거푸집,동바리 설계와 시공

[외과의사 하얀봉다리(수해니)]

거푸집, 동바리의 설계와 시공

거푸집과 동바리는 콘크리트를 친 후에 굳을 때까지의 가설구조물로서 콘크리트 공사에 차지하는 공사비의 비율도 크고, 완성된 구조물의 외관을 크게 지배할 뿐만 아니라 동바리의 붕괴등의 큰 사고를 유발하기 때문에 세심한 계획, 설계 및 시공이 필요하다.

완성된 콘크리트 구조물의 위치, 칫수가 정확하게 확보되고, 품질이 좋은 콘크리트를 얻기 위하여는 거푸집과 동바리를 계획단계부터 공법사용 재료, 轉用등을 충분히 검토하고 입지조건 하중 조건 등을 고려한 설계와 시공이 되어야 한다.

다음에 거푸집과 동바리로 나누어서 계획, 설계의 순서 및 실제의 시공예를 기술하기로 한다.

Ⅰ. 거푸집의 설계와 시공

1. 거푸집의 계획

거푸집의 계획은 공정, 작업의 안전성, 경제성, 완성된 구조물에서 요구하는 모든 조건 등을 충분히 검토하여 입안하여야 한다.

계획에 있어서 검토하여야 할 중요한 사항은 다음과 같다.

(1) 구조물의 시공구분, 시공순서의 결정

구조물의 중요도, 설계상의 제약조건, 입지조건, 공정, 콘크리트의 공급능력 및 치는 설비의 능력 등을 검토하고 시공구분, 시공순서를 결정한다.

(2) 거푸집 공법의 선정

일반적으로 구조물에 사용되는 일반 공법 이외에, Sliding-Form공법, 단계치기 공법, Traveling Form공법 등을 여러 가지로 비교 검토하여 최적공법을 선정해야 한다.

(3) 사용재료의 선정

구조물에 요구되는 마무리조건, 기상조건, 양생조건, 작업성, 轉用회수 등을 검토하고 사용재료를 선정한다.

(4) 거푸집의 세부계획

단위거푸집의 크기, 제작장소, 안전성 및 작업성으 고려한 조립해체의 방법 등을 세부에 걸쳐서 입안한다.

(5) 거푸집의 轉用計劃

전용계획은 공사비를 절감하는 무엇보다도 중요한 요소이다 따라서 공정, 구조물의 형상, 해체시기, 전용하는 경우의 작업성 등을 충분히 검토하고 전용계획을 수립한다.

2. 거푸집의 설계

(1) 거푸집에 작용하는 하중

거푸집에 작용하는 하중에는 연직방향 하중과 굳지 않은 콘크리트의 측압이 있다. 거푸집은 이들 하중에 대하여 충분히 안전하고 경제적일 뿐만 아니라, 변형에 대하여도 충분한 剛性을 가져야 한다. 거푸집에 작용하는 하중은 현장의 상황에 따라 종종 다르고 예측하기 어려운 경우도 많으나 일반적으로는 거푸집 설계용 하중을 다음과 같이 가정한다.

① 연직하중(슬래브, 보 등의 밑바닥 거푸집에 대하여)

연직방향 하중으로서는 거푸집, 콘크리트 자중에 의한 死荷重, 콘크리트 타설시의 작업하주, 시공시기 등에 의한 動荷重이 있다.

동하중은 계산의 편의상 등분포 하중으로 치환하여 생각하며, 콘크리트 표준시방서 해설(대한토목학회 1969년)에 의하면 250㎏/㎠이상으로 되어 있다.

② 콘크리트의 側壓

연직 거푸집면에 작용하는 콘크리트의 측압은 콘크리트의 콘시스턴시, 쳐오르기 속도에 의하여 큰 영향을 받는 것을 당연하지만 응결의 진행의 늦은 경우(온도가 낮을 때나 응결 지연제를 사용하였을 때 등)나 진동기로서 콘크리트에 진동을 주어 다지는 경우에도 측압은 영향을 받는다.

측압의 크기는 이와 같이 여러 요인에 의하여 영향을 받기 때문에 이것을 定量的으로 정의하기는 어려우며, 여기에서는 현재 제안되어 있는 실험식 가운데 콘크리트 표준 시방서 해설의 제안식과 토목설계편람의 수평압력식을 기술하기로 한다.

