[논문]조적공사 인방보용 강재트러스 구조물에 관한 실험적 연구 - 아파트 기준층 문틀 상단 인방재를 중심으로 -

김영춘; 유현동; 최우종; 정상무; 강경식

doi:10.12812/ksms.2013.15.3.29

조적공사 인방보용 강재트러스 구조물에 관한 실험적 연구 - 아파트 기준층 문틀 상단 인방재를 중심으로 -
Experimental Study on Steel Truss Structure for Safety Lintel in Masonry Construction -Focusing on Door Frame Top Lintel at Typical Floor Apartment- 원문보기

대한안전경영과학회지 = Journal of the Korea safety management & science, v.15 no.3, 2013년, pp.29 - 35

김영춘 (명지대학교 산업경영공학과) , 유현동 (명지대학교 산업경영공학과) , 최우종 (명지대학교 산업경영공학과) , 정상무 (명지대학교 산업경영공학과) , 강경식 (명지대학교 산업경영공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The research is to verify by experiments whether the steel truss structure is able to withstand the load of cement bricks of upper part of a door for the safe use of lightweight steel truss structure instead of concrete lintel which is to be installed at upper part of door frame in building cement bricks for apartment construction. The steel truss is designed in order not to disturb bricks-building and the shape of structure was verified by bending test. According to experiments result, camber was applied to steel structure that enabled construction work to be improved and was proved effective for the prevention of accidents by cement bricks-building load test.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

강재트러스 인방의 구조성능 확인을 위하여 실험을 실시하였다. 실험은 아파트 내부 조적 작업시 가장 많이 적용되는 지간거리 L=800mm, L=1000 및 L=1200에 대하여 중앙부 2점 가력 형태로 [Figure 7]에서와 같이 수행하였다.
본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 건축공사 중 아파트내부 칸막이 벽체에 많이 사용되고 있는 반매(0.5B)쌓기 시멘트벽돌 시공시 문틀 상부의 시멘트벽돌을 안전하게 시공할 수 있도록 강재구조물 인방보에 대한 형상을 제안하고 실험을 통해 적용가능성을 검증해 보고자 한다.

제안 방법

강재 인방보의 구조성능을 검증하기 위해서 본 연구에서는 구조해석과 구조실험을 수행하였으며, 해석과 실험의 결과를 비교분석하는 방법으로 구조성능을 검증하였다.
강재 인방보의 구조해석은 실험체와 동일한 모델에 동일한 조건의 하중을 가력 하였을 경우 발생하는 변위를 검토하는 형태로 실시하였다. 해석은 MIDAS Gen Ver.
본 연구에서 제안하는 강재 인방보의 형상은 사각기둥 형상보다는 삼각기둥 형상이 제작이 쉽고 자재 소요량도 적다. 따라서 안전성과 경제성을 고려하여 8.0mm 철선을 상부는 1개, 하부는 2개 그리고 상, 하부 철선을 연결시켜주는 중간 연결재를 200mm 간격으로 설치하여 입체 삼각기둥 형상의 강재트러스 인방을 디자인 하였다. 또한 중간 연결재는 벽돌길이 190mm, 벽돌간의 줄눈폭이 10mm임을 감안하고 구조적인 성능을 고려하여 6mm 두께의 삼각형 모양으로 적용하였다.
0mm 철선을 상부는 1개, 하부는 2개 그리고 상, 하부 철선을 연결시켜주는 중간 연결재를 200mm 간격으로 설치하여 입체 삼각기둥 형상의 강재트러스 인방을 디자인 하였다. 또한 중간 연결재는 벽돌길이 190mm, 벽돌간의 줄눈폭이 10mm임을 감안하고 구조적인 성능을 고려하여 6mm 두께의 삼각형 모양으로 적용하였다. 자세한 강재 인방보의 형상은 [Figure 6]와 같다.
따라서 무거운 자재는 기계화하여 인력작업을 지양해야 하며, 인력 작업에 의해 시공되는 자재는 중량을 최소화함으로써 작업자가 안전하게 시공할 수 있도록 자재와 작업방법을 개선해 나가야 한다. 상기실험은 아파트 내부칸막이 시공 중 시멘트벽돌 반매(0.5B) 쌓기시 문틀 상부에 시공되는 인방보를 기준으로 실험하였다. 실험결과를 바탕으로 강재인방보에 3.
따라서, 10mm이내까지는 탄성거동을 나타내는 것으로 판단되며, 해석결과를 실제 적용하여도 오차가 크지 않을 것으로 판단된다. 이를 이용하여 실제 등분포 하중이 작용하는 경우에 대하여 추가적인 해석작업을 수행 하였다.
강재 인방보의 구조해석은 실험체와 동일한 모델에 동일한 조건의 하중을 가력 하였을 경우 발생하는 변위를 검토하는 형태로 실시하였다. 해석은 MIDAS Gen Ver.800을 사용하여 탄성해석 하였으며, 동일한 하중에 대하여 탄성해석을 통하여 발생한 변위와 실험에 의하여 발생한 실제 변위를 비교 분석함으로서, 강재 인방보의 탄성한계상태 및 실제 적용시 실험과 상이한 등분포 하중이 가력되는 조건에서 예상되는 변형량 및 허용내력을 예측하였다.

