거푸집 동바리 설계기준
이 기준은 거푸집 및 동바리의 안전성,
사용성 및 내구성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
적용범위
(1) 적용범위 기준은 콘크리트의 성형과 지지를
위하여 설치되는 일반적인 거푸집 및 동바리의 설계에
대하여 적용한다.
관련법규
· 방호장치 안전인증 고시
· 방호장치 자율안전기준 고시
· 도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙
관련기준으로는
· KS B 1016 기초 볼트
· KS B ISO 898-1 탄소강과 합금강으로
제작한 나사 부품의 기계적 성질 -
제1부 : 볼트, 스크루 및 스터드
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· KS D 3514 와이어로프
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· KS D 3529 용접 구조용 내후성 열간압연 강재
· KS D 3566 일반 구조용 탄소 강관
· KS D 3602 강제 갑판
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· KS F 2445 축 하중에 의한 말뚝 침하 시험 방법
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· KS F 8001 강제 파이프 서포트
· KS F 8006 강제틀 합판 거푸집
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· KS F 8022 강관틀 동바리용 부재
· KS F 8023 거푸집 긴결재
· KS L 5201 포틀랜드 시멘트
· KS F 2591 말뚝의 동적재하 시험방법
설계하중
(1) 거푸집 및 동바리는 콘크리트 시공 시에
작용하는 연직하중, 수평하중, 콘크리트 측압 및 풍하중,
편심하중 등에 대해 그 안전성을 검토하여야 한다.
연직하중은
(1) 거푸집 및 동바리 설계에 사용하는
연직하중은 고정하중(D)
및 공사 중 발생하는 작업하중으로
다음 항의 값을 적용한다.
(2) 고정하중은 철근 콘크리트와 거푸집의 무게를
합한 하중이며, 콘크리트의 단위중량은 철근의 중량을
포함하여 보통 콘크리트 24 kN/㎥, 제1종 경량 콘크리트 20 kN/㎥,
그리고 제2종 경량 콘크리트 17 kN/㎥를 적용한다.
거푸집의 무게는 최소 0.4 kN/㎡ 이상을 적용하여야 한다.
다만, 특수 거푸집의 경우에는 그 실제 거푸집
및 철근의 무게를 적용하여야 한다.
(3) 작업하중은 작업원, 경량의 장비하중,
기타 콘크리트 타설에 필요한 자재 및 공구 등의 시공하중,
그리고 충격하중을 포함한다.
작업하중은 콘크리트 타설 높이가 0.5 m 미만일 경우에는
구조물의 수평투영면적 당 최소 2.5kN/㎡ 이상으로 설계하며,
콘크리트 타설 높이가 0.5m 이상 1.0m 미만일 경우에는
3.5kN/㎡, 1.0m 이상인 경우에는 5.0kN/㎡를 적용한다.
다만, 콘크리트 분배기 등의 특수장비를 이용할 경우에는
실제 장비하중을 적용하고, 거푸집 및 동바리에 대한
안전 여부를 확인하여야 한다.
(4) 적설하중이 작업하중을 초과하는 경우에는
적설하중을 적용하여야 하며, 구조물 특성에 적합하도록
KDS 41 10 15 및 KDS 24 12 20에 따른다.
(5) 상기 고정하중과 작업하중을 합한 연직하중은
콘크리트 타설 높이와 관계없이 최소 5.0 kN/㎡ 이상으로
거푸집 및 동바리를 설계한다.
콘크리트 측압
(1) 거푸집 설계에서는 굳지 않은 콘크리트의 측압을
고려하여야 한다.
콘크리트의 측압은 사용재료, 배합, 타설 속도, 타설 높이,
다짐 방법 및 타설할 때의 콘크리트 온도,
사용하는 혼화제의 종류, 부재의 단면 치수, 철근량 등에 의한
영향을 고려하여 산정하여야 한다.
(2) 콘크리트의 측압은 거푸집의 수직면에
직각방향으로 작용하는 것으로 하며, 일반 콘크리트용 측압,
슬립 폼용 측압, 수중 콘크리트용 측압, 역타설용 측압
그리고 프리플레이스트 콘크리트(preplaced concrete)용 측압으로 구분할 수 있다.
