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장철근 설계 적용방안 검토 설계처-1485

(2014.06.09)

1 검 토 목 적

고속도로 건설공사 현장의 철근 사용 실태분석을 통해 장철근(9~12m)

설계 적용방안을 검토하여 경제성 및 시공성을 제고하고자 함

※ 추진경위

◦ 1999. 6 : 장철근 설계적용 방안 마련 요구(자체감사 지적사항)

* 장철근 사용을 통한 겹이음 최소화 및 공사비 절감 필요

◦ 1999. 8 : 장철근 설계 적용 방안 검토(설계이 13201-777)

* 건설현장 여건을 감안하여 철근길이 변경 시공 가능

◦ 2003. 12 : 고교각(H≥30m) 철근이음 간격 개선(건설관 10105-132)

* 시공성 및 안전성을 고려, 직경별로 길이를 조정하여 시행

◦ 2014. 2 : 장철근 현장적용 실태 및 개선의견 조회(설계처-286)

2 실 태 분 석

□ 대부분 건설사업단에서 장철근(9~12m)을 사용

◦ 장철근 시공현황

장철근 규격별 시공현황 장철근 공종별 시공현황

※ 13개 사업단 장철근 사용

(17개 사업단 중 신설사업단(3) 제외)

※ 부재별 장철근 사용 비율

(교량 60%, 암거 24%, 터널 16%)

◦ 사업단 의견 : 시공성, 철근 운반 진입로 등의 현장여건을 고려한

장철근 설계 적용이 타당

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□ 현행기준

◦ 장철근 설계 적용방안 검토 (설계이 13201-777, 1999.08.21)

장철근 적용시 겹이음 개소가 감소되어 철근량은 다소 절약되나

공사비에 비해 철근 감소량(0.6~1.5%)이 미미하고 운반, 조립 등에

불편이 예상되므로 철근길이를 8m로 설계하되, 현장여건을 감안

하여 철근길이 변경 시공 가능

◦ 고교각(H≥30m) 철근이음 간격 개선 (건설관 10105-132, 2003.12.31)

※운반중량(25kg/인) 및 시공성을 고려하여 직경별 철근길이 조정

철근직경 D22 D25 D29 D32

철근길이 8m 6m 5m 4m

3 문 제 점

□ 건설현장 철근사용 실태(장철근 사용)와 상이된 설계 적용(최대 8m)

◦ 설계와 시공의 겹이음 위치, 수량 상이

◦ 시공자 주관적 판단에 따라 부재별로 장철근 사용

□ 겹이음 과다에 따른 철근 자재손실 발생

◦ 구조물별 철근 손실 현황

구 분 연장(m)

철근량

(ton)

손실량

(ton)

손실률

(%)

비 고

계 1,482.06 116.77 7.87

PSC e-Beam 270 725.55 35.89 4.94

RC Rahmen 8 54.59 0.45 0.82

암 거 50 64.48 0.40 0.62

터널 라이닝 1,507 637.44 80.03 12.55

◦ 구조물 겹이음으로 철근 손실이 터널 라이닝의 경우 12.55% 등

평균 7.87% 발생

※ 붙임 #1 : 이형철근 겹이음 길이 산정방법 참조

구조물공 ❙ 283

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4 장철근 설계기준 개선 검토

□ 검토방향

▣ 철근운반, 생산현황을 고려한 장철근 설계 적용성 검토

▣ 배근형태, 시공성 검토를 통한 부재별 장철근 설계적용 검토

▣ 철근길이별 겹이음 개수를 고려한 장철근 길이산정 검토

□ 장철근 설계 적용성 검토

◦ 장철근 생산현황 조사

- 현재 12m까지 주문 생산 가능하며 생산완료까지 최대 10일 소요

- 업체별 장철근 생산 현황

구 분 기본규격 주문 생산 최소 주문단위 비 고

◌◌제철 8m 9~12m 25ton 7일 소요

△△제강 8m 9~12m 25ton 7～10일 소요

□□제강 8m 9~12m 25ton 10일 소요

◦ 장철근 인력운반 검토

- 콘크리트공사 작업 지침에 의거 철근운반 중량을 25kg/인으로 제한

- 수평철근은 철근운반을 2인 1조 기준으로(50kg이하/2인) 철근직경

D25 이하는 12m, D29는 9m까지 사용 가능

- 수직철근은 철근운반, 조립을 1인 기준으로 D16 이하는 12m,

D19는 11m까지 사용 가능

[철근 규격별 중량]

[단위 : kg]

길이

직경

9m 10m 11m 12m

D16 14.04 15.60 17.16 18.72

D19 20.25 22.50 24.75 27.00

D22 27.36 30.40 33.44 36.48

D25 35.82 39.80 43.78 47.76

D29 45.36 50.40 55.44 60.48

284 ❙ 구조물공

□ 부재별 장철근 설계적용 검토

◦ 수평철근 (교량 슬래브, 터널 라이닝 등)

구 분 교량 슬래브 터널 라이닝

개요도

H25

- 철근 직경이 D16~29로 주철근, 배력철근 등이 수평방향으로 배근

- 장철근 적용시 시공성 용이, 겹이음 및 철근 손실 최소화 가능

◦ 수직철근 (교대, 교각, 옹벽 등)

