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콘크리트 타설 시 주의사항

GoldenRain — Wed, 10 Jan 2024 14:24:35 +0900

콘크리트 타설 시 주의할 점을 몇 가지 살펴보겠습니다.

타설 순서

콘크리트를 타설할 때는 먼저 타설한 부위와 나중에 타설한 부위에 콜드 조인트(cold joint)가 발생하지 않도록 타설 순서를 정하는 것이 중요합니다. 그런데 이것 외에도 거푸집을 받치는 동바리에 부담이 되지 않도록 타설할 필요가 있습니다.

위 그림과 같이 한쪽에서 연속해서 타설해나갈 경우 콘크리트가 타설된 부위의 아래쪽 동바리에는 압축력이 작용하게 되지만, 아직 타설되지 않은 쪽에는 비틀림 하중이 발생하게 됩니다. 이 경우 보의 크기가 커서 하중이 크게 작용한다면 비틀림 하중이 크게 작용할 수 있습니다.

따라서 위 그림과 같이 일정 구간의 보를 먼저 타설한 후 슬래브를 타설해 간다면(③), 동바리에 압축력이 우세하게 작용하기 때문에 보다 안정적으로 타설할 수 있습니다.

동바리의 해체

거푸집 및 동바리의 해체는 콘크리트 표준시방서에서 규정한 거푸집의 존치기간을 따라야 합니다.

▶ 거푸집의 존치기간

그런데 콘크리트 표준시방서에서는 다음과 같은 규정도 있습니다.

" 연속하여 시공하는 다층 구조의 경우 타설층을 포함하여 최소 3개 층에 걸쳐 동바리를 존치하거나 적절하게 재설치 한다. "

콘크리트 타설 층 외에도 그 아래에 있는 층은 콘크리트가 강도(28일 압축강도)가 충분히 발현되지 않을 수 있고, 그런 상태에서 자재를 적재하거나 작업을 할 경우 콘크리트에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 건축공사에서는 타설층을 포함해서 3개 층에 동바리를 설치한 상태에서 콘크리트를 타설해야만 합니다.

콘크리트와 관련된 내용들입니다.

■ 콘크리트의 구성

■ 내구성기준압축강도(내구성 확보를 위한 요구조건)

■ 콘크리트의 배합(설계)

■ 콘크리트 배합설계 연습

■ 콘크리트의 시공 성능 - 워커빌리티(Workability)

■ 콘크리트의 시공 성능 - 반죽질기(Consistency)

■ 콘크리트의 재료 분리 - 블리딩(Bleeding)과 격자균열, 레이턴스(Laitance)

■ 레미콘의 규격

■ 습윤양생기간의 표준

■ 레미콘 품질 시험(받아들이기 검사)

■ 콘크리트의 공기량 측정

■ 슬럼프 시험

■ 콘크리트는 어떻게 파괴될까(콘크리트의 균열)?

■ 콘크리트의 고강도화와 탄성계수

■ 콘크리트의 내구성 - 탄산화

■ 슈미트 해머 비파괴 시험(콘크리트 반발경도 시험)

■ 노출콘크리트의 종류

■ [분류 전체보기] - 건축재료 목차

■ [분류 전체보기] - 건축시공 목차

인방의 중요성/ 조적공사/ 벽돌쌓기

GoldenRain — Thu, 12 Oct 2023 20:14:38 +0900

조적공사는 벽돌이나 블록 등 비교적 크기가 작은 부재를 하나씩 쌓아가면서 벽을 만드는 공사를 말합니다. 그런데 조적공사는 개구부 주변에 하자가 발생하기 쉽습니다.

위 사진을 보시면 출입구 상부에 경사방향으로 균열이 발생한 것을 볼 수 있습니다. 언뜻 보면 콘크리트 벽체처럼 보이지만 이 벽체는 벽돌로 쌓은 조적벽입니다.

위 사진처럼 콘크리트벽돌을 쌓고 그 위에 시멘트 모르타르로 미장을 하면 눈으로 봐서는 콘크리트벽체인지 벽돌벽체인지 구분하기가 어렵죠. 그런데 조적벽체의 개구부에는 왜 저런 균열이 발생하는 걸까요?

▶벽돌의 크기 및 규격

▶ 벽돌쌓기 방법

인방

인방을 사전에서 찾아보면 "기둥과 기둥 사이, 또는 문이나 창의 아래나 위로 가로지르는 나무. 문짝의 아래위 틀과 나란하게 놓는다."라고 서술되어 있습니다.

인방은 창이나 문과 같은 개구부의 상단을 가로지르는 부재를 말합니다. 벽돌을 쌓아 만든 벽체에 개구부를 내고 개구부 위에 다시 벽돌을 쌓으면, 벽돌의 무게때문에 문틀이 눌리게 됩니다. 그렇게 되면 문을 열기가 어렵기 때문에 벽돌 무게가 문틀에 전달되지 않도록 개구부 윗쪽에 양옆으로 가로지르는 부재를 설치해야만 하는데, 이 부재를 인방이라고 합니다. 이 인방이 구조부재인 보와 같은 기능을 하기때문에 건축공사 표준시방서에서는 인방보라고 합니다.

이 인방보는 레미콘을 타설하고 남은 콘크리트를 이용해서 현장에서 만들거나 기성제품을 이용하게 설치하기도 합니다. 다음 사진은 플라스틱 재질로 된 인방을 보여주고 있습니다.

인방은 대수롭지 않은 것처럼 보이지만 이 인방을 소훌히 다루면 맨 앞에 있었던 사진처럼 개구부 위쪽에 사선으로 균열이 발생하게 됩니다. 그럼 인방을 어떻게 설치해야 할까요?

콘크리트 표준시방서에서 인방보와 관련된 내용을 보면 다음과 같습니다.

인방보는 양 끝을 벽체의 블록에 200mm 이상 걸치고, 또한 위에서 오는 하중을 전달할 충분한 길이로 한다. 인방보 상부의 벽은 균열이 생기지 않도록 주변의 벽과 강하게 연결되도록 철근이나 블록 메시로 보강연결하거나 인방보 좌우단 상향으로 컨트롤 조인트를 둔다.

즉 양쪽 벽체에 200mm 이상 충분히 걸쳐야 하중을 제대로 전달할 수 있습니다.

200mm 이상만 걸치면 되는데 왜 문제가 될까요? 그것은 전기배관때문에 그렇습니다.

