선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 대규모 건축물의 요구 사항을 만족하며 건축물의 가치를 향상시키기 위해 AU 합성보를 개발하였다. AU 합성보는 시공시 안전성 향상, 층고 절감, 현장 내 공정 감소를 통한 공사 기간 단축과 공사비 절감을 개발 목표로 하였다.
- 기존의 RC 구조,PC 구조, U형 합성보를 적용하는 것도 가능하지만 많은 단점을 갖고 있다. 따라서 대규모 건축물의 요구 사항을 만족하며 건축물의 가치를 향상시키기 위해 AU 합성보를 개발하였다. AU 합성보는 시공시 안전성 향상, 층고 절감, 현장 내 공정 감소를 통한 공사 기간 단축과 공사비 절감을 개발 목표로 하였다.
- 본 연구에서는 역U형 상부 강판과 U형 하부 강판을 용접 조립한 박스형 세미 슬림 플로어 합성보(AU 합성보)의 형상적·기술적 특징에 대한 구조성능과 경제성을 검토하였다.
제안 방법
- AU 합성보가 적용된 2개의 건물을 선정하여 바닥 수직 진동을 계측하고 계측 자료를 바탕으로 합성보 바닥 시스템의 동적 특성과 거주 성능을 평가하였다. 진동 성능 평가 결과, 업무 시설에서 계측된 평균 고유 진동수는 10.
- AU 합성보가 적용된 경기도 용인 소재 지식산업센터 건물에 대하여 동일 부재 수, 동일 데크(Capdeck) 적용 조건으로 H-합성보와 AU 합성보를 설계하고 공정표를 작성하여 공사 기간을 비교하였다. 그 결과, AU 합성보와 H-합성보의 골조 공사 기간(43일 소요)은 별 차이가 없었다.
- AU 합성보의 박스 브라켓 접합 상세에 대한 내진 성능을 검증하였다. 실험체는 CFT 기둥의 상하부에 수직 외다이아프램을 부착하고 박스형 브라켓과 볼트로 이음하였다.
- 각 실험체는 변위 제어 방법으로 초당 0.01㎜의속도로 반복 가력하였으며, 측정은 실험체가 과도한 파괴에 이르렀다고 판단될 때까지 진행하였다. 모멘트-회전각 관계를 나타내었다.
- 또한 AU 강재보의 춤 내에 데크 플레이트를 거치함으로써 층고 절감에 유리한 세미 슬림 플로어 시스템을 실현하였으며, 슬래브 콘크리트 내에 매립된 Cap 단면은 스터드와 같은 강재 앵커(전단 연결재)의 기능을 동시에 수행한다. Cap 단면의 3면에 형성된 다수의 관통공은 콘크리트와의 기계적 부착력을 유발하며, 콘크리트 다웰 작용과 관통 철근의 전단 거동으로 인해 합성 효과가 발휘된다.
- 지하층에 탑다운 공사가 적용된 서울 성산동의 한 복합 시설에 대하여 H-합성보와 공사비를 비교하였다. 트러스 데크를 적용한 H-합성보 공법과 비교하여 AU 합성보는 단면 내부에 콘크리트가 충전되기 때문에 콘크리트 물량이 11.
- 다양한 프로젝트에 적용되는 CFT 기둥과의 합성 접합부 내진 성능은 AU 합성보의 연성적인 휨 성능을 바탕으로 정·부모멘트역에서 합성 중간 모멘트 골조의 요구 성능을 모두 만족하였으며, 보-기둥 접합 상세에 대해 한국강구조학회에서 기술인증(2017)을 받았다. 최근 이슈가되는 화재에 대한 안전성을 검토하기 위해 16㎜와21㎜의 내화 피복층을 갖는 AU 합성보를 대상으로 KSF에 따라 각각 2시간, 3시간 가열하였다. 시험결과, 실험체의 각 위치에서 측정한 온도가 기준치를 만족하였으며, 한국건설기술연구원으로부터 내화구조인정(2016)을 받았다.
- 콘크리트 슬래브를 갖는 AU 합성보를 대상으로 수행한 휨 실험 결과는 항복 하중과 최대 하중으로 구분하여 평가하였다. 설계 강도와의 평가는 건축구조기준(KBC2016)4)의 합성보 설계 방법에 따라 설계 강도를 산정하였으며, 실험체의 재료 강도를 반영하여 평가하였다.
대상 데이터
- AU 합성보의 시공 단계에서의 휨 성능을 평가하기 위해 AU 강재보를 대상으로 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, 가상으로 모듈 설계한 실험체는 시공 하중에 대해 매우 안정적인 휨 성능을 발휘하였다.
