최근 고층건축물에서 화재, 헬기 충돌, 지진, 부실시공 등으로 인하여 건축물 안전에 대한 문제가 대두되고 있는데 이러한 고층 콘크리트 건축물에 대한 보강을 위한 안전성을 평가하기 위해서는 콘크리트 강도에 대한 정보가 필수적이다. 이러한 강도를 평가하는 방법으로 코어채취 방법이 가장 효과적인 방법이다. 그런데 고강도 콘크리트 건축물인 경우 대부분 철근이 과밀하여 철근을 피하여 코어를 채취하는 것은 쉽지 않다. 경우에 따라서는 어쩔 수 없이 철근이 포함된 코어가 채취되는데 고강도 콘크리트 코어 강도를 평가하기 위한 연구나 규정은 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 철근이 포함된 고강도 콘크리트 코어에 대한 강도를 정확하게 평가할 수 있도록 정량적인 자료를 제시하고자 하였다. 이러한 연구를 수행하기 위하여 2종류의 콘크리트강도(40, 60MPa)와 2종류의 철근직경(10,13mm)을 대상으로 무배근을 포함한 총 15종류의 배근형식을 갖는 공시체를 준비 하였으며 압축강도 시험을 실시하였다. 결과적으로 철근 체적으로 $53.1cm^3$(직경 13mm인 철근이 4개)까지 철근이 포함된 공시체인 경우 무배근 공시체 강도의 60% 정도 까지 낮아 질 수 있다는 것을 확인하였다.
최근 고층건축물에서 화재, 헬기 충돌, 지진, 부실시공 등으로 인하여 건축물 안전에 대한 문제가 대두되고 있는데 이러한 고층 콘크리트 건축물에 대한 보강을 위한 안전성을 평가하기 위해서는 콘크리트 강도에 대한 정보가 필수적이다. 이러한 강도를 평가하는 방법으로 코어채취 방법이 가장 효과적인 방법이다. 그런데 고강도 콘크리트 건축물인 경우 대부분 철근이 과밀하여 철근을 피하여 코어를 채취하는 것은 쉽지 않다. 경우에 따라서는 어쩔 수 없이 철근이 포함된 코어가 채취되는데 고강도 콘크리트 코어 강도를 평가하기 위한 연구나 규정은 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 철근이 포함된 고강도 콘크리트 코어에 대한 강도를 정확하게 평가할 수 있도록 정량적인 자료를 제시하고자 하였다. 이러한 연구를 수행하기 위하여 2종류의 콘크리트강도(40, 60MPa)와 2종류의 철근직경(10,13mm)을 대상으로 무배근을 포함한 총 15종류의 배근형식을 갖는 공시체를 준비 하였으며 압축강도 시험을 실시하였다. 결과적으로 철근 체적으로 $53.1cm^3$(직경 13mm인 철근이 4개)까지 철근이 포함된 공시체인 경우 무배근 공시체 강도의 60% 정도 까지 낮아 질 수 있다는 것을 확인하였다.
Recently, the safety issue of high-rise concrete buildings damaged by fire, helicopter collisions, earthquakes, and faulty construction has attracted a great deal of interest. It is essential to know the strength of the concrete in order to accurately evaluate its safety for the reinforcement of the...
Recently, the safety issue of high-rise concrete buildings damaged by fire, helicopter collisions, earthquakes, and faulty construction has attracted a great deal of interest. It is essential to know the strength of the concrete in order to accurately evaluate its safety for the reinforcement of these buildings. The core drilling method is considered to be the most effective method of assessing the compressive strength of concrete. However, it is very difficult to retrieve the core without the reinforcing bars, because buildings made with high-strength concrete are overcrowded with reinforcing bars. These reinforcing bars are often present in the core specimens, but there are few research studies and no regulations concerning the assessment of the strength of the concrete for high-strength core specimens within reinforcing bars. The purpose of this study is to investigate the effects of the reinforcement arrangement on the strength of the concrete and to present the quantitative values. To complete this research, the compressive strengths of different types of concrete with two different strengths (40 MPa and 60 MPa), two reinforcing bar diameters (10 mm and 12 mm), and 15 types of specimens with or without reinforcement arrangements were prepared and tested. As a result, the strength of the cylinders whose volume is less than or equal to the reinforcement volume of $53.1cm^3$ (about 4 - 13 mm) was predicted to have a low value of up to 60% of the strength of the cylinders without reinforcement.
