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[VOL.2_202212] KPSEA VOICE_이석종_가설구조물 개략구조검토 방법 및 범위(안)의 소개

작성자 최고관리자

작성일 2022.12.19

841회

가설구조물 개략구조검토 방법 및 범위(안)의 소개


작성자 : 이석종

 

지난 호에서 필자는 가설구조물에 대해서 설계자는 개략구조검토만을 수행하도록 ‘건설공사 설계도서 작성기준(2015,국토교통부)’에 정의되어 있다고 소개했다. 해당 조항은 마지막에 이렇게 끝난다. ‘개략구조검토의 방법, 범위 등은 국토교통부장관이 별도로 정할 수 있다’.

 

당시 토목구조기술사회(이하 본회)는 국토교통부에 ‘가설구조물 개략구조 검토 방법 및 범위’(이하 가설구조물고시)를 제안했다. 국토교통부는 해당 가설구조물고시를 제정하는 과정에서 건설기술관리협회(현 건설엔지니어링협회, 이하 건기협)를 통해서 본회와 접촉했다. 본회는 검토자료를 건기협 담당자에게 전달했고 건기협 담당자가 국토부에 송부하고 검토의견을 본회에 전달하는 역할을 한 것이다.

 

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본회는 해당 가설구조물고시를 제정하는 과정에서 임원진과 자문위원들을 정해서 의견을 수렴하여 ‘개략구조검토 방법 및 범위(안)’을 확정하여 건기협에 전달했다. 이후 건기협 담당자는 국토부에서 검토중이라는 답변을 들었다. 시간이 흐르고 국토부와 건기협의 담당자가 바뀌는 등의 과정을 거치는 동안에 ‘개략구조검토 방법 및 범위(안)’은 고시되지 않고 말았다. 필자의 추측은 이렇다. 국토교통부가 국토교통부 장관의 이름으로 해당 고시를 제정할 필요성을 느끼지 않았을 것이다. 아니 부담을 느꼈다는 표현이 맞겠다. 국토부 입장에서 논란의 대상인 가설구조물의 설계에 대한 사항을 국토부 이름으로 만들기 부담스러워했을 것이라고 생각한다.

 

당시 본회가 ‘가설구조물 개략구조검토방법 및 범위’를 작성할 때의 중요한 철학은 ‘현장에서 적절한 공사비를 확보할 수 있도록 하자’는 것이었다. 물론 설계 예가에 잡힌 가설구조물 공사비는 어디까지나 예가이고 시공자가 공사비를 정해서 입찰에 참여한다. 하지만 한국은 품셈이라는 것이 있고 그 품셈에도 가설구조물의 자재를 반영하도록 되어있다. 따라서 설계자 입장에서는 예가를 산출할 때 가설구조물의 자재의 수량이 필요하다.

 

가설구조물 중 다양성이 가장 높은 강관동바리에 대해 표준품셈에서 공사비를 산정하는 방법은 2015년에는 자재수량이 품셈에 포함되어 있다가 2016년에는 설계수량으로 변경되었다. 결국 설계자는 공사비 산정을 위한 수량을 제시해야 하는 것이다. 하지만 가설구조물은 시공시에만 일시적으로 사용되는 것이므로 시공자가 현장여건에 맞게 원하는 방식으로 정해서 시공하는 것이 맞다. 그런 취지에서 구조안전성 검토도 현장에서 기술사의 확인을 받는 조항도 있는 것이다. 결국 가설구조물은 현장에서 판단해서 시공하는 것이 맞지만 설계단계에서 적절한 수량을 반영해주어야 하는 것이다.

 

이런 취지에 맞게 본회는 ‘가설구조물의 개략구조검토 방법 및 범위(안)’을 작성하여 국토교통부에 제안했던 것이다. 본고에서는 당시 작성된 ‘가설구조물의 개략구조검토 방법 및 범위(안)’을 소개하고자 한다. 고시되지 않아 법적 효력은 없지만 가설구조물의 개략구조검토 과정에서 참고할 수 있는 근거가 되었으면 하는 바람이다.


가설구조물 개략구조검토 방법 및 범위(안)

1. 일반사항

 1) 설계도서 작성시 가설구조물 개략구조검토의 목적은 가설구조물 적정 공사비 산정에 있으며 시공을 목적으로 하지 않음. 따라서 시공자는 설계단계의 개략구조 검토와 별도로 시공단계에서 건설기술진흥법 62조7항에 의하여 구조검토를 실시하고 전문가에게 확인을 받아야함.

2) 개략구조검토를 수행한 설계자는 시공용 설계를 한 것이 아니므로 공사중 해당 가설구조물의 안전성 문제에 대해 책임을 지지 않음.

3) 가설구조물의 개략구조검토는 허용응력설계법을 적용한다.

4) 가설구조물의 개략구조검토는 신강재를 기준으로 한다. 

<해설> 1) 가설구조물 개략구조검토의 목적은 적정 공사비 산정을 위한 것임. 따라서 시공자는 시공단계에서 현장여건(지반상태, 적용장비, 지하수위, 하천수위, 기온, 조위 등)에 맞도록 선정된 공법 및 자재를 적용하여 구조검토를 시행하고 시공상세도작성지침에 따라 시공상세도서를 작성하여 건설기술진흥법 62조7항에 의한 전문가에게 확인을 받도록 함.

2) 개략구조검토의 목적은 적정공사비의 산정에 있으므로 공사중 발생하는 가설구조물의 안전성 문제에 대해서 설계도서 작성자가 그 직접적인 책임을 지지 않는다.

