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문제 정의
- 하지만 접합방법에 있어 강접합을 하여 실험을 수행한 경우는 있으나 볼트를 사용하여 주 구조체를 접합부를 형성한 연구는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 각형강관 기등과 냉간성형강 보의 볼트접합부의 실험을 통하여 접합부의 강성 및 내력을 평가하고자한다.
- 본 연구는 모듈러 시스템을 적용한 건축물 접합부에 대한 구조적 거동 및 공기, 비용 등 측면에서 기존 연구와 비교분석을 진행하여 본 연구에서 제안한 모듈러 시스템의 접합부 강성과 시공성을 평가하고자한다.
제안 방법
- 방법을 이용한다. 가력위치 LEB C형강이 집중하중을 받아 먼저 파괴되는 것을 방지하기 위하여 플레이트로 보강하였다. 하중 가력은 기둥-LEB C 형강 보의 접합부에 항복현상이 나타나거나 기둥과 보 부재의 파괴 이후 하중이 계속적으로 증가하여 실험체가 심한 국부변형으로 더 이상 가력하기에 불안정한 상태가 되었을 때 종료하였다.
- 강재와 C형강을 볼트접합 하였을 경우 플렌지의 볼트 수량이 접합거동에 미치는 영향을 확인하고자 LEB C형강의 단면크기를 일정하게 제작하였다. 실험체 기등은 압축력이 가해졌을 경우 휨 변형이 발생하지 않도록 하였다.
- 이러한 결과가 도출된 이유는 모듈러가 철골조에 비하여 주골조 부재의 사용량 및 바닥 콘크리트사용량이 상대적으로 적기 때문으로 판단된다. 공종별 공사비 중 공사현장 여건에 따라 차이가 심한 토목 공사비와 냉난방 방식, 설비체계 구성 등에 따라 편차가 심한 기계/전기설비 공사비를 제외한 건축공사를 중심으로 비교를 진행해 보았다. n?당 공사비는 본 연구를 기준으로 할 때 모듈러(100%) < 철골조(113%)으로 모듈러가 13% 경제적인 것으로 나타났다.
- 제작 된 프레임은 현장에 운반한 후 현장에서는 먼저 바닥 프레임과 단변 방향 프레임을 설치하여 골조를 형성한다. 그리고 지붕 프레임을 설치 및 실내외 마감 공사를 진행하였다. 다음은 현장에서 건립된 모듈러 건축물의 시공과정을 정리한 사진이다(표 4~표 6).
- 실험체 기등은 압축력이 가해졌을 경우 휨 변형이 발생하지 않도록 하였다. 또한, LEB C 형강의 길이는 실험체 설치와 유압식 오일잭의 길이에 영향을 받지 않도록 하였으며, 비대칭 단면 보의 국부좌굴과 비틀림을 최대한 방지하기 위한 길이로 제작하였다.
- 본 연구에서는 편이상 1개 모듈을 기준으로 시공사례를 구성하였기에 기존 연구의 결과 중 1개 모듈 단위에 소요되는 현장 작업시간과 비교 분석하였다. 기존 연구에서 모듈 1개의 표준 작업 시간은 3.
- 실험은 기둥-LEB C형강 보의 접합부를 볼트로 접합할 경우 구조성능을 평가하기 위해 접합 방법과 볼트의 갯 수로 하였다 실험체 일람은 표 2와 같다. 강재와 C형강을 볼트접합 하였을 경우 플렌지의 볼트 수량이 접합거동에 미치는 영향을 확인하고자 LEB C형강의 단면크기를 일정하게 제작하였다.
- 자재를 공장에 반입한 후 공장에서 단변방향과바닥, 지붕 프레임을 각각 제작한다. 제작 된 프레임은 현장에 운반한 후 현장에서는 먼저 바닥 프레임과 단변 방향 프레임을 설치하여 골조를 형성한다.
- 하중 가력은 기둥-LEB C 형강 보의 접합부에 항복현상이 나타나거나 기둥과 보 부재의 파괴 이후 하중이 계속적으로 증가하여 실험체가 심한 국부변형으로 더 이상 가력하기에 불안정한 상태가 되었을 때 종료하였다. 접합부의 하중 및 변형도 측정은 20ton 오일 잭 단부에 로드셀을 설치하여 하중을 측정하였고, LEB C형강 보의 처짐 및 변위를 측정하기 위하여 50mm 변위계(LVQTs)를 가력 보의 상단부에 부착하여 측정하였다
- 해체조립이 용이한 모듈러 건축물의 시공사례를 구성하여 공기, 비용 등 측면에서 기존 연구와 비교분석을 진행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 주요 접합형상이 볼트로 접합 되었을 경우 접합부의 파괴 없이 LEB C-형강보의 국부좌굴로 인한 비틀림좌굴에 의해 강도가 지배되는 것으로 파악되었다.
