Abstract
In reinforced concrete structures, the joints of ordinary rebars are usually lap joints, which are bound by binding wires with rebars, and mechanical joints by couplers. In domestic design standards (concrete design code), welded lap joints are restricted for ordinary rebars, but overseas standards allow welded lap joints of ordinary rebars through pre-heating. This study investigated the domestic and international standards/criteria and evaluated the fracture strength by performing the tensile test on the lap welded joint of SD400 grade rebars, which is used the most in the construction sites. The weld length of the specimen for weld lap joints is based on the minimum weld length (8d) given in the KS standard (KS B ISO 17660-1). According to AWS D1.4, the preheating temperature was set to $150^{\circ}C$ for D19 and below, and $260^{\circ}C$ for D22 and above. In the test results, the tensile strength of rebars with welded lap joints exceeded the required strength (125% of the yield strength) according to the concrete design code. To analyze the effect of preheating, the tensile strength of the welded rebars after preheating was not significantly different from that of the welded rebars without preheating. The carbon equivalent content (Ceq) of the rebars used in the test was 0.45% or less. Under AWS D1.4, no preheating is required if the carbon equivalent is less than 0.45%. All specimens with a welded lap length of 8d failed by a bar fracture. The effect of preheating was confirmed to be insignificant due to the low carbon equivalent of the rebar.
철근콘크리트 구조물에서 철근의 이음은 철근을 겹쳐서 결속선으로 결속한 겹침이음과 커플러에 의한 기계적 이음이 일반적이다. 국내 설계기준(콘크리트구조기준)에서는 일반철근(비용접 철근)에 대해 용접 겹침이음을 제한하고 있으나, 해외기준(AWS D1.4)에서는 예열을 통한 일반철근의 용접 겹침이음을 허용하고 있다. 본 연구에서는 국내외 규격 및 설계기준을 조사하고, 건설현장에서 가장 많이 사용되는 SD400 강종의 일반철근을 대상으로 용접 겹침이음 인장실험을 수행하여 인장강도를 평가하였다. 용접 겹침이음 시험체의 용접길이는 KS규격(KS B ISO 17660-1)에 제시된 최소용접길이인 8d를 적용하고, 예열온도는 AWS D1.4에 따라 D19이하는 $150^{\circ}C$, D22이상은 $260^{\circ}C$로 설정하였다. 인장실험 결과, 용접 겹침이음된 일반철근은 콘크리트구조기준에서 요구하는 인장강도(항복강도의 125%)를 발현하였으며, 모두 철근 모재에서 파단이 발생되었다. 예열 유무에 따른 영향을 검토하기 위해, 일반철근을 예열한 후 용접한 것과 예열 등의 열처리하지 않은 것을 비교한 결과, 인장강도는 큰 차이를 보이지 않았다. 실험시 사용한 일반철근을 대상으로 화학성분을 분석하여 탄소당량(Ceq)을 확인한 결과, 0.45% 이하로 낮았다. AWS D1.4에 따르면, 탄소당량이 0.45% 이하면 예열이 필요하지 않은 조건이다. 결과적으로 예열의 영향이 미비한 것은 일반철근의 탄소당량이 낮았기 때문인 것으로 확인되었다.
