[논문]일반 건축물의 이형벽체 최적설계기법 적용사례

한경수; 방중석

일반 건축물의 이형벽체 최적설계기법 적용사례
Application of Building using Optimal Design Technique of Irregular Wall 원문보기

한경수 (대림산업 기술개발원 건축연구지원팀) , 방중석 (대림산업 기술개발원 건축연구지원팀)

Recently, construction project has greatly increased the needs for cost savings due to excessive competition and economic recession. The purpose of this study is to introduce application of building using optimal design technique for improving constructability and economic efficiency of structural wall. As a results, design results of irregular wall show about 15% reduction of the longitudinal bar compared to single walls and ultimately improve constructability.

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문제 정의

구조 벽체 설계와 시공은 건축구조물의 시공의 경제성, 시공성, 공기에 큰 영향을 미치는 공사이므로 벽체를 이용한 원가경쟁력을 강화시킬 방안을 모색이 필요하다. 본 연구에서는 구조벽체의 형태측면으로 접근하였으며 개발된 이형벽체의 최적설계기법을 이용하여 구조벽체 시공의 경제성과 시공성을 개선한 사례를 소개하고자 한다.

제안 방법

벽체 선정은 동일한 형태를 가지는 건축물 코어벽체를 선정하였으며(그림 3) 개발된 프로그램을 사용할 수 있도록 ㄷ형, I형 T형의 이형벽체로 분할하여 설계를 수행하였다. 검토는 MIDAS Gen의 벽체별 Pannel Load를 이용하여 이형벽체의 Section Load를 산정한 후 층별로 이형벽체의 수직 철근을 설계하였으며 P-M상관도 및 2축 모멘트를 산정하여 구조안전성을 확인하였다(그림 4 참조). 검토 시 이형벽체 A의 경우 전 층에 이형벽체를 적용하였고, 이형벽체 B의 경우 지상 3층부터 벽체배치가 상이함으로 지상 3층 하부의 벽체만 고려하였다.
이형벽체의 단면 특성을 고려하고 이를 반영한 부재력을 사용하여 설계를 수행하면 훨씬 효율적인 배근이 가능하므로 본 연구에서는 I형, T형, H형, ㄷ형 등 다양한 단면 형태의 벽체에 적용할 수 있는 단면 해석 프로그램을 이용하여 일반건축물에 적용하였다(그림 2 참조).

대상 데이터

이형벽체 설계가 적용된 현장은 천안 소재의 지하 4층~지상 12층의 주상복합 건물로 유사 형태 2개동이 설치되는 현장이다. 벽체 선정은 동일한 형태를 가지는 건축물 코어벽체를 선정하였으며(그림 3) 개발된 프로그램을 사용할 수 있도록 ㄷ형, I형 T형의 이형벽체로 분할하여 설계를 수행하였다. 검토는 MIDAS Gen의 벽체별 Pannel Load를 이용하여 이형벽체의 Section Load를 산정한 후 층별로 이형벽체의 수직 철근을 설계하였으며 P-M상관도 및 2축 모멘트를 산정하여 구조안전성을 확인하였다(그림 4 참조).
이형벽체 설계가 적용된 현장은 천안 소재의 지하 4층~지상 12층의 주상복합 건물로 유사 형태 2개동이 설치되는 현장이다. 벽체 선정은 동일한 형태를 가지는 건축물 코어벽체를 선정하였으며(그림 3) 개발된 프로그램을 사용할 수 있도록 ㄷ형, I형 T형의 이형벽체로 분할하여 설계를 수행하였다.

성능/효과

검토 시 이형벽체 A의 경우 전 층에 이형벽체를 적용하였고, 이형벽체 B의 경우 지상 3층부터 벽체배치가 상이함으로 지상 3층 하부의 벽체만 고려하였다. 설계 결과, 표 1,2에는 이형벽체 A와 B의 배근도를 나타낸 것으로 벽체 전체로는 약 41.7 tonf의 철근이 절감되는 것으로 파악되었다.
이형벽체 설계 결과, 일자형 대비 약 15% 수직 철근량이 감소하는 결과를 얻을 수 있었으며 특정 단면에 철근이 집중되는 현상을 완화시켜 배근 및 콘크리트 품질을 개선하였다. 개발된 설계방법으로 향후 공동주택 및 일반건축 등 다양한 프로젝트에 적용 가능할 것을 판단된다.

후속연구

이형벽체 설계 결과, 일자형 대비 약 15% 수직 철근량이 감소하는 결과를 얻을 수 있었으며 특정 단면에 철근이 집중되는 현상을 완화시켜 배근 및 콘크리트 품질을 개선하였다. 개발된 설계방법으로 향후 공동주택 및 일반건축 등 다양한 프로젝트에 적용 가능할 것을 판단된다.

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