중공슬래브의 해석, 설계, 시공 및 보수 ․보강 지침

[bigman]

1. 중공슬래브의 해석, 설계, 시공 및 보수․보강 지침

 중공슬래브의 해석, 설계, 시공

및 보수‧보강편

제 1 장 중공슬래브의 해석,설계,시공 및 보수‧보강

1.1 총칙

1.1.1 적용범위

이 지침은 마주보는 2변이 자유단이고, 다른 2변이 지지된 RC 중공슬래브교의 설계에 적용된다.

[해설]

슬래브교는 지지조건에 따라 단순슬래브교, 연속슬래브교, 강절로 지지된 라멘슬래브교 등으로 구분되고 단면내에 중공의 설치 여부에 따라 속이 찬 일반 슬래브교와 중공 슬래브교로 구분할 수 있다. 이 지침은 지간에 대한 슬래브의 폭이 비교적 넓고 마주보는 2변이 자유단이며, 다른 2변이 여러 가지 경계조건에 의하여 지지된 중공 RC슬래브교의 설계에 적용된다. 만약, 슬래브 단면에 프리스트레스가 도입되는 경우는 관련된 설계기준을 적용하도록 한다.

슬래브교의 적용지간과 관련하여 도로교 설계기준에서는 명시적으로 규정되어 있지 않다. RC 중공 슬래브교는 RC 슬래브교와 RC T빔교의 중간에 위치하는 형식이다. 사용재료의 강도에 따라 다르지만 일반적으로 단순지지 형식의 경우, RC 슬래브교가 3～10m, RC T빔교가 10～25m 정도인 점을 감안하면 중공 슬래브교의 적용지간은 대략 10～15m 정도이다. 연속교의 경우에는 13～20m 정도로 확대할 수 있다.

1.1.2 관련설계기준

RC중공슬래브교의 설계에 있어 본 지침에 규정되어 있지 않은 규정에 대해서는 도로교설계기준 및 콘크리트 구조설계기준의 관련규정을 적용하도록 한다.

[해설]

본 지침은 RC 중공슬래브교를 설계하는데 있어 만족하여야 할 최소규정만을 설정하고 있다. 따라서, 본 지침에 규정되어 있지 않은 사항에 대해서는 도로교설계기준과 콘크리트구조설계기준의 관련 규정을 적용하여 설계하도록 한다.

1.2 단면결정

1.2.1 슬래브 단면결정

슬래브 단면의 각 부 치수는 아래와 같이 결정하는 것이 좋다.

(1) 슬래브의 판 두께는 지지형식에 따라 결정되나 단순지지 형식의 경우는 지간의 1/20～1/14정도로 설계하는 것이 좋다.

(2) 슬래브의 폭은 차도 폭, 보도 폭, 슬래브의 연단거리, 중공관의 배치 등을 고려하여 결정한다.

(3) 캔틸레버 길이는 2m를 크게 초과하지 않도록 하고 지점두께는 300～600mm, 선단두께는 150～200mm 정도로 한다

[해설]

(1)에 대하여 : 우리나라 도로교설계기준에서는 슬래브교의 최소 판두께를 25cm로 규정하고 있지만 중공슬래브교의 상하 슬래브 최소 두께를 고려하면 이 규정은 의미가 없어진다.

일반적으로 중공슬래브의 경우, 판 두께는 단순지지 형식의 경우 지간의 1/20～1/14의 값을 설계하면 된다. 다만, 1/20에 가까운 값을 취하면 단면 두께가 작아져 콘크리트의 응력이 커져서 압축측 철근이 필요하게 되어 복철근단면으로 설계하는 경우가 발생하게 되고 또한, 인장철근도 중공 1블럭마다 많은 양의 배근이 필요하게 되어 복잡해질 수 있다. 따라서 1/20에 가까운 값을 취하는 경우에는 주의가 필요하다. 참고로 <표 1.2.1>은 이를 고려하는 경우의 지간거리에 따른 슬래브의 두께를 나타낸 것이다.

한편, 연속교 형식에서는 단순교에 비해 보다 작은 값을 취하게 되며 일본도로공사에서는 지간의 1/20+5cm의 값을 표준적으로 사용하고 있다. <표 1.2.2>는 연속교의 지간길이에 따른 판 두께의 예이다.

지간길이(ℓ)	판 두께(h0)	지간-판 두께 비(ℓ/h0)
13m	750	1/17.3
15m	800	1/18.8
17m	900	1/18.9

지간길이(ℓ)	판 두께(h0)	지간-판 두께 비(ℓ/h0)
15m	800	1/20 + 50mm
18m	950	1/20 + 50mm
20m	1050	1/20 + 50mm

(2)에 대하여 : 슬래브의 폭은 우선적으로 차도의 폭과 보도의 폭을 고려하여 결정한다. 그리고, 본 지침의 2.2항의 중공관의 크기, 이격거리 및 연단거리 등을 고려하여 적절하게 보정하도록 한다.

1.2.2 중공관의 배치

중공관의 크기와 배치는 아래 규정을 만족하는 범위에서 적절하게 선택한다.

(1) 중공관의 크기는 상하부 슬래브 두께 규정을 만족하는 범위에서 결정한다. 단, 중공관의 최대지름은 120cm 이하로 한다.

(2) 중공슬래브의 중공비는 일반적으로 80%이하가 되도록 설계해야 하며, 중공슬래브의 장점을 고려하면 중공비는 대략 60～80%정도 되도록 설계하는 것이 유리하다.

(3) 중공관과 중공관 사이의 순간격(복부폭)은 25cm 이상 또는 슬래브 두께의 1/5 이상으로 한다.

(4) 슬래브의 상부 최소두께는 20cm로 하고 하부 최소두께는 10cm로 한다.

(5) 연단거리는 30cm 이상으로 한다.

[해설]

(1), (2)에 대하여 : 중공슬래브의 장점은 슬래브 내부에 중공을 설치하여 슬래브교의 단점인 자중을 줄이는 것이다. 따라서, 가능하면 큰 중공관을 설치하는 것이 유리하다. 그러나, 지나치게 큰 중공관을 설치하면 휨에 대한 단면 강성이 작아져 압축측 콘크리트에 큰 휨응력이 발생하게 된다. 이를 고려하면 중공비는 대략 70% 이하가 되도록 설계하는 것이 유리하다. <표 1.2.3>은 <표 1.2.1>의 지간과 슬래브 두께를 가지는 교량에 대해서 (4)항의 슬래브 최소두께를 고려하여 최대 중공관을 설치하는 경우의 중공비를 나타낸 것이다. 중공비는 대략 60～70% 수준으로 적정한 값을 가지게 된다. 따라서, 중공관의 크기는 슬래브 상하 최소 두께 규정을 만족하는 최대 값으로 선정하여도 큰 무리가 없다.

지간길이(ℓ)	판 두께(h0)	중공관 지름(D)	중공비(D/h0)(%)
13m	750	450	60.0
15m	800	500	62.5
17m	900	600	66.7

(3)～(5)에 대하여 : 현 도로교 설계기준에는 중공관 배치를 위한 최소규정 값을 두고 있다. <표 1.2.4>는 중공관 설치를 위한 각 국의 제한규정을 비교하여 나타내고 있으며, 우리나라의 규정을 그림으로 나타내면 <그림 1.2.1>과 같다.

중공관의 순간격은 (1)항에서 언급한 것과 같이 자중을 줄이기 위해서는 작게 두는 것이 유리하다. 그러나 전단력은 중공관 사이의 콘크리트 단면에 의해 대부분 저항하게 되므로 지나치게 중공관 간격을 작게 하면 취성적인 전단파괴의 위험이 커지게 된다. 또한, 간격이 작아지게 되면 콘크리트 타설시 문제가 발생할 수 있다. 이런 점을 고려하여 도로교 설계기준에서는 중공관의 간격을 25cm 이상 또는 슬래브 두께의 1/5이상이 되도록 최소규정을 두고 있다.

참고로, 중공관 간격을 다르게 한 횡방향 단위부재 실험결과에 의하면 초기거동은 중공관 간격에 관계없이 유사하고 극한상태에서는 간격이 큰 경우가 강성이 다소 증가하였다. 그렇지만, 사용하중 상태에서의 거동은 크게 차이가 나지 않는다. 따라서, 전단에 대한 안전과 시공성이 확보되는 범위 내에서 중공관의 간격을 최소로 하는 것이 유리하다.

상부슬래브의 최소두께는 차륜하중이 슬래브의 두께가 가장 얇은 중공관의 중심 위에 직접 위치하는 경우를 고려하여 정해진 것이다. 하부 두께는 철근의 배근과 부력으로 인한 중공관의 부상 등을 고려하여 설정한 값이다. 미국 AASHTO의 경우 상하부 두께를 14cm로 동일한 값으로 채택하고 있으나, 우리나라의 경우 상부 두께는 다소 크지만 하부두께는 다소 작게 설정하고 있다. 여기서 규정한 중공하부의 두께 10cm는 최소 두께규정이므로, 시공성을 고려하여 중공하부의 두께를 결정하는 것이 좋다.

구분(단위:cm)		중공상부의 최소두께	중공하부의 최소두께	중공과 슬래브 측면과의 최소 폭	중공간의 순간격
도로교설계기준(한국)		20	10	30	25또는
도로교표준시방서(일본)		15	10	30	15또는
도로설계요령 (일본도로공단)	직교	15	10	30	25
	사교	17.5	12.5	30	25
AASHTO(미국)		14	14	14	중공관 중심 거리는 슬래브 두께 이상

슬래브의 측면에서 첫 중공관까지의 거리인 연단거리는 난간 철근이 배치되고 복부 위치에서 배근이 복잡하게 되므로 콘크리트 타설이 용이하도록 충분한 간격을 유지하여야 한다. 도로교설계기준에서는 30cm의 간격을 유지하도록 최소규정을 두고 있다.

