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문제 정의
- 따라서 시공 중인 공동주택 현장의 현장계측을 수행하여 시공단계에 따른 구조물의 거동 변화에 대한 데이터를 수집하였다. 또한 현장계측에서 수집된 데이터를 바탕으로 시공단계에 따른 구조물의 거동을 분석하여 추후 시공 중인 구조물의 거동을 잘 예측할 수 있도록 도움을 주고자 하였다.
제안 방법
- 계측은 과 같이 10층 거푸집 설치 과정부터 시작하여 11층 동바리가 제거되는 과정까지 측정하였다.
- 그리고 의 S1구간의 동바리는 추가적으로 동바리의 중앙에 스트레인 게이지 (G1, Wire Strain Gauge)를 부착하여 동바리의 변형률을 측정하였다.
- 당해층의 동바리가 제거된 슬래브를 기준점으로 하여 상부층 슬래브의 처짐을 산정하기 위하여 , , 와 같이 동바리가 설치된 최하부층의 바로 아래층에 LVDT를 설치하여 슬래브 변위를 측정하였다.
- 각 층별로 타설일이 다르므로 각 층 슬래브는 시간별로 다른 강도를 발현하게 된다. 따라서 시공하중이 크게 변하는 시점에서 시공하중을 지지하는 모든 층의 압축강도를 측정하였다. 각 층별 공시체 압축강도 시험결과는 <그림 8>에 나타내었다.
- <그림 9>에서 기준에 의한 시공하중과 계측된 시공하중의 비교를 위하여 타설단계만을 비교해 보았다. 각 층에서 계측된 하중과 ACI 347 설계하중값및 Tributary Area Load(1개의 동바리가 부담하는 시공하중 중 콘크리트 자중)를 비교했을 때 Tributary Area Load는 계측값에서 최대 동바리 하 중(콘크리트 자중+작업하중+거푸집 하중)과 대체적으로 일치하는 것으로 나타났고 ACI 347 설계하중은 최대 동바리 하중을 약 48~100%정도 과대평가 하는 것으로 나타났다.
- 이를 위해서는 시공 중인 구조물의 시공단계에 따른 거동을 잘 예측할 수 있어야 한다. 이에 따라 시공하중에 대한 시공 중 구조물의 거동을 예측하는데 도움을줄 수 있도록 현장계측을 수행하여 시공 중 구조물의 시공단계에 따른 거동을 분석하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 평면상 시공하중 및 처짐의 계측위치는 우선 대상 건물의 2세대 가운데 1세대를 선정하고 구조해석을 통하여 처짐이 가장 크게 발생될 것으로 예상되는두 지점(S1, S2)의 동바리를 선정하여 ~과 같이 동바리의 하부에 로드셀을 설치하여 시공단계에 따라 동바리에 전달되는 시공하중변화를 측정하였다.
- 현장계측은 실제 아파트의 시공현황을 반영하기 위하여 의 계측기간(8월 31일~년 10월 9일)동안의 일별 공정에 따라 진행되었다.
대상 데이터
- 계측 대상현장은 골조 공기의 진행정도, 관리상의 편의성 등을 고려하여 골조공사가 진행 중인 공동주택 현장을 선정하였고 그 중에서 과 같이 바닥면적이 넓어 시공단계에 따른 시공하중과 처짐 변화 경향이 잘 나타날 것으로 예상되는 115동(57평형)을 대상 건물로 선정하였다.
- 대상현장의 슬래브 설계강도는 24MPa이다. 각 층별로 타설일이 다르므로 각 층 슬래브는 시간별로 다른 강도를 발현하게 된다.
- 따라서 시공 중인 공동주택 현장의 현장계측을 수행하여 시공단계에 따른 구조물의 거동 변화에 대한 데이터를 수집하였다. 또한 현장계측에서 수집된 데이터를 바탕으로 시공단계에 따른 구조물의 거동을 분석하여 추후 시공 중인 구조물의 거동을 잘 예측할 수 있도록 도움을 주고자 하였다.
