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거푸집

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목차

1. 개요

거푸집은 철근 콘크리트 공사에서 콘크리트 구조물을 원하는 형태로 만들기 위해 사용되는 가설 구조물로, 공사비와 공기에 큰 영향을 미친다. 콘크리트 타설 후 원하는 모양을 얻기 위해 미리 틀을 제작하며, 막음널, 버팀보, 띠장, 긴결재 등으로 구성된다. 거푸집은 진동, 압력, 열 응력 등에 견딜 수 있어야 하고, 재료에 따라 목재, 금속, 플라스틱 등으로 분류되며, 시공 방식에 따라 일반 거푸집, 시스템 거푸집, 특수 거푸집 등으로 나뉜다. 슬래브 거푸집은 초기 콘크리트 구조물 건설에 사용되었으며, 현재는 다양한 종류와 방식으로 발전하여 사용되고 있다. 클라이밍 거푸집은 고층 구조물 시공에 사용되며, 거푸집을 단계적으로 올려가며 콘크리트를 타설하는 방식이다.

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거푸집

2. 특징

거푸집은 철근 콘크리트 공사에서 주공정으로, 공사 기간 및 비용에 큰 영향을 미친다. 반복적인 가설공정이므로 공법에 따라 공사비와 공기를 절감할 수 있는 주요 대상이다.[19]

거푸집은 목재, 금속, 플라스틱 또는 복합 재료로 만들 수 있으며, 다음과 같은 특징을 가진다.


  • 전통적인 목재 거푸집: 현장에서 목재와 합판 또는 방습 파티클보드로 제작한다. 제작이 용이하지만 대형 구조물에는 시간이 많이 소요되며, 합판 면은 수명이 비교적 짧다. 인건비가 낮은 경우에 널리 사용되며, 복잡한 부분에도 사용할 수 있다.
  • 엔지니어링된 거푸집 시스템: 금속 프레임(일반적으로 강철 또는 알루미늄)이 있는 조립식 모듈로 제작되며, 콘크리트 면은 원하는 표면 구조를 가진 재료로 덮여 있다. 시공 속도가 빠르고 수명 주기 비용이 절감된다. 금속 거푸집 시스템은 목재 거푸집보다 부패와 화재에 더 강하다.
  • 재사용 가능한 플라스틱 거푸집: 연동 및 모듈식 시스템은 매우 다양하지만 비교적 간단한 콘크리트 구조물을 짓는 데 사용된다. 패널은 가볍고 매우 견고하며, 특히 유사한 구조 프로젝트와 저렴한 대량 주택 건설 계획에 적합하다.
  • 영구 단열 거푸집: 현장에서 조립되며, 일반적으로 단열 콘크리트 폼(ICF)으로 제작된다. 콘크리트 경화 후에도 거푸집이 제자리에 유지되어 속도, 강도, 열 및 음향 단열 등의 이점을 제공한다.
  • 영구 구조 거푸집 시스템: 현장에서 조립되며, 일반적으로 조립식 섬유 강화 플라스틱 폼으로 제작된다. 속이 빈 튜브 모양이며 일반적으로 기둥 및 교각에 사용된다. 콘크리트 경화 후에도 제자리에 유지되어 보강 역할을 하고 환경적 영향을 방지한다.
  • 유연한 거푸집: 가볍고 고강도 직물 시트를 사용하여 콘크리트의 유동성을 활용하고, 건축학적으로 흥미로운 형태를 만든다. 유연한 거푸집을 사용하면 콘크리트 사용량을 줄여 에너지 절감에 기여할 수 있다.[1]


건물 등의 설계에서 경제성과 효율성을 추구하는 경우 거푸집의 재질과 재사용성 및 취급의 용이성이 중요하다고 여겨진다. 또한, 시공 시에는 거푸집 탈형이 용이하고 모르타르가 새지 않는 구조로 해야 한다.[14]

3. 원리

콘크리트는 시멘트, 모래, 자갈, 물과 혼화재 등의 첨가제로 이루어지는데, 콘크리트를 배합하여 타설하고 일정 시간이 지나면 굳는다. 이때 원하는 모양을 얻기 위해 미리 짜두는 틀을 거푸집이라고 한다. 거푸집은 완성된 구조물의 형상이나 치수에 맞도록 설계, 시공한다.[14]

4. 구성

거푸집은 굳지 않은 콘크리트에 접하는 막음널(거푸집널)과 이것을 지지하는 버팀보, 띠장, 긴결재 등으로 구성된다. 콘크리트를 관통하는 철선이나 볼트(나비나사), 폼타이 등을 쓰기도 한다. 막음널에는 미리 박리제를 발라두어 굳은 후 떼어내기 쉽게 한다. 동바리와 함께 콘크리트 하중을 지탱하며, 굳지 않은 콘크리트의 압력이나 진동기, 타설 시 충격 등으로 거푸집이 변형되어 콘크리트가 균열하지 않도록 튼튼하게 만들어야 한다.[20]

