이 글의 목적은 콘크리트 타설 시 거푸집을 안전하게 지지하기 위한 동바리 간격 기준을 정량적으로 산정하는 방법을 정리하고, 현장에서 즉시 적용 가능한 계산 절차·검토 체크리스트·예시 데이터를 제공하는 데 있다.
1. 동바리 설계의 핵심 개념과 용어 정리
동바리 간격 계산은 하중 산정, 부재 용량, 처짐 및 안정성 검토의 세 단계로 구성된다고 보는 것이 효율적이다.
- 하중은 신선 콘크리트 자중, 철근·거푸집 자중, 시공하중으로 구분한다.
- 부재는 상부 합판(슬래브 면판), 장선(Secondary Beam), 대들보/멤버(Primary Beam), 동바리/서포트(Prop)로 나눈다.
- 간격 변수는 합판 지간(장선 간격
s_j), 장선 지간(동바리 간격s_p)이다. - 허용기준은 부재 허용응력 또는 허용하중, 처짐 한계, 좌굴 안정성이다.
주의 : 동바리 간격은 단일 기준이 아니라 거푸집 구성 부재 모두의 한계 중 가장 보수적인 값으로 결정해야 한다.
2. 하중 산정 절차
하중은 단위면적 등분포 하중 w로 정리하고, 각 항목을 보수적으로 합산한다.
- 신선 콘크리트 자중
w_c = γ_c · t_s이다. 여기서γ_c는 콘크리트 단위중량(kN/m³),t_s는 슬래브 두께(m)이다. - 철근·거푸집 자중은 도면·제원으로 산정하며, 불확실하면 현장 표준치로 가정한다.
- 시공하중은 인원·장비·적치 하중을 포함한 값으로 계획서의 설계치에 따른다.
| 항목 | 기호 | 산정식·가정 | 단위 |
|---|---|---|---|
| 콘크리트 자중 | w_c | γ_c · t_s | kN/m² |
| 철근 자중 | w_r | 배근량 기준 산정 또는 보수치 | kN/m² |
| 거푸집 자중 | w_f | 합판·장선·빔·소부속 합산 | kN/m² |
| 시공하중 | w_l | 작업계획서 설계치 | kN/m² |
| 합계 | w | w = w_c + w_r + w_f + w_l | kN/m² |
3. 부재별 검토논리: 무엇이 간격을 결정하는가
간격 결정은 아래 4개 검토 중 가장 작은 허용 간격으로 고정한다.
- 합판(면판) 지간 검토: 합판을 양단 단순지지 보로 가정하고 장선 간격
s_j를 구한다. - 장선(Secondary) 지간 검토: 장선을 양단 단순지지 보로 가정하고 동바리 간격
s_p를 구한다. - 대들보(Primary) 검토: 장선 반력 합성으로 대들보 최대전단·모멘트를 산정하고 허용 지간을 확인한다.
- 동바리(Prop) 허용축력·좌굴 검토: 동바리 축력과 유효좌굴길이로 허용 간격을 역산한다.
주의 : 시스템 동바리·알루미늄 빔·강재 장선 등은 제조사 성능표를 우선 적용해야 하며, 본 글의 계산은 제원 미상 시의 보수 절차로 사용한다.
4. 합판 지간(장선 간격 sj) 계산
합판을 폭 1m 스트립 보로 이상화한다. 등분포 하중 w, 지간 s_j에서 최대모멘트 M = w·s_j²/8이다.
# 합판 허용응력법 주어진 값: w[kN/m²], 합판 단면계수 Z_ply[m³], 허용휨응력 σ_all[MPa] 필요 조건: M ≤ σ_all · Z_ply
따라서, s_j ≤ sqrt( 8·σ_all·Z_ply / w )
처짐 검토(권장)
등분포 보 처짐: δ = 5·w·s_j⁴ / (384·E·I)
기준: δ ≤ s_j/360 등 사내기준 적용
합판 제원은 두께 t와 유효폭 1m일 때 I = b·t³/12(b=1 m), Z = I/(t/2)로 계산한다.
5. 장선 지간(동바리 간격 sp) 계산
장선은 합판에서 전달된 선하중 w_line = w · s_j를 받는 보로 본다. 최대모멘트 M = w_line·s_p²/8, 최대전단 V = w_line·s_p/2이다.