Recently, the safety issue of high-rise concrete buildings damaged by fire, helicopter collisions, earthquakes, and faulty construction has attracted a great deal of interest. It is essential to know the strength of the concrete in order to accurately evaluate its safety for the reinforcement of these buildings. The core drilling method is considered to be the most effective method of assessing the compressive strength of concrete. However, it is very difficult to retrieve the core without the reinforcing bars, because buildings made with high-strength concrete are overcrowded with reinforcing bars. These reinforcing bars are often present in the core specimens, but there are few research studies and no regulations concerning the assessment of the strength of the concrete for high-strength core specimens within reinforcing bars. The purpose of this study is to investigate the effects of the reinforcement arrangement on the strength of the concrete and to present the quantitative values. To complete this research, the compressive strengths of different types of concrete with two different strengths (40 MPa and 60 MPa), two reinforcing bar diameters (10 mm and 12 mm), and 15 types of specimens with or without reinforcement arrangements were prepared and tested. As a result, the strength of the cylinders whose volume is less than or equal to the reinforcement volume of $53.1cm^3$ (about 4 - 13 mm) was predicted to have a low value of up to 60% of the strength of the cylinders without reinforcement.
따라서 본 연구에서는 고강도 콘크리트 건축물의 안전성을 확보하고자 하는 엔지니어링 회사, 건설시공사, 안전진단 및 보수·보강관련 회사에 철근이 포함된 고강도 콘크리트 코어에 대한 콘크리트 강도를 정확하게 평가할 수 있도록 콘크리트 강도, 철근 직경, 배근 위치, 철근량을 변수로 한 공시체에 대한 강도실험을 통하여 우리나라 실정에 맞는 철근의 영향을 고려할 수 있는 정량적인 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
철근이 고강도 콘크리트에 미치는 영향을 파악하기 위하여 2종류의 철근 직경(10, 13㎜)과 2종류의 고강도 콘크리트 강도(40, 60MPa)를 대상으로 무배근 공시체와 14종류의 배근을 가진 실린더공시체를 제작하고 재령 28일에 압축강도 시험을 실시하였다.
대상 데이터
콘크리트 강도는 초고층 콘크리트 건물에 사용될 고강도 콘크리트를 예상하여 40MPa와 60MPa급 콘크리트를 사용하였다. 철근은 일반적으로 벽이나 슬래브에서 코어를 채취하는 경우가 많으므로 벽이나 슬래브에 많이 쓰이는 SD 400 D10과 D13으로 2종류의 철근을 선택하였다.
콘크리트 강도는 초고층 콘크리트 건물에 사용될 고강도 콘크리트를 예상하여 40MPa와 60MPa급 콘크리트를 사용하였다. 철근은 일반적으로 벽이나 슬래브에서 코어를 채취하는 경우가 많으므로 벽이나 슬래브에 많이 쓰이는 SD 400 D10과 D13으로 2종류의 철근을 선택하였다.
데이터처리
2와 같이 고정시켰다. 공시체는 콘크리트를 타설한 후 그 다음날 탈형하여 연마하고 기중양생을 실시하였으며 재령 28일에 압축강도 시험을 실시하였다.
성능/효과
(1) 콘크리트 강도에 따른 편차는 40MPa급 보다 60MPa급에서 크게 나타나는 경향을 보여주고 있으며 철근 직경에 따른 강도편차는 13㎜의 배근인 경우가 10㎜ 배근인 경우가 보다 크게 나타나고 있다.
(2) 삽입된 철근 수량이 같은 경우 철근이 공시체 중앙부 중앙에 배근된 경우의 콘크리트 강도가 가장 낮은 경향을 보여주었다.