거푸집 긴결 철물 부족, 동바리 불량에 따른 부등침하, 콘크리트 측압에 따른 거푸집 변형 등에 의해 큰 변형이 일어나면 콘크리트의 소성변형 능력보다 외력에 의한 변형이 커져 균열이 발생한다.[20]

테이블 거푸집은 보 거푸집과 거의 같은 방식으로 제작되지만, 이 시스템의 개별 부품은 운반 가능하도록 연결된다. 가장 일반적인 외피는 합판이지만, 강철과 유리 섬유도 사용된다. 장선은 목재, 구조용 목재(종종 I-빔 형태), 알루미늄 또는 강철로 만들어진다. 스트링거는 때때로 목재 I-빔으로 만들어지지만 일반적으로 강철 채널로 만들어진다. 이들은 "데크"가 되도록 서로 고정된다(나사, 용접 또는 볼트). 이 데크는 일반적으로 직사각형이지만 다른 모양도 가능하다.

모든 지지 시스템은 거푸집을 정확한 높이에 배치하고 콘크리트 양생 후에 제거할 수 있도록 높이 조절이 가능해야 한다. 지지 시스템으로는 조절식 금속 받침 기둥, 강철 또는 알루미늄 트러스, 금속 프레임 지지 타워 등이 사용된다. 또 다른 방법으로는 거푸집 데크를 이전에 타설된 벽이나 기둥에 부착하여 수직 받침 기둥을 사용하지 않는 방법이 있다. 이 방법에서는 조절식 지지 슈가 구멍(때로는 타이 구멍)을 통해 볼트로 고정되거나 타설된 앵커에 부착된다.

콘크리트 구조물을 형틀로 제작하는 공법을 형틀 공법이라고 한다. 건물 등의 설계에서 경제성과 효율성을 추구하는 경우 형틀의 재질과 재사용성 및 취급의 용이성이 중요하다고 여겨진다. 또한, 시공성에 대해서는 탈형이 용이하고 모르타르가 새지 않는 구조로 해야 한다.[14]

4. 1. 박리제

박리제는 거푸집을 콘크리트에서 떼어내기 쉽게 하고, 거푸집 재사용 횟수를 늘리며, 콘크리트가 거푸집에 달라붙어 떨어져 나오는 것을 막기 위해 거푸집에 바르는 재료이다.[21]

콘크리트 거푸집 오일은 기초 구조물과 그 안에 부어지는 콘크리트 혼합물 간의 부착력을 줄이는 것이 주된 목적이다.[2] 또한 건조 또는 콘크리트 과부하로 인해 발생하는 균열 및 칩 발생 가능성을 줄여준다. 이러한 콘크리트 거푸집 오일이 없으면 기초, 벽 또는 격벽을 손상시키지 않고 구조물을 제거하는 것이 사실상 불가능해진다. 또한 위험은 층의 크기에 따라 증가한다.[3]

5. 요구 조건

거푸집은 철근 콘크리트 구조물을 만들 때 굳지 않은 콘크리트가 굳을 때까지 형태를 잡아주는 틀이다. 콘크리트를 다질 때 발생하는 진동, 압력, 그리고 증기 양생으로 인한 열에 의한 변형을 견딜 수 있어야 한다.[22] 또한, 거푸집은 여러 번 반복해서 사용하므로 튼튼해야 하고, 조립과 해체가 쉬워야 한다.[22]

콘크리트가 굳는 과정에서 거푸집 긴결 철물이 부족하거나, 동바리가 불량하여 부등침하가 발생하거나, 콘크리트 측압으로 인해 거푸집이 변형되면 콘크리트에 균열이 생길 수 있다.[20] 따라서 거푸집은 이러한 요인들을 견딜 수 있도록 튼튼하게 만들어야 한다.

거푸집을 너무 일찍 제거하거나, 굳지 않은 콘크리트의 무게를 견디지 못하도록 설계된 경우 큰 사고로 이어질 수 있다. 거푸집이 콘크리트를 붓는 도중에 변형되거나 파손되는 '거푸집 파열'은 작은 누출부터 심각한 파손, 심지어 사망 사고까지 일으킬 수 있다.

6. 종류

거푸집은 재료, 사용 목적, 시공 방식 등에 따라 다양하게 분류된다.


