[논문]합성 콘크리트 부재의 구조 및 시공성능 - TSC 합성보와 PSRC 합성기둥 공법을 중심으로

김동관; 이병찬; 이승환

문제 정의

사이의 효율적인 접합 상세와 그 구조성능에 대한 연구 결과이다. 시공성이 우수한 실용적인 PSRC 합성 기둥과 TSC 합성 보의 접합 상세를 개발하고, 실물 크기로 제작된 보-기둥 접합부에 대한 반복가력실험을 통하여 내진성능을 검증한 것이다.
하지만 시공 중에는 콘크리트 강도가 발현되기 전이므로 강재 자체의 내력으로만 시공 하중을 지지해야 한다. 이에 대한 검증으로:PSRC와 Form-PSRC의 현장 적용 시 요구되는 안정성 평가를 수행하였다. 콘크리트가 양생 되기 전 시공 시 PSRC와 Form-PSRC는 슬래브 타설 하중 혹은 횡하중을 지지해야 하므로 건축구조기준(KBC₂₀09)에서 제시하는 시공 시 하중의 지지 가능 여부로 평가하였다.
초기에는 띠철근의 현장 가공을 없애기 위한 선 조립이 이루어지기 시작하였으며, 이후 주철근과 띠철근을 일체화하여 부재 전체의 선 조립 공법으로 발전하였다. 이처럼 기존 공법의 단점을 보완하기 위해 다양한 합성 공법이 제안되었으며, 이 기사에서는 콘크리트와 철골의 합성 부재 공법인 TSC(Thin Steel-plate Composite) 합성 보 오｝ PSRC(PreFabricated Steel Reinforced Concrete) 합성 기둥 공법을 소개하고 기존 공법 대비 각 합성 부재 의 특징을 살펴보고자 한다

제안 방법

같은 평면을 갖는 두 개의 건물에 바닥 판을 구성하는 구조체에 따른 진동 특성을 측정하고 분석하였다. 14.
연결한다. 시공 중에는 TSC 강재 부분이 시공 하중을 저항하며, 콘크리트 타설 후에는 슬래브, TSC 강관, 콘크리트의 합성 거동으로 설계하중을 견디게 설계되었다. 특히 콘크리트 단면이 큰 보의 경우 일반 RC 공법 적용 시 시공이 복잡해지는 문제가 발생하고 PC 보를 적용하게 되면 양중 및 가설 동바리 과다 문제로 인한 공기 지 연이 예상되므로 이를 해소하기 위해 거더의 무지 주 타설이 가능한 TSC 합성보의 적용을 검토할 수 있다.
콘크리트가 양생 되기 전 시공 시 PSRC와 Form-PSRC는 슬래브 타설 하중 혹은 횡하중을 지지해야 하므로 건축구조기준(KBC₂₀09)에서 제시하는 시공 시 하중의 지지 가능 여부로 평가하였다. 시공 하중은 수직하중 뿐 아니라 횡하중에 의한 모멘트도 작용하므로 두 가지 경우에 대해 모두 검토하였고, 시공 시 구조계산과 실제 지지 가능 하중의 비교 분석 후 구조계산의 적합성을 평가했다.
콘크리트 양생 후 완전히 합성된 24m 상공의 4층 바닥을 지붕 및 기초로 삼아 지상 1층과 지상 4층에서 공사가 동시에 진행하여 전체공사 기간을 단축할 수 있었다. 즉, 기둥 부재를 공장에서 조립하여 현장 작업분을 최소화하였고 1 절주(3개 층 24 曲를 한 번에 시공하여 전체 공사 기간을 단축한 것이다. 뿐만 아니라 1층과 4층 바닥을 기초 삼아 2개 층 슬래브를 동시에 타설하여 공사 기간 단축 효과가 배가되었다.
이에 대한 검증으로:PSRC와 Form-PSRC의 현장 적용 시 요구되는 안정성 평가를 수행하였다. 콘크리트가 양생 되기 전 시공 시 PSRC와 Form-PSRC는 슬래브 타설 하중 혹은 횡하중을 지지해야 하므로 건축구조기준(KBC₂₀09)에서 제시하는 시공 시 하중의 지지 가능 여부로 평가하였다. 시공 하중은 수직하중 뿐 아니라 횡하중에 의한 모멘트도 작용하므로 두 가지 경우에 대해 모두 검토하였고, 시공 시 구조계산과 실제 지지 가능 하중의 비교 분석 후 구조계산의 적합성을 평가했다.

대상 데이터

PSRC가 적용된 이 현장은 총 7개 층 건물이며 지상 4개 층까지 공장에서 선 조립한 PSRC 기둥 1절주약 24 m)를 운반하여 현장 설치하고 PC 복합보를 설치하여 4층 슬래브를 선 타설하였다. 콘크리트 양생 후 완전히 합성된 24m 상공의 4층 바닥을 지붕 및 기초로 삼아 지상 1층과 지상 4층에서 공사가 동시에 진행하여 전체공사 기간을 단축할 수 있었다.

