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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김강수
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수17
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건설기술의 꾸준한 발전에도 불구하고 전통적인 철근콘크리트 공법은 우수한 경제성과 축적된 기술력을 바탕으로 여전히 국내외 건설현장에서 경쟁력 있는 공법으로 많은 현장에서 사용되고 있다. 그러나 최근 인건비 상승에 따른 노무비의 비약적인 증가로 거푸집설치 등의 가설공사의 비용 크게 증가하고 있다. 특히, 5 m 이상의 높은 층고를 갖는 철근콘크리트 기둥의 시공을 위하여 가설 거푸집이 사용되는 경우에는 거푸집의 설치에 소요되는 노무비를 포함한 가설비용이 기하급수적으로 증가하여 경제성이 크게 저하된다. 또한 일반적인 골조공사에서 기둥공사는 주공정선(critical path)에 해당하며 전체 공사기간을 결정하기 때문에 가설공사는 최소화하는 것이 유리하다. 이 연구에서는 기존의 철근콘크리트 공법이 내재하고 있는 이 같은 문제점들을 극복하기 위하여 거푸집과 철근을 공장에서 미리 조립하여 현장으로 운반하는 선조립 영구강재거푸집을 사용한 철근콘크리트 기둥을 개발하였다. 제안된 공법에서 사용되는 강재거푸집의 두께를 최소화하여 경제성을 도모하였고, 모든 철근을 공장에서 일체배근하고, 이를 거푸집에 고정하여 현장에서 배근작업 및 거푸집 가설작업을 생략할 수 있도록 고안되었다. 따라서 현장에서는 양중 및 설치와 동시에 타설이 가능하고, 거푸집이 자체적으로 충분한 강도 및 강성을 확보하고 있기 때문에 보와 슬래브 등의 수평부재 시공시에 별도의 가설공사를 요구하지 않는다. 또한, 설계 단계에서는 거푸집으로 사용되는 외부철판은 구조재로 고려하지 않기 때문에 기존의 RC기둥과 동일한 구조시스템으로 적용가능하다. 따라서, 내화피복 등의 추가적인 공정이 필요하지 않으며, 접합부의 경우에도 일반적으로 사용되는 RC접합부나 기존의 개발된 다양한 형태의 합성보에 즉시 적용가능하기 때문에 실무설계와 현장적용이 매우 용이하다.
개발 공법의 시공성 검토를 위하여 실물크기의 시제품을 제작하여 목업실험(mock-up test)를 진행하였으며, 거푸집 단계에서 구조성능을 검증하기 위하여 강재거푸집의 수압실험과 가력실험을 수행하였다. 수압실험결과 상측압에서 목표평탄성이하의 변형을 보여, 콘크리트 타설시 발생하는 측압에 대한 안전성을 확보하였다. 또한, 거푸집 가력실험결과를 기반으로 판단하면 기존의 설계방법으로 설계하면 충분한 구조성능을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
콘크리트가 타설된 기둥은 중심 및 편심실험을 수행하여 구조성능을 검증하였다. 제작중에 발생하는 초기편심과 실험중에 발생하는 우발편심을 산정하여 기둥강도에 반영하였다. 또한, 실험결과를 기반으로 각형강관의 구속력을 산정하여 이를 재료모델에 반영하며, 유한요소해석을 수행하여 재료모델의 신뢰성을 확보하였다. 마지막으로 보-기둥의 접합부 실험을 수행하여 내진성능을 검토하였다.
개발 공법의 시공성 검토를 위하여 실물크기의 시제품을 제작하여 목업실험(mock-up test)를 진행하였으며, 거푸집 단계에서 구조성능을 검증하기 위하여 강재거푸집의 수압실험과 가력실험을 수행하였다. 수압실험결과 상측압에서 목표평탄성이하의 변형을 보여, 콘크리트 타설시 발생하는 측압에 대한 안전성을 확보하였다. 또한, 거푸집 가력실험결과를 기반으로 판단하면 기존의 설계방법으로 설계하면 충분한 구조성능을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
콘크리트가 타설된 기둥은 중심 및 편심실험을 수행하여 구조성능을 검증하였다. 제작중에 발생하는 초기편심과 실험중에 발생하는 우발편심을 산정하여 기둥강도에 반영하였다. 또한, 실험결과를 기반으로 각형강관의 구속력을 산정하여 이를 재료모델에 반영하며, 유한요소해석을 수행하여 재료모델의 신뢰성을 확보하였다. 마지막으로 보-기둥의 접합부 실험을 수행하여 내진성능을 검토하였다.
목차
제1장 서론 1제1절 연구의 배경 및 필요성 2제2절 연구의 내용 및 범위 8제2장 선조립영구 철판거푸집의 구조성능 11제1절 수압실험 12제2절 거푸집 가력실험 24제3장 중심압축력을 받는 기둥의 구조성능 31제1절 중심압축실험 32제2절 편심을 고려한 강도산정 46제3절 콘크리트 팽창에 대한 구속력산정 52제4절 편심과 구속효과를 반영한 수치해석 64제4장 편심압축력을 받는 기둥 73제1절 편심압축실험 74제2절 해석적 연구 82제3절 실험결과 분석 85제5장 반복하중을 받는 보-기둥 접합부 92제1절 보-기둥 접합부실험 93제2절 실험결과 분석 101제6장 결론 111참고문헌 113부 록 117영문초록 147
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