콘크리트 크리프 정의 및 방지대책

콘크리트 구조물에 하중이 가해지면 즉시 탄성변형이 일어나며, 하중증가 없이 일정하중이 지속적으로 작용하면 시간의 경과에 따라 구조물은 계속적으로 변형이 증가하는데 이러한 현상을 크리프(Creep)라고 합니다.

즉, 크리프(Creep)는 일정한 지속하중으로 인하여 콘크리트 구조물에 일어나는 장기변형을 말합니다.

크리프 현상은 콘크리트가 압축을 받으면 압축응력을 전달하는 겔입자 사이의 흡착수층이 얇게 되려는 경향 때문에 생기며, 처음에는 이러한 흡착수층 두께의 변화가 빨리 생기나 시간이 갈수록 늦어지며, 새로운 위치에서 콘크리트의 수화에 의한 결합이 형성되어 하중을 제거하였을 때에도 부분적으로 복원되기는 하나 변형된 위치에서 겔입자의 결합에 의한 부분은 잔류변형으로 복원되지 않는 채로 남게 됨으로써 일어납니다.

일반적으로 콘크리트의 크리프는

① 콘크리트 강도가 높을수록 작으며,

② 재령이 높을수록 작아지며,

③ 골재가 많을수록 작아지며,

④ 온도가 높을수록 크며,

⑤ 상대습도가 높을수록 작아집니다.

그밖에도 작용응력, 혼화제 및 시멘트의 종류, 부재의 크기 등이 크리프에 영향을 미치는 인자로서 작용합니다.

한편, 응력의 증가없이 장시간에 걸쳐 추가로 변형이 일어나는 크리프(Creep)는 철골재료에서도 발생합니다.

천장에 철사로 추를 매달았을 경우를 예로 들자면 인장재인 철사는 최초에 하중을 받을 때는 초기변형량 만큼 늘어나며, 이 상태에서 하중의 변화가 없이 장 시간을 경과시키면 철사는 크리프현상에 의해 점점 더 늘어나게 됩니다.

또 다른 크리프의 예로서 움직이지 않는 두 지점사이에서 늘어나 최초의 인장응력을 갖는 철사를 생각해 봅시다.

여기서 철사에 하중의 증가없이 오랫동안 시간이 경과되면, 철사의 양 지점이 움직이지 않더라도 철사의 응력은 점점 없어져 일정한 값에 이르게 됩니다. 이렇게 크리프현상을 명시하는 과정을 재료의 이완(Relaxation)이라고 부릅니다. 

크리프는 상온보다는 고온에서 더욱 고려되어야 하므로, 엔진, 노 및 오랜 시간동안 높은 온도에서 작동하는 기타 구조물의 설계시는 반드시 고려해야 합니다.

그러나 강, 콘크리트와 같은 재료에서는 상온에서도 약간의 크리프현상이 일어나기 때문에 보통 구조물에서도 크리프의 영향을 고려하는 것이 필요합니다.

크리프 방지대책의 하나로는 휨재에 수평보다 높게 한 상향 캠버(Camber)를 두는 방법도 있을 것입니다.

출처 : 하이구조