  • 재료에 따른 분류: 목재, 금속(강철, 알루미늄), 플라스틱 또는 복합 재료를 사용하여 거푸집을 제작할 수 있다.
  • 시공 방식에 따른 분류:
  • '''전통적인 목재 거푸집''': 현장에서 목재와 합판 또는 방습 파티클보드로 거푸집을 제작한다. 제작은 용이하지만 대형 구조물에는 시간이 많이 소요되며, 합판 면은 수명이 비교적 짧다.
  • '''엔지니어링된 거푸집 시스템''': 금속 프레임(일반적으로 강철 또는 알루미늄)이 있는 조립식 모듈로 제작되며, 콘크리트 면은 원하는 표면 구조를 가진 재료로 덮여 있다. 시공 속도와 수명 주기 비용 절감면에서 장점이 있다.
  • '''재사용 가능한 플라스틱 거푸집''': 연동 및 모듈식 시스템으로, 비교적 간단한 콘크리트 구조물을 짓는 데 사용된다. 패널은 가볍고 견고하며, 특히 유사한 구조의 반복적인 프로젝트와 저렴한 대량 주택 건설 계획에 적합하다.
  • '''영구 단열 거푸집''': 단열 콘크리트 폼(ICF)으로 제작되며, 콘크리트 경화 후에도 제자리에 유지된다. 속도, 강도, 우수한 열 및 음향 단열 등의 장점을 제공한다.
  • '''영구 구조 거푸집 시스템''': 조립식 섬유 강화 플라스틱 폼으로 제작되며, 일반적으로 기둥 및 교각에 사용된다. 콘크리트 경화 후에도 제자리에 유지되며 축 방향 및 전단 응력 보강 역할을 한다.
  • '''유연한 거푸집''': 가볍고 고강도 직물 시트를 사용하는 시스템으로, 콘크리트의 유동성을 활용하여 고도로 최적화되고 건축학적으로 흥미로운 건물 형태를 만들 수 있다.[1]
  • '''기타''':
  • '''천 거푸집''': 고강도 합성 섬유로 짠 천으로 만든 거푸집(매트)에 유동성 콘크리트 또는 모르타르를 펌프로 압입하는 콘크리트 구조물 성형법이다.[18]
  • '''화장 거푸집''': 콘크리트 표면에 무늬를 내기 위해 표면을 가공한 거푸집이다. 경관이나 생태계를 고려하여 콘크리트 표면에 요철을 만들 때 사용된다.

6. 1. 재료에 따른 분류

거푸집은 재료에 따라 다양하게 분류할 수 있다.

'''목재 거푸집'''은 전통적인 방식으로, 현장에서 목재와 합판을 이용해 제작한다. 가공이 쉽지만 대형 구조물에는 시간이 오래 걸리고 합판 수명이 짧다는 단점이 있다.

'''금속 거푸집'''은 강재나 알루미늄 등을 사용하여 제작한다. 강재 거푸집(steel form|스틸폼영어)은 반복 사용에 유리하고 마감면이 매끈하며 강도가 뛰어나지만, 초기 투자 비용이 비싸고 무겁다. 알루미늄 거푸집은 강재보다 가볍고 합판보다 내구성이 좋아 고층 아파트 내부에 많이 사용된다.

'''플라스틱 거푸집'''은 재사용이 가능하고 가벼우며 강도가 높아 저렴한 비용으로 대량 주택을 건설하는 데 유리하다.

이 외에도 철선 보강 플라스틱을 사용하는 등 다양한 재료를 활용한 거푸집이 개발되고 있다.

6. 1. 1. 목재 거푸집

목재 거푸집은 전통적인 거푸집 방식으로, 현장에서 목재와 합판(콘파네)을 사용하여 제작한다. 가공이 쉽지만, 대형 구조물에는 시간이 많이 소요되고 합판의 수명이 짧다는 단점이 있다.

합판 거푸집은 비용 효율성이 높아 널리 사용되며, 콘크리트 부착 방지를 위해 표면 처리된 합판을 사용한다. 사용 시 콘크리트 부착을 더욱 방지하기 위해 도료 도포면에 무색의 박리제를 도포하는 경우가 많다. 경량이고, 톱을 사용하여 임의의 크기나 형태로 절단할 수 있다는 장점이 있다.[14] 그러나 대형 구조물에서는 팽창에 의한 변형이 발생하거나, 거푸집으로서의 리유스, 재활용이 매우 어렵다(산업 폐기물로서의 처분 비용이 많이 든다)는 단점이 있다.

과거 일본에서는 거푸집 대부분이 남양재(특히 열대 우림에 생육하는 디프테로카르푸스과 수목)를 원료로 한 합판을 사용했기 때문에, 대량 사용이 산림 자원 고갈이나 파괴를 초래한다는 비판이 있었다. 그러나 2000년대 이후에는 삼나무 등 국산 침엽수를 사용한 합판이 주류가 되었고,[15] 2020년대 이후에는 남양재를 사용한 합판 생산[16] 및 거푸집으로의 사용은 드물어지고 있다.

