고강도 철근 사용에 따른 순수 철근량에 대한 정착 및 이음 철근량 비교 Comparison of Pure Reinforcement Quantity to Development & Splice Reinforcement Quantity using High-strength Reinforcing Bars원문보기
초고층 및 장경간 등 대형 구조물에 대한 시공시 부재의 품질이 저하될 정도로 과다한 철근이 배근되고 있다는 문제점이 제기되고 있으며, 최근 건축되고 있는 초고층 건축물에서는 건물의 안정성과 내구성 등을 감안하여 사용 재료의 강도도 점차 증가하고 있다. 초고층 및 장경간 구조물의 시공에서 고강도 철근을 사용할 경우 기존의 일반 강도 철근에 비해 배근량 감소로 인하여 부재에서 배근 간격에도 여유를 줄 수 있어 시공성 향상, 공기단축, 접합부 상세가 간소화 되는 장점이 있다. 이 연구에서는 SD500, SD600 철근을 국내에서 설계되었거나 시공되어진 라멘 구조 형식의 지하주차장 건축물에 적용하여 각 부재별로 철근의 강도에 따른 순수 철근량에 대한 정착 및 이음 철근량 증감을 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 계산된 철근의 정착 및 이음 물량은 사용철근의 강도가 증가함에 따른 정착 및 이음길이의 증가량과 순수 물량의 감소비율, 사용철근의 직경이 줄였을 때의 단면적 감소 등의 요인들에 의해 정착 및 이음 물량이 결정되었으며, 전체적으로 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율이 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 보의 정착 및 이음 물량이 전체 정착 및 이음 물량에 미치는 영향이 크기 때문으로 판단된다. 한편 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율에서 SD400과 SD500의 차이와 SD400과 SD600의 차이가 미미하여 철근의 정착 및 이음 물량이 강도 증가에 따른 전체 철근 물량의 증감에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 파악되었다.
초고층 및 장경간 등 대형 구조물에 대한 시공시 부재의 품질이 저하될 정도로 과다한 철근이 배근되고 있다는 문제점이 제기되고 있으며, 최근 건축되고 있는 초고층 건축물에서는 건물의 안정성과 내구성 등을 감안하여 사용 재료의 강도도 점차 증가하고 있다. 초고층 및 장경간 구조물의 시공에서 고강도 철근을 사용할 경우 기존의 일반 강도 철근에 비해 배근량 감소로 인하여 부재에서 배근 간격에도 여유를 줄 수 있어 시공성 향상, 공기단축, 접합부 상세가 간소화 되는 장점이 있다. 이 연구에서는 SD500, SD600 철근을 국내에서 설계되었거나 시공되어진 라멘 구조 형식의 지하주차장 건축물에 적용하여 각 부재별로 철근의 강도에 따른 순수 철근량에 대한 정착 및 이음 철근량 증감을 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 계산된 철근의 정착 및 이음 물량은 사용철근의 강도가 증가함에 따른 정착 및 이음길이의 증가량과 순수 물량의 감소비율, 사용철근의 직경이 줄였을 때의 단면적 감소 등의 요인들에 의해 정착 및 이음 물량이 결정되었으며, 전체적으로 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율이 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 보의 정착 및 이음 물량이 전체 정착 및 이음 물량에 미치는 영향이 크기 때문으로 판단된다. 한편 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율에서 SD400과 SD500의 차이와 SD400과 SD600의 차이가 미미하여 철근의 정착 및 이음 물량이 강도 증가에 따른 전체 철근 물량의 증감에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 파악되었다.
Whilst it is common to construct high-rise buildings and long-span structures in the construction and building industry, there might be a number of problems such as excessive re-bars arrangement, deterioration of concrete quality, unnecessary quantity take-off and so forth. As these types of buildin...
Whilst it is common to construct high-rise buildings and long-span structures in the construction and building industry, there might be a number of problems such as excessive re-bars arrangement, deterioration of concrete quality, unnecessary quantity take-off and so forth. As these types of buildings and structures are getting more popular, it is widespread to apply high-strength materials such as high-strength concrete and re-bars to sustain durability and stability. This research aims to investigate the effectiveness of the high-strength reinforcing bars on the underground parking in a rigid-frame structure. In this study, the reinforcing bars with different yield strength were applied to corroborate the usefulness and practicability of the high-strength re-bars on the underground parking in a rigid-frame structure. The test results show that the quantity of reinforcement bars is lowered, as the yield strength of the re-bars are grown in general. However, the quantity of reinforcement bars on the development and splice has a tendency to increase slightly. Despite of the increase of the development and splice, the total quantity of reinforcing bars was reduced since the increasing ration of the pure quantity is higher than the development and splice. Base on the test results, it would be possible to achieve the reduction of reinforcing bars arrangement and lowering the amount of work to be done during a construction phase. Moreover, the reduced amount of bar arrangement will make it possible to improve workability and constructability of reinforced concrete structures. Ultimately, we will be able to attain improved quality and efficiency of construction using reinforced concrete.
