 허용차), KS D 3503(일반구조용 압연강재), KS D 3515(용접구조용 압연강재), KS D 3518(강판의 치수 및 무게), KS D 3530(일반구조용 경량강판), KS D 3566(일반구조용 탄소강관), KS D 3568(일반 구조용 각형강판)의 규격에 합격한 것으로서 치수 및 허용차에 적합한 것이어야 하며, 단면 형상에 따라 다음과 같이 구분할 수 있다.(1) 형강1) ㄱ형강 : 부호는 L로 표시되며 ㄱ형강여 사용하고, 600도씨 이하로 식은 것은 사용하지 않아야 한다. 리벳은 구멍에 충분히 채워지도록 치고, 리벳의 머리 모양은 특별히 정한 것 외에는 둥근머리 리벳으로 하며 머리지름은 리벳지름의 1.5배가 되도록 하고, 리벳으로 접합하는 판의 총두께는 리벳지름의 5배 이하로 한다.리벳치기가 끝나면 리벳 검사망치로 하나 하나 두들겨보아 그 타격음으로 판정하여 불량리벳은 다시 치기한다.불량한 리벳치기는 다음과 같다.1) 흔들거리는 것2) 머리의 모양이 바르지 않은 것3) 머리와 축심이 일치되지 않는 것4) 리벳머리에 갈램이 있는 것5) 리벳머리가 판에 밀착되어 있지 않은 것6) 판과 판 사이에 틈새가 있는 것7) 기타 결함이 있는 것불량한 리벳은 그대로 다시 치지 말고 리벳구멍 및 그 부근을 손상시키지 않도록 주의하면서 리벳의 머리를 따내고 다시 치기를 한다.리벳치기가 곤란한 경우에는 볼트 죄임으로 하고, 되풀릴 우려가 있는 것은 그 주위를 콘크리트로 채우거나, 2중 조이기, 스프링 와셔로 충분히 조이기 또는 너트 머리를 용접하기도 한다.4. 고장력 볼트(리벳)의 배치 및 간격고장력 볼트 또는 리벳의 배치는 정렬배치와 엇모배치가 있으나 일반적으로 정렬배치가 많이 쓰이며 리벳 피치는 2.5d 이상으로 하고, 리벳과 재단까지의 거리는 옆남기 1.5d 이상, 끝남기 2.0d 이상으로 하며, 형강은 모접기 부분의 원형이 끝나는 곳에서 최소 3~5mm 정도에 리벳머리의 끝이 오도록 한다.리벳지름(d)*************8구멍지름(mm)11141720.523.526.529.5최소끝남기옆남기(e2 : 1.5d)*************2끝남기(e1 : 2.0d)*************6리벳피치최소보 ? 기둥의 등의 절점의접합(2.5d)2*************표준(3~4d)405060708090100최대피치압축재리벳의 최대 피치 및 압축재에 치는 연속리벳의 피치는 리벳지름의 8배 이하, 또는 집결재중의 가장 얇은 판 두께의 15배 이하로 한다.인장재인장재에 치는 연속리벳의 피당원의 승인을 받았을 때에는 부분 보수를 할 수 있다.5) Under cut 또는 용접의 크기가 부족한 부분은 용착금속을 부가용착하여 보정한다.6) 결함의 수정에 사용하는 용접봉은 비교적 작은 지름의 것으로 하고, Under cut의 수정에는 4mm 이상 굵은 용접봉을 사용하여서는 안된다.7) 용접열에 의하여 생긴 변형은 담당원의 지시에 따라 기계적 방법 또는 가열법에 따라 재질을 손상시키지 않게 수정한다.1-4 현장시공 및 세우기※ 철골공사 현장 가공 조립 순서조립기계 설치 -> 앵커볼트 매입(주각부) -> 철골세우기(철골운반) -> 조립후 수정 -> 가볼트 조이기 -> 볼트 접착(리벳, 용접) -> 검사 -> 녹막이 및 도장1-4-1 현장시공 준비현장시공 계획을 세울 때에는 시설 ? 기계기구 ? 시공요원 ? 공기 및 안전관리 등에 대하여 충분한 검토를 한다.세우기 순서 ? 공정 등은 면밀한 계획을 세워야 하고, 현장으로 반입된 부재는 공장에서 송부한 송장과 대조하여 수량을 검사한 후 적당한 바탕 위에 올려쌓아 부재의 휨 ? 뒤틀림등의 손상을 주지 않도록 하며, 세우기 순서에 따라서 부재를 구분하여 쌓아 두고, 현장시공 전에 다음과 같은 사항을 준비 한다.1) 기초 ? 기둥 주각의 정확한 위치에 심먹 매김을 한다.2) 앵커볼트를 정확한 위치에 고정시키고 주각부 기초 윗면 Mortar 바르기를 한다.3) 철골재 반입도로와 운송방법 및 쌓아둘 곳을 마련한다.4) 현장시공에 필요한 기계기구를 반입하여 설치한다.1-4-2 Anchor bolt 묻기각 부재의 중심위치를 정확하게 먹매김하고 앵커볼트를 묻는 기초의 거푸집은 견고하게 보강하며, 그 윗면은 엄밀한 수평이 되도록 모탈 바름을 하여 경화된 다음 세우기를 한다. 앵커볼트를 붇는 방법에는 다음과 같은 것이 있다.1. 