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철근

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목차

1. 개요

철근은 쇠로 만든 뼈대를 의미하며, 콘크리트 구조물의 보강을 위해 사용되는 강철 막대이다. 일반적으로 템퍼링 강철로 제작되며, 해양 구조물에는 부식 방지를 위해 특수 처리된 철근이 사용된다. 철근은 모양에 따라 이형철근과 원형철근으로 나뉘며, KS, JIS, ASTM 등 다양한 규격에 따라 생산된다. 시공 시에는 철근 케이지를 제작하여 설치하며, 결속선, 용접, 기계적 이음 등을 통해 연결한다. 철근은 재활용이 가능하며, 생산 과정에서의 탄소 배출량 감축 노력이 이루어지고 있다.

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철근

2. 용어

쇠로 만든 뼈대라는 뜻에서 철근(鐵筋)으로 부르고, 영어권에서는 보통 보강 막대(reinforcing bar, reinforcement bar영어)라는 뜻으로 '''리바'''(rebar영어)라고 부른다.[5]

3. 재료

일반적인 철근은 템퍼링 강철로 만들어지며, 녹이 슬기 쉽다. 보통 콘크리트 피복은 12보다 높은 pH 값을 제공하여 부식 반응을 방지한다.[14] 콘크리트 피복이 너무 적으면 표면으로부터의 탄산화 및 염 침투를 통해 부식이 발생할 수 있다.[15] 반대로 콘크리트 피복이 너무 많으면 균열 폭이 커져 국소적인 보호 기능이 손상된다. 녹은 강철보다 부피가 커 주변 콘크리트에 심각한 내부 압력을 가해 균열, 박리, 구조적 파손을 유발하며, 이를 산화 잭킹이라고 한다.

해수에 노출되는 해양 구조물 등에서는 에폭시 도막 철근, 아연 도금 철근, 스테인리스 스틸 철근을 사용하며, 부식 환경이 더 심한 경우에는 섬유 에폭시 수지 분체 철근을 사용한다.[15][16]

에폭시 코팅 철근은 운송, 제작, 취급, 설치, 콘크리트 타설 시 손상에 주의해야 한다. 손상 시 부식 저항성이 감소하기 때문이다.[17] 손상된 에폭시 코팅 철근도 코팅되지 않은 철근보다는 성능이 우수하지만, 에폭시 코팅의 박리 및 필름 아래 부식 문제가 보고되었다.[18] 미국에서는 7만 개 이상의 교량 데크에 에폭시 코팅 철근이 사용되었으나, 2005년 현재 성능 저하로 인해 스테인리스강 철근으로 대체되는 추세이다.[19][20]

부식 환경이 심한 곳에서는 섬유 강화 플라스틱 철근도 사용된다. 이는 기둥 보강용 나선형, 일반 막대, 메쉬 등 다양한 형태로 제공되며, 대부분 열경화성 고분자 수지에 설정된 단방향 섬유로 만들어져 FRP라고도 불린다.

전기 전도성이 낮고 비자성인 유리 섬유 FRP 철근은 민감한 전자 장비를 사용하는 시설이나 의료 영상 장비실 등 특수 구조물에 사용된다. 자기 투자율이 낮은 스테인리스강 철근도 자기 간섭 문제를 피하기 위해 사용된다.

미국/임페리얼 크기 철근을 미터법 단위로 사용하는 프로젝트의 경우, 해당 미터법 크기는 일반적으로 가장 가까운 밀리미터로 반올림된 공칭 직경으로 지정된다. 이들은 표준 미터법 크기로 간주되지 않으며 "소프트 미터법" 크기라고도 한다. 미터법 철근 명칭은 공칭 철근 직경을 가장 가까운 5mm로 반올림하여 나타낸다.

미터법 철근 크기
미터법 철근 크기선형 질량 밀도 (kg/m)공칭 직경 (mm)단면적 (mm2)
10M0.78511.3100
15M1.57016.0200
20M2.35519.5300
25M3.92525.2500
30M5.49529.9700
35M7.85035.71000
45M11.77543.71500
55M19.62556.42500


4. 모양

철근은 모양과 용도에 따라 이형 철근과 원형 철근으로 나뉘며, 규격은 공칭 지름으로 구분해서 표시한다.

네뱌스크 탑 내부의 초기 철근 형태


석조 건축에서 철근은 고대부터 사용되었으며, 로마는 아치 건축에 철 또는 나무 막대를 사용했다. 철제 타이 로드와 앵커 플레이트는 중세 유럽 전역에서 아치, 볼트 및 돔을 보강하는 장치로 사용되었다.[5][6] 14세기 뱅센 성에는 2500m의 철근이 사용되었다.[7]

18세기에는 러시아 네뱌스크 탑의 골조를 형성하는 데 철근이 사용되었으며, 이는 사업가 아킨피 데미도프의 명령에 따라 지어졌다. 탑의 골조는 최초로 알려진 피뢰침 중 하나로 왕관을 씌운 주철 텐트 지붕에 연결되었다.[8]

샌프란시스코 골든 게이트 파크에 있는 알보드 호수 다리, 미국 최초의 철근 콘크리트 다리


19세기 중반, 철근이 콘크리트에 삽입되면서 현대적인 철근 콘크리트가 탄생했다. 1850년대 유럽과 북미의 여러 사람들이 철근 콘크리트를 개발했는데, 프랑스의 조셉 루이 람보는 철근 콘크리트 보트를 건조했고(1854년), 미국의 타데우스 하얏트는 철근 콘크리트 보를 제작 및 테스트했다. 프랑스 정원사 조셉 모니에는 1867년에 철근 콘크리트 화분을 특허냈고, 이후 철근 콘크리트 물탱크와 다리를 건설했다.[9]

미국에서 활동한 영국 엔지니어 어니스트 L. 런섬은 꼬인 철근을 발명하여 콘크리트 철근 개발에 기여했다. 1889년, 런섬은 샌프란시스코 골든 게이트 파크에 알보드 호수 다리를 설계하면서 꼬인 철근을 사용했는데, 이는 미국 최초의 철근 콘크리트 다리였다.[11]

C.A.P. 터너는 매끄러운 둥근 막대가 있는 철근 콘크리트 바닥 슬래브의 "버섯 시스템"을 설계했고, 줄리어스 칸은 45°로 위쪽으로 기울어진 평판 플랜지가 있는 혁신적인 롤형 다이아몬드 모양의 철근을 실험했다(1902년 특허).