하천이나 사방, 치산 공사에서 설치하는 구조물에는 간벌재의 통나무를 조립하여 거푸집으로 사용하는 경우가 있다. 통나무는 재사용이 불가능하므로, 타설 후에는 탈형하지 않고 그대로 잔존시키기 때문에 잔존 거푸집 또는 버림 거푸집이라고도 불린다.[17]

6. 1. 2. 금속 거푸집

강재 거푸집(steel form|스틸폼영어)은 콘크리트를 일정한 형상으로 계속 타설할 경우 유리하다. 초기 투자비가 비싸지만 마감면이 매끈하고 목재보다 강도가 뛰어나 여러 번 사용할 수 있어 띠장이나 긴결재 등이 일체화된 경우도 많아 시공에도 편리하다.[20] 넓은 평면이나 반복적인 형태, 높은 압력을 견뎌야 하는 경우에 주로 사용된다. 변형이 적고 굳어진 제품의 치수 정밀도가 높아 규격화된 건물이나 대량 동일 형상의 콘크리트 제품 및 프리캐스트 제품 생산에 많이 사용된다. 공장 생산 시에는 수증기를 분무하여 콘크리트 응고를 촉진시키는데, 이때 강철 거푸집의 내구성이 도움이 된다. 단점으로는 가격이 비싸고, 무게가 무거우며, 유지 관리가 필요하다는 점이 있다.

시카고 워터뷰 타워 현장에서 활동거푸집을 철거 중이다


'''알루미늄 거푸집'''(알폼)은 알루미늄으로 만들어져 철재보다 가볍고 합판보다 내구성이 좋다. 콘크리트의 알칼리 성분이 침투하지 않도록 되어 있고, 고층 아파트 내부에 많이 쓰인다.[20]

6. 1. 3. 플라스틱 거푸집

재사용 가능한 플라스틱 거푸집은 가볍고, 강도가 높으며, 모듈식으로 구성되어 있어 반복 사용에 적합하다. 이러한 특징 덕분에 저렴한 비용으로 대량 주택을 건설하는 계획에 유리하다.[11] 플라스틱 거푸집은 콘크리트 기술의 작은 틈새시장을 형성하며, 일반적으로 강력한 인장 섬유 또는 플라스틱 재료가 사용된다.

6. 1. 4. 기타 거푸집

철선 보강 플라스틱을 재료로 쓰는 거푸집 등 복합적인 다양한 거푸집이 개발되고 있다.

6. 2. 시공 방식에 따른 분류

거푸집은 시공 방식에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다.

  • 전통적인 목재 거푸집: 현장에서 목재와 합판, 방습 파티클보드를 사용하여 제작한다. 제작은 쉽지만 대형 구조물에는 시간이 오래 걸리고, 합판의 수명이 짧다. 인건비가 저렴한 지역에서 널리 사용되며, 복잡한 구조에도 적용 가능하다.
  • 엔지니어링된 거푸집 시스템: 강철이나 알루미늄 프레임에 콘크리트와 접촉하는 면을 다양한 재료(강철, 알루미늄, 목재 등)로 덮은 조립식 모듈을 사용한다. 시공 속도가 빠르고 수명 주기 비용이 절감된다. 금속 거푸집은 목재 거푸집보다 부패와 화재에 강하다.
  • 재사용 가능한 플라스틱 거푸집: 연동 및 모듈식 시스템으로, 비교적 간단한 콘크리트 구조물에 사용된다. 패널은 가볍고 견고하며, 특히 유사한 구조의 반복적인 프로젝트나 저렴한 대량 주택 건설에 적합하다. 아연 도금 지붕을 추가하여 부식 및 녹을 방지할 수 있다.
  • 영구 단열 거푸집: 단열 콘크리트 폼(ICF)으로 제작되며, 콘크리트 경화 후에도 거푸집을 제거하지 않는다. 속도, 강도, 우수한 단열(열 및 음향), 마감재 부착의 용이성 등의 장점을 가진다.
  • 영구 구조 거푸집 시스템: 조립식 섬유 강화 플라스틱 폼으로 제작되며, 주로 기둥 및 교각에 사용된다. 콘크리트 경화 후에도 거푸집이 남아 축 방향 및 전단 응력 보강, 콘크리트 구속, 부식 및 동결-융해 방지 역할을 한다.
  • 유연한 거푸집: 가볍고 고강도 직물 시트를 사용하여 콘크리트의 유동성을 활용, 독특하고 최적화된 형태의 구조물을 만드는 데 사용된다. 콘크리트 사용량을 줄여 에너지 절감에 기여할 수 있다.[1]


제거 가능한 거푸집의 경우 콘크리트 타설 및 양생 후 거푸집을 해체한다. 해체 시간은 작업 사양, 양생 요건, 거푸집이 지지하는 하중 등에 따라 결정된다. 너무 이른 거푸집 제거는 사고로 이어질 수 있다. 젖은 콘크리트는 거푸집에 정수압을 가하며, 하단에서 압력이 가장 크므로 대부분의 파열은 하단에서 발생한다.