1.2.3 격벽

(1) 교량받침이 설치된 지점부에는 두께 30cm 이상의 격벽을 설치한다.

(2) 지점의 중앙부에는 적당한 두께의 격벽을 설치하는 것이 좋다.

[해설]

(1)에 대하여 : 교량 지점부의 받침에는 설계하중에 의한 큰 반력이 발생한다. 이로 인한 상부구조의 전단파괴, 지압파괴 등을 방지하기 위해서는 충분한 강성을 갖는 격벽을 설치하여야 한다. 도로교설계기준에서는 <그림 1.2.1>에서와 같이 30cm 이상의 격벽을 설치하도록 규정하고 있다. 본 지침의 3.4항과 같이 중공단면이 전단력에 충분히 저항 가능하도록 격벽을 연장한다.

(2)에 대하여 : 슬래브교의 단면은 최대설계하중에 저항 가능하도록 설계되므로 중간 격벽이 없어도 구조적인 문제점은 없다. 다만, 편심하중에 의한 비틀림에 대해 효과적으로 저항하기 위해서는 지점 중간부에 격벽을 설치하여 비틀림 강성을 확보하는 것이 바람직하다. 격벽의 두께는 약 30cm 정도로 하면 된다.

1.3 설계단면력의 산정

1.3.1 구조해석 일반

(1) 설계단면력을 계산할 때는 도로교설계기준의 설계하중편에 제시된 차륜하중과 차선하중을 동시에 고려하여 최대단면력으로 설계한다.

(2) 캔틸레버판이 있는 경우에는 켄틸레버판의 영향을 고려하여 구조해석하여야 한다.

(3) 지점반력 및 받침선 방향의 단면력은 받침의 배치 및 사각의 영향을 고려하여 계산하여야 한다.

[해설]

(2)에 대하여 : 캔틸레버 슬래브가 있는 교량의 경우에는 캔틸레버 슬래브에 작용하는 하중 및 강성의 영향을 고려한다. 이 때 하중은 <그림 1.3.1>과 같이 슬래브의 연단에 집중하중과 모멘트로 치환하여 고려할 수 있다. 단, 보도와 차도의 구별이 없고, 차도부분의 내민 길이가 0.25m 이하인 캔틸레버부분을 갖고 있는 슬래브교에 대해서는 캔틸레버판이 없는 슬래브교와 같이 단면력을 계산하여도 좋다.

(3)에 대하여 : 지점반력과 받침선 방향의 단면력은 받침의 종류, 받침의 간격 및 사각 등에 의하여 그 분포가 변화하기 때문에 받침의 종류, 받침의 배치 및 사각의 영향 등을 고려하여 계산하여야 한다.

1.3.2 구조해석 방법

단면력을 결정하기 위한 해석은 받침부의 조건 및 사각을 고려하여 판이론에 따라 수행하거나, 또는 부재의 적절한 단면 물성 값을 도입한 격자해석법 및 유한요소법에 의해 수행하는 것을 원칙으로 한다. 단, 사각이 60o를 초과하는 사교나 곡선교에 대하여 판요소를 사용한 유한요소법이나 격자해석법을 적용할 때에는 오차발생 가능성에 주의하여 해석모델을 구성해야 한다.

[해설]

슬래브의 해석방법에는 보 이론에 의한 방법, 판 이론에 의한 방법, 격자해석법, 유한대판법, 유한요소법 등이 있다. 보 이론에 의한 방법은 정밀도나 신뢰도에 문제가 있으므로 적용하지 않아야 한다. 우리나라 도로교설계기준에는 판 이론에 의하여 슬래브교를 해석하도록 규정하고 있으며, 지지조건이 복잡한 경우 혹은 곡선교와 사교와 같은 경우에는 격자이론과 유한요소법 등의 해석방법을 허용하고 있다.

판 이론에 의한 방법으로 중공슬래브교를 해석할 때에는 이방성판으로 단면력을 계산하는 것이 바람직하지만 1.2.2의 최소치수 규정을 만족하는 경우에는 등방성판으로 보고 단면력을 계산하여도 좋으며, H. Olsen 도표를 사용하는 등의 근사적인 해석방법을 사용하여도 좋다.

판 요소를 사용하는 유한요소법이나 격자해석법을 적용하는 경우에는 중공슬래브교의 설계 조건에 따라 주의가 필요하다. 즉, 일반적으로 사용되는 정도의 사각(사각 60o 정도), 중공비 및 이격거리를 갖고, 지간과 지지점에 다이아프램이 설치되어 있는 중공슬래브교에 대한 해석에는 판 요소를 사용하는 유한요소법이나 격자해석법이 큰 무리 없이 적용될 수 있다. 그러나 사각이 60o를 초과하는 사교나 곡선교의 경우에는 해석모델의 정밀성에 따라 20% 이상의 오차가 유발될 수 있으므로 주의가 필요하다.

격자해석법은 슬래브의 모든 영역에 퍼져있는 휨 강성 및 비틀림 강성을 가장 가까이에 있는 등가의 격자 보 요소에 집중시킨 <그림 1.3.2>와 같은 모델을 구성하여 해석하는 방법이다. 슬래브의 종방향(longitudinal direction) 강성은 종방향 보 요소에 집중시키고, 횡방향(transverse direction) 강성은 횡방향 보 요소에 집중시킨다. 이때, 슬래브의 임의의 위치에서 직교 양방향의 비틀림(torque)의 크기와 뒤틀림(twist)의 크기가 각각 같아야 하지만, 등가 격자해석법에서는 물리적이나 수학적으로 절점의 직교 양방향으로 비틀림이나 뒤틀림의 크기가 자동적으로 같게 해 줄 방법이 없으며, 모멘트가 직교 양방향의 곡률에 영향을 받는 것을 고려할 수 없으므로 오차가 유발될 수밖에 없다. 그러나, 다행히 West (1973) 등에 의하여 수행된 엄밀한 수치 해석과 여러 실험 등의 연구 결과, 이러한 단점을 극복하기 위하여 세밀한 격자망을 구성하는 경우 대부분의 설계를 목적으로 하는 해석에서는 격자에 분포된 모멘트를 통해 구한 휨 응력이 충분히 정확하다고 보고되었다.

따라서 격자해석법을 적용할 때에는 다음의 모델링 및 해석방법에 따르는 것이 바람직하다.

1. 모델링 방법

중공슬래브교에서 격자해석이론을 사용하는 경우 격자망의 구성은 다음과 같이 하는 것을 원칙으로 한다(도로교 설계 요령).

1.1 교축방향 부재의 모델링

∙주형은 중공사이의 중심위치로 한다.

∙양측 단부의 주형은 슬래브 연단과 연단에 인접한 중공과의 중심위치로 한다.

∙전단면의 중심축 위치를 계산하고, 중심축에 관한 각 주형의 단면 2차 모멘트를 계산한다.

∙중공을 같은 면적의 구형공간으로 치환하고(<그림 1.3.3>) 중공슬래브 전단면의 비틂 상수를 계산하여 주형개수로 등분하여 이를 각 주형의 비틂 상수로 한다. 전단면의 비틂 상수는 식 (1.3.1)에 의하여 구한다.

∙내민보(cantilever) 부분은 하중으로 생각해도 좋다.

(1.3.1)

여기서,

( : 중공관의 지름)

1.2 교축 직각방향 부재의 모델링

∙가로보는 주형과 직교하도록 배치하기로 하고, 부재의 간격은 유효지간의 1/4 이하로 등분으로 한다.

∙각 부재의 유효폭(B)은 분할폭으로 한다. (그림 1.3.4)

∙각 부재의 비틂 상수는 식 (1.3.2)에 의하여 구한다. 여기서, β는 지간/슬래브 폭 비에 따른 값이며, <표1.3.1>과 같다. 복부를 고려할 때는 중관관의 크기와 배치 등을 고려하여 복부폭( )을 정한다. (그림 1.3.4)

- 복부를 무시할 때

(1.3.2.a)

- 복부를 고려할 때

(1.3.2.b)

지간/슬래브폭	β
1.0	0.1406
1.1	0.1540
1.2	0.1661
1.3	0.1771
1.4	0.1869
1.5	0.1958
1.7	0.2108
2.0	0.2287
2.5	0.2494
3.0	0.2633
4.0	0.2808
5.0	0.2913
7.0	0.3033
10.0	0.3123
	0.3333

<그림 1.3.4> 부재단면 치수

2. 모델링의 주의사항

∙설계자가 구조물이 어떻게 거동하기를 원하는 지를 염두에 두고 설계에 반영하여야 한다. 즉, 프리스트레스된 부분이 있다면 이에 평행하게 보를 위치시키거나, 단부보가 있는 곳에는 이를 따라 격자 보요소를 위치시켜야 한다.

∙실제 구조물에서 어떻게 힘이 분포하는 가를 고려하여야 한다. 예를 들어, 각 단부 격자요소는 상판 단부에서의 수직전단흐름의 합력과 거의 같은 값을 지니도록 하여야 한다.

∙아주 좁은 슬래브의 경우에는 종방향 격자 보요소를 하나의 요소로 이상화할 수 있으며, 상판이 매우 넓거나 설계조건이 매우 까다로운 경우에는 약 20개의 요소로 이상화하면 충분하다.

∙횡방향 격자요소의 간격은 집중하중을 받는 경우에 종방향 격자요소를 따르는 하중의 분포를 정확하게 고려하기 위해 충분히 작아야 한다. 즉, 횡방향 격자요소의 간격은 유효지간의 1/4보다 작아야 한다. 또한, 내부 지점과 같이 갑작스럽게 변화하는 구간에서는 좀더 촘촘하게 격자요소를 배치해야 한다.