1950년경까지 미국 건설에서 강철 막대 보강재 변형에 대한 요구 사항은 표준화되지 않았다. 현대적인 변형 요구 사항은 ASTM A305-47T에 명시되었고, 1949년에 ASTM A305-49가 발행되면서 업데이트되었다. ASTM A615 및 ASTM A706과 같은 강철 막대 보강에 대한 현재 사양에 있는 변형 요구 사항은 ASTM A305-49에 지정된 것과 동일하다.[13]

US/임페리얼 바 크기는 바 크기 #2부터 #8까지의 직경을 약 2.54cm 단위로 표시하며, #8 = 인치 = 약 2.54cm 직경이다. "#" 기호는 숫자 기호를 나타내므로 "#6"은 "6번"으로 읽는다. 무역 업계에서는 철근을 바 직경을 설명자로 사용하여 "4-bar"와 같이, 4/8인치(또는 1/2인치)인 바를 나타내는 약어로 사용한다. ''πr''²로 표시되는 바의 단면적은 (바 크기/9.027)²가 되며, 이는 (바 크기/9)² 제곱인치로 근사된다. 예를 들어, #8 바의 면적은 (8/9)² = 0.79 제곱인치이다.

#8보다 큰 바 크기는 인치 규칙을 완벽하게 따르지 않으며, 역사적 관례로 인해 #12–13 및 #15–17 크기를 건너뛴다. 1957년경에 대형 변형된 둥근 바가 사용 가능해지면서,[21] 업계에서는 이전에 사용되던 표준 사각형 바 크기와 동등한 단면적을 제공하기 위해 이들을 제조했다. 해당 대형 둥근 모양의 직경은 바 크기를 제공하기 위해 가장 가까운 인치로 반올림된다. 예를 들어, #9 바는 의 단면적을 가지므로 직경은 약 2.87cm이다. #10, #11, #14 및 #18 크기는 각각 1인치, 1인치, 1인치 및 2인치 사각형 바에 해당한다.[22]

#3보다 작은 크기는 더 이상 표준 크기로 인정되지 않는다. 이들은 대부분 일반 원형 비변형 강철 막대로 제조되지만 변형을 가질 수도 있다. #3보다 작은 크기는 일반적으로 "바"가 아닌 "와이어" 제품으로 간주되며, 공칭 직경 또는 와이어 게이지 번호로 지정된다. #2 바는 연필과 크기가 비슷하므로 종종 "연필 막대"라고 비공식적으로 부른다.

미국/임페리얼 크기 철근을 미터법 단위로 사용하는 프로젝트의 경우, 해당 미터법 크기는 일반적으로 가장 가까운 밀리미터로 반올림된 공칭 직경으로 지정된다. 이들은 표준 미터법 크기로 간주되지 않으며, "소프트 미터법" 크기라고도 한다. 진정한 미터법 크기를 미국/임페리얼 크기로 대체하는 것을 하드 변환이라고 하며, 때로는 물리적으로 다른 크기의 바를 사용하게 된다.

US 철근 크기 표
임페리얼 바 크기미터법 바 크기(소프트)선형 질량 밀도공칭 직경공칭 면적
(in)(mm)(in2)(mm2)
#2No.60.167lb/ft약 0.64cm0.05in2
#3No.100.376lb/ft약 0.95cm0.11in2
#4No.130.668lb/ft약 1.27cm
#5No.161.043lb/ft약 1.59cm0.31in2
#6No.191.502lb/ft약 1.91cm0.44in2
#7No.222.044lb/ft약 2.22cm
#8No.25약 2.54cm0.79in2
#9No.29약 2.87cm
#10No.324.303lb/ft약 3.23cm1.27in2
#11No.365.313lb/ft약 3.58cm1.56in2
#14No.43약 4.30cm2.25in2
#18No.57약 5.73cm



캐나다 온타리오주 나이아가라 폭포에 있는 퀸 엘리자베스 웨이 다리의 웰랜드 강 위에 있는 부식된 철근이 드러난 콘크리트


미터법 철근 명칭은 공칭 철근 직경을 가장 가까운 5mm로 반올림하여 나타낸다.

