철근이음 HS-BAR 커플러

WHAT IS HS-BAR

압착 나사식 철근이음이란

철근 콘크리트 구조물의 대형화와 내진설계 요건을 충족하기 위해 오랫동안 연구되어 탄생한 철근 이음 방식으로, 현재 토목 및 건축 현장에 널리 사용되고 있습니다.

제작방법 — 이음부의 강도를 높이기 위해 철근 단부를 상온에서 압착(부풀림)하여 단면을 키운 뒤, 절삭하지 않는 전조(轉造) 나사를 가공하고 암나사가 가공된 커플러로 연결합니다.

특징 — 철근의 생산방식과 동일한 압착·압연 방식으로 마디와 리브를 나사 길이만큼 압착한 후 전조나사를 형성하므로 불완전 나사부가 없어 체결력이 우수합니다. 기계설비 비용과 생산공정을 단순화하고 인건비를 절감하면서도 우수한 품질을 확보하기 위해 개발되었습니다.

건설교통부 신기술 제30호 KS D 0249 시험 항복강도 125% 이상 D13 – D51

HS-BAR 나사가공 철근과 커플러 — 전조나사 가공 철근 단부와 HS-BAR 커플러

전조나사산과 절삭나사산의 단류선 비교 — 전조나사산(좌)은 단류선이 끊어지지 않아 나사 강도가 높음 — 절삭나사산(우) 비교

ADVANTAGE

HS-BAR의 장점

가장 큰 장점은 나사산을 성형하기 전에 소성가공(압착)을 한 후 전조나사를 형성하기 때문에 철근의 특성에 미치는 영향이 없다는 점입니다. 철근은 압착공정으로 제조되어 입자 간 연결된 섬유상 조직(단류선, grain flow)을 갖는데, 전조나사는 이 단류선이 끊어지지 않고 치밀한 형상을 유지해 나사의 강도가 매우 높아집니다.

01안정성

겹침이음과 비교하여 배근 간격 확보가 우수하며 콘크리트 타설 시 공간 활용이 용이
철근 모재의 항복강도보다 125% 이상의 인장 또는 압축강도 발휘
철근의 응력(Stress) 중심이 동일 선상에 위치하므로 구조적으로 매우 안전

02경제성

겹침이음으로 인한 철근 LOSS 절감 (철근 원자재 가격 인상 대응)
현장 요청에 의한 1차 가공이 이루어져 후시공이 필요하지 않음
철근조립이 용이하여 인건비 및 공사기간 단축

03시공성

초고층 건축물이나 신공법(Top Down, ILM, Pre-Fab) 적용 현장에 유리
2·3차 타설 등의 난공사에 적합
철근조립 시 육안검사가 가능하여 정밀시공 및 검사가 용이
철근의 연속성을 유지시켜 주는 정밀시공으로 인장력을 발휘할 수 있는 부재에 적합

SPECIFICATION

커플러 규격

철근 호칭경별 나사규격, 커플러 외경·길이, 철근 나사 길이(짧은 나사 S1 / 긴 나사 S2)입니다. 단위 mm.

철근 호칭경	나사규격	COUPLER		철근 나사길이
철근 호칭경	나사규격	외경	길이	짧은 나사 (S1)	긴 나사 (S2)
D13	M13 × 1.5P	19 ±2	30 +2	15	30
D16	M16 × 2.0P	23 ±2	38 +2	19	38
D19	M19.5 × 2.0P	29 ±2	45 +2	22.5	45
D22	M22.6 × 2.5P	34 ±2	50 +2	25	50
D25	M26.2 × 3.0P	38 ±2	58 +2	29	58
D29	M29.6 × 3.5P	43 ±2	65 +2	32.5	65
D32	M32.5 × 3.5P	48 ±2	70 +2	35	70
D35	M36 × 4.0P	53 ±2	75 +2	37.5	75
D38	M39.2 × 4.0P	57 ±2	80 +2	40	80
D41	M42 × 4.0P	60 ±2	86 +2	43	86
D51	M52 × 4.0P	75 ±2	110 +2	55	110

상기 규격은 품질 향상을 위하여 변경될 수 있습니다. 커플러 재질: KS D 기계구조용 탄소강재 SM40C, SM45C 또는 51B20, SM25C 이상의 재료를 냉간단조(포머)하여 제작.

