문제] 고장력 bolt 접합 공법에 대하여 기술하시오.
답]
Ⅰ. 정의
1) 고장력 bolt 접합이란, 고탄소강 또는 합금강을 열처리한 항복강도 7tonf/cm² 이상, 인장강도 9tonf/cm² 이상의 고장력 bolt를 조여서 부재간의 마찰력을 이용한 접합방식이다.
2) 시공이 간편하면서 접합부의 강도가 크므로 구조체의 접합에 가장 많이 사용되나 가격이 고가이고 숙련공이 필요하다.
Ⅱ. 고장력 bolt의 종류
1) TS (Torque Shear) bolt
① 나사부 선단에 6각형 단면의 Pintail과 break neck으로 형성된 bolt.
② 조임 토크가 적당한 값에서 break neck 파단
2) TS형 Nut
① 표준 너트와 짧은 너트가 break neck으로 결합된 Nut Break neck
② 특수 Socket를 사용 짧은 너츠쪽에 토크를 가하면 break Neck 파단
3) Grip bolt
① 큰 인장홈을 가진 Pintail과 break neck로 형성.
② 조임의 확실성
③ 검사의 용이
4) 지압형 bolt
① 축부에 파진 홈이 붙은 bolt.
Ⅲ. 고장력 bolt의 접합방식 (원리)
1) 마찰 접합 : 부재의 마찰력으로 Bolt 축과 직각 방향의 응력 전달하는 전단형 접합방식.
① Bolt의 조임력에 의해 생기는 접착면에 마찰 내력으로 힘을 전달하는 방식.
② Bolt축과 직각방향으로 응력 전달.
③ 밀착되지 않으면 전단 접합과 같은힘 전달.
2) 인장 접합
① Bolt축 방향의 응력을 전달하는 인장형 접합 방식.
② Bolt의 인장 내력으로 힘전달.
3) 지압접합
① Bolt의 전단력과 부재의 마찰력에 의해 Bolt축과 직각으로 응력 작용.
Ⅳ. 고장력 Bolt 접합의 특징
1) 장점
① 접합부 변형이 적고, 화재의 위험이 없다.
② 접합 부분의 소요강도 확보가 크고, 소음피해가 적다.
③ 설비가 간단하고, 불량 개소 수정용이
④ 공기단축 가능.
⑤ 노동력이 절감된다.
2) 단점
① 숙련공 필요.
② 시공 기계가 단순하여 능률 저하
③ 고소작업, 검사의 어려움.
④ 고가
V. 고장력 bolt 조입 방식
1) Torque Control 법
① Impact wrench (전동) : 표준 bolt 장력의 80% 정도 값이 나오도록 조임.
② Torque Wrench (수동)
< Torque치 T = K * d * N >
T : torque값 kgf.am
k : torque 계수
d : bolt 직경 (mm.cm)
N : 표준bolt 장력(tonf)
2) Nut 회전법
① 1차조임 → 2차조임 120°
VI. 고장력 Bolt 조임 검사
1) Torque Control 법
① 규정 Torque 값 ±10% 이내 합격.
② Nut 회전량 및 nut 여장의 길이를 육안검사.
2) Nut 회전법
① Nut 회전량의 120°±30° 범위 내 합격.
② bolt 여장은 nut면에 돌출된 나사산이 1~6개 범위 합격.
VII. 고장력 bolt 체결 시 유의사항 (품질관리)
1) 기기의 정밀도 확보
① 조임에 대한 신뢰성 우수.
② 사용 기기는 검증및 교정된 것 사용.
2) 마찰면 처리
① 청소. 녹. 오염, 기름 먼지 등 제거.
3) Bolt 구멍의 수정.
① 구멍 주위를 보기 좋게 가심.
4) 조임 순서 준수
① → 순서로 조임.
5) 기상작용
① 5℃ 이하의 경우 작업중지.
② 최종 체결은 강우, 강풍 시 금지.
6) 시공 정밀도 확보.
7) Bolt의 재사용 금지.
VIII. 결론
1) 최근 건축물이 고층화, 대형화됨에 따라 철골구조에 대한 인지도가 확대되고 접합방식의 중요성으로 공법 선정 시 소유 진동 시 등의 적은 고장력 bolt가 많이 채용되고 있다.
2) 고장력 bolt 접합은 소음, 공해 해소와 접합부의 소요강도 확보는 충분하나 고소작업의 능률 저하 및 확인 검사 미비 등의 문제점이 있어 현장에서의 철저한 품질관리 노력과 접합상태의 확인이 쉽고 정확한 검사기기의 개발이 무엇보다 시급함.