미터법 철근 크기선형 질량 밀도 (kg/m)공칭 직경 (mm)단면적 (mm2)
10M0.785kg/m11.3mm100mm2
15M16mm200mm2
20M2.355kg/m19.5mm300mm2
25M3.925kg/m25.2mm500mm2
30M5.495kg/m29.9mm700mm2
35M35.7mm1000mm2
45M11.775kg/m43.7mm1500mm2
55M19.625kg/m56.4mm2500mm2



매우 큰 규격의 철근은 널리 사용되며 특수 제조업체에서 생산된다. 타워 및 간판 산업에서는 일반적으로 대형 구조물의 앵커 로드에 "점보" 바를 사용하며, 이는 표준 앵커 너트를 장착하기 위해 끝 부분에 나사를 깎을 수 있도록 약간 크게 제작된 블랭크로 제작된다.[24][25] 또한 철근 변형 표준을 충족하고 맞춤형 너트와 커플러를 사용할 수 있도록 매우 거친 나사산으로 완전 나사산 철근이 생산된다.[26]

점보 철근 크기 차트
영국식 철근 크기미터법 철근 크기(소프트)선형 질량 밀도공칭 직경 (나사산 영역 외부)공칭 면적 (나사산 영역 외부)
(kg/m)(in)(mm)(in2)(mm2)
#14J-9.48lb/ft약 4.78cm2.78in2
#18J-약 5.94cm4.29in2



나사산 철근 크기 차트
영국식 철근 크기미터법 철근 크기(소프트)선형 질량 밀도최대 직경공칭 면적
(kg/m)(in)(mm)(in2)(mm2)
(#18 이하는 US/영국식 크기와 동일)
#20No.63약 6.91cm4.91in2
#24No.7524.09lb/ft약 8.08cm7.06in2
#28No.9032.79lb/ft약 9.35cm9.62in2
1"No.263.01lb/ft약 3.17cm0.85in2
1 "No.324.39lb/ft약 3.68cm1.25in2
1 "No.365.56lb/ft약 4.14cm1.58in2
1 "No.469.23lb/ft약 5.11cm2.58in2
2 "No.65약 7.11cm5.16in2
3"No.7524.09lb/ft약 8.00cm6.85in2


4. 1. 이형 철근

이형 철근


이형 철근은 표면에 리브와 마디 등의 돌기가 있는 봉강이다. 콘크리트와의 부착 강도가 크고, 이음 시 철근을 절약할 수 있으며, 일반적으로 갈고리를 사용하지 않아도 된다는 장점이 있어, 현재 철근 콘크리트 구조물 등의 구조용 철근으로 주로 사용된다.[1] SD(Deformed Steel)로 표시한다.[2]

이형 철근은 철근 콘크리트 구조, 철골철근콘크리트 구조, 철골 구조의 기초 부분, 블록 구조 보강 등 콘크리트나 모르타르를 사용하는 건축물이나 구조물에 사용된다. 콘크리트나 모르타르와의 부착성을 높이고 인발력에 대한 저항력을 증가시키기 위해 표면에 요철 모양의 리브가 설치되어 있다. 리브로 인해 강재의 표면적이 증가하여 표면이 매끄러운 같은 직경의 원형 강보다 인발 저항력이 강하며, 정착 길이가 짧아지고 정착을 위한 가공이 간소화된다.

블록 담 등의 경미한 구조물에서는 호칭 지름 10mm 정도의 이형 철근을 블록 이음새 부분에 세로로 배치하고, 수 단마다 수평으로 배치하여 블록과 철근 틈새에 모르타르를 채워 지진 등에 대한 내성을 확보한다. 이때 수직으로 배치하는 철근을 세로근, 수평으로 배치하는 철근을 가로근이라 한다.

JIS G 3112에 규정된 강도별 종류, 기호, 명칭은 다음과 같다.

  • 종류 기호: SD295, SD345, SD390, SD490, SD590A, SD590B, SD685A, SD685B, SD685R, SD785R (숫자는 항복점(N/mm2)을 나타냄)
  • 명칭: D4, D5, D6, D10, D13, D16, D19, D22, D25, D29, D32, D35, D38, D41, D51 (숫자는 철근 지름을 나타냄)


철근에는 제조사와 규격을 나타내는 압연 마크가 각인되어 있다.

US 철근 크기 표
임페리얼 바 크기미터법 바 크기(소프트)선형 질량 밀도공칭 직경공칭 면적
(in)(mm)(in2)(mm2)
#2No.60.1670.167lb/ft0.250 =약 2.54cm0.05
#3No.100.3760.376lb/ft0.375 =약 7.62cm0.11
#4No.130.6680.668lb/ft0.500 =약 2.54cm0.20
#5No.161.0431.043lb/ft0.625 =약 12.70cm0.31
#6No.191.5021.502lb/ft0.750 =약 7.62cm0.44
#7No.222.0442.044lb/ft0.875 =약 17.78cm0.60
#8No.252.6702.67lb/ft1.000약 2.54cm0.79
#9No.293.4003.4lb/ft1.128약 2.87cm1.00
#10No.324.3034.303lb/ft1.270약 3.23cm1.27
#11No.365.3135.313lb/ft1.410약 3.58cm1.56
#14No.437.6507.65lb/ft1.693약 4.30cm2.25
#18No.5713.6013.6lb/ft2.257약 5.73cm4.00


4. 2. 원형 철근

표면에 리브 또는 마디 등의 돌기가 없는 원형 단면의 봉강으로, SR(Rounded Steel)로 표시한다.[1]

5. 표준 규격

국제 표준화 기구(ISO)의 ISO 6935-2는 콘크리트 보강용 강철 막대에 대한 표준 규격이다.

보관 중인 철근


미터법 철근 명칭은 공칭 철근 직경을 밀리미터 단위로 나타낸다. 유럽에서 선호되는 철근 크기는 EN 10080 표준의 표 6에 따라 지정되지만,[23] 영국(BS 4449)등 다양한 국가 표준이 여전히 유효하다. 스위스에서는 일부 크기가 유럽 표준과 다르다.