SPLICING METHODS

일반 이음 방법

현장 조건과 공법에 따라 세 가지 기본 이음 방식을 적용합니다.

A TYPE

짧은 나사 + 짧은 나사 + Coupler

철근을 회전하여 체결하는 방식. 적용 ILM, FCM, MSS, 교량 상판의 PSC-BOX, Slip-form 기둥, 슬라브, 벽체 등.

B TYPE

짧은 나사 + 긴 나사 + Coupler

한쪽 철근의 나사부를 커플러 길이만큼 가공하고 커플러를 회전하여 조립. 토목·건축 현장에서 가장 많이 사용. 적용 선조립, RCD 등 장대철근.

C TYPE

짧은 나사 + 긴 나사 + Coupler + Lock Nut

Pre-Fab 공법을 활용한 철근망 선조립 시공 시 적용. 시공 시 가공 오차를 감안하여 커플러 길이를 길게 제작. 적용 Pre-Fab 공법.

특수 이음 방법 SPECIAL TYPES

E용접 커플러 Welding

철근의 연결부를 H빔이나 다른 철골 구조물에 고정할 때 사용 — 커플러를 철 구조물에 용접한 후 연결.

구분	D10	D13	D16	D19	D22	D25	D29	D32	D35
외경 (D)	17	19	23	29.5	34	38	43	48	53
길이 (L)	11	15	19	22.5	25	29	32.5	35	37.5

오차범위 ±2 mm

G정착용 커플러 Terminator

철근 말단부 정착 길이 확보를 위한 갈고리 대신 철근 단부에 Anchor 기능의 정착판을 설치하여 정착 효과를 얻는 공법.

구분	D13	D16	D19	D22	D25	D29	D32	D35	D38	D41	D51
A 외경 Ø	35	36	42	49	55	65	72	78	85	92	114
B 두께	6	6	6	7	8	9	10	12	13	14	18

FForm Saver

콘크리트 타설 전 거푸집에 커플러를 고정시킨 후 철근을 배근하고, 거푸집을 제거한 후 2차 배근을 연결하는 방식.

구분	D10	D13	D16	D19	D22	D25	D29	D32	D35
외형 (D)	17	19	23	29.5	34	38	43	48	53
길이 (L)	22	30	38	45	50	58	65	70	75
후렌지 (Φ)	62	62	62	62	62	82	82	82	82
두께 (T)	1.7	1.7	1.7	1.7	1.7	1.7	1.7	1.7	1.7

오차범위 ±2 mm

H감축이음 Reduce · PC 전용 커플러

감축이음 — 굵기가 다른 철근을 연결하는 이음방식으로 커플러 안쪽의 암나사를 다르게 가공합니다.

PC 구조물 전용 커플러 — 대형화되는 PC 구조물에 특화된 커플러. 두 PC 부재를 연결할 때 양쪽에 노출된 철근의 중심이 어긋나는 문제를 완벽하게 보강한 제품. 적용 Pre-Fab 공법, PSC 구조물, 지하주차장.

FIELD-ASSEMBLY COUPLER

U형 · UH형 현장체결용 커플러

다년간의 연구 개발로 SD600 철근에 사용할 수 있는 현장체결용 커플러를 개발하여 상용화하였습니다. 모재 철근과 결합되어 완벽한 구조적 성능(항복강도의 125% 이상)을 발휘하도록 특수 처리된 편체와 몸통으로 구성되어 기존 현장체결용 커플러의 단점을 보완했으며, 누구나 손쉽게 작업할 수 있습니다.