이론/모형
- AU 합성보의 내화 성능을 평가하기 위하여 한국산업표준 KS F 2257-1(건축 부재의 내화시험 방법– 일반 요구사항)과 KS F 2257-6(건축 부재의 내화시험 방법 – 보의 성능조건)에 따라 재하 가열 시험과 비재하 가열 시험으로 평가하였다.
- 콘크리트 슬래브를 갖는 AU 합성보를 대상으로 수행한 휨 실험 결과는 항복 하중과 최대 하중으로 구분하여 평가하였다. 설계 강도와의 평가는 건축구조기준(KBC2016)4)의 합성보 설계 방법에 따라 설계 강도를 산정하였으며, 실험체의 재료 강도를 반영하여 평가하였다.
성능/효과
- 03cm/sec2이다. AU 합성보 바닥 시스템은 일반적인 사무 공간에 해당하는 ISO 2631-2, AIJ 거주 성능 평가 지침 및 AISC Steel Design Guide 11의 평가 곡선에 근거한 사용성을 여유 있게 만족하였다.
- AU 합성보는 기존의 H형강을 활용한 합성보와 비교하여 공사비 절감과 공사 기간 단축에 우수한경제성을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 딥데크를 적용한 프로젝트의 경우 총 공사비를 약 8% 절감하였고, 트러스 데크를 적용한 경우 약 17% 절감이 가능하였다.
- AU 합성보가 적용된 경기도 용인 소재 지식산업센터 건물에 대하여 동일 부재 수, 동일 데크(Capdeck) 적용 조건으로 H-합성보와 AU 합성보를 설계하고 공정표를 작성하여 공사 기간을 비교하였다. 그 결과, AU 합성보와 H-합성보의 골조 공사 기간(43일 소요)은 별 차이가 없었다. 그러나 AU 합성보는 박스형 단면 내에 열 용량이 큰 콘크리트가 충전되어 내화 성능이 향상되므로 내화 피복 두께(23㎜ → 16㎜, 2시간 기준)를 절감할 수 있다.
- 내화 열 해석을 통한 해석 평가 결과, 뿜칠재 15㎜두께의 경우 시험 평균 온도 395.1℃가 421.5℃로 6.7% 차이, 뿜칠재 20㎜ 두께의 경우 시험 평균 온도 292.6℃가 333.4℃로 13.9% 차이로 평가되었다. 재하 시험 조건에서의 변형은 시험에서 29.
- 모든 실험체는 콘크리트 슬래브가 압괴 변형도에도 달하여 최대 내력에 도달하였으며, 설계 기준 강도 대비 높은 휨 강도를 발휘하였다. 딥데크를 적용한 실험체 중 단일 U형 강판을 사용한 실험체는 설계 강도 대비 7% 이상의 강도를 나타내었으며, U형 단면 하부에 고강도 강판으로 조립 제작한 실험체는 설계 강도 대비 30% 이상의 휨 강도를 발휘하였다. 트러스 데크를 적용한 실험체 중 단일 U형 강판을 사용한 실험체는 설계 강도 대비 12% 이상의 강도를 나타내었으며, U형 단면 하부에 고강도 강판으로 조립 제작한 실험체는 설계 강도 대비 19% 이상의 휨 강도를 발휘하였다5).
- AU 합성보는 기존의 H형강을 활용한 합성보와 비교하여 공사비 절감과 공사 기간 단축에 우수한경제성을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 딥데크를 적용한 프로젝트의 경우 총 공사비를 약 8% 절감하였고, 트러스 데크를 적용한 경우 약 17% 절감이 가능하였다. 이와 함께 100㎜ 이상의 층고 절감 효과와 공사 기간 단축의 장점을 바탕으로 추후 다양한 프로젝트에 적용될 예정이다.
- 이러한 효과는 내화 피복 공정에서 4일의 공사 기간 단축 효과를 나타내었다. 따라서AU 합성보는 강재 앵커(전단연결재)의 기능을 수행하는 스터드 부착 공정이 생략되었으나 전체 공사기간에 큰 영향을 미치지 않았고 내화 피복 공정 단축으로 인해 총 공사 기간은 52일 대비 48일로 약8% 단축되었다.
- 특히 뿜칠재 피복 두께에 따른 내화 성능의 향상을 명확하게 볼 수 있었으며, 두께별 120분 및 180분 내화 인정 기준을 충분히 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 시간 경과에 따른 온도 상승율이 매우 유사한 형태로 나타나 일관성 있는 결과임을 확인할 수 있다.
