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문제 정의
- 하단부 설치 현황에 관한 현장조사결과&를 토대로 실제의 시공 현장에서 사용하고 있는 거푸집과 동바리 받이판의긴결 방식에 따른 회전강성과 전단강성을 실험을 통해 측정하여 이들의 외력에 대한 저항성능을 비교 . 평가한 후이를 거푸집-동바리 시스템의 해석에 이용할 수 있도록 하고자 한다.
제안 방법
- 1과 같이 하받이 판으로부터 10 cm 떨어진 높이에서 가력하였으며, 가력점과 마주보는 곳에 LVDT2를 가력축과 일치하도록 설치하여 하중 증가에 따른 변위를 측정하였다. 또한 가력에 의한 밀림 효과를 뺀 순수 회전각을 구하기 위해 가력점으로부터 15cm 떨어진 지점에 LVDT1 을 설치하였다.
- 본 연구는 실제의 시공현장에서 사용하고 있는 동바리 연결부의 긴결방식에 따른 회전강성 및 전단강성을 실험을 통해 측정하고 이를 이용하여 여러 가지 지지조건에 따른 좌굴하중을 비교해 본 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 실험은 공사현장에서 많이 사용되는 90x90mm 각재에 시험체를 설치한 후 가력시 각재가 밀리지 않도록 하부를 스트롱 프레임에 단단히 고정한 다음 9.8 kN 로드셀로 가력하는 방식으로 진행하였다. 이때 실험체 동바리의 길이가 길수록 회전시 자중에 의한 모멘트가 증가하여 오차가 발생하게 되므로 동바리의 외관만 설치하여 실험하였다.
- 전단강성실험에서는 Fig. 2와 같이 가력점을 동바리의하받이판에 최대한 가깝게 설치하여 순수전단에 가깝도록 하였으며, 가력지점의 변위측정을 위해 로드셀과 마주 보는 방향으로 LVDT2를 설치하였다 또한 전단실험에서 발생한 회전의 영향을 알아보기 위해 LVDT2에서 20cm 떨어진 곳에 LVDT1 을 설치하였다 가력시 두 개의 LVDT로측정된 변위는 각각 데이터로거를 이용하여 컴퓨터에 자동 저장되도록 하였다.
- 전단강성실험에서는 실험변수를 회전강성실험과 같게 한 상태에서 동바리의 긴결방법에 따른 전단강성 변화를 파악하였다.
- 따라서 본 논문에서는 동바리 시스템의 설치에 관한 문헌X)과 동바리의 상 . 하단부 설치 현황에 관한 현장조사결과&를 토대로 실제의 시공 현장에서 사용하고 있는 거푸집과 동바리 받이판의긴결 방식에 따른 회전강성과 전단강성을 실험을 통해 측정하여 이들의 외력에 대한 저항성능을 비교 . 평가한 후이를 거푸집-동바리 시스템의 해석에 이용할 수 있도록 하고자 한다.
- 현장조사 결과에 따라 시공 현장에서 가장 많이 쓰이는 공사 방법을 고려하여 실험 변수를 정하였다. 부재시험의 회전 강성 시험체수는 50개이며, 전단강성 시험체수는 阳개이다.
- 회 전강성실험에서는 Fig. 1과 같이 하받이 판으로부터 10 cm 떨어진 높이에서 가력하였으며, 가력점과 마주보는 곳에 LVDT2를 가력축과 일치하도록 설치하여 하중 증가에 따른 변위를 측정하였다. 또한 가력에 의한 밀림 효과를 뺀 순수 회전각을 구하기 위해 가력점으로부터 15cm 떨어진 지점에 LVDT1 을 설치하였다.
- 회전강성실험에서는 동바리에서 변위가 쉽게 발생하므로 50 mm까지 변위를 측정할 수 있는 LWT를 이용해 하단부에 설치한 LVDT로 측정된 변위가 40mm를 넘으면 장착한 LVDT를 떼어내고 실험을 종료하였다. 이렇게 얻어진 하중과 변위의 관계가 Fig.
