[논문]교차가새형 선행 안전난간을 적용한 시스템비계의 구조 성능 평가

박주동; 이현섭; 신우승; 권용준; 박순응; 양승수; 정기효

doi:10.14346/jkosos.2020.35.5.49

교차가새형 선행 안전난간을 적용한 시스템비계의 구조 성능 평가
Structural Capacity Evaluation of System Scaffolding using X-Type Advanced Guardrail 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.35 no.5, 2020년, pp.49 - 58

박주동 (울산대학교 안전보건전문학과) , 이현섭 (안전보건공단 기술총괄본부 정책사업부) , 신우승 (안전보건공단 건설시스템단) , 권용준 (안전보건공단 산업안전보건연구원) , 박순응 (한국철도공사 기술본부 토목시설처) , 양승수 (한경대학교 토목안전환경공학과) , 정기효 (울산대학교 산업경영공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In domestic construction sites, when installing steel pipe scaffolding and system scaffolding, the guardrails are installed after the installation of the work platforms. This conventional guardrail system (CGS) is always exposed to the risk of falls because the safety railing is installed later. In order to prevent fall disasters during erecting and dismantling scaffolds, it is necessary to introduce the advanced guardrail system (AGS) which installs railings in advance of climbing onto a work platform. For the introduction of the AGS, the structural performance of the system scaffolding applying the CGS and the AGS was compared and evaluated. The structural analysis of the system scaffold (height: 31 m and width: 27.4 m) with AGS confirmed that structural safety was ensured because the maximum stress of each element of the system scaffolding satisfies the allowable stress of each element. As a result of performance comparison of CGS and AGS for each element, the combined stress ratio of vertical posts in AGS was 6.4% lower than that of CGS. In addition, in the case of ledger and transom, the combined stress ratios of AGS and CGS were almost the same. The compression test of the assembled system scaffolding (three-storied, 1 bay) showed that the AGS had better performance than the CGS by 9.7% (8.91 kN). The cross bracing exceeds the limit on slenderness ratio of codes for structural steel design. But the safety factor for the compressive load of the cross bracing was evaluated as meeting the design criteria by securing 3 or more. In actual experiments, it was confirmed that brace buckling did not occur even though the overall scaffold was buckled. Therefore, in the case of temporary structures, it was proposed to revise the standards for limiting on slenderness ratio of secondary or auxiliary elements to recommendations. This study can be used as basic data for the introduction of AGS for installing guardrails in advance at domestic construction sites.

주제어

표/그림 (23)

그림 Fig. 1. Installation procedure for a crossbracing type of advanced guardrail system⁴⁾ (adapted from Park et al. (2020)).
표 Table 1. Comparison of guard rail installation methods⁴⁾ (adapted from Park et al. (2020))
그림 Fig. 2. Schematic view of system scaffolding (unit: mm).
그림 Fig. 3. Flowchart for analysis.
그림 Fig. 4. Intersecting point of crossbracing in advanced guardrail system.
표 Table 2. Member dimensions and material properties
표 Table 3. Load acting on scaffolding
표 Table 4. Load combination for simulation
표 Table 5. Stress ratio comparison of CGS and AGS
표 Table 6. Structural capacity comparison of CGS and AGS
그림 Fig. 5. Axial force and displacement diagram of conventional guardrail system scaffolding.
그림 Fig. 6. Axial force and displacement diagram of advanced guardrail system scaffolding.
그림 Fig. 7. Ultimate load test of X-bracing.
그림 Fig. 8. Schematic view of specimens (unit: mm).
그림 Fig. 9. Experimental layouts.
그림 Fig. 10. Detailed photography of connection part in advanced guardrail system.
표 Table 7. Ultimate load of X-bracing (unit: kN)
그림 Fig. 11. The failure mode of CGS specimens.
그림 Fig. 12. The failure mode of AGS specimens.
그림 Fig. 13. Load-Vertical displacement curve of CGS & AGS specimens.
그림 Fig. 14. Detailed photography of connection part in AGS.
표 Table 8. Comparison of ultimate load and total weight
표 Table 9. Limit on slenderness ratio of codes for structural steel design

