콘크리트의 균열(5) : 과다하중에 의한 균열
콘크리트 구조물의 균열을 알아보는 마지막 글로 하중에 의한 글을 써보기로 합니다. 사실 대부분의 콘크리트구조물에는 균열이 있습니다. 어찌보면 물을 넣어 시멘트와 철근, 그리고 여러가지 혼합물의 화학작용으로 굳히는 과정에서 물은 증발하여 체적은 줄어들고 화학반응에 의한 열의 발생은 피할수 없는 태생적인 문제가 있습니다. 이를 근원적으로 해결 할 수는 없지만 건축물을 안전하게 사용하려면 균열에 대한 관리는 필수 겠지요. 이런 시각에서 균열을 바라보면 보다 합리적이라 할 수 있습니다.
하중의 의한 균열
콘크리트의 대표적인 하중을 받는 구조물은 기둥과 보겠지요. 보는 지붕이나 슬라브의 하중을 모아 기둥으로 전달하는 역할을 해야 하며 기둥은 이 힘을 기초로 보내고 지반으로 잘 흡수되도록 하는 역할을 한다는 것은 다 알고 있습니다. 이 과정에서 앞에서 언급한 자연적인 균열은 피할수 없지만 만약 하중에 저항하는 능력이 부족해서 발생한 균열이라면 구조물의 안전에 치명적일 수 있습니다.
2. 균열의 원인: 왜, 어디에 생길까?
콘크리트는 누르는 힘(압축)에는 강하지만, 당기는 힘(인장)에는 매우 취약합니다. 이 약점을 보완하기 위해 철근을 넣지만, 하중이 설계치를 넘어서면 균열이 발생하게 됩니다.
① 보의 휨 균열 (Flexural Crack)
위치: 보의 중앙부 하단
형태: 수직 방향의 균열
특징: 철근이 인장력을 분담하며 서서히 휘어지는 '연성 파괴'의 징후입니다. 갑자기 무너지기보다 우리에게 보강할 시간을 주는 균열입니다.
② 보의 사인장 균열 (Diagonal Tension Crack)
위치: 보의 양 끝단(기둥과 만나는 지점)
형태: 약 45도 각도의 대각선 균열
특징: 휨과 전단력이 복합적으로 작용하여 발생합니다.
③ 기둥의 전단 균열 (Shear Crack)
위치: 기둥의 몸통 혹은 상하부 기초와 슬라브와 만나는 곳에 주로 발생합니다.
형태: 대각선 또는 X자 형태
특징: 지진이나 수평 하중으로 인해 발생하며, 건물 전체의 붕괴로 이어질 수 있는 가장 치명적인 균열입니다. 에전에 포항지진 시 필로티구조에서 대부분 1층의 기둥이 전단파괴 되었다는 점을 상기할 필요가 있습니다.
3. 현명한 균열 관리 가이드
모든 균열에 당황할 필요는 없습니다. 하지만 아래의 관리 수칙은 반드시 기억하세요.
1) 진행성 유무 파악: 균열 끝부분에 날짜를 적고 표시해 보세요. 균열이 계속 길어지거나 폭이 넓어진다면 구조적 결함일 가능성이 큽니다.
2) 허용 균열 폭 체크: 보통 0.3 ~ 0.4 mm(명함한장 들어갈 두께) 이상인 경우, 내부 철근이 부식될 위험이 커지므로 전문적인 보수 단계로 넘어가야 합니다.
3) 누수와 백태 관찰: 균열 사이로 물이 새거나 하얀 겔이 굳은것 같은 (백태) 현상이 있으면 콘크리트가 부식되고 있다는 신호입니다. 이때는 지체 없이 정밀 진단을 받아야 합니다.
★★★ 균열은 건물의 목소리입니다
보 중앙의 수직 균열은"조금 무거워요, 도와주세요"라는 신호라면, 보 끝단이나 기둥의 대각선 균열은 "위험해요, 당장 고쳐주세요!"라는 비상벨과 같습니다. 우리 건물이 보내는 신호를 놓치지 마세요. 작은 관심과 적절한 보강이 소중한 자산과 안전을 지킵니다.
