[논문]비정형 건축물을 위한 가설구조시스템의 설계 인자 분석

채성민; 이창환; 정광량

doi:10.9712/kass.2018.18.1.85

비정형 건축물을 위한 가설구조시스템의 설계 인자 분석
Study on Design Factors of System Support for Irregular Shaped Structures 원문보기

한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.18 no.1, 2018년, pp.85 - 92

채성민 (동양구조안전기술 연구소) , 이창환 (부경대학교 건축공학과) , 정광량 (동양구조안전기술)

Abstract ▼ AI-Helper

Construction techniques and materials are developing and structures are designed to be irregular shaped, and therefore more detailed structural analysis is required. The purpose of this study is to analyze the cause of accidents related to falsework systems during construction and discuss prevention methods in order to prevent accidents relate to prefabricated shoring system during construction. In this paper structural analysis was conducted to study the influence of slab irregularity on system supports and analysis to investigate the participation of the bracing in the system support.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

슬래브 경사도를 20% 이내의 범위에서 변화시켰으며, 시스템 동바리의 안전성이 확보되지 않는 경우 수직재의 간격을 줄여 재설계를 수행하였다. 또한 가새 배치에 따른 영향도 함께 검토되었다.
이 연구에서는 시스템 동바리의 사고 사례에 대한 분석을 수행하였고, 이에 기반하여 비정형 건물에 대한 시스템 동바리 설계 시 검토되어야 하는 인자에 대한 영향성을 검토하였다. 주요 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다.
이러한 배경으로, 이 연구에서는 가설구조시스템과 관련하여 발생한 사고 사례에 대해 사고의 원인과 예방대책을 분석하며, 현행 구조검토 절차에서 고려하지 않고 있는 영향 인자들에 대한 검토를 수행한다.
이러한 배경으로, 이 연구에서는 슬래브 경사도가 시스템 동바리 설계에 미치는 영향을 검토하기 위해 해석적인 연구를 수행하였다. 슬래브 경사도를 20% 이내의 범위에서 변화시켰으며, 시스템 동바리의 안전성이 확보되지 않는 경우 수직재의 간격을 줄여 재설계를 수행하였다.
이러한 배경으로, 이 연구에서는 가설구조시스템과 관련하여 발생한 사고 사례에 대해 사고의 원인과 예방대책을 분석하며, 현행 구조검토 절차에서 고려하지 않고 있는 영향 인자들에 대한 검토를 수행한다. 이를 바탕으로 안전하고 효율적인 가설구조시스템의 설계를 위해 구조검토에 필요한 해석 인자를 제시하고자 한다.