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 교차가새형 선행 공법의 국내 건설현장 도입을 위해 기존의 후행 공법과 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계의 구조해석과 실물실험을 수행하였다. 본 연구의 구조 해석 결과는 교차가새형 선행 공법의 구조안전성을 확인하는 기초자료로 활용될 수 있다.
본 연구는 안전난간을 미리 설치하는 교차가새형 선행 공법의 국내 건설현장 적용을 위해 구조성능을 평가하였다. 이를 위해, 본 연구는 비계 및 안전시설물 설계기준¹²⁾(KDS 21 60 00 : 2020)에 따라 교차가새형 선행 공법과 후행 공법을 적용한 시스템비계(동일 규모)에 대한 구조해석(선형해석)을 통해 교차가새형 선행공법이 설계기준에 적합한지와 교차가새형 선행공법과 후행 공법의 최대응력비, 최대변위 등을 분석하여 구조성능을 비교 평가하였다.

가설 설정

예를 들면, 교차가새형 선행 공법의 선행안전난간은 상부난간대와 교차가새가 일체로 제작되어 안전난간이 가새재 역할을 한다. X형의 선행 난간 가새재는 2개가 서로 교차되어 설치되기 때문에 교차부에서의 간섭을 최소화하기 위해 가새재 중앙부를 편평(Fig. 4. 참조, 길이 약 13 cm)하게 제작하여 설치되나, 구조검토 시에는 강관 형상(원형)으로 가정하였다. 또한, 후행 공법에는 작업발판의 내측(구조물 인접부)과 외측에 띠장을 각각 설치하였으나, 교차가새형 선행 공법은 수직재에 체결되는 교차가새 연결부와 띠장 연결부의 간섭으로 실제 적용되는 조건과 동일하게 작업 발판의 내측에만 띠장을 설치하였다.
따라서 건설현장에서 실제 사용하는 다양한 형태의 가새재와 벽이음의 배치 및 연결조건을 고려한 구조성능 비교 분석 연구가 필요하다. 둘째, 구조해석을 위한 모델링시 선행 난간의 가새재 교차부의 편평한 부분을 원형으로 가정하였다. 따라서 이러한 가정에 따른 구조안전성 영향을 과학적으로 분석하는 후속연구가 필요하다.
두 번째 단계는 비계 구성부재의 경계조건(Boundary condition)과 연결부 및 받침부에 대한 특성을 설정한다. 비계 및 안전시설물 설계기준(KDS 21 60 00 : 2020)에 따라 비계 연결조건을 고려하여 수직재와 수직재의 연결은 연속부재, 수직재와 가새재의 연결부 및 받침부는 힌지를 적용하였고, 수직재와 수평재 연결부(Wedge 형태) 회전강성은 기존 실험 연구^13,14)와 강구조설계(한국강구조학회)기준에 따라 전단(단순) 접합시 전문가의 판단에 따라 최대 20%까지 적용할 수 있어, 본 연구는 비계 설계 시 실무에서 범용적으로 사용하고 있는 10%로 가정하였다¹⁵⁾.