6. 2. 1. 일반 거푸집

유로폼은 4"×8", 3"×6" 등 일정한 규격으로 미리 합판 등 뒷면에 강재 틀을 붙여 제작한 거푸집 패널(form panel영어)이다. 폼 패널은 박리제를 따로 바를 필요가 없도록 일반 합판에 번들거리는 재료를 입힌 코팅합판으로 주로 만든다.[20]

6. 2. 2. 시스템 거푸집

'''갱폼'''(gang form영어)은 거푸집을 단순화, 대형화하여 조립 및 분해가 용이하도록 만든 시스템 거푸집으로, 주로 아파트 외벽에 많이 사용된다. 작업용 발판과 케이지를 일체로 제작하여 사용하는 대형 거푸집이다.[20]

테이블 폼(flying table form영어)은 바닥 슬래브의 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집으로, 거푸집널, 장선, 멍에, 서포트를 일체로 제작하여 크레인으로 수평 및 수직 이동이 가능하다.[23]

터널폼(tunnel form영어)은 벽체와 슬래브 거푸집을 일체로 제작 설치할 수 있도록 만든 거푸집이다.[20] 터널 폼은 벽과 바닥을 한 번에 타설할 수 있는 대형 룸 사이즈 거푸집이며, 여러 개의 폼을 사용하면 건물 전체 바닥을 한 번에 타설할 수 있다.

유로폼을 크게 조립하여 크레인으로 설치하는 방법으로, 발판과 일체형으로 제작하는 경우가 많다.

활동거푸집(slipform, sliding form|슬립폼, 슬라이딩폼영어)은 콘크리트 타설 후 일정한 강도가 되면, 유압잭 등으로 거푸집을 이동시켜 연속해서 철근을 조립하고 콘크리트를 계속 타설하는 공법이다. 시공 속도가 빠르고 이음이 없어 수밀성이 높은 구조물을 만들 수 있다.[20]

자동상승 거푸집(self climbing form|크라이밍폼영어)은 거푸집과 비계가 일체로 만들어져 있고, 폼타이 등으로 기 타설한 콘크리트에 지지하며 중앙 크레인을 이용해서 한 단씩 올려 시공하므로 지상에 비계를 따로 설치할 필요가 없는 거푸집이다. 갱폼에 비계틀과 마감용 비계를 일체로 제작한 거푸집이다.[20]

6. 2. 3. 특수 거푸집

워플폼(waffle form영어)은 무량판 구조에 사용되는 특수 상자 모양의 거푸집이다. 장선 슬래브의 장선이 직교하는 구조로, 보통 합성수지나 철판으로 만든다. 워플폼은 넓은 공간을 가진 구조물에 많이 사용된다.[20]

콘크리트 구조 일체형 외단열 거푸집은 단열, 내화재를 콘크리트 구체와 일체화한 것으로, 콘크리트 양생 후에도 해체할 필요가 없다. 주로 아파트 외벽체용으로 개발되었다.

유연 거푸집(Flexible Formwork)은 고강도 직물 시트를 사용하여 콘크리트의 유동성을 활용, 최적화된 형태의 구조물을 만들 수 있는 시스템이다. 이 시스템은 재료 사용량을 줄이고, 내재 탄소를 감소시켜 구조물의 수명 주기 성능을 향상시킨다.[9]

천 거푸집은 고강도 합성 섬유로 짠 천을 사용하여 콘크리트 구조물을 성형하는 방법이다.[18] 강철이나 목재 거푸집에 비해 현장 상황과 지형에 유연하게 대응하는 매트를 제작할 수 있으며, 복잡한 지형이나 재해 복구 등에 적합하다. 소수의 인원으로 단기간에 공사가 가능하며, 수중 작업도 가능하다.

화장 거푸집은 콘크리트 표면에 무늬를 내기 위해 표면을 가공한 거푸집이다. 경관이나 생태계를 고려하여 콘크리트 표면에 요철을 만들 때 사용되며, 우레탄 폼 등 가소성 재료나 금형으로 가공된 강판 등으로 만들어진다.