미터법 철근 크기선형 질량 밀도 (kg/m)공칭 직경 (mm)단면적 (mm2)
6.00.222628.3
8.00.395850.3
10.00.6171078.5
12.00.88812113
14.01.2114154
16.01.5816201
20.02.4720314
25.03.8525491
28.04.8328616
32.06.3132804
40.09.86401257
50.015.4501963



호주에서 콘크리트 구조물에 사용되는 철근은 AS3600(콘크리트 구조) 및 AS/NZS4671(콘크리트용 강철 보강재)의 요구 사항을 따른다. 철근의 명칭은 AS/NZS4671에서 다음과 같은 형식을 사용하여 정의된다.

철근 등급 500 N
공칭 직경 (mm)단면적 (mm²)미터당 질량 (kg/m)
121130.888
162011.58
203142.47
244523.55
286164.83
328046.31
3610207.99


  • '''형상/단면''': D(변형 리브 바), R(원형/플레인 바), I(변형 인덴티드 바)
  • '''연성 등급''': L(저연성), N(일반 연성), E(내진(지진) 연성)
  • '''표준 등급 (MPa)''': 250N, 300E, 500L, 500N, 500E


예시: D500N12는 변형 바, 500 MPa 강도, 일반 연성 및 12 mm 공칭 직경을 의미하며 "N12"로도 알려져 있다.

바는 일반적으로 'N'(열간 압연 변형 바), 'R'(열간 압연 원형 바), 'RW'(냉간 인발 리브 와이어) 또는 'W'(냉간 인발 원형 와이어)로 축약되며, 항복 강도와 연성 등급은 형상에서 암시될 수 있다. 예를 들어, 모든 상업적으로 사용 가능한 와이어는 500 MPa의 항복 강도와 낮은 연성을 가지며, 원형 바는 250 MPa와 일반 연성을 가진다.

철근 강봉 300 및 500 등급 E급
공칭 직경 (mm)단면적 (mm2)미터당 질량 (kg/m)
628.30.222
1078.50.617
121130.888
162011.58
203142.47
254913.85
328046.31
4012609.86



인도에서 철근은 IS:1786-2008에 따라 FE 415, FE 500, FE 550, FE 600 등의 등급으로 제공된다. 이 등급들은 숫자로 표시되며, 숫자는 철근의 항복 강도를 N/mm2 단위로 나타낸다. 해안 지역에서는 아연 도금 철근을 사용하여 수명을 연장한다. BIS 철근 크기는 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 및 50 밀리미터이다.

미국에서는 등급 지정이 바의 최소 항복 강도와 동일하며, 단위는 ksi (1000 psi)이다. 예를 들어, 60등급 철근은 60 ksi의 최소 항복 강도를 갖는다. 철근은 일반적으로 40, 60, 75 등급으로 제조되며, 60등급(420 MPa)이 현대 미국 건축에서 가장 널리 사용되는 철근 등급이다.

미국/임페리얼 바 크기는 바 크기 #2부터 #8까지의 직경을 약 2.54cm 단위로 표시하며, #8 = 약 2.54cm 직경이다.[21] "#" 기호는 숫자 기호를 나타내므로 "#6"은 "6번"으로 읽는다.

US 철근 크기 표
임페리얼 바 크기미터법 바 크기(소프트)선형 질량 밀도공칭 직경공칭 면적
(in)(mm)(in2)(mm2)
#2No.60.167lb/ft0.167약 0.64cm6.350.05in232.26
#3No.100.376lb/ft0.376약 0.95cm9.5250.11in270.97
#4No.130.668lb/ft0.668약 1.27cm12.70.2in2129.03
#5No.161.043lb/ft1.043약 1.59cm15.8750.31in2200
#6No.191.502lb/ft1.502약 1.91cm19.050.44in2283.87
#7No.222.044lb/ft2.044약 2.22cm22.2250.6in2387.1
#8No.252.67lb/ft2.67약 2.54cm25.40.79in2509.68
#9No.293.4lb/ft3.4약 2.87cm28.651in2645.16
#10No.324.303lb/ft4.303약 3.23cm32.261.27in2819.35
#11No.365.313lb/ft5.313약 3.58cm35.811.56in21006.45
#14No.437.65lb/ft7.65약 4.30cm432.25in21451.61
#18No.5713.6lb/ft13.6약 5.73cm57.334in22580.64


5. 1. 한국산업표준(KS)

KS D 3504 철근 콘크리트용 봉강은 기계적 성질에 따라 철근을 구분한다. 이형 철근 중 D4, D5, D6, D8 호칭명을 가진 철근은 1.5m마다 특정 색상을 적용하여 구분한다. 그 외 철근은 롤링에 의해 철근 표면에 원산지, 제조사 약호, 강종 구분, 호칭 지름, 용도를 문자로 표시한다.[37] SD 350은 2016년 KS 개정에서 콘크리트 보강용으로 수요가 없어 삭제되었다.[38]

기호색상
SD300녹색
SD400황색
SD500흑색
SD600회색
SD700하늘색
SD400W백색
SD500W분홍색
SD400S보라색
SD500S적색
SD600S청색



이외에도 다음과 같은 한국산업표준(KS)이 있다.


  • KS D 3527: 철근콘크리트용 재생봉강
  • KS D 3613: 철근콘크리트용 아연도금 봉강
  • KS D 3629: 에폭시 피복철근
  • KS M 5250: 에폭시 수지분체 도료[39][40]

5. 2. 일본산업표준(JIS)

JIS G 3112에서 규정된 강도별 종류의 기호와 명칭은 다음과 같다.

  • 종류 기호: SD295, SD345, SD390, SD490, SD590A, SD590B, SD685A, SD685B, SD685R, SD785R - 숫자는 항복점(단위는 N/mm2)을 나타낸다.
  • 명칭: D4, D5, D6, D10, D13, D16, D19, D22, D25, D29, D32, D35, D38, D41, D51 - 숫자는 철근의 지름을 나타낸다.


