[건축시공학] 철골공사의 모든 것: 철골 부재의 종류, 시공 장점, 안전성 및 유지보수

 

철골공사의 모든 것: 철골 부재의 종류, 시공 장점, 안전성 및 유지보수

 

철골공사는 고강도 강재를 사용하여 안전하고 효율적인 건축 구조를 제공합니다. 이 글에서는 철골 부재의 종류, 시공 장점, 안전성 및 유지보수 방법에 대해 설명하고, 방청 도장이 생략될 수 있는 부위도 예시를 들어 상세히 안내합니다.

 

▣ 목차

1. 철골공사란?
2. 철골 부재의 종류와 역할
3. 철골공사의 시공 장점
4. 철골구조의 안전성 및 유지보수
5. 녹막이칠을 하지 않는 부위의 예시
6. 철골공사의 적용 분야 

 

1. 철골공사란?

 

철골공사는 강재로 구성된 주요 구조물로, 고층 건축물이나 대형 구조물에 적합한 시공 방식입니다. 철골은 강도가 높고 인장, 압축, 전단에 강한 저항성을 지니고 있어, 큰 하중을 받는 구조물이나 넓은 공간을 필요로 하는 건축물에 매우 적합합니다. 철골 구조는 부재가 상대적으로 슬림하고 자중이 가벼워 시공 속도가 빠르다는 장점이 있습니다. 이러한 특성 덕분에 특히 도심지에서의 복잡한 설계나 공기 단축이 요구되는 프로젝트에서 철골공사는 높은 경제성과 구조적 안정성을 제공합니다. 철골은 주로 공장에서 정밀하게 제작된 부재를 현장에서 용접이나 볼트 접합 방식으로 조립하여 구조체를 완성합니다. 공장 제작 방식은 품질을 안정적으로 유지하며, 시공 중 변수를 최소화하는 장점이 있습니다.

 

2. 철골부재의 종류와 역할 — "형강·판재·강관"

 

철골공사에서 사용되는 주요 부재는 형강, 판재, 강관으로 나뉩니다.

 

• 형강은 H형강, I형강, 각형강 등 다양한 형태가 있으며, 주로 기둥과 보와 같은 구조적 뼈대를 구성합니다. H형강은 특히 휨 모멘트에 강한 저항력을 제공하여 수직 기둥과 수평 보에 사용됩니다. I형강은 경량화가 필요하거나 부재의 크기를 최소화해야 하는 경우에 적합합니다.
• 판재는 평면 형태의 철판으로, 기초 베이스플레이트나 접합부의 연결부재로 활용됩니다.
• 강관은 원형, 사각형, 직사각형 등의 단면을 가진 강재로, 내풍압성이 뛰어나고 타워 구조, 브레이싱, 캐노피 지지대 등에서 광범위하게 사용됩니다. 각 철골 부재는 구조물의 하중 분산과 거동 특성에 중요한 영향을 미치므로, 용도에 맞는 재질과 단면을 선택하는 것이 매우 중요합니다.

 

3. 철골공사의 시공 장점 — "공장제작 및 현장조립"

 

철골공사는 공장에서 부재를 제작한 후 현장에서 조립하는 방식이기 때문에 시공 속도와 품질 관리에 있어 유리한 점이 많습니다. 공장에서는 최신 CNC 절단기, 드릴링 머신, 용접 로봇 등을 사용해 철골 부재를 정밀하게 제작합니다. 이렇게 제작된 부재는 현장으로 운반되어 크레인이나 고소작업대를 통해 조립됩니다. 공장에서 부재를 제작하는 과정은 자동화 설비로 진행되어 인적 오류를 줄이고, 정밀한 품질을 유지할 수 있습니다. 또한, 날씨나 환경 조건에 영향을 받지 않기 때문에 안정적인 품질이 보장됩니다. 현장에서는 사전 제작된 부재를 도면에 맞게 세우고, 볼트체결이나 현장 용접을 통해 최종적으로 구조체를 완성합니다. 이와 같은 공법은 대형 프로젝트의 시공 기간을 단축시키며, 신속하고 효율적인 시공을 가능하게 합니다.