제안 방법

첫 번째 단계는 구조해석을 위한 기초 속성(예: 크기, 강재 등급, 항복강도)을 지정한다. 교차가새형 선행 공법과 후행 공법을 적용한 시스템비계의 기초 속성은 Table 2에 나타낸 것과 같이 기본적으로 동일하게 설정하였으며, 강재의 탄성계수(E)는 210,000 MPa을 적용하였다. 다만, 교차가새형 선행 공법에만 적용되는 속성은 교차가새형 선행안전난간의 특성을 고려하여 설정되었다.
구조해석은 범용 구조해석 프로그램인 MIDAS-GEN(2020 Ver, ㈜마이다스아이티)을 사용하였다. 구조해석 결과에 따라 부재별 최대응력이 해당부재의 허용응력 이내인지 여부를 평가하였다. 또한, 후행 공법과 교차가새형 선행 공법을 최대조합응력비, 수직재의 최대축력, 최대반력, 자중, 가새재의 세장비 등 구조성능 측면에서 비교 분석하였다.
국내 건설현장에서 사용되고 있는 후행 공법의 시스템비계 조립체와 동일 규모의 교차가새형 선행 공법의 시스템비계 조립체에 대해 극한하중(최대압축성능)과거동을 분석하였다. 국내에는 시스템비계의 조립체 시험기준이 없기 때문에 미국의 ANSI 실험법¹⁶⁾과 산업안전보건연구원에서 제안한 시스템비계의 안전인증 성능기준 및 성능평가 방법(조립체 높이 5 m 이상, 3단 이상)¹⁷⁾에 따라 Fig.
국내 건설현장에서 사용되고 있는 후행 공법의 시스템비계 조립체와 동일 규모의 교차가새형 선행 공법의 시스템비계 조립체에 대해 극한하중(최대압축성능)과거동을 분석하였다. 국내에는 시스템비계의 조립체 시험기준이 없기 때문에 미국의 ANSI 실험법¹⁶⁾과 산업안전보건연구원에서 제안한 시스템비계의 안전인증 성능기준 및 성능평가 방법(조립체 높이 5 m 이상, 3단 이상)¹⁷⁾에 따라 Fig. 8과 같이 전체 높이 6.575 m(수직 방향 3단), 띠장방향 너비(1단) 1.829 m, 장선방향 깊이(1단) 0.914 m로 조립한 시스템비계의 성능시험을 실시하였다. 실물실험 시 후행 공법 조립체는 모두 안전인증 제품으로 구성하였고, 교차가새형 선행 공법 조립체는 X형 선행안전난간대를 제외한 나머지 부재는 후행 공법과 동일한 규격의 안전인증품을 사용하였다.
또한, 구조 해석결과 교차가새재가 세장비 제한기준을 초과할 경우 가새재(1개)에 작용하는 축력(Axial Force) 대비 가새재(1개)의 극한하중(최대압축성능) 시험값에 대한 비율(안전율)이 설계기준에서 규정하고 있는 압축재의 안전율(3이상)을 만족하는지를 평가하였다. 그리고 교차가새형 선행 공법과 동일 규모(전체 높이 31 m)의 후행 공법에 대한 구조해석 결과에 따른 부재별 최대응력비, 최대변위 등의 구조성능을 비교 평가하였다.
네 번째 단계는 구조해석 모델링에 대해 경계조건, 연결조건, 설계하중 및 하중조합 등을 적용한 후 구조 해석을 실시한다. 마지막 단계는 후행 공법과 교차가 새형 선행 공법을 적용한 시스템비계의 구조해석 결과를 비교⋅분석한다.
둘째, 소규모 건축현장(5층 이하)에서 일반적으로 적용하는 가새재 미설치 조건의 후행 공법과 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계 조립체(전체 높이 6.575 m, 수직방향 3단)의 극한하중 시험을 통해 구조 성능을 비교 평가하였다. 또한, 교차가새형 선행 공법의 시스템비계 전체 좌굴 발생 시 가새재의 좌굴 발생 여부를 확인하였고, 현행 설계기준의 세장비 제한 기준의 적정성에 대해 평가하였다.
