H빔 건축에서 기초 앙카·너트·평와셔가 왜 ‘건물 하중’을 버텨낸다고 말하는가

H빔 건축에서 기초 앙카·너트·평와셔가 왜 ‘건물 하중’을 버텨낸다고 말하는가

1층 기초에 기초 앙카(anchor bolt)를 심고, 그 위에 H빔 기둥을 세운 뒤 2층 슬라브/지붕을 얹으면, 최종 하중은 슬라브/지붕 → 보/기둥(H빔) → 베이스플레이트 → 평와셔/너트 → 앙카 → 콘크리트 기초 순서로 전달됩니다. 이때 눈에 잘 보이지 않는 “너트 + 평와셔 + 앙카”가 하중을 안전하게 분산/고정하지 못하면, 기둥 흔들림·균열·장기 침하·심하면 붕괴까지 이어질 수 있습니다.

목차

• 하중 경로와 각 부품의 역할
• 앙카·너트·평와셔, 각각의 기능
• 예시 용량 계산(참고치) – M20/M24/M30
• 평와셔(Plate washer) 규격이 중요한 이유
• 현장 고장 모드(실패 양상)와 방지책
• 설계·시공 체크리스트
• 정확한 설계·견적이 필요하다면
• FAQ

1) 하중 경로와 각 부품의 역할

2층 슬라브/지붕은 자중(콘크리트·철근·마감), 활하중(창고 적재·설비), 환경하중(바람·지진)을 만들어냅니다. 이 하중은 H빔 기둥을 통해 베이스플레이트(Base plate)로 전달되고, 베이스플레이트 하부의 콘크리트는 압축으로, 베이스플레이트 가장자리·앵커 위치는 인장/전단으로 저항합니다. 여기서 앙카·너트·평와셔가 인장·전단력을 받아 기둥을 ‘붙잡는’ 핵심 역할을 합니다.

2) 앙카·너트·평와셔, 각각 무엇을 하나?

• 기초 앙카(Anchor bolt) — 콘크리트에 매입되어 인장(기둥 전도/모멘트에 의한 들림)과 전단(수평력)을 직접 저항합니다. 규격은 보통 M20·M24·M30 이상을 사용(설계 하중·간격·에지거리·매입깊이에 따라 결정).
• 너트(Nut) — 앙카에 체결 프리텐션(초기 조임력)을 부여해 풀림을 억제하고, 베이스플레이트/평와셔와 함께 하중을 안정적으로 전달합니다. 체결 토크는 현장 토크렌치로 관리하고 기록을 남깁니다.
• 평와셔(Plate washer) — 단순 얇은 와셔가 아니라 두껍고 큰 판을 사용해 베이스플레이트와 콘크리트 사이 국부 압축과 응력 집중을 줄입니다. 너무 얇거나 작으면 콘크리트가 깨지거나 강재가 눌려 유효 단면·프리텐션을 잃습니다.

3) 예시 용량 계산(참고치) – “한 개 앙카가 얼마나 버티나?”

매우 중요한 주의: 아래 수치는 개념 이해를 위한 예시치입니다. 실제 설계는 구조계산(강재·콘크리트·부착·파단·에지거리·매입깊이·집중력 분배·안전율)을 종합해 전문가가 결정해야 합니다.

예) 강재 8.8급 앙카(기계적 강도 fu≈800MPa), 대표 나사 유효단면적(대략): M20≈245mm², M24≈353mm², M30≈561mm².
강재 자체의 이론적 ‘최대 인장파괴 하중’은 A_s×fu로 단순 추정할 수 있고, 설계용으로는 소성·좌굴·콘크리트 파괴·에지거리·앵커군 분담·안전계수 등을 반영해 더 낮은 값을 사용합니다.

규격	나사 유효단면적(참고)	강재 인장파괴 하중(참고)	보수적 설계범위(예시)	비고
M20 (8.8급)	≈ 245 mm²	≈ 196 kN (≈ 20 tf)	≈ 30 ~ 50 kN	콘크리트 파괴/에지거리/매입깊이에 따라 더 낮아짐
M24 (8.8급)	≈ 353 mm²	≈ 282 kN (≈ 29 tf)	≈ 50 ~ 80 kN	실무에서 기둥 한쪽 들림 인장에 자주 사용
M30 (8.8급)	≈ 561 mm²	≈ 449 kN (≈ 46 tf)	≈ 80 ~ 130 kN	대형 하중·크레인 레일·장스팬 모멘트 등

왜 ‘설계범위’가 이론보다 훨씬 낮을까?
실제 설계는 강재만 보지 않습니다. 콘크리트 인발 파괴(breakout), 풀아웃(pull-out), 부착(bond), 프라이아웃(pryout), 전단 파괴, 에지거리·앵커 간 간격·매입 깊이(hef)·앵커군 분담 등 여러 메커니즘을 검토하고, 안전계수(설계법)에 따라 더 작은 값으로 제한됩니다. 반드시 구조계산서로 확인해야 합니다.

