열팽창계수가 동일한 철근과 콘크리트

열팽창계수가 동일한 철근과 콘크리트

 

안녕하세요. 아이꾸준입니다.

 

여러분들은 어느 집에 살고 계신가요? 각자 사는 집은 다르겠지만, 대부분 사람들은 콘크리트와 철근으로 지어진 건물에서 살고 계실 확률이 높습니다.

 

저 또한 그렇습니다.

 

그럼 우리가 살고 있는 건물은 무엇으로 지어졌을까요? 수많은 소재가 필요하지만 가장 중요한 건 철근과 콘크리트입니다.

 

근데 재밌는 점은 철근과 콘크리트의 열팽창계수가 동일하다는 것입니다.

출처: 내셔널 지오그래픽

 

 

 

 

일반적으로 콘 크리트의 열팽창계수는 1.0 ~ 1.3×$10^(-5)$/℃ 이고 철근은 1.2×$10^(-5)$/℃ 이다. 소수점을 그대로 나타내면

콘크리트 열팽창계수	철근 열팽창계수
0.000010 ~ 0.000013/℃	0.000012/℃

거의 동일하다고 봐도 무방합니다.

 

만약 열팽창계수가 같지 않다면 어떻게 되는지 그림으로 설명해보겠습니다.

철근이 박혀있는 콘크리트 기둥을 상상해보겠습니다.

위 그림처럼 햇빛으로 열이 가해지게 되면 철근은 1만큼 늘어나는 데, 콘크리트는 0.1만큼 늘어나게 된다면 철근은 위로 늘어나려는 힘을 콘크리트에 가하게 됩니다. 만약 열팽창계수가 동일해서 철근이 늘어나는 만큼 콘크리트도 팽창한다면 응력이 생기지 않게됩니다.

열팽창계수가 달라 열응력이 발생하게 되고 이는 결국 콘크리트에 균열을 가져오게 되며 콘크리트가 파열되고 건물이 무너지게 될 수 있는 겁니다.

 

정말 위 다큐멘터리처럼 철근과 콘크리트의 열팽창계수가 동일한 건 엄청난 행운입니다. 그래서 우리가 큰 걱정없이 높은 건물에서 지낼 수 있는 것입니다.

 

 

 

 

이렇게 열팽창계수가 같으면서도 콘크리트와 철근은 성질이 정반대입니다.

 

콘크리트틑 압축에 강하지만, 늘어나는 인장에 약하지만

철근은 늘어나는 인장에 강하지만 압축에는 약합니다

 

이렇게 서로 정반대인 성질이 서로를 보완해주기 때문에, 건물이 튼튼하게 서있을 수 있는 것입니다.

이상으로 콘크리트와 철근의 열팽창계수에 대해 알아보았습니다.

 

감사합니다.