초록 ▼

본 연구의 목표는 콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 장기거동을 고려한 초고층 건물의 기둥축소와 관련한 해석, 설계, 보정 기술을 개발하는 것이다. 3년에 걸친 연구진행을 통하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
1차년도에는 초고층건물의 기둥축소 해석기술 개발을 목적으로 연구를 수행하였다. 수평부재의 강성과 철근의 효과를 동시에 고려하는 기둥축소해석 기술을 개발하였으며 개발한 기술을 아웃리거와 벨트트러스 등을 포함한 모델에 적용하여 그 효과를 파악하였다. 해석기술의 개발과 동시에 설계단계에서 기둥축소의 영향을 고려할 수 있

본 연구의 목표는 콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 장기거동을 고려한 초고층 건물의 기둥축소와 관련한 해석, 설계, 보정 기술을 개발하는 것이다. 3년에 걸친 연구진행을 통하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
1차년도에는 초고층건물의 기둥축소 해석기술 개발을 목적으로 연구를 수행하였다. 수평부재의 강성과 철근의 효과를 동시에 고려하는 기둥축소해석 기술을 개발하였으며 개발한 기술을 아웃리거와 벨트트러스 등을 포함한 모델에 적용하여 그 효과를 파악하였다. 해석기술의 개발과 동시에 설계단계에서 기둥축소의 영향을 고려할 수 있는 해석 기술을 개발하였다. 이는 수평부재가 제외된 해석모델에 대하여 시공단계를 고려한 장기거동해석을 실시하고 각 기둥에 발생한 기둥축소량을 하중으로 변환하여 수평부재가 포함된 해석모델에 적용하여 탄성선형해석을 수행하는 과정이다. 장기거동에 의한 하중조건을 다른 하중조건과 함께 수평부재 설계단계에서 고려할 수 있도록 개발된 해석법이다. 이와 더불어 콘크리트의 장기거동을 고려한 비선형 기둥축소해석의 해석소요시간을 감소시키는 연구를 수행하였다. 초기 설계단계에서는 설계가 변화함에 따라 반복적인 구조해석을 수행하여야 하므로 현재 주로 사용되고 있는 기둥축소해석방법은 그 특성상 해석소요시간이 긴 단점이 있다. 본 연구에서는 시공단계 간략화 방법을 개발하여 기존의 구조해석결과와 2% 이내의 오차를 나타내는 결과를 1/10의 해석소요시간을 통하여 얻어낼 수 있었다.
2차년도에는 1차년도의 연구결과를 바탕으로 초고층건물의 기둥축소 설계기술을 개발하였다. 이를 통하여 기둥축소의 영향을 고려할 수 있는 수평부재 설계절차와 더불어 아웃리거와 벨트트러스를 이용하여 부등기둥축소를 감소시키는 설계방법을 얻을 수 있었다. 또한 기둥의 강성 조절을 통하여 부등축소를 감소시키는 설계 방법을 개발하였다. 콘크리트 구조물의 수평부재는 시간의 경과에 따라 탄성계수의 변화가 발생하며 이와 함께 균열 또한 발생하게 된다. 이러한 효과를 고려하여 수평부재의 부재설계에 가장 적합한 설계방법을 검토하였다. 다음으로 설계단계에서 부등기둥축소를 감소시킬 수 있는 설계방법을 알아보았다. 본 연구는 아웃리거 등의 큰 강성을 가진 수평부재를 이용한 방법과 수직부재의 강성을 변화시키는 방법을 이용하였다. 장기거동에 의한 효과는 풍하중과 지진하중같은 수평하중과는 조합되지 않으므로 장기거동에 의한 내력 증가가 수평하중에 의한 내력보다 작다면 큰 물량 증가없이 아웃리거와 벨트트러스를 이용하여 부등기둥축소를 크게 감소시킬 수 있다. 이와 더불어 기둥의 철근량을 조절하여 부등축소를 감소시키기 위한 방법을 개발하였다. 본 연구를 통하여 추가철근이 콘크리트 기둥의 기둥축소에 미치는 영향을 분석하였으며 추가철근의 배근을 이용해 부등축소를 효과적으로 최소화할 수 있는 방법을 개발하였다.
3차년도에는 초고층건물의 기둥축소 보정기술 개발을 위하여 단기거동 계측을 위한 계측 기술 및 계측 위치 선정 기술과 단기거동 계측을 장기거동 예측에 활용할 수 있는 기술을 개발하였다. 기둥축소량을 계측하기 위한 스트레인 게이지는 일정한 층 간격으로 설치하는 방식이 아닌 모델에 사용된 부재의 종류를 파악하여 계측센서를 최적위치에만 설치하는 것이 적은 비용으로 필요한 데이터를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 또한 구조해석결과와 시공현장의 계측결과 사이에 오차가 발생한 경우 동일한 재료, 단면으로 이루어진 기둥그룹의 상부층과 하부층의 변형률의 시간에 따른 변화를 각 기둥의 시공시점을 기준으로 정렬해 비교하는 것으로 오차원인을 구분하여 추정할 수 있음을 알 수 있었다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내·외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8