가시설과 구조물 해체 — 쓰던 자재의 등급, 풍하중의 방향, 남겨야 할 철근

가시설과 구조물 해체는 임시 구조물의 두 끝이다. 가시설은 세웠다가 없앨 것을 전제로 만들고, 해체는 이미 있는 구조물을 없애는 일이다. 두 기준 모두 없어진 뒤에 무엇이 남는가를 조문으로 규정한다 — 가시설은 "그 용도가 완료된 후에는 해체"하고 "적용된 지역은 원래대로 또는 계획된 바에 따라 복구"하며, 해체는 발생한 공동을 "주변 지반고까지 되메우기" 한다.

세 가지 상황에서 확인한다. ① 시공상세도 승인 — 두 공종 모두 도면 없이는 착수할 수 없다. ② 재사용 자재 판정 — 동바리는 등급으로 나뉜다. ③ 부분 해체 — 남길 부재를 상하게 하지 않는 것이 핵심이다.

이 글은 KCS 24 81 10 가시설(한계상태설계법)과 KCS 24 81 05 구조물 해체(한계상태설계법)의 조문을 인용한다.

1. 쓰던 자재는 단면계수를 깎아서 계산한다

가시설의 적용 범위는 넓다 — "거푸집, 동바리 및 시스템동바리, 가설물막이, 가도 및 축도, 가설교량"이 모두 포함된다(1.1 (1)). 그리고 바로 그 문장에 계산 조건이 붙는다.

이들의 설계 시에는 신규자재 또는 손상이 없는 자재를 사용하는 경우가 아니라면 구조계산 수행 시 적정한 범위에서 감소나 손상을 고려하여 단면계수를 보정하여야 한다. — KCS 24 81 10, 1.1 (1)

이들의 설계 시에는 신규자재 또는 손상이 없는 자재를 사용하는 경우가 아니라면 구조계산 수행 시 적정한 범위에서 감소나 손상을 고려하여 단면계수를 보정하여야 한다. — KCS 24 81 10, 1.1 (1)

쓰던 자재는 쓰던 만큼 깎아서 계산하라는 것이다. 가시설의 자재는 현장을 옮겨 다니며 반복 사용되므로, 도면상의 단면으로 계산하면 실제보다 강하게 나온다.

동바리는 등급으로 나뉜다 — "재사용 동바리는 현장에서 1회 이상 사용하였거나 또는 사용하지 않은 새 제품이라도 오랜 기간 현장 보관으로 강도의 저하 우려가 있는 동바리"이며, 변형·손상·녹슬음의 정도에 따라 셋으로 나눈다(2.3.2).

등급판정

사용등급성능시험 없이 재사용할 수 있는 동바리

시험등급성능시험 결과에 따라 사용 여부를 판단하여야 하는 동바리

폐기등급재사용하지 못하고 폐기처분할 동바리

새 제품이라도 오래 보관했으면 재사용 동바리라는 정의가 특징적이다. 쓴 횟수가 아니라 강도 저하 우려가 기준이다.

거푸집 표면에도 등급이 있다(3.3.1 (10)) — A급은 "미관상 중요한 노출콘크리트 면", B급은 "마감이 있는 콘크리트 면", C급은 "미관상 중요하지 않은 노출콘크리트 면"이며, 적용 부위별 등급은 공사시방서를 따른다.

2. 강풍은 거푸집과 동바리에 다르게 작용한다

같은 태풍이 와도 조문이 요구하는 저항 방향이 다르다.

대상규정

거푸집"태풍 등과 같은 강풍이 작용하여 거푸집이 붕괴될 우려가 있는 경우에는 수직방향 풍하중에 저항할 수 있도록 설계"(3.3.1 (9))

동바리"강풍이 작용하여 동바리가 붕괴될 우려가 있는 경우에는 수평방향 풍하중에 저항할 수 있도록 설계"(3.4.1 (9))

거푸집은 들려서, 동바리는 밀려서 무너진다. 넓고 가벼운 거푸집 판은 바람이 아래에서 받치면 위로 뜨고, 가늘고 높은 동바리는 옆에서 밀리면 좌굴한다.