콘크리트 표준 시방서 해설의 제안식 : 대한토목학회 1969년판 콘크리트 표준 시방서 해설에는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하고, 단위 중량 2.4t/㎡, 슬럼프 10㎝ 이하의 콘크리트를 내부 진동기로 처넣는 경우의 산정식이 있다. 다음에 그 산정식과 콘크리트의 쳐오르기 속도와 측압의 관계를 나타내면 그림과 같다.

기둥의 경우



여기에서,

P : 측압(t/㎡)

R : 쳐오르기 속도 (m/hr)

T : 거푸집 안의 콘크리트의 온도 (℃)

H : 현안 지점으로부터 아직 굳지 않은 콘크리트의 높이 (m)

또한 거푸집 진동기를 사용하는 경우, 질은 콘크리트의 응결 지연제를 쓰는 경우에는 이 식의 측압 P의 값을 적당히 할증할 필요가 있다.

토목설계편람의 수평압력의 식:



위 식에서는 작업은 보통 흘려 넣어 다지는 것으로 가정하여 진동기를 사용하지 않을 때이고, 진동기를 사용하는 경우에는 그 정도에 따라 수평압력을 50%~100% 증가시켜 생각할 필요가 있다.

③ 측압의 분포

측압분포의 추정은 최대측압의 추정과 같이 곤란하지만, 여기에서는 하나의 방법으로서 ACI(미국콘크리트위원회)의 방법에 대하여 설명하기로 한다.

이 방법은 측압의 최대치 P를 구하고 (전술한 식으로부터), 동 P를 콘크리트의 단위중량 (r)으로서 나누어 유효 Head(h₀)을 구하는 방법이다. ACI에 의한 측압분포도는 그림과 같다.



 

ACI의 측압분포

(2) 거푸집의 재료와 허용응력도

① 널판에 대하여

널판은 콘크리트 구조물의 정도 혹은 외관에 큰 영향을 주기 때문에 재료의 선정에는 이러한 점들도 고려하여 결정해야 한다.

널판의 재료로서는 종래 목재를 사용하는 것이 많았었지만, 최근에는 銅製 및 합판이 그 耐久性이나 취급의 편리함에 따라 널리 사용하게 되었다.

더욱이 경량이어야 하기 때문에 경합금제나 합성수지제의 거푸집도 사용되는 듯 하지만 가격이 비싸기 때문에 별로 보급되지 않고 있다.

(가) 목제 거푸집

목제 거푸집은 원가가 싸고 경량으로서 가공이 용이하고, 단열성이 우수한 이점이 있으나, 내구성에서 전용을 많이 할 수 없고, 경우에 따라 거푸집 재료비로서 강제나 합판보다 비싼 것도 있다.

사용되고 있는 목재로는 삼나무와 소나무가 대부분이며 보통은 소나무를 사용하는 경우가 많다. 이것은 소나무의 가격이 싸기 때문이며 건조에 대한 비틀림이 적은 점에는 삼나무가 우수하다.

각종 목재의 허용응력도와 변형이 중요시되는 부재의 변형계산에 사용되는 탄성계수의 값을 예로 들면 <표1>과 같다.

(나) 鋼製 거푸집

강제 거푸집은 마무리 칫수가 정확하고, 조립해체가 용이하여 전용회수가 많고, 현장 관리도 하기 쉬우나 취급이 나쁘면 변형하던가, 거푸집 표면의 청소가 불충분할 경우, 또는 거푸집 사용기간이 오래될 때에는 콘크리트 면에 녹이 묻기도 한다. 또 한중 콘크리트에는 단열성이 나쁘고 양생비가 목재보다 많이 드는 결점점이 있다.

현재 시판되고 있는 강제 거푸집은 300㎜ ×1500㎜의 것이 표준치로서, 표준 칫수의 강제거푸집에 대하여 행한 하중시험의 결과로부터 산출된 겉보기의 단면계수 및 휨감성은 Z= 6.5㎥, EI = 5.9 ×10^-7㎏/㎠이다.

<표1> 목재의 허용응력도
 

인장록의 항복점 응력도는 약 3000㎏/㎠이지만, 응력 검토용으로서 안전율 1.25로 하여 σsa=2400㎏/㎠를 생각하면 좋다. 따라서 표준 강제거푸집의 저항휨 Moment는 Mmax = 2400 ×6.5 = 15600㎏ㆍ㎝로 바터재의 간격에 따른 최대 허용 하중은 위 표와 같다.

