대형판 조립식 구조와 기타 공법별 특성의 상대적 비교

목차

㉠ 조립식 구조란

㉡ 조립식 구조의 장점과 단점

㉢ 조립식 구조의 종류

㉣ 대형판 조립식 구조
ⓐ대형판 조립식 구조의 특징
ⓑ모듈설계
ⓒ벽체 배치계획
ⓓ판 분활 계획
ⓔ접합부의 종류와 형식 결정
ⓕ구조해석
ⓖ구조 안정 설계
ⓗ내진 설계

㉤ 느낌점

본문내용

의 부재가 비정상하중에 의하여 파괴되었을 경우, 전체 구조물의 연속적인 붕괴를 방지하기 위하여 파손된 벽체가 지지하고 있던 상부벽체의 하중을 다른 하중 지지경로를 통하여 안전하게 전달시키는 것이다. 그러나 이 해석방법은 개개의 구조물을 그 형태와 하중조건에 따라 별도로 해석, 설계해야 하기 때문에 번거롭고 매우 복잡하다. 이러한 문제 때문에 실제 설계에서는 프리캐스트 콘크리트 조립식 구조의 일체성 확보를 위하여 일정한 양 이상의 보강철근을 배치하므로써 건물의 구조적인 안정을 확보하고 있다.
구조안정설계용 보강 철근은 그림 K 와 같이 횡방향 보강철근, 길이방향 보강철근, 수직 보강철근 및 외주 보강철근의 4가지 종류가 있다. 횡방향 보강철근은 슬래브 내부 또는 내력벽의 하단에 내력벽방향과 평행으로 배근되며, 길이 방향 보강철근은 슬래브 내부에 내력벽방향과 수직으로 배근된다. 수직 보강철근은 벽체 내부에 수직으로 배근되며 외주 보강펄근은 주고물의 외주를 따라 슬래브 내부에 배근된다.
(그림 K)
그림 L은 구조물의 일부(내력벽)가 비정상하중에 의하여 파손되었을 경우의 예이다. 이 경우 상부벽체는 하부의 직접적인 지지부재를 상실하였기 때문에 다른 하중경로를 통하여 지지하고 있던 하중을 전달하여야 한다. 그림 L의 경우에는 이러한 하중경로로소 캔틸레버 작용 또는 보작용이 일어난다. 여기에서 벽체의 하단부, 또는 슬래브 내부에 배치된 횡방향 보강철근은 벽보의 인장철근으로 작용하여 인장력에 저항하며 동시에 수직전단력을 인접 벽체에 전달시킨다(그림 M). 보작용에 의하여 벽보내에는 수평전단력도 발생하게 되는데 수평접합부를 관통하는 벽체내의 수직 보강철근이 전달마찰력으로 이에 저항하게 된다.
상부벽체의 하중은 위와 같은 하중경로를 따라 다른 부재로 전달되지만 파손된 벽체가 지지하고 있던 슬래브는 스팬길이가 길어지기 때문에 과도한 단면력이 발생하여 파괴될 수 있다. 길이방향보강 철근은 지지점이 손상된 슬래브가 현수작용에 의하여 하중을 전달 시킬 술 있도록 배치하는 철근이다(그림 N).
마지막으로 외주 보강철근은 구조물에 작용하는 지진, 풍하중과 같은 수평하중이 슬래브의 격막작용에 의하여 벽체에 전달될 수 있도록 슬래브의 외주에 배근하는 인장철근이다(그림O).
건설부 제정‘ 프리캐스트 조립식 건축구조설계기준 및 해설’에는 이러한 보강철근의 소요극한 설계하중을 규정하고 있다. 대형판 조립식 구조에서는 구조안전설계용 보강철근 중보통이며, 판과 벽체의 분할계획과 접합부의 상세설계를 할 때 이러한 보강철근의 배치와 시공을 고려하여야한다.
(그림 L)
(그림 M)
(그림 N)
(그림 O)
내진설계
대형판 조립식 구조의 내진설계는 현장타설 일체식 구조와 근본적으로 동일하다. 벽체 계획 배치에서 기술한 바와 같이 건물의 무게 중심과 강성의 중심사이에 과도한 편심이 생기지 않도록 벽체를 배치하여야한다. 고층건물일 경우에는 지진하중에 의한 접합부나 수직연결철근의 응력이 커지거나 일부 접합부에 응력집중현상이 발생할 경우가 있으며, 이러한 경우에는 벽체의 배치를 재검토 하는것이 바람직하다.