구 분 교 대 교 각

개요도

- 철근 직경이 D16~29로 주철근이 수직방향으로 배근

- 수직방향 철근은 전도위험성, 시공성 등을 고려 장철근 적용 곤란

□ 장철근 길이산정

◦ 겹이음이 최소화가 되는 짧은 장철근 길이 적용

소요 철근길이 장철근 길이 겹이음수 장철근 적용

20m

9m 2

10m 2

11m 1 ◎

12m 1

30m

9m 3

10m 3

11m 2 ◎

12m 2

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5 검 토 결 론

□ 소요 철근길이가 8m를 초과하는 수평철근에 장철근 적용

◦ 교량 슬래브, 터널 라이닝, 포장(CRCP 등), 암거 등의 주철근,

배력철근 등에 최대 12m까지 장철근 적용

◦ 철근 인력운반을 감안, 철근 규격 D25이하 12m, D29는 9m까지

장철근 적용

◦ 전도 위험성, 시공성 등을 고려하여 교각 등의 수직철근 및 자재

진입로 협소 등 반영이 곤란한 경우는 장철근 적용 제외

□ 장철근 길이는 겹이음이 최소화 되도록 선정

◦ 철근 손실 최소화, 시공성 등을 고려하여 소요 철근길이에서

겹이음이 최소화가 되는 짧은 장철근 길이(9~12m)를 적용

※ 붙임 #2 : 장철근 길이 산정방법 참조

6 적 용 방 안

□ 적용방안

◦ 설계중인 노선 : 본 기준 적용

◦ 공사중인 노선 : 공사주관(시행)부서에서 적용여부 판단

□ 기대효과

◦ 겹이음에 따른 철근 손실 최소화로 공사원가 절감 및 시공성 향상

◦ 예산절감 : 총 98억원 (함양~창녕 등 5개노선 적용시)

붙임 #1 : 이형철근 겹이음 길이 산정방법

#2 : 장철근 길이 산정방법

#3 : 예산절감액 산출근거

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[붙임 #1]

이형철근 겹이음 길이 산정방법

□ 인장이형철근 이음길이 “최소 300mm이상”

구 분 이음길이 적용대상

A급 이음 1.0 

배근 철근량이 소요 철근량의 2배 이상이고 소요

겹침이음 길이내 이음된 철근량이 전체 철근량의

1/2이하인 경우

B급 이음 1.3  A급 이음에 해당되지 않는 경우

※ 정착길이() “최소 300mm이상”

 = (0.6××) /  × α × β × γ

*  : 철근 공칭지름(mm),  : 항복강도(Mpa),  : 설계기준강도(Mpa)

 : 배근 위치계수 (상부 : 1.3, 기타 : 1.0),

 : 에폭시 도막계수 (피복두께<3 : 1.5, 기타 : 1.2)

 : 경량 콘크리트계수 (경량 콘크리트 : 1.0, 기타 : 1.3)

□ 압축이형철근 이음길이 “최소 300mm이상”

구 분 이음길이 비 고

≤400Mpa 0.072 

* 콘크리트 설계기준 압축강도가

21Mpa 미만인 경우 겹침이음

길이를 1/3 증가 >400Mpa (0.13-24)

※ 정착길이() “최소 200mm이상”

 = (0.25××) /  × 보정계수

*  : 철근 공칭지름(mm),  : 항복강도(Mpa),  : 설계기준강도(Mpa)

* 보정계수

- 소요철근량 이상을 배근한 경우 : (소요/배근 )

- 지름이 6mm이상, 중심간격 100mm이하, D13이하 : 0.75

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[붙임 #2]

장철근 길이 산정방법

소요 철근길이 장철근길이 겹이음길이 겹이음수 장철근 적용 비 고

13m

9m 0.5m 1 ○

10m 0.5m 1

11m 0.5m 1

12m 0.5m 1

14m

9m 0.5m 1 ○

10m 0.5m 1

11m 0.5m 1

12m 0.5m 1

15m

9m 0.5m 1 ○

10m 0.5m 1

11m 0.5m 1

12m 0.5m 1

16m

9m 0.5m 1 ○

10m 0.5m 1

11m 0.5m 1

12m 0.5m 1

17m

9m 0.5m 1 ○

10m 0.5m 1

11m 0.5m 1

12m 0.5m 1

18m

9m 0.5m 2

10m 0.5m 1 ○

11m 0.5m 1

12m 0.5m 1

19m

9m 0.5m 2

10m 0.5m 1 ○

11m 0.5m 1

12m 0.5m 1

20m

9m 0.5m 2

10m 0.5m 2

11m 0.5m 1 ○

12m 0.5m 1

288 ❙ 구조물공

소요 철근길이 장철근길이 겹이음길이 겹이음수 장철근 적용 비 고

21m

9m 0.5m 2

10m 0.5m 2

11m 0.5m 1 ○

12m 0.5m 1

22m

9m 0.5m 2

10m 0.5m 2

11m 0.5m 2

12m 0.5m 1 ○

23m

9m 0.5m 2

10m 0.5m 2

11m 0.5m 2

12m 0.5m 1 ○

24m

9m 0.5m 2 ○

10m 0.5m 2

11m 0.5m 2

12m 0.5m 2

25m

9m 0.5m 2 ○

10m 0.5m 2

11m 0.5m 2

12m 0.5m 2

26m

9m 0.5m 2 ○

10m 0.5m 2

11m 0.5m 2

12m 0.5m 2

27m

9m 0.5m 3

10m 0.5m 2 ○

11m 0.5m 2

12m 0.5m 2

28m

9m 0.5m 3

10m 0.5m 2 ○

11m 0.5m 2

12m 0.5m 2

29m

9m 0.5 3

10m 0.5 2 ○

11m 0.5 2

12m 0.5 2

30m

9m 0.5 3

10m 0.5 3

11m 0.5 2 ○

12m 0.5 2

* 겹이음 길이는 가정사항으로 변경 가능