현재 국내 건설현장에서 많이 사용되고 있는 가설 구조물인 강관비계의 경우 목적 구조물의 시공 작업을 위해 설치·해체가 빈번하게 이루어지고 있다. 강관비계의 벽이음과 교차가새의 설치 간격 등은 구조적 안전성 확보를 위해 규정되어 있으나, 강관비계의 설치과정에서 각 부재가 설치되는 시점의 시공 순서에 대해서는 고려되지 않고 있다. 또한, 완성된 비계 구조물에 하중을 일괄적으로 재하하는 일반적인 구조계산은 현장에서 임시적으로 사용되는 비계의 전체 생애주기를 고려했을 때 합리적인 안전성 검토가 이루어질 수 없다고 판단된다. 본 연구에서는 강관비계를 설치하는 시공순서를 고려한 시공단계해석을 수행하여 시공단계에서 발생되는 비계의 정확한 구조거동과 시공단계해석의 필요성을 분석 하였다. 또한, 실제 현장에서 발생 할 수 있는 비계 작업자의 경험과 작업 편의성에 의해 벽이음과 교차가새가 설치되는 시점의 차이를 변수로 하여 8가지 모델의 거동을 비교·분석 하였다. 일반해석모델의 경우 해당 부재에서 발생하는 조합응력비는 0.922로 대상 강관비계의 설계는 허용 응력 대비 약 92% 설계인 것으로 분석되었고, 시공단계해석모델의 마지막 단계에서의 조합응력비는 1.311로 일반해석모델에 비해 42.2% 크게 나타났다. 벽이음과 교차가새의 시공단계 조건에 따른 시공단계해석을 분석한 결과 벽이음이 최초 설치되는 단계에서 모두에서 조합응력비가 1.000을 초과하는 것으로 확인되었다. 강관비계의 수평변위를 제어하기 위해 시공 중 적절한 시점에 벽이음을 설치하지 못하면 강관비계의 구조안전성에 치명적인 결과를 야기할 수 있는 것으로 판단된다. 교차가새의 경우 설치시점이 시공단계에 따른 조합응력비에 미치는 영향은 적은 것으로 분석되었다. 강관비계의 ...
현재 국내 건설현장에서 많이 사용되고 있는 가설 구조물인 강관비계의 경우 목적 구조물의 시공 작업을 위해 설치·해체가 빈번하게 이루어지고 있다. 강관비계의 벽이음과 교차가새의 설치 간격 등은 구조적 안전성 확보를 위해 규정되어 있으나, 강관비계의 설치과정에서 각 부재가 설치되는 시점의 시공 순서에 대해서는 고려되지 않고 있다. 또한, 완성된 비계 구조물에 하중을 일괄적으로 재하하는 일반적인 구조계산은 현장에서 임시적으로 사용되는 비계의 전체 생애주기를 고려했을 때 합리적인 안전성 검토가 이루어질 수 없다고 판단된다. 본 연구에서는 강관비계를 설치하는 시공순서를 고려한 시공단계해석을 수행하여 시공단계에서 발생되는 비계의 정확한 구조거동과 시공단계해석의 필요성을 분석 하였다. 또한, 실제 현장에서 발생 할 수 있는 비계 작업자의 경험과 작업 편의성에 의해 벽이음과 교차가새가 설치되는 시점의 차이를 변수로 하여 8가지 모델의 거동을 비교·분석 하였다. 일반해석모델의 경우 해당 부재에서 발생하는 조합응력비는 0.922로 대상 강관비계의 설계는 허용 응력 대비 약 92% 설계인 것으로 분석되었고, 시공단계해석모델의 마지막 단계에서의 조합응력비는 1.311로 일반해석모델에 비해 42.2% 크게 나타났다. 벽이음과 교차가새의 시공단계 조건에 따른 시공단계해석을 분석한 결과 벽이음이 최초 설치되는 단계에서 모두에서 조합응력비가 1.000을 초과하는 것으로 확인되었다. 강관비계의 수평변위를 제어하기 위해 시공 중 적절한 시점에 벽이음을 설치하지 못하면 강관비계의 구조안전성에 치명적인 결과를 야기할 수 있는 것으로 판단된다. 교차가새의 경우 설치시점이 시공단계에 따른 조합응력비에 미치는 영향은 적은 것으로 분석되었다. 강관비계의 장선에 작업발판이 설치되는 현장의 상황을 고려하여 장선에 발판 하중과 수평하중을 적용한 결과 장선에 발생되는 응력수준은 허용휨인장응력을 초과하므로 장선위치에 하중을 재하하여 해석을 실시하는 경우에는 연결부의 회전 강성과 수평하중 고려에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
현재 국내 건설현장에서 많이 사용되고 있는 가설 구조물인 강관비계의 경우 목적 구조물의 시공 작업을 위해 설치·해체가 빈번하게 이루어지고 있다. 강관비계의 벽이음과 교차가새의 설치 간격 등은 구조적 안전성 확보를 위해 규정되어 있으나, 강관비계의 설치과정에서 각 부재가 설치되는 시점의 시공 순서에 대해서는 고려되지 않고 있다. 또한, 완성된 비계 구조물에 하중을 일괄적으로 재하하는 일반적인 구조계산은 현장에서 임시적으로 사용되는 비계의 전체 생애주기를 고려했을 때 합리적인 안전성 검토가 이루어질 수 없다고 판단된다. 본 연구에서는 강관비계를 설치하는 시공순서를 고려한 시공단계해석을 수행하여 시공단계에서 발생되는 비계의 정확한 구조거동과 시공단계해석의 필요성을 분석 하였다. 또한, 실제 현장에서 발생 할 수 있는 비계 작업자의 경험과 작업 편의성에 의해 벽이음과 교차가새가 설치되는 시점의 차이를 변수로 하여 8가지 모델의 거동을 비교·분석 하였다. 일반해석모델의 경우 해당 부재에서 발생하는 조합응력비는 0.922로 대상 강관비계의 설계는 허용 응력 대비 약 92% 설계인 것으로 분석되었고, 시공단계해석모델의 마지막 단계에서의 조합응력비는 1.311로 일반해석모델에 비해 42.2% 크게 나타났다. 벽이음과 교차가새의 시공단계 조건에 따른 시공단계해석을 분석한 결과 벽이음이 최초 설치되는 단계에서 모두에서 조합응력비가 1.000을 초과하는 것으로 확인되었다. 강관비계의 수평변위를 제어하기 위해 시공 중 적절한 시점에 벽이음을 설치하지 못하면 강관비계의 구조안전성에 치명적인 결과를 야기할 수 있는 것으로 판단된다. 교차가새의 경우 설치시점이 시공단계에 따른 조합응력비에 미치는 영향은 적은 것으로 분석되었다. 강관비계의 장선에 작업발판이 설치되는 현장의 상황을 고려하여 장선에 발판 하중과 수평하중을 적용한 결과 장선에 발생되는 응력수준은 허용휨인장응력을 초과하므로 장선위치에 하중을 재하하여 해석을 실시하는 경우에는 연결부의 회전 강성과 수평하중 고려에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
A steel pipe scaffold is a temporary structure that is widely used in construction sites across South Korea. These scaffolds are frequently installed and dismantled for constructing each target structure. There are certain structural safety specifications for the installation spacing of the wall con...