동바리에는 편심 조건도 붙는다 — "특히 콘크리트 부분 타설 등 상부 편심하중에 의해 횡방향 쏠림현상이 크게 발생할 우려가 있는 시공조건일 경우 이를 미연에 방지할 수 있는 경사버팀대 등으로 충분히 보강"한다. 시공하중이 한쪽에만 실리는 순간이 가장 위험하다.

시스템 동바리에는 치수 조건이 명확하다(3.4.3 (1)).

"동바리를 설치하는 높이는 단변길이의 3배를 초과하지 말아야 하며, 초과 시에는 주변구조물에 지지하는 등 붕괴방지 조치를 하여야 한다."

"받침철물의 전체길이는 600 mm 이내, 수직재와 물림부의 겹침은 200 mm 이상으로 설치하여야 한다."

높이가 단변의 3배라는 조건은 세장비 제한이다. 받침철물(잭베이스)을 길게 빼면 그만큼 좌굴 길이가 늘어나므로 600 mm로 제한하고, 반대로 겹침은 200 mm 이상 확보해 빠지지 않게 한다.

기초 조문도 있다 — "동바리 기초는 상부하중에 대한 지반의 허용지지력 및 허용침하량을 초과하지 않도록 설계"하고, "전체 연직방향 변위량 선정은 기초 침하량과 동바리 자체 변형량을 포함"한다(3.4.1 (4)(5)). 그리고 받침판은 "2단 이상 삽입하지 않도록" 한다(3.4.2 (2)) — 겹쳐 괸 받침목은 옆으로 빠진다.

아래 구조물에 대한 검토도 요구된다 — "전이보 등과 같이 콘크리트 타설 두께가 큰 구조물을 지지하는 동바리에 의해 하부의 구조물에 전달되는 하중이 … 그 부재의 설계하중을 상회하는 경우에는 하부 지지구조물의 구조 안전성을 검토"하며, 하부가 콘크리트면 "재령에 따른 콘크리트 압축강도를 고려"한다(3.4.1 (11)). 위층 동바리가 아래층 슬래브를 부순다는 사고가 여기서 나온다.

3. 시공상세도가 착수의 조건이다

두 기준 모두 도면 승인 전에는 착수하지 못한다. 해체 쪽은 기한까지 정해져 있다.

시공상세도는 계획된 해체작업 시작일로부터 최소한 20일 이전에 공사감독자에게 제출하여야 한다. 해체작업은 시공상세도의 승인 후에 착수하여야 한다. — KCS 24 81 05, 1.5.3 (1)

시공상세도는 계획된 해체작업 시작일로부터 최소한 20일 이전에 공사감독자에게 제출하여야 한다. 해체작업은 시공상세도의 승인 후에 착수하여야 한다. — KCS 24 81 05, 1.5.3 (1)

작성 주체에도 조건이 붙는다 — "법규상으로나 또는 공사계약서상에 명시적으로 요구되는 경우, 시공상세도 작성은 관련분야 전문가가 수행하고 해당 분야의 국가기술자격법에 따른 기술사에게 확인을 받아야 한다"(1.5.2 (4)).

시공상세도를 반드시 작성해야 하는 경우도 열거된다 — 구조물의 전부 또는 일부가 해체 또는 보존되도록 명시된 경우, 해체작업이 철도관련 시설·부지 또는 공공 교통시설과 근접하거나 횡단하는 경우, 그리고 공사계약서에 명시된 경우(1.5.1).

가시설의 시공상세도는 열두 항목을 요구하는데, 그중 하나가 특히 눈에 띈다 — "콘크리트 타설 중 거푸집의 이동을 탐지하기 위한 방법"(1.5 (2) ⑨). 타설 중에 거푸집이 움직이기 시작하면 멈추거나 되돌릴 수 없으므로, 그것을 알아채는 방법을 미리 도면에 적게 한다.

나머지 항목도 실무적이다 — 콘크리트 타설 순서와 시공이음 위치, 지반지지방법 및 침하대책, 지상통로계획과 임시난간, 콘크리트 타설이 제약받는 곳에서의 타설방법, 해체를 위한 방법 및 일정, 구조계산서, 양중방법과 양중지점·양중무게, 누수 방지재료와 박리제 도포 계획.