(3) 일반 콘크리트용 측압은 (4)의 경우를 제외하고는 다음 식에 의해 산정한다.
여기서, : 콘크리트의 측압(kN/㎡)
: 굳지 않은 콘크리트의 단위중량(kN/㎥)
: 콘크리트의 타설 높이(m)
(4) 콘크리트 슬럼프가 175mm 이하이고, 1.2m 깊이 이하의
일반적인 내부진동다짐으로 타설되는 기둥 및
벽체의 콘크리트 측압은 다음과 같다.
① 기둥의 측압은 다음 식으로 산정 할 수 있다.
다만, 이 경우 측압의 최솟값은 kN/㎡ 이상이고,
최댓값은 값 이하이다.
여기서, : 콘크리트 측압(kN/㎡)
: 표 1.6-1의 단위중량 계수
: 표 1.6-2의 첨가물 계수
: 콘크리트 타설속도(m/hr)
: 타설되는 콘크리트의 온도(℃)
② 벽체의 측압은 콘크리트 타설속도에 따라 다음과 같이 구분하며,
이 경우에 측압의 최솟값은 kN/㎡ 이상이고, 최댓값은 값 이하이다.
가. 타설속도가 2.1m/hr 이하이고, 타설높이가 4.2m 미만인 벽체
(1.6-3)
나. 타설속도가 2.1m/hr 이하이면서 타설높이가
4.2m 초과하는 벽체 및 타설속도가
2.1~4.5m/hr인 모든 벽체
| 콘크리트의 단위중량 | |
| 22.5kN/㎥ 이하인 경우 | ＝0.5[1＋(/23kN/㎥)] 다만, 0.8 이상이어야 한다. |
| 22.5 초과 ∼24kN/㎥ 이하인 경우 | = 1.0 |
| 24kN/㎥ 초과인 경우 | ＝/23kN/㎥ |
(1.6-4)
| 시멘트 타입 및 첨가물 | |
| 지연제를 사용하지 않은 KS L 5201의 1, 2, 3종 시멘트 | 1.0 |
| 지연제를 사용한 KS L 5201의 1, 2, 3종 시멘트 | 1.2 |
| 다른 타입의 시멘트 또는 지연제 없이 40％ 이하의 플라이 애쉬 또는 70％ 이하의 슬래그가 혼합된 시멘트 |
1.2 |
| 다른 타입의 시멘트 또는 지연제를 사용한 40％ 이하의 플라이 애쉬 또는 70％ 이하의 슬래그가 혼합된 시멘트 |
1.4 |
| 70％ 이상의 슬래그 또는 40％ 이상의 플라이 애쉬가 혼합된 시멘트 | 1.4 |
| 주) 여기서 지연제란 콘크리트의 경화를 지연시키는 모든 첨가물로서, 감수제, 중간단계의 감수제, 고성능 감수제(유동화제)를 포함한다. | |
(5) 재진동을 하거나 거푸집 진동기를 사용할 경우,
묽은 반죽의 콘크리트를 타설하는 경우 또는
응결이 지연되는 콘크리트를 사용할 경우에는
전문가의 권장 값에 따라 측압을 증가시켜야 한다.
(6) (4)의 측압 공식을 적용하기 위해 기둥은 수직 부재로서
장변의 치수가 2m 미만이어야 하며,
벽체는 수직 부재로서 한쪽 장변의 치수가 2m 이상이어야 한다.
(7) 슬립 폼에는 다음의 측압을 적용할 수 있다.
다만, 압력용기나 차수용 구조물과 같이 콘크리트의
밀실도를 높이기 위하여 추가로 진동다짐을
할 경우에는 다음의 측압을 적용한다.
(8) 수중에 타설하는 콘크리트는 수압에 의해
측압이 감소되는 효과를 고려하여 적용할 수 있다.
