철근콘크리트 레포트 - 철근콘크리트의 일반적 특성과 재료에 대해 설명하시오.

I. 서론

구조실험실에서 철근이 들어 있지 않은 작은 콘크리트 보와 철근이 배치된 보의 휨 실험 영상을 비교해 본 적이 있다. 겉모습은 비슷했지만 하중이 커질수록 거동은 달랐다. 콘크리트만 있는 보에는 인장 쪽 균열이 생긴 뒤 급격히 버티는 힘이 줄었고, 철근이 있는 보는 균열이 생긴 뒤에도 하중을 더 견뎠다. 건물에서 흔히 보는 철근콘크리트가 왜 두 재료를 묶어 쓰는지 한 장면으로 이해할 수 있었다. 철근콘크리트의 장점은 콘크리트와 철근을 각각 강한 재료라고 부르는 데 있지 않다. 서로 다른 성질을 가진 두 재료가 부착을 바탕으로 함께 변형하며 역할을 나눌 때 구조재로서 의미가 생긴다.

II. 본론

1) 압축은 콘크리트가 인장은 철근이 맡는 합성 작용

콘크리트는 압축력에 강하지만 인장력에는 상대적으로 약하다. 바닥판이나 보가 휘면 단면 한쪽에는 압축이, 반대쪽에는 인장이 생긴다. 콘크리트만으로 휨을 받으면 인장부에서 비교적 이른 단계에 균열이 생긴다. 철근을 인장력이 크게 생기는 위치에 배치하면 균열 뒤 인장력을 철근이 받아 구조체가 하중을 계속 지지할 수 있다. 기둥에서는 철근이 축력과 휨에 함께 저항하고 띠철근이나 나선철근은 주철근의 좌굴을 억제하며 콘크리트를 구속하는 역할도 한다.

두 재료가 함께 일하려면 철근과 콘크리트 사이의 부착이 중요하다. 철근 표면의 마디와 콘크리트가 맞물리고 재료 사이에 부착응력이 전달되면서 같은 부재 안에서 힘이 이동한다. 철근을 콘크리트 안에 넣어 두기만 한다고 합성 작용이 생기는 것은 아니다. 필요한 정착 길이를 확보하고 이음 위치와 방법을 적절히 정해야 철근이 힘을 충분히 전달한다. 피복 두께도 부착과 내구성, 화재 시 철근 보호에 영향을 주기 때문에 설계와 시공에서 함께 관리한다.

철근과 콘크리트의 열팽창 성질이 크게 다르지 않다는 점도 함께 쓰기 좋은 이유로 알려져 있다. 온도가 변할 때 두 재료의 변형 차이가 지나치게 크다면 계면에서 큰 응력이 생겨 합성 거동이 불리해진다. 실제 구조물에서는 온도 변화뿐 아니라 콘크리트의 건조수축과 크리프가 장기 변형에 영향을 준다. 철근은 수축을 구속하면서 균열 분포에 영향을 주고, 지속하중 아래에서는 콘크리트의 시간 의존 변형 때문에 처짐과 응력 분담이 달라진다. 초기 강도만 확인해서 장기 성능을 모두 판단할 수 없는 까닭이다.

철근콘크리트의 큰 장점은 원하는 형태를 만들기 쉽다는 것이다. 굳기 전 콘크리트는 거푸집 모양에 따라 벽, 기둥, 보, 곡면 등 여러 형상을 만들 수 있다. 현장에서 재료를 타설해 일체로 연결하면 구조체의 연속성을 확보하기에도 유리하다. 재료를 지역에서 비교적 쉽게 구할 수 있고 압축재를 별도 가공해 조립하는 구조보다 형상 자유도가 크다. 공동주택, 학교, 지하구조물처럼 반복되는 평면에서도 경제성과 시공 경험이 축적돼 널리 사용된다.