Whilst it is common to construct high-rise buildings and long-span structures in the construction and building industry, there might be a number of problems such as excessive re-bars arrangement, deterioration of concrete quality, unnecessary quantity take-off and so forth. As these types of buildings and structures are getting more popular, it is widespread to apply high-strength materials such as high-strength concrete and re-bars to sustain durability and stability. This research aims to investigate the effectiveness of the high-strength reinforcing bars on the underground parking in a rigid-frame structure. In this study, the reinforcing bars with different yield strength were applied to corroborate the usefulness and practicability of the high-strength re-bars on the underground parking in a rigid-frame structure. The test results show that the quantity of reinforcement bars is lowered, as the yield strength of the re-bars are grown in general. However, the quantity of reinforcement bars on the development and splice has a tendency to increase slightly. Despite of the increase of the development and splice, the total quantity of reinforcing bars was reduced since the increasing ration of the pure quantity is higher than the development and splice. Base on the test results, it would be possible to achieve the reduction of reinforcing bars arrangement and lowering the amount of work to be done during a construction phase. Moreover, the reduced amount of bar arrangement will make it possible to improve workability and constructability of reinforced concrete structures. Ultimately, we will be able to attain improved quality and efficiency of construction using reinforced concrete.
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문제 정의
또한 SD500, SD600 철근의 사용 시 철근 물량의 증감량을 정량적으로 판단하기 위한 자료가 부족한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 SD500, SD600 철근을 국내에서 설계되었거나 시공되어진 라멘 구조 형식의 지하주차장 건축물에 적용하여 각 부재별로 철근의 강도에 따른 순수 철근에 대한 정착 및 이음 철근의 증감량을 비교 분석하고자 한다.
제안 방법
고강도 철근 사용에 따른 순수 철근량에 대한 정착 및 이음 철근량을 비교하기 위하여 철근콘크리트 구조물 중 라멘 구조 형식의 지하주차장 건축물을 선정하여, 고강도 철근의 사용으로 인해 증감되는 철근량(순수 물량+정착이음)을 분석하였다.
마지막으로 ⑤ 기초에는 SD400, SD500은 D16, D19, D22 철근과 SD600은 D13, D16, D19 철근을 사용하였다. 그리고 고강도 철근을 사용할 때 부재력에 의한 철근 감소량과 정착 및 이음에 의한 철근 증가량을 고려한 전체 철근 감소량을 산정하였으며, SD600에 대한 철근량 산정 시 전단철근의 강도는 SD500을 적용하였다.
주철근의 강도는 SD400, SD500, SD600을 적용하고 전단철근의 강도는 SD400, SD500을 적용하였으며, SD600에 대한 철근량 산정 시 주철근의 강도는 SD600을 적용하였고 전단철근의 강도는 SD500을 적용하였다. 또한 강도별 철근량에 대한 비교를 위해 모든 직경의 철근을 SD400, SD500, SD600에 각각 적용하였을 때와 D10, D13 철근은 SD400 적용, D16 철근 이상은 각각 SD400, SD500, SD600을 적용하였을 때, D10, D13 철근은 SD500 적용, D16 철근 이상은 각각 SD500, SD600을 적용하였을 때를 분석하였다.
부재 및 강도별 철근량을 분석하기 위하여 먼저 SD400, SD500, SD600을 사용할 때 각 부재별 실제 부재력에 의한 순수 물량과 정착 및 이음길이를 산정하였다. 여기에서 강도별 사용된 철근을 정리하면 ① 슬래브는 SD400, SD500은 D10, D13, D16 철근, SD600은 D10, D13 철근을 사용하였으며, ② 보의 주철근으로 SD400은 D25 철근, SD500은 D22 철근, SD600은 D19 철근을 사용하였고, 전단철근으로는 SD400, SD500으로 D13 철근을 사용하였다.
주철근의 강도는 SD400, SD500, SD600을 적용하고 전단철근의 강도는 SD400, SD500을 적용하였으며, SD600에 대한 철근량 산정 시 주철근의 강도는 SD600을 적용하였고 전단철근의 강도는 SD500을 적용하였다. 또한 강도별 철근량에 대한 비교를 위해 모든 직경의 철근을 SD400, SD500, SD600에 각각 적용하였을 때와 D10, D13 철근은 SD400 적용, D16 철근 이상은 각각 SD400, SD500, SD600을 적용하였을 때, D10, D13 철근은 SD500 적용, D16 철근 이상은 각각 SD500, SD600을 적용하였을 때를 분석하였다.