∙사각이 20o보다 작은 단순 지지된 상판은 직각의 지점을 가진 격자 모델링으로 해석할 수 있다. 하지만, 사각이 큰 경우 또는 상판이 연속적일 경우, 격자 지점의 선은 실제 구조물의 경사 지점의 약 5o 이내이어야 한다.

∙사교인 경우라도 단부 또는 슬래브 중간에 보강된 격벽의 방향이 사각이 아닐 경우는 이에 대한 횡방향 격자요소가 종방향 격자요소에 직각이 되도록 배치한다.

∙상판의 사각이 크거나 받침부(bearings)가 서로 가깝게 배치되어 있다면, 받침부의 압축력이 전단력에 미치는 국부적인 영향을 고려하여 모델링하여야 한다.

∙격자해석에서는 집중하중이 격자요소의 폭에 걸쳐 분포되는 하중을 나타낸다고 암시적으로 가정한다. 따라서 독립된 지점부(point supports)를 지닌 상판은 두 개의 격자 보요소로 모델링하는 것이 가장 좋을 경우도 있다. 먼저, 전체 상판을 조악한 망으로 모델링하여 경간 사이의 모멘트 등의 분포에 대해 연구하고, 다음으로 지점부의 작은 부분을 대표하는 곳만 세밀하게 모델링하는 것도 좋은 방법이다. 위와 같이 세밀하게 모델링한 작은 구역의 경계에 작용하는 힘과 변위는 조악한 격자모델링의 결과로부터 구한 값을 사용한다.

3. 격자요소의 물성값 계산

3.1 단면2차모멘트

격자요소의 종방향 및 횡방향 단면계수는 각 요소가 상판의 폭을 대표하는 것을 고려하여 계산한다. 단면2차모멘트 I는 상판의 중립축에 대하여 계산되며, 등방성 슬래브인 경우 bd3/12와 같다.

<그림 1.3.5>와 같은 중공슬래브 교량의 상판에 대하여, 종방향 격자요소의 단면계수는 중립축에 대하여 빗금친 단면을 사용하여 계산한다. 종방향 단면계수는 일반적으로 중공의 중심선에서 계산한다. 하지만, 중공관의 지름이 상판 전체 두께의 60%보다 작을 경우에는, 설계를 목적으로 하기에는 충분하기 때문에 종방향 단면계수가 단위 폭당 종방향 단면계수와 같다고 가정할 수 있다. 엄밀하게 말하면 슬래브에 관한 휨-곡률 식과 보에 관한 휨-곡률 식은 횡방향 곡률에 의한 차이도 있지만 보의 1/(1-υ2)배만큼 유효강성이 다르다. 그러나 이러한 차이가 종방향 및 횡방향 강성 모두에 같이 영향을 주므로 하중의 분배에 큰 영향을 미치지 않기 때문에 격자해석에서는 일반적으로 이를 무시한다.

3.2 비틀림

슬래브에서의 비틀림은 오직 수평 전단흐름(horizontal shear flow)을 말한다. 수직 전단흐름(vertical shear flow)은 수직전단력의 일부로 간주하며, 격자보 요소는 이러한 거동을 매우 근사하게 나타낸다.

슬래브의 단위폭당 비틂 상수(torsion constants) C는 d3/6으로 나타내며, 따라서 b의 폭을 지니는 격자보의 비틂 상수 C는 bd3/6과 같이 나타낼 수 있다. 이는 단면2차모멘트의 두 배이므로 일반적으로 2I라고 가정한다. 중공슬래브에 대해선 C를 계산하기 위한 간단한 엄밀식이 없으므로 2I가 어느 정도의 정확성을 지니면서 편하게 사용되고 있지만, 식 (1.3.3)과 같은 Huber의 근사식을 사용하여도 좋다.

(1.3.3)

1.3.3. 휨모멘트 및 슬래브지간

(1) 고정하중에 의한 휨모멘트는 하중이 슬래브의 전면적에 고르게 분포되어 있는 것으로 보고 계산하여도 된다.

(2) 1.3.3의 (3)항과 (4)항의 규정에 따라 단면력을 계산하는 경우에 슬래브교의 지간은 직슬래브교에 있어서는 받침중심간격인 으로, 사각 이상의 경사슬래브교에 있어서는 식(1.3.4)에 따라 각각 결정하는 것으로 한다.

(1.3.4)

여기서,

[해설]

(1)에 대하여 : 덮개, 난간 등 편재하중의 영향을 무시할 수 없는 경우에는 재하위치의 영향을 고려하여 휨모멘트를 계산하여야 한다.

고정하중에 의한 지간 직각방향의 휨모멘트는 근사적으로 지간방향의 휨모멘트에 다음 식의 b값을 곱하여 계산해도 좋다.

사각이 60°인 경우 로 하는 것이 좋다.

여기서, =지간(m)

B=슬래브의 전체폭(m)

(2)에 대하여 : 본문의 지간 결정방법은 사각슬래브교에서 사각이 90o～45o까지의 범위에 대한 Nielsen-Vogt 도표에 기초하여 정한 것이다. 그러나 사각이 75°이상인 경우에는 사각의 영향이 작으므로 경사지간 를 슬래브의 전체 폭으로 나눈 값( )에 관계없이 지간 은 경사지간 로 하여도 좋다. 또 가 작아짐에 따라 본문에 규정된 지간에 따라 설계하면 과대한 휨모멘트에 대하여 설계할 수가 있기 때문에 가 0.5이하가 될 때에는 판이론에 따라 해석하는 것이 좋다.

1.3.4 전단력 및 지점부 격벽

(1) 중공슬래브교의 전단강도는 1.4.1항의 T형 단면으로 계산한다.

(2) 지점부의 격벽은 중공단면이 저항할 수 있는 전단력까지 연장한다.

[해설]

(2)에 대하여 : 일반적으로 슬래브교에서의 전단응력은 작지만 중공슬래브교의 전단저항은 본 지침 1.4.1항과 같이 T형 단면으로 저항하기 때문에 전단응력이 커져 전단 위험성이 증가한다. <그림 1.3.7>은 단순지지 중공슬래브교에 있어서의 전형적인 전단력 분포를 나타낸 것이다. 받침부에서 최대전단력 Smax가 생겨 지간 중앙에서 전단력 Smin이 되어 선형적인 분포를 하게 된다. 따라서, T형 단면으로 대체되는 중공단면의 전단강도(S)를 계산하여 그 지점까지 격벽이 연장될 수 있도록 한다.

1.4 중공슬래브의 단면설계

1.4.1 대체단면 (T형단면)

휨모멘트 및 전단력 등의 설계단면력을 검토할 때, 중공 슬래브교의 단면은 중공관 사이의 속이 비지 않은 부분의 복부폭과 중공관 위 부분을 플랜지폭을 갖는 T형보의 단면으로 계산해도 좋다.

[해설]

도로교설계기준에서는 중공슬래브의 전단검토를 할 때에는 <그림 1.4.1>에 보이는 바와 같이 중공관 사이의 속이 비지 않은 부분의 복부폭과 중공관 위부분의 프랜지폭을 갖는 T형단면으로 대체해도 좋다고 규정하고 있다.

여기서, h1 : 속 빈 부분 위의 최소두께(cm)

h0 : 슬래브의 두께(cm)

d1 : 속 빈 부분과 슬래브측면의 최소폭(cm)

d2 : 속 빈 부분간의 최소폭(cm)

B : 슬래브의 전폭(cm)

b : 대체단면의 플랜지폭(cm)

그러나, 휨의 검토에 대해서는 단면에 대한 명시적인 규정이 없어 중공관을 고려하여 응력을 검토하게 되면 계산이 매우 복잡해지게 된다. 연구결과에 의하면 중공 슬래브교의 휨에 대한 검토는 T형 단면으로 가정하여 해석해도 큰 무리가 없는 것으로 평가되었다. 따라서, 본 지침에서는 휨 모멘트와 전단력등의 설계단면력을 검토할 때에 대해서 대체단면을 적용하기로 한다. 그러나, 이 대체단면은 휨강도 및 전단강도의 검토시에만 사용할 수 있고 단면에 발생하는 단면력의 크기는 1.3.1항의 해석방법에 의하여 결정한다.

1.4.2 휨검토 및 주철근량

(1) 휨 강도의 검토는 1.4.1항의 T형 단면으로 치환하고 등가응력블럭을 사용해도 좋다.

(2) T형 단면의 복부와 플랜지 부분의 압축력은 함께 고려한다.

(3) 소요 인장철근량은 보 이론에 의해 계산하고 최소철근비와 최대철근비가 만족하도록 설계한다.

[해설]

(2)에 대하여 : T형 단면의 복부와 플랜지 부분의 압축력을 함께 고려하여 계산하면 중공단면을 뺀 단면에서 계산한 것과 크게 차이가 없어 실무적으로 아무런 문제가 없다. 단, 복부의 압축력을 무시하여 적용하면 차이가 크게 될 수 있어 주의가 필요하다.

1.4.3 전단 검토 및 전단철근량

(1) 단면의 전단강도는 콘크리트가 부담하는 전단강도와 전단철근이 부담하는 전단강도의 합으로 한다.

(2) 콘크리트가 부담하는 전단강도( )가 계수전단력( )이상이라도, 계수전단력 가 콘크리트가 부담하는 전단강도 의 1/2을 초과하는 경우에는 최소 전단철근을 배치하도록 한다.

[해설]

소요 전단철근량은 콘크리트 단면의 전단 저항 부족 분에 대해 산출하게 된다. 비록 콘크리트의 전단저항이 충분하여 전단철근이 필요하지 않은 경우에도 취성적인 전단파괴를 방지하기 위하여 최소 전단철근을 배치하도록 한다.

