강구조 공사는 철근 콘크리트 공사와 같은 건물의 뼈대를 구성하는 방식으로 철근 콘크리트 공사 다음으로 많이 쓰이는 구조입니다. 압연 형강과 강판을 용접하여 제작한 H 형강이나 I 형강 같은 강구조물에 여러 가지 접합 방법을 이용하여 조립하는 방식입니다.
강구조의 장단점
강구조는 철근 콘크리트 구조보다 가볍습니다. 공장 가공과 특허 공법 등으로 장 스팬 구조가 가능합니다. 다른 구조에 비해 재료의 균질이 높습니다. 공사 기간도 현장에서 조립하기 때문에 소요 기간이 상대적으로 짧습니다. 현장의 날씨나 기상 조건에 영향을 받지 않고 철거 시 폐기물을 재활용할 수 있습니다.
단점은 공사비가 상대적으로 비싸고, 가격 변동이 심합니다. 중국에서 수입이 감소하고, 철강 생산의 원재료인 철광석이나 석탄의 가격이 오르면 철골 자재 가격도 같이 상승하게 됩니다. 철골 특성상 내화 성능이 떨어져 화재에 취약합니다. 주거 시설에는 부재 특성상 소음 진동으로 인해 사용하는 경우가 적습니다. 좌굴이 되기 쉬워 구조적 보강이 필요합니다.
강구조의 재료
강구조는 크게는 큰 보와 작은 보 그리고 그 하중을 전달하는 기둥으로 구성되어 있습니다. 구조용 강재는 형강으로 부르며 형강에는 I 형강, H 형강, ㄷ 형강, z 형강 등이 있으며, 강판, 봉강, 데크플레이트, 턴버클이 속합니다. 구조용 강재를 접합은 긴결재에 의한 접합과 용접 접합 방법이 있으며 긴결재는 리벳, 고력볼트, 볼트 등이 있습니다.
용접 종류
용접은 용접과 압접으로 나뉘며 용접에는 가장 많은 아크용접, 가스용접, 테르미트용접, 일렉트로슬래그 용접 등이 있습니다. 주로 아크용접을 가장 많이 하며 피복아크 용접, 서브머지드 아크용접, 일렉트로슬래그 용접, 스터드 용접 등이 있습니다.
강재의 공장제작
강재는 공장 가공에 상당한 시간이 소요되기 때문에 도급 계약 후 가장 먼저 강구조 업체와 계약하여 강재 공장 가공이 이루어져야 합니다. 강구조 계약이 체결되면 먼저 설계도서를 확인하여 공장도와 제작 시공요령서를 작성합니다. 다음은 본뜨기 및 변형 바로잡기를 실시하고 원척도와 일치되고 가공 및 조립에 지장이 없도록 금긋기를 합니다. 가스 절단기나 밴드 소 절단기를 사용하여 절단 및 가공을 하고 구멍 뚫기 가공을 합니다. 가공이 끝난 강재는 접합합니다. 리벱접합과 고력 볼트 접합, 용접 접합을 합니다. 다음은 용접 검사와 녹막이 칠을 합니다. 현장 용접을 실시하거나 콘크리트에 매립되는 부분, 접합되는 부분은 도장을 하지 않습니다. 다음은 현장에 반출이 됩니다.
강구조 현장조립
강재의 가공은 공장에서 가능한 완성에 가깝도록 가공하고 현장에서는 세우기 및 조립 작업을 진행합니다. 현장 조립 전에 현장 조립계획이 수립되어야 하며 세우기 공정 계획, 반입 및 운반 계획, 세우기용 장비 계획, 안전관리 계획이 이루어져야 안전하게 작업할 수 있습니다. 강구조 현장 조립 시 추락, 넘어짐, 깔림 등의 사고가 빈번하게 발생하므로 각별한 주의가 필요합니다.
현장에서 제작 완료한 강재가 반입되어 오면 크레인을 사용하여 기둥 세우기를 합니다. 세우기용 장비에는 주로 이동식 크레인이나 타워크레인을 사용합니다. 소규모의 현장에서는 주로 이동식 크레인을 사용하며 이동식 크레인에는 트럭크레인이 주로 사용됩니다. 기초 콘크리트 공사 시 앵커 볼트를 매입하여 두거나 콘크리트 속에 앵커 볼트 매입할 자리를 미리 만들어 두었다가 시공하기도 합니다. 크레인을 이용해 콘크리트 속에 앵커 볼트에 맞게 기둥을 세웁니다. 기둥을 세우면 기둥 베이스 플레이트 밑면에 무수축 모르타르를 채웁니다. 기둥을 세우고 보를 설치하고 세우기 검사를 통해 수정합니다. 수정이 완료되면 기둥과 보를 현장 접합합니다. 접합이 끝나면 강구조 접합 검사를 실시하며 고력볼트 접합 검사와 용접부 비파괴 검사를 실시합니다.
데크플레이트
강구조에서는 슬래브를 만들기 위해 데크플레이트를 주로 사용합니다. 데크플레이트는 주로 합성 테크플레이트를 주로 사용합니다. 데크플레이트를 설치하고 콘크리트를 타설해 일체로 작용하게 합니다. 강구조의 보와 콘크리트 바닥 판을 일체화 시키기 위해 고정 앵커 철물을 사용합니다.
내화피복공사
강구조 건물은 내화 성능이 약하여 화재가 발생에 취약합니다. 일정 시간 동안 강재의 온도가 상승하지 않도록 하기 위해 강재에 내화 피복을 합니다. 내화 피복은 화재 시 단열성과 흡음, 결로방지의 효과도 있습니다. 내화 피복은 뿜칠 공법, 콘크리트로 타설하는 타설 공법, 조적을 쌓는 조적 공법, 메탈라스를 부착하고 미장하는 미장 공법 등이 있습니다.
내화기준
강구조에 내화 도료를 발포할 때 내화 시간 기준이 중요합니다. 보통 20m 이하나 1~4층 규모는 내화 1시간 이상 내화 제품을 사용해야 하고, 5~12층이나 50m 이하는 2시간 이상을 충족해야 합니다.
현장 강구조 공정 흐름
현장의 강구조 공정을 전체적으로 살펴보면 기둥을 세우고 큰 보를 조립합니다. 계단을 조립하고 작은 보를 조립합니다. 고력 볼트 접합을 하고 기둥과 기둥, 기둥과 보를 조립합니다. 데크플레이트를 설치합니다. 다음 층을 조립하고 콘크리트를 타설합니다.
경량 강구조
철재의 두께가 4mm 이하인 각 파이프 같은 철재를 이용하여 제작하는 경량 강구조도 있습니다. 경량이며 부재 형상이 단순해 공사비가 적게 투입되며 창고나 농막, 가설구조물에 많이 사용됩니다.
맺음말
강구조 공사는 철근 콘크리트 구조에 비해 다양한 장점이 있으며 주거 지역보다는 공장이나 산업단지에 건축물의 용도에 적합한 것을 알 수 있습니다. 또한 계절의 영향도 적게 받아 오랜 기간 유지될 수 있습니다. 단 정확한 제작과 기준에 맞게 내화 피복과 방청 처리를 해야합니다. 공사 기간에 영향을 받지 않도록 빠른 발주와 시공 계획을 세우는 것이 중요합니다.