철근 콘크리트 흙막이 벽과 프리캐스트 콘크리트 구조

철근콘크리트 흙막이벽은 옹벽이라고 하며, 석조나 무근 콘크리트조로 하는 중력식 옹벽, T형 옹벽, 부축식 옹벽이 있다. 중력식은 3m 이하의 낮은 벽, T형 옹벽은 5m 내외의 벽, 부축벽은 6m 이상의 높은 벽에 이용된다. 흙막이 벽은 일반적으로 토압과 수압을 합친 측압과 지표면 하중 등에 견디도록 설계하며, 이러한 하중의 전도, 슬라이딩, 단면 파괴, 침하 등에 대한 충분한 내력을 고려하여 설계되어야 한다. 흙막이 벽은 배수가 잘 되도록 충분한 배수구멍을 두고, 길이가 너무 길면 신축이음을 두어 재료의 수축 등에 의한 균열 발생에 대비하여야 한다. 철근 배근은 D10 이상의 것을 간격 30cm 이하로 하는 것이 좋다. 철근콘크리트 흙막이 벽은 지반에 정착된 기초판에 고정된 내민보 형식이 가장 일반적이다. 토압에 의해 벽체에 생기는 인장력은 기초판 바로 위에서 최대이고, 위로 올라갈수록 작아지며, 또 흙에 묻힌 기초판의 상부에도 인장력이 생긴다. 따라서 흙막이 벽체의 주근은 흙에 접하는 내면 측에 수직으로 세우고 기초판 하부에 연장하여 정착하며, 수평방향으로 부근을 배치한다. 또 벽체 하부에서부터 배근된 주근은 어느 높이 이상에서는 필요 없게 되어 일부 주근은 상부로 올라가면서 절단하거나 직경이 작은 철근으로 교체한다. 흙막이의 바깥면측에도 세로, 가로로 배근하여 콘크리트의 수축 및 온도 변화에 따른 균열 등을 방지한다. 기초판의 상부는 인장력에 대하여 보강 철근을 배치하고, 또 가로방향으로 부근을 배치한다. 벽이나 바닥의 부재를 공장에서 제작하여 현장에서 조립하는 것만으로 완성하는 건축물을 프리캐스트 콘크리트(PC)조라 부른다. PC조는 기후에 좌우되지 않은 생산, 현장 작업의 기계회, 품질의 안정, 노무량의 삭감 등의 이점이 있다. PC조에는 패널 형식의 바닥이나 벽을 프리캐스트화한 벽식 PC조와 기둥, 보, 벽판, 바닥판, 가새 등을 공장에서 제작하고, 현장에서 조립하여 만드는 프레임형 PC조 등이 있다. 그 외 ALC판을 내부 벽에 채용하거나 바닥에만 PC를 채용하는 방법도 있으며, 슬래브의 하부근 부분을 포함하여 전체 두께의 하부 부분만을 공장 제작하여 현장에서 상부 배근을 설치하고, 현장타설 콘크리트로 일체성을 확보하는 반 PC(Half PC) 구조도 있다. PC조의 주요한 부재는 공장에서 생산된다. 바닥이나 벽 등의 패널을 생산하는 거푸집 설치방식에는 수평으로 설치, 타설 하는 플랫 방식과 연직으로 늘여 설치, 타설 하는 배터리 방식의 2종류로 대별된다. 후자가 설치 효율, 평활도 등의 점에서 뛰어나지만(전자의 한 면은 거푸집면, 다른 한 면은 흙손 고르기 면인데 대해서 후자는 양면 모두 거푸집면이다) 설비비 등은 후자 쪽이 높다. PC공장은 이러한 거푸집 외에 증기 양생 설비만 갖추면 될 정도로 극히 간단하다. 한편 운반은 트럭이나 트레일러에 의한 경우가 대부분이지만, 중량이 커지면 운반에 어려움이 생긴다. 따라서 대규모의 건축현장에서는 부지 혹은 그 주변에 임시로 PC공장을 설치하여 부재를 제작하는 방식을 취하는 경우도 많다. 이와 같은 방식을 사이트 프리패브라 부른다. PC판의 양중에는 크레인을 사용한다. PC판은 구조재로써 사용될 때보다 양중이나 운반 시에 최대 응력이 생기는 경우가 많으므로 판의 설계 시 충분히 잘 검토하여야 한다. 벽식 프리캐스트 철근콘크리트조는 접합부의 대해서는 공법상 철근과 철근을 접합하고 콘크리트를 타설 하는 습식 조인트와 강판과 강판을 접합하는 건식 조인트로 나눈다. 전자는 힘의 분산이 예측되어 좋지만 접합 개소가 많게 되어 시공의 양부에 좌우되기 쉬운 문제점이 있고, 후자는 시공의 신뢰성이 높고 접합 개소는 줄어들지만, 응력이 집중하는 문제점이 있으므로 적절한 배려가 필요하다. 조립 RC조도 광의로는 프리캐스트 철근콘크리트조에 해당되며, 구조방식과 구성 부재에 따라 축조식과 패널식의 두 가지로 나누어진다. 축조식이란 핀절점 또는 반강절점을 가진 기둥, 보가구와 가새 또는 내진벽 패널을 조립하는 형식의 것을 말한다. 패널식은 고강도 콘크리트를 사용한 패널만을 조립하는 형식을 말하며 리브 부착 박판 콘크리트 중형 패널이 대표적인 예이다. 조립 RC조는 사용되는 부재의 크기가 1층분의 높이와 폭 1m 정도의 중형 패널이기 때문에 현장의 조립 및 세우기 기계는 비교적 소형이며, 어느 정도 품질이 확보된 RC조의 건축물을 보급시키는 데에는 의미가 있었지만, 판의 두께가 얇음에 기인한 성능상의 문제, 부재 종류 등에 기인하는 제작 및 시공상의 문제로 인하여 현재는 축조식이 거의 사용되지 않으며, 패널식도 극히 일부분적으로 사용되고 있다. 일반적으로 프리캐스트 부재는 현장타설 콘크리트에 비해 밀실 하게 타설 되며, 철근도 확실하게 배근되므로 피복두께는 현장타설의 규정에 비해 완화되어 있다. 이 경우, 소다면의 부재에서는 내화성과 열용량이라는 면에서 문제를 일으킬 위험이 있으므로 피복두께를 포함하여 4cm 이상의 불연재료로 덮도록 되어 있다. PC조에 사용되는 바닥은 현장타설 RC 외에 다양한 방법이 사용된다. 이러한 조립 바닥은 건축물의 주요한 구조부분으로서 인접하는 바닥이나 벽과 긴결 하여 일체적으로 움직이도록 할 필요가 있다. 통상적으로 보에 하중이 작용하면 상측은 압축, 하측은 인장 상태가 된다. 그래서 하측을 미리 압축해 두면, 통상의 상태에서는 인장력이 생기지 않게 되어 콘크리트와 같은 성질의 재료에 유리하다. 이와 같이 설계하중에 의한 응력의 전부 또는 일부가 제거되도록 미리 계획적으로 가한 응력을 프리스트레스라 부르며, 기둥이나 보 등의 주요한 부분에 프리스트레스를 도입한 건축물을 프리스트레스트 콘크리트 구조라 부른다.