[내진성능평가 및 보강설계]콘크리트 코어시험에서 강도가 낮을경우 어떻게 하는지 궁금해요.
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관리자2023-06-05 10:59
예전에는 콘크리트 강도는 건설연도별 재료강도에서 시작하거나, 슈미트 해머를 통한 반발경도법을 통해 재료강도를 추정하는
방식을 사용하곤 했으나, 최근 내진성능평가 기준에서는 콘크리트의 압축강도 추정을 위해 코어시험을 필수로 하고 있습니다.
그러나 코어를 채취하는 방식이나 수량에 따라 때로는 신뢰할수 없는 값이 얻어지면서, 여러 가지로 혼선을 불러일으키고 있습니다.
특히나 최저기준강도인 10 MPa 이하로 나타나는 경우, 심지어는 조적벽체의 압축강도인 6~2 MPa 에 지나지 않는 콘크리트강도를
종종 마주치게 됩니다.
현행기준에서는 이러한 왜곡된 코어채취 콘크리트강도에 대한 별도의 지침이 없기 때문에 구조엔지니어가 선택할수 있는 선택지가
불가피하게 적을 수밖에 없는거 같습니다.
그러면 이러한 문제가 발생하는 원인은 어디에 있는 것인지 한번 생각해 봤습니다.
코어채취 콘크리트강도가 낮은 경우는 준공된지 오래된 건축물에서 공통적으로 발생하고 있으며 지금과 같이 굵은골재 치수의 제한
사항을 제대로 지켜서 시공된 경우가 아니고 굵은자갈등 골재관리가 제대로 되지 않은 손비빔으로 이루어진 오랜 건물들에서
이러한 현상이 두드러진다고 볼 수 있습니다. 그런데, 아무리 그렇다손 치더라도 조적벽체의 압축강도보다 낮은 강도가
발현이 된다(?) 이부분은 동의하기가 어렵습니다.
즉, 준공된지 오랜 건물들에서는 현행 코어채취하는 방식과 설계기준강도 산정식을 적용하기에는 무리가 있는 경우가 있어서
이러한 문제로 불거지는 것이라고 생각됩니다.
강도가 낮게 나타난 경우 구조체의 균열과 같은 하자가 크게 발생하지 않았음에도 불구하고 연직하중에 대한 검토결과
불가피하게 많은 연직하중에 대한 보강이 필요할 수가 있습니다.
차라리 코어채취를 하지 않았으면 그대로 잘 사용될 건물이었으나, 조사된 콘크리트강도가 낮기 때문에 연직하중에 대한 안전성이
확보가 되지 않는다(?) 때문에 멀쩡하게 사용하고 있음에도 불구하고 연직하중에 대한 보강이 필요하다고 하는 것은 너무 숫자만을
맹신하는 그릇된 엔지니어의 태도가 아닌가 개인적으로 생각됩니다.
질문하신분과 같은 경우가 발생한다고 하면 다시 한번 코어채취를 통해서 강도조사가 이루어져야 한다고 판단합니다.
그에 대한 방법과 이유는 아래와 같습니다.
1. 현행기준과 같이 한층을 하나의 조사단위로 하여 코어채취를 하게 되면 층별로 편차가 크게되고 변동계수가 커지면서 적용되는
설계기준강도가 낮아질 수밖에 없습니다. 때문에 하중이 크게 작용하는 저층에서 층당 3개이상, 총6개 이상의 시험체를 확보할
필요가 있습니다. 조사가 실시되지 않은층의 경우 비파괴검사를 적용하여 보정하는 것이 바람직하다고 판단됩니다.
2. 콘크리트 코어채취는 통상 굵은골재 치수의 3배 이상의 직경으로 채취하는 것이 바람직합니다. 현행 콘크리트 시방서에 따르면
굵은골재 치수를 25mm 로 제한하고 있기 때문에 75mm 또는 100mm 직경의 코어를 채취하고 있는데 굵은골재치수 관리가
되지 않은 오래된 현장이었다고 하면 제대로된 골재가 아니고 자갈등이 사용됨으로 인해서 그 치수가 크다고 하면 이때는
상황이 달라질 수밖에 없습니다. 골재보다 직경이 너무 작은 코어를 채취하게 되면 시험편 내부에 자갈등과 같은 굵은골재가
함께 잘리게 되고 압축강도시험 과정에서 이러한 부분에서 제대로된 힘을 발휘하지 못하고 극히 취약한 결과를
보여줄 것이 자명한 사실입니다.
