거푸집 측압

왜 배우는가: 거푸집 측압은 거푸집 설계와 콘크리트 타설 계획의 출발점이며, 측압이 과도하면 거푸집 붕괴와 타설 재해로 이어진다. 측압 산정식과 영향 요인은 기술사 시험에서 1교시 용어형과 3교시 논술형으로 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제129회 1교시 9번, 제127회 1교시 12번, 제124회 1교시 3번, 제119회 3교시 6번, 제108회 3교시 3번, 제96회 1교시 10번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

거푸집 측압은 미경화 콘크리트가 거푸집 측면에 작용하는 수평 방향 압력으로, 콘크리트 높이와 단위중량에 비례해 깊이에 따라 커진다.

• 거푸집 측압(Formwork Lateral Pressure)
• 콘크리트 헤드(Concrete Head)
• 타설 속도
• 타설 높이
• 콘크리트 온도
• 슬럼프
• 유동성
• 액체압 개념

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 거푸집 안의 콘크리트는 물처럼 옆으로 밀어내는 힘을 가진다. 타설 직후의 콘크리트는 아직 굳지 않아 유체에 가깝게 행동하고, 그 힘이 거푸집 벽체를 밀어낸다. 이 힘을 측압이라 부른다.

정식 정의는 다음과 같다. 거푸집 측압은 거푸집 공사 중 미경화 콘크리트를 타설할 때 거푸집의 수직 부재가 받는 콘크리트의 수평 방향 압력이다. 벽, 기둥, 보 옆의 거푸집에 생긴다.

측압의 크기는 콘크리트 윗면에서의 거리와 콘크리트 단위용적중량의 곱으로 표시한다. 깊이가 깊을수록 측압이 커지는 액체압과 같은 원리다. 다만 콘크리트는 타설과 함께 굳기 시작하므로 측압은 일정 깊이 이상에서 더 커지지 않는다.

콘크리트 헤드(Concrete Head)는 타설 중 최대 측압이 생기는 콘크리트 경계 높이를 뜻한다. 타설 높이가 콘크리트 헤드보다 낮을 때는 높이에 따라 측압이 증가하고, 그 이상에서는 측압이 점차 감소한다. 콘크리트 헤드는 타설 속도, 온도, 응결 조건에 따라 달라진다.

측압 분포는 단순 삼각형이 아니다. 타설 직후 상부에서 측압이 증가하다가 콘크리트가 굳기 시작하는 깊이에서 측압이 줄어드는 형태가 된다. 벽체에서는 상부 일정 깊이 아래의 측압이 최대가 되는 것으로 알려져 있다.

3. 등장 배경과 필요성

현장 콘크리트 타설은 과거 재래식 거푸집에 의존했고, 거푸집 붕괴 사고의 상당수가 측압 과소평가에서 비롯되었다. 측압을 정량적으로 평가해야 거푸집널의 두께, 장선과 멍에의 간격, 긴결재의 배치를 정할 수 있게 되었다.

고층화와 대형 콘크리트 구조물이 늘면서 타설 높이와 타설 속도가 커졌다. 이에 따라 측압 증가가 설계 하중을 좌우하는 요인이 되었다. 산업안전보건기준에 관한 규칙은 콘크리트 타설작업 시 거푸집 및 동바리의 변형, 변위, 침하를 점검하도록 규정하고 있어 측압에 대한 안전관리 필요성이 법적으로도 확인된다.

측압은 설계 단계에서 거푸집 강도와 강성을 정하는 기준이 되고, 시공 단계에서는 타설 속도 관리의 근거가 된다. 따라서 측압은 설계와 시공을 잇는 개념으로 이해해야 한다.