제안 방법

그러나 시스템 동바리가 작용하중에 대한 안전성이 확인된 후에는, 가설공사표준시방서2)에 근거하여 일부 가새를 제거하여 최소한의 가새가 배치되도록 수정하여 재검토를 수행하였다[Fig. 8].
75kN/m² 의 작업하중을 고려하였고, 수평하중은 수직하중의 2%로 적용하여 구조검토를 수행하였다. 또한 안정적 시스템 동바리를 구성한 후, 수평하중 저항에 대한 구조적 기여가 적은 가새를 제거하여 효율적인 가설구조시스템으로 재설계를 수행하였다.
수직재는 연결철물(연결 핀)을 사용하여 수직재를 견고하게 연결하고, 연결 부위가 탈락 또는 꺾어지지 않도록 했어야 하나, 수직재의 연결철물(연결핀)을 설치하지 않아 좌굴 발생 시 연결 부분이 먼저 이탈되며 붕괴의 원인이 되었다. 또한 좌굴 길이를 전체가 아닌 단위 길이로 검토하였고, 수평변위의 발생으로 타설 시 수직하중 에 의한 편심이 작용하며 붕괴로 이어졌다.
이러한 배경으로, 이 연구에서는 슬래브 경사도가 시스템 동바리 설계에 미치는 영향을 검토하기 위해 해석적인 연구를 수행하였다. 슬래브 경사도를 20% 이내의 범위에서 변화시켰으며, 시스템 동바리의 안전성이 확보되지 않는 경우 수직재의 간격을 줄여 재설계를 수행하였다. 또한 가새 배치에 따른 영향도 함께 검토되었다.
슬래브가 평평한 경우와 10%, 15% 및 20%의 슬래브 경사도를 갖는 가설구조시스템에 대하여 개별적으로 검토하였다. [Table 7]에 제시된 강관 재료의 항복강도 및 인장강도는 KS D 3566⁷⁾을 따랐다.
슬래브의 비정형성을 단순화하기 위해 경사도를 변수로 설정하였고, [Fig. 8]과 같이 슬래브 경사 0%, 10%, 15% 및 20%에 대하여 구조검토를 수행하였다. 실제 비정형 건물은 20%를 넘는 경사도 및 비선형적 경사 특성을 가질 수 있는데, 이러한 경우에 대해서는 별도의 상세 검토가 필요하다.
수직재의 간격이 좁을수록 시스템 동바리의 성능과 안전성은 높아지지만, 부재 개수가 늘어나기 때문에 설치 및 관리가 어려워지고 작업성이 낮아지게 된다. 이 검토에서는 수직재의 초기 간격을 1.8m로 하였고, 구조성능을 만족하지 못하는 경우 기성 제품 모듈에 맞추어 간격을 감소시키는 방향으로 진행하였다.
를 참조하여 설정하였으며, [Table 6]에 요약되어 있다. 장비를 고려하여 3.75kN/m² 의 작업하중을 고려하였고, 수평하중은 수직하중의 2%로 적용하여 구조검토를 수행하였다. 또한 안정적 시스템 동바리를 구성한 후, 수평하중 저항에 대한 구조적 기여가 적은 가새를 제거하여 효율적인 가설구조시스템으로 재설계를 수행하였다.
[Table 7]에 제시된 강관 재료의 항복강도 및 인장강도는 KS D 3566⁷⁾을 따랐다. 지점 및 절점 조건에 대해서는, 가설공사표준시방서²⁾ 에 따라 받침 부는 힌지단으로 설정하였고, 수직재와 수직재는 연속, 수직재와 수평재는 핀, 수직재와 가새는 핀 연결하였다. 허용응력설계법에 대한 설계 기준⁸⁾을 적용하여 구조검토를 수행하였다.

대상 데이터

표준 해석 모델은 9m 길이와 4m 높이의 가설구조시스템이다. 수평재와 가새는 가설공사표준시방서²⁾를 참조하여 배치하였으며, 제조사에서 생산하는 사양에 맞는 부재를 사용하였다[Table 5].
표준 해석 모델은 9m 길이와 4m 높이의 가설구조시스템이다. 수평재와 가새는 가설공사표준시방서²⁾를 참조하여 배치하였으며, 제조사에서 생산하는 사양에 맞는 부재를 사용하였다[Table 5].

이론/모형

[Table 7]에 제시된 강관 재료의 항복강도 및 인장강도는 KS D 35667)을 따랐다.
지점 및 절점 조건에 대해서는, 가설공사표준시방서²⁾ 에 따라 받침 부는 힌지단으로 설정하였고, 수직재와 수직재는 연속, 수직재와 수평재는 핀, 수직재와 가새는 핀 연결하였다. 허용응력설계법에 대한 설계 기준⁸⁾을 적용하여 구조검토를 수행하였다.

성능/효과

1) 시스템 동바리 설계에 대한 구조검토가 충분히 이루어지지 않거나, 시스템 동바리의 구조계획 및 조립도를 준수하지 않는 경우 사고로 이어질 수 있다.
3) 구조검토를 통해 가새의 영향이 크지 않은 구간에 대해서는 일부 가새를 제거할 수 있으나, 전체 구조물의 안정성을 위해서 양쪽 끝에 위치한 가새는 반드시 배치되어야 한다.
따라서 최적 설계를 위해 [Fig. 8]과 같은 형태로 일부의 가새를 제거하여 재검토를 수행하였고, 이때 가새재의 응력비는 0.23~0.39 수준으로 증가하였지만 수직재와 수평재의 안전성에는 영향을 주지 않았다.
초기 검토 모델에 대해서는 가새재의 응력비가 0.1~0.2 수준으로, 충분한 구조적 안전성을 보유하고 있었다. 따라서 최적 설계를 위해 [Fig.