575 m, 수직방향 3단)의 극한하중 시험을 통해 구조 성능을 비교 평가하였다. 또한, 교차가새형 선행 공법의 시스템비계 전체 좌굴 발생 시 가새재의 좌굴 발생 여부를 확인하였고, 현행 설계기준의 세장비 제한 기준의 적정성에 대해 평가하였다.
1 m 마다 교차 설치)에 대해 비계 및 안전시설물 설계기준(KDS 21 6000 : 2020)12) 및 강구조설계(허용응력설계법)기준¹⁹⁾에 따라 구조해석후 각 부재가 허용응력 범위 이내인지와 일부 구간이 압착되어 좌굴에 불리한 교차가새재가 세 장비 제한기준을 만족하는지를 평가하였다. 또한, 구조 해석결과 교차가새재가 세장비 제한기준을 초과할 경우 가새재(1개)에 작용하는 축력(Axial Force) 대비 가새재(1개)의 극한하중(최대압축성능) 시험값에 대한 비율(안전율)이 설계기준에서 규정하고 있는 압축재의 안전율(3이상)을 만족하는지를 평가하였다. 그리고 교차가새형 선행 공법과 동일 규모(전체 높이 31 m)의 후행 공법에 대한 구조해석 결과에 따른 부재별 최대응력비, 최대변위 등의 구조성능을 비교 평가하였다.
이를 위해, 본 연구는 비계 및 안전시설물 설계기준¹²⁾(KDS 21 60 00 : 2020)에 따라 교차가새형 선행 공법과 후행 공법을 적용한 시스템비계(동일 규모)에 대한 구조해석(선형해석)을 통해 교차가새형 선행공법이 설계기준에 적합한지와 교차가새형 선행공법과 후행 공법의 최대응력비, 최대변위 등을 분석하여 구조성능을 비교 평가하였다. 또한, 실제 소규모 건축현장에 설치하는 시스템비계와 유사한 후행 공법(수평안전난간 2단 설치)과 교차가새형 선행 공법을 적용한 조립체의 극한하중 실험을 통해 구조성능을 비교 분석하였다. 본 연구의 교차가새형 선행 공법에 대한 구조 성능 분석 방법과 성능 평가 결과는 선행안전난간대의 안전인증과 신기술의 실용화에 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
구조해석 결과에 따라 부재별 최대응력이 해당부재의 허용응력 이내인지 여부를 평가하였다. 또한, 후행 공법과 교차가새형 선행 공법을 최대조합응력비, 수직재의 최대축력, 최대반력, 자중, 가새재의 세장비 등 구조성능 측면에서 비교 분석하였다.
본 연구는 압축시험기(압축능력: 2,000 kN)를 사용하여 시스템비계 실험체의 구조성능을 측정하였다. 본 연구는 압축시험기를 사용하여 시스템비계의 실험체 상단에 압축하중을 재하하였다.
본 연구는 압축시험기(압축능력: 2,000 kN)를 사용하여 시스템비계 실험체의 구조성능을 측정하였다. 본 연구는 압축시험기를 사용하여 시스템비계의 실험체 상단에 압축하중을 재하하였다. 현재 국내에는 시스템비계의 표준시험 방법이 없어, 방호장치 안전인증 고시(제2020-33호)¹⁸⁾에서 규정하고 있는 재하속도(분당 8 mm 이하)에 따라 분당 0.
마지막 단계는 후행 공법과 교차가 새형 선행 공법을 적용한 시스템비계의 구조해석 결과를 비교⋅분석한다. 본 연구는 후행 공법과 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계의 부재별 최대응력이 해당 부재의 허용응력 이내인지 여부 등 설계기준(세장비 제한 기준 포함)을 만족하는지 여부에 대해 확인하였고, 두 공법의 응력 비(최대 응력/허용 응력)와 최대변위 등 주요 구조성능을 비교평가하였다.
