[국내논문]테이블형 다단 드롭 시스템을 이용한 저소음 보-슬래브 거푸집의 구성부재 성능 및 현장적용에 관한 실험적 연구 An Experimental Study on the Performance and Field Application of Low Noise Beam-slab Formwork using Table Type Multi-stage Drop System원문보기
콘크리트 건축물 공사에 있어, 거푸집공사는 전체공사비의 10%를 차지하는 중요한 공정이다. 최근의 건축물은 대형화, 고층화가 이루어지고 있다. 이러한 거푸집공사의 고효율과 안전성을 위하여 거푸집공정의 시스템화가 이루어지고 있으나, 여전히 인명사고와 해체공정에서 발생하는 소음 민원이 빈번히 발생하고 있으며, 이러한 문제의 해결을 위하여 대부분 해외기술에 의존하여 국내 건설현장 여건을 고려하지 않는 관계로 외면되어 기존 거푸집 공법을 답습하고 있는 실정이다. 본 연구는 공정개선, 안전성 향상 및 해체소음 저감이 가능한 슬래브, 보 전용 테이블형 다단 드롭 시스템 거푸집을 개발하고 시스템 내에 사용되는 주요 부재인 장선 멍에와 동바리의 물성을 평가하고, 이 시스템의 현장 적용을 위한 해체공정에서의 소음을 기존 공법과 비교 평가하는 연구로서 실험결과, 멍에 빔과 동바리 모두 슬래브 및 보 타설용 가설재로 사용하기에 충분한 내력이 있는 것으로 나타났으며, 평균소음도가 기존 공법에 비해 10dB(A) 이상 저감되는 것으로 확인되었으며 타설 시의 처짐량을 측정한 결과, 기존 공법 대비 처짐이 저감되는 것을 확인하였다.
콘크리트 건축물 공사에 있어, 거푸집공사는 전체공사비의 10%를 차지하는 중요한 공정이다. 최근의 건축물은 대형화, 고층화가 이루어지고 있다. 이러한 거푸집공사의 고효율과 안전성을 위하여 거푸집공정의 시스템화가 이루어지고 있으나, 여전히 인명사고와 해체공정에서 발생하는 소음 민원이 빈번히 발생하고 있으며, 이러한 문제의 해결을 위하여 대부분 해외기술에 의존하여 국내 건설현장 여건을 고려하지 않는 관계로 외면되어 기존 거푸집 공법을 답습하고 있는 실정이다. 본 연구는 공정개선, 안전성 향상 및 해체소음 저감이 가능한 슬래브, 보 전용 테이블형 다단 드롭 시스템 거푸집을 개발하고 시스템 내에 사용되는 주요 부재인 장선 멍에와 동바리의 물성을 평가하고, 이 시스템의 현장 적용을 위한 해체공정에서의 소음을 기존 공법과 비교 평가하는 연구로서 실험결과, 멍에 빔과 동바리 모두 슬래브 및 보 타설용 가설재로 사용하기에 충분한 내력이 있는 것으로 나타났으며, 평균소음도가 기존 공법에 비해 10dB(A) 이상 저감되는 것으로 확인되었으며 타설 시의 처짐량을 측정한 결과, 기존 공법 대비 처짐이 저감되는 것을 확인하였다.
In concrete construction work, formwork is an important process that accounts for 10% of the total construction cost. Recent buildings are becoming bigger and higher. In order to maximize the efficiency and safety of this formwork, the system of formworking has been systematized. However, the human ...
In concrete construction work, formwork is an important process that accounts for 10% of the total construction cost. Recent buildings are becoming bigger and higher. In order to maximize the efficiency and safety of this formwork, the system of formworking has been systematized. However, the human accidents and the noise complaints arise from dismantling processes frequently occur. In order to solve these problems, most of them are dependent on foreign technology, but they do not take into consideration the conditions of domestic construction site. In this study, we developed a table type multi-drop system form for a slab and beam which can improve the process, safety and reduction of disassembly noise, and evaluated the physical properties of the main members which are used in the system. The results of this study show that there is sufficient strength to be used as a slab and a laying material for both a yoke beam and a supporting post. The noise level is improved compared to existing method.
In concrete construction work, formwork is an important process that accounts for 10% of the total construction cost. Recent buildings are becoming bigger and higher. In order to maximize the efficiency and safety of this formwork, the system of formworking has been systematized. However, the human accidents and the noise complaints arise from dismantling processes frequently occur. In order to solve these problems, most of them are dependent on foreign technology, but they do not take into consideration the conditions of domestic construction site. In this study, we developed a table type multi-drop system form for a slab and beam which can improve the process, safety and reduction of disassembly noise, and evaluated the physical properties of the main members which are used in the system. The results of this study show that there is sufficient strength to be used as a slab and a laying material for both a yoke beam and a supporting post. The noise level is improved compared to existing method.
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문제 정의
본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 재래식 거푸집 공법 및 소음저감형 거푸집 시스템인 A공법, B공법, S공법의 특징 및 장단점을 분석하고, 본 연구의 DS 거푸집 시스템으로 시공 가능한 층고 4200㎜ 현장에서의 사용 여부를 확인하였다. Figure 2는 각 공법의 모식도를 나타낸 것이다.