성능/효과

분석하였다. 14.7mx6.6m 바닥판에 대하여 하나의 건물에는 일반적인 철골보가 2.2m 간격으로 2개 배치되었고, 또 다른 건물에는 TSC 합성보가 1개 배치되었으며, 보 춤은 67 mm(약 10%) 감소하였다.
각각 3개의 실험실에서 상시 및 보행 진동 수준을 측정된 결과, 철골 보가 적용된 바닥 시스템은 2개의 실험실에서 ISO 기준을 초과하였으며, TSC 합성보가 적용된 바닥 시스템은 3개의 실험실 모두 ISO 기준을 만족하였다. 실험실 내 장비에 의한 진동을 고려하여.
또한, 일반적인 합성 보 바닥 시스템의 감쇠비가 3%인데 반해 TSC 합성 보 바닥 시스템의 감쇠비는 6%로써 진동을 감소시 키는 성능이 매우 우수한 결과를 보인다.
시공 하중에 대한 수직 하중 실험은 Form-PSRC와 PSRC 모두 부재 내력이 요구 내력의 12% 이상을 초과하여 구조적으로 안전함을 보였고, 편심하중 실험은 Form-PSRC의경우 실험결과가 요구 내력의 23 %를 초과하였고, PSRC 의 경우는 47 %를 초과하여 구조적으로 안전함을 보였다. 모든 실험체에 대해 시공 하중 실험결과가 구조계산에 의한 요구 내력 이상으로 나타났으므로 구조계산에 의한 PSRC와 Form-PSRC의 시공 내력 평가에서 안전함을 증명하였다.
실험실 내 장비에 의한 진동을 고려하여. 보정계수를 도출하고 구조체에 따른 상대적 진동 수준을 비교한 결과 TSC 합성보가 적용된 바닥 시스템의 진동 수준이 철골 보가 적용된 바닥 시스템의 진동 수준의 70%이었다.
시공 하중에 대한 수직 하중 실험은 Form-PSRC와 PSRC 모두 부재 내력이 요구 내력의 12% 이상을 초과하여 구조적으로 안전함을 보였고, 편심하중 실험은 Form-PSRC의경우 실험결과가 요구 내력의 23 %를 초과하였고, PSRC 의 경우는 47 %를 초과하여 구조적으로 안전함을 보였다. 모든 실험체에 대해 시공 하중 실험결과가 구조계산에 의한 요구 내력 이상으로 나타났으므로 구조계산에 의한 PSRC와 Form-PSRC의 시공 내력 평가에서 안전함을 증명하였다.
실험 결과 Form-PSRC와 PSRC 모두 시공 시 축하 중과 모멘트하중에 대해 충분히 안전함을 보였다. 시공 하중에 대한 수직 하중 실험은 Form-PSRC와 PSRC 모두 부재 내력이 요구 내력의 12% 이상을 초과하여 구조적으로 안전함을 보였고, 편심하중 실험은 Form-PSRC의경우 실험결과가 요구 내력의 23 %를 초과하였고, PSRC 의 경우는 47 %를 초과하여 구조적으로 안전함을 보였다.
이 기사의 TSC 합성보와 PSRC 합성 기둥은 재료적인 성능을 극대화할 수 있도록 계획된 합성단면으로, 기존의 철근콘크리트 구조(RC조), 철골구조(S 조), 철골철근콘크리트구조(SRC 조), PC구조(Pre-cast Concrete)의 장점들을 융합하고 각 구조형식의 단점들을 보완함으로써 구조 성능에서 비롯한 시공 성능 및 사용성능까지 획기적으로 개선하였다고 할 수 있다. 합성 단면의 부재성능에 대한 실험으로 소요 성능보다 효율적임을 입증하였고, 합성부재간 또는 합성부재와 기존 부재 간접합부의 구조적 내진 성능을 입증했으며, 시공성을 고려한 시공 중부재성능을 검증하였다.
이 기사의 TSC 합성보와 PSRC 합성 기둥은 재료적인 성능을 극대화할 수 있도록 계획된 합성단면으로, 기존의 철근콘크리트 구조(RC조), 철골구조(S 조), 철골철근콘크리트구조(SRC 조), PC구조(Pre-cast Concrete)의 장점들을 융합하고 각 구조형식의 단점들을 보완함으로써 구조 성능에서 비롯한 시공 성능 및 사용성능까지 획기적으로 개선하였다고 할 수 있다. 합성 단면의 부재성능에 대한 실험으로 소요 성능보다 효율적임을 입증하였고, 합성부재간 또는 합성부재와 기존 부재 간접합부의 구조적 내진 성능을 입증했으며, 시공성을 고려한 시공 중부재성능을 검증하였다. 기존공법들의 한계점을 개선하고 여러 공정을 축소함으로써 보다 경제적이고 시공성이 좋으며.

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