본 연구의 대상이 되는 교차가새형 선행 공법은 국내에 적용사례가 없기 때문에 선행 공법의 국내 도입을 위해 높이 31 m의 시스템비계에 대해 설계기준에 따른 구조해석(선형해석)과 시스템비계 조립체(높이 6.575 m)의 극한하중 시험을 통해 기존 공법(후행 공법)과 교차가새형 선행 공법의 구조안전성에 대해 비교 평가하였다. 첫째, 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계(전체 높이 : 31 m, 대각재 : 9.
세 번째 단계는 비계에 작용하는 설계하중을 설계기준에 따라 Table 3과 같이 비계자중, 발판 중량, 작업하중, 최소 수평하중 및 풍하중을 적용하였다. 비계자중은 구조해석 프로그램 내에서 자동으로 계산되며, 발판 중량(dead load)은 각 단마다 0.2 kN/m²를 적용하였다. 작업하중(live load)은 가장 불리한 3.
세 번째 단계는 비계에 작용하는 설계하중을 설계기준에 따라 Table 3과 같이 비계자중, 발판 중량, 작업하중, 최소 수평하중 및 풍하중을 적용하였다. 비계자중은 구조해석 프로그램 내에서 자동으로 계산되며, 발판 중량(dead load)은 각 단마다 0.
5 kN/㎡(돌작업)을 적용하였고, 풍하중(basic wind speed)은 서울지역의 기본풍속인 26 m/sec를 적용하였다. 수평하중은 최소수평하중(연직하중의 5%)과 풍하중 중 큰 값에 대해 비계 전면과 측면에 각각 적용하였다. 구조검토 시 적용한 하중조합은 Table 4와 같다.
본 연구는 안전난간을 미리 설치하는 교차가새형 선행 공법의 국내 건설현장 적용을 위해 구조성능을 평가하였다. 이를 위해, 본 연구는 비계 및 안전시설물 설계기준¹²⁾(KDS 21 60 00 : 2020)에 따라 교차가새형 선행 공법과 후행 공법을 적용한 시스템비계(동일 규모)에 대한 구조해석(선형해석)을 통해 교차가새형 선행공법이 설계기준에 적합한지와 교차가새형 선행공법과 후행 공법의 최대응력비, 최대변위 등을 분석하여 구조성능을 비교 평가하였다. 또한, 실제 소규모 건축현장에 설치하는 시스템비계와 유사한 후행 공법(수평안전난간 2단 설치)과 교차가새형 선행 공법을 적용한 조립체의 극한하중 실험을 통해 구조성능을 비교 분석하였다.
2 kN/m²를 적용하였다. 작업하중(live load)은 가장 불리한 3.5 kN/㎡(돌작업)을 적용하였고, 풍하중(basic wind speed)은 서울지역의 기본풍속인 26 m/sec를 적용하였다. 수평하중은 최소수평하중(연직하중의 5%)과 풍하중 중 큰 값에 대해 비계 전면과 측면에 각각 적용하였다.
575 m)의 극한하중 시험을 통해 기존 공법(후행 공법)과 교차가새형 선행 공법의 구조안전성에 대해 비교 평가하였다. 첫째, 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계(전체 높이 : 31 m, 대각재 : 9.1 m 마다 교차 설치)에 대해 비계 및 안전시설물 설계기준(KDS 21 6000 : 2020)12) 및 강구조설계(허용응력설계법)기준¹⁹⁾에 따라 구조해석후 각 부재가 허용응력 범위 이내인지와 일부 구간이 압착되어 좌굴에 불리한 교차가새재가 세 장비 제한기준을 만족하는지를 평가하였다. 또한, 구조 해석결과 교차가새재가 세장비 제한기준을 초과할 경우 가새재(1개)에 작용하는 축력(Axial Force) 대비 가새재(1개)의 극한하중(최대압축성능) 시험값에 대한 비율(안전율)이 설계기준에서 규정하고 있는 압축재의 안전율(3이상)을 만족하는지를 평가하였다.
3 mm를 적용하였으며, 하중(P)을 가한 후 최대 압축하중값을 측정하였다. 후행 공법과 교차가새형 선행 공법에 대해 각 3회의 시험을 실시하였다.

