베이스플레이트(Base Plate)는 철골 기둥의 축력·모멘트·전단력을 기초 콘크리트에 전달하는 부재이며, 무수축모르타르(Non-shrink Grout)는 베이스플레이트와 기초 상단 사이의 공극을 밀실하게 충전하여 하중을 균등하게 전달하는 역할을 한다. 이 접촉면 시공이 부실하면 편심하중·부등침하·진동/소음이 발생하여 구조 전체의 안전성에 영향을 미친다. 따라서 기술사 시험에서는 주각부 지지공법 3종 비교 + 무수축모르타르 요구성능 + 시공 유의사항이 자주 출제된다.
2. 주각부 단면 상세 (그림①)
그림① 주각부 상세 — 더블너트로 레벨을 맞춘 후 베이스플레이트를 거치하고, 하부 공극을 무수축모르타르로 사춤 충전
3. 주각부 지지공법 및 무수축모르타르 요구성능
지지공법
내용
전면바름 모르타르공법
기초 상단 전면에 모르타르를 발라 수평을 잡은 후 베이스플레이트를 거치. 시공이 간단하나 레벨 정밀도는 상대적으로 낮음
부분바름 모르타르공법
베이스플레이트 하부 모서리 등 일부에만 라이너(패드)를 설치해 레벨을 잡고 기둥을 세운 후, 나머지 부위에 모르타르를 채움
나중채움(사춤) 모르타르공법
더블너트(조정너트) 또는 레벨링 플레이트로 정밀하게 레벨을 맞춰 기둥을 먼저 설치한 후, 베이스플레이트 하부 공극을 무수축모르타르로 나중에 사춤. 정밀도가 가장 높아 고층·중요구조물에 주로 적용
무수축모르타르 요구성능
내용
무수축성(팽창성)
팽창재 혼입으로 경화 시 체적수축을 방지하여 하중 전달면의 공극 발생을 억제
유동성(충전성)
무진동·무다짐으로도 좁은 공극까지 자체 충전될 정도의 유동성 확보
초기강도 발현
후속 공정(상부 하중 재하) 진행이 가능하도록 조기에 소요강도 확보
내구성
장기적으로 하중을 안정적으로 전달할 수 있는 강도·내구성 확보(제품 사양 및 설계기준에 따름)
더블너트(조정너트)로 레벨을 정밀하게 맞춘 후 기둥 수직도를 재확인하고 본 사춤을 실시한다.
사춤 전 베이스플레이트 하부·앵커볼트 주변의 이물질(레이턴스, 먼지, 기름)을 완전히 제거한다.
사춤용 거푸집을 견고히 설치하여 모르타르 유출을 방지하고, 한 방향에서 연속 주입해 기포·공극을 방지한다.
유동성 확보를 위해 제조사가 정한 배합수량(물시멘트비)을 준수하고 임의로 가수하지 않는다.
저온기에는 보온양생을 실시하여 초기 동해 및 강도 발현 지연을 방지한다.
사춤 두께는 설계도서 및 제품 사양에 따라 관리하고, 양생 후 밀실 충전 여부를 타음검사 등으로 확인한다.
6. 암기 체크리스트
7. 관련 주제
앵커볼트 매입공법철골 건립순서 및 건립계획철골 건립장비 양중계획주각부(노출형·근입형·매입형)고력볼트 접합철골 내화피복
📝 예상문제 & 모범답안
용어예상무수축모르타르(Non-shrink Grout). (10점)
1. 정의팽창재를 혼입하여 경화 시 체적수축이 거의 없도록 만든 모르타르로, 베이스플레이트 하부 공극 충전에 사용된다.2. 요구성능① 무수축성(팽창성) ② 유동성(충전성) ③ 조기 강도 발현 ④ 하중 전달에 필요한 내구성.3. 유의사항제조사가 정한 배합수량(물시멘트비)을 준수해야 하며, 임의로 가수하면 유동성은 늘지만 무수축성·강도가 저하되므로 절대 가수해서는 안 된다.
용어예상나중채움(사춤) 모르타르공법. (10점)
1. 정의더블너트 등으로 기둥의 레벨을 먼저 정밀하게 맞춘 후, 베이스플레이트 하부 공극을 나중에 무수축모르타르로 충전하는 주각부 지지공법이다.2. 종류·특징전면바름·부분바름 방식에 비해 레벨 정밀도가 가장 높아 고층·중요구조물의 주각부에 주로 적용된다.3. 유의사항사춤 전 베이스플레이트 하부와 앵커볼트 주변의 이물질을 완전히 제거하고, 사춤용 거푸집을 견고히 설치하여 모르타르 유출·공극을 방지해야 한다.
용어예상더블너트(조정너트)를 이용한 레벨링. (10점)
1. 정의앵커볼트에 상하 2개의 너트를 체결하여 하부 너트의 높이를 조정함으로써 베이스플레이트의 레벨(수평)을 정밀하게 맞추는 방법이다.2. 특징각 앵커볼트별로 독립적인 높이 조정이 가능해 기초 상단의 요철·시공오차를 흡수하면서도 기둥의 정확한 수직도를 확보할 수 있다.3. 유의사항기둥 설치 전 레벨·수직도를 계측기로 확인 후 확정하며, 확정 후에는 임의로 재조정하지 않고 사춤을 실시해야 한다.