철근콘크리트 구조물 중 라멘 구조 형식의 지하주차장 건축물을 선정하여 고강도 철근 사용에 따른 정착 및 이음 철근 량의 증감량을 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
여기에서 강도별 사용된 철근을 정리하면 ① 슬래브는 SD400, SD500은 D10, D13, D16 철근, SD600은 D10, D13 철근을 사용하였으며, ② 보의 주철근으로 SD400은 D25 철근, SD500은 D22 철근, SD600은 D19 철근을 사용하였고, 전단철근으로는 SD400, SD500으로 D13 철근을 사용하였다. ③ 기둥의 주철근으로 SD400, SD500, SD600 모두 D22 철근을 사용하였고, 띠철근으로는 SD400, SD500으로 D10 철근을 사용하였으며, ④ 지하벽체에서는 수직철근으로 SD400, SD500, SD600 모두 D13, D16 철근을 사용하였으며, 수평철근으로는 SD400, SD500으로 D10, D13 철근을 사용하였다. 마지막으로 ⑤ 기초에는 SD400, SD500은 D16, D19, D22 철근과 SD600은 D13, D16, D19 철근을 사용하였다.
③ 기둥의 주철근으로 SD400, SD500, SD600 모두 D22 철근을 사용하였고, 띠철근으로는 SD400, SD500으로 D10 철근을 사용하였으며, ④ 지하벽체에서는 수직철근으로 SD400, SD500, SD600 모두 D13, D16 철근을 사용하였으며, 수평철근으로는 SD400, SD500으로 D10, D13 철근을 사용하였다. 마지막으로 ⑤ 기초에는 SD400, SD500은 D16, D19, D22 철근과 SD600은 D13, D16, D19 철근을 사용하였다. 그리고 고강도 철근을 사용할 때 부재력에 의한 철근 감소량과 정착 및 이음에 의한 철근 증가량을 고려한 전체 철근 감소량을 산정하였으며, SD600에 대한 철근량 산정 시 전단철근의 강도는 SD500을 적용하였다.
부재 및 강도별 철근량을 분석하기 위하여 먼저 SD400, SD500, SD600을 사용할 때 각 부재별 실제 부재력에 의한 순수 물량과 정착 및 이음길이를 산정하였다. 여기에서 강도별 사용된 철근을 정리하면 ① 슬래브는 SD400, SD500은 D10, D13, D16 철근, SD600은 D10, D13 철근을 사용하였으며, ② 보의 주철근으로 SD400은 D25 철근, SD500은 D22 철근, SD600은 D19 철근을 사용하였고, 전단철근으로는 SD400, SD500으로 D13 철근을 사용하였다. ③ 기둥의 주철근으로 SD400, SD500, SD600 모두 D22 철근을 사용하였고, 띠철근으로는 SD400, SD500으로 D10 철근을 사용하였으며, ④ 지하벽체에서는 수직철근으로 SD400, SD500, SD600 모두 D13, D16 철근을 사용하였으며, 수평철근으로는 SD400, SD500으로 D10, D13 철근을 사용하였다.
이론/모형
부재설계에 적용된 기준은 콘크리트구조설계기준(KCI 2012)이며, 관련 기준에 대한 분석은 부록에서 보는 바와 같다.
성능/효과
1) 계산된 철근의 정착 및 이음 물량은 사용철근의 강도가 증가함에 따른 정착 및 이음길이의 증가량과 순수 물량의 감소비율, 사용철근의 직경이 줄였을 때의 단면적 감소 등의 요인들에 의해 정착 및 이음 물량이 결정되었다.
2) 슬래브에서 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 SD400의 경우 8.58%, SD500의 경우 9.19%, SD600의 경우 9.63%로 증가하는 경향을 보였다. 슬래브에서 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 다른 부재에 비해 가장 작게 나타났는데 이는 철근의 직경이 대부분 D10과 D13으로 정착 및 이음길이가 작기 때문이다.
3) 보에서 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 SD400의 경우 10.82%, SD500의 경우 11.67%, SD600의경우 9.04%로 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD400대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 SD400에서 SD600으로 갈수록 보 철근의 직경을 D25에서 D19로 줄임으로써 정착길이 산정 시 고려되는 인자 중 철근의 크기 계수가 1.
4) 기둥에서 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 SD400의 경우 40.15%, SD500의 경우 49.28%, SD600의 경우 58.02%로 증가량이 가장 컸는데 이는 철근의 직경을 모두 D22를 사용하여 강도가 높아질수록 정착 및 이음길이가 증가하였기 때문이다.