<표2> 鋼製 거푸집의 耐力
 

바터의 간격 (㎝)	30	60	90	120	150
최대허용하중(t/㎡) (등분포하중)	-	-	5.15	2.89	1.85

(다) 합판 거푸집

합판 거푸집은 목재 거푸집과 같이 가공이 우수하고, 합판 제작이 용이하여 어느 정도 목재가 및 강재 거푸집에 비교하여 경량이므로 대형거푸집 제작이 용이한 이점 등이 있다.

현재 합판에 대한 허용응력도의 규정은 없으나, 실험 결과로부터 판단하여 목재의 허용응력도를 적용하여도 좋을 것으로 생각된다. 또 탄성계수에 대하여는 합판의 구성법에 따라 현저하게 변화하지만 5ply(5층) 이상의 경우는 표판의 섬유방향의 탄성계수 (E₁₁)를 65,000㎏/㎠정도로, 또 이것과 직각 방향의 탄성계수 (E₁)를 50,000㎏/㎠ 정도로 보아도 지장이 없다.

또 밤나무합판 또는 나왕합판의 경우 대체로 E₁₁+E₁ = 115,000㎏/㎠로 보면 안전하다. 따라서 그 구성법에 의하여 E₁ 이 크게 되면 그만큼 E₁₁이 적게 된다고 생각하면 좋다.

② 바터재에 대하여

널판의 보강 및 연결에는 바터재를 사용한다.

바터재로서 보통 사용되고 있는 것은 목재, 강재(경량형강, 파이프 후렉시블 빔등) 가 있다.

목재 바터의 허용응력도는 널판의 경우를 참조하면 된다. 강제 바터는 강도가 강하고, 전용회수도 많기 때문에 경제적이고 어느 재질에도 사용할 수 있는 이점이 있다. 또 후렉시블 빔은 곡면 구조물에 자유롭게 적용된다. 일반적으로 사용되고 있는 경량형강 및 파이프의 단면성능은 <표3>에, 후렉시블 빔의 단면성은 <표4>에, 조립도는 아래와 같다. 또 경량 형강 및 파이프는 허용응력도 2100㎏/㎠을 취하면 된다.

<표 3> 각종 鋼製 바터材의 단면성능
 

			칫 수	단위 중량	단면적	단면2차 모우멘트		단 면 계 수		단면 2차반경
			A ×B ×t(㎜)	㎏/m	㎠	Ix(㎝4)	Iy(㎝4)	Zx(㎝3)	Zy(㎝3)	ix(㎝2)	iy(㎝2)
각 파 이 프			60 ×60 ×2.3 75 ×75 ×2.3	4.06 5.14	5172 6552	28.3   57.1		9.44   15.2		2.34   2.55
C 型 鋼			(A ×B ×C ×t) 60 ×30 ×10 ×2.3	2.25	2872	15.6	3.32	5.20	1.71	2.33	1.07
			75 ×45 ×15 ×2.3	3.25	4137	37.1	11.8	9.9	4.24	3.00	1.69
			100 ×50 ×20 ×2.3	4.06	5172	80.7	19.0	16.1	6.05	3.95	1.92
圓 파 이 프		2종	(A ×t) 48.6 ×2.9	3.27	4.16	10.91		4.49		1.62
		3종	48.6 ×2.4	2.73	3.48	9.32		3.83		1.64

<표4> 후렉시블 빔의 성능표
 

허 용 휨 모 우 멘 트	tㆍ㎝	80
허 용 전 단 력	t	1.1
휨 강 성	tㆍ㎝	3.1 ×106
최 소 內 휨 반 경	m	3.0
최 소 外 휨 반 경	m	3.0

후렉시블 빔의 조립도

③ Form Tie에 대하여

Form Tie는 보, 벽, 기둥 등의 측면 거푸집의 상호 간격을 유지하면서 콘크리트의 측압에 저항하기 위하여 사용되고 있다.

Form Tie로서는 燒鐵線을 사용하는 경우도 있으나, 특히 鋼製 거푸집에는 면판의 貴通個所에서 잘리는 등 결점이 많기 때문에 일반적으로 Form Tie로서는 시판되는 것을 사용하는 것이 좋다. Form Tie의 예는 그림과 같다.

휨-타이

(A)는 볼트를 비닐관의 가운데를 통하여 콘크리트가 굳은 후에 볼트를 빼어 회수하고 비닐관을 매몰시키는 것이고, (B)는 볼트를 목제 또는 플라스틱제의 콘(Cone)을 넣어 3부분으로 나누어 중간부의 볼트(세퍼레이터)는 콘크리트에 매몰시키고, 콘을 회수가호거 구멍을 메우는 형식이다.

