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과제기본정보

지하공사의 공기단축을 위한 무지주 지하옹벽 구조시스템 개발 및 실용화 연구2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 07CCTI-C043499-02
국가과학표준분류 1순위 건설·교통 | 구조물·지반공학 기술 | 철근·프리스트레스 콘크리트 구조 기술 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 지하공사의 공기단축을 위한 무지주 지하옹벽 구조시스템 개발 및 실용화 연구
주관연구기관 (주)행림종합건축사사무소
총괄연구 책임자 성명 김태출
소속 (주)행림종합건축사사무소 직위 상무
기관 대표번호 031-389-6600 FAX 031-389-6655
총 연구기간 2006-12-20 ~ 2009-12-16
당해연도 연구기간 2007-06-20 ~ 2008-06-16

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 127,000,000 25,000,000 43,000,000 68,000,000 195,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 -지하공사는 전체공사기간을 좌우하는 주공정(critical path) : 지상 8층 지하 2층의 표준적인 사무소 빌딩의 경우 지하공사의 착공에서부터 지하구조완성까지의 공기는 전체공기의 약 45%를 차지.
-건축물의 지하공간에 대한 필요성 증가 : 건축물의 고층화 경향, 초고층 아파트의 등장, 아파트 주차장의 지하화 경향 등에 따라 건축물에서 지하공간의 필요성 증가.
-지하공사 규모의 증가 : 도심지에서 시공되는 건축물의 지하공사는 높은 지가와 주차공간 확보 등의 이유 때문에 점차 대형화되어 굴착심도가 30m이상까지 깊어지는 건물들이 해마다 증가하고 있음.
-무지주 지하옹벽 시공을 위한 구조시스템 개발 : 지하옹벽 시공시 지주없이 시공할 수 있는 구조시스템의 개발 및 실용화를 통하여 시공성, 경제성을 제고시킴
최종목표 -주열식 흙막이를 활용하여 옹벽거푸집에 작용하는 측압을 지지시킴으로써 무지주 거푸집에 의해 시공이 가능한 구조시스템 개발
-최근 개발되어 현장에 적용되고 있는 매설형 거푸집과 CBS공법 등의 기술을 기반으로 새로운 거푸집을 개발
-구조상세의 개발/설계 및 시공공정의 완성을 통한 현장 실용화
-Mock up Test에 의한 현장 적용성 평가를 통하여 공법의 최적화를 목표로 함.
연구내용 및 범위 무지주 지하옹벽 구조시스템은 지주없이 거푸집을 자립시켜, 벽체를 축조하는 공법으로서, 이에 따라 지주를 설치하는 공정이 없어짐으로 인하여, 공기가 단축되고, 작업공간이 충분히 확보될 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 공법을 완성하기 위하여 다음과 같이 1개의 주관기관과 2개의 협동연구기관, 3개의 참여기업(거푸집제조회사, 구조설계사무소, 연결장치 제조회사)으로 연구를 진행한다.

<주관기관((주)행림종합건축사사무소): 무지주 거푸집의 개발 및 실용화>
지하옹벽의 무지주 시공을 위해서는 새로운 형태의 거푸집이 필요하다. 거푸집의 형태는 크게 매설형과 유로폼을 개선한 두가지의 형태로 개발하며, 시공성과 구조성능의 측면을 고려하여 설계한다. 거푸집의 설계는 시공성과 구조안전성 등을 고려하여 이루어지며, 설계가 완료되면 시제품을 제작하여 현장에 적용하여 그 성능을 평가한다. 참여기업인 콘스텍(주)와 함께 시공성 등을 분석하여 거푸집상세를 개발한다. 거푸집은 현재 콘크리트 구조물의 거푸집으로 널리 사용되고 있는 유로폼형과 매설형의 2가지이다.
개발된 거푸집은 2차년도의거푸집 설치과정 설계 및 현장 적용성 평가를 실시하고 3차년도에서는 Mock Up 실험을 통해 실용화를 위한 제품을 생산하여 실제 현장에 적용하여 실용화를 완성한다.

<협동기관(충주대학교): 무지주 지하옹벽의 구조 및 시공성능 평가>
무지주 지하옹벽의 구축을 위해서는 시공시의 구조적인 안정성과 시공후의 구조안전성 확보이다. 1차년도에서는 무지주를 위한 구조개념을 구축하고, 거푸집과 연결장치와의 접합부, H-pile과 콘크리트 벽과의 접합부 등에 대하여 구조성능을 분석하고, 실험을 통하여 안전성을 평가한다. 또한 측압지지 기술과 연결기술에 대한 시공절차를 개발한다.
2차년도에서는 시공하중과, 옹벽구축후의 토압에 대한 안전성과 또한 합성지하벽으로서의 거동 등을 연구한다. 구조적인 평가와 함께 공기, 공사비, 시공성 등을 정량적으로 평가하여 효율적인 시스템이 될 수 있는 방안을 강구한다. 3차년도에서는 시공단계별로 구조설계를 할 수 있는 구조설계지침서와, 표준공사지침서를 구축하여 시스템을 완성한다.

