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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최성모
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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최근 도심지 공사 및 대형 건설공사 현장에서 굴착공사의 안정성 및 공기 단축을 위해 Top-Down 공법이 다수 적용되고 있다.
Top-Down 공사 시 지하층 골조공사의 경우 지상1층 ~ 지하N층 역순으로 굴착공사와 병행하여 공사를 진행하게 되는데 이로 인한 제한된 작업환경에서 기둥과 보의 접합 시공조건은 접합부의 품질이나 공기에 상당한 영향을 끼치게 된다. 이에 따라 기둥과 보 접합시공의 단순화가 요구되고 이를 위해서는 현재 주로 적용되는 강접합을 단순한 접합상세로 변경하여 실무에 적용하는 것이 필요하다. 실무에서 주로 적용되는 강접합 또는 핀접합 상세는 구조해석이 쉽고 설계가 간단한 장점이 있지만 접합상세가 실제 접합부의 거동과 차이를 보이기도 하고 부재설계 시 비효율적인 단점이 있다.
역타공사가 이루어지는 지하층 모멘트골조의 경우는 수평하중에 저항하지 않고 수직하중만을 받기 때문에 설계가 비교적 용이하고 실무적용의 현실성이 있는 합성 반강접 상세의 적용으로 접합의 단순화가 가능하다고 판단하였다.
본 연구에서는 공기단축 측면에서 Top-Down 공사의 장점을 극대화할 수 있고, 용접시공을 최소화할 수 있는 단순화된 합성 반강접 상세를 제안하고, 역타 공사에서 많이 적용되는 건축물의 구조해석 및 부재설계를 통해 가장 적절한 반강접성(단부 고정도)과 구조안전성 및 경제성을 평가하였다. 또한 선행연구 결과 및 관련 해외기준을 토대로 구조해석에서 가정한 접합부의 고정도값을 모멘트와 회전각을 이용한 이론식을 통해 가정한 값을 계산하였으며 가정한 값 이상이 나오는 것을 확인하였다.
상기 내용을 정리 요약하면 다음과 같다.
1) Top-Down 공법이 적용되는 건축물 지하층의 경우는 주로 지하주차장 용도가 많기 때문에 9m x 9m 모듈의 지하주차장 구조물을 대상으로 2개층 모멘트골조의 구조해석 및 부재설계를 진행하였다. 구조해석은 일부 선행연구에서도 활용하여 검증된 비교적 오차가 적은‘Midas GEN’의 ‘Partially Released’의 기능을 적용하였다.
2) 반강접의 개념을 정의하고 해석 및 설계법을 제시한 해외기준을 토대로 접합부의 반강접성(단부고정도)은 0.6~0.8을 적용하였고 각 조건별 부재설계를 통해 강접합의 경우와 비교하였다. 합성 반강접을 고려한 접합부의 부재설계 결과 단부고정도 0.6이 가장 효율적인 것을 확인하였다.
3) 단부고정도의 수치적 확인을 위해서 합성 반강접 접합부의 모멘트와 회전강성을 이용한 이론식으로 각 부재별 단부고정 도값을 계산하였으며 구조해석에서 가정한 0.6 이상이 나오는 것을 확인하였다.
4) 휨모멘트강도 값에 영향을 주는 철골보의 웨브두께와 슬래브 보강근량에 따른 모멘트강도의 변화를 검토한 결과 철골보 춤이 동일한 조건이라면 웨브두께보다는 슬래브 보강근량에 따른 변화가 크다는 것을 알 수 있었다.
Top-Down 공사 시 지하층 골조공사의 경우 지상1층 ~ 지하N층 역순으로 굴착공사와 병행하여 공사를 진행하게 되는데 이로 인한 제한된 작업환경에서 기둥과 보의 접합 시공조건은 접합부의 품질이나 공기에 상당한 영향을 끼치게 된다. 이에 따라 기둥과 보 접합시공의 단순화가 요구되고 이를 위해서는 현재 주로 적용되는 강접합을 단순한 접합상세로 변경하여 실무에 적용하는 것이 필요하다. 실무에서 주로 적용되는 강접합 또는 핀접합 상세는 구조해석이 쉽고 설계가 간단한 장점이 있지만 접합상세가 실제 접합부의 거동과 차이를 보이기도 하고 부재설계 시 비효율적인 단점이 있다.