5) 벽체에서 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 SD400의 경우 14.92%, SD500의 경우 18.33%, SD600의경우 17.78%로 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 강도가SD500에서 SD600으로 높아짐에 따라 철근직경을 줄여서 설계하고 또한 강도가 높아짐에 따라 순수 물량도 감소하기 때문이다.
6) 기초에서 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 SD400의 경우 25.41%, SD500의 경우 28.84%, SD600의경우 28.75%로 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 벽체와 마찬가지로 강도가 SD500에서 SD600으로 높아짐에 따라 철근직경을 줄여서 설계하고 또한 강도가 높아짐에 따라 순수 물량도 감소하기 때문이다.
7) 전체적으로 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 SD400의 경우 17.55%, SD500의 경우 20.23%, SD600의경우 19.85%로 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 보의 정착 및 이음 물량이 전체 정착 및 이음 물량에 미치는 영향이 크기 때문으로 판단된다.
1.2 보
보의 주철근에 순수 물량과 정착 및 이음으로 사용된 철근량과 전단철근에 사용된 철근량은 Table 4에서 보는 바와 같이 SD400 기준으로 SD500은 20.1%, SD600은 31.1% 감소하였다
. 또한 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 SD400의 경우 12.
슬래브에서 순수 물량과 정착 및 이음으로 사용된 철근량은 Table 3에서 보는 바와 같고, 순수 물량에 대한 정착 및 이음에 사용된 철근량의 비율은 SD400 기준으로 SD500은 20.7%, SD600은 30.2% 감소하였다. 또한 순수 물량에 대한 정착 및이음 물량의 비율은 SD400의 경우 8.
전체적으로 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 Table 8과 Fig. 2에서 보는 바와 같이 SD400의 경우 17.55%, SD500의 경우 20.23%, SD600의 경우 19.85%로 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다.
이는 보의 정착 및 이음 물량이 전체 정착 및 이음 물량에 미치는 영향이 크기 때문으로 판단된다. 한편 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율에서 SD400과 SD500의 차이는 2.68%, SD400과 SD600의 차이는 2.3%로 그 차이가 미미하여 철근의 정착 및 이음 물량이 강도 증가에 따른 전체 철근 물량의 증감에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 파악되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
슬래브에서 순수 물량에 대한 정착 이음물량의 비율이 작은 이유는?
63%로 증가하는 경향을 보였다. 슬래브에서 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율은 다른 부재에 비해 가장 작게 나타났는데 이는 철근의 직경이 대부분 D10과D13으로 정착 및 이음길이가 작기 때문이다.
고강도 철근 사용시 전체적으로 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율이 감소한 이유는?
85%로 SD400대비 SD500의 경우는 증가하였지만 SD500대비 SD600의 경우는 감소하였다. 이는 보의 정착 및 이음 물량이 전체 정착 및 이음 물량에 미치는 영향이 크기 때문으로 판단된다. 한편 순수 물량에 대한 정착 및 이음 물량의 비율에서 SD400과 SD500의 차이는 2.
초고층 및 장경간 구조물 시공에서 고강도 철근 사용의 장점은?
, 2003), 최근 건축되고 있는 초고층 건축물에서는 건물의 안정성과 내구성 등을 감안하여 사용 재료의 강도도 점차 증가하고 있다(Kim and Kim, 2008).초고층 및 장경간 구조물의 시공에서 고강도 철근을 사용할 경우 기존의 일반 강도 철근에 비해 배근량 감소로 인하여 부재에서 배근 간격에도 여유를 줄 수 있어 시공성 향상, 공기단축, 접합부 상세가 간소화 되며, 콘크리트 부재 단면 감소에 따라 콘크리트 재료 감소 및 콘크리트의 운반 및 타설 비용 절감으로 인하여 경제성을 확보할 수 있다.
참고문헌 (8)
Kim, J.-S., Kim, D.-Y., Eun, S.-H., and Kim, Y.-N. (2003), A Study on the Practical Use of High-strength Bar, Magazine of the Korea Concrete Institute, 15(2), 86-89.
Kim, J. Y., and Kim, D. W. (2008), A Study on the Economic Evaluation Model of Splice of Reinforcement Bar(SD500), Journal of The Korean Institute of Building Construction, 8(1), 71-76.
Hong, G.-H. (2011), Flexural Performance Evaluation of Reinforced Concrete Beams with High-Strength Reinforcing Bars, Journal of the Architectural Institute of Korea, Structure & Construction, 27(1), 103-110.
Moon, D. Y. (2013), Flexural Behavior of Concrete Beams Reinforced with High-Strength Steel Bars, Journal of Korean Society of Disaster & Security, 13(6), 107-113.
KCI (2012), Structural Concrete Design Code and Commentary, Korea Concrete Institute.
AIK (2009), Korean Building Code-Structural, Architectural Institute of Korea.
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