본 연구에서는 현장타설 철근콘크리트 구조체에 대한 국내외 허용오차 관련기준을 검토하여, 현행 국내 허용오차 기준의 수준을 검토함과 동시에 합리적인 시공오차 측정방법과 측정기기를 제시하였다. 또한 국내 공동주택을 대상으로 철근콘크리트 구조 부재의 시공오차를 조사하여 현재 국내 시공오차 허용범위 만족도를 검토하고, 구조체의 저항능력 평가 시, 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료를 제공한다.
본 연구에서는 현장타설 철근콘크리트 구조체에 대한 국내외 허용오차 관련기준을 검토하여, 현행 국내 허용오차 기준의 수준을 검토함과 동시에 합리적인 시공오차 측정방법과 측정기기를 제시하였다. 또한 국내 공동주택을 대상으로 철근콘크리트 구조 부재의 시공오차를 조사하여 현재 국내 시공오차 허용범위 만족도를 검토하고, 구조체의 저항능력 평가 시, 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료를 제공한다.
Information on the distribution characteristics of construction errors is very important to determine the member factors, which are to be introduced in a new Korean design code for reinforced concrete structures. The new design code, which is under development for reinforced concrete structures, is ...
Information on the distribution characteristics of construction errors is very important to determine the member factors, which are to be introduced in a new Korean design code for reinforced concrete structures. The new design code, which is under development for reinforced concrete structures, is based on the performance design concept. The construction errors of reinforced concrete members are mainly caused by the firmness and dimensional accuracy of forms, the arranging condition of reinforcing bars, the pouring and compaction methods of concrete, the skills of field workers, and the experience of supervisors. To find out the construction errors of reinforced concrete structures already built in Korea, a field survey for cover thickness, effective depth of reinforcement, the thickness of slabs and walls, and the dimension of beams and columns has been performed. Based on the survey, which is the first time in Korea, the analysis results are presented. The measuring methods for the construction errors, which have been established through the laboratory tests, are also presented. In addition, the measured construction errors from the survey are compared with the allowable tolerances in the current domestic and foreign specifications.
Information on the distribution characteristics of construction errors is very important to determine the member factors, which are to be introduced in a new Korean design code for reinforced concrete structures. The new design code, which is under development for reinforced concrete structures, is based on the performance design concept. The construction errors of reinforced concrete members are mainly caused by the firmness and dimensional accuracy of forms, the arranging condition of reinforcing bars, the pouring and compaction methods of concrete, the skills of field workers, and the experience of supervisors. To find out the construction errors of reinforced concrete structures already built in Korea, a field survey for cover thickness, effective depth of reinforcement, the thickness of slabs and walls, and the dimension of beams and columns has been performed. Based on the survey, which is the first time in Korea, the analysis results are presented. The measuring methods for the construction errors, which have been established through the laboratory tests, are also presented. In addition, the measured construction errors from the survey are compared with the allowable tolerances in the current domestic and foreign specifications.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 현장타설 철근콘크리트(이하 RC) 구조체에 대한 국내외 허용오차 관련기준을 검토하여, 현행 국내 허용오차 기준의 수준을 검토함과 동시에 합리적인 시공오차 측정방법, 측정도구를 선정한다. 또한 국내 RC 구조 부재의 시공오차를 조사하여 현재 국내 시공오차 허용범위 만족도를 검토하고, 구조체의 저항능력 평가 시, 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 RC 구조 부재의 단면치수 허용기준 및 허용오차 측정방법에 대한 국내외 관련 자료를 검토하여, 국가별 허용치의 차이점을 비교하고 이를 근거로 건축물의 시공오차 측정방법 수립한다.
부재의 종류별 오차의 크기는 슬래브 두께, 보 폭, 기둥의 폭, 벽 두께의 순서로 나타났으며, 벽 두께를 제외하고 건축공사표준시방서의 단면치수 허용오차 범위인 +20mm, -5mm를 초과하는 경우도 나타났다. 이하에서는 측정결과에 대한 세부사항에 대하여 분석․ 고찰하고자 한다.
제안 방법
3) 현장조사를 통하여 부재의 종류별 단면치수에 대한 실측치와 설계치 사이의 오차에 대한 분석결과를 제시하였다. 이는 구조체의 저항능력 평가 시 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
구성재의 크기”의 검사방법을 응용하여 측정방법을 수립하였다.
구조 부재는 슬래브, 벽, 기둥, 보를 대상으로 하고, 단 면치수의 허용기준은 건축공사 표준시방서(KASS; Korean Architectural Standard Specification) 및 콘크리트표준시방서, 일본 건축공사표준시방서(JASS; Japanese Architectural Standard Specification), 미국 콘크리트 협회(ACI; American Concrete Institute), 국제규격협회(International Organization for Standardization)의 자료를 비교 검토한다.
기둥 양측면에 높이별로 상․ 중․ 하부의 위치에 동일하게 3개의 측정점을 설정하고, 레벨 표척을 위치시켜 기둥의 표면에서 시준축까지의 거리를 측정한다. 기둥 단면치수는 식(6) 또는 식(7)에 의해 구할 수 있다.
