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보고서 상세정보

복합구조를 이용한 리모델링 공동주택의 평면확장 기술 개발
Development of the dwelling space extension of remodelled apartments using composite structure

  • 사업명

    건설핵심기술연구개발사업

  • 과제명

    복합구조를 이용한 리모델링 공동주택의 평면확장 기술개발

  • 주관연구기관

    인하대학교
    InHa University

  • 연구책임자

    김상식

  • 참여연구자

    김진평   이승배  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2006-12

  • 과제시작년도

    2005

  • 주관부처

    건설교통부

  • 사업 관리 기관

    한국건설교통기술평가원
    Korea Insitute of Construction & Transportation Technology Evaluation and Planning

  • 등록번호

    TRKO201000018785

  • 과제고유번호

    1500000470

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    1) Development of the dwelling space extension of remodelled apartments using cast-in place concrete
    This research has develop...

    1) Development of the dwelling space extension of remodelled apartments using cast-in place concrete
    This research has developed the dwelling space extension of remodelled apartments. RC slabs connected by hinged joints were tested in order to investigate the strength of the slab joint and failure modes. Furthermore, this research is to present an admissible method in efficiency by evaluation and analysis of the structural behavior due to afore-mentioned method, such as connection strength, crack initiation and growth, and deflection. This research is also aimed at the experimental investigation of the member strength of specimens of hinged joint type and specimens of rigid joint type, the test parameters being concrete covers, bar sizes and development lengths of the steel bars. Structural performance of suggested joint system. was evaluated. First of all, the acceleration data have been acquired by impact hammer test. The data were used to find natural frequencies and mode shapes by frequency domain decomposition techniques. Using these results and finite element modelling of test specimen, the system identification method has been applied to find stiffness index of suggested
    joint system.
    2) Development of the dwelling space extension of remodelled apartments using precast concrete
    A precast concrete half slab with two ribs was developed to extend the dwelling place of reinforced concrete apartments. The method increased the stiffness of the precast slab using two ribs and allowed to cast concrete for multi stories. The proposed precast system is capable to construct concrete slabs without props. In addition, this research is to present an admissible method in efficiency by evaluation and analysis of the structural behavior due to afore-mentioned method, such as connection strength, crack initiation and growth, and deflection. This research is also aimed at the experimental investigation of the member strength of specimens of the proposed expansion method using precast concrete.
    3) Development of the dwelling space extension of remodelled apartments using prestressed concrete
    A method of plane expansion of reinforced concrete apartments using prestressed concrete was developed. This method used a post-tension prestressing method in order to remove lintel beams placed between living room and balcony. The proposed method removed a lintel beam and established tendon to decrease deflection of slab. Sixteen concrete slabs were tested to examine the effect of the post-tension prestressing on the deflection of the slabs.


    3개년에 걸쳐 국내 노후된 공동주택의 리모델링 시 평면확장에 필요한 요소기술을 개발하고 실용화하기위한 노력을 기울였으며 연구 내용 및 범위는 다음과 같다.
    1) 평면확장 접합 시스템 개발
    1차년도 연구에서는 현장타설...