# 장선 허용응력법 입력: w[kN/m²], s_j[m], 장선 단면계수 Z_joist[m³], 허용휨응력 σ_all_joist[MPa] 조건: (w·s_j)·s_p² / 8 ≤ σ_all_joist · Z_joist 따라서, s_p ≤ sqrt( 8·σ_all_joist·Z_joist / (w·s_j) )
처짐 검토
δ = 5·(w·s_j)·s_p⁴ / (384·E·I)_joist ≤ s_p/360
6. 대들보(Primary) 검토
대들보는 장선 반력이 일정 간격으로 작용하는 다경간 또는 집중하중 보로 모델링한다. 간편화하려면 장선 간격 s_j마다 등분포 환산 w_b = w·s_j·s_p / s_b(s_b는 대들보 지간)로 상한을 추정한다. 가능하면 해석툴 또는 빔 공식으로 정확히 산출한다.
주의 : 대들보는 실제 연결·지지조건에 따라 모멘트 분포가 크게 달라진다. 연속보 효과를 가정해 간격을 완화하는 것은 금지한다.
7. 동바리(Prop) 허용축력·좌굴 검토
동바리 하나가 지지하는 면적은 A_t = s_j · s_p이다. 동바리 축력은 N = w · A_t이다. 허용축력 N_all은 제조사 성능표 또는 좌굴 이론으로 산정한다.
# 축력 검토 N = w · s_j · s_p ≤ N_all → s_p ≤ N_all / (w · s_j)
좌굴 검토(탄성좌굴 상한)
P_cr = π² · E · I / (K·L)²
실무는 안전율을 곱해 허용축력 N_all로 환산하여 사용
주의 : 동바리 높이 증가, 연결핀 위치, 헤드·베이스 조절량 확대는 좌굴내력 저감 요인이므로 보수계수를 반영해야 한다.
8. 예시 계산: 180mm 슬래브, 합판 12mm, 목재 장선 50×100, 동바리 강재
다음 값은 설명을 위한 예시 가정값이다. 현장·제조사 제원으로 반드시 치환하여 검토해야 한다.
| 항목 | 기호 | 가정값 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 슬래브 두께 | t_s | 0.18 m | 설계도면 |
| 콘크리트 단위중량 | γ_c | 24 kN/m³ | 신선 콘크리트 |
| 철근 자중 | w_r | 1.0 kN/m² | 보수 가정 |
| 거푸집 자중 | w_f | 0.5 kN/m² | 보수 가정 |
| 시공하중 | w_l | 2.5 kN/m² | 작업계획 가정 |
| 합판 두께 | t | 12 mm | 공업용 합판 |
| 합판 탄성계수 | E_ply | 8 GPa | 보수 가정 |
| 합판 허용휨응력 | σ_all | 11 MPa | 보수 가정 |
| 장선 단면 | - | 50×100 mm | 목재, 강축 수직 |
| 장선 E | E_j | 9.5 GPa | 보수 가정 |
| 장선 허용휨응력 | σ_all_j | 10 MPa | 보수 가정 |
| 동바리 허용축력 | N_all | 20 kN | 제조사 예시 |
| 동바리 높이 | L | 3.5 m | 층고 |
8.1 하중 합계
w_c = 24 × 0.18 = 4.32 kN/m² w = w_c + w_r + w_f + w_l = 4.32 + 1.00 + 0.50 + 2.50 = 8.32 kN/m² 8.2 합판 지간(장선 간격 s_j)
# 합판 단면 t = 0.012 m, b = 1.0 m I_ply = b·t³/12 = 1×(0.012)³/12 = 1.728e-7 m⁴ Z_ply = I/(t/2) = 1.728e-7 / 0.006 = 2.88e-5 m³
휨응력 기준
s_j ≤ sqrt( 8·σ_all·Z_ply / w )
= sqrt( 8·(11e6 N/m²)·(2.88e-5 m³) / (8.32e3 N/m²) )
= sqrt( 253.44 / 8.32 ) m
= sqrt(30.46) m
≈ 5.52 m <-- 응력 기준만 보면 과대
처짐 기준(권장 L/360)
δ = 5·w·s_j⁴ / (384·E·I) ≤ s_j/360
정리하면 s_j ≤ [ (384·E·I)/(5·w·360) ]^(1/3)
E=8e9 N/m², I=1.728e-7 m⁴, w=8.32e3 N/m²
s_j ≤ { [384×8e9×1.728e-7]/[5×8.32e3×360] }^(1/3)
= { (531.46) / (14,976) }^(1/3)
= (0.0355)^(1/3)
≈ 0.33 m
→ 합판 처짐이 지배하므로 장선 간격 s_j = 300 mm~330 mm 범위로 설정한다.
주의 : 합판은 응력보다 처짐이 지배적으로 엄격해지는 경향이 있다. 현장 표준 300 mm 내외가 타당하다.