4) 평와셔(Plate washer) 규격이 왜 이렇게 중요할까

• 국부압축 분산 — 얇은 와셔/작은 와셔는 압력이 한 점에 몰려 콘크리트 균열·눌림을 유발. 두껍고 큰 플레이트로 분산해야 함.
• 베이스플레이트와 일체 거동 — 적절한 크기·두께(예: t≥12mm, 구멍가공 후 버 제거, 가장자리 판 폭 여유 확보)로 베이스플레이트의 휨을 억제.
• 홉핑/슬립 방지 — 충분한 면적으로 마찰·베어링 확보 → 프리텐션 유지에 유리.

현장 권고(예시): 앙카 지름의 3~4배 이상 폭/길이의 플레이트 와셔, t 12~16mm급 이상을 기본 검토. (정확한 치수는 베이스플레이트 두께, 구멍 가장자리 거리, 콘크리트 강도, 하중 분포를 고려해 구조계산으로 결정)

5) 실패 양상(고장 모드)과 방지책

• 콘크리트 인발 파괴 — 매입 깊이 부족·에지거리 부족 → 대책: hef 확대, 에지거리/간격 확보, 앵커 수 증가, 구배판·스터드 검토.
• 풀아웃/부착 파괴 — 화학앵커 시 시공오염·양생 부족 → 대책: 제조사 절차 준수, 구멍 청소/건조, 양생시간 준수, 시험 인발.
• 강재 인장/전단 파단 — 규격/강도 부족 → 대책: 규격 상향, 등급(8.8/10.9 등) 검토, 앵커군 배치 최적화.
• 베이스플레이트 국부좌굴·휨 — 두께 부족/리브 부족 → 대책: 판두께 증대, 스티프너(리브) 추가.
• 너트 풀림 — 프리텐션 부족/진동 → 대책: 토크렌치 체결·재확인, 이중너트·스프링와셔·로킹장치 적용.

6) 설계·시공 체크리스트

1. 하중 케이스(자중·활하중·풍하중·지진·충격)와 모멘트 산정 → 베이스플레이트 반력/인장 앵커력 계산.
2. 앵커 규격(지름·등급)·매입 깊이(hef)·간격·에지거리 → 콘크리트 파괴 모드 검토.
3. 평와셔(plate washer) 치수·두께, 베이스플레이트 두께/스티프너 → 국부 응력 점검.
4. 너트 체결 토크 계획 → 토크렌치 관리·기록, 시공 후 재토크 확인.
5. 화학앵커 사용 시 → 구멍 청소·양생·시공환경(습기/온도) 관리, 필요 시 인발시험 시행.
6. 준공 후 → 정기 점검: 풀림·균열·부식(도장 손상) 확인, 이상 시 즉시 보수.

7) 정확한 설계·견적이 필요하다면

앙카 규격·간격·평와셔 치수는 도면·하중·기초 조건에 따라 달라집니다. 정확한 검토가 필요하시면 정식 설계 도면과 연락처를 함께 xa632@naver.com 으로 보내주세요. 확인 후 도면 기반으로 안내드립니다.

FAQ

Q1. “M24 한 개면 몇 톤 버티나요?”

강재만 보면 수십 톤 수준의 파괴하중이 계산되지만, 실제 설계는 콘크리트 파괴·매입깊이·에지거리·앵커군 분담 등을 고려해 훨씬 보수적인 값을 씁니다. 본문 표의 “설계범위(예시)”처럼 수십 kN 대를 사용하는 경우가 많습니다(현장별 상이).

Q2. 평와셔 대신 일반 얇은 와셔 여러 개 쓰면 안 되나요?

권장하지 않습니다. 얇은 와셔를 겹쳐도 판 면외강성·베어링 면적이 부족해 국부 눌림·균열 위험이 큽니다. 두껍고 넓은 plate washer를 설계 기준에 맞게 사용하세요.

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정리: “H빔은 크게, 기초는 대충”이 아닙니다. 작아 보이는 앙카·너트·평와셔가 건물의 생명줄입니다. 규격 선택·배치·체결·검사는 반드시 구조계산과 시공관리로 확인하세요.