    3개년에 걸쳐 국내 노후된 공동주택의 리모델링 시 평면확장에 필요한 요소기술을 개발하고 실용화하기위한 노력을 기울였으며 연구 내용 및 범위는 다음과 같다.
    1) 평면확장 접합 시스템 개발
    1차년도 연구에서는 현장타설 콘크리트를 이용한 평면확장 공법을 제안하였다. 제안된 공법은 활절점과 강절점을 활용한 공법으로 구분하여 접합부의 내력을 평가하였다. 제안된 강접합 공법의 내력, 균열 폭 및 처짐 등을 구조실험을 통하여 평가하고 분석하여 최적의 강접합 슬래브 평면 확장 공법과 그 상세를 제시하였다. 또한, 부분실험체를 제작하여 슬래브에 철근을 활절점으로 연결한 시험체와 강절점으로 연결한 시험체에 콘크리트의 피복두께, 철근 종류, 철근 정착길이 등을 변수로 하여, 부재강도를 실험적으로 평가하였다.
    제안된 수평 접합부에 대한 성능평가의 방법으로 시스템인식기법의 일련의 과정을 적용하였다. 즉, 가속도계를 이용한 동적실험, 동적데이터 처리를 통한 구조물의 동 특성 추정, 유한요소모델의 구성 및 신경망기법을 이용한 구조물의 성능추정 등의 과정을 적용함으로써 접합구역 내진성능 평가를 위한 기반연구를 수행하였다.
    2차년도에서는 프리캐스트를 활용한 평면확장 공법을 제안하였다. 제안된 공법은 리브를 활용하여 슬래브의 강성을 증대시켰으며 1회에 다층 타설이 가능한 공법이다.
    이 연구에서는 1회에 다층 콘크리트 타설이 가능한 프리케스트를 이용한 평면확장 공법을 제안하였다. 제안된 공법은 강성이 강한 하프슬래브를 제작하여 지주를 없애고 가설 철골부재를 사용하여 슬래브의 강성을 증대시키는 공법이다. 이 공법을 활용하여 기존 구조물에 프리캐스트 슬래브를 이용한 평면확장을 가능하게 하였다.
    제안된 공법을 평가하기 위하여 24개의 슬래브를 제작하여 슬래브의 강도와 처짐을 검토하였다. 제안된 리브가 있는 하프슬래브는 기존의 하프슬래브에 비하여 매우 높은 강성을 나타내었고, 이를 활용하여 1회에 다층의 콘크리트 타설이 가능한 평면확장 공법을 가능하게 하였다.
    제안된 수평 접합부에 대하여 시스템인식기법의 일련의 과정을 적용하였다. 즉, 가속도계를 이용한 동적실험, 동적데이터 처리를 통한 구조물의 동 특성추정, 유한요소모델의 구성 및 신경망기법을 이용한 구조물의 성능추정 등의 과정을 적용함으로써 접합구역 내진성능 평가를 위한 기반연구를 수행하였다.
    3차년도는 이 연구를 종합하는 내용으로 복합구조를 이용한 평면확장 기술을 개발하였다. 기존 아파트의 리모델링 시 가장 문제가 되는 것 중 하나인 거실과 발코니 사이의 인방보를 제거한 후 기존 슬래브와 신설 슬래브를 연결하는 평면확장 공법을 제안하였다. 인방보 제거 후에 필요한 프리스트레스트 가력 힘과 인방보의 제거 면적에 따른 내력의 변화를 연구하였다.
    2) 평면확장 공법에 대한 시공 지침(안) 마련
    1차년도는 기존 공동주택의 평면 형태 및 골조 형식을 분석하고 평면 확장 시 고려되는 구조 검토 사항에 대하여 연구하였다. 또한 공동주택 리모델링시 각 단계별 시공 순서 및 지침안을 제안하여 리모델링 공사 수행시 실질적인 도움이 될 수있도록 노력하였다.
    마지막으로는 사례 분석을 통한 공동주택 리모델링의 요소 기술에 대한 특징을 설명하였다.
    2차년도는 현 단계 리모델링 공사 규모 상 단지 규모가 아닌 동 단위 규모로 진행되므로 조닝의 형성이 불가능하여 체계적인 공정 진행이 되지 못하고단속적이거나 인위적인 공정 계획이 진행되고 있다. 이것을 극복하는 방법으로 다층 동시 공법을 제안하게 되었으며 이에 대한 시공지침(안)을 만들었다.
    3차년도는 개발된 인방 보 제거 및 보강기술을 개발하였으며, 이를 포함한 리모델링 공사 현장에 적용할 수 있는 작업지침(안)을 만들었다. 향 후 리모델링 현장에서 본 지침을 참조하여 현장의 특성 및 여건을 반영한 시공계획서를 작성하여 활용토록 할 계획이다.
    3) 내진성능 평가 및 보강 상세 개발