용어예상주각부 편심하중에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의베이스플레이트 하부의 공극·레벨 불량 등으로 기둥의 축력이 지지면 전체에 균등하게 전달되지 못하고 한쪽으로 치우쳐 작용하는 하중상태를 말한다.2. 발생원인·특징사춤 모르타르의 불충전(공극), 더블너트 레벨링 오차 등으로 발생하며, 반복하중 시 미세균열·진동이 누적되어 장기적으로 지지성능이 저하될 수 있다.3. 유의사항사춤 완료 후 밀실 충전 여부를 타음검사 등으로 확인하고, 소요강도 발현 전에는 상부 하중을 재하하지 않아야 편심하중 발생을 예방할 수 있다.
서술형예상철골 주각부 베이스플레이트 지지공법 3종과 무수축모르타르 시공 시 유의사항에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요주각부는 철골 기둥의 하중을 기초로 전달하는 최종 접점으로, 베이스플레이트 지지방식과 무수축모르타르 시공 품질이 구조 안전성을 좌우한다.Ⅱ. 주각부 하중전달의 구조/원리베이스플레이트 하부에 공극이 남으면 접촉면적이 줄어 응력이 국부적으로 집중되고, 반복하중 시 미세균열·진동이 누적되어 장기적으로 기둥 지지성능이 저하될 수 있다. 즉 주각부의 성능은 강재 자체의 강도보다 접촉면의 밀실 충전 여부에 좌우되는 특성을 가진다.Ⅲ. 지지공법 3종① 전면바름 : 기초 상단 전면에 모르타르로 레벨을 잡음, 간편하나 정밀도 낮음.② 부분바름 : 모서리 등 일부에 라이너 설치 후 레벨 확보, 나머지는 후속 충전.③ 나중채움(사춤) : 더블너트로 정밀 레벨링 후 기둥 설치, 하부 공극을 나중에 사춤 — 정밀도 최고.Ⅳ. 무수축모르타르 시공 유의사항① 사춤 전 이물질(레이턴스·기름) 완전 제거 ② 사춤용 거푸집 견고 설치 ③ 한 방향 연속 주입으로 기포·공극 방지 ④ 제조사 배합수량 준수(임의 가수 금지) ⑤ 저온기 보온양생 ⑥ 양생 후 밀실 충전 여부 확인.
베이스플레이트 하부에 공극이 남으면 접촉면적이 줄어 응력이 국부적으로 집중되고, 반복하중 시 미세균열·진동이 누적되어 장기적으로 기둥 지지성능이 저하될 수 있다.
사춤 모르타르가 일부 공극을 남긴 채 경화된 후 상부 하중이 재하되어 기둥이 미세하게 기울어진 사례에서, 재하 전 강도 확인 절차 부재가 원인으로 지적된 바 있다.
Ⅴ. 맺음말주각부는 육안으로 확인이 어려운 매립부이므로, 사춤 전·후 검측 및 기록관리를 철저히 하여 시공 품질을 담보해야 한다.
서술형예상철골 주각부 시공 시 편심하중·부등침하 발생원인과 대책에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요주각부의 레벨·충전 불량은 기둥에 편심하중을 유발하고, 장기적으로 부등침하와 구조체 변형으로 이어질 수 있어 시공관리가 중요하다.Ⅱ. 편심하중·부등침하 발생의 구조/원리편심하중은 지지면의 국부적 결함(공극·레벨오차)에서 비롯되는 반면, 부등침하는 기초 자체의 지반조건에서 비롯되는 경우가 많아 원인의 층위가 다르다. 그러나 두 현상 모두 기둥에 추가적인 휨모멘트를 유발한다는 점에서 구조적 영향은 동일하다.Ⅲ. 발생원인① 베이스플레이트 하부 공극(사춤 불량) ② 더블너트 레벨링 오차 ③ 앵커볼트 위치·수직 오차 누적 ④ 무수축모르타르 초기강도 미확보 상태에서 조기 재하 ⑤ 기초 자체의 부등침하(지반 문제).Ⅳ. 대책① 사춤 전 레벨·수직도 재확인 ② 무수축모르타르 밀실 충전(한 방향 연속 주입) ③ 소요강도 발현 전 상부 하중 재하 금지 ④ 지반조사 결과에 따른 기초 보강 ⑤ 시공 후 정기적인 침하·변형 계측.
사춤 모르타르가 일부 공극을 남긴 채 경화된 후 상부 하중이 재하되어 기둥이 미세하게 기울어진 사례에서, 재하 전 강도 확인 절차 부재가 원인으로 지적된 바 있다.
Ⅴ. 맺음말주각부는 사후 보수가 어려운 매립 부위이므로, 시공 중 단계별 검측(레벨→충전→강도 확인)을 통해 사전에 결함을 예방하는 것이 근본 대책이다.
📚 출처·근거
KCS 14 31 xx (강구조공사 표준시방서)
KDS 14 31 xx (강구조 설계기준)
KS D (강재 규격)
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