콘크리트용 특수거푸집 시공

콘크리트용 특수 거푸집 시공

우리나라의 사회와 산업구조가 급속히 팽창 대단위화됨에 따라 건설공사의 규모도 점차적으로 대형화 추세에 있다. 그러나 건설분야에 있어서는 기능인력이 점차 노령화되고 일용근로 기피현상에 다른 제조업 선호로 기능인력의 부족이 심화되어 신자재 개발 및 기계화 시공으로 성력화에 의한 공사비 절감 및 공기의 단축이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
거푸집 공사는 RC 조나 SRC 조의 구체 공사에 필수적인 일종의 가설공사로서 콘크리트 및 철근 (혹은 철골) 공사와의 유기적 관계를 고려한 시스템으로 보지 않으면 안된다.
특히 거푸집의 조립ㆍ설치 등의 시공성은 거푸집 재료에 크게 좌우되므로 재료의 획기적인 고강도화, 경량화 및 대형화를 추구하고 아울러 로봇을 포함한 시공기계의 개발이 급선무라 하겠다.
본 란에서는 대림산업(주) 기술연구소의 자료제공으로 거푸집 및 이의 시공법에 대해 기술하고자 한다.

거푸집 재료의 변환 및 특수 자재 이용

Ⅰ. 골판지 거푸집

1. 머리말

벽체 간격이 협소한 부분의 거푸집 작업은 여러 가지가 있지만 신축(新築_ 부분은 익스팬션부와 동(棟)이 분리되도록 콘크리트를 2회 타설해야 하므로 비용이 증가되고 공기가 길어진다. 이러한 원인을 제거하고 Q.C 분임조 활동에 의해 작업방법을 검토한 결과 골판지 거푸집 사용이 채택되었는 바. 그 사용한 실FP를 소개한다.

2. 건물개요

부지면적 : 968.74㎡

건물면적 : 530.7㎡

층 수 : 지하 1층, 지상 4층

구 조 : 철근콘크리트

공 기 : 1984.11.1~1985.8.25

3. 골판지 거푸집 채택에 대한 검토

(1) 현상 파악

평면 및 익스팬션조인트 (E.J)의 현상을 파악한 후, E.J부분의 거푸집 공법을 강구하였다.

① 평면의 검토 <표 1> 및 <그림 1> 참조

<그림 1> 세대평면도

<표1>

② 익스팬션조인트(E.J) 부분의 상태

<그림 2> 와 <그림 3>과 같이 E.J 부분은 길이 4.2m, 층고 2.7m로 A동과 B동의 외벽 간격은 10㎝이다.

<그림 2> E.J 부분 평면

<그림 3> E.J 부분 단면

(2) 문제점의 분석

외벽 간격이 좁은 경우에 채택 가능한 거푸집 공법을 선정하여 검토하였다.

① 대형 패널의 전용

외부벽 거푸집 패널을 대형 패널을 이용하여 세퍼레이트를 내부측으로부터 패널을 지지시키는 방법 <그림 4>

<그림 4> 대형패널의 전용

② 패드형 발포재를 이용하는 방법

철제패드 φ250 에 직접 합판을 지지시킨다. <그림 5>

<그림 5> 9 패다 거푸집 (Pad Form) 공법

③ 스티로폼을 매입하는 방법

위의 ①과 ②의 방법은 기존 건물과의 관격이 협소한 경우에 취할 수 있는 방법으로 동시 콘크리트 타설에는 적용이 어렵다고 생각되었다.

③의 스티로폼의 타입에 있어서는 동시타설은 가능하지만 집합주택 공사에 있어서 경계벽의 공간처리는 불충분하다. 이 때문에 스티로폼과 동등한 것으로 공간의 처리까지 가능한 재료를 물색하였다.

(3) 대책의 입안

골판지 거푸집의 공급처에 자료를 의뢰하여 사용방법을 검토하였다.

① 골판지 거푸집재의 용도

(가) 공중슬라브 거푸집

(나) 기둥ㆍ보의 공중거푸집

(다) 소단면 통거푸집

(라) 슬라브용

(마) 박스공사용

(바) 앵커박스 등

② 골판지 거푸집의 특징

(가) 콘크리트의 흐름이 양호하고 면이 매끈하다.

(나) 제거도 간단하고, 시공성이 우수하다.

(다) 보강구조로서 부력ㆍ측압에 견딜 수 있다.

(라) 경량으로 작업성이 양호하다.

이상의 용도 및 특징으로부터 현장사용 가능여부에 대한 검토 및 계획서를 작성하였다.

(4) 골판지 거푸집의 분할

골판지 거푸집의 폭은 600㎜로 한다.