대상 데이터

2와 같이 후행 공법과 교차가새형 선행 공법에 대한 구조해석용 비계를 동일하게 정의하였다. 구조해석용 비계의 전체 크기는 지상 10층 규모의 건축물(예 : 오피스텔 등)의 외부에 설치하는 시스템비계를 기준으로 높이 31 m, 너비(띠장 방향) 27.4 m, 깊이(장선 방향) 0.61 m으로 설정되었다. 시스템비계의 수직재 간격(띠장방향)은 1.
61 m으로 설정되었다. 시스템비계의 수직재 간격(띠장방향)은 1.829 m이며, 띠장 간의 수직 간격은 1.9 m로 정의되었다. 또한, 벽이음 간격은 x축 방향(띠장방향)과 z축 방향(수직방향)으로 3.
914 m로 조립한 시스템비계의 성능시험을 실시하였다. 실물실험 시 후행 공법 조립체는 모두 안전인증 제품으로 구성하였고, 교차가새형 선행 공법 조립체는 X형 선행안전난간대를 제외한 나머지 부재는 후행 공법과 동일한 규격의 안전인증품을 사용하였다.
본 연구는 압축시험기를 사용하여 시스템비계의 실험체 상단에 압축하중을 재하하였다. 현재 국내에는 시스템비계의 표준시험 방법이 없어, 방호장치 안전인증 고시(제2020-33호)¹⁸⁾에서 규정하고 있는 재하속도(분당 8 mm 이하)에 따라 분당 0.7~1.3 mm를 적용하였으며, 하중(P)을 가한 후 최대 압축하중값을 측정하였다. 후행 공법과 교차가새형 선행 공법에 대해 각 3회의 시험을 실시하였다.

데이터처리

안전난간은 전면에만 설치하였고, 후면(벽이음이 설치된 면)에는 설치하지 않았다. 구조해석은 범용 구조해석 프로그램인 MIDAS-GEN(2020 Ver, ㈜마이다스아이티)을 사용하였다. 구조해석 결과에 따라 부재별 최대응력이 해당부재의 허용응력 이내인지 여부를 평가하였다.
마지막 단계는 후행 공법과 교차가 새형 선행 공법을 적용한 시스템비계의 구조해석 결과를 비교⋅분석한다.