1.4.4. 사용성 검토

(1) 중공슬래브교의 사용기간중 충분한 기능과 성능을 유지하기 위하여 사용하중하에서 사용성을 검토하여야 한다.

(2) 사용성 검토는 균열, 처짐, 피로의 영향 등을 고려하여 이루어져야 한다.

(3) 균열의 검토는 1.4.5에 따른다.

(4) 처짐의 검토는 1.4.6에 따른다.

(5) 피로의 검토는 도로교설계기준및 콘크리트구조설계기준에 따른다.

(6) 중공슬래브교의 사용성 검토시에는 콘크리트의 건조수축과 중공관에 의한 구속응력을 고려하여야 한다. 이때 구속응력 은 실험에 의하거나 정밀한 해석에 의하지 않는 한 로 적용하며 균열 및 처짐검토시 이러한 인장응력을 고려하여야 한다. 따라서 균열모멘트는 다음과 같이 계산한다.

여기서,

[해설]

(1)에 대하여 : 구조물 또는 부재는 설계내용기간중 사용하중하에서 사용목적에 적합한 기능을 유지하여야 한다. 이때 필요한 기능에는 소요안전성 이외에 사용상의 쾌적성, 수밀성 미관등에 관련된 사용성과 설계내용기간중에 충분히 견딜수 있는 내구성등이 있다. 설계시에는 구조 및 부재의 사용목적에 맞는 사용성 조건을 설정하고, 적절한 방법으로 필요한 검토를 수행해야 한다.

(6)에 대하여 : 중공슬래브교의 휨균열에 관한 연구결과는 중공관의 구속작용에 의한 인장응력이 콘크리트의 균열강도를 감소시킴으로써 일반적인 철근콘크리트 구조물에 적용하는 설계기준 인장강도(파괴계수, )보다 작은 균열강도를 나타내었다. 즉, 중공슬래브교에서는 일반적으로 사용되고 있는 휨균열강도 계산식의 값보다 낮은 응력하에서 균열이 발생한다는 것을 의미한다. 이때 콘크리트 건조수축에 의한 구속응력 은, 실험에 의하거나 정밀한 해석에 의하지 않는 한 가 작용하고 있는 것으로 간주한다. 균열발생 여부판정시, 작용응력( )이 보다 큰 경우에는 균열이 발생하는 것으로 간주한다.

1.4.5 균열의 검토

(1) 휨모멘트와 1.4.4(6)에서 규정하는 건조수축 잔류인장응력에 콘크리트의 인장응력이 콘크리트 설계인장강도의 60%보다 작을 경우에는 휨균열을 검토하지 않아도 좋다.

(2) 인장철근의 설계항복강도가 3,000 kgf/cm2이상인 경우에는 사용하중에 의한 휨균열폭을 아래와 같은 식으로 계산하고, 균열폭은 허용균열폭 이하가 되도록 하여야 한다.

(mm)

(3) 중공슬래브교의 균열폭 계산시, 사용하중상태에서의 철근응력 는 1. 4.4(6)에서 규정하고 있는 구속응력을 고려하여 다음과 같이 계산해야 한다.

여기서, 는 사용하중모멘트이며 은 철근과 콘크리트의 탄성계수비이다.

(4) 전단균열, 비틀림균열의 검토가 필요한 경우에는 적절한 방법에 따라 검토해야 한다.

(5) 그 외 일반적인 설계기준은 콘크리트 구조설계기준과 도로교설계기준에 준하여 설계한다.

[해설]

콘크리트 구조물에 작용하는 균열은 강재부식 촉진을 통해 내구성을 저하시키며, 수밀성 등의 기능을 저하시키고 과대한 변형을 일으키며, 또한 미관을 해치는 원인이 된다. 그러므로 콘크리트에 발생하는 균열은 적절한 방법으로 검토하고 일정 한도 이내로 조절하여야 한다.

중공슬래브교의 휨균열에 관한 연구결과는, 콘크리트의 건조수축변형이 중공관에 의해 구속됨으로써 콘크리트 인장응력이 발생하여 충실단면 슬래브구조물보다 낮은 응력상태에서 균열이 발생되고 다소 큰 균열폭이 발생하였다. 따라서 중공슬래브교의 균열검토시, 철근응력은 사용하중에 의한 응력과 콘크리트에 작용하고 있는 인장응력을 고려하여 계산하여야 한다.

1.4.6 처짐의 검토

(1) 구조물이나 부재의 처짐 및 변형이 구조의 강도, 기능, 사용성, 내구성 및 미관에 손상을 주지 않도록 휨에 대해 충분한 강성을 가져야 한다.

(2) 사용하중에서 휨균열이 발생하지 않는 콘크리트부재의 처짐은 전단면강성을 유효강성으로 취하고 탄성이론에 의하여 계산해도 좋다.

(3) 휨균열이 발생한 콘크리트 부재의 처짐은, 엄밀한 해석방법에 의하지 않는 한 다음 식의 유효강성으로 계산해야 하며, 이 때의 유효강성은 전단면강성을 초과할 수 없다.

여기서 ,

(4) 그 외 일반적인 설계기준은 콘크리트 구조설계기준과 도로교설계기준에 준하여 설계를 한다.

[해설]

균열이 발생한 철근콘크리트 구조물의 처짐은 균열에 의한 강성저하를 고려하여 계산하여야 한다. 중공슬래브교의 처짐에 관한 연구결과는 콘크리트의 건조수축변형이 중공관에 의해 구속됨으로써 콘크리트 인장응력이 발생하여 충실단면 슬래브구조물보다 낮은 응력상태에서 균열이 발생하여 큰 처짐이 발생하였다. 따라서 중공슬래브의 처짐검토시, 콘크리트의 인장응력을 고려한 균열모멘트을 계산하여 유효강성식에 의해 처짐을 검토하여야 한다.

1.4.7 캔틸레버 바닥판 설계

중공슬래브교의 캔틸레버 바닥판의 설계는 도로교설계기준을 따른다.

[해설]

중공슬래브교의 캔틸레버 바닥판의 설계는 도로교설계기준의 캔틸레버 바닥판 규정에 따라 설계한다.

1.5 구조세목

1.5.1 주철근 및 배력철근

(1) 지간 방향으로 배치되는 인장주철근의 지름은 13mm 이상, 철근의 중심간격은 20cm 이하로 한다.

(2) 슬래브 윗쪽 및 아래쪽에는 지간방향 및지간 직각방향으로 지름 13mm 이상의 철근을 각각 30cm이하의 중심간격으로 배치하여야 한다.

(3) 경사슬래브교에 대하여는 <그림 1.5.1(a)> 및 <그림 1.5.1(b)>에 보인 것과 같이 철근을 배치하는 것을 원칙으로 한다.

(4) 캔틸레버판이 있는 슬래브교는 캔틸레버 슬래브위 윗쪽 및 아래쪽에 가외철근을 배치한다.

(5) 슬래브의 유효깊이 가 90cm를 초과하면, 종방향 표면철근을 부재 양쪽 측면의 표면을 따라 배근해야 하며 이때 가장 가까운 곳에 위치한 휨 인

장철근으로부터 d/2지점까지 균일하게 배근해야 한다. 양쪽측면에서 한쪽 면에 단위 m당 표면철근량 은 이상으로서 양쪽측면에 배치하여야 한다. 표면철근의 최대간격은 d/6과 30cm 중 작은 값을 초과하지 않아야 한다.

[해설]

(1), (2)에 대하여 : 슬래브교의 슬래브 위쪽 및 아래쪽에 배치하는 인장주철근을 포함한 철근의 최소지름 및 최대중심간격을 정하여 놓은 것이다. 중공 슬래브교의 경우에도 철근 최대중심간격 규정은 적용되기 때문에 빈 부분의 아래쪽에 철근을 배치하여야 한다. 일반적으로 종방향 주철근은 D32가 주로 사용되지만 소요철근량이 적은 경우는 D25 또는 D29가 사용되며 중공관 한 블록 내에 설치되는 주철근의 개수는 크기에 따라 다르지만 대개 12개 또는 8개 정도가 바람직하다. 단, 빈 부분의 아래 쪽에는 지름이 가는 철근을 배치하는 것이 바람직하다.

한편, 종방향 인장주철근의 경우, 최소 간격 규정을 만족하더라도 철근의 배치를 등간격으로 하지 않고 속이 비지 않은 부분에 좀 더 많은 철근을 배치하는 경우를 고려할 수 있다. 이는 강성이 큰 부분에 많은 철근을 배치하여 휨강도를 증가시킬 수 있어 유리한 점이 있다. 그러나, 균열의 관점에서는 종방향 철근을 균등하게 배치하는 것이 유리하다.

(3)에 대하여 : 경사슬래브교에는 슬래브의 자유단 부근에 있어서 경사지간 방향으로 인장력이 생기기 때문에 슬래브 위 자유단 부근에 있어서는 사각지간 방향에 철근을 배치하는 것으로 하였다. 사각지간 방향에 철근을 배치하는 범위는 받침선 직각방향보다 사각지간 방향으로 인장응력이 더 큰 범위로 하면 된다. 이 범위는 사각지간 를 슬래브 위 전폭으로 나눈 값 /B가 1.5 이상인 경우에는 슬래브 전폭, /B가 1.5 미만인 경우에는 자유단에서 /5만큼 떨어진 위치까지를 범위로 하였다.