문 옆에는 항상 전등 스위치 박스가 있습니다. 문을 열고 들어갔을 때 바로 문 옆에 스위치가 있어야 방에 불을 켜기가 편리합니다. 이 스위치 박스는 전등과 연결되어야 하기 때문에 스위치 박스 수직 위쪽을 따라 전기배관이 지나가야만 합니다. 아래 사진을 보시면 알 수 있습니다.

이 전기배선과 인방이 겹치기 때문에 인방이 200mm만큼 충분히 겹치지 못하고 짧아지기 때문에 인방보로서의 역할을 충분히 하지 못하고 균열이 발생하게 됩니다.

따라서 이 지점에서는 전기배선의 위치가 조금 멀어지더라도 인방의 거치길이 200mm를 확보하는 것이 우선입니다. 인방의 기성제품 중에는 인방을 관통해서 전기배선이 지나갈 수 있도록 만든 제품도 있습니다. 이 제품을 활용한다면 전기배선을 벽체 가까이 붙여도 인방의 거치길이를 충분히 확보할 수 있습니다.

조적공사 관련 내용들입니다.

▶ [분류 전체보기] - 건축재료 목차

▶ [분류 전체보기] - 건축시공 목차

블록쌓기/ 조적공사/ 방습벽

GoldenRain — Wed, 11 Oct 2023 15:57:50 +0900

표준시방서의 내용을 기준으로 블록쌓기를 살펴보겠습니다.

▶콘크리트 블록의 크기 및 규격

▶블록쌓기 수량 산출

▶ 벽돌쌓기 방법

블록은 두께에 따라 100, 150, 190 세종류로 구분됩니다. 각각 4”, 6”, 8”(인치) 블록이라고 합니다. 블록을 쌓는 방법은 단순조적블록과 보강 블록, 거푸집 블록으로 나눌 수 있습니다 .

단순조적블록공사

건축공사 표준시방서에서 규정하고 있는 단순조적블록공사의 내용 중 중요한 것만 요약하면 다음과 같습니다.

(1) 단순조적 블록쌓기의 세로줄눈은 막힌 줄눈을 원칙으로 합니다.

(2) 살두께가 큰 편을 위로 하여 쌓아야 합니다. 위 사진처럼 구멍이 있는 모양으로 거푸집을 만들면 콘크리트가 경화한 후 거푸집을 빼내기가 수월하지 않습니다. 그래서 거푸집이 잘 빠지도록 약간 기울어진 상태로 만들기 때문에 위쪽과 아래쪽에 살두께가 달라지는데, 살두께가 두꺼운쪽을 위쪽에 놓고 모르타르를 깐 후 접합하는 식으로 시공하게 됩니다.

(3) 특별한 지정이 없으면 줄눈의 너비는 10mm를 표준으로 합니다.
(4) 줄눈 모르타르는 쌓은 후 줄눈누르기 및 줄눈 파기를 합니다.
(5) 하루의 쌓기 높이는 1.5m(블록 7켜 정도)를 표준으로 합니다.

보강 블록공사

보강 블록은 아래 사진처럼 철근과 콘크리트로 보강하는 방식입니다.

세로근의 시공 기준은 다음과 같습니다.

세로근은 원칙으로 기초 및 테두리보에서 위층의 테두리보까지 잇지 않고 배근하여 그 정착길이는 철근 직경(d)의 40배 이상으로 하며, 상단의 테두리보 등에 적정 연결철물로 세로근을 연결합니다.
그라우트 및 모르타르의 세로 피복두께는 20mm 이상으로 합니다.
테두리보 위에 쌓는 박공벽의 세로근은 테두리보에 40 d 이상 정착하고, 세로근 상단부는 180°의 갈고리를 내어 벽 상부의 보강근에 걸치고 결속선으로 결속합니다.

가로근의 시공 기준은 다음과 같습니다.

가로근의 단부는 180°의 갈고리로 구부려 배근하고, 철근의 피복두께는 20mm 이상으로 하며, 세로근과의 교차부는 모두 결속선으로 결속합니다.
모서리에 가로근의 단부는 수평방향으로 구부려서 세로근의 바깥쪽으로 두르고 정착길이는 공사시방서에 정한 바가 없는 한 40d 이상으로 합니다.
창 및 출입구 등의 모서리 부분에 가로근의 단부를 수평방향으로 정착할 여유가 없을 때에는 갈구리로 하여 단부 세로근에 걸고 결속선으로 결속합니다.
개구부 상하부의 가로근을 양측 벽부에 묻을 때의 정착길이는 40d 이상으로 합니다.

방습벽/ 결로방지벽

블록쌓기가 가장 많이 활용되는 경우는 아마 지하실 방습벽(혹은 결로방지벽)일 것입니다. 아래 사진에서 볼 수 있는 것처럼 콘크리트는 이어치기 한 부분으로 물이 쉽게 누수됩니다.

지하실의 경우 지하수위보다 아래에 위치하게 되면 이렇게 안쪽으로 물이 샐 수가 있는데, 방수만으로는 이렇게 누수되는 문제를 해결하기가 어렵습니다. 또한 지하층은 환기가 잘 안 되기 때문에 결로현상이 쉽게 발생합니다.

이처럼 벽을 타고 물이 새들어오거나 미세한 누수가 발생한 것을 막는 것은 어렵기 때문에 블록벽으로 가리고 누수된 물을 처리하는 것이 합리적입니다. 이런 목적으로 설치하는 것이 방습벽입니다.

방습벽을 설치하기 위해서는 이처럼 방수턱을 만든 다음 보강철근(수직근)을 정착해서 설치합니다.

방수턱 위에 블록을 쌓을 때 주의할 점이 있습니다. 블록은 내부에 구멍이 있어서 붙임용 모르타르를 붙이면서 쌓을 때 모르타르가 쉽게 바닥으로 떨어질 수 있습니다. 이때 콘크리트 벽과의 사이로 모르타르가 넘어가면 나중에 트렌치가 막혀서 아래쪽으로 물이 침투할 수 있습니다.

따라서 모르타르가 넘어가더라도 바닥에 떨어지지 않도록 처리할 필요가 있습니다. 아래 사진처럼 철망(와이어메시)을 설치하면 모르타르가 철망에 걸리기 때문에 바닥으로 모르타르가 떨어지지 않도록 처리할 수 있습니다.

