건축물의 거푸집, 철근 콘크리트 구조 상세 - 철근 콘크리트 구조 3

1. 거푸집

  (1) 개요

- 콘크리트는 액체 같은 형태에서 수분이 증발하여 굳으면서 강도를 발휘하는 재료이다.

- 철근 콘크리트가 원래의 강도를 발휘할 수 있도록 형태를 유지하여 굳히기 위해 거푸집이라는 형틀을 이용해야 한다.

- 거푸집은 콘크리트를 부어 넣을 때부터 경화할 때까지 일정한 형태와 치수로 유지시키는 틀이다. 

- 거푸집은 콘크리트가 경화한 후에는 제거하는 가설물이다. 

- 거푸집은 콘크리트의 형태를 유지시키면서 굳지 않은 콘크리트를 외부의 요소로부터 보호하는 역할을 한다. 또한, 콘크리트를 부어 넣은 후 경화될 때까지 수분이 누수되지 않게 하는 역할도 한다.

- 거푸집은 콘크리트의 무게나 공사 중의 작업 하중, 콘크리트를 부어 넣을 때 받을 충격이나 압력 등을 견딜 수 있어야 한다.

  (2) 거푸집의 종류

- 목재 거푸집 : 나무로 만든 거푸집이다. 변형되기 쉬우며 정밀하지 못하다. 콘크리트의 표면이 거칠게 되며 콘크리트가 오염될 가능성이 적다. 강도가 약하며 조립이 쉽다. 4~5회 반복해서 사용할 수 있다.

- 강재 거푸집 : 강재로 만든 거푸집이다. 변형이 없으며 정밀하다. 콘크리트의 표면이 매끄럽고 강재에서 나오는 녹물에 의해 오염될 가능성이 크다. 강도는 강하며 조립하기 어렵다. 목재 거푸집에 비해 비싸지만 200회 정도 반복하여 사용할 수 있기 때문에 대규모 공사와 품질 관리를 원하는 공사에는 강재 거푸집이 사용된다.

    1) 기초 거푸집

- 지반이 약할 때 기초 거푸집을 사용한다.

    2) 벽 거푸집

- 한쪽 벽 옆 판을 버팀대로 지지하여 세우고 철근을 배근한 후에 다른 쪽 벽 옆판을 세워서 조립한다. 

    3) 기둥 거푸집

- 목재 합판이나 강재 패널 등을 사용한다.

- 각 기둥 거푸집, 기둥 클램프를 사용하여 벽과 연결한 거푸집 등이 있다.

    4) 보 거푸집

- 보 거푸집은 바닥 거푸집과 함께 설치한다. 

 

[ 거푸집에 사용하는 재료와 용어 ]

1. 격리재 

-철근 콘크리트 공사에서 철근 간의 간격이나 철근과 거푸집의 간격을 유지하기 위해 사용하는 받침이다.

2. 긴결재

- 비교적 큰 재료를 부착할 때 떨어지지 않도록 바탕을 긴결하기 위해 사용하는 철사이다.

3. 클램프

- 강관 비계의 조립에 사용하는 파이프를 서로 묶어주는 철물이다.

4. 모 접이 

- 부재의 모서리를 평면이나 다른 모양으로 깎는 것이다.

 

[ 거푸집과 동바리 존치 기간 ]

- 콘크리트를 타설하고 완전히 굳기 전까지 거푸집을 철거하면 안 된다.

- 콘크리트의 강도는 28일이 지나야 설계 기준 강도에 도달하는데, 대략 1주일이 지나면 어느 정도의 강도는 나타난다.

- 거푸집의 최소 존치 기간은 법적으로 정해져 있는데 건축물의 구조 부분마다 다르다. 시멘트의 종류에 따라, 기상 조건과 하중의 상태에 따라, 보호 양생 상태에 따라 다르다.

- 동바리는 거푸집보다 더 오래 두어야 한다. 지붕이나 슬래브 밑의 경우에는 설계 강도의 85% 이상 확보되도록, 보 밑의 경우에는 설계 강도의 100% 이상 압축 강도가 나올 때까지 존치해 두어야 한다.

 

2. 철근 콘크리트 구조의 각 부 구조

  (1) 기초

- 독립 기초, 복합 기초, 연속 기초, 온통 기초 등이 있다.

- 지반에 따라서 직접 기초와 말뚝 기초를 사용하기도 한다.

    1) 독립 기초

- 기초 하나가 단독으로 기둥 하나로부터 전달되는 힘을 받는 것이다. 

- 형태는 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등 다양하게 사용되는데 주로 정사각형이나 직사각형을 많이 사용한다.

- 기초의 배근은 가로, 세로, 대각선으로 배치한다.

- 기초보를 두어 기둥의 부동 침하나 이동을 막는다.

    2) 복합 기초

- 2개 이상의 기둥에서 내려오는 하중을 하나의 기초판이 받도록 설계된 기초로 직사각형과 사다리꼴형을 사용한다.

    3) 연속 기초

- 인접한 기둥들의 기초판과 기초보가 연결된 형태를 가지며, 줄기초라고 부른다.

  (2) 기둥

- 건물의 상부 하중을 기초에 전달하는 수직 부재로 주로 압축력을 받는 부재이다.

- 기둥이 하중을 잘 지지하기 위해 주로 철근 콘크리트를 사용하여 기둥을 만든다.

- 축 방향의 수직 철근을 주근이라고 하고, 주근을 수평으로 둘러싼 철근을 띠철근, 나선으로 둘러싼 철근을 나선 철근이라고 한다.

- 기둥의 단면은 정사각형, 직사각형, 원형을 사용한다.

- 주근은 주로 중심축에 대칭으로 배치한다. 띠철근과 나선 철근은 주근의 좌굴과 콘크리트의 터짐을 막는다.

- 기둥의 단면 치수는 최소 20cm 이상, 최소 단면적 600㎠이상으로 해야 한다.

- 사각형 기둥에서 철근은 최소 4개 이상, 원형이나 다각형 기둥에서는 최소 6개 이상을 사용한다.

- 띠철근이나 나선 철근은 보통 D10 철근을 사용한다.

- 기둥에서 철근의 이음은 기둥 길이의 2/3 이하게 두며 주로 바닥판에서 1m 정도의 위치에 둔다.

- 기둥 단면에서는 최소 철근비와 최대 철근비를 제한하여 구조적인 성능이 저하되지 않도록 해야 한다.