📝 예상문제 & 모범답안
용어제123회 1교시지하층공사 시 강재기둥과 철근콘크리트 보의 접합 방법에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
역타공법 등 지하층공사에서 선시공되는 강재기둥(철골기둥)과 후타설되는 철근콘크리트 보를 구조적으로 일체화시키는 접합방법으로, 이질재료 간 응력전달이 핵심이다.
2. 종류·특징
① 브라켓(牛腿) 방식 — 강재기둥에 브라켓·스터드를 용접해 보 철근을 거치·정착 ② 관통형 — 기둥 웨브에 관통구멍을 천공해 보 철근을 통과·정착 ③ 매입형 — 강재기둥 주위에 보 단부를 매입해 부착력으로 응력을 전달한다.
3. 유의사항
관통구멍 위치는 사전 공작도로 정밀하게 계획하고, 응력집중부에는 보강플레이트를 부착하며, 접합부 콘크리트의 충전·다짐 상태를 초음파 등으로 확인해야 한다.
용어예상관통형 접합의 원리와 시공 시 유의사항을 설명하시오. (10점)
1. 정의
철골보 또는 기둥 웨브에 관통구멍을 뚫어 RC보의 주철근을 통과·정착시키는 접합방식.
2. 특징
철근이 기둥을 관통하여 연속 배치되므로 접합부 강성·강도가 우수하나, 관통구멍 위치가 철골가공 단계에서 정확히 반영되어야 한다.
3. 유의사항
공작도 단계에서 배근계획과 관통구멍 위치를 사전 조정하고, 구멍 주위 응력집중에 대비한 보강플레이트를 부착한다.
용어예상브라켓형(牛腿) 접합의 특징을 설명하시오. (10점)
1. 정의
강재기둥에 소뿔 모양의 브라켓을 용접한 뒤, 그 위에 RC보의 철근을 거치·정착시키는 접합방식.
2. 특징
관통구멍 가공이 불필요해 시공이 용이하고 현장 적용성이 높으나, 브라켓 자체의 제작·용접비가 추가된다.
3. 유의사항
브라켓 용접부의 품질검사(비파괴검사)를 실시하고, 브라켓 상면의 철근 거치·정착 상세를 도면대로 준수한다.
용어예상매입형 접합의 정착길이 확보방안에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
강재기둥 주위에 RC보 단부를 매입시켜, 콘크리트와 강재 간 부착력·지압력으로 응력을 전달하는 접합방식.
2. 특징
이종재료 간 일체성이 우수하나, 강재기둥 단면이 커 보 철근의 유효 정착길이 확보가 어려울 수 있다.
3. 유의사항
정착길이가 부족한 경우 기계적 정착(정착판·헤드바)을 병용하거나 매입깊이를 확대해 보완한다.
서술형제127회 1교시SRC구조의 강재기둥과 철근콘크리트 보의 접합 방법과 각각의 장단점에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
SRC(철골철근콘크리트)구조는 철골기둥의 강성·시공성과 철근콘크리트 보의 경제성을 결합한 구조형식으로, 이종부재 간 접합부 상세가 구조성능을 좌우한다.
Ⅱ. 접합부 응력전달 원리
접합부는 철골기둥에 작용하는 휨모멘트와 전단력을 철근콘크리트 보의 철근 및 콘크리트로 전달해야 하므로, 철근 정착길이와 지압면적 확보가 핵심이다.
이종부재 접합부는 재질과 강성이 다른 부재가 만나는 지점으로, 응력집중이 발생하기 쉬워 국부보강을 통한 응력분산이 설계의 관건이 된다.
Ⅲ. 접합방법(종류)
관통형 - 철골보가 기둥을 관통하여 RC보와 접합
브라켓형 - 철골기둥에 브라켓을 용접 후 RC보 철근을 정착
매입형 - 철골기둥 내부에 철근을 매입 정착
강관+스터드형 - 스터드볼트로 전단력을 전달
Ⅳ. 대책
브라켓형은 시공이 용이하나 브라켓 제작비가 증가한다.
관통형은 강성이 우수하나 철골가공 정밀도가 요구된다.
매입형은 일체성이 우수하나 정착길이 확보가 어렵다.
접합부 응력집중 방지를 위한 보강철근을 배치한다.
콘크리트 타설 시 철골 주위 밀실 충전 여부를 확인한다.
시공 전 접합상세도를 구조계산과 함께 사전 검토한다.
한 초고층 SRC구조 현장에서 브라켓형 접합부 콘크리트 밀실충전 불량이 발견되어 재타설한 사례가 있어, 이후 접합부 전용 진동다짐 계획을 별도로 수립하였다.
Ⅴ. 맺음말
SRC 접합부는 이종재료 간 응력전달 신뢰성이 구조안전을 좌우하므로, 접합방식별 장단점을 고려한 설계와 시공 전 상세검토가 필수적이다.
서술형예상지하 역타공법(Top-Down)에서 강재기둥-RC보 접합부의 시공관리방안에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
역타공법은 지하 구조체를 상부에서 하부로 순차 시공하는 공법으로, 선시공된 강재기둥에 후타설 RC보를 접합해야 하는 특수성이 있다. 지상부가 이미 시공되어 접근성이 제한된 지하 작업공간에서 접합부 정밀도를 확보하는 것이 중요한 과제다.
Ⅱ. 접합부 시공상 특수성
역타공법에서는 강재기둥이 먼저 근입·건립되고 각 층 슬래브·보가 하향식으로 시공되므로, 접합부 위치·철근 정착 상세가 굴착 진행과 동시에 정확히 반영되어야 한다.
Ⅲ. 시공관리 방안
① 사전계획: 강재기둥 반입 전 접합부 상세(브라켓·관통구멍 위치)를 공작도에 반영해 제작한다.
② 위치측량: 강재기둥 건립 시 수직도·위치를 정밀 측량하여 후속 보 접합 시 편심을 방지한다.
③ 배근조정: RC보 철근과 접합부 상세(관통구멍·브라켓)의 간섭을 사전 조정한다.
④ 타설관리: 협소한 지하 작업공간에서도 접합부 콘크리트가 밀실 충전되도록 진동다짐 계획을 수립한다.
⑤ 품질검사: 접합부 충전상태를 초음파 등 비파괴검사로 확인하고 접합부 용접부는 별도 비파괴검사를 실시한다.
역타공법의 접합부는 상부하중을 임시로 지지하는 동시에 최종적으로 영구구조체의 일부가 되므로, 시공단계별 하중조건 변화를 함께 고려한 접합상세 검토가 필요하다.
한 대형 프로젝트의 역타공법 현장에서 강재기둥 건립 시 수직도 오차가 누적되어 상부 RC보 접합부에서 편심이 발생, 보강플레이트를 추가 제작해 대응한 사례가 있다.
Ⅴ. 맺음말
역타공법의 강재기둥-RC보 접합은 협소한 지하공간·순차시공이라는 제약 속에서 정밀도를 확보해야 하므로, 사전 공작도 조정과 단계별 검측 체계가 무엇보다 중요하다.