이렇게 공간을 두고 블록으로 방습벽을 만들면 콘크리트 벽면을 타고 들어오는 물이나 결로현상을 깔끔하게 처리할 수 있습니다.

조적공사 관련 내용들입니다.

▶벽돌의 크기 및 규격

▶ 벽돌쌓기 방법

▶콘크리트 블록의 크기 및 규격

▶ 인방의 중요성/ 조적공사/ 벽돌쌓기

▶ 치장줄눈 시공

▶ [분류 전체보기] - 건축재료 목차

▶ [분류 전체보기] - 건축시공 목차

강구조(철골)공사 - 용접검사

GoldenRain — Wed, 20 Sep 2023 23:38:29 +0900

강구조공사 표준시방서에서는 모든 용접을 대상으로 전 길이에 대해 육안검사를 수행하도록 규정하고 있고, 표면 결함이 발견된 경우에는 필요에 따라 침투탐상시험(PT: penertrating test) 또는 자분탐상시험(MT: magnetic particle examination) 등을 수행할 수 있습니다.

▶ 강구조 용접 - 피복아크용접 및 용접결함

▶ 용접의 형상 및 기호

▶ 스캘럽, 뒷댐재, 엔드탭

설계도서에 별도로 명시되어 있지 않는 한 품질관리 구분 ‘가’의 경우에는 용접부에 대한 비파괴시험이 요구되지 않으며, 품질관리 구분 ‘나’, ‘다’, ‘라’의 경우에는 비파괴시험을 수행해야 합니다.

▶ 강구조 품질관리를 위한 구조물 구분 - 건축물의 중요도 분류

▶ 강구조 용접 - 피복아크용접 및 용접결함

육안검사

모든 용접부는 육안검사를 실시합니다. 용접 비드 및 그 근방에서는 어떤 경우도 균열이 있어서는 안 됩니다.

균열검사는 육안으로 하되, 특히 의심이 있을 때에는 자분탐상법 또는 침투탐상법으로 실시합니다.

용접비드 표면의 피트

주요 부재의 맞대기 이음 및 단면을 구성하는 T 이음, 모서리 이음에 관해서는 비드 표면에 피트가 있어서는 안 됩니다. 기타의 필릿용접 또는 부분용입 그루브용접에 관해서는 한 이음에 대해 3개 또는 이음길이 1 m에 대해 3개까지 허용합니다. 다만 피트 크기가 1 mm 이하일 경우에는 3개를 한 개로 봅니다.

용접비드 표면의 요철

비드길이 25 mm 범위에서의 고저차로 나타내는 비드 표면의 요철은 다음 표 3.11-2의 값을 초과해서는 안 됩니다.

언더컷

언더컷의 깊이의 허용값은 다음과 같습니다.

오버랩과 필릿용접의 크기

오버랩은 허용되지 않습니다. 필릿용접에서 필릿용접의 다리길이 및 목두께는 지정된 치수보다 커야 합니다. 그러나 한 용접선 양끝의 각각 50 mm를 제외한 부분에서는 용접길이의 10%까지의 범위에서 -1.0 mm의 오차를 인정합니다.

비파괴검사

비파괴검사의 범위는 다음과 같습니다.

초음파탐상법

초음파는 소재의 내부로 침투되어 진행하며 초음파의 경로상에 결함이 존재할 경우, 그 결함에 의해 반사되어 되돌아오는 반사파를 분석하는 방식입니다.

특징

건축구조물 용접검사로 90% 이상 사용
두께가 두꺼운 부분의 결함도 명확하게 검출
모재의 결함 및 두께 측정 가능
장비가 소형으로 취급이 쉽고 검사속도가 빠름
검사에 경험과 숙련도 필요, 검사비용이 저가

초음파탐상법은 KS B 0896(페라이트계 강 용접 이음부에 대한 초음파탐상검사)에 따라 검사를 하고 다음 기준을 만족해야 합니다.

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강구조(철골)공사 - 내화피복

GoldenRain — Wed, 20 Sep 2023 21:15:32 +0900

강재는 역학적 성질이 매우 우수하지만 단점도 있습니다. 강재에 열에 약해서 고온이 되면 역학적 성능이 떨어지고 대기 중에서 쉽게 부식됩니다. 따라서 강재를 구조 재료로 쓰려면 이 약점에 잘 대처해야 합니다.

강재의 열적 특성

강재는 상온에서 역학적 성능이 매우 우수하지만 온도가 올라가면 이 성능이 유지되지 않습니다. 그래프를 보면 상온 상태를 기준으로 각각의 역학적 특성이 온도에 따라 어떻게 변화하는지 보여주고 있습니다. 강성과 항복강도는 온도가 올라감에 따라 감소하는 경향을 나타내고 500℃를 넘어서면 급격하게 감소하는 경향을 보입니다.

인장강도는 강성이나 항복강도와는 다르게 변화합니다. 온도가 200∼400℃ 정도인 청열상태(강재의 표면이 파랗게 변한다고 해서 청열상태라고 합니다.)에서는 상온보다 높은 인장강도를 보입니다. 이 청열상태에서 강재를 가공처리하는 것은 어리석은 일이겠죠?

500℃를 넘어서면 급격히 낮아지다가 1,000℃ 정도가 되면 0이 됩니다. 따라서 강재를 가공할 때는 청열상태에서 무리하게 가공하기보다는 인장응력이 0에 가까운 고온 상태에서 압연(열간압연)하는 방식으로 강재 제품을 생산합니다.

그래프를 보고 알 수 있는 것처럼 인장강도나 강성, 항복강도는 강재의 온도가 500℃를 넘어섰을 때 급격하게 저하되는 특성을 보입니다. 따라서 화재가 발생했을 때 강재의 온도가 올라가지 않도록 내화피복을 해야만 합니다. 내화 피복은 정해진 시간 동안 한계온도인 538℃를 초과하지 않도록 제어하는 방식입니다.

내화구조의 성능기준

내화 구조의 성능 기준에서는 시설물의 용도와 규모, 그리고 구조 부재의 종류에 따라서 내화 성능 기준(아래 표 참조)을 정하고 있습니다. 아래 표는 시간을 기준으로 하고 있습니다. 앞에서 말씀드린 것처럼 만일 화재가 발생하더라도 이 표에서 정해진 시간동안은 한계온도인 538℃를 초과하지 않도록 만들어야만 한다는 뜻입니다.