성능/효과

091 kN/4개/COS 30°)으로 계산되었다. 교차가새의 압축에 대한 안전율은 최대작용하중(최대압축력) 대비 극한하중(최대압축성능)의 비로 산정하였으며, 해당 안전율은 3.13(2.624 kN /0.836 kN)으로 비계 및 안전시설물 설계기준에서 규정하고 있는 압축재의 안전율(3이상)을 만족하는 것으로 평가되었다.
모든 실험체는 수직재(기둥)가 전체적으로 휘어지는 전체 좌굴형상이 나타났다. 교차가새형 선행 공법 및 후행 공법 모두 Y방향(장선방향)으로 휘어진 것으로 파악되었다. 또한, 전체 좌굴형상은 수직기둥의 최상단과 최하단이 힌지조건일 때 나타나는 좌굴형상과 유사하였다.
교차가새형 선행 공법 조립체(띠장 미설치 조건)의 극한하중(100.84 kN, 3회 평균)은 후행 공법 조립체의 극한하중(91.93 kN, 3회 평균) 보다 약 9.7%(8.91 kN) 높았다(Table 8). 교차가새형 선행 공법은 조립체 압축 실험 후 연결부 등에 대해 육안으로 확인결과, Fig.
본 연구의 실물 압축시험 결과에 따르면 교차가새형 선행 공법은 후행 공법보다 구조안전성과 경제성이 우수한 것으로 나타났다. 교차가새형 선행 공법(띠장 미설치 조건)은 후행 공법(띠장 설치 조건) 대비 극한하중이 9.7%(8.91 kN) 우수한 것으로 분석되었다. 후행 공법과 교차가새형 선행 공법의 시스템비계는 유효좌굴 길이가 동일하나, 교차가새형 선행 공법은 일정 수준의 수직하중 분산과 수평방향의 회전을 제어할 수 있어 극한하중이 증가한 것으로 사료된다.
91 kN) 높았다(Table 8). 교차가새형 선행 공법은 조립체 압축 실험 후 연결부 등에 대해 육안으로 확인결과, Fig. 14와 같이 수직재와 선행안전난간대 연결부는 이탈되거나 변형이 발생되지 않았으며 선행안전난간대의 상부 난간과 가새재도 변형이 발생되지 않았다.
교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계의 세장비(KL/r)는 압축부재의 제한기준을 초과하는 것으로 나타났다. 비계 설계는 강구조 부재 설계기준(허용응력설계법)에 따라 세장비 제한 기준(200이내)¹⁹⁾을 충족하는 것이 가장 이상적이다.
구조해석 결과 교차가새형 선행 공법의 교차가새 단면(φ21.7, 1.6 t)이 후행 공법 가새(대각재)의 단면(φ42.7, 2.3 t)보다 작아도 부재별 최대응력은 설계기준의 허용응력을 충족하는 것으로 나타났으며, 수직재 ⋅ 띠장 및 장선에 대한 조합응력비는 비슷한 수준으로 분석되었다.
69 kN) 작았다. 또한, 최대반력은 교차가새형 선행 공법이 후행공법 보다 약 33.3%(3.78 kN) 작게 나타났다. 반면, 최대변위는 교차가새형 선행 공법(88.
또한, 후행 공법과 교차가새형 선행 공법은 수직재 ⋅ 띠장 및 장선에 대한 조합응력비가 비슷한 수준(수직재 0.591:0.553, 띠장 0.843:0.844, 장선 0.318:0.306)인 것으로 분석되었다.
본 연구의 실물 압축시험 결과에 따르면 교차가새형 선행 공법은 후행 공법보다 구조안전성과 경제성이 우수한 것으로 나타났다. 교차가새형 선행 공법(띠장 미설치 조건)은 후행 공법(띠장 설치 조건) 대비 극한하중이 9.
1로 설계기준을 초과하는 것으로 파악되었다. 비록 교차가새형 선행 공법의 X형 가새재가 세장비 기준을 초과하여도 실물실험에서 가새재에는 좌굴 등의 변형이 발생하지 않는 것으로 관찰되었으며, 구조해석결과 가새재의 최대축력(0.836 kN/개) 대비 극한하중 시험에 따른 최대압축성능(2.624 kN/개)의 비가 3.13으로 설계기준에서 규정하고 있는 압축재의 안전율(3이상)을 충족하는 것으로 평가되었다. 설계기준의 세장비는 Table 9의 강구조 부재 설계기준(하중저항계수설계법)²⁰⁾과 건축구조기준 및 해설(2016)21)과 같이 강제기준이 아닌 권고 기준으로 변하고 있는 추세이다.
이에 따라 Fig. 7과 같이 교차가새(상부난간 제거)의 압축성능 시험(3회)을 실시한 결과(Table 7 참조) 최솟값은 9.091 kN으로 가새재 1개당 극한하중(최대압축성능)은 2.624 kN (9.091 kN/4개/COS 30°)으로 계산되었다.
(b)의 적색원)에서 발생하였다. 자중(작업발판 포함)은 교차가새형 선행공법이 후행공법보다 10.6%(14.71 kN) 감소하였다.
본 연구의 교차가새형 선행 공법에 대한 3차원 구조해석 및 조립체 실물실험 결과를 일반화하기 위해서는 3가지 후속 연구가 필요하다. 첫째, 시스템비계는 가새와 벽이음의 배치방법과 부재간 연결조건에 따라 부재의 응력과 변위 등의 구조성능이 변할 수 있다. 따라서 건설현장에서 실제 사용하는 다양한 형태의 가새재와 벽이음의 배치 및 연결조건을 고려한 구조성능 비교 분석 연구가 필요하다.
13에 나타내었다. 하중-변위 곡선을 분석한 결과 후행 공법과 교차가새형 선행 공법 모두 극한 하중에 도달할 때까지 하중-변위곡선은 거의 유사한 형태를 보이지만, 극한하중 이후 좌굴에 의해 하중이 감소한 것으로 나타났다.
후행 공법과 교차가새형 선행 공법의 시스템비계는 유효좌굴 길이가 동일하나, 교차가새형 선행 공법은 일정 수준의 수직하중 분산과 수평방향의 회전을 제어할 수 있어 극한하중이 증가한 것으로 사료된다. 한편, 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계는 중량(작업발판 제외)이 후행공법 대비 21.2%(0.5 kN) 감소한 것으로 파악되었다. 이러한 선행 공법을 적용한 비계의 중량 감소는 비계 제작에 소요되는 비용을 경감시킬 수 있어 경제성도 상대적으로 높은 것으로 추정된다.
후행 공법 가새재(φ42.7 mm)의 세장비(KL/r)는 184.4인 반면, 교차가새형 선행 공법의 X형 가새재(φ21.7 mm) 세장비는 289.1로 압축재의 세장비 제한기준(200)을 초과한 것으로 분석되으며, 교차가새재의 최대 작용하중(최대축력)은 0.836 kN으로 나타났다.
후행 공법과 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템 비계의 비계 및 안전시설물 설계기준(KDS 21 60 00:2020)에 따른 구조해석 결과 최대응력비는 Table 5와 같으며, 최대반력, 최대변위 등 주요 구조성능에 대한 비교 값은 Table 6과 같다. 후행 공법과 교차가새형 선행 공법의 부재별 최대응력은 설계기준의 허용응력을 충족하는 것으로 나타났다. 또한, 후행 공법과 교차가새형 선행 공법은 수직재 ⋅ 띠장 및 장선에 대한 조합응력비가 비슷한 수준(수직재 0.