8.3 장선 지간(동바리 간격 s_p)
# 장선 단면계수 50×100(mm) → 강축 기준: b=0.05 m, h=0.10 m I_j = b·h³/12 = 0.05×(0.1)³/12 = 4.167e-6 m⁴ Z_j = I/(h/2) = 4.167e-6 / 0.05 = 8.333e-5 m³
선하중
w_line = w · s_j = 8.32 × 0.30 = 2.496 kN/m
휨응력 기준
(w_line)·s_p²/8 ≤ σ_all_j · Z_j
s_p ≤ sqrt( 8·σ_all_j·Z_j / w_line )
= sqrt( 8×(10e6)×(8.333e-5) / (2.496e3) )
= sqrt( 6666.4 / 2496 )
= sqrt( 2.67 )
≈ 1.63 m
처짐 기준(L/360)
δ = 5·w_line·s_p⁴ / (384·E_j·I_j) ≤ s_p/360
s_p ≤ { (384·E_j·I_j) / (5·w_line·360) }^(1/3)
E_j=9.5e9, I_j=4.167e-6, w_line=2.496e3
s_p ≤ { (384×9.5e9×4.167e-6)/(5×2.496e3×360) }^(1/3)
= { (15,200) / (4,492.8) }^(1/3)
= (3.385)^(1/3)
≈ 1.50 m
→ 처짐이 더 엄격하므로 s_p = 1.50 m 이하로 설정한다.
8.4 동바리 허용축력 기준
N = w · s_j · s_p = 8.32 × 0.30 × 1.50 = 3.744 kN N ≤ N_all(20 kN) → 만족
좌굴 여유 확인(개략)
높이 L = 3.5 m, 연결상세 보수계수 K 고려 필요
좌굴은 제조사 곡선 적용 권장, 본 예시는 축력여유 충분
8.5 결과
예시 가정으로 산출한 권장 간격은 장선 간격 sj ≈ 300 mm, 동바리 간격 sp ≤ 1.50 m이다. 대들보의 실제 배치·연결 조건에 따라 추가로 재확인한다.
9. 빠른 산정용 표와 현장 적용 체크
다음 표는 위 가정(합판 12mm, 목재 장선 50×100, w=8.32 kN/m² 근사)에서 처짐 기준을 우선 적용해 산출한 예시 가이드이다. 제원이 다르면 반드시 재계산한다.
| 슬래브 두께 | 합판 두께 | 장선 간격 sj 권장 | 동바리 간격 sp 상한 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| 150 mm | 12 mm | 300 mm | 1.60 m | 하중 소폭 감소 |
| 180 mm | 12 mm | 300 mm | 1.50 m | 본 예시 |
| 200 mm | 12 mm | 300 mm | 1.45 m | 하중 증가 반영 |
| 200 mm | 15 mm | 350 mm | 1.55 m | 합판 보강 시 |
| 230 mm | 15 mm | 350 mm | 1.45 m | 보수 적용 |
주의 : 위 표는 예시이며 제조사 성능표·현장 장비 제원과 상충 시 반드시 제조사 자료를 우선한다.
10. 간격 결정 알고리즘(엑셀·파이썬 공용 로직)
# 입력 t_s, γ_c, w_r, w_f, w_l t(합판), E_ply, σ_all_ply Z_j, I_j, E_j, σ_all_j N_all(동바리 허용축력) 한계처짐비 L_over (예: 360)
1) 하중
w = γ_c*t_s + w_r + w_f + w_l
2) 합판 간격 s_j
I_ply = 1*(t3)/12
Z_ply = I_ply/(t/2)
s_j_stress = sqrt( 8σ_all_plyZ_ply / w )
s_j_defl = ((384E_plyI_ply)/(5wL_over))(1/3)
s_j = min(s_j_stress, s_j_defl)
3) 장선 지간 s_p
w_line = ws_j
s_p_stress = sqrt( 8σ_all_jZ_j / w_line )
s_p_defl = ((384E_jI_j)/(5w_lineL_over))**(1/3)
s_p_prop = N_all/(ws_j) # 동바리 축력기준
s_p = min(s_p_stress, s_p_defl, s_p_prop)
4) 대들보는 별도 해석 또는 보수 상한치 적용
return s_j, s_p
11. 현장 점검 체크리스트
| 항목 | 체크포인트 | 합격 기준 | 빈도 |
|---|---|---|---|
| 합판 처짐 | 레이저 레벨로 중앙 처짐 측정 | L/360 이내 | 매 타설 전·중 |
| 장선 지간 | 줄자 실측 | 설계치 +0/−10 mm | 매 구간 |
| 동바리 간격 | 그리드 실측 | 설계치 +0/−20 mm | 매 구간 |
| 동바리 수직도 | 수평기·플럼 | H/300 이내 | 매 구간 |
| 헤드·베이스 조절량 | 돌출량 확인 | 제조사 허용내 | 매 구간 |
| 연결핀·클립 | 체결상태·누락 | 전수 체결 | 매 구간 |
| 지반지지력 | 받침판·깔도리 | 침하·틸트 무 | 매일 |
12. 위험요인과 보수계수 적용 가이드
- 층고 4 m 이상, 바람·충격 반복, 펌프카 진동이 큰 구간은 시공하중 30% 가산을 검토한다.