- 4% 감소하였다. 또한 휨 성능이 향상되어 철근 물량이 20% 감소하였고 내화 피복량이 23.8% 절감되었다. 따라서 AU 합성보 공법은 순 공사원가 16.
- 모든 실험체는 콘크리트 슬래브가 압괴 변형도에도 달하여 최대 내력에 도달하였으며, 설계 기준 강도 대비 높은 휨 강도를 발휘하였다. 딥데크를 적용한 실험체 중 단일 U형 강판을 사용한 실험체는 설계 강도 대비 7% 이상의 강도를 나타내었으며, U형 단면 하부에 고강도 강판으로 조립 제작한 실험체는 설계 강도 대비 30% 이상의 휨 강도를 발휘하였다.
- AU 합성보의 내화 성능을 평가하기 위하여 한국산업표준 KS F 2257-1(건축 부재의 내화시험 방법– 일반 요구사항)과 KS F 2257-6(건축 부재의 내화시험 방법 – 보의 성능조건)에 따라 재하 가열 시험과 비재하 가열 시험으로 평가하였다. 비재하 가열시험에서 AU 합성보는 20㎜ 두께의 무기 뿜칠재에 대해 3시간 내화 성능을 만족하였다. 기존 인정 뿜칠 재품의 두께를 절감하여 16㎜ 뿜칠 두께에 대해2시간 내화 성능, 21㎜ 뿜칠 두께에 대해 3시간 내화 성능을 만족하였으며, 한국건설기술연구원으로부터 내화 구조로 인정받았다.
- AU 합성보의 시공 단계에서의 휨 성능을 평가하기 위해 AU 강재보를 대상으로 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, 가상으로 모듈 설계한 실험체는 시공 하중에 대해 매우 안정적인 휨 성능을 발휘하였다. 또한 내부에 콘크리트가 충전된 실험체는 순수 강재보 대비 1.
- 실험 결과를 자세히 분석하면 피복 두께가 15㎜에서 20㎜로 증가되면 120분 이내의 범위에서 평균온도의 최대값은 292.7℃에서 229.4℃로 약 22%감소하고, 최고 온도 역시 344.1℃에서 268.5℃로약 22% 감소한다. 특히 뿜칠재 피복 두께에 따른 내화 성능의 향상을 명확하게 볼 수 있었으며, 두께별 120분 및 180분 내화 인정 기준을 충분히 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.
- 이는 최근 개발되고 있는 합성보 바닥 시스템의 고유 진동수와 유사한 범위에 있다. 업무 시설에서 계측된 바닥 진동의 평균 감쇠율은 3.8%이며, 건물 2의 평균 감쇠율은 5.4%로 산정되었다. 이를 통해 바닥 진동을 감소시키는 성능이 우수한 것으로 평가할 수 있다.
- AU 합성보가 적용된 2개의 건물을 선정하여 바닥 수직 진동을 계측하고 계측 자료를 바탕으로 합성보 바닥 시스템의 동적 특성과 거주 성능을 평가하였다. 진동 성능 평가 결과, 업무 시설에서 계측된 평균 고유 진동수는 10.331Hz이며, 건물 2에서 계측된 평균 고유 진동수는 11.073Hz이다. 이는 최근 개발되고 있는 합성보 바닥 시스템의 고유 진동수와 유사한 범위에 있다.
- 모멘트-회전각 관계를 나타내었다. 최대 모멘트는 항복 모멘트 대비 10% 이상의 높은 내력을 발휘하였으며, 최대 모멘트의 80% 내력 저하점을 유효 내력으로 산정 시 0.04rad 이상의 회전성능을 발휘하였다. 항복 변위와의 비율로 산정하는 연성도는 부모멘트역에서 4.
- 5℃로약 22% 감소한다. 특히 뿜칠재 피복 두께에 따른 내화 성능의 향상을 명확하게 볼 수 있었으며, 두께별 120분 및 180분 내화 인정 기준을 충분히 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 시간 경과에 따른 온도 상승율이 매우 유사한 형태로 나타나 일관성 있는 결과임을 확인할 수 있다.
후속연구
- 딥데크를 적용한 프로젝트의 경우 총 공사비를 약 8% 절감하였고, 트러스 데크를 적용한 경우 약 17% 절감이 가능하였다. 이와 함께 100㎜ 이상의 층고 절감 효과와 공사 기간 단축의 장점을 바탕으로 추후 다양한 프로젝트에 적용될 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.