따라서, 코어채취의 직경을 150mm로 상향하여 시험체를 확보할 필요가 있습니다. 특히나, 현장에서는 코어를 채취하는
과정에 무수축몰탈을 채워넣기 위한 시공성 확보를 위해서 중간에 절단하는 경우가 많은데, 이또한 시험편 내부의 골재를
손상시키는 결과를 일으키기 때문에 중간에 절단하기 보다는 관통하여 채취할 필요가 있습니다.
3. 관통형으로 코어를 채취하기 위해서는 스팬이 긴 보를 지양하고 스팬이 짧은보의 중앙부 또는 벽체에서 시험체를 확보하는
것이 좋겠습니다. 기둥에서 코어채취를 하게되면 철근의 손상이 발생하고 강도저하의 우려가 있습니다.
4. 코어 시험체의 높이/직경의 비 (h/d)는 1이상 2 이하가 되어야 합니다. h/d가 2이하인 경우는 보정계수를 곱하여 콘크리트
압축강도를 산정하도록 하고 있습니다.
5. 채취된 시험체는 양단부가 평활하도록 표면처리가 되어야 합니다. 양단부면의 요철이 없도록 하여 압축강도 시험이 이루어져야
하는데, 양단부의 요철이 있을 경우 시험과정에서 강도저하의 원인이 될수 있습니다.
6. 현장에서 코어시험편을 채취할 때에는 장비의 회전속도를 낮춰서 채취하도록 할 필요가 있습니다. 통상 코어채취 장비의
회전속도는 고속, 중속, 저속의 3단계정도로 나뉘게 되는데, 현장 편의상 고속으로 시행되고 있는데, 회전속도에 따라 골재에
가해지는 손상의 정도가 다를 수 있으므로 되도록 저속의 회전속도를 적용하여 시험편을 채취하도록 하는 것이
바람직하다 하겠습니다.
상기내용을 기반으로 하여, 콘크리트 코어시험을 다시 수행한다면 최저기준강도 이하로 나오는 일을 줄일 수 있지 않을까 하고
개인적으로 생각하고 있습니다. 또한 현장조사강도를 두고 건설연도재료 기본값을 적용하는 것은 바람직하지 않다고 생각됩니다.
마지막으로 현행 콘크리트 설계기준강도 산정식을 개선할 필요가 있다고 판단됩니다. m-1.34s 또는 0.75(m-s)는 너무 보수적인
강도산정식이 아닌가 생각합니다. 현행기준의 콘크리트 설계기준강도 산정식이 어디에서 왔는지 모르기 때문에 보수적이다 아니다
여부를 판단하기 어렵지만, 적어도 어떠한 경우에 대해서는 좀더 완화된 또는 전체가 모두 완화된 강도식을 적용할 필요가 있지
않을까 생각하고 있습니다.
콘크리트강도가 최저 기준강도인 10 MPa 이하인 경우, 정밀안전진단을 수행하도록 하고 있는데, 수행한다고 해서
뭐가 달라지는 건지 모르겠습니다. 기준에서는 정확한 가이드라인이 없기 때문에 엔지니어들을 혼란스럽게 만듭니다.
결국 정밀안전진단을 수행한다는 것은 강도에 대한 재판단을 하겠다는 의미로 볼수 있을거 같고, 특히나 코어채취에 대하여 신중하게
다시 접근하여 현장조사 강도를 얻는 것을 뜻하는게 아닐까 저는 그렇게 판단하고 있습니다.
여기까지는 모두 개인적인 의견에 지나지 않습니다. 언제나 기준은 모든 경우의 수를 판단할 만큼 완벽하지 않습니다.
결국, 기준에 없는 것 들은 개인의 주관적인 판단에 맡겨야 하는 것일까요? 아니면 기준이 완벽해 지기를 바래야 하는것일 까요....?
방식을 사용하곤 했으나, 최근 내진성능평가 기준에서는 콘크리트의 압축강도 추정을 위해 코어시험을 필수로 하고 있습니다.
그러나 코어를 채취하는 방식이나 수량에 따라 때로는 신뢰할수 없는 값이 얻어지면서, 여러 가지로 혼선을 불러일으키고 있습니다.