3) 가설공사표준시방서(2014)에 따라 가설구조물의 개략구조검토는 허용응력설계법을 따름.

4) 설계단계에서 시공시 재사용 강재의 사용 여부를 알 수 없고, 가설공사표준시방서(2014)의 재사용강재에 대한 정의가 명확하지 않으므로 가설구조물의 개략구조검토는 신강재를 기준으로 함. 즉 재사용 강재에 적용하는 성능저하에 따른 안전율 1.3을 적용하지 않음.

 

2. 높이가 31미터 이상인 비계

높이가 31m이상이면서 자재가 적치되는 등 작접자 이동통로 이외의 목적로 사용됨이 명확한 경우에 한하여 개략구조검토를 수행하며 검토방법은 강관동바리 검토방법과 동일하다. 사용부재는 Ø48.6mmx2.4mm 강관으로 한다.

<해설> 토목공사에서 31m높이 구조물은 교각이 대부분이며, 31m이상의 교각의 경우 대부분 강재 거푸집을 사용하므로 비계를 설치하지 않고 작업자가 작업위치까지 올라가기 위한 비계다리만 설치하는 것이 일반적임. 본 규정을 두는 이유는 31m이상의 비계를 이동통로가 아닌 자재를 적치하는 등의 용도로 사용됨이 명확한 경우 수직재에 대해서 개략구조검토하도록 한 것임.

 

3. 높이가 5미터 이상인 거푸집

1회 타설높이가 5미터 이상인 거푸집에 대하여 벽체측압(WoH)을 산정하고 이에 저항하는 폼타이(Ø12.7mm)의 축력을 산정하여 허용응력을 검토한다.

Wo : 굳지 않은 콘크리트 단위중량

H : 콘크리트 타설 높이

<해설> 콘크리트의 측압은 거푸집 높이에 의해 지배되는 것이 아니라 타설 높이와 타설 속도에 의해서 지배됨. 따라서 1회 타설높이가 5미터 이상인 경우에 대하여 검토하도록 함. 벽체 측압은 타설 속도와 관계있으나 설계단계에서는 알 수 없으므로 최대 타설압인 WoH을 적용하였음. 콘크리트 타설작업중 벽체 거푸집의 붕괴는 거푸집 자체의 문제보다는 폼타이가 부족하게 설치되어 폼타이에 과도한 하중을 받아 끊어지면서 붕괴되는 경우가 대부분이므로 폼타이를 검토하는 것으로 하였음.

 

 

4. 높이가 5미터 이상인 동바리

1) 강관동바리

굳지않은 콘크리트하중과 작업하중만을 고려하여 수직재에 작용하는 축력을 산정하여 허용응력을 검토한다. 이때 수평재의 간격은 2m로 하고, 수평하중에 저항하기 위한 가새가 전체구간에 설치되어있는 것으로 가정한다. 사용부재는 Ø48.6mmx2.4mm 강관으로 한다.

 

2) 육교용강재동바리

수직부재는 굳지 않은 콘크리트하중과 작업하중만을 고려하여 수직재에 작용하는 축력을 산정하여 허용응력을 검토한다. 수평부재는 상부에 작용하는 굳지않은 콘크리트와 작업하중에 대해서 모멘트를 산정하여 허용응력을 검토한다. 이때 수평부재가 단순보 조건일 경우에는 최대 휨 모멘트 Mmax=(1/8)wl², 최대 전단력 Smax=(7/12)wl을 적용하고 연속보 조건일 경우에는 Mmax=(1/10)wl², 최대 전단력 (6/10)wl을 적용한다.

여기서 w : 거더에 작용하는 등분포하중(kN/m)

l : 기둥중심간격(m)

 

3) 수직부재에 대한 허용응력의 산정은 도로교설계기준(2010) 표3.3.2 국부좌굴을 고려하지 않은 허용축방향 압축응력을 따르며, 허용응력 할증계수는 적용하지 않음.

<해설> 1) 강관동바리의 공법 및 자재는 매우 다양해서 설계단계에서 선정할 수 없으므로 일반적으로 가장 많이 사용되는 Ø48.6mmx2.4mm 강관을 적용하여 검토하도록 하였음. 하중에 저항하는 가장 중요한 부재인 수직재에 대해서 검토하며 좌굴길이 산정을 위한 수평재의 간격은 2m로 가정하였음. 동바리에 작용하는 하중은 굳지않은 콘크리트하중과 작업하중외에도 수평하중 등이 있으나 현장조건에 따라 하중조건이 다양하고, 가새를 전체구간에 설치하면 수평하중에 대해서 대부분 안전하여, 수평하중이 기둥부재의 응력에 미치는 영향이 적기 때문에 굳지 않은 콘크리트하중과 작업하중만을 고려하는 것으로 하였음.

 

2) 육교용강재동바리의 경우 구조물 시공시 하부의 통행을 유지하기 위해서 적용되는 동바리로서 H빔으로 제작되는 경우가 많음. 수직부재는 강관동바리와 마찬가지 방법으로 수직하중에 대해서 응력을 검토하도록 하였음. 하부통과 구간의 상부하중을 지지하는 수평부재는 수직하중에 대하여 모멘트를 산정하여 허용응력을 검토하도록 하였음.

3) 풍하중 등의 부가하중을 고려하면 부재력이 다소 크게 나올 수 있으나 허용응력할증 계수의 적용으로 허용응력이 증가하여 검토결론이 크게 달라지지 않으므로 개략구조검토의 취지에 따라 주하중만을 고려하고 허용응력할증 계수를 적용하지 않도록 함.


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