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콘크리트 측압 정의와 목적, 영향인자 그리고 시공상 유의사항
1. 콘크리트 측압의 정의
콘크리트 측압이란 무엇일까요? 흔히 말하는 측압이라는 말만 따지면 옆으로 미는 힘이라고 알 수 있는데요. 콘크리트 자체가 옆으로 미는 힘이 있는 것일까요? 콘크리트 측압은 콘크리트의 유동성과 관계가 있습니다. 콘크리트는 물과 시멘트 그리고 골재, 혼화재료(혼화재, 혼화제)의 혼합물입니다. 콘크리트를 시공하기 위해서는 이 4가지 이질 물질을 배합하고 Mixing 해서 타설 하게 되고 시간이 지나면 이 풀이 굳는 것처럼 굳게 되는 것입니다. 콘크리트가 굳기 전 상태를 굳지 않은 콘크리트라고 표현합니다. 굳지 않은 콘크리트는 물처럼 유동성을 가지게 되고 흐르게 되는데요. 함수비, 온도, 시간에 따라 반죽 질기와 점성, 수화반응률과 블리딩률 등이 영향을 받아 타설 이후 경화되면서 이를 구속하는 거푸집을 미는 힘인 측압이 발생하게 되는 것입니다. 즉, 콘크리트 측압을 정의한다면 단순한 콘크리트 재료를 상상해야 는 것이 아닌 콘크리트가 타설 되는 상황 좀 더 구체적으로는 거푸집이 있는 장소에 콘크리트를 타설 하는 것을 말합니다.
2. 콘크리트 측압을 측정해야하는 목적은 무엇일까요?
구조물을 시공할때 가장 중요한 것 중 하나가 콘크리트 타설이 제대로 되는 것입니다. 제대로 된다는 것은 콘크리트가 타설 된 후 균열 없이 잘 유지할 수 있다는 것입니다. 이때 콘크리트가 제대로 타설 되기 위해서는 설계적인 요소, 재료적인 요소, 시공적인 요소 그리고 타설 후 양생 하는 부분까지 무엇하나 안중 요한 게 없습니다. 이때 측압을 보는 관점은 2가지라고 볼 수 있습니다. 첫 번째는 콘크리트를 타설 할 때 타설시 콘크리트가 흐르는 유동성에 의해 거푸집이 못 버티게 되는 안전적인 관점과 두 번째는 거푸집의 이상으로 콘크리트에 균열이 생기고 그 균열로 인해서 열화가 진행되거나 파괴가 일어날 수 있다는 것입니다. 그렇기 때문에 콘크리트와 거푸집의 최적설계를 위해서는 콘크리트 측압을 잘 계산하고 고려해야 합니다. 특히나 거푸집 설치 시 연직하중, 수평하중, 특수 하중 외 굳지 않은 콘크리트의 측압 분포와 최대 측압 작용 위치 즉 콘크리트 헤드(Concrete Head)를 반드시 고려해야 합니다.
3. 굳지않은 콘크리트의 측압
1) 측압에 영향을 주는 요인
콘크리트 단위용적질량이 높은 부배합일수록 측압이 증가하며 반죽 질기와 유동성이 양호할수록 측압이 증가할 수 있습니다. 또한 단면 치수가 클수록 콘크리트 타설량이 많기 때문에 측압이 증가할 수 있으며 철근량과 배근 간격도 측압이 증가하는 요소가 될 수 있습니다. 또한 콘크리트를 펌프카로 타설 할 때 일정 시간 조절을 하면서 타설 하게 되지만 얼른 끝내고 가기 위해서 타설을 빠르게 한다거나, 일정 높이(약 1~1.5m)를 지키지 않고 좀 더 멀리서 타설 하게 된다면 이도 측압을 높이고 재료분리 현상을 증가시키는 요인이 될 수 있습니다. 또한 콘크리트 타설 후에는 진동기를 통해서 다짐을 하는데요 과다 짐 할수록 측압이 증가할 수 있습니다. 이 외에도 환경적인 요소로는 콘크리트 타설시 온도와 습도 등이 영향을 미칠 수 있습니다.
2) 측압의 분포
콘크리트 타설직후에는 굳지 않은 콘크리트 유동성에 의한 삼각형 모양의 측압 분포도를 볼 수 있으며 타설 이후 경화 과정에는 역사다리형의 측압 분포를 볼 수 있습니다. 이때 우리는 타설 직후 콘크리트 헤드(Concrete Head)가 하부에서 상부 쪽으로 이동한 것을 볼 수 있습니다. 즉, 굳지 않았을 때 액체와 같은 상태일 때는 하부일수록 힘이 커졌지만 굳게 되면 그 응력이 상부 쪽에서 발생한다는 것입니다.
3) 콘크리트 헤드(Head)와 측압의 관계
콘크리트 헤드(Concrete Head)는 콘크리트 타설 표면에서 최대 측압이 작용하는 위치까지 깊이를 말합니다. 콘크리트 Head는 타설 높이가 증가할수록 증가하다 일정 높이 이상에서 오히려 감소하는 경향을 보이며, Concrete Head의 최댓값(Hmax)은 벽체의 경우는 0.5m 그리고 기둥의 경우는 1.0m가 됩니다.
4. 시공상 유의사항
콘크리트 측압을 고려하지 않고 콘크리트를 타설 하게 되면 위에서 언급드렸듯이 거푸집이나 동바리가 버티지 못하고 변형을 일으키면서 안전상 이유와 균열 및 열화를 말씀드렸습니다. 그렇기 때문에 콘크리트 타설시 콘크리트 타설 높이와 타설 시간을 준수해서 시공해야 합니다. 또한 콘크리트 타설 전 거푸집, 동바리 등 가설시설물과 콘크리트 측압에 대한 구조검토를 철저히 검토한 후에 시방서에 준수해서 시공을 해야 합니다. 특히나 거푸집의 측압 분포는 재료, 배합, 시공조건에 환경까지 영향을 받는 요소이기에 안전사고에 주의해야 하겠습니다.
이번 포스팅은 콘크리트 측압에 대해서 알아보았습니다. 다음에는 좀 더 유익하고 좋은 정보로 포스팅하도록 하겠습니다. 감사합니다.