대상 데이터

강재트러스 인방의 구조성능 확인을 위하여 실험을 실시하였다. 실험은 아파트 내부 조적 작업시 가장 많이 적용되는 지간거리 L=800mm, L=1000 및 L=1200에 대하여 중앙부 2점 가력 형태로 [Figure 7]에서와 같이 수행하였다.[3],[5] 각 실험체의 자세한 제원은[Table 1]과 같으며, 2000kN용량의 UTM을 사용하여 가력속도 0.

데이터처리

실험결과와 해석결과의 비교분석은 각 실험체의 10mm 처짐발생시의 하중, 20mm 처짐발생시 하중을 해석모델에 적용하여 발생한 처짐 값과 실험시의 처짐 값의 차이를 비교하였다.

성능/효과

비교결과 10mm에서의 처짐의 오차는 최대 6% 정도로 실험값과 해석값의 차이가 거의 없었다. 20mm에서의 처짐에 대한 오차는 최대 20% 정도이며, 전체적으로 실험결과와 해석결과의 차이를 보이며, 실험체가 소성구간에 들어가는 것으로 검토 되었다. 따라서, 10mm이내까지는 탄성거동을 나타내는 것으로 판단되며, 해석결과를 실제 적용하여도 오차가 크지 않을 것으로 판단된다.
20mm에서의 처짐에 대한 오차는 최대 20% 정도이며, 전체적으로 실험결과와 해석결과의 차이를 보이며, 실험체가 소성구간에 들어가는 것으로 검토 되었다. 따라서, 10mm이내까지는 탄성거동을 나타내는 것으로 판단되며, 해석결과를 실제 적용하여도 오차가 크지 않을 것으로 판단된다. 이를 이용하여 실제 등분포 하중이 작용하는 경우에 대하여 추가적인 해석작업을 수행 하였다.
[6],[7] 이 값 들은 앞의 실험결과에서 측정한 모멘트(처짐 10mm 실험) 보다 작아 내력적으로는 충분히 안전한 것으로 판단된다. 변형에 대하여 마이다스 프로그램을 이용하여 해석해 본 결과 L=800mm인 경우 3.4mm, 지간 L=1000mm인 경우 5.8mm, 지간 L=1200 mm 인 경우 8.8mm를 나타내었으며, 각 지간에 따라서 발생하는 처짐량 만큼 제작시 캠버(camber)를 설치하면 현장적용에 문제가 없을 것으로 판단된다.
본 연구에서 제안하는 강재 인방보의 형상은 사각기둥 형상보다는 삼각기둥 형상이 제작이 쉽고 자재 소요량도 적다. 따라서 안전성과 경제성을 고려하여 8.
실험결과 모든 실험체에서 하중이 증가함에 따라 변위가 증가하는 형태의 거동을 일으켰으며 하중이 증가할수록 강성은 점차 감소하였다. 특별히 부재의 일부가 항복하는 형태의 거동은 발생하지 않았으며, 실험체의 변형형태는 휨변형과 전단변형이 합쳐진 형태로 발생하였으며, 실험은 처짐이 25mm를 초과한 후에 종료하였다.
5B) 쌓기시 문틀 상부에 시공되는 인방보를 기준으로 실험하였다. 실험결과를 바탕으로 강재인방보에 3.4mm(지간:800mm), 5.8mm(지간:1,000mm), 8.8mm(지간:1,200mm) 치올림(camber)을 두고 [Table 4]와 같이 실물실험을 한 결과 만족할 만한 결과가 나왔다.

