최근 철근콘크리트 골조 구조물에 대한 장기변형 특성을 고려하여 고층건물의 설계 및 시공에 적용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존의 연구에서 고려하고 있는 시공단계는 reshoring을 고려하지 못하고 거푸집제거 및 shoring을 한 단계로 고려하기 때문에 동바리를 제거하기전의 초기재령에서 발생하는 변형을 고려하지 못한다. 본 연구에서는 동바리의 설치/제거를 포함한 실제적인 시공과정을 고려하여 거푸집의 강성, 동바리의 강성 그리고 시간에 따른 콘크리트의 강성의 변화에 따른 축력변화를 예측할 수 있는 2차원 골조해석 프로그램을 개발하였다. 예제해석결과 동바리의 축력이 시간에 따라서 감소한다. 또한, 동바리의 개수와 상관없이 기둥과 동바리와의 축력 재분배에 의해서 외측기둥에는 실제 설계 값보다 비탄성 하중이 작게 작용하고 내측 기둥에서는 크게 나타난다. 한편, 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 실제 철근콘크리트 골조 구조물을 타설-거푸집 제거-reshoring-동바리 제거-부가하중작용과 같은 일반적인 시공순서에 따라서 제작하였다. 실험결과 동바리를 제거하기 전에 기둥에 변형이 발생하며 동바리의 축력이 기둥에 분배되었다. 따라서 개발된 해석프로그램은 실험결과를 비교적 잘 예측하였다.
최근 철근콘크리트 골조 구조물에 대한 장기변형 특성을 고려하여 고층건물의 설계 및 시공에 적용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존의 연구에서 고려하고 있는 시공단계는 reshoring을 고려하지 못하고 거푸집제거 및 shoring을 한 단계로 고려하기 때문에 동바리를 제거하기전의 초기재령에서 발생하는 변형을 고려하지 못한다. 본 연구에서는 동바리의 설치/제거를 포함한 실제적인 시공과정을 고려하여 거푸집의 강성, 동바리의 강성 그리고 시간에 따른 콘크리트의 강성의 변화에 따른 축력변화를 예측할 수 있는 2차원 골조해석 프로그램을 개발하였다. 예제해석결과 동바리의 축력이 시간에 따라서 감소한다. 또한, 동바리의 개수와 상관없이 기둥과 동바리와의 축력 재분배에 의해서 외측기둥에는 실제 설계 값보다 비탄성 하중이 작게 작용하고 내측 기둥에서는 크게 나타난다. 한편, 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 실제 철근콘크리트 골조 구조물을 타설-거푸집 제거-reshoring-동바리 제거-부가하중작용과 같은 일반적인 시공순서에 따라서 제작하였다. 실험결과 동바리를 제거하기 전에 기둥에 변형이 발생하며 동바리의 축력이 기둥에 분배되었다. 따라서 개발된 해석프로그램은 실험결과를 비교적 잘 예측하였다.
To apply the research results to the design and the construction of the high rise buildings, long-term behavior of reinforced concrete structure have been widely studied. However, shoring and reshoring at early ages have not been considered in the most of studies. The removal of forms and shores has...
To apply the research results to the design and the construction of the high rise buildings, long-term behavior of reinforced concrete structure have been widely studied. However, shoring and reshoring at early ages have not been considered in the most of studies. The removal of forms and shores has been dealt with one construction sequence. i.e. the deformation occurred at the early age before the removal of shore has been neglected. In this paper, two-dimensional frame analysis program for long-term behavior of reinforced concrete was developed. In the developed program, construction sequence including the settlement and the removal of shores is considered to predict axial force variation due to forms ,shores, and time-dependent concrete stiffness. Analysis results show that the time-dependent axial force of shores is reduced, and the redistributed axial force of the interior column is greater than the value by elastic analysis and that of the exterior column is smaller. In order to demonstrate the validity of this program, the test frame was constructed in sequence of the placement of concrete, form removal, reshoring, shore removal, and the application of additional load. The proposed program predicts experimental results well.