(4)에 대하여 : 캔틸레버 슬래브 부분은 캔틸레버 슬래브와 본 슬래브 부분의 온도차 및 건조수축 등에 의하여 인장응력이 생겨서 균열발생의 원인이 되기 때문에 캔틸레버 슬래브의 위쪽 및 아래쪽에 가외철근을 배치하는 것으로 하였다. 그러나 연속 슬래브교 중간지점 부근에는 캔틸레버 슬래브 부분이 어느 정도 본 슬래브와 일체가 되어 부모멘트에 저항하기 때문에 캔틸레버 슬래브 위쪽에 단위폭(1m)당 환산 인장 주철근의 1/2 이상의 철근을 배치하는 것이 좋다.

<그림 1.5.2> 캔틸레버 슬래브의 가외철근

1.5.2 건조수축철근

중공슬래브교는 중공관의 구속작용에 의해 발생하는 인장응력이 잔류응력으로 존재하므로 이에 의한 균열발생을 방지하기 위해 철근을 배근해야 한다.

[해설]

콘크리트의 건조수축변형이 중공관에 의하여 구속됨으로써 콘크리트에 인장응력이 발생하게 되며, 이러한 인장응력이 콘크리트의 인장강도에 도달하게 되면 균열이 발생한다. 실제 중공슬래브교량에서 슬래브 하면에 중공관이 배치된 위치를 따라 종방향(교축방향)균열이 발생한 경우가 많은데, 이러한 균열은 이와 같은 중공관에 의한 구속작용으로 인하여 발생된다. 또 양생 중에 균열이 발생하지 않는 경우에도 중공관의 구속작용에 의한 인장응력이 잔류응력으로 존재하게 되며, 외부하중이 작용할 때 낮은 하중 하에서 균열이 발생하게 된다. 따라서 이러한 구속작용이 일반적인 철근콘크리트 슬래브교에 비하여 중공슬래브교량에서 조기에 균열이 발생하므로 이를 방지하기 위해 건조수축철근을 배근해야 한다.

1.5.3 전단철근의 배근

(1) 중공관 사이 및 슬래브 측면과 첫 중공관 사이에 D13 이상의 전단철근을 배근한다.

(2) 전단철근의 배근형상은 시공성을 고려하여 U형 또는 X형을 사용해도 좋다.

(3) 전단철근의 간격, 갈고리 등의 세부 상세는 관련기준의 규정에 따른다.

[해설]

(1), (2) 에 대하여 : 중공 슬래브교에 설치하는 전단철근의 지름과 형상에 대한 규정이다. 전단철근은 전단력에 저항할뿐만 아니라 슬래브의 상하부를 결합하여 횡방향 변형에도 저항하도록 하는 역할을 한다. 일반적으로 전단철근의 형상은 U형 또는 X형을 혼용하여 사용하는 경우가 많다. X형의 전단철근이 배근된 경우가 U형의 전단철근이 배근된 경우보다 횡방향으로의 파괴강도 및 극한하중에서 강성이 다소 크게 평가되나, 사용하중 단계에서는 거의 동등한 강도 및 강성을 유지한다. 중공슬래브의 극한상태는 종방향으로 주로 발생하며 횡방향으로는 극한상태에 도달하지 않는 것이 일반적이다. 따라서, X형 전단철근이 U형에 비해 항상 우수하다고는 할 수 없다. 따라서, 전단철근의 형상은 시공성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.

1.5.4 받침보강철근

(1) 슬래브 단부 등의 받침부에 받침선 방향으로 온도변화 및 콘크리트 건조수축에 의하여 생기는 인장응력에 대하여 가외철근을 배치하던가 PS 강재를 배치하고 프리스트레스를 도입하여야 한다.

(2) 받침선보다 뒤에 있는 슬래브의 단부에는 윤하중에 의하여 지간방향으로 생기는 부모멘트에 대하여 필요한 철근을 배치하여야 한다.

(3) 경사슬래브교의 둔각부 슬래브 위쪽에는 부모멘트에 대하여 <그림 1.5.4>에 보인 것과 같이 경사지간 방향 및 받침선방향으로 가외철근을 배치하여야 한다. 따라서, 프리스트레스트 콘크리트 슬래브교에 있어서는 그 부분에 작용하는 프리스트레스의 효과를 고려하여 철근량을 감소시킬 수 있다.

(4) 경사슬래브교의 둔각부 슬래브 아래쪽에는 받침부 반력에 대하여 지름 13mm 이상의 가외철근을 20cm 이하의 중심간격으로 배치하여야 한다.

[해설]

(1)에 대하여 : 가외철근은 지름 13mm 이상, 중심간격 20cm 이하로 배치하는 것이 좋다.

(2)에 대하여 : 받침선보다 뒤쪽에 있는 슬래브 단부는 캔틸레버 슬래브이기 때문에(그림 1.5.3 참조), 그 부분에 활하중이 재하된 경우에 생기는 휨모멘트에 저항하는데 필요한 철근량을 배치하여야 한다. 단, 지름 13mm 이상의 철근을 중심간격 20cm 이하로 배치하는 것으로 한다.

(3)에 대하여 : 사각이 45°이상이고, 선형 또는 선형과 근사한 형상으로 지지된 사각슬래브교에 가외철근을 사각슬래브교의 변, 받침부 또는 받침에 평행하게 2방향으로 배치하는 경우의 각 방향의 단위폭(1m)당의 정철근량에 사각의 크기에 따른 계수 K를 곱하여 계산하는 것으로 한다. 그리고 사각이 45°이하인 경우, 사각크기에 따른 계수 K를 1.0을 곱하여 계산한다. 이러한 경우 둔각부 슬래브위 위쪽에 배치되는 철근은 가외철근의 일부로 보아도 좋다. 가외철근의 배치범위는 지간의 1/5되는 지점에 정착길이를 더한 범위로 하는 것이 좋다. 또, 프리텐션부재에서는 받침선 방향으로 PSC 부재를 배치하는 것보다 부모멘트에 대하여 저항할 수 있도록 하는 것이 좋다.

<그림 1.5.4> 받침부 둔각부의 부모멘트에 대한 가외철근 및 배치 범위

여기서, As : 지간 중앙의 경사단위폭(1m)당의 정철근단면적(㎠)

K‧As : 받침부의 둔각부에 배치하는 경사단위폭(1m)당의 철근량

K의 값은 <그림 1.5.5>에서 구한다.(㎠)

B : 슬래브 전폭(m)

: 사각

<그림 1.5.5> K의 계수

(4)에 대하여 : 둔각부 받침 부근에 생기는 지압응력은 받침부의 평균 지압력(전체반력을 전체받침면적으로 나눈 것)보다 크게 된다. 이 지압응력에 대하여 해설 <그림 1.5.6>에 보인 범위의 슬래브 아래쪽에 지름 13mm 이상, 중심간격 20cm 이하가 되게 가외철근을 배치하여야 한다.

<그림 1.5.6> 둔각부 슬래브 아래쪽의 가외 철근

1.6 시공

1.6.1 일반사항

콘크리트는 소요의 강도, 내구성, 수밀성 및 강재를 보호하는 성능 등을 가지며 품질이 균질한 것이어야 한다. 또한 콘크리트는 작업에 적합한 유동성을 가져야 한다.

[해설]

소정의 성능을 갖는 콘크리트 구조물을 만들기 위해서는 이들의 성능 요구조건을 만족시킬 수 있고 적절한 시공을 할 수 있는 콘크리트를 사용해야 한다. 콘크리트 구조물이 소정의 안정성이나 사용성을 갖기 위해서는 사용하는 콘크리트가 구조물의 설계에서 기준으로 한 강도 및 내구성 등을 가져야 한다. 콘크리트에 요구되는 내구성을 고려하는 경우에는 중성화작용이나 동결융해작용과 주변의 환경영향, 알칼리골재반응을 대표할 수 있는 사용재료의 품질에 기인한 콘크리트의 성능저하, 균열발생에 수반한 내구성의 악영향 등의 콘크리트 자신의 내구성 뿐 아니라 사용재료에 함유되어 있는 염화물이나 구조물의 외부로부터 침투되는 염화물에 의해 강재가 부식하는 영향 등도 고려해야 한다.

1.6.2 콘크리트의 강도

(1) 콘크리트의 강도는 일반적으로 재령 28일에서의 시험값을 기준으로 한다.

(2) 콘크리트의 압축강도 시험, 인장강도 시험 및 휨강도 시험은 각각KS F 2405, KS F 2423 및 KS F 2408에 준하며, 또한 공시체의 제작방법에 대해서는 KS F 2403에 따른다.

[해설]

(1)에 대하여 : 콘크리트가 적당하게 양생되어 있는 경우, 콘크리트의 강도는 재령이 지남에 따라 강도발현이 되지만, 일반적인 구조물에서는 콘크리트의 강도가 표준양생을 한 공시체의 재령 28일의 강도를 훨씬 넘을 수 있는 콘크리트의 양생을 기대할 수 없는 경우가 많다. 이런 점을 고려해서 일반적인 구조물에 쓰이는 콘크리트의 강도는 표준양생을 한 콘크리트 공시체의 재령 28일에서의 강도를 표준으로 한다. 비교적 일찍 사용되는 구조물의 경우에는, 하중의 성질, 구조물의 부재 치수, 양생방법 등을 고려하여 28일보다 빠른 시기 즉, 7일 또는 14일에서의 공시체의 강도를 기준으로 할 수도 있다. 또 장기강도의 증진이 큰 콘크리트를 쓰고 더욱이 하중이 작용할 때까지의 양생기간이 긴 경우에는, 28일보다 긴 재령에서의 공시체의 강도를 표준으로 해도 좋다.

(2)에 대하여 : 콘크리트의 압축강도는 콘크리트의 배합, 양생방법, 재령 등에 따라 다를 뿐만 아니라, 그 시험치는 공시체의 형상, 치수, 재하방법 등에 따라서 다르다. 따라서 압축강도, 인장강도 및 휨강도는 KS에 정해진 표준시험방법에 따라 정한다. 시험에 쓰이는 공시체의 제작방법 및 콘크리트의 강도시험은 KS에 정해진 방법에 따라 엄밀히 실시하는 것은 시험오차를 작게 하기 위해서도 대단히 중요하다.