(3) 전체적으로 철근체적이 클수록 콘크리트 강도는 낮게 나타나는 경향을 보여주고 있다.
(4) 전체적으로 무배근 공시체에 대하여 철근이 포함된 공시체의 강도비는 40MPa급인 경우 60~101%, 60MPa급인 경우 69~107%인 분포를 보여주고 있다.
후속연구
본 연구를 통한 구체적인 연구성과는 콘크리트 강도, 철근 직경, 배근 위치, 철근 개수를 변수로 철근이 포함된 고강도 콘크리트 공시체에 대한 콘크리트 강도를 정확하게 평가가능하게 되었으며, 국내외적으로 고강도 콘크리트의 실린더(코어)에 배근 영향을 고려한 연구성과가 전무한 실정에서 콘크리트 강도에 철근의 영향을 평가하는 정량적인 기준제시는 이루어 졌다고 판단된다. 이러한 연구성과를 통하여 고강도 콘크리트 구조물에서 밀실하게 철근이 배근 되어 어쩔 수 없이 코어에 철근이 포함되는 경우에도 정량적인 강도평가가 가능할 수 있으리라 기대가 된다.
향후 본 연구결과는 다양한 배근 형식으로 제작된 슬래브에 채취된 코어의 압축강도실험과 비교분석하여 최종적으로 현장에 적용 가능한 철근이 포함된 코어에 대한 강도기준을 제시하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
철골을 이용한 건축의 장점은?
이러한 초고층 건축물이 거주성과 경제성이 최우선적으로 고려될 때는 철근 콘크리트 구조물로 건축되어진다. 물론 빠른 공기의 장점으로 인하여 철골로 지어지는 경우도 적지 않지만 기초부분이나 지하부분은 콘크리트 구조를 선택하며, 이때 사용되는 콘크리트는 고강도가 필수적이다. 고강도 콘크리트는 보통강도 콘크리트보다 2∼4배 이상의 강도를 가지며 콘크리트 강도를 정확히 평가하는 것은 곧 건축물의 안전성과 직결된다.
아시아 지역의 대표적인 랜드마크의 예는 무엇이 있는가?
최근 전 세계적으로 유명 도시들은 도시경쟁력 강화, 도시이미지 향상, 관광 및 경제 활성화 등을 위해 랜드마크로 초고층 빌딩을 요구하고 있으며 특히 아시아 지역을 중심으로 활발히 건설되었거나 건설중이다. 최근에 건설된 대표적인 건축물로 아랍에미리트의 부르즈 할리파(Burj Khalifa, 162층), 대만의 타이페이 101(Taipei 101, 101층), 말레이시아의 페트로나스 트윈 타워(Petronas Twin Tower, 88층) 등이 있으며 국내에서는 최근 롯데월드타워(지상 123층, 555m)가 최고층으로 건설되어 졌다. 이러한 초고층 건축물이 거주성과 경제성이 최우선적으로 고려될 때는 철근 콘크리트 구조물로 건축되어진다.
거주성과 경제성을 우선적으로 고려할 때 초고층 건축물에 주로 사용하는 재료는 무엇인가?
최근에 건설된 대표적인 건축물로 아랍에미리트의 부르즈 할리파(Burj Khalifa, 162층), 대만의 타이페이 101(Taipei 101, 101층), 말레이시아의 페트로나스 트윈 타워(Petronas Twin Tower, 88층) 등이 있으며 국내에서는 최근 롯데월드타워(지상 123층, 555m)가 최고층으로 건설되어 졌다. 이러한 초고층 건축물이 거주성과 경제성이 최우선적으로 고려될 때는 철근 콘크리트 구조물로 건축되어진다. 물론 빠른 공기의 장점으로 인하여 철골로 지어지는 경우도 적지 않지만 기초부분이나 지하부분은 콘크리트 구조를 선택하며, 이때 사용되는 콘크리트는 고강도가 필수적이다.
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