[학위논문]초고층 건축물 수직부재의 부등축소량 예측 및 보정기법에 관한 연구 : 현재의 기술수준 Prediction and Compensation Methods for Differential Column Shortening in High-Rise Building : State of the Art원문보기
생활수준이 점점 향상됨에 따라서 많은 토지를 개발하여 그 욕구에 대한 수요를 충족해 왔으나, 개발 가능한 면적이 줄어들게 되어 공간에 대한 효율적인 이용의 문제가 대두되어 건물이 고층화되고 있다. 고층건물의 요소기술은 크게 계획, 구조, 시공, 설비로 나눌 수 있다. 이 요소기술 중 구조와 관련된 기둥축소는 수평부재의 기울어짐을 발생시켜 전단력이나 휨모멘트와 같은 부가응력을 유발시키고 사용성의 측면에서는 간막이 벽의 균열 등을 발생시킨다. 본 연구목적은 국내의 초고층 건축물 신축시 실시한 부등축소에 관한 연구보고서를 통하여 콘크리트재료 실험에 의한 물성치와 해석기법, 현장 시공시 부등축소에 대한 보정 등에 대한 기술적 동향을 파악하여 부등축소 기법에 대한 문제점과 ...
생활수준이 점점 향상됨에 따라서 많은 토지를 개발하여 그 욕구에 대한 수요를 충족해 왔으나, 개발 가능한 면적이 줄어들게 되어 공간에 대한 효율적인 이용의 문제가 대두되어 건물이 고층화되고 있다. 고층건물의 요소기술은 크게 계획, 구조, 시공, 설비로 나눌 수 있다. 이 요소기술 중 구조와 관련된 기둥축소는 수평부재의 기울어짐을 발생시켜 전단력이나 휨모멘트와 같은 부가응력을 유발시키고 사용성의 측면에서는 간막이 벽의 균열 등을 발생시킨다. 본 연구목적은 국내의 초고층 건축물 신축시 실시한 부등축소에 관한 연구보고서를 통하여 콘크리트재료 실험에 의한 물성치와 해석기법, 현장 시공시 부등축소에 대한 보정 등에 대한 기술적 동향을 파악하여 부등축소 기법에 대한 문제점과 해결방안을 고찰하는데 있다. 본 연구를 위해서 초고층 건축물에 대한 부등축소량에 대한 각종 국·내외논문자료와 각 연구보고서를 수집하여 재료시험 및 계측, 해석기법을 파악하고 현장에서 적용한 보정기법 등을 분석하였으며, 각 연구보고서상에 서술된 부등축소량에 대한 기술수준을 검토한 결과, 아래의 사항이 공통적으로 미흡한 상태이다. 첫째, 초기해석에 따른 설계기준강도 설정 및 부재규격, 주요부재의 배치 계획에 대한 적용이 미흡하다. 둘째, 재료시험에 대한 재료계수는 많은 실험을 통하여 얻은 결과치를 반영함으로써 정확한 부등축소량을 예측하여야 하나, 이에 대하여 형식적인 수준이다. 셋째, 계측기 설치시 면밀한 계획을 세워 계측오차를 줄여서 재해석 값과 비교·검토하여 부등축소량에 따른 보정량을 반영하여야 하나, 미흡하다. 넷째, 현장 담당자의 정확한 측량을 실시하여 보정을 실시할 수 있도록 하여야 하나, 기술력과 실행정도가 매우 미흡한 실정이다. 따라서 이와 같은 고층 건축물의 부등축소량에 대한 정확한 예측 및 보정기법을 위해서는 다음의 사항에 대하여 검토되어야 한다. ○ 예측 알고리즘 분석 ACI 모델, CEB-FIP 모델, B3 모델 등의 알고리즘을 분석하여 부재 실험용 공시체의 건조수축 실험결과 및 크리프 실험결과와 실제 사용된 재료물성을 각 모델에 대입하여 예측한 결과와 비교하여야 한다. ○ 실험 및 현장계측 부재실험에 있어서 콘크리트강도, 강재량, 공사시간에 대한 주요변수로 실험을 통한 변수별 영향을 파악하여야 한다. ○ 예측 프로그램 개발 수직부재 축소량 예측을 위하여 기 제안된 알고리즘을 바탕으로 분석하여 예측 프로그램을 개발이 필요하고 개발된 프로그램은 반드시 검증되어야 한다. ○ 최적보정 프로그램 초고층 구조물의 요소기술 중 하나인 부등축소량에 대한 보정기법을 최적화 알고리즘을 적용하여 수학적으로 정식화하는 보정기법의 개발이 필요하다. ○ 수직부재 축소량에 대한 보정기법 초고층 구조물의 경우 풍하중 등의 횡력에 대하여 아웃리거, 밸트트러스 등의 횡력제어 기구를 사용하게 되는 경우 부등축소에 의하여 부가모멘트 발생하게 되므로 계획단계에서의 보정은 응력비 조정 및 기둥 축강성 조정 등이 필요하고, 시공상 보정은 핀접합 디테일 적용 및 철골조립한 후 콘크리트를 후 타설하는 방법, 그리고 시공 오차 확보 등으로 부등축소량에 대한 영향을 최소화 할 수 있도록 하여야 한다. ○ 예측기법 및 보정기법의 실용화 고층 건축물의 부등축소량에 대한 최적 보정프로그램으로부터 얻은 결과 값을 적용하여야하며, 절대축소량에 대한 보정은 현장 시공시 보정된 레벨로 시공함으로서 해결하며, 시공오차를 감안하여 시공되어야 한다. ○ 시공 후의 현장계측 향후, 건축물에 발생되는 부등축소량을 확인할 수 있는 계측시스템 적용함으로서 추가적으로 발생되는 부등축소에 대한 문제점을 보완 할 수 있을 것이다.