후속연구

하지만 아파트 내부칸막이 경우처럼 인방보 상부의 조적높이가 낮은 경우가 아닌 일반건축물과 같이 인방보 상단의 시멘트벽돌 쌓기 높이가 높은 부위에 인방 보용 강재트러스 구조물을 적용할 경우에는 강재트러스 부재두께를 키울 필요가 있다, 이번 논문의 대상은 아파트 내부에 시공되는 시멘트벽돌 반매(0.5B) 쌓기시 문틀 상부 인방보를 기본 가정으로 실험하였으나 추가 적인 검토를 통하여 500mm이상 벽돌을 쌓는 일반건축물 조적쌓기에 대해서도 적용가능성을 검토해 볼 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시멘트압출성형 제품의 특징은?	콘크리트 인방보는 무거워 취급시 안전사고의 위험성이 높다. 시멘트압출성형 제품은 콘크리트 제품보다 가벼우나, 원료로 석면 사용이 금지된 이후부터 제품강도가 떨어지고 외부 충격에도 깨어지기 쉽다. 또한 국내에서 생산할 수 있는 설비도 부족해 기성품 인방 제품공급이 원활하게 이뤄지지 않고 있다.
	조적공사란 무엇인가?	조적공사는 석재, 벽돌, 콘크리트블록 등의 재료를 시멘트와 같은 접착재료나 연결철물 등을 사용하여 칸막이벽체 및 구조벽체를 조성하는 공사이다. 특히 마감공사의 시작이 되는 주요한 공종의 하나로서 골조공사와 마감공사를 이어주는 가교역할을 하는 공사이다.
	합판거푸집을 설치하고 철근을 배근후 콘크리트를 현장에서 타설하는 방식의 인방보의 문제점은 무엇인가?	현재까지 인방보는 주로 합판거푸집을 설치하고 철근을 배근후 콘크리트를 현장에서 타설하거나, 콘크리트나 시멘트를 사용하여 기성품 인방보로 제작한다. 하지만 현장타설 인방보는 시공이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 건설현장에서는 사전에 콘크리트로 제작하거나 시멘트압출성형 제품을 주로 사용한다. 콘크리트 인방보는 무거워 취급시 안전사고의 위험성이 높다.

참고문헌 (8)

Architectural Institute of Korea, Architectural Standard Specification, 2006.
Kwang-Man Kim, Dong-Myung Hyun, Young- Chun Kim, Strong and Beautiful Construction Story, Baro ConKey Co., Ltd. 1999.
KS F 2273, Performance Test of Assembly Panel, 2009.
OSHRI. 2009 Industrial Safety & Health Trends Survey, 2010.
JSW, "Research on Strength Characteristics by Condition of Cement Matrix Extrusion Material", Graduate School Master's Degree Thesis, Konkuk University, 1997.
KS F 4735, Extrusion Molding Concrete Panel, 2011.
Architectural Institute of Korea, Building Structure Standards and Commentary, 2009.
MOLIT, Standard Specification for Temporary Work Project, 2006.

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