Form Tie의 허용 응력도는 2100㎏/㎠을 취하면 충분히 안전하다.
 

설계예에 적용된 단면

(3) 거푸집의 설계 예

위 그림 같은 단면의 거푸집을 설계하여 보기로 한다.

① 설계조건

콘크리트의 단위중량 : 2.4t/㎥

작업하중 : 250㎏/㎡

콘크리트 쳐오르기 속도 : 1.5m/hr

거푸집안의 콘크리트 온도 : 20℃

허용응력도
 

木材 :	인장 σa = 105㎏/㎠ 전단 τ= 10.5㎏/㎠ 탄성계수 E = 72,000㎏/㎠
鋼材 :	휨인장 σa = 2,100㎏/㎠ 전단 τa = 800㎏/㎠ 탄성계수 E = 2,100,000㎏/㎠


② 측면 거푸집의 검토

--그림-- 

(가) 널판 (21㎜ 두께)

띠장 (핏치 30㎝)으로서 지지되는 연속보로 간주하여 해석한다.







(나) 띠장 (a=5㎝, h=10㎝)

縱바토(][ - 100 ×50 ×20 × 3.2핏치 60㎝)로서 지지되는 연속보로 간주한다.





(다) 縱 바터 (][ - 100 ×50 ×20 ×3.2)
Form Tie(φ13, 90㎝ 핏치)를 지점으로 한 단순보로 간주한다.



(라) Form Tie (φ13 棒鋼)



③ 내민 슬래브 거푸집


--그림--

(가) 널판 (21㎜두께)

띠장 (핏치 40㎝)으로서 지지된 연속보로 간주한다)



(나) 띠장 (b=5㎝, h=7.5㎝)

縱 바터(핏치 60㎝)로서 支持되는 연속보로 간주한다.



(다) 縱바터 (b=10㎝, h=15㎝)

바디틀 (핏치 60㎝)로 支持되는 단순보로 간주한다.



④ 윗 슬래브 거푸집

--그림--

(가) 널판 (24㎜ 두께)

띠장 (핏치 50㎝)으로 지지되는 연속보로 간주한다.



(나) 띠장 (b=5㎝, h=25㎝)

파이프 지지의 연속보로 간주한다.



⑤ 底板 거푸집

--그림--

(가) 널판(24㎜ 두께)

※가-더(Girder) 부분

縱 바터 (핏치 30㎝)로 지지되는 연속보로 간주한다.



※ 底板부분

가-더 부분과 같이 縱 바터로 지지되는 연속보로 간주한다.



(나) 縱 바터 (b= 10㎝, h= 10㎝)

받침 보(핏치 70㎝)로 지지되는 연속보로 간주한다.



3. 거푸집의 시공예

(1) 목재 거푸집의 시공예

이 교량은 디비닥 공법으로 기공된 경간 30m의 단순 가-더 복수 가-더 橋이다.본 공사에서 사용된 거푸집은 미관상 모두 목제 거푸집으로 되어 있다. 콘크리트 치기는 그림에 나타낸 바와 같이 제 1 회는 가-더부와 밑판, 제 2 회는 슬래브로서 2회로 나누어진다.



木製 거푸집의 시공예

(2) 銅製 거푸집의 시공예

--그림--

이 공사는 용량 58000㎘의 반 지하식 LNG 저장용 탱크를 대형 오픈 케이스 공법에 의하여 건설한 것이다. 측벽부의 거푸집은 그림에 나타낸 바와 같이 동제 거푸집을 널판으로 사용하고 Lift 4 m의 대형틀에 의하여 시공하였다.

또 최대 측압 P = 2.34t/㎡ 였다.

Ⅱ. 동바리 工의 設計와 施工

동바리 공은 콘크리트를 친 후 소정의 강도가 나올 때까지 일시적으로 지탱하는 가설 설비로서, 거푸집조, 철근조, 콘크리트를 칠 때의 鉛置荷重 및 水平荷重과 동바리공을 조립할 때로부터 해체할 때까지의 시간에 상정되는 하중(풍류수)에 대하여 충분히 안전하여야 한다.

1. 동바리공의 計劃

동바리공의 계획은 구조물의 형상, 칫수, 기초지반, 지형조건, 工期 및 동바리공의 조립설비 등의 시공조건을 충분히 고려하여 입안하여야 한다.

동바리공의 계획에 있어서 검토되어야 할 중요한 사항은 다음과 같다.