구성 부재 용도				벽						보 ‧ 기둥	바닥	지붕
				내벽			외벽
				내 력 벽	비내력벽		내 력 벽	비내력벽
용도 구분	용도 규모				비내력벽			비내력벽
	용도 규모				연소 우려 有	연소 우려 無		간막이벽	샤프트실 구획벽
	층수	최고 높이 (m)			연소 우려 有	연소 우려 無		간막이벽	샤프트실 구획벽
일반 시설	12	50	초과	3	1	0.5	3	2	2	3	2	1
	12	50	이하	2	1	0.5	2	1.5	1.5	2	2	0.5
	4	20	이하	1	1	0.5	1	1	1	1	1	0.5
주거 시설	12	50	초과	2	1	0.5	2	2	2	3	2	1
	12	50	이하	2	1	0.5	2	1	1	2	2	0.5
	4	20	이하	1	1	0.5	1	1	1	1	1	0.5
산업 시설	12	50	초과	2	1.5	0.5	2	1.5	1.5	3	2	1
	12	50	이하	2	1	0.5	2	1	1	2	2	0.5
	4	20	이하	1	1	0.5	1	1	1	1	1	0.5

예를 들어 6층 주거시설 6층에 있는 보와 기둥은 2시간 내화 성능을 확보해야 합니다. 모든 화재를 견딜 수 있도록 부재를 보호하기는 어렵기 때문에, 사람들이 대피하기에 충분하 시간적 여유를 확보하는 수준으로 부재를 보호한다고 볼 수 있습니다.

내화피복

아래 그림처럼 H형강을 중심으로 주변에 철근을 배치하고 콘크리트를 타설하는 합성구조(SRC; Steel framed Reinforced Concrete)는 강재를 콘크리트로 피복함으로써 내화구조에 대응할 수 있습니다.

이처럼 화재가 발생했을 때 기둥이나 보를 구성하는 강재의 온도가 한계온도에 도달하지 않게 하려면 강재를 단열재로 감싸는 것이 효과적이라고 할 수 있습니다.

일반적으로 많이 사용하는 방식은 암면과 시멘트를 섞어서 표면에 뿜칠하는 방법입니다. 암면은 단열재로도 많이 사용되는 재료입니다. 이 암면이 강재에 붙을 수 있도록 시멘트와 물을 섞어서 뿜어주는 방식입니다.

아래 그림은 (주)성현캐미컬(http://www.hicote.net/pds/cons.php)에서 생산하고 있는 하이코트 제품의 카탈로그를 발췌한 것입니다.

제품이 물성(밀도, 부착강도)에 대한 설명과 함께 보와 기둥부재의 내화시간에 따라 뿜칠해서 발라야하는 피복두께값이 제시되어 있습니다. 따라서 필요한 내화성능을 확보하려면 제시된 밀도로 필요한 두께만큼 시공되어야만 합니다.

내화피복 검사

아래 사진은 내화피복을 시공한 후에 두께를 측정하는 사진입니다. 35mm정도 두께라는 것을 알 수 있습니다.

두께 검사뿐 아니라 적절한 밀도로 시공되었는지 밀도를 체크해야 합니다. 특히 건식의 경우 두께는 맞아도 부피와 비중이 맞아야 합니다.
밀도 검사는 넓은 평판에 견본뿜칠(350mm X 350mm )을 한 후, 양끝을 잘라내고 100mm 각의 시료를 만들고 9개를 잘라 비중을 측정합니다.

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강구조 용접 - 피복아크용접 및 용접결함

GoldenRain — Tue, 19 Sep 2023 14:15:28 +0900

피복아크용접

강구조 용접은 용가재(용접봉, Wire)과 모재를 아크(Arc)열로 녹여 접합하는 피복아크용접을 많이 사용합니다.

위 그림에서 보면 용접봉과 모재 사이에 전압을 걸면 용접봉과 모재 사이에 이온이 흘러 아크열을 발생하고, 이 아크열(600℃)로 인해 모재와 용접봉이 녹아 용착금속이 새로 생성된 것을 볼 수 있습니다. 접합부에는 모재와 용가재가 혼합된 새로운 강(용접금속)이 생성되는 식입니다.

모재의 용융부 근처에 있는 용접금속 부근(열영향부)은 고온으로 가열되었다가 식는 과정에서 조직이 변하게 됩니다. 따라서 용접을 해야 하는 곳은 기본적으로 용접용 강재(SM강재)를 사용해야 합니다.

▶ 강재의 종류

피복 아크용접은 다양한 형상으로 자유롭게 접합할 수 있지만 피로수명이 모재보다 약하고, 충격값이 낮은 용접부에는 취성파괴 발생하는 경향이 있습니다.

▶ 강구조 접합부

▶ 용접 기호와 도면 표기

▶ 용접 수량 산출

자동용접

용접을 할 때 용접봉을 움직여 보내는 행위를 위빙(Weaving)이라고 합니다. 용접부를 형성하려면 용융속도 및 용접선에 맞추어 적절한 속도로 용접봉이 움직임이면서 공급해주어야만 합니다.

이렇게 위빙과 용접봉의 공급을 사람이 직접하면 수동용접이라고 하고, 용접봉의 송금과 아크의 이동을 모두 기계가 하면 자동용접이 됩니다.

용접에서 또 하나 중요한 것은 ARC를 안정시켜 용접 중 용융 금속에 공기 속의 산소와 질소가 진입(산화)하는 것을 막아야 합니다 . 그렇지 않으면 용접부에 불순물이 생길 수 있기 때문에 용접부를 밀봉해야만 합니다.

수동 용접에서는 용접봉에 피복제로 피복하는 방식으로 사용하는데 아크열로 용접봉이 녹으면 용접봉을 둘러싼 피복제가 녹아 차폐가스가 발생하도록 합니다. 위 사진을 참고하시기 바랍니다.

자동용접에서는 용접 부위에 분말 모양의 플럭스를 북돋아 심선을 그 속에 가라앉혀 보호하는 서브머지드(Submerged) 아크 자동용접을 사용합니다.

반자동용접에서는 차폐가스(쉴드)로 탄산가스를 사용하는데 플럭스를 봉입한 심선(용접봉)을 사용하여 쉴드 가스를 발생하는 방식입니다.

