강재 영구거푸집 와이드 보의 시공단계에 대한 구조성능 :Structural performance on construction stage of permanent steel formed wide beams

박유나

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박유나 (서울시립대학교, 서울시립대학교 일반대학원)

지도교수: 김강수

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

강재 영구거푸집 와이드 보의 시공단계 구조성능

박유나 , 허인욱 , 김재현 외 3명 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 2023.10 학술저널

강재 영구거푸집 와이드 보의 시공단계에 대한 실험 및 해석적 연구

박유나 , 할리오나 , 이윤정 외 2명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2023.04 학술대회자료

강재 영구거푸집 와이드 보의 시공단계에 대한 구조성능

박유나 건축공학과 2023.01 학위논문

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재래식 거푸집은 추가적인 기계 장비 없이도 다양한 평면에 적용할 수 있는 이점이 있으나, 거푸집 공정의 경우 전체 공사기간 중 약 33%로 많은 시간이 소요되며, 최근 거푸집 설치에 소요되는 노무비 증가에 따른 경제성 감소와 거푸집 해체 과정에서 거푸집 탈락 및 붕괴로 인한 재해율이 증가하고 있으며, 폐건축자재인 건설폐기물이 다량 발생함에 따라 환경적인 문제를 야기하고 있다. 따라서, 이 연구에서는 기존의 거푸집 시스템의 문제점을 개선하고, 보의 폭을 넓혀 슬래브의 경간 감소 및 층고 절감을 실현할 수 있는 강재 영구거푸집 와이드 보(Permanent Steel Formed Wide beam)를 제안하였다. 다만, 강재 영구거푸집 와이드 보를 현장에 적용하기 위해서는 콘크리트 타설 시 발생할 수 있는 하부강판의 수직처짐 및 측면강판의 수평변형과 같은 시공단계에서의 구조성능 검증이 필요하며, 이에 따라 실험 및 해석적 연구를 수행하였다. 실험 결과, 모든 실험체의 하부강판 수직처짐은 4.40 ~ 4.95 mm로 매우 작게 나타났으며, 측면강판 수평변형의 경우 R170-F300-50-3 실험체에서 7.9 mm로 나머지 실험체들에 비해 작게 나타남에 따라 시공 시 발생하는 콘크리트 타설압에 대하여 안정적으로 저항할 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 실험 결과를 기반으로 다양한 범위의 변수에 대하여 해석적 연구를 수행하였다. 먼저, 실험 결과와 해석 결과를 비교함으로써 해석모델의 정확도를 검증하였으며, 검증된 모델링 기법을 기반으로 하부 및 측면 리브 간격, 고정철물 간격, 고정철물 깊이 및 두께를 변수로 하여 총 72가지의 경우에 대한 구조성능 평가를 수행하였다. 해석 결과, 하부강판 수직처짐의 경우 하부 리브 간격이 증가할수록 하부강판 수직처짐은 증가하였으며, 고정철물 깊이와 두께의 영향은 적은 것으로 판단된다. 또한, 측면강판 수평변형의 경우 측면 리브 및 고정철물 간격이 증가하고 고정철물 깊이와 두께가 감소할수록 측면강판 수평변형이 증가하는 경향을 나타내었다. 따라서, 하부 리브 간격 200 mm, 측면 리브 간격 170 mm, 고정철물 간격 300 mm, 고정철물 깊이 40 mm, 고정철물 두께 4 mm가 적절한 것으로 판단된다. 해석의 경우 구조성능을 검증하는 과정에서 변수들 간의 상관관계로 인해 다수의 모델을 필요로 하며, 그에 따른 모델링 및 해석 시간이 오래 소요된다는 단점이 있다. 따라서, 모델링 및 해석 시간을 줄이며, 효율적으로 처짐 및 변형을 도출하기 위하여 해석 데이터를 기반으로 인공신경망을 활용한 강재 영구거푸집 와이드 보의 시공단계에 관한 하판처짐 및 측판변형 예측 모델을 제안하였다. 모델 결과와 해석 결과를 비교 한 결과, 하판처짐은 최대 0.7 %, 측판변형은 최대 2.7%의 차이에 불과하였으며, 제안한 인공신경망 모델이 목표값(Target value)을 우수하게 예측하는 것으로 나타났다.

Conventional formworks have the advantage of being applied to various planes without additional mechanical equipment, but the mold process takes about 33% of the total construction period, and along with the recent decrease in economic feasibility due to the increase in labor costs for installing formworks, the accident rate due to formwork removal and reuse is increasing, and as a large amount of construction waste is generated, environmental problems are caused. Therefore, this study proposed a permanent steel formed wide beams(SF-wide-beam) that can improve the problems of the existing formwork system and increase the width of the beam to realize the reduction of the span of the slab and the reduction of the floor height. However, in order to apply the SF-wide-beams to the site, it is necessary to verify structural performance at the construction stage, such as vertical deflection of the lower steel plate and horizontal deformation of the side steel plate, which may occur when concrete is placed, so experimental and analytical studies were conducted. As a result of the experiment, the vertical deflection of the lower steel plate of all test specimens was very small at 4.40 to 4.95 mm, and in the case of horizontal deformation of the side steel plate, it was 7.9 mm in the R170-F300-50-3 specimen, which was smaller than the other specimens, This is judged to be able to stably resist the pressure of concrete pouring generated during construction. In addition, analytical studies were conducted on a variety of variables based on the experimental results. First, the accuracy of the analysis model was verified by comparing the experimental results with the analysis results, and a total of 72 cases of structural performance evaluation were conducted based on the verified modeling technique, with the lower and side rib spacing, fixed plate spacing, fixed plate depth and thickness as variables. As a result of the analysis, the vertical deflection of the lower steel plate increased as the lower rib spacing increased, and the effect of the depth and thickness of the fixed plate was judged to be small. In addition, horizontal deformation of side steel plates tended to increase as the spacing of side rib and fixed plate increased and the depth and thickness of fixed plate decreased. Therefore, the lower rib spacing of 200 mm, the side rib spacing of 170 mm, the fixed plate spacing of 300 mm, the fixed plate depth of 40 mm, and the fixed plate thickness of 4 mm seem to be appropriate. In the case of analysis, the process of verifying structural performance requires a number of models due to the correlation between variables, and accordingly, it takes a lot of modeling and analysis time. As a result, in order to reduce mod- eling and interpretation time and efficiently derive deflection and deformation, a lower plate deflection and side plate deformation prediction model for the construction stage of SF-wide-beams using artificial neural networks was proposed based on analysis data. The model results and analysis results were compared, so the lower plate deflection was only 0.7% and the side plate deformation was only 2.7%, and proposed artificial neural network model predicted the target value very well.

#강재 영구거푸집 #와이드 보 #시공단계 #구조성능

제1장 서론 1
제1절 연구 배경 및 목적 2
제2절 기존 연구 5
제2장 SF-wide-beam의 시공단계 실험 및 결과 7
제1절 실험체 형상 및 제작과정 8
제2절 실험계획 10
제3절 하중 재하 및 계측 계획 15
제4절 실험결과 23
제3장 SF-wide-beam의 시공단계 유한요소해석 29
제1절 해석개요 및 모델 30
제2절 해석방법 33
제3절 해석결과 36
제4장 하판처짐 및 측판변형 예측 모델 제안 51
제1절 인공신경망(ANN) 모델 52
제2절 학습 및 검증 결과 55
제5장 결론 61
참고문헌 64
ABSTRACT 67

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