철근콘크리트

균열·처짐과 거푸집 — 언제 생기고 무엇으로 버티는가

미학습

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콘크리트의 균열은 생기는 시점으로 갈린다. 소성수축균열은 굳기 전 표면의 물이 빠르게 날아가며 생겨 바람이 세고 습도가 낮은 날 몇 시간 안에 나타나고, 침하균열은 철근 아래의 콘크리트가 가라앉으며 철근을 따라 생긴다. 굳은 뒤에는 속과 겉의 온도차가 만드는 온도균열과 오랜 기간에 걸쳐 수분이 빠지며 생기는 건조수축균열이 나타난다. 구조적 균열로는 전단력과 휨이 함께 만드는 비스듬한 사인장균열이 있고 스터럽이 이를 가로질러 붙든다. 처짐은 하중을 받아 부재가 휘는 것으로 즉시처짐과 시간이 지나며 늘어나는 크리프에 의한 장기처짐이 있으며, 처짐을 줄이려면 춤을 키우거나 압축철근을 넣는다. 거푸집은 굳을 때까지 형태를 잡아 주는 가설물로 스페이서는 철근과 거푸집 사이를 벌려 피복두께를 만들고 세퍼레이터는 거푸집과 거푸집 사이를 잡아 벽 두께를 유지한다. 거푸집에 작용하는 측압은 타설 속도가 빠르고 온도가 낮고 슬럼프가 클수록 커진다.
균열은 원인을 알면 대책이 따라 나온다. 소성수축균열은 표면이 마르는 것이 원인이라 덮어 두거나 살수하는 것만으로 막을 수 있고 배합을 고칠 문제가 아니다. 건조수축균열은 물시멘트비와 관계되므로 배합에서 다스려야 한다. 그래서 균열을 보면 「언제 생겼는가」부터 물어야 하며, 덧먹임으로 메우기만 하면 같은 자리가 다시 갈라진다.
  1. 소성수축·침하균열은 굳기 전, 건조수축·온도균열은 굳은 뒤에 생긴다.
  2. 사인장균열은 전단과 휨이 함께 만들며 스터럽이 가로질러 붙든다.
  3. 장기처짐은 크리프 때문에 늘어나며 압축철근을 넣으면 줄어든다.
  4. 스페이서는 철근↔거푸집(피복), 세퍼레이터는 거푸집↔거푸집(두께)이다.
  5. 거푸집 측압은 타설이 빠르고 온도가 낮고 슬럼프가 클수록 커진다.
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보단부의 사인장균열은 압축응력과 휨응력의 조합에 의한 응력으로 발생한다.

사인장균열은 전단력과 휨응력이 겹쳐 생긴다. 압축응력이 아니다.

2024년 제27회 52번 문제 보기 →
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보단부의 사인장균열을 방지하기 위해 주로 수평철근으로 보강한다.

사인장균열은 비스듬히 가므로 그것을 가로지르는 수직철근(스터럽)이나 경사철근으로 잡는다. 수평철근은 균열과 나란해 붙들지 못한다.

2024년 제27회 52번 문제 보기 →
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연직하중을 받는 단순보의 중앙부 상단에서 휨인장응력에 의한 수직방향의 균열이 발생한다.

단순보의 중앙부는 아래로 처지므로 하단에 휨인장응력이 생기고 균열도 아래에서 위로 올라간다. 상단은 압축을 받는다.

2024년 제27회 52번 문제 보기 →
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압축철근비가 클수록 장기처짐은 증가한다.

압축철근이 많을수록 장기처짐은 줄어든다. 콘크리트가 오래 눌려 크리프로 더 줄어드는 것을 압축철근이 붙들어 주기 때문이다 — 방향이 반대다.

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1방향 슬래브의 장변방향으로는 건조수축 및 온도변화에 따른 균열방지용 철근을 배근한다.

1방향 슬래브는 단변방향으로만 힘이 흐르므로 장변방향에는 건조수축과 온도변화에 대비한 수축·온도철근(배력근)을 깐다. 힘을 받으려는 것이 아니라 갈라지는 것을 잘게 흩으려는 철근이다.

2024년 제27회 52번 문제 보기 →
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늑근은 단부보다 중앙부에 많이 배근한다.

늑근(스터럽)은 중앙부보다 단부에 촘촘히 넣는다. 늑근은 전단력에 맞서는 철근인데, 단순보에서 전단력은 지점(단부)에서 가장 크고 중앙에서 0이 되기 때문이다 — 휨모멘트가 중앙에서 최대인 것과 정확히 반대 모양이다.

2023년 제26회 43번 문제 보기 →
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양단 고정단 보의 단부 주근은 상부에 배근한다.

양단 고정보의 단부는 위로 볼록하게 휘어 상부에 인장이 생기므로 주근을 위에 둔다.

2023년 제26회 43번 문제 보기 →
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