자동용접-서브머지드(Submerged) 아크 자동용접

용접결함

강재를 용접할 때 용접의 결함을 줄이기 위해서는 여러 가지 필요한 조치를 취해야 합니다. 스캘럽, 뒷댐재, 엔드탭에 대해서는 다음 글을 참고하시기 바랍니다.

▶ [건축시공/강구조공사] - 스캘럽, 뒷댐재, 엔드탭

용접 결함의 종류는 다음과 같습니다.

명칭	특성
언더컷(Under Cut)	- 용접금속이 홈에 채워지지 않고 홈의 가장자리가 남는 것 - 위빙(weaving) 속도가 빠르거나 용접전류가 너무 높을 때 - 보수용접 실시
오버랩(Over-lap)	- 용접금속이 모재에 완전히 붙지 않고 겹쳐 있는 것 - 위빙(weaving) 속도가 느리거나 용접전류가 너무 낮을(높을) 때 - 지나치게 깎아내지 않도록 그라인더로 깎아낸다.
슬래그섞임 (Slag inclusion)	용접한 부분의 용접금속 속에 슬래그가 섞여 있는 것
블로우홀(Blow-Hole)	- 용접부분 안에 기포가 생긴 것, 기공(氣空) - 아크 주위에 수소 또는 일산화탄소가 너무 많을 때 - 용착부가 급냉될 때
크랙(Crack)	- 용접금속에 갈라져서 금이 가는 것 - 가장 치명적인 결함, 이음의 강성이 너무 클 때, 모재에 기포 등의 결함이 있을 때 등
피트(Pit)	- 용접부분 표면에 생기는 작은 구멍, 블로홀이 표면에 부상하여 생긴 것 - 모재의 수분, 녹 등이 원인이 되는 경우가 많다 - 그라인더에 의해 제거한 후 보수 용접을 실시
용입부족	- 용접금속이 완전히 녹아 붙지 않은 부분 - 홈의 각도가 협소하든가 용접봉의 각도 및 속도가 부적당하기 때문에 발생
피시아이(Fish eye)	- 용착금속 단면에 생기는 지름 2∼3㎜ 정도의 은색 원점 - 수소의 영향으로 생긴 것으로 100℃로 가열하여 24시간 방치하면 수소가 방출되어 회복됨
크레이터(Crater)	- 용접길이 끝부분에 우묵하게 파진 부분 - 이를 방지하기 위하여 엔드탭을 설치

용접부위의 단면이 부족하면 지정단면이 되도록 보수용접 실시하고 단면이 과다하면 단면 형상에 맞추어 그라인더 등으로 갈아내는 것이 일반적입니다.

만일 표면에 균열이 있으면 균열의 범위를 확인한 후 양끝 50㎜ 이상의 범위를 오목하게 정리한 후 보수 용접을 실시합니다.

▶ 용접 수량 산출

▶ [분류 전체보기] - 건축재료 목차

▶ [분류 전체보기] - 건축시공 목차

시멘트의 건조수축/ 콘크리트의 건조수축

GoldenRain — Mon, 18 Sep 2023 18:42:08 +0900

콘크리트는 골재(자갈과 모래)를 접착제(시멘트와 물)로 결합한 형태입니다. 그런데 이 접착제 역할을 하는 시멘트와 물은 수화반응하고 굳는 과정에서 수축합니다. 수축하면 균열이 생기고 구조물에 손상을 입힐 수 있습니다. 건조수축은 어떻게 일어나는지 건조수축을 크게 만드는 요인은 어떤 것들이 있는지 살펴보겠습니다.

▶ 시멘트/콘크리트 관련 표준 용어 모음

▶ 시멘트의 수화반응(Hydration)

표면장력(Surface tension)

콘크리트의 건조수축은 왜 생기는지, 어떻게 수축하는지를 설명하는 원리는 몇 가지가 있습니다. 그 중에서 가장 널리 받아들여지고 있는 것이 공극에 있는 물이 증발하는 과정에서 표면장력때문에 수축된다는 설명입니다.

물은 다른 액체보다 표면장력(Surface tension)이 비교적 크다고 합니다. 액체 내부의 분자는 주위의 다른 분자를 당기는 응집력이 있기 때문에 서로 떨어지지 않고, 예를 들어 풀 잎에 맺힌 이슬이 구형이 되면서 표면적이 가장 작은 모양을 취하게 됩니다.

사진 출처 : Pixabay

다음 사진은 시멘트와 물이 수화반응한 후의 조직을 개념적으로 나타낸 것입니다. 까만 점들이 수화반응에 의해 생성되는 규산칼슘수화물에 해당합니다. C로 표시한 큰 공극은 모세관 공극입니다. 이 공극은 수화반응에 필요한 물보다 더 많이 집어넣은 물때문에 응집된 형태로 물이 모여서 생성된 것입니다. 그 외에도 규산칼슘수화물(까만 점)들 사이에도 빈 공간이 있는데 이것이 갤 공극입니다.

시멘트에 물을 섞으면 수화반응을 하면서 굳어지는데, 이 물이 건조하면서 증발하게 되고 이때 콘크리트 내부 입자가 서로 당기는 힘을 받으면서 수축하게 되는 것입니다. 세수를 하고 나서 가만히 있으면 물이 마르면서 피부가 당기는 느낌을 느낀 적이 있으시죠? 그런 방식으로 증발하는 물이 수화물의 내부 조직을 당기면서 수축하는 식입니다.

콘크리트 내부에는 모세관 공극과 갤 공극이 있다고 했습니다. 모세관 공극이 크기 때문에 먼저 모세관 공극에 있는 물이 증발하, 나중에 갤 공극에 있는 물이 증발하는데 이 물이 증발하면서 수축이 됩니다. 시멘트가 수화반응하는데 필요한 이론적인 수량은 시멘트 중량의 40%정도입니다. 이것보다는 물을 더 많이 넣을 수 밖에 없지만 이렇게 과잉으로 들어간 물은 모세관 공극을 형성하게 되고, 이 공극들은 콘크리트의 강도도 약하게 만들고 건조수축도 크게 일으키기 때문에 가능한 물은 적게 쓰는 것이 좋습니다.

건조수축의 크기

콘크리트를 만들 때 가장 많은 부피를 차지하는 골재(잔골재와 굵은골재)는 이 건조수축을 줄여줍니다. 건조수축은 골재를 전혀 넣지 않은 시멘트 페이스트에서 가장 크게 일어납니다. 모래를 섞은 모르타르는 덜 수축하고 콘크리트가 수축이 가장 적게 발생합니다.