높이는 층고가 2.7m이므로 하부 타설 완료부에 10㎝를 매입하고, 상부는 AㆍB동의 단차가 350㎜이므로 다음의 작업이 용이하도록 상부를 취급가능한 크기로 분할하였다. <그림 6>

<그림 6> 골판지 거푸집 분할도

(5) 골판지 거푸집의 고정

골판지 거푸집을 단열재용 격리조인트 철물에 양면으로 고정한다.

격리재의 간격은 보통 격리재의 사용과 동일하다. <그림 7>, <그림 8>

<그림 7> 격리재 위치

<그림 8> 골판지 거푸집 고정 방법

(6) 콘크리트 타설 방

동시 타설에 있어서 한쪽만의 타설로 인한 골판지형틀의 밀림을 방지하기 위하여 A, B동을 0.5~1.0m 씩 번갈아서 타설하도록 하였다.
 

4. 실시와 검토

지하 1층은 A, B동을 분리시켜 2회 콘크리트를 타설하고, 1층 부터는 위의 골판지 거푸집을 시공하였으며, 지하 1층은 B동을 먼저 타설하고 A동의 E.J부는 대형 패널을 제작하여 시공하였다. 이 결과 벽 사이의 간격이 10㎝이고, 대형 패널의 긴결재(폼타이) 치수가 9.2㎝이기 때문에 콘크리트 타설 후의 해체에 많은 시간이 걸렸고, 또 기중기 없이는 해체할 수 없었다.

설치작업에도 E.J부분만이 콘크리트 타설 후까지 슬라브 작업이 불가능하고 안전면에서도 위험하였다.

골판지 거푸집을 사용한 부분은 지하 1층에 비해 철근과 거푸집 작업을 동시에 할 수 있고, 재료 반입의 회수가 줄어들어 작업의 진척이 양호하였으며 중단없이 콘크리트 타설이 가능하였다.

또한, 골판지 거푸집 작업은 경량이기 때문에 한 사람만으로 작업이 간으할 뿐 아니라, 절단ㆍ가공도 용이하여 절단기와 고무테이프만 있으면 간단히 할 수 있었다. 콘크리트 타설도 A,B동을 번갈아서 타설함으로써 거푸집재의 이동을 없애고, 골판지 거푸집재의 조인트부는 고무테이프를 붙임으로서 줄눈부에 시멘트풀이 흘러드는 것을 방지할 수 있었다. 특히 안전면에서는 슬라브 거푸집을 동시에 설치할 수 있어 위험성이 줄어 들었다.

5. 효과 할인

골판지 거푸집 채택으로 지하 1층, A, B동 완료까지 19일이 소요되었으나, 1층부터는 14~15일만에 완료할 수 있었다. 즉 한층에 약 4일간의 단축이 있었다. <그림 9>

<그림 9> 1사이클 공정 비교

6. 맺음말

골판지 거푸집재의 사용에 있어서 골판지 거푸집의 강도와 측압에 대한 검토는 불가능하였으며, 외벽간의 좁은 부분에 대한 사용 가능 여부의 고려가 필요하였다.

한편 여러측면에서 원가절감을 실시하고 있지만 골판지 거푸집도 E.J외에도 사용가능한 부분이 많다고 생각된다. 합판 거푸집으로 가공 조립이 어려운 곳은 이 거푸집재로 쉽게 해결할 수 있다고 생각된다.

Ⅱ. VE 제안에 의한 RIB가 부착된 슬라브 거푸집 공법의 개발

1. 머리말

당 공사는 오오미야시의 상업ㆍ주거기역내의 임대 빌딩이므로, 일조권 문제로 인한 건물의 높이의 제한이 엄격히 규제되고 있으며, 토지의 이용이 고도로 요구되는 건물이기도 하다.
종래의 설계는 기준층의 높이가 3.6~3.7m로 일조권의 제약 때문에 6층으로 건설할 수 밖에 없으나 UN-BOND공법을 채택하여 1층의 높이를 3.2m로 줄여 7층으로 건설이 가능했다.
당 공사에서 VE제안에 의해 UN-BOND공법으로 RIB가 부착된 슬라브 거푸집 시공방법의 개선ㆍ개발을 실시하여 발주자, 사내(설계ㆍ공무), 메이커의 협력을 얻어 실시키로 하였다.

이 거푸집 공법에서는 목공ㆍ거푸집자재ㆍ발생재ㆍ운반비ㆍ공기 등을 대폭 줄일 수 있다.

2. 공사개요

구 조 : RC 구조, 지하 1층, 지상 7층, 옥탑 1층

공 기 : 15개월

부지면적 : 3333.72㎡

건축면적 : 1144.62㎡

최 고 : 27.4m

주요공법 : 지하 흙막이 공법 외벽 (타일선 부착공법)

지상층 사무실 바닥 부분 : UN-BOND공법(PC강선7본, 15.2㎜)

3. 거푸집 공법 개발의 경위

(1) 개발테마의 배경

당 건물의 시공 방법으로 채택한 UN-BOND공법은 거푸집 시공면에서 고안된, RIB가 부착된 슬라브 부분의 형태가 복잡하므로 <그림 10>, <그림 11> 다음의 문제점을 고려해야 한다.

