철근 결속선 설치간격

결속선을 모든 철근 교차점에 촘촘하게 설치해야 할까요?

아닙니다.

 

결속선은 고임재 및 간격재 등과 같은 배근용 부자재입니다.

이 배근용 부자재는 시공을 위한 임시 자재이며, 구조적 즉, 강도의 안전성 측면에서는 영향을 주지 않는다는 것이 구조실무분야에서의 상식입니다.

 

그러나 건설현장에서는 감리자 또는 감독관이 결속선의 간격을 보다 촘촘하게 모든 철근의 교차부를 결속하라고 지시하기도 합니다. 그렇다면 이러한 주문은 구조적으로 올바른 것일까요? 아니면 무리한 것일까요? 

 

국가건설기준 표준시방서 KCS 14 20 11 : 2021 철근공사 3.1.2 '(2) 철근은 바른 위치에 배치하고, 콘크리트를 타설할 때 움직이지 않도록 충분히 견고하게 조립하여야 한다. 이를 위하여 필요에 따라서 조립용 강재를 사용할 수 있다. 또한 철근이 바른 위치를 확보할 수 있도록 결속선으로 결속하여야 한다.'

서울특별시 전문시방서 SMCS 14 20 11 : 2018 철근공사 2.4 '(1) 결속선은 KS D 3552에 합치해야 하거나 동등이상의 제품으로, 지름 0.9 ㎜(# 20번 선) 이상 되는 어닐링(Annealing)철선으로 한다. 노출콘크리트의 마무리면에 근접한 경우에는 연질의 스테인리스 강선을 사용해야 하며, 도금한 철근에는 아연도금한 아연도철선을 사용해야 한다.'

 

즉, 결속선은 철근이 배치된 상태가 타설 중, 그리고 완성 후에도 설계대로 철근이 원래의 위치를 유지하도록 하면 됩니다.

 

배근이 완성된 후에 전기, 통신, 소방, 설비 등의 배관설치 등을 위하여 작업자들이 배근된 철근 위를 밟고 이동하고 작업하면서 철근이 이동되는 경우가 종종 발생하는데 이를 예방하기 위해서 좀더 촘촘히 결속하기도 하고, 아니면 타공종 작업 후에 철근공이 재차 투입되어 원래 위치로 바로잡아 결속을 보강하는 경우가 많죠. 이 때문에 공종간 다툼이 발생하기도 합니다. 또 레미콘이 타설되면서 그 충격으로 철근 위치가 이동되는 경우도 더러 있습니다. 레미콘 낙하높이가 높을수록 이 위험성도 높아집니다. 

그러나 결속선의 목적은 여기까지 입니다. 결속선을 무리하게 촘촘히 설치하면 철근과 철근이 접합하는 부위에서 강도가 높아져서 좋을 것이라는 기대는 그저 기대일 뿐이고, 실제 구조부재 강도를 높여주는 효과는 없습니다.

 

결속선 설치간격이 구조부재 강도에 영향이 있는지에 대한 연구자료는 대표적으로 두가지가 있습니다.

첫째는 한국콘크리트학회 1997년도 가을학술발표회 논문집에 실린 "결속선이 R/C보의 거동에 미치는 영향에 대한 실험적 연구"이고, 둘째는 한국건축구조기술사회 2021. 11·12월호에 실린 "철근콘크리트 휨 부재의 철근 결속선 간격에 따른 구조적 거동 평가"입니다.

첫째 연구는 RC보 주근의 다양한 겹침이음길이에 대해서 결속 횟수를 1개, 2개, 4개로 했을 때, 영향을 실험한 결과인데, 이 연구의 결과는 겹침이음길이를 기본겹침이음으로 정상적으로 하는 경우라면 결속 횟수를 많이 한다고 해서 강도가 더 증진되는 효과는 없고, 겹침이음 중에 결속 횟수를 1개만 하더라도 철근간 겹침이음길이만 제대로 했다면 그 공칭휨모멘트강도가 소요휨모멘트강도 이상이 되므로 충분하다는 것입니다.