아래 그래프에서 관심있게 볼 것은 1:3 모르타르의 변형이 14일까지 계속 증가하는 것입니다. 따라서 1:3모르타르로 미장 바름을 할 때에는 초벌바름을 하고나서 2주 정도 기다린 다음 정벌바름을 하는 것이 좋습니다. 건조수축이 모두 진행된 후에 정벌바름을 해야 균열을 줄일 수 있습니다.

구조설계기준에서는 여러 가지 조건에 따라 건조수축 변형량을 예측할 수 있는 식을 제시하고 있는데, 조금 복잡하지만 일반적인 조건을 기준으로 계산하면 -0.00045 정도가 됩니다. 10m 구조물이면 4.5mm 정도 수축된다는 의미입니다. 손쉽게 외우려면 5×10-⁴ 정도로 기억하시기 바랍니다.

▶ 콘크리트 건조수축량 계산

잔골재의 종류와 건축수축

건조수축에 영향을 미치는 요인은 다양합니다. 앞에서 말씀드린 것처럼 물의 양(물-시멘트비)이 가장 큰 영향을 미치고, 이 외에도 골재량, 온도, 습도, 혼화재료 등이 영향을 미칩니다

여기서는 원광대의 실험결과를 인용하겠습니다.

박도경, 양극영, 잔골재 특성에 따른 콘크리트 건조수축 모델리에 관한 연구, 한국건축시공학회 논문집 제6권 1호(2006년 3월)

다음 그래프는 육지모래를 대상으로 잔골재율에 따라서 건조수축변형율이 어떻게 달라지는지 보여주고 있습니다. 잔골재율이 높아질수록 건조수축이 커지는 것을 알 수 있습니다.

잔골재율이 증가하면 그만큼 굵은골재의 함량이 줄어들게 됩니다. 이렇게 입자가 작은 잔골재량이 증가할 때 달라지는 것은 골재의 표면적이 증가한다는 것입니다. 입자의 크기가 작아지면 표면적은 증가하게 됩니다. 따라서 골재의 표면을 모두 감싸려면 그만큼 시멘트의 양이 많아지게 되고 물의 양도 많아지기 때문에 건조수축이 증가할 수밖에 없습니다.

다음 그래프는 물시멘트비가 50%일 때, 강모래를 사용한 것과 바닷모래를 사용한 경우의 건조수축변형율을 비교한 것입니다. 막대그래프가 강모래이고 꺾은선그래프가 바닷모래입니다. 잔골재이 같을 경우 바닷모래를 사용할 경우가 건조수축이 커지는 것을 알 수 있습니다.

논문에서는 바닷모래의 경우 강모래보다 모래 입자가 가늘기 때문에 시공성이 떨어지고 바닷모래에는 조개껍질 등도 포함되어 있어서 이로 인한 복합작용으로 바닷모래의 수축율이 증가하는 것으로 설명하고 있습니다.

시멘트에 대해 정리한 내용입니다.

■ 시멘트/콘크리트 관련 표준 용어 모음

■ 시멘트의 제조와 화학성분

■ 포틀랜드 시멘트의 종류와 특성

■ 시멘트의 품질 시험 - 비중, 강열 감량

■ 시멘트의 표준 주도(Consistency) - 반죽 질기

■ 시멘트의 분말도 측정 - 블레인 공기 투과 장치

■ 시멘트의 수화반응(Hydration)

■ 시멘트의 풍화(Aeration)

▶ [분류 전체보기] - 건축시공 목차

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강구조(철골)공사의 진행 과정 - 현장 세우기 2

GoldenRain — Fri, 15 Sep 2023 10:58:30 +0900

강구조 현장세우기 1에 이어 이후의 과정을 살펴보겠습니다.

▶ 강구조(철골)공사의 진행 과정 - 현장 세우기 1

▶ 강구조(철골)공사의 진행 과정 - 공장가공

▶ 모멘트접합과 전단접합

▶ 강구조(철골) 도면의 이해/ 강구조 계획

현장 조립

위 사진처럼 기둥은 보통 절단위로 가공하고 현장에서는 1절마다 기둥, 보의 세우기 순서를 정하고, 그 순서에 맞추어 반입하게 됩니다.

강구조 세우기 공사 중에 불안정한 구조가 되지 않도록 조립 순서를 결정해야 하고, 특히 하루 작업완료 후에 안정된 형태가 될 수 있도록 시공계획을 세워야 합니다. 수평으로 부재를 쌓을 때도 선행 강부재에 크레인이 닿아 구석의 부재를 설치할 수 없는 경우가 발생하지 않도록 충분히 검토해야 합니다.

일반적인 설치순서는 다음과 같습니다.

가볼트의 조임

가볼트 조임에 대해 표준시방서에서 정하고 있는 기준은 다음과 같습니다.

고장력볼트를 외부환경에 노출시키면 변질될 우려가 있으므로, 본접합용 볼트를 가볼트로 겸용해서는 안 된다.
그림 3.3-1 (a)~(c)와 같이 일반적인 고장력볼트 이음에서는 볼트를 이용하고, 볼트 1군에 대해 1/3 이상이며 2개 이상의 가볼트를 웨브와 플랜지에 적절하게 배치하여 조인다.
그림 3.3-1 (d)와 같이 혼용접합 혹은 병용이음에서는 일반볼트를 이용하고, 볼트 1군에 대해 1/2 이상이며 2개 이상의 가볼트를 적절하게 배치하여 조인다.
그림 3.3-2와 같이 용접이음에서 일렉션피스 등에 사용하는 가볼트는 모두 고장력볼트로 조인다.

가조립 후 수직도 조정(Plumbing)

기둥을 한 절설치 하고 가조립을 한 후에는 수직도를 측량에서 오차를 수정하고 다음작업으로 진행합니다. 가조립 상태에서 수평, 수직 고정은 와이어로프나 턴버클을 사용하는데, 트랜시트(데오도라이트)나 레이저수직기, 레이저 연직기, 광파기(토탈스테이션) 등의 측량 장비를 이용하여 수직도를 조절하고 본조립을 실시합니다.