생활수준이 점점 향상됨에 따라서 많은 토지를 개발하여 그 욕구에 대한 수요를 충족해 왔으나, 개발 가능한 면적이 줄어들게 되어 공간에 대한 효율적인 이용의 문제가 대두되어 건물이 고층화되고 있다. 고층건물의 요소기술은 크게 계획, 구조, 시공, 설비로 나눌 수 있다. 이 요소기술 중 구조와 관련된 기둥축소는 수평부재의 기울어짐을 발생시켜 전단력이나 휨모멘트와 같은 부가응력을 유발시키고 사용성의 측면에서는 간막이 벽의 균열 등을 발생시킨다. 본 연구목적은 국내의 초고층 건축물 신축시 실시한 부등축소에 관한 연구보고서를 통하여 콘크리트재료 실험에 의한 물성치와 해석기법, 현장 시공시 부등축소에 대한 보정 등에 대한 기술적 동향을 파악하여 부등축소 기법에 대한 문제점과 해결방안을 고찰하는데 있다. 본 연구를 위해서 초고층 건축물에 대한 부등축소량에 대한 각종 국·내외논문자료와 각 연구보고서를 수집하여 재료시험 및 계측, 해석기법을 파악하고 현장에서 적용한 보정기법 등을 분석하였으며, 각 연구보고서상에 서술된 부등축소량에 대한 기술수준을 검토한 결과, 아래의 사항이 공통적으로 미흡한 상태이다. 첫째, 초기해석에 따른 설계기준강도 설정 및 부재규격, 주요부재의 배치 계획에 대한 적용이 미흡하다. 둘째, 재료시험에 대한 재료계수는 많은 실험을 통하여 얻은 결과치를 반영함으로써 정확한 부등축소량을 예측하여야 하나, 이에 대하여 형식적인 수준이다. 셋째, 계측기 설치시 면밀한 계획을 세워 계측오차를 줄여서 재해석 값과 비교·검토하여 부등축소량에 따른 보정량을 반영하여야 하나, 미흡하다. 넷째, 현장 담당자의 정확한 측량을 실시하여 보정을 실시할 수 있도록 하여야 하나, 기술력과 실행정도가 매우 미흡한 실정이다. 따라서 이와 같은 고층 건축물의 부등축소량에 대한 정확한 예측 및 보정기법을 위해서는 다음의 사항에 대하여 검토되어야 한다. ○ 예측 알고리즘 분석 ACI 모델, CEB-FIP 모델, B3 모델 등의 알고리즘을 분석하여 부재 실험용 공시체의 건조수축 실험결과 및 크리프 실험결과와 실제 사용된 재료물성을 각 모델에 대입하여 예측한 결과와 비교하여야 한다. ○ 실험 및 현장계측 부재실험에 있어서 콘크리트강도, 강재량, 공사시간에 대한 주요변수로 실험을 통한 변수별 영향을 파악하여야 한다. ○ 예측 프로그램 개발 수직부재 축소량 예측을 위하여 기 제안된 알고리즘을 바탕으로 분석하여 예측 프로그램을 개발이 필요하고 개발된 프로그램은 반드시 검증되어야 한다. ○ 최적보정 프로그램 초고층 구조물의 요소기술 중 하나인 부등축소량에 대한 보정기법을 최적화 알고리즘을 적용하여 수학적으로 정식화하는 보정기법의 개발이 필요하다. ○ 수직부재 축소량에 대한 보정기법 초고층 구조물의 경우 풍하중 등의 횡력에 대하여 아웃리거, 밸트트러스 등의 횡력제어 기구를 사용하게 되는 경우 부등축소에 의하여 부가모멘트 발생하게 되므로 계획단계에서의 보정은 응력비 조정 및 기둥 축강성 조정 등이 필요하고, 시공상 보정은 핀접합 디테일 적용 및 철골조립한 후 콘크리트를 후 타설하는 방법, 그리고 시공 오차 확보 등으로 부등축소량에 대한 영향을 최소화 할 수 있도록 하여야 한다. ○ 예측기법 및 보정기법의 실용화 고층 건축물의 부등축소량에 대한 최적 보정프로그램으로부터 얻은 결과 값을 적용하여야하며, 절대축소량에 대한 보정은 현장 시공시 보정된 레벨로 시공함으로서 해결하며, 시공오차를 감안하여 시공되어야 한다. ○ 시공 후의 현장계측 향후, 건축물에 발생되는 부등축소량을 확인할 수 있는 계측시스템 적용함으로서 추가적으로 발생되는 부등축소에 대한 문제점을 보완 할 수 있을 것이다.