1.6.3 콘크리트 중의 염화물 함유량의 한도

(1) 콘크리트 중의 염화물 함유량은 콘크리트 중에 함유된 염화물 이온의 총량으로 표시한다.

(2) 콘크리트를 배합할 때 콘크리트 중의 전 염화물이온량은 원칙으로 0.30㎏/㎥이하로 한다.

[해설]

(1)에 대하여 : 염화물은 염소를 조직성분으로 하는 화합물의 총칭으로서, 콘크리트용 재료에 함유되어 있는 염화물로서는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네숨, 기타가 있다. 이들 염화물이 콘크리트중에 어느 한도 이상 존재하면 콘크리트중의 강재의 부식이 촉진되어 구조물이 조기에 열화하는 원인이 된다. 이것이 소위 콘크리트의 염해라 하는 것이며 이 염해의 영향을 최소한으로 억제시키기 위해 콘크리트중의 염화물 함유량에 대한 규제가 필요하다. 그렇지만 강재의 부식에 실제로 관여하는 것은 염화물중의 염화물이온(Cl-)이며, 또 염화물에 함유되어 있는 염화물이온의 비율이 염화물의 종류에 따라 다르다는 것 등을 고려하면 강재의 부식방지의 관점에서는 염화물의 양을 염화물이온량으로 환산해서 표시하고, 콘크리트중의 염화물이온의 총량을 규제하는 것이 합리적이다. 또 개개의 염화물의 양을 구한다는 것은 번잡하지만 염화물이온의 측정은 비교적 간단하게 할 수가 있다. 따라서 이러한 사항을 고려하여 콘크리트중의 염화물 함유량은 콘크리트중에 함유되어 있는 염화물이온의 총량으로 표시한다.

(2)에 대하여 : 이 조항의 규제치는 강재의 부식이 절대로 생기지 않는다는 것을 보증하는 것은 아니고, 연구결과나 문헌결과를 바탕으로 강재의 부식에 의한 구조물의 열화를 용인할 수 있을 정도 이하로 억제하는 실현 가능한 값으로 보고 정한 것이다. 즉 염화물이온량 0.30㎏/㎥의 값은 콘크리트용 잔골재로서 공급되고 있는 바다모래의 염화물 함유량의 실태도 고려해서, 각 재료로부터의 염화물이온 공급량을 이 값 이하로 억제하는 것이 가능하다는 것을 확인한 후에, 강재부식의 정도를 염화물이 은량이 극히 적은 경우와 거의 같은 정도로 억제 가능한 상한 값으로 선정한 값이다. 따라서, 프리텐션방식의 프리스트레스트콘크리트, 염해나 전식의 염려가 잇는 조건 하에서 공급되고, 더욱이 내구성이 특히 요구되는 철근콘크리트나 포스트텐션방식의 프리스트레스트콘크리트 등의 경우에는 콘크리트중의 염화물의 양은 규제치보다 될 수 있는 한 적게 하는 것이 요망된다.

그러나 이와 같은 구조물에 사용하는 콘크리트라 하더라도 염화물이온량이 많아지면 장기재령에서의 강도증진이 작아진다든지 백화가 생기기 쉬운 것 등의 나쁜 영향이 지적되고 있으므로 염화물이온량의 총량을 되도록 적게하는 것이 바람직하다.

1.6.4 콘크리트의 배합

콘크리트의 배합은 소요의 강도, 내구성, 수밀성 및 작업에 적합한 유동성을 갖는 범위내에서 단위수량이 될 수 있는 대로 적게 되도록 해야 한다.

[해설]

작업에 적합한 유동성을 갖는 콘크리트라는 것은 콘크리트 부재의 크기와 형상, 콘크리트의 다지기 방법 등에 따라서 거푸집의 구석구석까지 콘크리트가 충분히 채워지도록 타설하고 다지는 작업이 용이함과 동시에 재료분리가 거의 생기지 않는 콘크리트를 말한다. 콘크리트의 강도, 내구성, 수밀성 등에 가장 큰 관계가 있는 것은 콘크리트의 물-시멘트비 및 단위수량이다. 즉 단위수량과 단위시멘트량에 의하여 콘크리트의 품질이 지배된다. 콘크리트의 중요한 성질 가운데 강도, 수밀성 및 내구성은 주로 콘크리트의 배합, 내화성은 굵은 골재의 성질, 마모에 대한 저항성은 배합, 골재의 성질, 다지기의 방법과 정도, 단위용적중량은 골재의 비중, 건조수축은 단위시멘트량에 의해 좌우된다. 작업에 적합한 범위내에서 단위수량을 적게 하면 소요품질의 콘크리트를 얻는데 필요한 단위시멘트량이 적게 되고 또 콘크리트에 균열이 생길 우려도 적어진다. 그리고 단위수량이 많은 콘크리트를 사용하면 단위시멘트량도 많아져서 비경제적으로 될 뿐 아니라 재료분리가 일어나기 쉬우므로 양질의 콘크리트를 만들기 어렵다. 그래서 소요의 강도, 내구성 및 수밀성을 갖는 콘크리트를 만들기 위해서는 작업에 적합한 유동성을 확보한 범위 내에서 단위수량을 될 수 있는 대로 작게 하는 것이 매우 중요하다.

1.6.5 콘크리트의 배합강도

(1) 콘크리트의 배합강도는 설계기준강도 및 현장 콘크리트의 품질을 고려해서 정해야 한다.

(2) 콘크리트의 배합강도는 일반적으로 현장 콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는 확률이 5% 이하가 되도록 정해야 한다.

[해설]

(1)에 대하여 : 현장 콘크리트의 품질은 골재, 시멘트 등의 품질변동, 계량오차, 비비기 작업등에 따라 공사기간 중 상당히 변동하는 것이 보통이다. 따라서 구조물 임의의 부분에 사용된 콘크리트의 압축강도도 구조물의 설계기준강도보다 적어지지 않도록 현장 콘크리트의 품질변동을 고려하여 콘크리트의 배합강도( )를 설계기준강도( )보다 충분히 크게 정해야 한다. 설계기준강도에 필요한 콘크리트의 배합강도는 (2)의 조건에 따라 정해야 한다.

(2)에 대하여 : 콘크리트의 압축강도 시험값이 시멘트, 골재, 등의 품질변동, 계량오차, 비비기, 기타 시공조건의 변동, 시험오차 등에 따라 어느 정도 변동하는 것은 피할 수 없으나, 보통 관리상태에 있는 콘크리트의 압축강도 변동은 대략 정규분포를 하고 있다는 것이 경험적으로 인정되어 있다. 따라서, 일반적인 구조물에 쓰이는 콘크리트에 대해서는 시험값이 설계기준강도 이하로 되는 확률이 5%이하로 하는 조건을 제시하였다. 그러나 특별한 경우에는 구조물의 중요도에 따라 별도의 확률값을 정하여 이에 의해 배합강도를 정하면 된다. 현장에서 콘크리트의 압축강도 시험 값이란 현장에서 채취한 3개의 공시체를 표준양생하여 얻은 압축강도의 평균값을 말하는 것이다.

1.6.6 물∙시멘트비

물∙시멘트비는 소요의 강도와 내구성을 고려하여 정해야 한다. 수밀을 요하는 구조물에서는 콘크리트의 수밀성에 대해서도 고려해야 한다.

1.6.7 단위수량

단위수량은 작업이 가능한 범위내에서 될 수 있는 대로 적게 되도록 시험에 의해 정해야 한다.

[해설]

콘크리트의 슬럼프는 작업에 적합한 범위 내에서 가능한 작은 슬럼프가 좋다. 소요의 슬럼프를 얻는데 필요한 단위수량은 굵은골재의 최대치수, 골재의 입도와 입형, 혼화재료의 종류, 콘크리트의 공기량 등에 따라 다르므로 사용되는 재료에 관해서 시험을 실시하여 정하도록 규정한 것이다.

1.6.8 단위 시멘트량

단위시멘트량은 단위수량과 물∙시멘트비로써 결정한다.

[해설]

골재의 품질과 입도가 적당하면 어느 정도까지는 단위시멘트량을 적게 해도 수밀하고 내구적인 콘크리트를 만들 수 있으나, 골재를 충분히 부착시키지 못할 정도로 단위시멘트량을 지나치게 적게 하면 소요의 반죽질기에 대한 시멘트풀이 너무 묽어서 경화한 콘크리트의 공극이 커지므로 강도는 물론 수밀성과 내구성이 큰 콘크리트를 만들 수 없다. 단위시멘트량은 소요의 강도, 내구성, 수밀성 등을 갖는 콘크리트를 얻도록 시험에 의하여 정해야 한다. 이들의 시험을 할 경우, 단위시멘트량과 강도, 수밀성 및 내구성 등과의 관계를 정하기보다는 물-시멘트비와 강도, 수밀성 및 내구성 등과의 관계를 정하는 것이 편리하다. 그래서 시험의 결과로 정한 물-시멘트비와 단위수량으로 단위시멘트량을 정하도록 규정한 것이다.

1.6.9 콘크리트의 슬럼프

(1) 콘크리트의 슬럼프는 운반, 치기, 다짐 등의 작업에 알맞은 범위 내에서 될 수 있는대로 작은 값으로 정해야 한다.

(2) 콘크리트의 슬럼프 시험은 KS F 2402 에 따르며, 철근콘크리트 중공슬래브인 경우 중공관하부에 충분한 작업성을 가질수 있도록 슬럼프는 12～15cm정도로 하는 것이 좋다.