철근에 각인된 압연 마크에 의해, 제조사와 규격이 표시된다.[1]

5. 3. 미국 규격

미국/임페리얼 바 크기는 바 크기 #2부터 #8까지의 직경을 약 2.54cm 단위로 표시하며, #8 = 약 2.54cm 직경이다.[21] 이 시스템에는 분수 바 크기가 없다. "#" 기호는 숫자 기호를 나타내므로 "#6"은 "6번"으로 읽는다. "#" 기호는 미국 크기에 관례적으로 사용되지만, 대신 "No."가 사용되기도 한다. 무역 업계에서는 철근을 바 직경을 설명자로 사용하여 "4-bar"와 같이, 약 10.16cm(또는 약 2.54cm)인 바를 나타내는 약어로 사용한다.

''πr''²로 표시되는 바의 단면적은 (바 크기/9.027)²가 되며, 이는 (바 크기/9)² 제곱인치로 근사된다. 예를 들어, #8 바의 면적은 (8/9)² = 0.79 제곱인치이다.

#8보다 큰 바 크기는 약 2.54cm 규칙을 완벽하게 따르지 않으며, 역사적 관례로 인해 #12–13 및 #15–17 크기를 건너뛴다. 초기 콘크리트 구조에서 약 2.54cm 이상의 바는 사각형 단면으로만 사용할 수 있었고, 1957년경에 대형 변형된 둥근 바가 사용 가능해지면서, 업계에서는 이전에 사용되던 표준 사각형 바 크기와 동등한 단면적을 제공하기 위해 이들을 제조했다. 해당 대형 둥근 모양의 직경은 바 크기를 제공하기 위해 가장 가까운 약 2.54cm로 반올림된다. 예를 들어, #9 바는 의 단면적을 가지므로 직경은 약 2.87cm이다. #10, #11, #14 및 #18 크기는 각각 약 2.86cm, 약 3.17cm, 약 3.81cm 및 약 5.08cm 사각형 바에 해당한다.[22]

#3보다 작은 크기는 더 이상 표준 크기로 인정되지 않는다. 이들은 대부분 일반 원형 비변형 강철 막대로 제조되지만 변형을 가질 수도 있다. #3보다 작은 크기는 일반적으로 "바"가 아닌 "와이어" 제품으로 간주되며, 공칭 직경 또는 와이어 게이지 번호로 지정된다. #2 바는 연필과 크기가 비슷하므로 종종 "연필 막대"라고 비공식적으로 부른다.

미국/임페리얼 크기 철근을 미터법 단위로 사용하는 프로젝트의 경우, 해당 미터법 크기는 일반적으로 가장 가까운 밀리미터로 반올림된 공칭 직경으로 지정된다. 이들은 표준 미터법 크기로 간주되지 않으며, 따라서 종종 소프트 변환 또는 "소프트 미터법" 크기라고 한다. 미국/임페리얼 바 크기 시스템은 공칭 바 직경을 밀리미터 단위로 나타내는 진정한 미터법 바 크기(특히 No. 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 및 60)를 "대체 크기" 사양으로 사용함을 인식한다. 진정한 미터법 크기를 미국/임페리얼 크기로 대체하는 것을 하드 변환이라고 하며, 때로는 물리적으로 다른 크기의 바를 사용하게 된다.

US 철근 크기 표
임페리얼 바 크기미터법 바 크기(소프트)선형 질량 밀도공칭 직경공칭 면적
(in)(mm)(in2)(mm2)
#2No.60.1670.167lb/ft0.250약 0.64cm0.050.05in2
#3No.100.3760.376lb/ft0.375약 0.95cm0.110.11in2
#4No.130.6680.668lb/ft0.500약 1.27cm0.200.2in2
#5No.161.0431.043lb/ft0.625약 1.59cm0.310.31in2
#6No.191.5021.502lb/ft0.750약 1.91cm0.440.44in2
#7No.222.0442.044lb/ft0.875약 2.22cm0.600.6in2
#8No.252.6702.67lb/ft1.000약 2.54cm0.790.79in2
#9No.293.4003.4lb/ft1.128약 2.87cm1.001in2
#10No.324.3034.303lb/ft1.270약 3.23cm1.271.27in2
#11No.365.3135.313lb/ft1.410약 3.58cm1.561.56in2
#14No.437.6507.65lb/ft1.693약 4.30cm2.252.25in2
#18No.5713.6013.6lb/ft2.257약 5.73cm4.004in2



매우 큰 규격의 철근은 널리 사용되며 특수 제조업체에서 생산된다. 타워 및 간판 산업에서는 일반적으로 대형 구조물의 앵커 로드에 "점보" 바를 사용하며, 이는 표준 앵커 너트를 장착하기 위해 끝 부분에 나사를 깎을 수 있도록 약간 크게 제작된 블랭크로 제작된다.[24][25] 또한 철근 변형 표준을 충족하고 맞춤형 너트와 커플러를 사용할 수 있도록 매우 거친 나사산으로 완전 나사산 철근이 생산된다.[26] 이러한 일반적인 크기는 널리 사용되지만 관련 합의 표준이 없으며 제조업체에 따라 속성이 다를 수 있다.