레벨오차”에서의 측정방법을 응용하여 현장에서 용이하게 슬래브의 두께를 측정할 수 있는 방법을 확립하였으며, 그 방법에 대한 개요는 Fig. 1 및 Fig. 2과 같다.
본 연구에서는 2002년 제정된 KS F ISO 7976-1(건축물의 공차－건축물과 건축 자재의측정 방법－제1부 방법과 장비) 및 KS F ISO 7976-2(건축물의 공차－건축물과 건축자재의 측정 방법－제2부: 측정점의 위치), 및 외국의 관련규격(BS 5606 등)을 참고로 하여 규격에 명시된 측정방법을 원칙으로 적용하고, 현재 현장에서 일반적으로 사용가능한 측정방법과 장비 또는 기구를 활용할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 현장타설 철근콘크리트 구조체에 대한 국내외 허용오차 관련기준을 검토하고, 새롭게 수정한 시공오차 측정방법에 준하여 RC 구조 부재의 시공오차를 조사하였으며, 결론은 다음과 같다.
수직도”에서 수직도 검사방법을 응용하여 측정방법을 수립하였으며, 방법에 대한 개요는 Fig. 4 및 Fig. 5와 같다.
이에 본 연구에서는 현장타설 철근콘크리트(이하 RC) 구조체에 대한 국내외 허용오차 관련기준을 검토하여, 현행 국내 허용오차 기준의 수준을 검토함과 동시에 합리적인 시공오차 측정방법, 측정도구를 선정한다. 또한 국내 RC 구조 부재의 시공오차를 조사하여 현재 국내 시공오차 허용범위 만족도를 검토하고, 구조체의 저항능력 평가 시, 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료를 제공하고자 한다.
조사 대상 현장은 서울을 중심으로 한 경기 일원에서 공사가 진행 중인 공동주택을 대상으로 하며, 측정항목 (슬래브 및 벽의 두께, 보 및 기둥의 단면치수)에 대한 최소-최대값, 평균 및 표준편차를 산출하여, 국내외 시공오차 허용기준에 대한 만족도를 평가함과 동시에, 시공오차에 대한 통계적 분포 특성을 나타냄으로서 단면 크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 신뢰성 평가가 가능하도록 한다. 조사현장의 개요는 Table 1과 같다.
대상 데이터
A, B, C 3개 현장을 대상으로 총 561개의 샘플을 수집하였으며, 오차 분석결과는 Table 4 및 Fig. 11과 같다. 전체 현장에 대한 측정치와 설계치 사이의 오차는 평균 0.
A, B, C 현장을 대상으로 총 221개의 샘플을 수집하였으며, 오차 분석결과는 Table 5 및 Fig. 13과 같다.
기둥 및 보의 단면치수는 A, B, D, E 현장의 지하 구조물을 대상으로 각 210개의 샘플을 수집하였으며, 분석결과는 Table 6, Fig. 12 및 Fig. 13과 같다.
서울을 중심으로 한 경기 일원의 공동주택 건설현장에서 슬래브 및 벽 두께, 보 및 기둥의 단면치수를 측정하였으며, 부재의 종류 및 단면치수에 대한 설계치와 측정치의 차이를 나타내는 오차에 대한 통계는 Table 3과 같다.
측정대상 벽체는 Fig. 4에서와 같이 한쪽 또는 양쪽 끝단이 노출된 벽을 선정한다. 벽 거푸집 설치 시의 기준 먹선을 활용하여 슬래브 면에 벽과 평행하고 약 1m 정도의 거리(Lw)를 유지하도록 기준선을 정하고, 데오돌라이트 또는 표면지시 레이저의 시준축을 일치시킨다.
측정에는 데오돌라이트 또는 표면지시 레이저, 레벨 표척 또는 막대자 등을 이용하였다.
성능/효과
1) 부재의 종류별 단면치수 허용차와 관련된 국내 규격과 미국, 일본, 국제규격에 대한 검토 결과, 국가별 미적 가치관, 시공방법 및 기타 조건에 따라 다소의 차이는 인정되지만 그다지 큰 차이가 없는 것으로 판단된다.
2) 부재의 종류별 오차의 편차는 슬래브 두께, 보 폭, 기둥 폭, 벽 두께의 순서로 나타났으며. 슬래브의 경우 다른 종류의 부재에 비하여 상대적으로 오차의 관리가 어려운 것으로 평가된다.
기둥 폭 오차의 평균은 각각 2.52mm(최소 -11mm, 최대 22mm)로 측정치의 43.81%가 설계치수보다 작고, 보 폭 오차의 평균은 4.78mm(최소 -16mm, 최대 29mm) 로 측정치의 35.24%가 설계치수보다 작은 것으로 나타났다. 특히 E 현장의 경우 대부분의 측정결과가 설계값에 비하여 작은 것으로 나타났다.
11에서는 부재 종류별 오차의 허용범위(KASS 및 ACI)의 만족 여부를 나타냈다. 부재의 종류별 오차의 크기는 슬래브 두께, 보 폭, 기둥의 폭, 벽 두께의 순서로 나타났으며, 벽 두께를 제외하고 건축공사표준시방서의 단면치수 허용오차 범위인 +20mm, -5mm를 초과하는 경우도 나타났다. 이하에서는 측정결과에 대한 세부사항에 대하여 분석․ 고찰하고자 한다.