[해설]

슬럼프가 높은 콘크리트를 사용하면 콘크리트 작업은 쉽지만 블리딩이 많아지므로 굵은골재가 모르터로부터 분리하는 경향이 심해진다. 그러므로 작업에 적합한 범위내에서 가능한 작은 슬럼프의 콘크리트를 사용할 필요가 있다. 그러나 이 조항에서 제시된 슬럼프 값으로도 작업이 쉽지 않을 경우에는 배합을 변경하거나 유동화제의 사용, 기타의 조치를 강구할 필요가 있다. 콘크리트의 운반시간이 길 경우 또는 기온이 높을 경우에는 슬럼프가 크게 저하하므로 운반중의 슬럼프 저하를 고려한 슬럼프 값에 대하여 배합을 정해 두어야 한다.

1.6.10 콘크리트 타설

(1) 콘크리트 타설 전에 철근, 중공관, 거푸집 등이 시공상세도 및 철근 가공조립도에 정해진 대로 배치되었는지 확인해야 한다.

(2) 콘크리트를 타설전에 운반장치, 타설설비 및 거푸집 내부에 청소하여 콘크리트속에 오염된 물이 혼입되는 것을 방지해야 한다. 콘크리트가 닿았을때 흡수할 염려가 있는 곳은 미리 습하게 하여 두어야 한다.

(3) 콘크리트타설 도중 심한 재료분리가 생겼을 때에는 재료분리를 방지할 방법을 강구해야 한다.

(4) 거푸집의 높이가 높을 경우, 재료분리를 방지하기 위하여 상부의 철근 또는 거푸집에 콘크리트가 부착하여 경화하는 것을 방지하기 위해 거푸집에 투입구를 설치하거나, 연직슈트 또는 펌프배관의 배출구를 타설면 가까운 곳까지 내려서 콘크리트를 타설해야 한다. 이 경우 슈트, 펌프배관, 버킷, 호퍼 등의 배출구와 치기면까지의 높이는 1.5m이하를 원칙으로 한다.

(3) 콘크리트타설 도중 표면에 떠올라 고인 블리딩수가 있을 경우에는 적당한 방법으로 이 물을 제거한 후가 아니면 그 위에 콘크리트를 쳐서는 안된다.

[해설]

(1)에 대하여 : 콘크리트를 타설하기 전에 철근, 중공관, 거푸집 등이 시공상세도면 및 철근가공조립도 대로 배치되어 있는가를 확인하여야 하며, 콘크리트 타설과정에서 철근, 중공관, 거푸집 등의 위치가 이동할 가능성이 있는지를 검토하여 확인한 후 콘크리트를 타설하여야 한다.

1.6.11 콘크리트의 다짐

(1) 콘크리트 다지기에는 내부진동기의 사용을 원칙으로 하며, 내부진동기의 사용이 곤란한 장소에서는 거푸집진동기를 사용해도 좋다. 사용하는 진동기는 공사에 적합한 것이어야 한다.

(2) 콘크리트는 친 직후 바로 충분히 다져서 콘크리트가 철근의 주위와 거푸집의 구석구석까지 잘 채워지도록 해야 한다.

(3) 진동다짐을 할 때에는 아래층의 콘크리트 속에 10cm 정도 찔러넣어야 한다.

(4) 내부진동기의 찔러넣는 간격 및 한 장소에서의 진동시간 등은 콘크리트를 충분히 잘 다질 수 있도록 정해야 한다. 또 진동기는 콘크리트로부터 천천히 빼내어 구멍이 남지 않도록 해야 한다.

(5) 재진동을 할 경우에는 콘크리트에 나쁜 영향이 생기지 않도록 적절한 시기에 실시해야 한다.

[해설]

(1)에 대하여 : 콘크리트의 다지기, 특히 된반죽콘크리트의 다지기에는 내부 진동기가 유효하므로 내부진동기를 사용함을 원칙으로 한다.

(2)에 대하여 : 콘크리트의 배합과 유동성등은 부재의 형상, 치수, 배근에 맞추어 결정하므로 철근이 촘촘히 배근된 곳 등 콘크리트가 잘 채워지지 않는 곳에서는 콘크리트의 유동성이 저하되기 전에 다지기를 할 필요가 있다.

(3)에 대하여 : 상하층이 일체가 되도록 하기 위하여 규정하였다.

(4)에 대하여 : 친 콘크리트에 균일한 진동을 주기 위하여, 진동기의 찔러넣는 간격 및 한 장소당 시간을 규정하며, 미리 작업원에게 철저하게 주지시킬 필요가 있다. 진동기를 사용할 때의 중요한 사항은 다음과 같다.

(가) 내부진동기는 될 수 있는 대로 연직으로 일정한 간격으로 찔러 넣는다. 그 간격은 진동이 유효하다고 인정되는 범위의 지름으로서 일반적으로 50cm이하로 한다.

(나) 진동다지기는 충분히 해야 한다. 진동다지기가 충분하다는 증거의 하나는 콘크리트와 거푸집판과의 접촉면에 시멘트풀의 선이 나타나는 것이다. 또 콘크리트의 용적이 감소되어 가는 것을 알아 볼수 없게 되고, 모르터 또는 물의 빛이 표면에 나타나서 콘크리트 전체가 균일하게 된 것 같이 보이는 것이며, 진동기를 뺄 때 천천히 빼는 것은 상당히 어려운 일이지만, 나중에 구멍이 남지 않도록 하기 위해서는 매우 중요하다.

(다) 내부진동기는 콘크리트를 횡방향으로 이동시키는데 사용해서는 안된다. 이는 콘크리트의 재료분리의 원인이 되기 때문이다.

(라) 진동에 의하여 거푸집판에 작용하는 콘크리트의 압력은 증가하므로 거푸집은 봉다지기의 경우보다 상당히 견고하고 또 거푸집판의 이음으로부터 모르터가 새지 않도록 주위해서 제작해야 한다.

(마) 진동기의 형식, 크기, 숫자는 한 번에 다질 수 있는 콘크리트의 전 용적을 충분히 진동다지기를 하는데 적당한 것이어야 한다. 따라서, 진동기 형식, 크기 및 숫자는 부재단면의 두께와 면적, 한번에 운반되어 오는 콘크리트의 양, 한시간 동안의 횟수, 굵은 골재의 최대치수, 배합 특히 잔골재율, 콘크리트의 반죽질기 등에 적합한 것을 선정해야 한다. 1대의 내부 진동기로서 다지는 콘크리트 용적은 현장의 사정에 의해서 다르나, 일반적으로 소형은 1시간에 4～8m3, 2명이 취급하는 대형은 1시간에 30m3 정도이다. 그리고 콘크리트 치기 현장에는 예비진동기를 갖추어 놓고 적당한 시간에 교체하고 정비해서 사용해야 한다.

(바) 콘크리트를 친 후 즉시 거푸집의 외측을 가볍게 두드리는 것은 콘크리트를 거푸집 구석구석까지 잘 채워지도록 하여 평평한 표면을 만드는데 유효한 방법이다. 그러나 너무 강하게 두드리거나 오랫동안 두드리면 콘크리트 표면에 모래의 선이나 기포가 생기기 쉽고, 또 굳기 시작한 콘크리트에 해를 줄 염려가 있으므로 주의해야 한다.

(5)에 대하여 : 재진동은 콘크리트를 한차례 다지기 한 후 적절한 시기에 다시 진동을 가하는 것으로서, 재진동을 할 경우, 그 시기를 적절히 정해둘 필요가 있다. 재진동을 적절한 시기에 실시함으로서 콘크리트는 다시 유동화되어 콘크리트중에 형성된 공극과 수극이 줄어들고, 콘크리트 강도 및 철근과의 부착강도가 증가되며, 침하균열의 방지 등에 효과가 있다. 재진동을 실시할 적절한 시기는 재진동에 의해 콘크리트가 유동화 될 수 있는 범위에서 될 수 있는 대로 늦은 시기가 좋지만 너무 늦어지면 콘크리트 중에 균열이 남는 등의 문제가 생길 염려가 있다.

1.6.12 콘크리트의 양생

콘크리트는 친 후 경화에 필요한 온도와 습도조건을 유지하며, 유해한 작용의 영향을 받지 않도록 충분히 양생하여야 한다.

[해설]

타설이 끝난 콘크리트가 시멘트의 수화작용에 의해 충분한 강도를 발현하여 균열이 생기지 않도록 하기 위해서는 타설이 끝난 후 일정한 기간동안 콘크리트를 적당한 온도하에서 충분한 습윤상태로 유지해야 하며, 유해한 작용의 영향을 받지 않도록 해야 할 필요가 있다. 이러한 목적 때문에 습윤양생, 온도제어양생 및 유해한 작용에 대한 보호를 해야 한다. 이러한 양생은 목적별로 구분되며, 양생방법에 따라 서로 관련이 있고 여러가지의 목적에도 알맞은 경우가 있다. 구체적인 방법이나 필요한 일수는 각각 해당하는 조항에 따라 구조물의 종류, 시공조건, 입지조건, 환경조건 등 각각의 상황에 따라 정하는 것이 좋다.

1.6.13 중공관의 재질 및 강도

콘크리트 타설시의 압력, 중공관의 부력, 부상방지공 등의 영향으로 중공관이 변형되지 않도록 스파이럴 아연도강관, 아연도강관 및 PE관 등 소요 강도를 유지할 수 있는 재질의 중공관을 사용해야 한다.