점보 철근 크기 차트
영국식 철근 크기미터법 철근 크기(소프트)선형 질량 밀도공칭 직경 (나사산 영역 외부)공칭 면적 (나사산 영역 외부)
(kg/m)(in)(mm)(in2)(mm2)
#14J-9.4814.141.8847.82.781794
#18J-14.6021.782.3459.44.292768



나사산 철근 크기 차트
영국식 철근 크기미터법 철근 크기(소프트)선형 질량 밀도최대 직경공칭 면적
(kg/m)(in)(mm)(in2)(mm2)
(#18 이하는 US/영국식 크기와 동일)
#20No.6316.7024.852.72694.913168
#24No.7524.0935.853.18817.064555
#28No.9032.7948.803.68949.626207
1"No.263.014.481.25320.85548
1 "No.324.396.531.45371.25806
1 "No.365.568.271.63411.581019
1 "No.469.2313.732.01512.581665
2 "No.6518.2027.082.80715.163329
3"No.7524.0935.853.15806.854419


5. 4. 호주 규격

주어진 소스에는 호주 규격에 대한 내용이 없습니다.

5. 5. 유럽 규격

BS EN 10080은 콘크리트 보강용 강철, 특히 용접 가능한 보강 강철에 대한 일반적인 내용을 다루는 유럽 규격이다(2005년).[29] 이 규격은 철근의 등급, 특성, 마킹 등에 대한 사항을 포함하고 있다.

6. 용도

철근은 다양한 용도로 사용되며, 크게 주철근, 부철근, 배력철근, 띠철근, 나선철근, 스터럽 등으로 나눌 수 있다.

종류설명
주철근설계 하중에 의해 단면적이 정해지는 철근
부철근부(-) 모멘트로 인한 인장 응력을 받도록 배치한 주철근[1]
배력철근하중을 분포시키거나 온도 변화, 건조 수축에 의한 균열을 제어할 목적으로 주철근과 직각에 가까운 방향으로 배치한 보조 철근[2]
띠철근기둥에서 종방향 철근의 위치를 확보하고 전단력에 저항하도록 배치된 횡방향 보강 철근[3]
나선철근기둥에서 종방향 철근을 나선형으로 둘러싼 철근
스터럽보의 주철근을 둘러싸고 전단력 및 비틀림 모멘트에 저항하도록 배치한 복부 보강 철근
스터럽 샘플



콘크리트는 압축에는 강하지만 인장에는 약하기 때문에, 철근을 사용하여 인장력을 보강한다. 주 보강재는 설계 하중을 지지하고, 보조 보강재는 균열을 제한하고 온도 변화 및 수축에 의한 응력에 저항한다.

강철은 콘크리트와 열팽창 계수가 거의 같아 온도 변화에 따른 문제를 최소화한다.[14] 철근은 콘크리트에 기계적으로 결합되지만, 높은 응력 하에서는 뽑힐 수 있으므로, 깊게 삽입하거나 끝부분을 구부려 갈고리를 만들어 고정한다.

180도 갈고리가 포함된 사진


일반적인 철근은 녹이 슬기 쉬우므로, 콘크리트 피복을 통해 부식을 방지한다. 그러나 피복이 너무 적거나 많으면 문제가 발생할 수 있다. 특히 염분에 노출되는 환경에서는 실리콘 청동, 에폭시 코팅, 아연 도금, 스테인리스강 철근 등 부식 방지 철근을 사용하기도 한다.[15][16] 에폭시 코팅 철근은 손상에 주의해야 하며,[17] 성능 문제로 인해 스테인리스강 철근으로 대체되는 추세이다.[19][20]

섬유 강화 플라스틱 철근은 부식 환경이 심한 곳이나 전기 전도성, 자기 특성이 문제가 되는 특수 구조물에 사용된다.

보강 강철은 지진과 같은 충격에 의해 변위될 수 있으므로, 설계 시 주의해야 한다.

이형 철근은 철근 콘크리트 구조 등 다양한 구조물에 사용되며, 표면에 리브가 있어 콘크리트와의 부착성을 높여 인발 저항력을 강화한다.

7. 시공

철근 케이지는 일반적으로 유압 벤더 및 전단기의 도움을 받아 현장 또는 현장 밖에서 제작된다. 작거나 맞춤형 작업의 경우 히키 또는 수동 철근 벤더라는 도구를 사용하기도 한다. 철근은 철근공이 설치하며, 바 지지대와 콘크리트 또는 플라스틱 철근 스페이서를 사용하여 철근과 콘크리트 거푸집을 분리하여 콘크리트 피복을 설정하고 적절하게 매립되도록 한다. 케이지의 철근은 점용접, 강철 와이어 결속(때로는 전기 철근 결속기 사용), 또는 기계적 연결로 연결된다. 에폭시 코팅 또는 아연 도금 철근을 묶는 데는 각각 에폭시 코팅 또는 아연 도금 와이어가 일반적으로 사용된다.[30]

스터럽은 철근 뼈대의 외부를 형성한다. 스터럽(종종 '보강 철강 링크' 및 '전단 링크'라고 함)은 주요 보강 철근에 구조를 제공하고, 콘크리트 피복 두께를 적절하게 유지하며, 지지 부재 전체에 걸쳐 힘을 균등하게 전달하는 기능을 한다. 스터럽은 일반적으로 보에서는 직사각형이고, 교각에서는 원형이며, 건설 도면에서 토목 또는 구조 기술자가 정의한 대로 기둥 또는 보를 따라 일정한 간격으로 배치된다.

7. 1. 철근 결속

철근끼리의 결속은 철선을 사용한다


대한민국에서 철근 연결은 한국 산업 규격에 따라 결속선으로 담금질된 결속 철선(0.9mm) 또는 철근용 클립을 사용한다.[41] 철근을 직선으로 연속하여 접합하는 방법에는, 통칭 납선이라고 불리는 지름 1mm 정도의 결속선을 꼬챙이 모양의 기구(해커)로 묶는 겹침 이음, 철근의 접합 단면끼리 압력을 가하면서 가스 용접으로 가열 용융하면서 접합하는 압접법, 나사를 사용하여 접합하는 기계식 이음 등이 있다.