기초는 철근콘크리트로 되어 있기 때문에 이질 재료인 강재 기둥과 겹합될 수 있도록 베이스 플레이트를 기둥 밑에 대고 앵커볼트를 연결합니다. 노출형 주각은 기둥에서 전달되는 축력과 휨모멘트를 기초 콘크리트의 지압력과 앵커볼트의 인장력으로 부담하게 됩니다.

H형강 단면으로 전달되는 축력을 콘크리트 기초가 충분히 부담하려면 베이스 플레이트가 필요합니다. 주각부에서는 앵커볼트의 장력과 콘크리트의 지압 반력 때문에 휨모멘트가 발생하기 때문에 응력을 부담할 수 있도록 베이스 플레이트의 판두께를 정하게 됩니다.

참고로 표준시방서에서 규정하고 있는 건축물의 허용 오차는 다음과 같습니다.

본 볼트 조임은 볼트군 내의 각 볼트가 유효하게 작용할 수 있는 순서로 해야 하며, 표준 볼트장력의 80% 정도로 조임한 후 2단계 조임에서 표준 볼트장력으로 조임하는 것을 원칙으로 합니다.

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강구조(철골)공사의 진행 과정 - 현장 세우기 1

GoldenRain — Fri, 15 Sep 2023 10:39:17 +0900

강구조는 도면에 맞게 부재를 공장에서 가공한 후 현장에 반입하여 세우는 방식으로 진행됩니다. 부재를 가공할 때 가장 복잡한 것이 기둥입니다.

강구조에서 기둥과 보는 모멘트접합으로 접합되고, 따라서 기둥은 보통 절 단위로 가공됩니다. 아래 사진에서 볼 수 있는 것처럼 보를 1m 정도 잘라서 기둥에 브라켓형태로 용접하는 방식으로 접합합니다. 도로여건상 보통 12m 정도까지는 회전이 가능하기 때문에 기둥의 경우에도 12m 안팎이 되는 길이에 맞추어 2~3개층분을 한꺼번에 가공하게 됩니다. 이것을 보통 한 절이라고 하고 이런 방식으로 절단위 가공을 많이 합니다.

▶ 강구조(철골)공사의 진행 과정 - 공장가공

▶ 모멘트접합과 전단접합

▶ 강구조(철골) 도면의 이해/ 강구조 계획

강구조 현장 세우기 절차

현장에 반입된 부재를 세우는 과정은 보통 다음과 같은 방식으로 진행됩니다.

앵커볼트의 매입

현장에 반입된 기둥을 기초 위에 세우려면 기초에 앵커볼트를 미립 매립해서 설치해야 합니다.

앵커볼트가 부담하는 하중

건물에 지하층이 있으면 구조적 성능이 우수한 지하 외벽이 전단력을 대부분 부담할 수 있기 때문에 기둥은 주로 축력을 기초로 전달합니다. 그런데 만일 지하층이 없다면 기둥에는 축력뿐 아니라 전단력과 모멘트가 작용하기 때문에 이 응력들이 기초에 전달될 수 있도록 결합되어야 합니다.

앵커볼트의 매립방법

앵커볼트의 매립방법은 크게 3가지로 나누어 볼 수 있습니다.

고정매립법
가동매립법
나중매립법

앵커볼트의 매립방법은 기초에 단단하게 고정하는 것이 좋기 때문에 기초콘크리트를 타설하기 전에 앵커볼트를 미리 매립해 두는 것이 구조적으로 가장 바람직합니다. 이런 방식을 고정매립법이라고 합니다.

고정매립법으로 설치된 앵커볼트

고정매립의 경우 기둥의 위치에 맞추어 앵커볼트의 위치를 정확하게 잡는 것이 중요합니다. 뿐만 아니라 기초콘크리트를 타설할 때 콘크리트의 측압이 높기 때문에 시공과정에서 위치가 이동할 수 있습니다. 따라서 철근에 단단히 고정해서 움직이지 않도록 처리해야만 합니다.

그런데 고정매립으로 앵커볼트를 설치할 경우 측량의 오차도 있고 사실 콘크리트의 타설 측압때문에 앵커볼트의 위치가 어긋하는 경우가 자주 발생합니다. 따라서 어느 정도 앵커볼트의 위치를 수정할 수 있도록 미리 여유를 두는 것이 시공하기가 수월할 수 있습니다. 이런 방법이 가동매립과 나중매립법입니다.

가동매립은 앵커 상부를 조정할 수 있도록 콘크리트 타설 전에 어느 정도 여유를 두는 방법입니다. 구조적으로는 우수하다고 할 수는 없기 때문에 중규모 공사에 일반적으로 적용할 수 있습니다. 나중매립은 콘크리트 타설 전 앵커볼트를 묻을 슬리브(구멍)을 조치해 두거나, 콘크리트 타설 후 천공하는 식으로 나중에 고정하는 방식을 말합니다. 아무래도 구조적으로 약할 수 밖에 없는 때문에 경미한 공사에 적용하는 것이 바람직합니다.

기둥세우기

현장에 반입된 기둥을 콘크리트 기초 위에 세울 때는 높이를 일정하게 맞추어야만 합니다. 거푸집을 설치할 때 수평목(네모도)를 설치하는 것도 건물의 높이를 일정하게 맞추기 위해서이죠.

▶ 거푸집공사 - 수평목(네모도)

아래 사진에서 보실 수 있는 것처럼 기초 콘크리트의 높이가 일정하기 않기 때문에 기둥이 약간 떠 있는 상태로 설치된 것을 볼 수 있습니다.

기초 콘크리트를 타설한 다음 레벨기를 이용해서 기초콘크리트의 높낮이 편차를 측정한 다음, 모든 기둥이 일정한 높이에설치되도록 앵커볼트에 동일한 높이를 표시한 후 그 높이에 맞추어 기둥을 세우게 됩니다. 그렇게 되면 기초콘크리트 위에 떠있게 되기 때문에 나중에 이 틈을 메워주는 작업이 필요합니다.

베이스플레이트와 기초콘크리트의 밀착

이 틈을 메워주는 방법도 몇 가지 있습니다 .

전면 모르타르 바름법
부분 채워넣기법
전면 나중채움 바름법

전면 모르타를 바름법은 기둥을 세우기 전에 기둥 아래쪽에 모르타르를 먼저 발라서 높이를 맞추는 것입니다. 콘크리트의 높이를 체크한 후에 기둥 저면을 모르타르로 주위보다 30mm 넓게 먼저 바릅니다. 이렇게 모르타르를 먼저 바르면 기둥의 아랫면에 완전하게 밀착이 되지는 않기 때문에 작은 규모의 건축물에 사용됩니다.