[해설]

중공슬래브의 시공시 부력의 영향과 작업하중등에 의한 하중에 충분히 지지할 수 있는 재료의 중공관을 사용해야 한다. 중공슬래브의 중공형상(Void Type)은 여러 형상으로 제작할 수 있으나, 일반적으로 원형중공단면과 사각형중공단면등으로 설계하여 시공할 수 있다. 원형중공단면인 경우, 중공관의 재질은 강관을 주로 사용하고 있다. 원형강관의 두께는 냉간압연이면 0.25～3.2mm, 열연압연이면 1.6～6.0mm의 범위를 주로 사용한다.

중공관의 강도는 표 <1.6.1>에 규정된 소요강도 이상을 만족해야 하며, 연신율은 크게 중요하지는 않지만, 요구시에는 <표 1.6.1>과 같은 최소한의 연신율을 확보해야 한다.

<표 1.6.1> 중공관의 재질 및 강도

종 류	항복강도,	인장강도,	연신율, % *
냉간압연강관	21.0	28.0	15.0
열연압연강관
주) * 요구시, 최소한의 연신율

공사기간 동안, 습기 및 우수 등과 같은 외부환경에 노출될 경우에는 강판과 강관이 부식될 우려가 있으므로 보관에 주의해야 한다. 그러나 강판과 강관에 아연도금을 하여 사용하면 부식이 우려되는 외부환경에서도 부식저항성이 상당히 높으므로 아연도금이 된 중공관을 사용하는 것이 유리하다. 콘크리트와 중공관 사이의 접착력을 증가하기 위해서 스파이럴 형식으로 표면에 골을 만들어 사용하는 것이 유리하며, 또한 동일한 단면크기와 단면두께를 가진 중공관이더라도 표면에 골을 형성하면 외부 집중하중에 의한 압축력에 대한 저항력을 향상시킬 수 있어 유리하다.

사각중공단면인 경우에는 합판을 거푸집으로 제작하여 사용할 수 있으며, 이때 합판 거푸집은 중공관의 부력, 콘크리트의 타설, 콘크리트의 측압 등에 의한 외부하중에 충분히 견딜 수 있도록 목재 등으로 보강해야 한다. 그러나, 중공슬래브에 사용될 중공관이 외부하중을 충분히 지지할 수 있고 품질이 확보된다면 본 지침에 명시되지 않은 재질을 사용해도 문제가 없을 것이다.

1.6.14 중공관의 부상방지

(1) 콘크리트 타설시 중공관이 부상하지 않도록 하여야 한다. 중공관의 부상방지를 위해서 중공관에 작용하는 부력을 산정하여 부력에 저항할 수 있도록 강선이나 와이어 등으로 충분히 지지해야 한다.

(2) 중공관에 작용하는 부력을 최소화하기 위하여 콘크리트를 2단 타설할 수 있다. 콘크리트 타설시의 환경조건에 따라 콘크리트 1차 타설후 2～6시간 경과된 시점에서 2차 타설을 하여 부력을 감소시킬 수 있다. 그러나 이때에는 신구콘크리트 접합면에 시공이음부가 발생하지 않도록 콘크리트 타설 시간조절에 주의하여야 한다.

[해설]

(1)에 대하여 : 시공 중 콘크리트 타설시의 부력으로 중공관이 부상하는 경우가 생기면 여러 문제를 발생시켜 결국 중공슬래브교의 성능을 저하시킬 수 있다. 중공관이 부상하게 되면 설계시에 적용했던 슬래브의 두께가 최소 두께보다 얇아져서 사용중 차륜하중에 의해서 균열이 발생할 수도 있다. 중공관을 지지하기 위해서 설치된 지지대는 충분한 강성 및 강도를 가져야 한다. 지지대의 충분한 강성 및 강도가 확보되지 않으면 중공관 결속시 중공관 하부의 두께가 최소 두께보다 얇아지는 경우도 생길 수 있다.

중공관에 작용하고 있는 부력 을 계산할 때 정밀 계산법의 대용으로 중공관의 부피 에 콘크리트의 단위비중 을 곱하여 계산할 수 있다.

(2)에 대하여 : 중공관 높이의 1/2～2/3 위치를 기준으로 2단으로 나누어 콘크리트를 타설하면, 콘크리트가 어느 정도 경화되어 중공관의 부력을 구속함으로써 중공관의 부력을 최소화 할 수 있다. 단, 신구콘크리트 접합면에 시공이음부가 발생하지 않도록 콘크리트 타설 시간조절에 주의하여야 한다.

1.6.15 중공관의 결속

(1) 부상방지를 위해 와이어나 철선 등의 결속선으로 중공관을 고정할 때 중공관이 처짐 또는 변형이 발생하지 않도록 지지해야 하며, 부력을 계산하여 결속선의 설치개소를 결정한다. 결속선의 간격은 중공슬래브의 종방향으로 중공관 지름의 2배를 초과할 수 없으며, 거푸집 하면에 충분히 결속하여 부력에 의한 중공관의 부상을 방지해야 한다. 중공관의 결속시에는 결속선의 풀림이나 결속선의 손상이 발생하지 않도록 해야 한다.

(2) 중공관의 부상방지를 위한 목적으로 중공관을 하부 인장주철근에 고정해서는 안되며, 반드시 합판과 목재 및 기타재료로 구성된 거푸집이나 동바리에 고정해야 한다.

[해설]

(1)에 대하여 : 중공관을 결속시킬 때 와이어 및 철선 등으로 무리하게 결속하는 경우, 중공관 자체에 처짐이나 변형이 발생할 수 있으므로 이러한 변형이 발생하지 않도록 주의해야 한다. 중공관을 고정할 수 있는 결속선은 중공관의 부력을 충분히 지지할 수 있는 재료를 사용해야 한다. 결속선의 설치개소는 부력을 계산하여 결정한다. 중공관을 와이어 및 철선 등을 사용하여 결속할 때 중공슬래브의 종방향으로 중공관 지름의 2배 이하의 간격으로 고정하며, 거푸집 하면에 충분히 결속하여 중공관의 부상을 방지해야 한다. 중공관을 정위치에 고정하기 위해서는 받침 철근 등으로 지지하여 과도한 중공관의 처짐을 방지하는 것이 바람직하다.

(2)에 대하여 : 중공관 부상방지용도의 결속선을 편의상 하부 인장주철근에 결속하면 중공관의 부력이 철근의 무게보다 크게 작용하므로 중공관의 부상을 방지하기 어렵다. 따라서, 중공관의 부상방지를 위해서는 거푸집이나 동바리에 고정해야 한다. 이때 <그림 1.6.1>의 (a)와 같이 결속선이 하부 거푸집합판에서 직접 꺾이도록 고정해서는 안되며, 반드시 <그림 1.6.1>의 (b)와 같이 거푸집 하면에 목재와 기타재료 등으로 보강한 후 결속하여 하부거푸집의 손상에 따른 중공관의 부상을 방지해야 한다.

<그림 1.6.1> 부상방지를 위한 중공관 고정

1.7 탄소섬유쉬트 보강공법

1.7.1 일반사항

(1) 이 지침은 탄소섬유쉬트보강에 관한 것으로 중공슬래브교의 설계 및 시공에 적용한다.

(2) 이 지침의 적용은 탄소섬유쉬트에 의해 보강되어지는 중공슬래브교량에만 국한한다.

1.7.2 공법 개요

탄소섬유쉬트 보강공법은 중공슬래브교의 내력 및 내구성 향상을 위하여 콘크리트 구체에 탄소섬유쉬트를 에폭시수지로 함침, 적층하여 일체화하는 공법이다.

【해설】

탄소섬유쉬트 보강공법은 다음의 특징을 갖는다.

① 탄소섬유쉬트의 탄성계수는 강재와 거의 같으나 인장강도는 강재보다 약 8～10배가 크기 때문에 구조물에 균열이 발생했을 때 균열의 진행을 억제하며, 인장강도가 높아 구조물에 대한 보강효과가 크다.

② 탄소섬유쉬트는 비중이 강재의 1/4로 가볍고, 콘크리트 표면에 1mm 정도의 두께로 부착시키므로 보강 후 구조체에 대한 중량 및 단면 증가가 극히 적어서, 구조물의 사하중과 건축한계 등에 미치는 영향이 적다.

③ 탄소섬유쉬트는 물이나 염분 등에 의하여 전혀 부식되지 않으므로 콘크리트 구조물의 중성화를 방지할 수 있으며, 쉬트형태이기 때문에 복잡한 구조물에 대해서도 시공성이 뛰어나고 경제적이다.

1.7.3 보수․보강의 목적

(1) 중공슬래브교 바닥판의 균열 진행을 억제한다.

(2) 중공슬래브교 바닥판의 콘크리트 균열에 의한 박락을 억제한다.

(3) 중공슬래브교 바닥판의 내하력 향상 및 성능개선을 꾀한다.

【해설】

중공슬래브교 바닥판 하면에 부착하는 탄소섬유쉬트는 휨 모멘트에 의해 발생하는 바닥판의 인장력을 부담하기 때문에 균열과 균열진전에 의한 콘크리트의 박락을 억제한다.

1.7.4 사용재료

탄소섬유쉬트 보강재료는 설계시공의 합리화, 효율화, 내하력 증진 및 사용성을 향상시킬 수 있는 재료로서, 기본적인 물성과 장기 물성을 검증하기 위한 인증시험에 의해 그 적합성이 검증된 재료이어야 한다.

【해설】

부착성능을 높이기 위한 프라이머와 접착제인 에폭시의 물성은 다음 표와 같다.

<표 1.7.1> 프라이머 수지의 종류와 특징

항목	표준용	여름용	겨울용
적용온도(℃)	15～25	25～35	5～15
가사시간,(분) @30℃ @20℃ @10℃	40	40 120	20
건조시간,(시간)@20℃	10	12	7
주제 : 경화제(중량비) 점도(cps) @20℃	2 : 1 2,000	2 : 1 2,000	2 : 1 1,300