일반적으로 D16 이하의 철근은 겹침 이음, D19 이상의 철근은 가스 압접 이음 또는 기계식 이음을 사용하는 경우가 많다.

7. 2. 철근 접합

철근을 직선으로 연속하여 접합하는 방법에는 겹침 이음, 압접, 기계식 이음이 있다. 겹침 이음은 통칭 납선이라고 불리는 지름 1mm 정도의 결속선을 꼬챙이 모양의 기구(해커)로 묶는 방법이다. 압접은 철근의 접합 단면끼리 압력을 가하면서 가스 용접으로 가열 용융하면서 접합하는 방법이다. 기계식 이음은 나사를 사용하여 접합하는 방법이다.[31][32][33]

일반적으로 D16 이하의 철근은 겹침 이음, D19 이상의 철근은 가스 압접 이음 또는 기계식 이음을 사용한다. 철근 용접 이음 시 강도는 fy의 1.25배 이상이어야 한다.

8. 역사

석조 건축에서 철근은 고대부터 사용되었으며, 로마는 아치 건축에 철 또는 나무 막대를 사용했다. 14세기 뱅센 성에는 2,500미터의 철근이 사용되었다.[5][6][7]

18세기에는 러시아 네뱌스크 탑의 골조를 형성하는 데 철근이 사용되었다. 사용된 주철은 고품질이었으며, 오늘날까지 막대에서 부식이 없다. 탑의 골조는 최초로 알려진 피뢰침 중 하나로 왕관을 씌운 주철 텐트 지붕에 연결되었다.[8]

19세기 중반, 철근이 콘크리트에 삽입되면서 철근 콘크리트가 등장하였다. 1850년대에 유럽과 북미의 여러 사람들이 철근 콘크리트를 개발했다. 프랑스의 조셉 루이 람보는 철근 콘크리트 보트를 건조했고(1854년), 미국의 타데우스 하얏트는 철근 콘크리트 보를 제작하고 테스트했다. 프랑스의 조셉 모니에는 1867년에 철근 콘크리트 화분을 특허냈고, 이후 철근 콘크리트 물탱크와 다리를 건설했다.[9]

어니스트 L. 런섬은 꼬인 철근을 발명하여 콘크리트 건설에서 철근 개발에 기여했다. 1889년, 런섬은 알보드 호수 다리를 건설하면서 꼬인 철근을 사용했다.

C.A.P. 터너는 매끄러운 둥근 막대가 있는 철근 콘크리트 바닥 슬래브의 "버섯 시스템"을 설계했고, 줄리어스 칸은 45°로 위쪽으로 기울어진 평판 플랜지가 있는 혁신적인 롤형 다이아몬드 모양의 철근을 실험했다(1902년 특허).[12]

강철 막대 보강재의 변형에 대한 요구 사항은 1950년경까지 미국 건설에서 표준화되지 않았다. 현대적인 변형 요구 사항은 "콘크리트 보강용 변형 강철 막대의 변형에 대한 잠정 규격", ASTM A305-47T에 명시되었다.[13]

9. 제조사

철근 제조사는 크게 고로 메이커와 전기로 메이커로 나뉜다. 이형철근은 주로 중소 규모의 전기로 메이커에서 생산되며, 대규모 고로 메이커의 생산 점유율은 낮다.

고로 메이커는 철광석을 주원료로 고로와 전로 등에서 제련하여 용강을 만든다. 전기로 메이커는 철 스크랩(고철)을 주원료로 전기로와 2차 정련로에서 용해 및 정련하여 용강을 만든다.

용강은 연속 주조법으로 강편으로 주조된 후, 재가열 및 압연 과정을 거쳐 이형철근으로 제조된다. 제품은 직물(직봉) 또는 코일 형태로 출하되며, 직물은 최대 길이 12m, 500mm 간격으로 출하된다.

9. 1. 한국

다음은 국내 철근 제조업체 목록이다. 이형철근의 경우 대규모 고로 메이커의 생산 점유율은 낮고, 대부분 중소 규모의 제조업체(전기로 메이커)에 의해 생산된다.

고로 메이커



전기로 메이커



전기로 메이커의 경우, 이형철근 등 강재의 주원료는 철 스크랩(고철)이다. 철 스크랩은 전기로와 2차 정련로에서 용해·정련되어 용강으로 만들어진다. 이후 연속 주조법으로 강편으로 주조된다(연속 주조법 외에도 강편 주조법이 있지만, 현재 일본에서는 비주류). 이 강편을 재가열·압연하여 이형철근이 제조된다. 제품은 직물(직봉상) 또는 코일 형태로 출하된다. 직물은 최대 길이 12m이며, 500mm 간격으로 출하된다.

고로 메이커의 경우, 주조 이전 공정이 다르다. 주원료는 철광석이며, 고로와 전로 등을 사용하여 제련 작업이 수행된다. 제련된 용강을 주조하는 공정 이후는 전기로 메이커와 동일하다.

9. 2. 일본

일본의 철근 제조업체는 고로 메이커와 전기로 메이커로 나뉜다. 이형철근의 경우 고로 메이커의 생산 점유율은 낮고, 대부분 중소 규모의 전기로 메이커가 생산한다.

'''고로 메이커'''

  • 신일본제철
  • 고베제강소
  • JFE 스틸


'''전기로 메이커'''

아사히 공업JFE 조강도호쿠 스틸
이토 제철소시미즈 강철토피 공업
오사카 제철조난 제강소도요히라 제강
오타니 제철다이와 스틸나카야마 강업
간토 스틸타쿠난 제철나카야마 제강소
기시와다 제강지요다 강철 공업홋코쿠 메탈
교에이 제강도카이삼성 금속 공업
고도 제철도쿄 제철무카이야마 공장
규슈 제강도쿄 철강야마구치 강업
산코 제강



전기로 메이커는 철 스크랩(고철)을 주원료로 사용한다. 철 스크랩은 전기로와 2차 정련로에서 용해·정련되어 용강으로 만들어지고, 연속 주조법으로 강편으로 주조된다. 이 강편을 재가열·압연하여 이형철근을 제조한다.