(1) 동바리공의 構造形式

동바리공의 구조형식은 구조물의 형상, 칫수, 기초지반, 지형 조건 및 동바리공의 조립설비의 규모에 따라 결정된다.

① 구조물의 형상칫수

구조물의 형상 칫수에 따라 전면식으로 할 것인가, 보식으로 할 것인가를 검토한다. 특히 높은 구조물의 경우는 보식이 유리한 경우가 많다.

② 기초지반 및 지형조건

도시, 하천수역, 산간, 평지 등 시공지점의 기초지반이나 지형조건을 고려할 필요가 있다.

예를 들면, 하천 수역이나 교통이 번잡한 도시 지역에 동바리공을 가설할 때에는, 될 수 있는 대로 동바리공이 점유하는 면적이 적어야 하고 교통이나 하천의 흐름을 저해하지 않는 공간을 확보하는 구조형식으로 할 필요가 있다. 더욱이 기초지반의 良不에 따라 동바리공의 구조형식이 좌우된다.

③ 동바리공의 조립설비 규모

동바리공 가설 지점의 자재 운반이나 조립에 사용되는 기계 설비의 설치조건에 따라 동바리공 부재의 조립 및 해체시의 최대하중이 제한되며, 그거에 맞는 구조형식으로 하여야 한다.

(2) 동바리工의 材料

동바리공에 사용되는 재로는 목재와 강재가 대부분이며, 최근에는 재료의 균등성, 단면성능중량, 시공 精度, 전용성 및 경제성 등으로 강재(특히 공장생산에 의한 강제품)를 사용하는 일이 많아지고 있다. 그러나 시공지점의 지리적 조건이나 규모에 따라 목재를 사용하는 편이 경제적인 경우가 있기 때문에 재료의 선정에 있어서는 충분한 고려가 있어야 한다.

(3) 동바리공의 細部計劃

동바리공의 조립순서, 안전성 및 작업성을 고려하여 조립 해체의 방법 등을 세부에 걸쳐서 입안해야 한다.

(4) 동바리공의 전용계획

동바리 工材의 전용은 工費를 줄이는 중요한 요소가 되기 때문에 고정 및 전용하는 경우 작업성 등을 충분히 검토하여 전용계획을 입안해야 한다.

2. 동바리工의 設計

동바리공재의 가설재로서 대부분 빈번히 轉用되기 때문에 재료의 전용기록을 확실히 하기 어렵고, 시공 精度나 하천에 가설되는 동바리공과 같이 流木 등의 충돌에 의하여 예측할 수 없는 상태가 생기는 일도 있다. 또 동바리공의 dln에서는 많은 작업원이 작업을 하기 때문에 붕괴로 인한 재해가 생길 우려도 있다. 따라서 동바리공 부재의 설계는 면밀하게 하고, 사용재료에 대하여서도 충분한 검토가 필요하다.

(1) 동바리공에 작용하는 하중

동바리공에 작용하는 하중에는 연직하중과 콘크리트를 칠 때의 偏心荷重, 동바리공 조립시의 施工誤差에 따라 鉛置荷重 작용시에 생기는 수평 하중 등이 있다. 또 공바리공의 가설기간은 일반적으로 짧기 때문에 태풍 등의 영향을 고려할 필요까지는 없다.

① 鉛置荷重

연직하중으로서는 구조물, 거푸집 및 동바리공 自重 등의 死荷重, 콘크리트를 칠 때의 작업원이나 타설기계의 중량등에 의한 活荷重등이 있다.

콘크리트의 단위 중량은 2.5t/㎡, 거푸집 및 동바리공의 자중은 설계도로부터 구하며, 活荷重에 대하여는 현장의 상황에 따라 다르지만, 일반적으로 250㎏/㎡이상으로 하는 것이 좋다. 活荷重의 참고치를 DP로 들면 <표 5>와 같다.

<표5> 活荷重의 참고치



② 水平荷重

수평하중은 前述한 바와 같은 원인에 의하여 발생하며, 설계에 고려되어야 될 값의 참고치의 예는 <표6>와 같다.

<표6> 수평하중의 참고치
 

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도로교 동바리공의 경우, 수평연결, 빗장 및 빗장설치부에 대하여는

하중작용위치-동바리공의 상단

작용방향 - 橋軸의 횡단방향

a. 현장맞추기 조립 동바리공(거푸집은 거의 수평)

: 연직하중의 5%

b. 공장제작 精度의 조립 동바리공(거푸집은 거의 수평)

: 연직하중의 2.5%

c. 거푸집의구배(tanΘ)에 의한 값이 a,b의 각 값을 초과하는 경우

: 연직하중 ×cosθㆍsinθ

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(2) 동바리공의 재료와 허용응력도

동바리공에 사용되고 있는 재료는 많은 轉用에 따라 재료의 轉用紀錄이 확실치 않은 경우도 있고, 또 가설물이기 때문에 施工精度 및 관리는 영구 구조물에 비교하여 떨어지는 경우가 많다.