<협동기관((사)건설기술정책연구원): 무지주 지하옹벽의 연결시스템 개발 및 성능평가>
거푸집과 H-Pile을 연결하여 무지주를 하기 위해서는 이들 연결장치의 개발이 매우 중요하다. 1차년도에서는 이 연결장치의 상세를 개발하고 또한 거푸집과 연결하는 프로세스를 정립한다. 특히 연결장치의 갯수 등을 구조적인 측면에서 설정할 수 있도록 실험을 통하여 구조성능을 파악한다. 실험은 연결장치에 대한 인발실험으로서 시공하중에 대한 안전성을 검토한다. 연결장치의 개발은 참여기업인 (주)부원비엠에스와 공동으로 추진하며, 각 요소기술에 대해서는 상용화가 될 수 있도록 한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 무지주 지하옹벽 구조 및 시공성능 평가 o거푸집 설치과정 설계 oMock up Test 실시 o현장 적용성 평가 o시공하중에 대한 거푸집 구조성능 평가 o토압에 대한 옹벽의 구조성능 평가 o무지주 기술에 대한 공기 분석 o무지주 기술에 대한 공사비 분석 o연결부 비선형해석 및 모델화 o연결정착구 설계 o실험을 통한 구조성능 규명
연구성과 기술적 기대성과 - 현재 현장에서 사용되는 공법은 유로폼이나 Soldier 시스템으로 지하옹벽을 시공하고 있지만, 이 방법은 설치/해체시의 작업공정과 또한 지하내의 좁은 공간에서의 시공성이 낮기 때문에 본 공법이 개발될 경우, 많은 부분에서 이들 공법을 대체할 것으로 기대된다.
- 본 공법의 개념적인 요소기술은 현재 완성된 상태로서, 심화된 연구가 진행될 경우에는 충분히 실용화되고 제품화되어 널리 활용될 것으로 예상된다.
- 기술개발과정 중에 거푸집이나, 연결재 등은 새로운 형태로 시제품이 생산될 것이기 때문에 이들 기술에 대해서는 특허출원 등과 같이 제품화를 통하여 기술이전을 할 예정이다.
- 현재 지하공사는 혁신화 및 최적화의 정도가 매우 낮은 공사 중의 하나로서 본 기술의 개발과 더불어, 지속적으로 지하공사의 기술을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
- 관련 요소기술의 발전에 따라, 향후 거푸집관련 기술의 동반 발전이 예상된다.
사회 경제적 파급효과 - 지하공사 작업의 용이성과 공기단축에 의해 전체적인 건물의 공정이 단축되어 경제성 및 시공성이 개선됨
- 무지주 지하옹벽시공을 통한 작업환경 개선 : 많은 기능 인력이 필요하고 공기측면에서도 불리한 유로폼과 Soldier system에 의해 진행되고 있는 현재의 작업환경을 개선
- 기술개발을 통한 지하공사의 혁신화 : 지하공사의 공정 및 작업환경 개선을 통하여 상대적으로 열악한 지하공사의 혁신화
활용방안 - 본 연구가 종료되는 시점(2010년)에서 국내 건설시장규모는 현재보다 약 5%증가된 116조 4615억원으로 예측되며 건축공사의 경우에는 2005년을 기준으로 할 경우, 약 59조 규모의 시장으로 예측된다. 일반적으로 전체 공사비의 약 30%에 해당되는 공사가 지하공사에 해당되고 이 지하공사 중에서 지하옹벽 시공공사가 약 10%로 평가되기 때문에 본 공법에 해당되는 시장규모는 2조에 해당될 것으로 추정된다.
- 본 연구에서 개발하고자 하는 공법은 건축물 지하공사에서 옹벽구축에 적용될 수 있는 공법으로서 전술한 지하옹벽의 시장에 활용될 것이다.
- 본 연구는 지상구조에 비하여 비교적 기술의 혁신화가 낮은 지하구조의 기술개발이라는 측면에서 향후 지하구조의 기술개발을 촉진할 수 있을 것으로 기대된다.
- 무지주로 지하벽을 시공함으로써 시공성, 경제성 등을 요구하는 현장에 활용되도록 하며, 또한 공사현장에서의 관리가 용이하도록 함으로써 현장적용성을 높이도록 활용한다.
- 국제적으로 산업화의 발전에 따라 도심지 지하공사는 증대할 것으로 기대되며, 특히 인접한 중국의 대도시공사에 본 공사의 활용가능성이 매우 높을 것으로 예상된다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 지하옹벽 무지주 시공 거푸집 연결장치 구조성능
영문 Underground retaining wall Non-supporting construction Form Connecting device Structural capacity
최종보고서
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