고로 메이커는 철광석을 주원료로 사용하며, 고로와 전로 등을 사용하여 제련한다. 제련된 용강을 주조하는 공정 이후는 전기로 메이커와 같다.

10. 환경 문제 및 재활용

중국의 건물 철거 현장에서 철거 잔해에서 철근을 추출하는 작업자


철근은 자주 재활용되며, 종종 완전히 재활용된 강철로 만들어진다.[35] 누코어(Nucor)는 미국 최대의 철강 생산 업체로, 자사의 철근 제품이 97% 재활용 강철로 만들어진다고 주장한다.[36]

국내에서는 주로 중소 규모의 전기로 업체가 고철을 원료로 사용하여 철근을 생산한다. 고철은 전기로와 2차 정련로에서 용해·정련되어 용강으로 만들어진 후, 연속 주조법으로 강편으로 주조된다. 이 강편은 재가열 및 압연 과정을 거쳐 이형철근으로 제조된다.

대규모 고로 업체의 경우 철광석을 주원료로 고로와 전로 등에서 제련 작업을 거친 용강을 사용하며, 이후의 주조 공정은 전기로 업체와 동일하다.

국내 제조업체는 다음과 같다.

고로 메이커전기로 메이커


참조

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[2] 웹사이트 Coefficients of Linear Thermal Expansion http://www.engineeri[...] 2015-07-06
[3] 웹사이트 Bamboo Reinforced Concrete https://theconstruct[...] 2016-12-12
[4] 웹사이트 Bamboo Reinforced Concrete US Naval Civil Engineering Laboratory http://www.romanconc[...] 2019-10-29
[5] 논문 Metal tie-rods and anchor plates in old buildings structural https://www.academia[...]
[6] 논문 Experimental Characterization of Ancient Metal Tie-Rods in Historic Masonry Buildings https://www.tandfonl[...] 2019-04-03
[7] 웹사이트 Le donjon de Vincennes livre son histoire https://www.techno-s[...] 2007-03-21
[8] 웹사이트 The office of the first Russian oligarch http://www.itogi.ru/[...] 2010-05-18
[9] 서적 Fundamentals of Building Construction: Materials and Methods Wiley
[10] 서적 Reinforced Concrete Buildings: A Treatise on the History, Patents, Design and Erection of the Principal Parts Entering Into A Modern Reinforced Concrete Building McGraw-Hill Book Company
[11] 웹사이트 Rebar and the Alvord Lake Bridge https://99percentinv[...] 2017-11-15
[12] 논문 The Kahn System of Reinforced Concrete: Why It Almost Mattered http://www.structure[...] 2013-04
[13] 서적 SEAOSC Design Guide Vol. 1 "City of Los Angeles Mandatory Earthquake Hazard Reduction in Existing Non-Ductile Concrete Buildings" International Code Council
[14] 웹사이트 GFRP Bar Transverse Coefficient of Thermal Expansion Effects on Concrete Cover http://www.writing.e[...] 2012-08-24
[15] 논문 Evaluation of multiple corrosion protection systems for reinforced concrete bridge decks https://kuscholarwor[...] 2011-01-01
[16] 웹사이트 Cost-Effective Corrosion Protection Systems for Reinforced Concrete - Epoxy Interest Group (based on the KU study) http://epoxyinterest[...] 2017-04-15
[17] 간행물 Recommended Field Handling of Expoy-Coated Reinforcing Bars http://epoxyinterest[...] Concrete Reinforcing Steel Institute
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[19] 웹사이트 Epoxy Interest Group of CRSI http://www.epoxyinte[...] Epoxy Interest Group of CRSI 2012-08-24
[20] 서적 Design and Construction of Segmental Concrete Bridges for Service Life of 100 to 150 Years https://www.asbi-ass[...] American Segmental Bridge Institut 2021-06-08
[21] 웹사이트 History of Reinforcing Steel http://www.crsi.org/[...] CRSI 2017-11-28
[22] 서적 Reinforced Concrete Design John Wiley & Sons
[23] 간행물 BS EN 10080: Steel for the reinforcement of concrete. Weldable reinforcing steel. General.
[24] 웹사이트 Rebar - #14J & #18J http://www.haydonbol[...] Haydon Bolts, Inc. 2017-11-29
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[30] 웹사이트 Rebar Stirrups (Shear Links) https://heatonmanufa[...] 2023-01-10
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[33] 웹사이트 METHOD OF TESTS FOR MECHANICAL AND WELDED REINFORCING STEEL SPLICES http://www.dot.ca.go[...] Caltrans 2011-02-28
[34] 웹사이트 Mushroom Style Plastic Rebar Covers Used For Impalement Protection https://www.osha.gov[...] OSHA 2015-02-28
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[36] 웹사이트 Nucor (NUE) to Construct Rebar Micro Mill in North Carolina https://nz.finance.y[...] 2022-05-15
[37] 문서 KS D 3504:2016. 11 표시
[38] 문서 KS D 3504:2016. 해설
[39] 서적 토목공사 표준일반시방서 대한토목학회 2012-04-03
[40] 서적 콘크리트 표준시방서 국토해양부 2012-04-03
[41] 서적 콘크리트구조 설계기준 건설교통부 2012-04-03


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