흙막이를 지지하는 버팀대를 가설재가 아닌 주(主)구조체로 이용하는 SPS(Strut as a Permanent System) 공법이 개발되어 최근 국내 공사현장에서 활발하게 활용되고 있다. 이 공법은 건축공사 현장에서 원가절감, 공기단축, 구조적 안정성 향상, 건설환경 개선 등 다양한 이점을 주는 반면 지하층고의 증가와 철골부위 내화피복을 추가로 수행하여야 하는 문제점이 있다. 지하층고의 증가는 흙막이 깊이 및 지하 최저부위 굴착량 증가의 문제점을 유발하고, 내화피복 공사는 공사환경을 열악하게 함은 물론 공사비 증대의 요인이 된다. 따라서 본 연구는 SPS 공법의 문제점을 개선한 모듈화된 철골철근 복합 구조시스템(modularized hybrid structure system)을 제안하는 것을 목적으로 한다. 제안된 공법은 구성원리와 함께 실험을 통하여 구조적 성능을 검증되고 다양한 공사조건을 만족시키는 시공성능이 분석된다.
흙막이를 지지하는 버팀대를 가설재가 아닌 주(主)구조체로 이용하는 SPS(Strut as a Permanent System) 공법이 개발되어 최근 국내 공사현장에서 활발하게 활용되고 있다. 이 공법은 건축공사 현장에서 원가절감, 공기단축, 구조적 안정성 향상, 건설환경 개선 등 다양한 이점을 주는 반면 지하층고의 증가와 철골부위 내화피복을 추가로 수행하여야 하는 문제점이 있다. 지하층고의 증가는 흙막이 깊이 및 지하 최저부위 굴착량 증가의 문제점을 유발하고, 내화피복 공사는 공사환경을 열악하게 함은 물론 공사비 증대의 요인이 된다. 따라서 본 연구는 SPS 공법의 문제점을 개선한 모듈화된 철골철근 복합 구조시스템(modularized hybrid structure system)을 제안하는 것을 목적으로 한다. 제안된 공법은 구성원리와 함께 실험을 통하여 구조적 성능을 검증되고 다양한 공사조건을 만족시키는 시공성능이 분석된다.
The SPS, Strut as a Permanent System, method is widely adopted for the main structural member in addition to temporary strut function for the shuttering of excavation work. Although the SPS method has contributed to cost saving, time reduction, enhancement of structural stability, improvement of con...
The SPS, Strut as a Permanent System, method is widely adopted for the main structural member in addition to temporary strut function for the shuttering of excavation work. Although the SPS method has contributed to cost saving, time reduction, enhancement of structural stability, improvement of construction environment and so on at the building construction site, it caused the problems of increase of basement height and additional work for fire protection of steel structure. The increase of basement height caused the increase of shuttering depth and excavation, and the fire protection caused the additional cost as well as the deterioration of construction environment. In order to improve the problems, this paper is to propose a modularized hybrid structural system(HSD). The detail of the system is introduced and the structural performance and constructibility are proved through the experiment and site application.
The SPS, Strut as a Permanent System, method is widely adopted for the main structural member in addition to temporary strut function for the shuttering of excavation work. Although the SPS method has contributed to cost saving, time reduction, enhancement of structural stability, improvement of construction environment and so on at the building construction site, it caused the problems of increase of basement height and additional work for fire protection of steel structure. The increase of basement height caused the increase of shuttering depth and excavation, and the fire protection caused the additional cost as well as the deterioration of construction environment. In order to improve the problems, this paper is to propose a modularized hybrid structural system(HSD). The detail of the system is introduced and the structural performance and constructibility are proved through the experiment and site application.
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문제 정의
그러나 지하 1층 철골 설치 후 반복작업으로 진행되는 SPS공법과 비교하여 공정관리가 상대적으로 어려우며 공기가 증가하는 등 문제점 해결이 요구되어 완전한 개선책이라 보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 SPS 공법 및 Hybrid PC 공법의 단점을 보완 개선하는 MHS 시스템을 제안하고자 한다.
본 연구는 앞에서 열거한 기본의 SPS 공법의 문제점을 개선한 모듈화된 철골 철근 복합 구조시스템(Modularized Hybrid Structure System, 이하 MHS 시스템)을 구성원리와 함께 상세히 제안하고 실험을 통하여 구조적 성능검증 및 다양한 조건을 만족하는 시공성능에 대한 분석을 목적으로 한다. 본 연구의결과는 보다 경제적이고 안정된 지하공사 공법인 MHS 시스템의 상용화에 객관적인 자료로 활용될 것이라 사료된다.
가설 설정
1) 설골기둥 : 그림 13에서처럼 MHS 보를 철골기둥과 접합할수 있다. 이 경*는 철골조 건물과 공기 차이가 거의 없게 되며, 철골물량 감소와 층고 절감을 통한 VE(Value Engineering) 효과는 순수 철골조에 비해 높다.
2) SRC 기둥 : 그림 14에서처럼 MHS 보를 SRC 기둥과 접합할 수 있다. 이 경우에는 기둥과 이에 접합되는 보부분의 콘크리트 현장 타설을 위해서 FRP 시스템 거푸집을 활용할 수 있는데, 이 경우에도 기둥 1개소 및 이에 접합되는 MHS 보의 FRP 시스템 거푸집 설치 공정은 30분 정도가 소요되어 공기에는 그다지큰 영향을 미치지 않게 된다.
