거푸집 측압

왜 배우는가: 거푸집 측압은 콘크리트 타설 중 거푸집의 설계와 안전을 좌우하는 기본 하중이며, 거푸집 붕괴 사고의 주요 원인이다. 1교시 용어 문제부터 4교시 논술까지 여러 교시에 걸쳐 반복 출제되는 핵심 개념이다.

출제 이력: 제134회 4교시 4번, 제129회 3교시 1번, 제118회 4교시 3번, 제117회 2교시 2번, 제103회 1교시 10번, 제94회 2교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의:

거푸집 측압은 미경화 콘크리트가 거푸집 벽면에 작용하는 수평 방향의 압력으로, 콘크리트 높이에 비례해 커진다.

핵심 키워드

• 측압
• 콘크리트 헤드
• 타설속도
• 타설높이
• 콘크리트 온도
• 슬럼프
• 유동성(액체 상태 거동)

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 거푸집 측압은 아직 굳지 않은 콘크리트가 옆으로 밀어내는 힘이다. 물처럼 흐르는 성질이 있어서 거푸집 벽면에 수평으로 압력을 준다.

정식 정의는 다음과 같다. 거푸집 측압은 콘크리트 타설 중 미경화 콘크리트의 유동성에 의해 거푸집 수직부재에 작용하는 수평 방향 압력이다. 측압은 기둥, 벽, 보 옆면 거푸집에 작용한다.

핵심 용어 풀이는 다음과 같다.

• 콘크리트 헤드: 타설 중 최대 측압이 생기는 콘크리트 표면에서의 높이를 말한다. 헤드가 높을수록 측압이 크다.
• 유동성: 콘크리트가 굳기 전 액체처럼 거동하는 성질이다. 이 성질 때문에 측압이 생긴다.
• 경화 진행: 콘크리트가 굳으면서 측압은 점차 줄어든다. 응결 시작 이후에는 측압이 감소하는 방향으로 변한다.

측압의 기본 원리는 콘크리트 윗면으로부터의 깊이와 단위용적중량의 곱으로 표시된다. 즉 깊이가 깊을수록 압력이 커지는 유체 정역학적 성질을 따른다. 다만 실제 측압은 타설 조건에 따라 이 값보다 작게 나타나는 것이 일반적이다.

3. 등장 배경과 필요성

거푸집은 콘크리트가 강도를 발현해 자립할 때까지 굳지 않은 콘크리트를 지지하는 가설구조물이다. 거푸집이 측압을 견디지 못하면 변형, 누출, 붕괴가 발생한다. 거푸집 붕괴 사고의 상당수가 타설 중 측압을 과소 산정한 데서 비롯된다.

과거에는 측압을 경험에 의존해 정했다. 콘크리트 펌프 압송과 고층 구조물의 확대로 타설 속도와 높이가 커지면서 측압이 크게 증가했다. 이에 따라 측압을 체계적으로 산정하고 거푸집 설계에 반영하는 것이 필요해졌다.

거푸집 설계에서 측압은 다음 이유로 필수적이다. 첫째, 거푸집 널과 긴결재, 버팀대의 강도와 강성을 정하는 기준 하중이다. 둘째, 거푸집 조립 시 긴결재와 지지철물의 설치 간격을 정하는 근거다. 셋째, 콘크리트 품질과 시공 품질을 유지하기 위해 거푸집이 변형되지 않아야 한다. 이 세 가지가 측압 개념을 배우는 실무적 배경이다.

4. 구성요소·원리·절차

거푸집 측압은 굳지 않은 콘크리트가 거푸집 벽면에 작용하는 수평 방향 압력이다. 측압은 콘크리트 윗면에서 깊이가 깊어질수록 커지는 정수압과 같은 형태로 나타난다. 따라서 측압의 구조적 계산은 콘크리트의 단위중량과 타설 높이를 곱하는 방식으로 출발한다.

거푸집 측압 시스템의 구성요소는 다음과 같다.