4. 해체는 남길 것을 정하는 일이다

해체 기준의 3장은 대부분 남는 부분을 상하게 하지 않는 방법이다.

대상규정

공법"교량 전체 경간 또는 교각이 해체되는 경우를 제외하고 폭파 또는 파쇄용 쇠공을 이용하는 해체공법은 권장하지 않으므로 필요한 경우 공사감독자와 협의 및 승인 후에 시행"

콘크리트드릴, 치핑 또는 승인받은 방법으로 요구되는 경계까지 주의하여 시행하며, 해체면은 편평하거나 날카롭고 곧으면서 편평해야 함

철근신설구조물까지 연장할 철근은 깨끗하고 손상이 없도록, 연장하지 않는 철근은 기존 콘크리트 면에 맞추어 절단

강재 빔존치할 빔이나 강거더 위 콘크리트만 해체할 때는 상부플랜지의 변형·파손이 없도록. 손상 시 그라인딩, 용접, 열처리보강, 부재 교체

보존 목구조볼트 및 못류는 제거

발파최소화하고 가능하면 새로운 후속공종 착수 이전에 종료

돌출 철근을 깨끗하게 남기는 것이 부분 해체의 핵심 작업이다. 신·구 콘크리트를 잇는 것은 그 철근이므로, 치핑하다가 철근을 때리면 이어 붙일 수단이 사라진다. 반대로 연장하지 않을 철근은 면에 맞춰 잘라야 부식 경로가 되지 않는다.

기존 설비도 보호 대상이다 — "도면에 명시되어 있거나 명시되어 있지 않더라도 해체공사 전 또는 도중에 발견하거나 알게 된 상용 중인 하수도, 상수도, 가스, 전기 등 설비시설과 관개배수시설은 보호하여야 하며, 손상된 경우에는 즉시 공사감독자에게 통지하고 보수조치"한다(3.2 (3)).

폐기 단계에도 조문이 있다 — 유해 자재는 폐기물관리법에 따라 폐기하고 이력을 포함한 기록을 작성하며, 건설폐기물 수집·운반 차량은 "건설폐기물이 흩날리거나 누출되지 않도록 상부 전체가 금속 또는 이에 준하는 재질로 덮여 있는 차량"이어야 한다. 덮개 재질은 강화플라스틱, 폴리카보네이트, 탄소섬유 등이 인정된다(3.4 (4)).

5. 정리

쓰던 자재는 단면계수를 보정해서 계산한다 — 신규자재나 손상 없는 자재가 아니면 감소·손상을 반영한다.

재사용 동바리는 사용·시험·폐기 등급으로 나뉘며, 새 제품이라도 오래 보관해 강도 저하가 우려되면 재사용 동바리로 본다.

거푸집은 수직방향 풍하중, 동바리는 수평방향 풍하중에 저항하도록 설계한다.

시스템 동바리의 높이는 단변길이의 3배 이하, 받침철물 전체길이 600 mm 이내, 수직재와 물림부 겹침 200 mm 이상이다.

전체 연직 변위는 기초 침하량과 동바리 자체 변형량을 함께 센다. 받침판은 2단 이상 겹치지 않는다.

해체 시공상세도는 착수 20일 이전 제출, 승인 후 착수이며 요구되는 경우 기술사의 확인을 받는다.

폭파와 파쇄용 쇠공은 전체 경간·교각 해체가 아니면 권장되지 않는다. 콘크리트는 드릴과 치핑으로 하고 해체면은 편평해야 한다.

연장할 철근은 손상 없이, 연장하지 않을 철근은 면에 맞춰 절단한다. 존치 강재의 상부플랜지는 변형·파손을 막는다.

두 기준을 함께 읽으면 임시 구조물의 설계는 세우는 계산과 없애는 계획이 한 쌍임이 분명해진다. 가시설은 처음부터 해체 방법과 일정을 시공상세도에 적어야 하고, 해체는 착수 20일 전에 순서와 보존 대상을 도면으로 내야 한다. 그리고 두 공종 모두 끝난 뒤의 상태를 조문으로 규정한다 — 복구된 지반, 되메워진 공동, 깨끗하게 남은 돌출 철근이 그 결과물이다.