역타공사가 이루어지는 지하층 모멘트골조의 경우는 수평하중에 저항하지 않고 수직하중만을 받기 때문에 설계가 비교적 용이하고 실무적용의 현실성이 있는 합성 반강접 상세의 적용으로 접합의 단순화가 가능하다고 판단하였다.
본 연구에서는 공기단축 측면에서 Top-Down 공사의 장점을 극대화할 수 있고, 용접시공을 최소화할 수 있는 단순화된 합성 반강접 상세를 제안하고, 역타 공사에서 많이 적용되는 건축물의 구조해석 및 부재설계를 통해 가장 적절한 반강접성(단부 고정도)과 구조안전성 및 경제성을 평가하였다. 또한 선행연구 결과 및 관련 해외기준을 토대로 구조해석에서 가정한 접합부의 고정도값을 모멘트와 회전각을 이용한 이론식을 통해 가정한 값을 계산하였으며 가정한 값 이상이 나오는 것을 확인하였다.
상기 내용을 정리 요약하면 다음과 같다.
1) Top-Down 공법이 적용되는 건축물 지하층의 경우는 주로 지하주차장 용도가 많기 때문에 9m x 9m 모듈의 지하주차장 구조물을 대상으로 2개층 모멘트골조의 구조해석 및 부재설계를 진행하였다. 구조해석은 일부 선행연구에서도 활용하여 검증된 비교적 오차가 적은‘Midas GEN’의 ‘Partially Released’의 기능을 적용하였다.
2) 반강접의 개념을 정의하고 해석 및 설계법을 제시한 해외기준을 토대로 접합부의 반강접성(단부고정도)은 0.6~0.8을 적용하였고 각 조건별 부재설계를 통해 강접합의 경우와 비교하였다. 합성 반강접을 고려한 접합부의 부재설계 결과 단부고정도 0.6이 가장 효율적인 것을 확인하였다.
3) 단부고정도의 수치적 확인을 위해서 합성 반강접 접합부의 모멘트와 회전강성을 이용한 이론식으로 각 부재별 단부고정 도값을 계산하였으며 구조해석에서 가정한 0.6 이상이 나오는 것을 확인하였다.
4) 휨모멘트강도 값에 영향을 주는 철골보의 웨브두께와 슬래브 보강근량에 따른 모멘트강도의 변화를 검토한 결과 철골보 춤이 동일한 조건이라면 웨브두께보다는 슬래브 보강근량에 따른 변화가 크다는 것을 알 수 있었다.
목차
1. 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 21.1.1 연구 배경 21.1.2 연구 목적 31.2 연구의 방법 41.3 역타 현장 접합시공의 문제점 및 개선방안 61.3.1 역타 기둥-철골보 접합의 종류 61.3.2 현장 적용의 문제점 및 개선방안 92. 반강접 상세 적용 검토 122.1 반강접 상세 개념 132.1.1 개념 132.1.2 철골 반강접 상세 142.1.3 합성 반강접 상세 152.2 관련기준 및 선행연구 분석 172.2.1 관련기준 172.2.2 선행연구 233. 구조해석을 통한 안전성 및 경제성 평가 293.1 구조해석 개요 303.1.1 구조물 설계개요 303.1.2 해석 모델링 개요 313.2 반강접성을 고려한 역타 구조물 해석 및 분석 333.2.1 역타 구조물 해석결과 333.2.2 각 조건별 해석결과 요약 423.3 안전성 검토 및 경제성 평가 433.4 소결 444. 역타 합성기둥-철골보 접합부의 반강접 적용 제안 464.1 합성 반강접 상세 개요 474.2 접합부 반강접성 평가 494.2.1 고정계수 산정식 494.2.2 각 부재별 고정계수 산정결과 514.3 합성 반강접 설계절차 및 고려사항 534.3.1 설계절차 및 고려사항 534.3.2 설계 예 585. 결론 62참고문헌 65부록 67ABSTRACT 71감사의 글 75
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