본 연구의 테이블형 다단 드롭 시스템을 이루는 주요소인 받침대 빔의 하중 저항성능을 파악하기 위한 실험을 수행하였다. 받침대 빔의 제원을 Table 7, 8에 나타내었다.
제안 방법
본 연구개발 기술의 소음저감 성능을 파악하기 위하여 설계 현장에서 테이블 폼 거푸집을 해체 하는 동안에 발생하는 소음을 Table 14의 Sound level Meter(NA-27), PDA multi-function analyzer 장비를 이용하여 현장계측 실험을 실시하였다. 소음측정 실험 전경은 Figure 7, 8과 같다.
본 연구에서 개발된 공정개선, 안전성 향상 및 해체소음 저감이 가능한 슬래브, 보 전용 테이블형 다단 드롭 시스템 거푸집 시스템 내에 사용되는 주요 부재인 받침대 빔, 보 팀버 빔, 브라켓, 동바리의 물성을 평가, 타당성을 검토하고, 이 시스템의 현장 적용을 위한 해체공정에서의 소음 및 콘크리트 타설시 처짐량을 평가한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구의 테이블 폼 보와 슬래브 거푸집의 타설 중 콘크리트의 타설하중 및 작업하중에 대한 검증실험을 하기 위하여 Figure 9와 같이 슬래브 및 보 거푸집 하단 멍에 부분에 Table 15의 LVDT(변위계)를 설치하여 콘크리트 타설 중에 거푸집의 처짐에 대하여 현장 실험 및 Mock-up 실험을 실시하였다.
측정위치는 스팬이 가장 긴 부분을 선택하여 동바리로 지지한 멍에(빔) 중앙부 각 두 곳의 변위를 측정하여 평균값으로 타설 하중 및 작업하중에 대한 테이블 폼 보와 슬래브 거푸집의 타설 중 처짐 저항성을 평가하였다.
대상 데이터
본 실험은 개발 대상 기술의 구성요소로 사용되는 알루미늄 동바리를 실험길이 3810mm로 하여 실험기에 설치하고 받이판 및 바닥판의 중심을 실험기 상하 가압판의 중심에 일치시키고 평누름에 의한 압축하중 재하 실험을 실시하였다. 동바리의 제원은 Table 12, 13, 실험전경은 Figure 6과 같다.
이론/모형
동바리의 구조안전성 검토를 위하여 알루미늄 기둥가설재 기준 (ASTM 6061-T6) 및 The Specification for Aluminum Structures(The Aluminum Association), 가설재표준시방서(국토교통부 2006), Guide to Formwork for Concrete(ACI 347-04)을 참고하였으며, 고정하중, 작업하중, 설계하중을 Table 11과 같이 설정하여 구조안전성을 검토하였다.
본 실험은 연구개발 기술의 구성요소로 사용되는 알루미늄 브라켓의 최대 휨 하중 저항성능을 평가하기 위하여 KS F 8006과 KS D 3530을 준용하여 실험방법을 설계, 수행하였다. 하중 가력지점은 실험체 단부에서 100mm 이격지점이며, 변위계는 실험체 단부에서 30mm 이격지점에 설치하였다.
성능/효과
1) 받침대 빔의 휨 실험 결과에 따른 구조안전성을 검토한결과, 받침대의 내력검토에서 얻은 허용하중은 1825kg이며, 실험을 통해 얻은 허용하중은 1909kg로서 4.6%의 차이가 있어 보, 슬래브 타설용 가설재로 사용하기에충분한 내력을 가지고 있다고 판단된다.
2) 보팀버 빔의 휨 실험 결과에 따른 구조안전성을 검토한결과, 받침대의 내력검토에서 얻은 허용하중은 1370kg이며, 실험을 통해 얻은 허용하중은 1298kg로서 5.5%의 차이가 있어 보팀버 빔 또한 보, 슬래브 타설용 가설재로 사용하기에 충분한 내력을 가지고 있는 것으로 확인되었다.
3) 브라켓 휨 실험을 통한 구조안전성을 검토한 결과, 파괴하중은 2.70 kN이고, 최대하중 시 변위는 17.8㎜으로 시스템 내에서 필요한 내력을 확보한 것으로 확인되었다.
4) 본 연구를 통해 개발된 동바리의 구조안전성 검토를한 결과, 허용하중은 21.88kN이고, 작용하중은14.04kN로 1.54의 안전율을 확보하여 보, 슬래브 타설용 가설재로 사용하기에 충분한 내력을 가지고 있는것으로 확인되었다.
5) 해체 과정 동안 발생한 현장소음 측정 및 민원 이격거리에 따른 소음도 계산 결과, 기존연구의 재래식 시스템에 비하여 2∼3배 정도 낮게 나타나 본 연구 거푸집시스템의 소음저감 효과가 유효한 것으로 확인되었다.