부분채워넣기법은 기둥 저면 중심부만 지정한 높이만큼 수평으로 바르고, 기둥을 세운 후 나중에 잔여부를 채워넣는 방법입니다. 아무래도 기둥 한 절의 무게가 무겁다보니 모르타르를 부어넣기 전까지 앵커볼트만으로 기둥 한 절의 무게를 부담하기가 어렵기 때문에 중심부위만 원형이나 십자형으로 먼저 모르타르를 발라놓는다는 뜻입니다. 규모가 큰 대규모 공사에 주로 적용되겠죠.

전면 나중채움 바름법은 부재의 무게가 크게 무겁지 않아서 앵커볼트나 쐐기 등을 이용해서 임시로 기둥을 세운 후 베이스 플레이트 밑면 전체를 모르타르로 채움는 방법입니다. 이것도 경미한 공사에 주로 이용됩니다.

위 사진처럼 베이스플레이트와 기초 사이를 모르타르로 채울 때는 무수축 모르타르를 사용해야만 합니다. 보통시멘트는 건조수축 현상이 발생하기 때문에 혼화제를 첨가해서 수축하지 않도록 해야 부재가 밀착될 수 있습니다.

공기구멍(vent hole)

그런데 베이스 플레이트 가운데 부분에도 모르타르가 모두 채워졌는지 확인할 필요가 있습니다. 그래서 공장에서 가공할 때 베이스플레이트 안쪽에 구멍을 하나 더 뚫어 놓습니다.

무수축모르타르를 부어넣으면서 안쪽 구멍으로 모르타르가 밀려올라오게 된다면 안쪽까지 모르타르가 잘 채워진다는 것을 확인할 수 있습니다.

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강구조(철골)공사의 진행 과정 - 공장가공

GoldenRain — Wed, 13 Sep 2023 22:20:39 +0900

철근콘크리트공사는 현장에서 거푸집, 철근, 콘크리트 타설까지 많은 작업을 해야 합니다. 그러나 강구조공사는 철근콘크리트와는 달리 공장에서 부재를 가공한 후 현장에서는 조립만 하는 과정으로 진행됩니다.

위 그림에서 보시는 것처럼 현장에서 조립하기 전까지 완성된 형태로 부재를 반입해야 하기 때문에 공장에서의 작업이 많은 비중을 차지합니다. 현장에서의 조립 일정에 맞출 수 있도록 조기에 가공공장을 선정하고 공장 제작과정을 진행해야 합니다.

위 사진에서 볼 수 있는 것처럼 큰보의 경우는 기둥에 모멘트접합으로 연결되는 경우가 많습니다. 공장에서 기둥부재에 큰보의 일부분을 용접하는 식으로 가공이 된 후 현장에 반입이 되어야 합니다.

▶ 강구조(철골) 도면의 이해/ 강구조 계획

공장가공

보통 강구조 가공공장의 진행프로세스를 다음과 같이 진행되어 왔습니다. 그런데 지금은 많은 부분이 자동화되어 원척도 작성이나 본뜨기 같은 과정은 하지 않아도 됩니다.

아래 사진은 공장에 반입되 부재를 필요한 길이에 맞추어 절단하는 과정을 보여주고 있습니다.

아래 사진은 조립부재(Built-up) 부재를 제작하기 위하여 강판을 절단하는 과정을 보여줍니다.

이렇게 부재를 절단한 후에는 현장에서의 볼트 접합을 위해 구멍을 뚫어야 하겠죠.

펀칭은 부재 두께 13mm 이하, 리벳 지름 9mm 이하일 때 사용합니다. 속도는 빠르나 구멍 주위의 변형, 부재조립에 있어 밀착이 곤란할 수 있습니다.
드릴은 부재 두께가 13mm를 초과할 경우 두께 13mm 이하라도 세밀한 가공을 요할 때 사용합니다.
가심질(리밍; Reaming)은 구멍위치가 맞지 않을 때 리이머(reamer)로 구멍의 주위를 깍아내어 수정하는 것인데, 접합부 조립 시에는 겹쳐진 판 사이에 생긴 2 mm 이하의 볼트구멍의 어긋남은 리머로써 수정할 수 있습니다.

아래 사진은 기둥부재에 보부재의 일부(브라켓)을 용접하여 붙여서 가공한 사진입니다. 모멘트 접합으로 도면에 표기된 경우에는 이런 방식으로 가공을 합니다.

이렇게 완성된 부재에는 녹막이칠을 합니다. 강재의 단점은 상온에서 쉽게 녹이 생긴다는 점입니다. 따라서 녹이 생기지 않도록 녹막이칠을 합니다.

그런데 위 사진에서 보면 고장력볼트로 접합하는 부위에는 녹막이 칠을 하지 않았습니다. 고장력볼트로 접합을 하는 경우 부재사이의 마찰력도 중요한 역할을 하기 때문에 녹막이칠을 하지 않습니다. 녹막이칠을 하면 부재끼리 미끄러지기 때문에 마찰력을 기대할 수 없기 때문이죠.

일반적으로 녹막이 칠을 하지 않는 경우는 다음과 같습니다.

① 콘크리트에 매입되는 부분
② 조립에 의하여 맞닿는 면
③ 현장 용접하는 부분(용접부에서 50mm 이내)
④ 고장력 볼트 마찰 접합부의 마찰면
⑤ 밀착 또는 회전시키기 위한 기계 깍기 마무리면(단, 이면은 원칙적으로 그리스(grease)칠을 한다)
⑥ 폐쇄형 단면을 한 부재의 밀폐된 면

조립부재의 가공

KS규격에 없는 형강을 사용할 경우 공장에서 별도로 가공을 해야만 합니다. 제작과정은 다음과 같습니다.

1. 첫번째로 플랜지와 웨브에 사용할 판을 필요가 길이에 맞추어 절단합니다.

2. 개선이 필요한 부위에는 개선을 합니다.

3. 플랜지와 웨브를 용접합니다.

4. 완성된 부재입니다. 플랜지의 폭에 비해 웨브가 상당히 높은 것을 볼 수 있습니다. KS 규격에는 없는 제품인 것이죠.

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