대상 데이터
- 부재시험의 회전 강성 시험체수는 50개이며, 전단강성 시험체수는 阳개이다. 실험변수에 따른 시험체 일람표는 Table 1과 같다
성능/효과
- 1) 못의 길이, 위치, 개수 등의 조건에 따른 회전강성은 0.608〜 1.549kN 범위에 있었으며, 전단강성은 191.52 -289.30kN/m 범위에 있었다.
- 1) 한단고정( b = d = 8 )일 때는 타단의 a, c 값에 따라 좌굴 하중이 달라지는데 핀( a = 8, c = 0 ), 지지조건 1 ( a, c ), 지지조건 4 ( a = 8, c )순으로 좌굴 하중이 커짐을 알 수 있다.
- 2) 한단고정( b=d=。。) 일 때 타단은 지지조건4( a = 8, c) 의 경우가 지지조건5( a, c = 8 )의 경우보다 좌굴하중이 커진다. 즉, 상대적으로 전단강성이 회전 강성보다 더 큰 영향을 줌을 알 수 있다
- 2) 회전 및 전단강성을 식(6)에 적용하기 위하여 이들을무차원화 시키면, 길이에 따라 전단강성 a 는 161.70- 2600.70 범위에, 회전강성 c는 0.082 -0.459 범위에 있음을 알 수 있다.
- 3) 실험에 의해 구한 전단강성 및 회전강성들을 이용하여 x« 값을 구하면, 이는 실험체와 길이에 상관없이 거의 비슷한 값을 보여주고 있다. 즉, 못의 개수, 위치, 길이 등에 따른 회전강성과 전단강성은 제일 작은 값을 기준으로 250% 에서 150%의 변화를 보이나 그 차이는 실제 좌굴하중에 거의 영향을 주지 않음을 알 수 있다
- 4) 일반적인 전단강성(a값)과 회전 강성 (c값)을 갖고 있을경우, 타단이 고정이면 지지조건 1, 지지조건 4, 일단핀타단고정중에서 보수적으론 일단고정, 일단핀으로 가정해도 큰 무리가 없어 보이며, 양단 모두 전단 강성 값과 회전 강성값을 어느 정도 갖고 있으면 지지조건 2, 지지 조건 6, 양단핀중에서 가장 작은 값을 갖는 양단 핀으로 가정해서 사용해도 안전한 것으로 사료된다
- 4) 한단의 a, c 값이 같을때 타단은 지지조건 2 (b = 8 , d = 0)가 지지조건 6(a = b , c = d)보다는 좌굴하중 값이 작다.
- 6) 전단스프링값 (b)이 0인 지지조건 3 일때, 즉 횡 변위를 저항하지 못할 때는 캔틸레버의 경우의 좌굴하중 값으로 사용해도 큰 무리가 없어 보인다.
- 또한 못 구멍에 못 2개를 박아 가력한 경우에는 힘의 진행방향과 같은 방향으로 박은 경우가 힘의 진행방향과 직각으로 박은 경우보다 회전강성이 더 작은 것으로 나타났다. 그러나 이두 경우의 회전강성 평균값이 거의 비슷하여 결국 못 구멍에 못을 설치한 경우, 가력방향과 상관없이 회전 강성이 가장 작게 나옴을 확인할 수 있었다. 따라서 하받이판의못박는 개수와 위치에 따른 회전강성은 못 구멍에 박았을 때보다 볼트구멍에 못을 박았을 경우가 저항모멘트의 작용 거리가 길어져 회전강성이 크고 또한 못의 개수가 많을경우 회전강성이 크다는 것을 확인할 수 있었다.
- 그러나 이두 경우의 회전강성 평균값이 거의 비슷하여 결국 못 구멍에 못을 설치한 경우, 가력방향과 상관없이 회전 강성이 가장 작게 나옴을 확인할 수 있었다. 따라서 하받이판의못박는 개수와 위치에 따른 회전강성은 못 구멍에 박았을 때보다 볼트구멍에 못을 박았을 경우가 저항모멘트의 작용 거리가 길어져 회전강성이 크고 또한 못의 개수가 많을경우 회전강성이 크다는 것을 확인할 수 있었다.