둘째 연구는 RC보의 하부근과 스터럽(@100)간에 결속간격을 길이방향으로 @100, @200, @300, @400으로 했을 때(단, 상부근과 스터럽은 모든 교차부에 결속한 조건)의 영향과, RC슬래브의 상하배근의 교차점에 대해서 @100, @200, @300 @400으로 했을 때의 영향을 실험한 결과인데, RC보 실험결과는 하부근과 스터럽간 결속간격을 가장 큰 @400으로 하여도 항복모멘트가 설계기준을 상회하는 것으로 나타나서 결속선 설치간격 증가가 구조적인 성능을 저하시킨다고 볼 수 없다는 것이고, RC슬래브 실험결과에서도 결속간격을 가장 큰 @400으로 하여도 역시 항복모멘트가 설계기준을 상회하는 것으로 나타나서 결속선 설치간격 증가가 구조적인 성능을 저하시킨다고 볼 수 없다는 것입니다.

 

따라서 결속선은 배근 후 작업인원의 이동 및 콘크리트 타설의 충격에 배근 위치가 유지되는 수준이면 충분하며, 굳이 현장에 그 결속선 설치간격을 제안한다면 상기 연구결과들의 조건을 고려하여 보에서는 하부근과 스터럽은 @400 이내 마다, 상부근과 스터럽은 모든 교차부에 하는 것을 권장하고, 슬래브에서는 @400 이내 마다하는 것을 권장합니다. 현장마다 공종간 협력 및 타설방법 등 작업환경이 상이하므로 철근반장, 현장대리인, 감리자, 감독관은 하부구조층부터 배근 후작업 및 타설시 배근이 이동되는 현상이 있는지 확인하면서 결속간격을 조정하는 것이 합리적입니다. 특히 기둥의 후프나 벽체의 수평근은 그 자체로도 중력방향으로 흘러 내리므로 매 높이마다 결속선 설치는 생략할 수 없고 콘크리트 타설 높이가 높을 수록 충격도 커지므로 매 높이마다 결속 횟수나 간격을 조금더 보수적으로 설정하여야 할 것입니다. 

 

무엇보다 배근 후작업 및 타설시 배근이 이동되는 현상이 많이 발생하는 요인은 결속선 간격 뿐만 아니라, 슬래브에서는 연속배근의 Straight방식이 아닌 비교적 경제적인 Bent방식으로 배근된 경우와, 특히 철근 고임재 및 간격재가 타설 전 또는 타설 중에 이탈되는 경우에 흔히 발생합니다.

과거에는 철근을 조금이라도 더 적게 경제적으로 쓸 요량으로 슬래브 Bent방식 배근을 선호하였지만, 작업중 Bent 철근이 제 위치를 유지하도록 하는 것이 상당히 힘들고, 노무 실행비가 높으며, 특히 구조적 품질저하 즉, 강도 안전성 저하가 발생할 우려가 높습니다. 이러한 시공현장의 사정과 구조적 우려를 잘 아는 건축구조기술사들 대부분이 슬래브를 Straight방식 배근으로 구조설계하는 이유이기도 합니다. 

 

철근 고임재 및 간격재의 배치 표준은 다음과 같습니다.

 

국가건설기준센터 표준시방서 KCS 14 20 11 : 2021, 표 2.2-1

따라서 철근이 제 위치에 유지되도록 하기 위해서는,

1. 슬래브 배근은 가급적 Straight방식으로 할 것.

2. 결속선 설치 간격은 경험이 풍부한 철근반장과 현장대리인의 의견을 존중하되, 감리자 및 감독관은 콘크리트 타설 초기에 철근이 이동되는지를 확인하여 우려현상이 발생하는 경우에는 결속선 뿐만아니라, 고임재와 간격재의 추가설치를 지시할 것.

3. 철근 고임재 및 간격재는 국가건설기준센터 표준시방서 KCS 14 20 11 : 2021, 표 2.2-1를 참조하여 여기서 정하는 수량 이상 또는 간격 이하로 배치하도록 하고 콘크리트 타설 중 이탈되지 않는지 확인할 것. 

 

.  끝.