대상 데이터
- 몰트접합부를 가지는 각형강관 기등과 냉간성형 LEB C형강 접합부에 대한 실험체는 바닥 보와 기둥 및 천장 보와 기둥과의 접합부를 실험 대상으로 설정하였다. 접합부 사용된 부재 재질은 다음 표 1과 같다
성능/효과
- 얻었다. 1) 주요 접합형상이 볼트로 접합 되었을 경우 접합부의 파괴 없이 LEB C-형강보의 국부좌굴로 인한 비틀림좌굴에 의해 강도가 지배되는 것으로 파악되었다.
- 2) Eurocode 3의 강성에 의한 접합부 분류 방법에 의하여 볼트접합으로 70% 정도의 강접 성질을 가지는 것을 알 수 있으며 모듈러 빌딩에 적용 시이를 고려한 접합부 설계가 되어야 할 것으로 판단된다.
- 3) 작업시간 분석 결과 기존의 모듈러보다 8.2% 의 시간 단축효과가 있었다.
- 4) 초기투자비 분석결과 본 연구의 모듈러를 기준으로 하였을 경우 철골조보다 10%비용이 적게 투입되는 것으로 분석되었으며 순 건축공사비의 경우 13%정도 적게 나타났다.
- 5) 기존 철골조와 운반비를 비교할 경우 철골조가 54%정도 싸게 분석되었는데 이는 자재를 일반 화물차량을 사용하여 현장에 운송하기 때문이다. 이동성을 고려할 경우 모듈러가 싼 것으로 판단된다.
- 이동성을 고려할 경우 모듈러가 싼 것으로 판단된다. 6) 기존 연구의 모듈러 시스템과의 운반비 분석 결과 본 연구의 모듈러를 기준으로 하였을 경우 기존 모듈러 시스템보다 63%~173%비용이 적게 투입되는 것으로 분석되었다.
- 기존 연구에서 모듈 1개의 표준 작업 시간은 3.3 시간2)으로 산출되었으며 본 연구에서 시공사례분석을 통한 결과 모듈 1개의 설치 작업 시간은 3.05시간으로 산출되었다(표 7). 따라서 본 연구의 모듈러가 기존의 모듈러 방식보다 8.
- 공종별 공사비 중 공사현장 여건에 따라 차이가 심한 토목 공사비와 냉난방 방식, 설비체계 구성 등에 따라 편차가 심한 기계/전기설비 공사비를 제외한 건축공사를 중심으로 비교를 진행해 보았다. n?당 공사비는 본 연구를 기준으로 할 때 모듈러(100%) < 철골조(113%)으로 모듈러가 13% 경제적인 것으로 나타났다.
- 05시간으로 산출되었다(표 7). 따라서 본 연구의 모듈러가 기존의 모듈러 방식보다 8.2%의 시간 단축효과가 있는 것으로 판단된다. 시공과정에서 판넬마감 설치 등 마감공사 진행 시 현장에서 치수 조정 등 수작업이 발생하여 시간이 다소 지연되는 현상이 발생하였는데 이는 타당성을 분석하는 시공사례로서 제작 시 발생한 문제점으로 파악되며 향후 정확한 설계와 공장 제작과정을 거치면 시간 단축효과가 더 클 컷으로 판단된다.
- 본 연구의 해체 조립식 모듈러 공법은 일반 화물차량을 이용한 운반비로서 기존의 운송방식에서 오는 비용을 절감시킬 수 있는 공법이라 할 수 있다. 본 연구에서 산출된 운반비를 기준으로 기존 연구3)와 비교했을 경우 본 연구의 모듈러(100%) < 기존 연구 1(273%) < 기존 연구 2(163%)으로 나타나 운반에 따른 비용을 절감할 수 있는 방식으로 나타났다.
- 초기투자비는 본 연구의 모듈러를 기준으로 본 연구모듈러(100%) < 철골조(110%)으로 산출되어져 본연구의 모듈러가 10% 경제적인 것으로 분석되었다. 이러한 결과가 도출된 이유는 모듈러가 철골조에 비하여 주골조 부재의 사용량 및 바닥 콘크리트사용량이 상대적으로 적기 때문으로 판단된다.
후속연구
- 2%의 시간 단축효과가 있는 것으로 판단된다. 시공과정에서 판넬마감 설치 등 마감공사 진행 시 현장에서 치수 조정 등 수작업이 발생하여 시간이 다소 지연되는 현상이 발생하였는데 이는 타당성을 분석하는 시공사례로서 제작 시 발생한 문제점으로 파악되며 향후 정확한 설계와 공장 제작과정을 거치면 시간 단축효과가 더 클 컷으로 판단된다.
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