그러나 동바리공은 조립으로부터 해체까지에 발생하는 모든 하중을 확실하게 지지하고, 타설한 콘크리트가 소정의 강도에 달할 때까지는 유해한 응력을 생기게 해서는 안되기 때문에 재료의 선정, 허용응력도의 취급방법에 대하여는 충분히 검토하여야 한다.

① 木材

동바리工材로 사용되는 목재의 허용응력도는 <표7>과 같다.

<표7> 동바리공用 목재의 허용응력도(㎏/㎠)
 

	목재의 종류	섬유방향			섬유직각방향※
		횡	압축	전단	압축	전단
침엽수	적송, 흑송, 낙엽송, 노송나무, 솔송나무	135	120	10.5	25	15.5
	삼목, 왜전나무, 가문비나무	105	90	7.5	20	11
광엽수	떡갈나무 밤나무, 참나무	195 130	135 105	21 15	45 35	31.5 22.5


※참고치

이 표의 값은 木橋나 가옥의 설계에 사용되는 長期 허용 응력도의 약 5할이 증가한 것이다. 이것은 가설용 목재는 소모가 심하고, 전용할 수 없는 경우도 많으며 영구 구조물과 같은 정도의 내용 년수를 고려할 필요가 없기 때문이다.

또한 목재를 동바리공재로서 사용하는 경우 표에서도 알 수 있듯이 섬유직각방향의 강도가 섬유방향의 약 1/4~ 1/6임에 주의하여야 한다.

② 鋼材

동바리공재로서 사용되는 강재의 허용응력도는 <표8>과 같다.

<표8> 강재의 허용응력도
 

강재의 종류	①항복점	②인장강도	①×2/3	②×1/2
	㎏/㎟	㎏/㎟	㎏/㎟	㎏/㎟
SS41 SM41 STK41 STK51	24 24 24 36	49~63 41~52 750	1600 1600 1600 2400	2450 2050 2050 2500

(가) 鋼材의 허용 휨 응력도 및 압축응력도는 해당 강재의 降伏强盜의 2/3 이하(항복강도가 확실하지 않은 것은 인장강도의 1/2이하)

(나) 강재의 허용 전단 응력도는 해당강재의 허용인장 강도의 4/5 이하

또한 강재를 支柱로 사용하는 경우의 허용좌굴응력도는 <표9>와 같다. 좌굴길이 (l_k)는 부재의 支授狀態에 따라 상이하고 그 취급방법은 <표10>과 같다.

<표9> 동바리공용 강재의 허용좌굴응력도



<표10> 좌굴 길이 (l_k)
 

部 材 의 支 持 狀 態	一端自由 他端固定	兩端힌지	一端힌지 他端固定	兩端固定	兩端힌지 中間支持	兩端固定 中間支持
ℓk	2ℓ	ℓ	0.71ℓ	0.5ℓ	0.5ℓ	0.35ℓ

③ 각종 鋼製品

동바리공재로서 많이 사용되고 있는 주요공장생산 강제품은 다음과 같다.

지주로서 사용되는 강제품은 전면식 동바리공에 있어서는 일반적으로 單管,파이프 써포오트 및 틀조의 각지주,보식 동비리공의 지주로서는 일반적으로 조립 지주가 사용되고,支點反力이 적은 경우에는 파이프 써포오트가 사용되는 경우도 있다.각 지주의 지지력 및 單管과 파이프 써포오트의 단면성능은 각각 <표11> 및 <표12>과 같다.