 

4. 철골구조의 안전성 및 유지보수 — "강재 특성과 구조적 신뢰성"

 

철골공사의 가장 큰 장점 중 하나는 그 구조적 안정성과 신뢰성입니다. 철골은 고강도 재료로 균일한 품질을 지니고 있어 하중에 따른 변형이 예측 가능한 구조물 거동을 보장합니다. 특히, 철골은 연성이 뛰어나서 지진 발생 시 구조물이 받는 충격을 흡수할 수 있어, 내진 설계가 용이하고 구조적 안전성이 뛰어납니다. 또한, 철골은 손상 시 교체가 용이하며, 비파괴검사(NDT)나 초음파 탐상검사(UT) 등의 진단 기법을 사용하여 사전에 손상을 파악할 수 있습니다. 철골의 주요 단점은 부식이 발생할 수 있다는 점입니다. 그러나 표면에 방청 도장, 아연도금, 내후성 강재를 사용하는 방법을 통해 부식을 방지할 수 있습니다. 녹막이칠은 철골 부식 방지를 위한 주요한 방법이지만, 모든 철골 부재가 방청 도장을 필요로 하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 내부 공간에 위치한 철골은 외부 환경의 영향을 적게 받기 때문에 방청 도장이 생략될 수 있으며, 내후성 강재를 사용하는 경우도 방청 도장을 하지 않아도 됩니다.

 

5. 녹막이칠을 하지 않는 부위의 예시와 이유

• 내부 구조 부재 : 건축물의 내부에 위치한 철골 부재는 외부 환경에 비해 상대적으로 부식 위험이 적습니다. 예를 들어, 실내 기둥이나 보 같은 부재는 외부 기후 변화나 습기에 노출되지 않기 때문에 방청 도장이 생략될 수 있습니다.
• 내후성 강재 사용 부위 : 내후성 강재는 자연적으로 부식을 방지하는 산화층을 형성합니다. 이러한 강재는 방청 도장이 필요하지 않으며, 외부 환경에 직접 노출되는 부분에서도 내구성이 우수하여 방청 처리 없이도 사용됩니다.
• 지하 구조물의 내부 : 지하 구조물 내부는 외부 기후나 환경에 비해 상대적으로 부식 위험이 낮습니다. 방수 처리가 되어 있는 지하 공간의 철골은 방청 도장을 생략할 수 있습니다.
• 조합이 필요한 외부 부위 : 철골이 다른 재료와 결합되어 있는 부위에서는, 예를 들어 철골과 콘크리트가 결합된 부위는 철골의 노출 면적이 적어 방청 도장이 생략될 수 있습니다.

이와 같이, 철골공사에서 방청 도장이 생략되는 부위는 각 부재의 환경적 요인이나 구조적 특성에 따라 결정됩니다. 부식 위험이 낮거나 내후성 강재를 사용하는 경우에는 방청 도장이 필요 없지만, 그렇지 않은 부위는 철골이 노출되지 않도록 철저히 방청 처리하여 장기적인 유지보수를 고려한 안전성을 확보해야 합니다.

 

6. 철골공사의 적용 분야 — "다양한 건축물에 최적화된 구조 시스템"

철골구조는 고층빌딩, 공장, 물류센터, 쇼핑몰, 체육시설, 공항터미널 등 다양한 건축물에서 활용됩니다. 이는 철골공법이 넓은 무주공간을 확보할 수 있고, 구조적 유연성이 높으며, 구조물 증축 및 변형에도 용이하기 때문입니다. 대형 물류센터나 공장에서는 넓은 스팬과 높은 하중을 요구하는 구조 설계가 필요하며, 이러한 조건을 만족시키기에 철골구조는 최적화된 솔루션을 제공합니다. 또한, 최근에는 친환경적 측면에서도 철골구조가 재조명되고 있습니다. 공장에서 대부분 가공을 완료해 자재 낭비를 줄이고, 현장에서의 공정 단축으로 탄소배출을 저감할 수 있어 지속가능한 건축을 추구하는 설계에서도 각광받고 있습니다. 주거용 빌딩, 상업시설, 문화공간 등에서도 구조적 안정성, 시공 속도, 공간 효율성을 이유로 철골구조가 선호되고 있습니다.