후속연구

2) 슬래브 경사가 없을 때 동바리의 구조성능이 만족되더라도, 경사도가 증가하면 하중효과가 추가되어 시스템 동바리, 특히 수직재의 안전성이 우려 될 수 있으므로, 이를 고려하여 수직재 간격이 검토되어야 한다.
이 연구에서는 하중이 보수적으로 고려되었고, 구조물의 비정형성 또한 슬래브의 경사도를 통해 단순하게 반영되었다. 그러나 구조물의 형상에 따라 이 연구에서 고려되지 않은 다양한 인자들이 시스템 동바리의 거동에 영향을 미칠 수 있으며, 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	가설구조시스템은 무엇인가?	가설구조시스템은 콘크리트 구조물의 시공 중 하중을 지지하는 역할을 하며, 작업자들과 구조물의 안전에 중요한 요소이다. 그럼에도 불구하고, 가설 구조물의 설계와 시공에 대해서는 영구 구조물에 비해 관심이 적으며, 미흡한 부분도 있는 것이 일반적인 실정이다.
	비정형 건축물은 상세한 검토가 수행되야 하는 이유는 무엇인가?	특히 비정형 건축물의 경우, 슬래브의 경사도 및 비정형성이 커질수록 가설구조시스템의 설계에 미치는 영향이 커질 수 있기 때문에, 상세한 검토가 수행될 필요가 있다. 이러한 배경으로, 이 연구에서는 가설구조시스템과 관련하여 발생한 사고 사례에 대해 사고의 원인과 예방대책을 분석하며, 현행 구조검토 절차에서 고려하지 않고 있는 영향 인자들에 대한 검토를 수행한다.
	시스템 동바리의 사고 사례에 대한 분석을 수행하였고, 이에 기반하여 비정형 건물에 대한 시스템 동바리 설계 시 검토되어야 하는 인자에 대한 영향성을 검토한 결과는 무엇인가?	1) 시스템 동바리 설계에 대한 구조검토가 충분히 이루어지지 않거나, 시스템 동바리의 구조계획 및 조립도를 준수하지 않는 경우 사고로 이어질 수 있다. 2) 슬래브 경사가 없을 때 동바리의 구조성능이 만족되더라도, 경사도가 증가하면 하중효과가 추가되어 시스템 동바리, 특히 수직재의 안전성이 우려 될 수 있으므로, 이를 고려하여 수직재 간격이 검토되어야 한다. 3) 구조검토를 통해 가새의 영향이 크지 않은 구간에 대해서는 일부 가새를 제거할 수 있으나, 전체 구조물의 안정성을 위해서 양쪽 끝에 위치한 가새는 반드시 배치되어야 한다.

참고문헌 (8)

Construction Technology Promotion Act, Law No. 15112, 2017
Ministry of Land, Infrastructure and Transportation, Standard Specification for Temporary Works, 2016
Korea Occupational Safety and Health Agency, "Accident Investigation Report: Gymnasium Construction Site", 2015
Korea Occupational Safety and Health Agency, "Accident Investigation Report: Park Facility Construction", 2006
Korea Occupational Safety and Health Agency, "Accident Investigation Report: Warehouse Construction", 2011
Chung, D. H., Kim, G. Y., & Won, J. H., "Effects of Minimum Horizontal Load on Structural Safety of System Supports", Journal of the Korean Society of Safety, Vol.30, No.5, pp.37-43, 2015

원문보기 상세보기
Korean Standards Association, "KS D 3566 Carbon steel tubes for general structural purposes", 2017
Korean Society of Steel Construction, Korean steel structure design code, 2003

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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