<표11> 각종 鋼製支柱의 지지력
 

鋼製지주의 종류	허용하중(t)	설계용축방향 압축력(t)*	설계용좌굴장 (m)*
단관지주	-	2.4~2.6	2.0 (Kc = 1.0)
파이프 써포오트	1.0~2.0	2.3~3.0	2.40 (Kc = 1.6)
틀組지주	5.0~7.8	6.3~11.2	1.55~2.00
조립지주	5.0~20.0	20.5~30.7	4.00 (Kc = 1.0)

※ 강관비개의 강도계산 방법에 의한 양닫힌지때의 값

<표12> 單管 및 파이프 써포오트의 단면특성
 

종 류		칫수(㎜)		단면적 ㎠	단면2차 모우멘트 ㎝4	단면계수 ㎤	단면2차 반경 ㎝	단위중량 ㎏/m
		외경	두께
단 관	2종(STK41)	48.6	2.9	4.16	10.91	4.49	1.62	3.27
	3종(STK51)	48.6	2.4	3.48	9.32	3.83	1.64	2.7
써포오트 파이프	내관3종(STK51)	48.6	2.4	3.48	9.32	3.83	1.64	2.73
	외관2종(STK41)	60.5	2.3	4.20	17.8	5.89	2.06	3.30

품명	규격	칫수(㎜)	중량(㎏)
파이프써포오트	장척물	2,870~4,090	14.4
〃	정척물	2,270~3,480	13.5
〃	단척물	1,210~2,120	10.7

용도 : 거푸집 동바리공으로서 사용한다.

파이프 써포오트,틀組支柱 및 組立支柱의 구조와 形狀는 아래 그림과 같다.

--그림--

동바리공 보로서 보급되고 있는 조립보의 지지력 값은 <표13>와 같다. 

<표13> 각종 조립보의 허용지지력
 

명 칭	허용휨 모우멘트	단부허용 전단력(t)	비 고
페코빔, 도식빔	1.4	2.5	소형조립보
하이코 V 270	1.95	1.6	소형조립보
미들거더 V 500	5.0	5.0	중형조립보
페코거더 V 800	15.0	15.0	중형조립보
하이코V 900E	25.0	20.0	중형조립보
페코거더 V 800 더블스티 부착	53.5	15.0	대형조립보
하이코 V 900E 씽글스티 부착	70.0	20.0	대형조립보
하이코 V 900E 더블스티	100.0	20.0	대형조립보

페포빔 및 페코거더의구조와 형상은 다음 그림과 같다.

--그림--


3.동바리공의 設計圖

다음과 같은 pc穴明床板橋에 대한 설계예를 든다.



PC 穴明橋 斷面圖

(1)설계조건

① 콘크리트의 단위중량 : 2.5t/m³

② 작업하중 : 150kg/m²

③ 거푸집 중량 : 100/kg/m²

④ 수평하중 : 연직하중의 2.5%

⑤ 허용응력도

강재(SS 41)

휨인장 σ_a = 1,600㎏/㎠

전 단 τ_a = 800㎏/㎠

탄성계수 E = 2,100,000㎏/㎠

(2) 페코거더의 검토

페코거더의 V-800C형을 사용한다.

① 거더길이 : 12.450~13.250m

② 허용허용 : q_a= 1.71t/m

③ 허용휨모우멘트 : M_a = 37.4tㆍm

④ 허용端部反力 : R_a= 11.3t
 

(가) 하중

ⅰ) 거더부분

콘크리트 : (1.30 ×4.50 ×- 1/4 ×pi ×1.00³ ×3) ×2.5t/㎥ = 8.738t/m

작업하중 : 0.150t/㎡ ×4.50 = 0.675

거푸집 : 0.100t/㎡ ×4.50 = 0.450

--------------------------------------------------------
                            9.863t/m 
                          (2.192t/㎡)

ⅱ)켄터레바부분

콘크리트 : 1/2 ×(0.250 + 0.450) ×1.875 ×2.5 = 1.641

작업하중 : 0.150 ×1.875 = 0.281

거푸집중량 : 0.100 ×1.875 = 0.188

---------------------------------------------
                             2.110 t/m


(나) 페코거더에 작용하는 단면력

①= 2.110t/m ×1/2 = 1.005 t/m＜ q_a = 1.71t/m

②= 1.055 + 1/0.650 ×(2.192 ×0.300² ×1/2)= 1.207t/m＜ q_a

③= 1/0.650 ×2.192 ×0.300 ×0.500 + 2.192 ×0.650 ×1/2 = 1218 t/m＜ q_a

④= 2.192t/㎡ ×0.650 = 1.425t/m ＜ q_a

Mmax = 1/8 ×1.425 ×12700² =28.7t/m ＜ MA= 37.4tㆍm

※ 端部反力

① = 1/2 × 1.055 × 12.700 + 1.00 = 7.70t

② = 1/2 × 1.207 × 12.700 + 1.00 = 8.66t

③ = 1/2 × 1.218 × 12.700 + 1.00 = 8.73 t

④ = 1/2 × 1.425 × 12.700 + 1.00 = 10.05t < 11.3t

이상의 결과로부터 사용하는 페코거더는 허용치 이내이기 때문에 안전하다.