7. 용어


  • '''막음널''', '''거푸집널'''은 거푸집의 일부로써 콘크리트에 직접 접하는 목재나 금속 등의 판류를 말한다.
  • '''긴결재(form tie|폼타이)'''는 기둥이나 벽체 거푸집처럼 마주보는 거푸집에서 거푸집널을 일정한 간격으로 유지시켜 주는 동시에 콘크리트 측압을 최종적으로 지지하는 인장부재로, 매립형과 관통형이 있다.
  • '''장선'''(長線)은 마루 밑을 일정한 간격으로 가로로 대어 마루청을 받치게 된 나무를 말하며, 보통 띠장, 띳장 등으로 부른다. 장선재는 아연 도금제 각형 파이프를 쓰기도 한다.
  • '''멍에'''는 동바릿돌 또는 동바리 위에 얹어 마루청을 받치는 나무를 말하며,[20] 장선과 직각 방향으로 설치하여 장선을 지지하며 거푸집 간결재나 동바리로 하중을 전달하는 부재이다.[23]

8. 슬래브 거푸집 (Slab Formwork, Deck Formwork)

슬래브 거푸집은 콘크리트 슬래브를 만들기 위한 거푸집이다.

초기 콘크리트 슬래브는 로마 기술자들이 건설했다. 콘크리트는 압축에는 강하지만 인장이나 비틀림에는 약했기 때문에, 초기 구조물은 아치, 볼트, 돔과 같이 압축에 강한 형태로 만들어졌다. 판테온은 이 시대의 대표적인 콘크리트 구조물이다. 포틀랜드 시멘트와 철근 콘크리트의 발명 이후 콘크리트가 주요 건축 자재로 부상하였다.

거푸집은 사용되는 재료와 지지 방식에 따라 여러 종류로 나뉜다.


  • 목재 보 슬래브 거푸집: 장선과 보를 구조용 목재 보로, 지지대는 조절 가능한 금속 받침대로 대체하여 체계성과 재사용성을 높였다.
  • 전통 슬래브 거푸집: 석조 및 목공 기술에서 파생된 방식으로, 목재나 어린 나무 줄기로 장선을 지지하고 그 위에 작은 보와 판자, 합판을 얹는다.
  • 금속 보 슬래브 거푸집: 장선과 작은 보를 알루미늄 거푸집 시스템이나 강철 보로 대체하고, 지지대는 금속 받침대를 사용하여 체계성과 재사용성을 높였다. 알루미늄 보는 텔레스코핑 유닛으로 제작되어 다양한 크기의 구조물에 재사용 가능하다.
  • 모듈식 슬래브 거푸집: 조립식 목재, 강철, 알루미늄 보와 거푸집 모듈을 사용하며, 보통 수작업으로 설치된다. 크레인이 필요 없고, 빠른 시공이 가능하며, 콘크리트 강도 확보 전 보만 남겨둘 수 있다.
  • 테이블 또는 플라잉 폼 시스템: 슬래브 거푸집 "테이블"을 해체 없이 여러 층에서 재사용하는 방식이다. 조립된 섹션을 엘리베이터나 크레인으로 이동시켜 설치하며, 넓은 면적과 단순한 구조에 적합하다.
  • 크레인 취급: 넓은 거푸집 테이블을 크레인으로 이동시키는 방식으로, 수작업 시간과 비용을 절감할 수 있지만, 높은 인양 능력의 크레인이 필요하다.
  • 크레인 포크 또는 엘리베이터 취급: 테이블 크기와 무게가 제한적이며, 크레인 포크나 엘리베이터로 들어 올려 이동시킨다. 작업 시간과 비용 절감 효과가 있으며, 복잡한 구조에도 적용 가능하다.


전통 거푸집의 개략도


칠레 주택 건설 프로젝트용 데크가 있는 모듈형 거푸집


현장 타설 콘크리트 기초용 강철 및 합판 거푸집


모듈형 알루미늄 데크 거푸집 수동 설치


수동 설치 모듈형 알루미늄 거푸집


알루미늄 및 목재 장선이 있는 플라잉 거푸집 테이블. 이 시스템에서 테이블은 이전에 타설된 기둥과 벽에 부착된 조절 가능한 슈에 의해 지지됩니다.


구조적 특징이 더 복잡한 건물 현장에서 사용되는 거푸집 테이블

8. 1. 역사

초기 콘크리트 슬래브의 몇 가지 예는 로마 기술자들이 건설했다. 콘크리트는 압축 하중에 저항하는 데는 매우 강하지만, 인장 또는 비틀림 강도가 비교적 약하기 때문에, 이러한 초기 구조물은 압축에 강한 아치, 볼트, 돔으로 구성되었다. 이 시대의 가장 주목할 만한 콘크리트 구조물은 로마의 판테온이다. 이 구조물을 만들기 위해 임시 비계와 거푸집 또는 가설 구조물이 구조물의 형태에 맞게 건설되었다. 이러한 건축 기술은 콘크리트 타설뿐만 아니라 석조 건축에도 널리 사용되었고, 현재도 사용되고 있다. 콘크리트가 선호되는 건축 자재로 부상한 것은 포틀랜드 시멘트와 철근 콘크리트가 발명된 이후였다.

8. 2. 종류

거푸집은 사용되는 재료와 지지 방식에 따라 여러 종류로 나뉜다.

