강구조 접합공법 중 볼트접합 (출처 : 건축시공학 /한솔아카데미)

강구조 접합공법 중 볼트접합 (출처 : 건축시공학 /한솔아카데미)

 

- 강재에 볼트 구멍을 뚫고 볼트를 조여서 접합하는 공법으로 리벳접합과는 달리 시공과 해체가 용이하며 소음이 작다는 이점이 있음.

- 그러나, 시간이 지남에 따라 볼트가 이완되거나, 볼트구멍과 볼트사이의 틈새에 의한 초기변형이 일어나기 쉬움.

- 볼트접합은 가설건축물 등에 제한적으로 사용되며, 높은 강성이 요구되는 주요 구조부분에는 사용하지 않음.

- 볼트의 종류에는 흑볼트, 중볼트, 상볼트 등이 있으며 흑볼트는 가조립용, 중볼트는 구조 내력용, 상볼트는 핀으로 사용됨.

- 볼트의 이완을 방지하기 위해서는 너트를 2중으로 체결하거나 스프링 와셔(Spring Washer)로 충분히 죄어야 하며 필요한 경우에는 너트를 용접하거나 콘크리트에 매립함.

철골구조의 접합형식

 

1. 고력볼트 접합

- 리벳이나 볼트접합이 전단내력에 의한 접합방식임에 비해, 고력볼트 접합은 인장내력이 매우 큰 고력볼트로 강재를 서로 강하게 밀착시켜줌에 따라 발생하는 마찰력을 이용하는 방법임.

 

리벳과 고력볼트의 차이점

 

- 고력볼트 접합은 리벳접합에 비해 시공이 확실하며 소음이 작다. 반면에 보통 볼트 접합의 경우와 마찬가지로 구멍에 의한 단면결손이 발생하고 덧판 등의 접합재가 필요함.

 

- 고력볼트 접합의 특징은 다음과 같음.

1) 접합부의 강성이 큼

2) 소음이 작고, 경제적임.

3) 불량개소의 수정이 용이함.

4) 현장시공 설비가 간단함.

5) 공기가 단축되고 노동력이 절약됨.



2. 고력볼트의 종류

1) TC(Tension Control) 고력볼트

- 6각형의 핀테일(Pintail)과 브레이크 넥(Break Neck)의 회전 방해력으로 조이는 방법임.

- 핀테일은 너트를 조일 때 전동 조임기구에 생기는 반력에 의한 회전을 방지하도록 작용하며 브레이크 넥의 부분에서 조임 토크가 정해진 값이 되었을 때 파단되는 구조를 갖고 있음.

- 이러한 유형의 고력볼트는 토크 쉬어 볼트(Torque Shear (T.S) Bolt)라고도 함.

고력볼트의 조임

2) PI 너트식 고력볼트 (Hack Bolt, Lock Bolt)

- 표준너트와 짧은 너트가 브레이크 넥으로 결합되어 있는 것으로 두 겹 너트 같은 모양을 하고 있음.

- 특수한 소켓을 사용하여 얇은 너트 쪽에 수동에 의해 조임 토크를 부여하여 브레이크 넥이 파손되어 상하의 너트가 틈이 생겼을 때 조임이 끝나게 되어 있음.

 

PI 너트와 트수조임용 소켓

 

3) 고력 그립 볼트 (Grip Bolt)

- 볼트를 조임 건(Gun)으로 물어 당겨 가안을 압착시키는 유압식 공법임.

- 큰 인장 홈을 가진 테일과 브레이크 넥이 있고 물림 홈은 나선모양의 나사가 아니라 바퀴모양의 것으로서 보통의 나사가 있는 볼트와 다름.

- 너트에 상당한 부분을 조임공정 중에 소성가공 되도록 고안되어 있음.

- 조임은 유압기계를 사용하여 소음이 적으며, 조임이 확실하고, 조임 후의 검사가 용이한 특징이 있음.

그립 볼트

 

 

그립볼트 조임 공정

 

4) 지압형 볼트 (High Strength Bearing Bolt)

- 볼트의 나사부분보다 축부(Shank)가 굵게 되어 있어서, 좁은 볼트구멍에 때려 박아 넣음으로써 볼트구멍에 때려 박아 넣음으로써 볼트구멍에 빈틈이 남지 않도록 고안된 볼트로 조임이 끝나면 리벳과 같은 작용을 하게 됨.

- 고장력바디보트라고도 함(High Strength Body Bolt)라고도 함.

지압형 고력볼트

 

3. 고력볼트 조이기

1) 1차 조임

(1) 표준 볼트장력의 80% 정도의 값이 나오도록 임팩트 렌치(Impact Wrench)로 조임.

(2) 표준볼트장력에 의해 토크 값을 산정함.

(3) 원칙적으로 계산에 의해 토크 값을 구하여야 하나, 현장에서는 건축공사표준시방서에 규정된 1차 조임 토크값으로 검사함.


(4) 임팩트 렌치로 조임후, 축력계를 붙인 토크 미터(Torque Meter)가 달린 토크렌치로 표준볼트장력의 80%에 해당하는 토크값 도달 여부를 검사함.

(5) 덜 조여진 볼트는 규정 토크값까지 추가로 임팩트 렌치로 조임.


2) 금매김

(1) 1차 조임 후, 모든 볼트는 금매김을 함.

(2) 금매김은 볼트, 너트, 와셔 및 부재를 지나도록 함.

(3) 아연 도금된 고력볼트에는 붉은 색, 일반 고력볼트에는 흰색의 금매김을 한다.

금매김

3) 본조임

(1) 토크관리법

- 표준볼트장력의 100%값이 얻어질 수 있도록 임팩트 렌츠가 조임.

- 토크 렌치로 표준볼트장력의 100%에 해당하는 토크 값을 산정하여 표준볼트장력 100% 여부를 검사하여야 하나, 시방서에 값이 제시된 경우에는 그 값을 이용함.


(2) 너트회전법

- 1차 조임후 금매김을 기점으로 너트를 120도(M12는 60도) 회전시킴.

- 너트가 120도 회전시 표준볼트장력의 100%값과 거의 동일함.


4. 고력볼트 조임검사

1) 토크 관리법

- 모든 볼트에 대해서 1차 조임 완료후, 표시한 금매김의 어긋남에 의한 동시 회전의 유무, 너트회전량 및 너트여장의 과부족을 육안검사하여 이상이 없는 것을 합격으로 함.

- 일반적인 경우는 샘플로 한 개의 볼트 군의 10%이상 또는 1개 이상을 검사하고 너트의 회전량이 현저하게 차이가 나는 볼트군은 전체 볼트에 대해서 검사를 실시함.

- 규정 토크값의 -10에서 +10%이내의 것을 합격으로 하고 토크치가 범위를 넘어서 조여진 볼트는 교체함.

- 조임부족으로 인정된 볼트군은 모든 볼트를 검사하고 동시에 소요 토크 값까지 추가로 조임.



2) 너트회전법

- 모든 볼트에 대해서 1차 조임후 금매김에 대한 소요 너트 회전량을 육안검사하여 1차 조임후에 너트의 회전량이 120도에서 +30도에서 -30도(M12는 60도에서 90도) 범위의 것을 합격으로 함.

- 회전량이 부족한 경우에는 소요 너트회전량까지 추가로 조이고 범위를 넘어서 과도하게 조여진 경우는 교체함.

너트회전법