후속연구

마지막으로 실물실험 시 수직하중만으로 극한하중에 대한 성능을 평가하여 수평하중 등 현장의 상황을 모두 반영하는 데에 한계가 있다. 따라서 실제 건설현장에 설치되는 시스템비계의 상황을 고려하여 수직하중 및 수평하중을 동시에 적용하여 구조안전성을 평가하는 후속연구가 필요하다.
본 연구의 구조 해석 결과는 교차가새형 선행 공법의 구조안전성을 확인하는 기초자료로 활용될 수 있다. 또한, 본 연구의 실물실험 방법은 비계관련 신기술 개발을 위한 실물실험의 표준모델 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 마지막으로, 본 연구의 구조해석 및 실물실험 결과는 교차가새형 선행 공법의 국내 실용화에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
따라서 이러한 가정에 따른 구조안전성 영향을 과학적으로 분석하는 후속연구가 필요하다. 마지막으로 실물실험 시 수직하중만으로 극한하중에 대한 성능을 평가하여 수평하중 등 현장의 상황을 모두 반영하는 데에 한계가 있다. 따라서 실제 건설현장에 설치되는 시스템비계의 상황을 고려하여 수직하중 및 수평하중을 동시에 적용하여 구조안전성을 평가하는 후속연구가 필요하다.
또한, 본 연구의 실물실험 방법은 비계관련 신기술 개발을 위한 실물실험의 표준모델 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 마지막으로, 본 연구의 구조해석 및 실물실험 결과는 교차가새형 선행 공법의 국내 실용화에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
본 연구의 교차가새형 선행 공법에 대한 3차원 구조해석 및 조립체 실물실험 결과를 일반화하기 위해서는 3가지 후속 연구가 필요하다. 첫째, 시스템비계는 가새와 벽이음의 배치방법과 부재간 연결조건에 따라 부재의 응력과 변위 등의 구조성능이 변할 수 있다.
또한, 실제 소규모 건축현장에 설치하는 시스템비계와 유사한 후행 공법(수평안전난간 2단 설치)과 교차가새형 선행 공법을 적용한 조립체의 극한하중 실험을 통해 구조성능을 비교 분석하였다. 본 연구의 교차가새형 선행 공법에 대한 구조 성능 분석 방법과 성능 평가 결과는 선행안전난간대의 안전인증과 신기술의 실용화에 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 교차가새형 선행 공법의 국내 건설현장 도입을 위해 기존의 후행 공법과 교차가새형 선행 공법을 적용한 시스템비계의 구조해석과 실물실험을 수행하였다. 본 연구의 구조 해석 결과는 교차가새형 선행 공법의 구조안전성을 확인하는 기초자료로 활용될 수 있다. 또한, 본 연구의 실물실험 방법은 비계관련 신기술 개발을 위한 실물실험의 표준모델 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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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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