특히나 최저기준강도인 10 MPa 이하로 나타나는 경우, 심지어는 조적벽체의 압축강도인 6~2 MPa 에 지나지 않는 콘크리트강도를
종종 마주치게 됩니다.
현행기준에서는 이러한 왜곡된 코어채취 콘크리트강도에 대한 별도의 지침이 없기 때문에 구조엔지니어가 선택할수 있는 선택지가
불가피하게 적을 수밖에 없는거 같습니다.
그러면 이러한 문제가 발생하는 원인은 어디에 있는 것인지 한번 생각해 봤습니다.
코어채취 콘크리트강도가 낮은 경우는 준공된지 오래된 건축물에서 공통적으로 발생하고 있으며 지금과 같이 굵은골재 치수의 제한
사항을 제대로 지켜서 시공된 경우가 아니고 굵은자갈등 골재관리가 제대로 되지 않은 손비빔으로 이루어진 오랜 건물들에서
이러한 현상이 두드러진다고 볼 수 있습니다. 그런데, 아무리 그렇다손 치더라도 조적벽체의 압축강도보다 낮은 강도가
발현이 된다(?) 이부분은 동의하기가 어렵습니다.
즉, 준공된지 오랜 건물들에서는 현행 코어채취하는 방식과 설계기준강도 산정식을 적용하기에는 무리가 있는 경우가 있어서
이러한 문제로 불거지는 것이라고 생각됩니다.
강도가 낮게 나타난 경우 구조체의 균열과 같은 하자가 크게 발생하지 않았음에도 불구하고 연직하중에 대한 검토결과
불가피하게 많은 연직하중에 대한 보강이 필요할 수가 있습니다.
차라리 코어채취를 하지 않았으면 그대로 잘 사용될 건물이었으나, 조사된 콘크리트강도가 낮기 때문에 연직하중에 대한 안전성이
확보가 되지 않는다(?) 때문에 멀쩡하게 사용하고 있음에도 불구하고 연직하중에 대한 보강이 필요하다고 하는 것은 너무 숫자만을
맹신하는 그릇된 엔지니어의 태도가 아닌가 개인적으로 생각됩니다.
질문하신분과 같은 경우가 발생한다고 하면 다시 한번 코어채취를 통해서 강도조사가 이루어져야 한다고 판단합니다.
그에 대한 방법과 이유는 아래와 같습니다.
1. 현행기준과 같이 한층을 하나의 조사단위로 하여 코어채취를 하게 되면 층별로 편차가 크게되고 변동계수가 커지면서 적용되는
설계기준강도가 낮아질 수밖에 없습니다. 때문에 하중이 크게 작용하는 저층에서 층당 3개이상, 총6개 이상의 시험체를 확보할
필요가 있습니다. 조사가 실시되지 않은층의 경우 비파괴검사를 적용하여 보정하는 것이 바람직하다고 판단됩니다.
2. 콘크리트 코어채취는 통상 굵은골재 치수의 3배 이상의 직경으로 채취하는 것이 바람직합니다. 현행 콘크리트 시방서에 따르면
굵은골재 치수를 25mm 로 제한하고 있기 때문에 75mm 또는 100mm 직경의 코어를 채취하고 있는데 굵은골재치수 관리가
되지 않은 오래된 현장이었다고 하면 제대로된 골재가 아니고 자갈등이 사용됨으로 인해서 그 치수가 크다고 하면 이때는
상황이 달라질 수밖에 없습니다. 골재보다 직경이 너무 작은 코어를 채취하게 되면 시험편 내부에 자갈등과 같은 굵은골재가
함께 잘리게 되고 압축강도시험 과정에서 이러한 부분에서 제대로된 힘을 발휘하지 못하고 극히 취약한 결과를
보여줄 것이 자명한 사실입니다.
따라서, 코어채취의 직경을 150mm로 상향하여 시험체를 확보할 필요가 있습니다. 특히나, 현장에서는 코어를 채취하는
과정에 무수축몰탈을 채워넣기 위한 시공성 확보를 위해서 중간에 절단하는 경우가 많은데, 이또한 시험편 내부의 골재를
손상시키는 결과를 일으키기 때문에 중간에 절단하기 보다는 관통하여 채취할 필요가 있습니다.
3. 관통형으로 코어를 채취하기 위해서는 스팬이 긴 보를 지양하고 스팬이 짧은보의 중앙부 또는 벽체에서 시험체를 확보하는
것이 좋겠습니다. 기둥에서 코어채취를 하게되면 철근의 손상이 발생하고 강도저하의 우려가 있습니다.
