철근 콘크리트 구조물의 균열

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본문내용

Ⅰ. 철근 콘크리트의 정의
콘크리트가 휨을 받게 되면 인장측에 균열이 발생하여 파괴시 급작스러운 취성파괴가 발생하게 된다. 이와 같이 콘크리트는 압축에는 강하지만 인장에는 약하기 때문에 인장구역에 철근을 묻어서 효율적으로 외력에 저항하도록 만든 일체식구조를 철근콘크리트(Reinforced Concrete)라 한다.

∙효율적으로 외력에 저항한다.
→ 콘크리트는 압축을 부담하고, 철근은 인장을 부담한다.
∙일체식 구조(합성체)
→ 철근이 있는 위치에서 철근과 콘크리트의 변형은 같다.

Ⅱ. 철근 콘크리트의 특징
건설재료로서 콘크리트 혹은 철근콘크리트는 다음과 같은 여러 특징을 지닌다.
▪ 철근과 콘크리트의 온도팽창률은 0.00001/℃ 정도로 서로 비슷하다. 재료의 온도팽창률이 서로 다르면 온도변화가 생겼을 때 변형률이 다르기 때문에 두 재료의 접촉면에 응력이 발생하고, 이로 인해서 분리가 일어날 수 있다.
▪ 콘크리트는 강알칼리성 (pH = 13) 을 띠고, 이로 인해서 철근 주위에 형성되는 부동태 피막으로 인해서 오랜 시간이 흘러도 철근이 녹슬지 않는다. 만약 이산화탄소 등이 유입되어 콘크리트에 중성화(carbonation, 탄산화) 가 일어난다면 철근이 녹슬게 된다.
▪ 콘크리트는 점탄성(viscoelastic) 성질이 있어서 건조수축(drying shrinkage), 크리프(creep) 등과 같은 장기거동(시간 의존적 거동)을 하고, 이로 인해서 균열이 생길 수 있다. 건조수축은 콘크리트 내부의 수분이 빠져나가면서 수축하는 것을 말하고, 크리프는 일정한 응력 하에서도 변형이 계속적으로 증가하는 현상을 말한다.
▪ 철근과 콘크리트 사이의 부착강도가 비교적 크다.
▪ 콘크리트는 내화성이 좋다. 열전도율이 낮아 내부의 철근을 열로부터 보호한다.
▪ 내구성(durability)이 좋고 유지관리 비용이 적게 들어 경제적인 구조물을 만들 수 있다.
▪ 방음효과가 크고, 에너지 효율적인 재료이다.
▪ 현장타설이 가능하고, 원하는 모양을 다양하게 만들 수 있다.

참고 자료

“ 콘크리트의 균열조사, 보수 · 보강 지침” 건설도서, 1992.
한국콘크리트학회,“ 콘크리트 구조물과 균열”, 1999.
경일대학교 산업대학원 토목공학과 박기봉“ 철근콘크리트 구조물의 균열에 따른 원인과 대책에 관한 연구 ” , 2002.
경기대학교 산업정보대학원 건축공학과 이중기“ 철근 콘크리트 균열 및 대책에 관한 연구”, 2007.
연세대학교 토목공학과 변근주, 송하원, 우승민, 최 욱 “ 콘크리트 구조물의 균열”, 2000.
전남대학교 임철원, 김대중, 김 우 “ 철근콘크리트보의 휨-전단균열에 대한 파괴역학적 해석”