6) 본 연구의 공법에 대하여 콘크리트 타설 중 타설 하중및 작업하중에 대한 현장적용 및 Mock-up TEST를대상으로 처짐 실험을 실시한 결과, 현장적용의 경우처짐량은 약 2.0~2.7㎜, Mock-up의 경우 약0.2~1.2㎜로 나타나 기존공법과 비교하여 처짐에 대한 저항성이 큰 것으로 확인되었다.
해체 과정 동안 발생한 본 연구 공법의 소음 시간이력은 Figure 13, 14에 나타내었다. 계측은 마이크로폰으로부터 입력받은 데이터를 PDA analyzer에 저장된 것으로 두 시스템의 계측결과를 살펴보면 제안 시스템의 계측결과는 최대 음압(Pa기준)이 기존연구의 AL 폼 시스템에 비하여 2∼3배 정도 낮게 나타났다.
기존 AL 폼 공법의 경우 소음분포도 평균이 101∼110.2 dB로 나타났으며, 본 연구의 테이블형 다단 드롭 시스템은 소음분포도 평균은 80.3~86.4dB, 최대 소음도(Lmax) 평균은 86.4dB로 계측되었다.
본 연구를 통해 개발된 동바리는 겉대와 속대로 구성되어 있어, 구조안전성 검토를 위하여 겉대와 속대의 축강성을 별도로 고려한 결과, 겉대의 강성이 속대에 비해 큰 것으로 나타나, 전체 동바리의 강성은 속대의 내력에 의해 결정되는 것으로 판단된다. 따라서 속대의 강성을 고려하여 허용하중 및 최대하중을 계산한 결과는 식 (29), (30), (31)과 같으며, 이를 작용하중 식 (32)와 비교한 결과, 식 (33)과 같이 안전율을 확보할 수 있는 것으로 확인되었다.
소음·진동관리법의 생활소음규제기준 중 공사장소음기준인(주간, 주거지역) 65dB(A)이하 기준을 만족하는 범위는 기존 AL 폼 방식의 경우 120m이상 이격되어야하며, 본 연구의 DS 공법의 경우 44m이상 이격되어야하는 것으로 나타나 기존 공법 대비 소음영향이 저감되는 것을 확인하였다.
현장 해체 과정에서의 발생하는 소음을 개발공법과 기존 AL 폼 공법이 적용된 현장에서 계측한 결과, 개발공법은 핀 제거를 위하여 망치 등으로 타격하는 경우와 작업자들이 거푸집 등을 정리하는 과정에서 던지는 등의 작업형태로 인해 주된 소음이 발생하는 것으로 나타났으며, 기존 AL 폼공법은 타격하는 작업 및 거푸집을 낙하하는 작업 등 전체적인 해체공정에서 큰 소음이 발생하는 것으로 나타났다.
현장적용의 경우 처짐량은 약 2.0~2.7㎜ , Mock-up의 경우 약 0.2~1.2㎜로 나타나 기존공법[5]과 비교하여 처짐에 대한 저항성이 큰 것으로 확인되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Al-Form이 현장에서 많이 사용되는 이유는?
특히, 건축물의 대형화, 고층화에 따라 거푸집공사의 고효율과 안전성을 위하여 거푸집공정의 시스템화가 이루어지고 있으나, 대부분 해외기술에 의존하여 국내 건설현장 여건을 고려하지 않는 관계로 외면되어 기존 거푸집 공법을 답습하고 있는 실정이다. 또한, 현재 공동주택 공사에 많이 사용되는 Al-Form은 기존의 합판을 대체하여 높은 전용횟수 및 시공성 등을 이유로 많은 현장에서 사용되고 있다. 그러나 알루미늄이라는 재질상의 특징으로 소음이 크게 발생하는 문제와 슬래브 거푸집 해체시 안전성의 문제가 제기되고 있어 개선방법에 의한 소음발생 저감 및 안전성 향상이 필요하다.
거푸집공사의 현 실정은?
건설 공사에 있어, 거푸집공사는 전체공정의 약 25%, 전체공사비의 약 10%를 차지하는 중요한 공정이다[1]. 특히, 건축물의 대형화, 고층화에 따라 거푸집공사의 고효율과 안전성을 위하여 거푸집공정의 시스템화가 이루어지고 있으나, 대부분 해외기술에 의존하여 국내 건설현장 여건을 고려하지 않는 관계로 외면되어 기존 거푸집 공법을 답습하고 있는 실정이다. 또한, 현재 공동주택 공사에 많이 사용되는 Al-Form은 기존의 합판을 대체하여 높은 전용횟수 및 시공성 등을 이유로 많은 현장에서 사용되고 있다.
DS 공법은 특히 어디에 활용도가 높은가?
본 연구의 DS 공법은 다단 드롭형 써포트와 멍에, 장선으로 구성된 테이블방식으로 이루어진 다단 드롭 다운 써포트를 이용하여 50mm씩 다단 드롭함으로 급강하(자유낙하)를 방지함으로 가설재의 파손 및 소음을 줄이고 자재 전용율을 극대화한 1∼2인 설치 및 해체가 가능한 테이블 방식으로 이루어진 슬래브 거푸집 공법이다. 특히 층고가 높은 철근콘크리트 구조물에서도 시공성과 안전성을 확보할 수 있는 공법이다.
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