--페코거더--

(3) 橋脚防水材 및 受臺의 검토

① 거더受材 (ⓐ 部材)

 

교각 방수대

(가) 단면특성치

 H-200times 200times 8times 12 를 사용하면

Z = 470㎠, I = 4700㎝^4

(나) 단면력

荷重圖 아래 그림으로부터

Mmax = 1/4 ×10.050 × 1.400 = 3.518 t CDOT m

Smax = 1/2 ×10.050 = 5.025 t



ⓐ 부재 하중도

(다) 응력도

σ= 351,800 / 470 = 749㎏/㎠ < σa = 1600㎏/㎠

τ= 1.5 ×5025 / 20 ×0.8 = 471㎏/㎠ ×τa = 800㎏/㎠


② 受臺 (ⓐ 부재 그림 참조)



ⓑ 부재 하중도

그림에 나타낸 바와 같은 受臺에 대하여 검토하기로 한다.

(가) 강재의 매입길이(x')

 

(나) 매입부분 콘크리트의 支壓應力



(다) 鋼材응력도

M = 1,307,000㎏ㆍ㎝  

S = 20,100㎏

Z = 1,280㎤

A = 35 ×1.2 = 42㎠
 

σ=	M	=	1370000
	Z		1280

= 1020 ㎏/㎠ < σ_a = 1600㎏/㎠


③ 均部材(ⓒ 부재)


ⓒ 부재 하중도

(가) 하중

위 그림의 하중상태에서 q는 캔티레바 슬래브의 하중을 고려한 값을 사용한다.

q = 1/2 ×2110 = 1055 t/m

p = 8.66t

(나) 단면력

R_A = 1/1.5 ×(8.66 ×2.150 + 1.055 ×1.400 ×1.450) = 13.840t

Mmax = 8.66 ×0.650 + 1.055 ×0.650² ×1/2 = 5.852 tㆍm

Smax = 8.660 + 1.055 times 0.650 = 9.346 t

(다) 응력도

강재는 H-250 ×250 ×9 ×14를 사용하면

Z = 862㎤, I = 10,800㎝^4,

A = 25 ×0.9 = 22.5㎠
 

σ=	M	=	585,200	= 680 ㎏/㎠ PREC sigma_a = 1600㎏/㎠
	Z		862

 

τ=1.5	S	= 1.5 ×	9346	= 623㎏/㎠ < τa = 800㎏/㎠
	A		22.5


④ 브라켓트 (ⓓ 부재)

(가) 단면력

ⅰ) 수평부재(단순보로 간주)
 

RA =	1	(13.840 ×1.300 - 13.840 ×0.100) = 11.072t
	1.50




R_B = 2 ×13.840 - 1.072 = 16.608t

Mmax = 11.072 ×0.200 = 2.214 tㆍm

ⅱ) 斜材


 

T1 =	RB	=	16.608	= 9.589t
	tan60。		1.73205




T2 =	RB	=	16.608	= 19.177t
	sin60。		0.86603


(나) 응력도



⑤ 브라켓受臺 (ⓔ 부재)



브라켓트 受臺



⑥ 수평재와 受臺의 연결볼트 (<그림 23> 참조)



φ25 볼트 4本을 사용하면

A = 4.908㎠
 

τ=	9589	= 490㎏/㎠ < τa = 800㎏/㎠
	4 ×4908

(4) 페코써포오트



페코써포오트 하중도

① 거더受材 생략

② 페코써포오트

페코써포오트에 사용하는 최대반력
 

R max = 1/2 times 10.05 +	1	×(0.475 times 10.05) = 11.39t
	0.75


페코써포오트 1본당 허용 耐力

P = 16.0t > R max = 11.39t 이므로 안전하다.

③ 연결재 및 빗장



페코써포오트, 빗장 및 연결재







4. 동바리공의 시공예

동바리공의 시공예

이 교량은 후레시네공법으로 시공된 支間 27m의 單純穴明板橋이다. 본 공법은 비교적 높은 장소에 가설되기 때문에 동바리공은 보식으로 되어 있다. 중간에 지주로서 페코써포오트(p-16)을 쓰고, 端部는 橋臺에 매입된 브라켓트 (H綱)로서 지지되고 있다. 보는 페코거더(V-800C)를 사용하였다.

[정숙(오종환)]

간단한것 없나.