The Objective of this study is to consider for problems and solutions in the differential column shortening through grasp of technical trends for the differential column shortening in reports that were released about differential column shortening in high-rise building. The existing study reports sh...
The Objective of this study is to consider for problems and solutions in the differential column shortening through grasp of technical trends for the differential column shortening in reports that were released about differential column shortening in high-rise building. The existing study reports showed the present technical level about differential column shortening were occurred when high-rise building was constructed. First of all, it is not satisfied with institution of standard design compressive strength of concrete, the size of members, and arrangement plans of principal members in beginning of analysis. The second, in study reports, although the more accurate amounts of differential column shortening should be predicted by means of results of the more experiments, it is not. The third, it needs to apply to compensation which was compared the results of analysis to those of measures, but it is not used. Finally, it is not good enough technical know-how and enforcement for more principal compensation. Therefore, for the more accurate prediction and compensation method for differential column shortening in high-rise building, it must be verified as follow. ○ Analysis of Prediction Algorithm It has to compare results of an experiment on shrinkage and creep in test piece to the predicted results through analysis of algorithm in ACI models, CEB-FIP models, and B3 models which was substituted for the properties of material actually used to be. ○ Experiment and Measures It has to grasp a variable influence through experiment about a strength of concrete, a volume of steel, and construction times in experiments on members. ○ Development of Prediction Programs It needs to develop a prediction program that in based on suggested algorithms, and it has to verify a developed program. ○ Optimal Compensation Program It needs to develop a method of compensation which the most suitable algorithm was applied to differential column shortening. ○ The Method for The Amount of Differential Column Shortening In planning, because of additional moment which is occurred by differential column shortening, the compensation of vertical members need to control a ratio of stress and axis-stiffness of column. In construction, those have to minimize influence of differential column shortening by means of pinned-detail, pouring concrete after construction steel members and control of construction errors. ○ Actualization Methods of Prediction and Compensation The results of the most suitable compensation program about differential column shortening in high-rise building should be applied to prediction and compensation. It has to prohibit the amount of absolute column shortening from occurrence through construction that was reached the compensation level. ○ Site Measures after Construction From now on, measuring systems should be completed to verify the amount of differential column shortening which can be occurred in high-rise buildings.
The Objective of this study is to consider for problems and solutions in the differential column shortening through grasp of technical trends for the differential column shortening in reports that were released about differential column shortening in high-rise building. The existing study reports showed the present technical level about differential column shortening were occurred when high-rise building was constructed. First of all, it is not satisfied with institution of standard design compressive strength of concrete, the size of members, and arrangement plans of principal members in beginning of analysis. The second, in study reports, although the more accurate amounts of differential column shortening should be predicted by means of results of the more experiments, it is not. The third, it needs to apply to compensation which was compared the results of analysis to those of measures, but it is not used. Finally, it is not good enough technical know-how and enforcement for more principal compensation. Therefore, for the more accurate prediction and compensation method for differential column shortening in high-rise building, it must be verified as follow. ○ Analysis of Prediction Algorithm It has to compare results of an experiment on shrinkage and creep in test piece to the predicted results through analysis of algorithm in ACI models, CEB-FIP models, and B3 models which was substituted for the properties of material actually used to be. ○ Experiment and Measures It has to grasp a variable influence through experiment about a strength of concrete, a volume of steel, and construction times in experiments on members. ○ Development of Prediction Programs It needs to develop a prediction program that in based on suggested algorithms, and it has to verify a developed program. ○ Optimal Compensation Program It needs to develop a method of compensation which the most suitable algorithm was applied to differential column shortening. ○ The Method for The Amount of Differential Column Shortening In planning, because of additional moment which is occurred by differential column shortening, the compensation of vertical members need to control a ratio of stress and axis-stiffness of column. In construction, those have to minimize influence of differential column shortening by means of pinned-detail, pouring concrete after construction steel members and control of construction errors. ○ Actualization Methods of Prediction and Compensation The results of the most suitable compensation program about differential column shortening in high-rise building should be applied to prediction and compensation. It has to prohibit the amount of absolute column shortening from occurrence through construction that was reached the compensation level. ○ Site Measures after Construction From now on, measuring systems should be completed to verify the amount of differential column shortening which can be occurred in high-rise buildings.
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