[건축시공학] 철근의 재료 및 공정순서

 

철근의 재료 및 공정순서

 

1. 철근콘크리트의 개요

 

철근콘크리트는 건축 구조물에서 가장 일반적으로 사용되는 구조 재료로, 철근의 인장강도와 콘크리트의 압축강도를 상호 보완하여 다양한 구조적 요구를 만족하는 복합재료입니다. 콘크리트는 압축력에 강하지만 인장력에는 매우 약한 특성을 가지고 있기 때문에, 인장력이 작용하는 부위에는 반드시 철근을 배치하여 보강해야 합니다. 철근은 콘크리트 속에서 인장력을 담당하며, 콘크리트는 철근을 감싸 압축력을 견디는 동시에 외부 환경으로부터 철근을 보호하는 역할을 합니다. 철근과 콘크리트는 열팽창 계수가 유사해 온도 변화에 의한 변형 차이가 적으며, 이로 인해 구조적 일체성을 유지할 수 있습니다. 또한 콘크리트는 철근을 부식으로부터 보호하고, 화재 시 일정 시간 동안 구조적 안정성을 유지해주는 역할을 하여 건축물의 안전성을 높입니다.

 

2. 이형철근의 종류와 기계적 성질 및 식별 색상

 

철근콘크리트 구조물에서 주로 사용되는 철근은 ‘이형철근(Deformed Bar)’으로, 표면에 일정한 간격으로 돌출된 리브(Rib)가 형성되어 있어 콘크리트와의 부착력을 극대화할 수 있습니다. 이러한 부착 성능은 구조물의 일체성을 유지하고 인장 하중을 효과적으로 전달하는 데 필수적입니다. 이형철근은 일반적으로 압연 방식으로 생산되며, 구조체의 내구성과 안전성을 확보하기 위해 일정한 기계적 성질을 만족해야 합니다.

 

국내에서는 KS D 3504 규격에 따라 이형철근을 분류하며, 가장 일반적으로 사용되는 철근 등급은 SD300, SD400, SD500, SD600입니다. 각 등급의 철근은 설계기준에 따라 선택되며, 구조물의 하중 조건 및 시공 환경에 따라 요구되는 성능이 달라집니다.

 

• SD300: 항복강도 300MPa 이상의 저강도 철근으로, 주로 단순 구조나 비내력부에 사용됩니다. 인성이 높아 충격에 대한 저항성은 뛰어나지만, 최근에는 고강도 철근의 사용이 일반화되어 활용 빈도는 낮은 편입니다. 식별 색상은 양 끝단 흰색입니다.
• SD400: 항복강도 400MPa 이상으로, 가장 널리 사용되는 일반 구조용 철근입니다. 강도와 인성의 균형이 우수하여 다양한 구조물에 적용됩니다. 식별 색상은 양 끝단 주황색입니다.
• SD500: 항복강도 500MPa 이상이며, 고층 건물이나 장스팬 구조물에서 많이 사용됩니다. 보다 높은 하중을 견딜 수 있으며, 단면 축소를 통한 철근량 절감 효과도 기대할 수 있습니다. 식별 색상은 양 끝단 파란색입니다.
• SD600: 항복강도 600MPa 이상으로, 고강도 철근이 필요한 특수 구조물이나 내진설계가 적용된 구조물에 사용됩니다. 식별 색상은 양 끝단 녹색이며, 재료 검사와 시공 시 혼동 방지를 위해 더욱 철저한 식별관리가 필요합니다.

 

이 외에도 고강도 강봉(HRB 700 이상)이나 스테인리스 철근, 에폭시 코팅 철근 등 특수 용도의 철근이 존재하지만, 일반적인 건축 구조물에서는 SD 계열 철근이 표준적으로 적용됩니다.