To apply the research results to the design and the construction of the high rise buildings, long-term behavior of reinforced concrete structure have been widely studied. However, shoring and reshoring at early ages have not been considered in the most of studies. The removal of forms and shores has been dealt with one construction sequence. i.e. the deformation occurred at the early age before the removal of shore has been neglected. In this paper, two-dimensional frame analysis program for long-term behavior of reinforced concrete was developed. In the developed program, construction sequence including the settlement and the removal of shores is considered to predict axial force variation due to forms ,shores, and time-dependent concrete stiffness. Analysis results show that the time-dependent axial force of shores is reduced, and the redistributed axial force of the interior column is greater than the value by elastic analysis and that of the exterior column is smaller. In order to demonstrate the validity of this program, the test frame was constructed in sequence of the placement of concrete, form removal, reshoring, shore removal, and the application of additional load. The proposed program predicts experimental results well.
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문제 정의
본 연구에서는 동바리의 설치/제거를 포함한 실제 시공과정의 고려는 물론 거푸집 및 동바리의 강성, 그리고 시간의 경과에 따른 콘크리트 강성 변화에 의한 기둥 축력 의 변화를 예측할 수 있는 프로그램을 개발하고자 한다 그리고 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 실제 철근 콘크리트 골조 구조물을 일반적인 시공 순서에 따라서 제작하고, 이를 프로그램 결과와 비교한다.
가설 설정
하단절점에 成씩 작용시키고 있으나 이렇게 하면 초기에 너무 과다한 하중을 기둥에 가해주는 결과가 되므로 본 연구에서는 Fig. 2(b)와 같이 그 크기를 祠 J4와 3也 J4씩 작용하는 것으로 가정하였다.
즉, Fig. 3에서 Stage II를 고려하지 아니하였고 Stage I에서 Stage 口!로 바로 진행된다고 가정하였는데, 이는 비록 거푸집이 제거되었다고 하더라도 동바리를 제거하기 전까지 모든 하중은 동바리가 저항하는 실제 거동과는 크게 다르게 된다.
제안 방법
시공단계를 고려하기 위해서는 각각의 단계별로 해석을 수행해야 하므로 해석시간 및 메모리 관리를 효율적으로 해야 한다. 따라서 개발한 프로그램에서는 모든 요소와 단면성질 및 재료 성질을 미리 입력하여 이를 모두 각 단면 및 부재의 메모리 관리 클래스에 기억을 시켜놓은 다음, 각각의 시공 단계에서 필요한 정보들을 클래스로부터 읽어 들여 해석을 수행하도록 구성하였다.
따라서 본 연구에서는 기둥 거푸집의 제거와 shoring 및 reshorin吗을 각각 별도로 고려하여 Fig. 3의 일반적인 시공단계를 모두 고려할 수 있도록 하였다. 시공단계의 고려와 시간에 따른 해석이 가능하기 위해서는 하중이 어떤 시점에 어떤 부재에 작용 또는 제거되는지를 주어진 임의의 시간 단계에 대하여 구하고 이 값을 중첩의 원리를 적용하여 전체적으로 누적하여야 한다.
슬래브의 두께 는 100 mm로 추가 하중 작용이 가능하도록 하였다. 또한 기둥의 축력 재분배에 영향을 주는 동바리는 건설현장에 사용되고 있는 steel pipe 동바리를 절단하여 제작하였다.
하부에 3개의 매립게이지를 설치하였으며, 같은 위치에 주철근의 변형 측정을 위한 strain gage도 부착하였다. 시간 경과에 따른 동바리의 축력 변화를 알기 위해서 각각의 동바리 밑에 5ton 용량의 load cell을 설치하였다. load cell을 설치한 동바리는 Fig.
시공 중의 실제 구조물에서 동바리의 축력 및 부재의 변형을 측정하는 것은 현실적으로 매우 어렵기 때문에 Fig. 6 및 Fig. 7과 같이 축소 모델을 제작하여 실험을 수행하였다. 철근 콘크리트 공사는 먼저 기초터파기를 한 후, 잡석과 자갈로 다진 다음 두께 300 mm의 온통 기초로 하였다.
기둥의 주근은 8-HD22, 보의 인장 측은 6-HD22, 압축 측은 2-HD22로 하였다 그리고 해석에 사용한 콘크리트 제성질은 Table 1과 같다. 예제 해석의 시공단계는 Fig. 3의 일반적인 시공과정을 따르며, 콘크리트 타설(Stage I; 0일), 거푸집 제거(Stage n; 재령 3일), 동바리 완전제거(Stage m; 재령 28일), 부가하중의 작용(Stage IV; 재령 50일)의 순서로 시행하였다.