U형 규격 UNIT: mm · 허용오차 ±3%

구분	D10	D13	D16	D19	D22	D25	D29	D32	D35	D38	D41	D51
A 길이	52	63	82	98	111	128	143	159	174	185	196	225
B 외경	23	30	33	36	42	45	50	55	60	65	70	85

UH형 규격 UNIT: mm · 허용오차 ±3%

구분	D10	D13	D16	D19	D22	D25	D29	D32	D35	D38	D41	D51
A 길이	52	63	82	98	111	128	143	159	174	185	196	225
B 외경	30	36	38	45	50	55	60	65	70	75	80	95

U형 체결 방법

납품된 제품의 몸통 내에 삽입되어 있는 편체를 꺼냅니다.
편체를 철근의 양 끝에 체결합니다. 편체의 경사진 부분이 철근의 끝부분을 향하도록 하며, 철근의 마디와 편체 내부의 홈이 밀착되도록 좌우 편체를 조정하여 최대한 나란히 위치시킵니다. (작업자가 편체를 좌우로 180° 회전시켜 쉽게 조절 가능)
고정된 철근(콘크리트 타설된 철근 등)에 커플러 몸통을 삽입한 후 몸통을 돌려 체결합니다.
연결할 철근을 커플러 몸통 반대 부분에 삽입한 후 철근을 돌려 체결합니다.
마지막으로 연결한 철근을 파이프렌치로 조여 주면 고정된 철근 부분도 완전 체결됩니다.

UH형 체결 방법

납품된 제품의 몸통 내에 삽입되어 있는 편체를 꺼냅니다.
편체를 철근의 양 끝에 체결합니다. (U형과 동일 — 경사진 부분이 철근 끝을 향하고, 마디와 홈이 밀착되도록 나란히 위치)
편체를 '긴 나사 몸통' 및 '짧은 나사 몸통'에 체결합니다.
'바깥 몸통'을 '긴 나사 몸통'에 끝까지 돌려서 체결합니다.
'짧은 나사 몸통'을 연결하여 철근을 파이프렌치로 조여 줍니다.

QUALITY CONTROL

품질관리 · 시험

시험방법 KS D 0249(기계식 이음에 대한 시험방법)에 준하여 시험합니다. 나사가공 철근의 마디와 리브를 압착하여 원형을 만든 후 철근 끝 단부를 면취하여 전조로 나사산을 형성하고, TAPPING(암나사)으로 가공된 커플러를 이용해 연결하는 기계식 이음입니다.

기계적 성질 시험 KS D 3504

검사 항목	SD 300	SD 400	SD 500	SD 600	SD 400S	SD 500S	SD 600S
항복강도 (N/㎟)	300~420	400~520	500~650	600~780	400~520	500~620	600~720
인장강도	항복강도의 1.15배 이상	1.15배 이상	1.08배 이상	1.08배 이상	1.25배 이상	1.25배 이상	1.25배 이상

시험의 종류

겉모양 검사 — 이음에 사용될 커플러와 철근 나사가공 부위에 콘크리트 부착성을 떨어뜨리는 유해물질이 없어야 하며, 철근나사 가공부의 단면은 밀착성 유지를 위해 평면을 유지
육안검사 — 커플러 외부(돌기형태)의 기름·때 등 유해물질 유무를 반입량 전수 검사, 철근 나사부의 청정도·단면 평면도·직진도·상온 가공여부 확인
인장시험(일방향) — KS B 0802에 의하여 항복강도와 인장강도를 시험 (단면적은 KS D 3504 기준)
저싸이클 반복시험 — 철근모재 항복점의 5%에서 90%까지 100회 연속 제하 후 철근모재가 파단될 때까지 인장 시험 (한국도로공사 '기계적 철근이음 품질 및 시공관리기준' 2002. 4)
고응력 반복 내력시험 — 정적내력시험과 동일 과정을 30회 반복, 강성 변화율 및 최대 변형량 조사
정적내력시험 — 철근 모재에 95% 항복점까지 하중을 가한 뒤 2%까지 제하, 축방향강성 및 잔류변형량 측정 후 파단까지 인장
저온시험 — 액체질소 가스로 −120℃에서 15분간 온도 유지 후 인장시험 (나사부 이음부가 파단되어서는 안 됨)
고싸이클 피로시험 — 하한응력 3kgf/㎟, 상한응력 13kgf/㎟의 정현파 하중을 3~10Hz로 200만회 반복 후 잔류변형량 및 파단유무 조사