  • 목재 보 슬래브 거푸집: 장선과 보를 구조용 목재 보로, 지지대는 조절 가능한 금속 받침대로 대체하여 체계성과 재사용성을 높였다.
  • 전통 슬래브 거푸집: 석조 및 목공 기술에서 파생된 방식으로, 목재나 어린 나무 줄기로 장선을 지지하고 그 위에 작은 보와 판자, 합판을 얹는다.
  • 금속 보 슬래브 거푸집: 장선과 작은 보를 알루미늄 거푸집 시스템이나 강철 보로 대체하고, 지지대는 금속 받침대를 사용하여 체계성과 재사용성을 높였다. 알루미늄 보는 텔레스코핑 유닛으로 제작되어 다양한 크기의 구조물에 재사용 가능하다.
  • 모듈식 슬래브 거푸집: 조립식 목재, 강철, 알루미늄 보와 거푸집 모듈을 사용하며, 보통 수작업으로 설치된다. 크레인이 필요 없고, 빠른 시공이 가능하며, 콘크리트 강도 확보 전 보만 남겨둘 수 있다.
  • 테이블 또는 플라잉 폼 시스템: 슬래브 거푸집 "테이블"을 해체 없이 여러 층에서 재사용하는 방식이다. 조립된 섹션을 엘리베이터나 크레인으로 이동시켜 설치하며, 넓은 면적과 단순한 구조에 적합하다.
  • 크레인 취급: 넓은 거푸집 테이블을 크레인으로 이동시키는 방식으로, 수작업 시간과 비용을 절감할 수 있지만, 높은 인양 능력의 크레인이 필요하다.
  • 크레인 포크 또는 엘리베이터 취급: 테이블 크기와 무게가 제한적이며, 크레인 포크나 엘리베이터로 들어 올려 이동시킨다. 작업 시간과 비용 절감 효과가 있으며, 복잡한 구조에도 적용 가능하다.


8. 2. 1. 목재 보 슬래브 거푸집

전통적인 방식과 유사하지만, 장선과 보는 일반적으로 구조용 목재 보로 대체되고 지지대는 조절 가능한 금속 받침대로 대체된다. 이로 인해 이 방법은 더 체계적이고 재사용 가능하다.

8. 2. 2. 전통 슬래브 거푸집

방콕의 부두에 설치된 전통적인 목재 거푸집


슬래브 구조에서 콘크리트 사용이 다시 시작될 때, 임시 구조물 건축 기술은 석조 및 목공 기술에서 파생되었다. 전통적인 슬래브 거푸집 기술은 슬래브 두께에 따라 약 1m에서 2m 간격으로 조립된 장선 열을 지지하는 목재 또는 어린 나무 줄기로 구성된다. 이 장선 사이에 작은 보가 약 30cm 간격으로 배치되며, 그 위에 판자 또는 합판이 놓인다. 장선과 작은 보는 일반적으로 4 x 4인치 또는 4 x 6인치 목재를 사용한다. 가장 일반적인 영국식 합판 두께는 3/4인치이고, 가장 일반적인 미터법 두께는 18mm이다.

8. 2. 3. 금속 보 슬래브 거푸집

전통적인 방법과 유사하지만, 장선과 작은 보가 알루미늄 거푸집 시스템으로 대체되거나 강철 보 및 지지대가 금속 받침대로 대체된다. 이는 이 방법을 더 체계적이고 재사용 가능하게 만든다. 알루미늄 보는 텔레스코핑 유닛으로 제작되어 서로 다른 거리에 있는 지지대를 가로지를 수 있다. 텔레스코핑 알루미늄 보는 다양한 크기의 구조물 건설에 사용되고 재사용될 수 있다.

8. 2. 4. 모듈식 슬래브 거푸집

이러한 시스템은 조립식 목재, 강철 또는 알루미늄 보와 거푸집 모듈로 구성된다. 모듈 크기는 보통 약 0.91m~약 1.83m를 넘지 않는다. 보와 거푸집은 일반적으로 수작업으로 설치되며 핀, 클립 또는 나사로 함께 고정된다. 모듈식 시스템의 장점은 다음과 같다: 거푸집 설치에 크레인이 필요하지 않음, 비숙련 노동으로도 빠른 시공 가능, 콘크리트가 굳은 후 거푸집 모듈을 제거하여 설계 강도를 얻기 전에 보만 남겨둘 수 있음.