(9) 콘크리트를 거푸집 하부에서 주입하는
역타설의 경우에는 주입하는 압력이 추가로 고려되어야 하며,
최소한 식(1.6-1)에 의해 계산된 측압의 최소 25% 이상을 추가로 고려하여야 한다.
(10) 프리플레이스트 콘크리트용 거푸집의 측압은 골재
투입 시에 거푸집에 작용하는 측압과 주입
모르타르의 측압을 고려하여야 한다.
(11) 콘크리트 다짐을 외부 진동다짐으로 할
경우에는 이에 대한 영향을 고려하여야 한다.
풍하중
(1) 이 기준에서 규정한 사항 이외의 경우에는
KDS 41 10 15에 따른다.
(2) 가시설물의 재현기간에 따른 중요도계수()는 다음과 같다.
다만, 존치기간(N) 1년 이하의 경우에는
0.60을 적용하고, 이 외 기간에 대해서는
다음 식에 의해 산정할 수 있다.
여기서 : 재현기간에 따른 중요도계수
: 재현기간(년)
: 가시설물의 존치기간(년)
: 비초과 확률(60%)
수평하중
(1) 거푸집 및 동바리는 풍하중 이외에 타설 시의 충격,
또는 시공오차 등에 의한 최소의 수평하중(M)을
고려하여야 하며, 풍하중과 최소 수평하중의 영향을 각각
고려하여 불리한 경우에 대하여 검토한다.
(2) 동바리에 고려하는 최소 수평하중은 고정하중의 2％ 와
수평길이 당 1.5kN/m 이상 중에서 큰 값의 하중이
최상단에 작용하는 것으로 한다.
(3) 최소 수평하중은 동바리 설치면에 대하여
X방향 및 Y방향에 대하여 각각 적용한다.
(4) 콘크리트를 한 번에 타설하는 상부 바닥판의
종단경사 또는 횡단경사에 의해
굳지 않은 콘크리트의 유체 압력이 그림 1.6-1과 같이 발생하는 경우에는
(2)의 수평하중에 추가하여 고려한다.
(5) 풍하중(W), 수압(F), 콘크리트 비대칭 타설 시의 편심하중,
경사진 거푸집의 수직 및 수평분력, 콘크리트 내부
매설물의 양압력, 크레인 등의 장비하중,
외부진동다짐에 의한 영향 하중 등과 같이 가설 작업 중
특수하게 발생하는 수평하중의 영향은 별도로 고려하여야 한다.
(6) 벽체 및 기둥 거푸집에 고려하는 최소 수평하중은
거푸집면 투영면적 당 0.5kN/㎡
이 추가 작용하는 것으로 하며, 최소 수평하중과
고려한 측압과 풍하중 중에서 큰 하중을 적용하여
전도에 대한 안정성을 검토하여야 한다.
그림 1.6-1 횡방향 또는 종방향 기울기에 의한 수평하중
특수하중
(1) 시공 중에 예상되는 특수한 하중에
대해서는 그 영향을 고려하여야 한다.
(2) 특수하중이란 콘크리트를 비대칭으로 타설할
때의 편심하중, 콘크리트 내부 매설물의 양압력,
포스트텐션(post tension) 시에 전달되는
하중, 크레인 등의 장비하중 그리고 외부진동다짐에
의한 영향 등을 말한다.
(3) 슬립 폼의 인양(jacking) 시에는 벽체길이
당 최소 3.0kN/m 이상의 마찰하중이 작용하는 것으로 한다.
하중조합
(1) 하중조합은 연직하중과 수평하중을 동시에
고려하는 것을 말하며, 1.6.5에 규정된 하중을 동시에
고려하는 경우에는 KDS 21 10 00 (3.3.1)에 따른다.
다만, 동바리의 존치기간이 길고,
그 지역에 특별히 지진에 대한 영향이 예상되는
경우에는 공사감독자가 인정하는 구조분야 전문자격을
갖춘 기술자의 판단에 따라 적용할 수 있다.
(2) 거푸집 및 동바리에 적용하는 하중조합과
허용응력 증가계수는 KDS 21 10 00 (3.3.1)에 따른다.