철근 콘크리트 공사는 먼저 기초터파기를 한 후, 잡석과 자갈로 다진 다음 두께 300 mm의 온통 기초로 하였다. 온통 기초 상부면에 먹메김을 한 후 기둥철근을 세우고 거푸집 및 동바리의 가설공사를 하였다. 다음으로 보와 슬래브의 철근 배근을 하였다.
실험에 사용한 콘크리트는 레미콘 호칭 강도 210 kgfcm2 으로 펌프카를 이용해 타설하였다. 타설 후 시험체구조 물을 천막으로 포장을 해서 강우 및 직사광선의 영향을 피하도록 하였다. 기둥과 보에 사용한 주근은 모두 HD16 으로 배근 형태 및 개수는 Fig.
대상 데이터
6 m로 하였다. Bay에 설치한 동바리는 등 간격으로 배치하였으며 동바리 개수에 따른 영향을 알아보기 위하여 1개, 3개, 5개, 11개에 대해서 각각 해석을 수행하였다. 기둥의 주근은 8-HD22, 보의 인장 측은 6-HD22, 압축 측은 2-HD22로 하였다 그리고 해석에 사용한 콘크리트 제성질은 Table 1과 같다.
Bay에 설치한 동바리는 등 간격으로 배치하였으며 동바리 개수에 따른 영향을 알아보기 위하여 1개, 3개, 5개, 11개에 대해서 각각 해석을 수행하였다. 기둥의 주근은 8-HD22, 보의 인장 측은 6-HD22, 압축 측은 2-HD22로 하였다 그리고 해석에 사용한 콘크리트 제성질은 Table 1과 같다. 예제 해석의 시공단계는 Fig.
실험에 사용한 콘크리트는 레미콘 호칭 강도 210 kgfcm2 으로 펌프카를 이용해 타설하였다. 타설 후 시험체구조 물을 천막으로 포장을 해서 강우 및 직사광선의 영향을 피하도록 하였다.
개발된 프로그램에서는 콘크리트의 크리프 및 건조 수축 모델식으로 ACI 209, CEB-FIP 90, B3 식1。, 1瑚)들을 모두 고려할 수 있으나 본 연구에서는 ACI 209 모델식을 사용하였다. 예제 해석을 위한 2차 원 골조의 단면 형태는 Fig. 7 의 A-A 단면과 같은 형태로 Bay의 간격을 7.2 m, 층고는 3.6 m로 하였다. Bay에 설치한 동바리는 등 간격으로 배치하였으며 동바리 개수에 따른 영향을 알아보기 위하여 1개, 3개, 5개, 11개에 대해서 각각 해석을 수행하였다.
데이터처리
15는 기둥의 내. 외부에 설치한 콘크리트 매립 게이지와 기둥의 주근으로부터 각가 측정한 값을 제안한 해석법과 비교한 것이다. 같은 위치에서의 콘크리트와 철근의 변형률은 같음을 알 수 있으며, 해석 결과와 실험 결과는 대체로 일치하는 경향을 나타낸다.
이론/모형
개발된 프로그램에서는 콘크리트의 크리프 및 건조 수축 모델식으로 ACI 209, CEB-FIP 90, B3 식1。, 1瑚)들을 모두 고려할 수 있으나 본 연구에서는 ACI 209 모델식을 사용하였다. 예제 해석을 위한 2차 원 골조의 단면 형태는 Fig.
성능/효과
1) 동바리의 축력은 타설 직후에서 4〜5일까지의 초기 재령에서는 기둥 강성의 증가로 인하여 급격히 감소하다가 그 이후부터는 완만하게 감소되는 결과를 보인다.
2) 동바리를 제거한 후에는 동바리에서 저항하던 하중들이 기둥으로 재분배되게 되는데, 이때 외측 기둥의 축력은 탄성해석에 의한 기본 값보다 더 작아지며 내측 기둥의 축력은 더 증가하는 결과를 보였다. 또한 증감률은 동바리 개수에 따라 약간의 차이를 보이고 있다.
3) 개발된 프로그램의 해석 결과를 실험 결과와 비교해본 결과 매우 유사하게 일치함을 알 수 있었다.
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