③ 공사 기간이 단축되었다.
제안 방법
3장에서 기술한 것과 같이 MHS 시스템은 SPS 공법에서 채택한 RC와 철골 보를 이용한 합성 보와 비교하여 보의 춤을 줄일수 있는 방안을 제시하였다. 본 장은 이와 같은 MHS 시스템의구조성능에 대한 효율성을 실제 실험을 통해 증명한 것이다.
또한 실제 바이브레이터를 이용하여 콘크리트 현장타설 과정을 점검하였다. 이를 통해 SRC 기둥과 MHS 보의 연결부위 접합부를 통과하는 상.
또한 접합되는 기 등의 종류가 철골, SRC, RC 기등에 따라그 시공상의 특성을 분석하였다.
본 연구에서 개발한 MHS 보는 다음과 같이 공기 및 공사비의 절감효과 뿐 아니라 시공성 및 구조적 안정성 증대를 위하여 다양한 형태의 단면설계가 가능하다.
실험은 실제 크기(full scale)로 제작된 MHS 보의 양 단부를고정시킨 후 하부 인장가력 및 상부 인장가력을 실시한 것이다. 실험체의 약 1/3 지점에서 2점 주기 반복(cyclic) 가력을 함으로써 MHS 시스템의 구조 성능을 분석하였다.
것이다. 실험체의 약 1/3 지점에서 2점 주기 반복(cyclic) 가력을 함으로써 MHS 시스템의 구조 성능을 분석하였다.
특히 위 연구에서도 언급하였듯이 보 춤이 높아지는 것을 지적한 사항이 본 연구에서 제안한 MHS 시스템의 필요성을 더욱강조한다.
검토한 연구를 진행하였다. 특히 전문면담 조사를사를 실시하여 SPS 공법의 적용성을 검토할 때 건물의 높이에 따른 크기의 확인과 공법 선정 과정에서의 설계변경 여부의 확인 등 필요한세부사항을 도출하였고, 각 세부사항들 중에서 SPS 공법에 적용할 시 필수적으로 검토가 이루어져야 하는 항목을 연구하였다.
표 1은 MHS 보의 모듈 특성을 정리한 것으로 모듈을 공사 기간 절감형 및 공사비 절감형으로 분류하여 각기 철골, SRC, RC 로 기둥시스템에 따라 거푸집 설치 상황 및 특징을 표현하였다. 공사기간 절감형인 MHS 보 RC 부 전경 간(全徑間) 공장제작 타입은 철골기등의 경우 별도의 거푸집의 설치가 없으므로 공기단축의 효과가 있다.
이를 통해 SRC 기둥과 MHS 보의 연결부위 접합부를 통과하는 상. 하부철근과 기 등의 주철근과의 배치를 최적화하였다.
성능/효과
(1) MHS 보는 기존의 SPS 공법의 단점을 개선한 것으로 조립화, 모듈화, 공업화를 통하여 지하공사의 공정을 개선하였으며, 전체 공사에 비해 지하공사가 차지하는 공사비 및 공기의 비중이 큰 경우에 효과적이다.
(2) 복합시스템 합성 보의 현장 적용성 및 구조 안전성이 기존 SPS 공법보다 우수하다.
(4) H형 강과 RC의 Hybrid 합성 보로서 철골물량을 감소시킬 수 있고 내화 피복이 불필요하여 환경친화적이다.
넷째, 현장 여건상 램프(ramp) 및 개구부(opening) 구간에는 가 설계 단과 난간을 설치해야 한다.
C조의 장점인 경제성을 함께 가지고 있다. 또한 공기적인 측면에서 기존 SPS 공법과 비교하여 불리하지 않으며, 도심지 굴토공사에 적합하다.
반복 작업으로 원활한 공정관리, 가설 구조물 해체 시발생하는 응력 불균형배제 등 상대적으로 안정적이고 효과적인측면을 확인 하였다. 또한 SPS 공법의 적용 시 보안해야할 사항을 다음 4가지 사항으로 정리하였다.
제작한 사진이다. 사진에서 나타난 바와 같이 실제 크기로 제작하여 MHS 보 현장 타설 부분의 콘크리트 타설이 용이함도 확인하였다.
셋째, 철골 보와 슬래브가 일체화되기 때문에 보 춤이 높아지게 돈1다.
첫째, 대지가 필요 이상으로 클 경우 비용증대 우려가 있다.
후속연구
둘째, 영구구조물로 사용되기 때문에 구조검토과정과 접합부에 관한 개선안이 요구된다.
또한 본 SRC 또는 철골 기 등과 MHS 보의 접합 용이성을 검토하여야 한다.
본 연구는 앞에서 열거한 기본의 SPS 공법의 문제점을 개선한 모듈화된 철골 철근 복합 구조시스템(Modularized Hybrid Structure System, 이하 MHS 시스템)을 구성원리와 함께 상세히 제안하고 실험을 통하여 구조적 성능검증 및 다양한 조건을 만족하는 시공성능에 대한 분석을 목적으로 한다. 본 연구의결과는 보다 경제적이고 안정된 지하공사 공법인 MHS 시스템의 상용화에 객관적인 자료로 활용될 것이라 사료된다.
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