- 즉, 못 4개를 볼트구멍에 모두 박았을 때가 가장 크고 못 2개를 대각선으로 볼트구멍에 박았을 때가 그다음으로 큰 것을 알 수 있다 가장 작은 평균값을 보이는 'M-4-A-0'의 회전강성 평균값을 기준으로 하여 다른 변수들과 비교하면 는 IM%, 'M-2-AT3'는 41 %, 는 18%정도의 증가를 보였다 또한 볼트 구멍에 못을 박는 경우가 못 구멍에 못을 박는 경우보다 회전 강성이 크게 나타났는데, 이는 볼트구멍에 못을 박을 경우 동바리의 중심축으로부터 볼트구멍까지의 거리가 못 구멍까지의 거리보다 멀기 때문에 모멘트의 팔길이가 커져 그에 따른 저항력이 증가하기 때문이다. 또한 못 구멍에 못 2개를 박아 가력한 경우에는 힘의 진행방향과 같은 방향으로 박은 경우가 힘의 진행방향과 직각으로 박은 경우보다 회전강성이 더 작은 것으로 나타났다. 그러나 이두 경우의 회전강성 평균값이 거의 비슷하여 결국 못 구멍에 못을 설치한 경우, 가력방향과 상관없이 회전 강성이 가장 작게 나옴을 확인할 수 있었다.
- 이상의 실험결과를 종합한 결과 전단강성은 휨 강성과는 달리 못 구멍에 못을 박을 때가 볼트구멍에 못을 박을 때가 보다 크게 나타났으며, 길이가 긴 못을 사용하거나 전체적으로 못을 다 박아 머리만 구부리는 경우에 전단 강성이 더 큰 것으로 나타났다.
- 즉, 못 4개를 볼트구멍에 모두 박았을 때가 가장 크고 못 2개를 대각선으로 볼트구멍에 박았을 때가 그다음으로 큰 것을 알 수 있다 가장 작은 평균값을 보이는 'M-4-A-0'의 회전강성 평균값을 기준으로 하여 다른 변수들과 비교하면 는 IM%, 'M-2-AT3'는 41 %, 는 18%정도의 증가를 보였다 또한 볼트 구멍에 못을 박는 경우가 못 구멍에 못을 박는 경우보다 회전 강성이 크게 나타났는데, 이는 볼트구멍에 못을 박을 경우 동바리의 중심축으로부터 볼트구멍까지의 거리가 못 구멍까지의 거리보다 멀기 때문에 모멘트의 팔길이가 커져 그에 따른 저항력이 증가하기 때문이다. 또한 못 구멍에 못 2개를 박아 가력한 경우에는 힘의 진행방향과 같은 방향으로 박은 경우가 힘의 진행방향과 직각으로 박은 경우보다 회전강성이 더 작은 것으로 나타났다.
- 가장 작은 'S-2-A-6'의 전단강성을 기준으로 각 실험체의 전단 강성변화를 살펴보면, 'ST-A-6'는 26%, 'S-3-A书는 17%, 'S-4-A-0'는 6% 증가하였다. 즉, 못을 볼트구멍에 4개 박는 경우가 못 구멍에 2개를 박았을 경우보다 전단 강성이 크게 나타났으며, 특히 동일한 개수의 못을 박는 경우에는 못 구멍에 못을 박는 경우가 볼트구멍에 못을 박는 경우보다 전단강성이 증가하였다. 이는 못 구멍에 못을 박았을 경우, 못 구멍의 지름이 볼트구멍의 지름보다 작아서 못과 동바리 하받이 판이 일체화되어 전단에 대한 저항성능이 커지기 때문인 것으로 판단된다.
- 값을 보여주고 있다. 즉, 못의 개수, 위치, 길이 등에 따른 회전강성과 전단강성은 제일 작은 값을 기준으로 250% 에서 150%의 변화를 보이나 그 차이는 실제 좌굴하중에 거의 영향을 주지 않음을 알 수 있다
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