안 전 율
(1) 거푸집 지지를 위해 사용하는 동바리의 허용압축하중에
대한 안전율(극한하중에 대한 허용하중의 비를 말하여,
극한하중은 압축성능을 의미함)은 지지형식에
따라 표 1.8-1의 값 이상이어야 한다.
| 지지형식 | 안전율 | 시공형태 | |
| 지주형식 동바리 |
단품 동바리 | 3 | 강제 파이프 서포트, 강관과 같이 개개품을 이용하여 거푸집을 지지하는 동바리 |
| 조립형 동바리 | 2.5 | 수직재, 수평재, 가새 등의 각각의 부재를 현장에서 조립하여 거푸집을 지지하는 동바리 | |
(2) 보 형식 동바리 중앙부 허용휨모멘트에
대한 중앙부 설계휨모멘트의 안전율은
표 1.8-2의 값 이상이어야 한다.
| 지지형식 | 안전율 | 시공형태 |
| 보 형식 동바리 | 2 | 강제 갑판 및 철재트러스 조립보 등을 수평으로 설치하여 거푸집을 지지하는 동바리 |
(3) 위 (1)과 (2) 외의 기타 부재 안전율은 KDS 14 30 00에 따른다.
(4) 거푸집 긴결재 및 부속품의 안전율은
표 1.8-3의 값 이상이어야 한다.
| 부속품 | 안전율 | 시공형태 | |
| 거푸집 긴결재 | 2 | 모든 경우 | |
| 앵커 | 전단 | 2 | 거푸집 하중과 콘크리트 측압만을 지지할 경우 |
| 3 | 거푸집 하중, 콘크리트 측압 및 작업하중을 지지할 경우 | ||
| 인장 | 2 | 모든 경우 | |
| 폼 행거 | 2 | 모든 경우 | |
(5) 거푸집 및 동바리의 양중에 관련된 로프나
부속품의 안전율은 5 이상이어야 한다.
변형기준
(1) 거푸집 널의 변형기준은 공사시방서에 따르며,
달리 명시가 없는 경우는 표면의 평탄하기 등급에 따라
순 간격() 1.5m 이내의 변형이 표 1.9-1의
상대변형과 절대변형 중 작은 값 이하가 되어야 한다.
| 표면의 등급 | 상대변형 | 절대변형 |
| A급 | /360 | 3mm |
| B급 | /270 | 6mm |
| C급 | /180 | 13mm |
| 주 1) A급 - 미관상 중요한 노출콘크리트 면, B급 - 마감이 있는 콘크리트 면, C급 - 미관상 중요하지 않은 노출콘크리트 면 2) 순간격()은 거푸집을 지지하는 동바리 또는 거푸집 긴결재의 지간거리를 의미한다. |
||
구조설계
(1) 일반적으로 동바리는 현장조건에 부합하는 각 부재의
연결조건과 받침조건을 고려한 2차원 또는 3차원 해석을
수행하여야 하나, 구조물의 형상, 평면선형 및 종단선형의
변화가 심하고 편재하의 영향을 고려할 경우에는
2차원 해석결과와 3차원 해석결과를 비교하여 안전측 설계가 되도록 하여야 한다.
다만, 설치 높이가 5.0 m 미만인 동바리의 경우에는
2차원 또는 3차원 구조해석을 생략할 수 있으며,
구조설계는 그림 1.10-1에 따라 수행한다.
| 하중계산 | 동바리에 작용하는 하중의 종류, 크기 산정 | |
| - 수직방향 하중, 수평방향 하중, 특수하중 등 | ||
| ↓ | ||
| 응력계산 | 하중·에 의하여 각 부재에 발생되는 응력 산출 | |
| - 휨모멘트, 전단력, 처짐, 좌굴, 비틀림의 영향 검토 | ||
| ↓ | ||
| 단면배치 간격계산 |
각 부재에 발생되는 응력에 대하여 안전한 단면 및 배치간격 결정 | |
| - 장선, 멍에, 거푸집 널, 동바리 배치 |
(2) 시스템 동바리의 경우에는 각 부재의 연결조건을 다음과 같이 적용한다.
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