4. 코어 시험체의 높이/직경의 비 (h/d)는 1이상 2 이하가 되어야 합니다. h/d가 2이하인 경우는 보정계수를 곱하여 콘크리트
압축강도를 산정하도록 하고 있습니다.
5. 채취된 시험체는 양단부가 평활하도록 표면처리가 되어야 합니다. 양단부면의 요철이 없도록 하여 압축강도 시험이 이루어져야
하는데, 양단부의 요철이 있을 경우 시험과정에서 강도저하의 원인이 될수 있습니다.
6. 현장에서 코어시험편을 채취할 때에는 장비의 회전속도를 낮춰서 채취하도록 할 필요가 있습니다. 통상 코어채취 장비의
회전속도는 고속, 중속, 저속의 3단계정도로 나뉘게 되는데, 현장 편의상 고속으로 시행되고 있는데, 회전속도에 따라 골재에
가해지는 손상의 정도가 다를 수 있으므로 되도록 저속의 회전속도를 적용하여 시험편을 채취하도록 하는 것이
바람직하다 하겠습니다.
상기내용을 기반으로 하여, 콘크리트 코어시험을 다시 수행한다면 최저기준강도 이하로 나오는 일을 줄일 수 있지 않을까 하고
개인적으로 생각하고 있습니다. 또한 현장조사강도를 두고 건설연도재료 기본값을 적용하는 것은 바람직하지 않다고 생각됩니다.
마지막으로 현행 콘크리트 설계기준강도 산정식을 개선할 필요가 있다고 판단됩니다. m-1.34s 또는 0.75(m-s)는 너무 보수적인
강도산정식이 아닌가 생각합니다. 현행기준의 콘크리트 설계기준강도 산정식이 어디에서 왔는지 모르기 때문에 보수적이다 아니다
여부를 판단하기 어렵지만, 적어도 어떠한 경우에 대해서는 좀더 완화된 또는 전체가 모두 완화된 강도식을 적용할 필요가 있지
않을까 생각하고 있습니다.
콘크리트강도가 최저 기준강도인 10 MPa 이하인 경우, 정밀안전진단을 수행하도록 하고 있는데, 수행한다고 해서
뭐가 달라지는 건지 모르겠습니다. 기준에서는 정확한 가이드라인이 없기 때문에 엔지니어들을 혼란스럽게 만듭니다.
결국 정밀안전진단을 수행한다는 것은 강도에 대한 재판단을 하겠다는 의미로 볼수 있을거 같고, 특히나 코어채취에 대하여 신중하게
다시 접근하여 현장조사 강도를 얻는 것을 뜻하는게 아닐까 저는 그렇게 판단하고 있습니다.
여기까지는 모두 개인적인 의견에 지나지 않습니다. 언제나 기준은 모든 경우의 수를 판단할 만큼 완벽하지 않습니다.
결국, 기준에 없는 것 들은 개인의 주관적인 판단에 맡겨야 하는 것일까요? 아니면 기준이 완벽해 지기를 바래야 하는것일 까요....?
학교건물에서 콘크리트 코어채취후에 강도시험결과를 받아보니, 10MPa 에 미치지 못하는 강도가
나와서 정밀안전진단을 하기로 했는데, 코어를 다시 채취해도 여전히 강도가 낮게 나타납니다.
반발강도 테스트를 병행 해보면 그래도 10MPa 보다는 높게 나오긴 하는데, 그 편차가 너무 크다보니
콘크리트 강도를 어떻게 적용해야 할지 모르겠어요. 보수적으로 적용하게 되면 연직하중에 대한
보강이 너무 많이 필요 한 것으로 나타나고 현장에서 조사된 강도를 무시하기에도 코어채취를
너무 많이 시행하긴 했습니다.
콘크리트 강도가 너무 낮게 나오니까, 연직보강부터가 문제가 되어서, 내진성능평가까지는
아직도 갈길이 너무 멀게만 느껴집니다.
콘크리트 강도가 낮게 나오는 경우, 어떻게 일을 마무리 하고 계시는지 궁급하네요.
가령, 더이상 사업진행없이 용역중지, 개축 혹은 현장조사강도 그대로 연직하중에 대한 보강,
그것도 아니면 건설연도재료 기본값 적용? 어떻게 풀어나가야 할지 모르겠습니다.