 

철근의 식별 색상은 단순한 시각적 표식 이상의 역할을 하며, 시공 현장에서 철근 종류에 따른 배근 오차를 방지하고, 감리 및 품질관리 시 신속한 검수를 가능하게 합니다. 현장에서는 철근의 끝단 양쪽에 도포된 도료 색상으로 해당 철근의 등급을 즉시 확인할 수 있으며, 색상표는 자재 반입 시 품질관리자와 작업자 모두에게 숙지되어야 합니다. 식별 색상이 희미하거나 손상된 경우에는 현장에서 재도장을 통해 정확한 분류가 유지되도록 해야 합니다.

 

또한 이형철근의 기계적 성질은 단순히 항복강도만으로 구분되는 것이 아니라 인장강도, 연신율, 탄성계수 등 다양한 항목으로 평가됩니다. 대표적으로 SD400의 경우, 항복강도는 400MPa 이상, 인장강도는 약 560MPa 이상, 연신율은 최소 14% 이상이어야 합니다. 이는 구조물의 인성 확보와 내구성 유지에 중요한 요소로 작용하며, 특히 내진 구조물에서는 연신율이 충분히 확보된 철근을 사용하는 것이 필수적입니다.

 

 

3. 철근공사의 일반적 공정순서

 

철근공사는 구조물의 골격을 형성하는 가장 중요한 과정으로, 정확한 계획과 순서에 따라 공정이 진행됩니다. 철근공사의 일반적인 흐름은 '자재반입 → 재료검수 → 재단 및 가공 → 현장반입 → 배근 → 검측 → 거푸집 설치 → 콘크리트 타설' 순으로 이루어집니다. 우선 철근은 공장 또는 유통업체로부터 현장에 납품되며, 이때 KS 규격에 적합한지 철저히 검사하여 품질을 확인합니다. 이후 설계 도면에 따라 필요한 길이와 형상으로 절단, 절곡 등의 가공을 실시합니다. 가공된 철근은 현장으로 반입되어 구조물의 부위별로 배근을 수행하며, 설계 기준에 따른 간격, 위치, 이음 처리 등 적합성을 확인합니다. 철근 배근이 완료되면 관련 기관 또는 품질관리 담당자의 검측을 거쳐 거푸집을 설치하고 콘크리트 타설을 진행합니다. 이 과정에서 철근이 이탈하거나 손상되지 않도록 주의를 기울이는 것이 중요합니다.

 

4. RC조와 SRC조 배근순서의 차이

 

철근콘크리트 구조(RC조)와 철골철근콘크리트 구조(SRC조)는 철근 배근 공정에서 차이가 있습니다.

 

RC조는 전통적인 철근콘크리트 구조로, 먼저 기초, 기둥, 보, 슬래브 순서로 철근을 배근하고, 철근 배근 후 거푸집을 설치한 뒤 콘크리트를 타설하는 방식을 따릅니다. RC조에서는 철근 배근 전 기초철근이 가장 먼저 시공되며, 이어서 기둥과 보, 슬래브 철근이 순차적으로 배근됩니다. 구조물의 위치와 설계상 이음, 정착 등을 고려해 현장에서 가공한 철근을 배치하는 것이 특징입니다.

 

반면, SRC조는 철골 구조체 안에 철근을 추가로 배근하고, 그 주위를 콘크리트로 충전하는 방식입니다. SRC조에서는 우선 철골 기둥과 보를 설치한 뒤, 철골 구조체 주변으로 철근을 배근하며, 이때 철근은 철골과 일체화되도록 결속됩니다. 철골의 위치와 철근 배근이 상호 간섭하지 않도록 정밀한 치수 관리와 계획이 요구되며, 철골 구조물 설치 후 철근 배근, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 순으로 공정이 진행됩니다. 이 과정은 일반 RC조보다 시공 난이도가 높지만, SRC조는 철골과 철근, 콘크리트가 복합적으로 하중을 분담하여 구조적 안전성과 내진성이 뛰어난 특징을 가집니다.