콘크리트 균열 생기면 문제가 생기죠? 근데 이 균열을 미리 예측할 수 있나요? 설계 단계에서 균열을 예상할 수 있습니다. 그런데 이 콘크리트는 노출 환경, 부재에 발생하는 단면력이 다르죠? 그에 따라서 균열 산정 결과가 달라집니다. 노출환경조건, 허용균열폭, 균열폭 공식 까지 알아봤습니다. 균열에 대한 많은 정보가 있으니 참고하시고 도움받아가세요.
< 목차 >
- 콘크리트 균열 환경조건
- 건조/습윤/부식성/고부식성 환경
- 콘크리트 허용균열폭
- 균열폭 산정 공식
콘크리트 균열 환경조건
철근콘크리트 부재가 노출된 환경조건은 정말 중요합니다. 그에 따라서 철근 등 강재의 부식 속도 및 정도가 달리지기 때문이죠. 콘크리트 균열 검토 시, 가장 먼저 파악해야할 것은 구조물이 노출된 환경을 확인하는 것입니다. 아래 4가지 조건으로 일반적으로 구분하는데요, 환경 조건 상세내용을 확인하시기 바랍니다.
건조환경
일반 옥내 부재, 부식 우려가 없을 정도로 보호된 경우로 일반 주거 및 사무실 건물 내부 환경
습윤환경
① 일반 옥외 경우
② 흙에 묻힌 경우
③ 옥내의 경우라도 습기가 많은 곳
부식성환경
① 건습 반복작용이 많은 경우로 특히 유해한 물질을 함유한 지하수의 이하의 흙 속에 묻힌 경우
② 강재 부식에 해로운 영향을 주는 경우
③ 동결작용이 있는 경우
④ 동상방지제를 사용하는 경우
고부식성환경
① 강재 부식에 현저하게 유해한 영향을 주는 경우
② 해양구조물 중 간만조위 영향을 받거나 비말대에 있는 경우
③ 극심한 해풍의 영향을 받는 경우
콘크리트 허용균열폭
모든 콘크리트 허용균열폭이 일정할까요? 아닙니다. 위에 말씀드린 노출환경에 따라 허용균열폭이 다릅니다. 일반적으로 0.3mm 이하라고만 아신다면, 아래 사항을 꼭 확인해주시기 바랍니다. 추가로 콘크리트에 들어간 강재의 종류에 따라서도 다릅니다. 콘크리트 내에 철근이냐 강재냐에 따라서 다르다는 뜻이죠. 마지막으로 물(수처리 구조물)을 담고 있는 구조물도 정리했으니 참고하시기 바랍니다.
철근콘크리트 허용균열폭
일반 철근 및 긴장재(prestress) 콘크리트의 허용균열폭입니다. 단위는 mm 입니다.
| 강재종류 | 건조환경 | 습윤환경 | 부식성환경 | 고부식성환경 |
|---|---|---|---|---|
| 철근 | max [ 0.4, 0.006 Cc ] | max [ 0.3, 0.005 Cc ] | max [ 0.3, 0.004 Cc ] | max [ 0.3, 0.0035 Cc ] |
| 긴장재 | max [ 0.2, 0.005 Cc ] | max [ 0.2, 0.004 Cc ] | – | – |
(여기서, Cc는 최외단 주철근의 표면에서 콘크리트 외면 사이의 최소두께)
수처리구조물 허용균열폭
수처리구조물 허용균열폭입니다. 수처리 구조물을 수조처럼 물을 담고 있기 때문에 균열에 더 신경을 써야 하는데요, 그 물이 오염된 정도에 따라서 또 다르게 적용되니 확인해보시면 좋습니다. (unit : mm)
여기서, 오염되지 않은 물의 수준은 상수도 시설물 정도를 말하며, 오염된 물은 그 이상으로 오염이 된 경우를 말합니다.
| 구분 | 휨인장균열 | 전 단면 인장균열 |
|---|---|---|
| 오염되지 않은 물 | 0.25 | 0.20 |
| 오염된 물 | 0.20 | 0.15 |
균열폭 구하는법
구조물 균열을 검증하기 위해, 설계적 해석 방법으로 콘크리트 균열폭을 산정할 수 있습니다. 균열 검증 조건은 설계균열폭을 산정하여 허용균열폭을 만족하는 것인데요, 아래 설계균열폭 공식을 알려드리겠습니다.
여기서, 각 기호는 아래와 같이 정의합니다.
위의 공식을 이루고 있는 값들 중, 평균 균열간격, 평균변형률, 균열폭 평가계수 등은 아래 공식으로 구할 수 있습니다.
평균 균열간격 ls
평균변형률
균열폭 평가계수
균열폭 평가계수는 kst로 평균 균열폭을 산정 시에는 1.0 적용, 최대 균열폭 계산할 경우 1.7를 적용할 수 있습니다.
이상으로 철근 콘크리트 균열 환경조건, 노출환경에 따른 허용균열폭, 균열폭 산정 공식까지 알아봤습니다. 다음에는 균열산정 예제를 갖고와보겠습니다. 도움이 조금이나마 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.