- 합판이 반복 사용으로 습윤·균열이 있으면 E 및 σall 20% 저감을 임시 적용한다.
- 동바리 유효좌굴길이는 연결부 상세에 좌우되므로 K=1.0~2.0 범위 보수 설정 후 제조사 자료로 보정한다.
주의 : 콘크리트 타설 동시성 확대, 이음부 집중, 대형 피니셔 운용은 단위면적 하중을 급증시킨다. 구역별 타설분할계획과 동시재하 시나리오를 반영해 재계산한다.
13. 보·슬래브 혼합 구간의 간격 설정
보 거푸집 상부 슬래브가 함께 타설될 때 보복부 상부는 타설 중 추가 인원이 집중되며 펀칭성 변형이 발생하기 쉽다. 보축선 근처 0.5 m 범위는 동바리 간격을 10~20% 축소하는 보수 계획이 안전하다.
14. 품질 문서화와 변경관리
- 계산 시트, 제조사 성능표, 현장 실측 기록을 하나의 패키지로 묶어 보관한다.
- 제원 변경(합판 두께, 장선·빔 단면, 동바리 모델) 발생 시 재계산·재승인 후 적용한다.
- 타설 전 합동점검에서 대표 구간 2곳 이상을 선정해 실측값 vs 설계값을 교차 검증한다.
15. 현장 적용 예: 간격 산정 요약표(예시)
| 구성 | 입력 | 계산식 | 결과 | 판정 |
|---|---|---|---|---|
| 하중 | t_s=180mm, γ_c=24, w_r=1.0, w_f=0.5, w_l=2.5 | w=γ_c·t_s+w_r+w_f+w_l | w=8.32 kN/m² | 채택 |
| 합판 간격 | t=12mm, E=8GPa, σ_all=11MPa | s_j=min{응력, 처짐} | s_j≈0.30~0.33 m | 0.30 m 적용 |
| 장선 지간 | Z_j=8.33e-5, I_j=4.17e-6, E_j=9.5GPa | s_p=min{응력, 처짐} | s_p≈1.50~1.63 m | 1.50 m 적용 |
| 동바리 축력 | N_all=20 kN | s_p≤N_all/(w·s_j) | s_p≤8.01 m | 여유 |
| 최종 간격 | - | 최소값 채택 | s_j=0.30 m, s_p=1.50 m | 적용 |
16. 현장 배치 도식화 팁
그리드 기준선 설정 → s_j로 장선 라인 표기 → s_p로 동바리 라인 표기 → 보 구간 보수계수 적용 구역 음영 표시 → 대들보·동바리 보강 위치 표기 → 실측표(구간·설계·실측·편차) 붙임 FAQ
동바리 간격은 보통 어느 정도가 안전한가?
합판·장선·동바리 제원과 하중에 따라 달라진다. 합판 처짐이 지배할 때 장선 300~350 mm, 장선 처짐이 지배할 때 동바리 1.4~1.6 m 범위가 자주 산출되나, 이는 예시일 뿐이며 반드시 제원으로 재계산해야 한다.
높은 층고에서 간격을 그대로 써도 되나?
좌굴여유가 줄어드므로 제조사 좌굴계수·유효길이 반영이 필요하다. 높이 증가 시 동일 간격을 적용하지 말고 좌굴기준 재검토가 필요하다.
시스템 동바리와 파이프 서포트의 계산이 다른가?
절차는 동일하나 허용축력·연결계수·수평가새 요구조건이 다르다. 시스템 동바리는 제조사 성능표와 조립 매뉴얼 기준을 그대로 따른다.
보 구간은 왜 별도 보수계수를 적용하나?
작업 집중·거푸집 비선형 지지·하중 흐름 집중으로 단위면적 하중이 증가하기 때문이다. 보축선 주변은 동바리 간격을 축소하고 대들보를 검토해야 한다.
합판을 15mm로 바꾸면 무엇이 달라지나?
합판 강성이 증가하여 장선 간격을 소폭 확대할 수 있다. 다만 장선·동바리 검토가 다시 지배할 수 있으므로 전 체인의 재계산이 필요하다.