R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919CTAP-C142962-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 춤 300mm 이상 바닥구조에서 충전 U-플랜지 트러스를 이용한 중저층 건축물용 Slim Slab-Beam 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-17 ~ 2019-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 오명호 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 220,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 220,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 목포대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 건축물에서 전통적으로 사용되는 철근콘크리트 보 또는 열간압연 H형강을 이용한 철골 합성보가 바닥시스템의 구조성능과 경제성을 높이기 위해 점차적으로 새로운 합성구조시스템으로 대체되고 있는 추세이다. 수평부재인 보의 구조적 성능을 효율화함으로서 장스팬 또는 층고절감이 용이하도록 하거나, 공기 단축과 시공성 개선을 통하여 공사비를 절감하려는 연구가 지속적으로 수행되고 있으며, 여러 가지 다양한 연구결과가 건설현장에 활발히 적용되고 있음 ○ 바닥 슬래브의 스팬이 5.0m~7.0m 이상을 무동바리 시공이 가능하기 위해 딥 데크(Deep Deck)을 활용할 때 기존 노출형 U형 합성보는 적합하지 않으며, 특히 노출형 H-형강 합성보나 매립형 SRC 합성보를 사용하면 상부플랜지에 데크를 거치하여 시공하므로 절대 층고가 증가하게 되고, 철선일체형 트러스데크는 스팬이 4.0m 이내이므로 추가적인 작은 보(sub beam) 배치가 요구됨 ○ 춤이 깊은 딥 데크(200mm 이상 춤을 갖는 데크)를 사용하기 위해서는 비대칭 H형강 합성보를 사용하여 슬림플로어시스템의 바닥구조를 구현할 수 있으나 그 보의 스팬이나 바닥 평면 모듈이 8m 전후로 작아 물류나 저장시설과 같은 10kN/m2~30kN/m2의 높은 적재하중이나 10m~15m 장스팬에 효과가 매우 낮아 비효율적임 ○ 최근의 추세에 맞는 상업시설이나 중저층 규모의 철근 콘크리트 건축물 등에서 추가적인 층고의 증가 없이 강도와 강성이 확보되면서 현장 설치 조립 등과 같은 노무비를 획기적으로 절감할 수 있는 슬림플로어시스템 개념의 복합보 개발이 절실히 요구됨 ○ 본 연구에서는 상측 개방구조를 갖는 U형상의 상부 플랜지, 강판 두께 10mm 이상으로 된 하부 강판 및 일정한 패턴으로 절곡한 측면 래티스를 이용하여 상부 U형 플랜지의 좌우측에 래티스 요소를 하부 강판과 서로 용접 접합하여 춤 300mm 이상 바닥구조에서 충전 U-플랜지 트러스를 이용한 중·저층 건축물용 슬림 슬래브-보(Slim Slab- Beam)를 개발하고자 함 [최종목표] 충전 U-flanged Truss를 이용한 중저층 건축물용 Slim Slab-Beam 개발 - 춤 300mm 이상의 슬래브를 가지는 바닥구조에서도 경제성과 시공성이 혁신적으로 향상된 Slim Floor System을 구현할 수 있는 선조립 복합보(U-flanged Truss Hybrid Beam) 개발 ○ 상부의 횡좌굴 및 압축에 대한 보강체(충전 U-flange), 하부의 인장저항용 강판 및 상하부를 연결하는 래티스로 이루어진 선조립체(U-flanged Truss)의 최적 형상 정립 - 시공단계에서 발생하는 콘크리트 타설하중 및 작업하중에 의한 횡좌굴 및 상부압축에 가장 효율적으로 저항할 수 있는 U-flanged Truss의 형상 개발 ○ U-flanged Truss를 이용한 Slim Slab-Beam에 대한 휨실험 및 전단실험을 통한 구조성능 평가 ○ U-flanged Truss를 이용한 Slim Slab-Beam의 부재설계법 개발 ○ U-flanged Truss를 이용한 Slim Slab-Beam의 표준화 도면 개발 [연구내용 및 범위] 1-1. 기존에 개발된 춤이 큰 슬래브 시스템 및 국내외 현황 조사 ○ 춤이 큰 슬래브 시스템(Deep Slab System)에 대한 선행 연구 결과 조사 ○ 국내외 연구 결과 정리 및 기존 기술의 장단점 분석 1-2. 선조립체(U-flanged Truss)의 기본 형상 분석 및 선정 ○ 중저층 건축물의 표준 바닥 모듈(Standard Floor Module) 조사 및 분석 ○ 다양한 단면 형상의 선조립체에 대한 유한요소해석(Finite Element Analysis) 수행 ○ 시공하중(Construction Loads)을 고려한 선조립체(U-flanged Truss)의 기본 형상 설계 및 선정 ○ 선조립체의 전단성능을 고려한 래티스의 배치 형상(Lattice Disposition) 설계 및 선정 1-3. U-flanged Truss의 휨, 전단실험 및 구조 성능 평가 ○ U-flanged Truss의 휨, 전단 실험 계획 수립 ○ 실험체 변수 설정 : 콘크리트 충전유무, 기존 RC, H steel beam, 래티스 경사도 50, 55, 60 등 ○ U-flanged Truss의 제작 및 실험 수행 ○ U-flanged Truss의 구조 성능 분석 및 최적 형상 결정 1-4. U-flanged Truss를 적용한 기본 선조립 복합보의 구조 거동 예비 평가 ○ U-flanged Truss를 적용한 기본 선조립 복합보의 실험 계획 수립 ○ 실험체 변수 : 과대강재비, 과소강재비, 평형 철근비 등 ○ 기본 선조립 복합보의 실험체 제작 및 실험 수행 ○ 구조 거동 분석 및 차년도 계획 검토 2-1. 바닥판과 선조립 복합보 사이의 합성효과 검증을 위한 수평전단실험 수행 ○ Pushout 실험 계획 수립 ○ Pushout 실험체 제작 및 실험 수행 ○ 합성 거동(Composite Behavior) 분석 2-2. Slim Floor System을 구현할 수 있는 선조립 복합보의 실물실험 수행 및 구조성능평가 ○ 선조립 복합보의 휨, 전단 실험 계획 수립 및 실험 수행 ○ 실험체변수 : 시공단계(Construction Stage), 합성단계(Composite Stage), 단부 전단 성능(Shear Capacity) 평가 등 ○ 슬래브가 포함된 Slim Slab-beam의 구조성능 평가 2-3. 선조립 복합보의 부재 설계법 개발 ○ 공장 제작을 위한 선조립 복합보의 최적 형상 결정 ○ Sim Slab-beam 설계 개념 정립 및 설계프로세스 개발 2-4. 제작 프로세스 및 표준화 도면 개발 ○ 비용 절감을 위한 공장 제작 최적 프로세스 개발 ○ 현장 적용을 위한 Slim Slab-beam 시스템 표준 도면 개발 ○ 시범 제작 및 현장 적용성 예비 평가(Mock-up Test) ○ 중저층 건축물 표준모듈에 대한 경제성 분석 및 평가 |
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| 색인어 | 한글 | U플랜지 | 선조립체 | 복합보 | 슬래브-보 | 슬림플로어 |
| 영문 | U-shaped Flange | Prefabricated Reinforcement Truss | Hybrid Beam | Slab-Beam | Slim Floor | |
| 최종보고서 | 최종보고서.pdf | |||||