8. 2. 5. 테이블 또는 플라잉 폼 시스템

이러한 시스템은 해체 없이 건물의 여러 층에서 재사용되는 슬래브 거푸집 "테이블"로 구성된다. 조립된 섹션은 엘리베이터로 올리거나 크레인으로 한 층에서 다음 층으로 "플라잉"된다. 제자리에 배치되면 테이블 또는 테이블과 벽 사이의 틈을 임시 거푸집으로 채운다. 테이블 폼은 모양과 크기뿐만 아니라 건축 자재도 다양하며, 일부는 일체형 트러스로 지지된다. 이러한 시스템을 사용하면 거푸집 설치 및 해체(또는 "박리")에 관련된 시간과 수작업을 크게 줄일 수 있다. 이러한 장점은 넓은 면적과 단순한 구조에 가장 잘 사용된다. 건축가와 엔지니어가 이러한 시스템 중 하나를 중심으로 건물을 설계하는 것도 일반적이다.

이러한 테이블의 크기는 약 6.50m2에서 약 139.35m2까지 다양할 수 있다. 이 시스템에는 두 가지 일반적인 접근 방식이 있다.

# 크레인 취급: 이 접근 방식은 크레인으로만 한 레벨 위로 이동할 수 있는 넓은 거푸집 영역으로 테이블을 조립하거나 생산하는 것으로 구성된다. 일반적인 너비는 15, 18 또는 20피트, 또는 5~7미터일 수 있지만, 조립된 상태로 운송할 수 있도록 너비가 제한될 수 있으며, 과대 화물에 대한 비용을 지불할 필요가 없다. 길이는 다양할 수 있으며 크레인 용량에 따라 최대 100피트(또는 그 이상)까지 가능하다. 콘크리트가 양생된 후, 데크는 건물 가장자리로 롤러 또는 트롤리로 내려서 이동한다. 그런 다음 테이블의 돌출된 측면은 크레인으로 들어 올려지는 동안 테이블의 나머지는 건물 밖으로 굴려진다. 무게 중심이 건물 외부에 위치하면 테이블은 다른 크레인에 부착되어 다음 레벨 또는 위치로 이동한다.

이 기술은 미국과 동아시아 국가에서 비교적 흔하다. 이 접근 방식의 장점은 수작업 시간과 슬래브 단위 면적당 비용을 더욱 절감하고 간단하고 체계적인 건축 기술을 사용할 수 있다는 것이다. 이 접근 방식의 단점은 건물 현장 크레인의 높은 인양 능력, 추가적인 비싼 크레인 시간, 더 높은 재료 비용, 그리고 유연성이 부족하다는 것이다.

# 크레인 포크 또는 엘리베이터 취급:

이 접근 방식을 통해 테이블의 크기와 무게가 제한된다. 일반적인 너비는 약 1.83m에서 약 3.05m 사이이고, 일반적인 길이는 약 3.66m에서 약 6.10m 사이이지만, 테이블 크기는 크기와 형태가 다를 수 있다. 이 접근 방식의 주요 특징은 테이블이 크레인 운송 포크 또는 건물 측면에 부착된 자재 플랫폼 엘리베이터로 들어 올려진다는 것이다. 테이블의 크기와 구조에 따라 이동 트롤리를 사용하여 일반적으로 수평으로 엘리베이터 또는 크레인 리프팅 플랫폼으로 옮겨진다. 최종 위치 조정은 트롤리로 할 수 있다. 이 기술은 미국, 유럽 및 일반적으로 인건비가 높은 국가에서 인기가 있다. 이 접근 방식의 장점은 보 거푸집 또는 모듈식 거푸집에 비해 작업 시간과 비용을 더욱 절감할 수 있다는 것이다. 작은 테이블은 일반적으로 기하학적으로 복잡한 건물(원형 또는 비정방형) 주변을 사용자 정의하거나 큰 테이블보다 기둥 주변에 형성하기가 더 쉽다. 이 접근 방식의 단점은 더 높은 재료 비용과 크레인 시간 증가(크레인 포크로 들어 올릴 경우)이다.

9. 클라이밍 거푸집 (Climbing Formwork)

클라이밍 폼은 일반적으로 다음과 같은 구조물에 사용된다.[4]

참조

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[4] 뉴스 Here Are Some Reasons Why You Should Start Using Climbing Formwork https://www.thebalan[...] The Balance 2018-03-09
[5] 간행물 Carbon Dioxide Emissions by Source 2005 WRI 2005
[6] 논문 Concrete structures using fabric formwork http://opus.bath.ac.[...] 2011
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[17] 웹사이트 木製残存型枠が林野庁長官賞を受賞 http://www.tamayama-[...] 株式会社玉山製材所ホームページ
[18] Youtube ファブリフォーム（布製型枠工法）のご紹介【建材本部】 https://www.youtube.[...]
[19] 학위논문 거푸집동바리 工事의 崩壞 災害豫防에 관한 硏究 2012-05-06
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[21] 서적 토목기사 실기 세진사 2019
[22] 서적 토목재료학 구미서관
[23] 서적 가설공사 표준시방서 건설교통부 2006


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