대형판 조립식 구조의 내진해석에서 구조물의 강성, 기본 주기(T)와 반응수정계수(R)의 산정방법은 아직 완전히 정립되지 않은 상태에 있다. 이러한 문제는 대형판 조립식구조가 일체식이 아니고 접합부에 의하여 각 판이 연결되어 있어 접합부의 강성의 영향을 받기 때문이다
현행 ‘프리캐스트 콘크리트 조립식 건축구조설계기준 및 해설’의 규정에는 조립식 구조를 일체식 구조로 가정하여 탄성해석을 하되 변형의 산정에 접합부의 영향을 고려하여 저감된 탄성계수(즉, 강성)를 사용하도록 규정하고 해설에서 저감된 탄성계수의 값을 1/4로 제시하고 있으나, 기본진동주기의 값은 일체식 구조와 동일한 방법으로 산정하도록 규정되어 있다. 그러나 구조물의 기본진동주기는 강성이 작을수록 길어지고 기본진동주기가 길수록 설계지진하중이 작아진다. 따라서 현행 기준에 따라 조립식 구조를 설계할 경우에는 설계지진하중은 접합부의 영향을 무시한 일체식 구조와 동일한 값을 사용하고 변형은 4배로 하는 보수적인 설계가 된다, 특히 고층건물에서는 구조물의 층간변형이 구조물의 설계를 좌우하는 경우가 많으므로 현행 기준은 안전측이기는 하나 과다설계를 초래한다고 할 수 있다.
현행 ‘프리캐스트 콘크리트 조립식 건축구조설계기준 및 해설’의 규정에서는 반응 수정계수도 일체식 구조와 동일한 방법으로 산정하도록 되어 있으며, 다만 일체식 구조에서 전단벽의 단부를 기둥식으로 보강 하였을 경우 적용하는 반응수정계수 3.5는 허용하지 않고 있다. 반응수정계수는 구조물의 최대강도, 감쇠계수와 연성에 의하여 결정되며 대형판 조립식 구조는 일체식 전단벽 구조와 비교할 때, 최대강도와 연성은 떨어지나 감쇠계수는 대폭 긍가하는 것으로 알려져 있다. 미국의 UBC나 ATC, 호주의 내진 설계기준 등에서도 일체식 구조와 조립식 구조의 반응수정계수에 대하여 차이를 두지 않고 있다.
대형판 조립식 구조의 내진 설계의 각각의 규정에 대하여는 현재 국내외에서 활발히 연구가 진행되고 있으므로 가까운 장래에 정립된 기준에 반영될 것 갓으로 예상된다.
느낀점
조립식 구조를 조사하면서 현재 건축의 진행 방법과 차후에 어떤 방식이 뒤를 이어 나올지 한번 생각하는 좋은 기회였고, 솔직히 이번 자료를 조사하기전에 패널에 대한 기초지식만 가지고 선뜻 이 부분을 선택하였는데 여러개의 패널들을 비교하면서 서로간의 장점 및 담점과 그 특성에 맡는 부분이 어디있을것인가에 대한 생각의 나래를 펼친 좋은 기회였던것 같습니다. 그리고 본문에는 기재 하지 않았지만 조사하는중 재미있는 부분이 있기에 도표와 그래프를 만들어 봤습니다.
공법별로 특성의 상대적으로 비교
시공방식
가격
품질
일체성확보
시공의 유연성
차폐성능(물,음,열,볼 등)
생산방식
안정성
공기
공사규모
현장타설 공법
저가
낮다
유리
좋다
좋다
주문생산
(디자인 다양)
낮다
길다
소규모
완전 PC
공법
고가
높다
불리
나쁘다
나쁘다
소품종 대량생산(중간)
높다
짧다
대규모
부분 PC
공법
중간
중간
중간
중간
준간
다품종 소량생산
(디자인 제한)
중간
중간
중간

키워드

건축,   시공,   구조