A steel pipe scaffold is a temporary structure that is widely used in construction sites across South Korea. These scaffolds are frequently installed and dismantled for constructing each target structure. There are certain structural safety specifications for the installation spacing of the wall connections and cross bracing for a steel pipe scaffold. However, the construction sequence of each member during the installation of the scaffolds has not been considered. Furthermore, the general structural calculation for complete scaffold structures under batch loading conditions cannot ensure a reasonable safety examination because each scaffold is temporarily used in construction sites throughout its life cycle. To address these aspects, a construction stage analysis was performed in this study to investigate the construction sequence of a steel pipe scaffold. The analysis was aimed at accurately identifying the structural behavior of the scaffold during its construction stage. In particular, the behavior of eight models was comparatively analyzed in terms of the difference in the time required for installing the wall connection and the cross bracing, which is an actual site condition that is determined by the scaffold workmen’s experience and convenience. We also clarified the necessity of such a construction stage analysis. The findings of this study can be summarized as follows: (i) In the case of the general analysis model, the combined stress ratio of the target steel pipe scaffold was found to be 0.922. In other words, the design of the member was approximately 92 % compared to the permissible stress. The combined stress ratio in the last stage of the construction stage analysis model was 1.311, which is 42.2 % higher than that determined by the general analysis model. (ii) The construction stage analysis of the wall connection and the cross bracing performed by considering the construction stage conditions showed that the combined stress ratio exceeded 1.000 at every stage when the wall connection was installed first. This implies that unless the wall connection is installed at an appropriate time during construction, the lateral drift of the steel pipe scaffold cannot be effectively controlled and can lead to fatal consequences due to its poor structural safety. By contrast, the installation time of the cross bracing was determined to have minor impact on the combined stress ratio at each construction stage. (iii) Similar to the practice of installing work plates on the joists of the steel pipe scaffolds in construction sites, this study also applied loads to joists. This resulted in a bending stress of 224.7 N/mm2, exceeding the permissible flexural tensile stress. In other words, the bending stress exceeded the permissible value of 140 N/mm2 specified by the Korean Highway Bridge Design Code.
A steel pipe scaffold is a temporary structure that is widely used in construction sites across South Korea. These scaffolds are frequently installed and dismantled for constructing each target structure. There are certain structural safety specifications for the installation spacing of the wall connections and cross bracing for a steel pipe scaffold. However, the construction sequence of each member during the installation of the scaffolds has not been considered. Furthermore, the general structural calculation for complete scaffold structures under batch loading conditions cannot ensure a reasonable safety examination because each scaffold is temporarily used in construction sites throughout its life cycle. To address these aspects, a construction stage analysis was performed in this study to investigate the construction sequence of a steel pipe scaffold. The analysis was aimed at accurately identifying the structural behavior of the scaffold during its construction stage. In particular, the behavior of eight models was comparatively analyzed in terms of the difference in the time required for installing the wall connection and the cross bracing, which is an actual site condition that is determined by the scaffold workmen’s experience and convenience. We also clarified the necessity of such a construction stage analysis. The findings of this study can be summarized as follows: (i) In the case of the general analysis model, the combined stress ratio of the target steel pipe scaffold was found to be 0.922. In other words, the design of the member was approximately 92 % compared to the permissible stress. The combined stress ratio in the last stage of the construction stage analysis model was 1.311, which is 42.2 % higher than that determined by the general analysis model. (ii) The construction stage analysis of the wall connection and the cross bracing performed by considering the construction stage conditions showed that the combined stress ratio exceeded 1.000 at every stage when the wall connection was installed first. This implies that unless the wall connection is installed at an appropriate time during construction, the lateral drift of the steel pipe scaffold cannot be effectively controlled and can lead to fatal consequences due to its poor structural safety. By contrast, the installation time of the cross bracing was determined to have minor impact on the combined stress ratio at each construction stage. (iii) Similar to the practice of installing work plates on the joists of the steel pipe scaffolds in construction sites, this study also applied loads to joists. This resulted in a bending stress of 224.7 N/mm2, exceeding the permissible flexural tensile stress. In other words, the bending stress exceeded the permissible value of 140 N/mm2 specified by the Korean Highway Bridge Design Code.
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