성능/효과
- (1) 콘크리트를 타설하는 공정과 벽철근을 배근하기 이전에 벽철근을 최상층 슬래브에 적재하는 공정에서 하중이 가장 많이 상승하고 적재되었던 벽철근을 배근하는 단계와 최하층의 동바리가 제거되는 단계에서 하중이 가장 많이 감소하는 것으로 나타났다.
- (2) 콘크리트 자중의 경우 ACI 347에 의한 예상값보다 계측값이 약 9%정도 작은 값을 나타냈다. 이는 동바리나 거푸집의 설치상태에 따라 분배되는 시공하중이 달라질 수 있고 시공하 중이 벽체거푸집으로 어느 정도 분배되기 때문인 것으로 판단된다.
- (3) 철근의 적재하중은 콘크리트 자중의 약 75%에 해당하는 값이 계측되었다. 이는 작업하중이 콘크리트 자중의 50%임을 감안할 때 매우 큰 하중이라 판단된다.
- (4) 대체적으로 규칙적으로 하중의 등락이 반복되는 현상이 계측되었다. 하중의 최고점과 최저 점이 발생하는 시간과 낮과 밤의 시간별 온도 변화를 고려했을 때 이는 온도변화에 의한 것이라고 예상된다.
- <그림 9>에서 기준에 의한 시공하중과 계측된 시공하중의 비교를 위하여 타설단계만을 비교해 보았다. 각 층에서 계측된 하중과 ACI 347 설계하중값및 Tributary Area Load(1개의 동바리가 부담하는 시공하중 중 콘크리트 자중)를 비교했을 때 Tributary Area Load는 계측값에서 최대 동바리 하 중(콘크리트 자중+작업하중+거푸집 하중)과 대체적으로 일치하는 것으로 나타났고 ACI 347 설계하중은 최대 동바리 하중을 약 48~100%정도 과대평가 하는 것으로 나타났다. 기준에 의한 시공하중과 실제 계측된 하중의 이러한 차이는 대상현장의 경우약 4명 이상의 작업인원과 압송관을 받치는 분배기만이 재하되었으므로 실제 재하된 시공하중의 값이 기준보다 상당히 작기 때문인 것으로 판단된다.
- 작업하중은 ACI 347에 의한 값에 비하여 최대 약 32%의 하중이 계측되었고 거푸집 하중은 거의 계측되지 않았다. 따라서 ACI 347에서 제시하는 시공하중은 대상현장의 시공하중을 크게 안전측으로 평가하는 것으로 나타났다.
- 또한 대상현장의 구조형식인 벽식구조에서의 거푸집의 특성상 재하된 시공하중이 어느 정도 벽체 거푸집으로 분배되어 스팬의 중앙부에 설치된 동바리 하부의 로드셀에 계측되는 양이 작았기 때문인 것으로 판단 된다. 따라서 기준에서 제시하는 시공하중은 벽식구조인 대상현장의 시공하중을 크게 과대평가하는 것으로 나타났다. ACI 347 기준에서 제시하고 있는 설계하중은 기둥식 구조와 같이 벽체가 없는 경우에보다 유사한 값을 나타낼 것으로 예상되며 이에 대한 보다 정확한 예측을 위해서는 추가적인 계측이 필요하다고 판단된다.
- 그러므로 실제 철근 적재하중은 <표 3> 에 제시된 값보다 더 클 것으로 판단된다. 철근의 적 재하중은 계측결과에서 나타난 바와 같이 콘크리트자중의 약 75%이상의 값이 계측되었다. 기준에서 작업하중이 콘크리트 자중의 50%임을 감안할 때 이는 매우 큰 하중이라 판단된다.
후속연구
- 따라서 기준에서 제시하는 시공하중은 벽식구조인 대상현장의 시공하중을 크게 과대평가하는 것으로 나타났다. ACI 347 기준에서 제시하고 있는 설계하중은 기둥식 구조와 같이 벽체가 없는 경우에보다 유사한 값을 나타낼 것으로 예상되며 이에 대한 보다 정확한 예측을 위해서는 추가적인 계측이 필요하다고 판단된다.
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