전체 현장에 대한 측정치와 설계치 사이의 오차의 평균은 2.87mm(최소 -8mm, 최대 9mm)이고, 측정치의 15.38%가 설계치수보다 작은 것으로 나타났다.
00%로 나타났으며, E 현장에서의 측정치가 설계치수에 비하여 작은 경우가 많아 오차에 큰 영향을 미친 것으로 평가된다. 즉 기둥과 보의 단면치수에 대하여 A, B, D 현장의 경우 비교적 우수한 정밀도를 유지하고 있음을 알 수 있었다.
후속연구
3) 현장조사를 통하여 부재의 종류별 단면치수에 대한 실측치와 설계치 사이의 오차에 대한 분석결과를 제시하였다. 이는 구조체의 저항능력 평가 시 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 다양한 시공오차에 대한 자료를 근거로 기술수준을 고려하고 가능한 범위로 구조체의 필요한 성능이 확보될 수 있는 값을 표준으로 제시하는 것이 가능할 것으로 생각된다.
이상에서 시공오차는 국가별로 미적 가치관, 시공방법 및 기타 조건이 다르므로 반드시 일치해야 할 필요가 없으며, 현재의 기술수준을 고려하고 가능한 범위로 건축물의 필요한 성능이 확보될 것으로 생각되는 값을 표준치로 나타내는 것이 바람직하다고 판단된다.
이는 구조체의 저항능력 평가 시 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 다양한 시공오차에 대한 자료를 근거로 기술수준을 고려하고 가능한 범위로 구조체의 필요한 성능이 확보될 수 있는 값을 표준으로 제시하는 것이 가능할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시공오차는?
한계상태 설계법의 합리화를 위한 일환으로 재료저항계수를 부재저항계수 차이에 따른 콘크리트 성능설계의 신뢰도지수 비교 연구, 재료, 시공오차 등 설계변수들의 통계적 특성을 이용한 콘크리트 부재의 구조안전성 평가 연구 등 성능설계 개념에 기초한 구조물의 신뢰성에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 사용재료의 강도 및 시공오차 등 불확실한 요소에 대한 현황 파악이 중요한 과제로 대두되고 있다. 이 중 시공오차는 도면에서 요구하는 설계치수와 완성된 구조체 치수 사이에서 발생되는 차이로, 부재의 크기, 거푸집 재료 및 공법의 차이, 철근배근상태, 콘크리트 타설 및 다짐방법, 현장 근로자의 숙련도와 감독기사의 경험 등에 의해 발생된다.
한계상태 설계법이란?
한계상태 설계법이란 극한한계상태 및 사용한계상태에 대하여 구조체를 설계하는 것으로, 설계도에 명시된 콘크리트 강도, 철근의 항복강도, 부재의 단면치수 등을 그대로 이용하여 부재의 저항능력을 계산하는 확정론적인 설계법에 반하여, 각종 요구성능의 불확실성 또는 신뢰성 지수 등을 고려하여 구조체의 안전성을 평가할 수 있다.
현장타설 철근콘크리트 구조체에 대한 국내외 허용오차 관련기준을 검토하고, 새롭게 수정한 시공오차 측정방법에 준하여 RC 구조 부재의 시공오차를 조사한 결과는?
1) 부재의 종류별 단면치수 허용차와 관련된 국내 규격과 미국, 일본, 국제규격에 대한 검토 결과, 국가별 미적 가치관, 시공방법 및 기타 조건에 따라 다소의 차이는 인정되지만 그다지 큰 차이가 없는 것으로 판단된다.
2) 부재의 종류별 오차의 편차는 슬래브 두께, 보 폭, 기둥 폭, 벽 두께의 순서로 나타났으며. 슬래브의 경우 다른 종류의 부재에 비하여 상대적으로 오차의 관리가 어려운 것으로 평가된다.
3) 현장조사를 통하여 부재의 종류별 단면치수에 대한 실측치와 설계치 사이의 오차에 대한 분석결과를 제시하였다. 이는 구조체의 저항능력 평가 시 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 다양한 시공오차에 대한 자료를 근거로 기술수준을 고려하고 가능한 범위로 구조체의 필요한 성능이 확보될 수 있는 값을 표준으로 제시하는 것이 가능할 것으로 생각된다.
참고문헌 (14)
건축공사표준시방서, 대한건축학회, 2006.
김상효 외 2인, "구조물의 신뢰성에 관한 연구-고정하중, 적재하중 및 풍하중하에서의 R.C. 건물(중간)", 한국건설기술연구원, 1988. 12.
안용선, 강성찬, "시공오차 한계설정을 위한 현장조사 및 분석", 대한주택공사, 1988. 12.
콘크리트표준시방서, 한국콘크리트학회, 2009.
한국표준협회, KS F ISO 7976-1-2:2002, 건축물의 공차 -건축물과 건축 자재의측정 방법-제1부：방법과 장비-- 2부: 측정점의 위치, 2002.
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