고정매립방법앵커볼트의 위치 및 높이를 정확히 정하고 이것을 충분히 긴결한 후 앵커볼트가 완전하게 고정되도록 하고 콘크리트를 친다. 콘크리트가 경화되면 앵커볼트의 위치수정은 불가능 하나 구조적으로 좋은 지붕의 중도리재로 조립하여 쓰이고 있다.경량형강의 특징은 일반구조용 형강재에 비하여 Flange가 큰 관계로 재 두께가 얇고 강재량이 적으면서도 휨 강도가 크고, 여러 가지 치수의 단면으로 설계응력에 적합한 형강을 선택할 수 있고, 가벼우며, 가공·조립 및 세우기가 쉽다. 그러나 판 두께가 얇아서 판의 국부좌굴이나 국부변형 및 부재의 비틀림 등이 생기기 쉬운 결점도 있다.2. 가공부재의 절단은 마찰톱(Friciton saw) 또는 Grinder을 사용하여 출선에 수직으로 하고, 절단시는 용접수축 및 각도변형의 여유를 고려하여야 한다.수동가스절단은 절단면이 정확하게 되지 않으므로 될 수 있는대로 사용을 피하고, 부득이 사용할 경우에는 Grinder로 마무리하여야 한다.구멍뚫기는 펀칭 또는 드릴로 뚫고, 펀칭에 의할 때는 구멍 주위에 생긴 변형을 제거하고 각 부재간의 밀착이 잘 되도록 한다.구부림가공은 휨강성이 크고 국부변형이 되기 쉬우므로 곤란하며, 부득이 구부림 가공을 할 때에는 Flage 및 Lip을 절단하여 구부리고 필요에 따라 덧판을 대고 용접하여 보강한다.7-5-2 경량골재의 접합1. 용접용접은 아크 용접을 원칙으로 하고, 앞벌림용접(Flare Groove welding)이 쓰이며, 앞벌림 용접의 유효용접 목두께는 판두께와 같이 한다.2. 볼트 접합(1) 보통볼트 접합보통볼트는 그 가공 마무리 정도에 따라 검정(흑)볼트, 중볼트, 상볼트가 있으며 구조용은 중볼트가 쓰인다. 볼트의 접합은 볼트의 Clearance 만큼의 미끄럼이 생기므로 소규모 구조물에 많이 쓰인다.1) 검정볼트(흑피) : 나사부 이외의 부분이 흑피로 된 것이며 가조임용으로 많이 쓰인다.2) 중볼트 : 두부 하부와 간부(幹部)를 마무리한 것이며 건축물에서 진동·충격을 받지 않는 내력부에 사용한다.3) 상볼트 : 볼트 표면을 모두 연마 마무리한 것이며 Pin 접합부에 사용한다.4) 와셔 : 접합재의 양면에 대어 볼트에서 오는 조이는 힘을 균등히 분배시키고 볼트 나사 부분에 접합재에 의한 용 접?아크에 의한 발열을 이용하여 금속을 용접하는 방법?3,500℃의 아크열 사용?모재와 용접봉이 용해되어 모재 사이에 틈 또는 살붙임 피복으로 함.?철골공사에 가장 많이 사용전 기 저 항용 접?접합하는 양금속을 접합시켜 전류를 흐르게 하면 접촉부는 고온이 된다. 이때 기계적 압력을 가하여 접합시키는 용접법▲ 현장용접장면▲ 현장용접장면2) 용접의 장단점① 장 점?공해(소음, 진동)가 없다.?강재의 양을 절약할 수 있다.?단면, 이음이 간단하고 자유롭다.?응력전달이 확실하다.② 단 점?강재의 재질적인 영향이 크다.?용접내부의 결함을 육안으로 알수 없다.?검사가 어렵고 비용과 시간이 걸린다.?용접공 개인의 기능에 의존도가 크다.3) 용어정리루우트(Root)용접이음부 홈아래부분(맞댄용접의 트임새 간격)목두께용접부의 최소 유효폭, 구조계산용 용접이음두께글로브(Groove)두부재간 사이를 트이게 한 홈에 융착금속을 채워넣는 부분위핑(Weeping)철골 용접작업 중 운봉을 용접방향에 대하여 가로로 왔다갔다 움직여 용착금속을 녹여 붙이는 것스패터(Spatter)아크용접과 가스용접에서 용접 중 튀어 나오는 슬래그 또는 금속입자플럭스(Flux)철골가공 및 용접에 있어 자동용접의 경우 용접봉의 피복제 역할로 쓰이는 분말상의 재료▲ 기둥 접합부의 개선가공과 기둥지지 보조강판 모습▲ 기둥접합부 용접완료 후 보조강판가 제거된 모습(3) 고력Bolt(High-tension Bolt) 접합 일반사항1) 접합방식?마찰접합 (전단력과 지압응력이 아니다.)2) 재료?고탄소강, 합금강을 열처리해서 만든다.?항복점 : 7t/㎠이상?인장강도 : 9t/㎠이상3) Bolt 조임?원칙적으로 Torque Controller식 임팩트렌치, 토크렌치로 한다.?보통 1차 조임 80%, 2차조임에서 Bolt의 표준장력을 얻는다.▲ 고력 Bolt 조임용 토크렌치4) 조이는 순서?중앙에서 단부로 조인다.?금매김, 본조임(너트 회전법)은 1차 조임후 너트를 120°(M12는 60°)회전시킨다.▲ Bolt의 축력 한다.