① 작은보의 간격이 작아, 지보공 형상이 복잡하여 시공성이 나쁘다.

② 거푸집 공사비가 증가한다.

③ 보측 바닥의 합판 거푸집의 전용이 곤란하여 재료의 소모가 많다.

④ 거푸집 조립에 공기가 길어진다.

<그림 10> 보복도
 

<그림 11> 단면도

(2) VE수법의 활용

이상의 문제점들을 해결해야 하기 때문에, RIB가 붙은 거푸집 공사의 시공방법을 개선코저 VE 기법을 이용하려 한다. VE STEP의 개선과정은 <그림 12>와 같다.
 

⑥ 기능평가

기능계통도에 의거, 상위 기능을 FD법과 DARE법을 이용하여 가중치가 표시된 2개의 기능을 서로 비교한 후 상대적인 중요도를 비율로 표시하여 우선적으로 개선해야 할 대상을 선정하였다.

⑦ㆍ⑧ 참조ㆍ구체화

4개의 기능개선 중점 테마를 정한 후 이 4개의 기능을 만족시키는 시공방법을 정하는 브레인 스토밍을 실시, 8개의 아이디어를 추출 도안화하고, 2개 아이디어의 상세 평가를 실시한다. <그림 14> , <표3>

<표2> 정보원 list
 

<표3> 아이디어 선택 
 

<그림 13> 기능계통도

<그림 14> 아이디어

상세평가

2개의 채택된 아이디어를 구체화하여 최종 개선안을 결정하여 아이디어의 장점ㆍ단점ㆍ단점극복 아이디어를 검토하여 최종적으로 키스톤 플레이트를 보측에 구부린 가공품을 시공에 사용키로 하였다. <표4>, <그림 15>

<표4> 아이디어 검토
 

<그림 15> 최종개선안

⑩ 제안

VE 제안서를 작성하여 관계자의 승인을 득하여 실시하였다. <그림 16>, <그림 17>

<그림 16> 제안서

 
<그림 17> 관계자의 제안

키스톤 스라브 거푸집의 시공법 위는 3층 슬라브에서부터 옥상 슬라브까지 6Floor의 거푸집 6000㎡를 대상으로 하였다. 실시전시제품을 제작하여 품질ㆍ성능ㆍ강도ㆍ의 확인을 한 후 형태를 결정하였다. <그림 18>

<그림 18> 형상, 성능, 허용하중

또한 형태에 있어서, 특별히 보의 단면ㆍ운반비의 감소를 고려하였으며, 각부의 매듭은 시제품을 참고하여 시공도를 결정하여 부재수를 최소한으로 하였다. <그림 19>

<그림 19> 평면할부상세, 단면상세도

시공면에서의 계획은 키스톤 슬라브 거푸집의 조립을 형틀 목공들이 작업하였고, 콘크리트 타설 후의 해체없이 그대로 매설하였다.

(2) 시공상황

당초에 염려했던 보 아래쪽의 합판 거푸집에서 키스톤 슬라브의 조립은 DP상보다 좋은 결과가 나왔으며, 콘크리트 타설시 각 접합부로부터 콘크리트가 새어나오거나 흘러넘치는 일이 없어졌다.

키스톤 슬라브 거푸집의 조립 및 해체작업은 재래공법에 비해 거푸집 자재의 볼륨이 줄어드므로 작업공간이 넓어져서 작업의 능률, 안전면 등에서 좋은 성과를 얻었다.

(3) 시공결과(효과의 확인)

① 간소화

바닥슬라브에서 보측 거푸집이 일체화되어 단순작업이 된다.

② 공기의 단축

단순작업이기 때문에 조립ㆍ해체가 용이하고 또한 해체 수량을 줄일 수 있다.

③ 가설경비의 절감

가설자재의 절감, 발생비, 처분경비의 절감, 운반비의 절감

④ 품질의 균일화

공장가공에 의한 품질의 향상

⑤ 조립ㆍ해체작업의 단순화, 작업 공간의 확보

5. 결론

VE써클을 발족한 후 2개월 반의 단기간에 검토를 거듭하여 개발된 공법으로, 지상층 구체공사의 실시단계에서부터 더욱더 개선을 하고 표준화 함으로써 무사히 완료하였으며, 거푸집 공사의 간소화로 원가절감을 할 수 있었고 이 공법으로 건설업에 있어서 인력부족문제가 해결되었다.