    기존 공동주택은 대부분 내진설계가 되어있지 않은 상태에서 리모델링시 내진보강이 리모델링 여부를 결정할 핵심 문제가 되었다. 이 연구에서는 기존 공동주택의 내진성능 평가기법을 제안하고, 개발된 평면확장기술이 적용할 때의 내진보강 기법을 적용사례 연구를 통해 수행하였다.
    1차년도에서는 실제 리모델링 사업 추진 아파트를 대상으로 건설교통부에서 제시하고 있는 “기존 건축물의 내진성능 평가요령”에 근거하여 평가를 수행하였다. 또한, 기존 건축물의 성능 평가와 증축 보강의 필요성을 케이스 연구로 검토하고, 이와 관련한 내진 성능 평가방법과 보강시스템에 대해 기존 자료를 검토하였다.
    2차년도는 1차년도 연구의 연속성을 위해 1차년도에 연구 대상으로 하였던 아파트를 동일 해석 모델로 하여 응답 스펙트럼법을 이용한 탄성해석과 푸쉬오버(pushover) 해석법에 의한 비선형 정적해석을 수행한 후 건설교통부에서 제시하고 있는 “건축물 내진성능 평가요령”에 따라 2단계 내진성능 상세평가를 수행하였다. 또한, 2차년도에 개발한 아파트 평면확장에 PC 공법을 적용하기 위한 기초 자료 조사로 PC부재의 종류와 설계법을 비교하였으며, 2차년도 개발한 접합상세와 PC 부재에 대한 예제를 포함하였다.
    3차년도에서는 기존의 내진설계 기준과 신 내진설계 기준(KBC2005)을 비교하였으며, 신 내진설계를 적용한 건축물의 내진성능 보강공법과 아파트 리모델링에 의한 평면확장 사례를 조사?분석하였다. 실 구조물을 대상으로 신 내진기준을 적용한 내진성능 평가를 수행하였고 부족한 성능에 대해 보강 기법을 연구하였다. 해석 대상 아파트는 서울시 용산구에 위치한 지상 15층 규모의 아파트이며, 기존 구조체와 신규 구조체의 연결부위 모델링은 강접합이 아닌 핀접합으로 가정하여 해석하였다. 본 아파트 리모델링은 평면확장과 수직 확장이 동시에 수행되었으나 평면확장을 중심으로 서술하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...15
    5. CONTENTS...27
    6. 목차 ...23
    7. 표목차 ...31
    8. 그림목차 ...40
    9. 사진 목차 ...58
    10. Ⅰ.서 론 ...64
    11. 1.1 연구제목 .....
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...15
    5. CONTENTS...27
    6. 목차 ...23
    7. 표목차 ...31
    8. 그림목차 ...40
    9. 사진 목차 ...58
    10. Ⅰ.서 론 ...64
    11. 1.1 연구제목 ...64
    12. 1.2 연구기간 ...64
    13. 1.3 연구배경 및 필요성 ...64
    14. 1.4 연구목적 ...71
    15. 1.5 연차별 연구개발 목표 및 내용 ...73
    16. Ⅱ. 국내.외 기술개발 현황 ...77
    17. 2.1 국내 기술동향 ...77
    18. 2.2 국외 기술동향 ...78
    19. Ⅲ. 평면 확장 접합 시스템 개발 ...81
    20. 1. 철근콘크리트 구조를 사용한 평면확장 접합시스템 개발 ...82
    21. 1.1 서론 ...82
    22. 1.1.1 연구 배경 ...82
    23. 1.1.2 연구목적 ...83
    24. 1.1.3 연구의 내용 및 방법 ...83
    25. 1.2 현행접합공법(활절점에 의한 접합공법)의 내력 및 특징평가 ...85
    26. 1.2.1 연구 배경 ...85
    27. 1.2.2 연구 목적 ...88
    28. 1.2.3 실험계획 ...89
    29. 1.2.4 실험결과 ...96
    30. 1.2.5 실험결과 및 고찰 ...109
    31. 1.2.6 내력평가 ...114
    32. 1.2.7 결 론 ...118
    33. 1.3 강접합에 의한 평면 확장 공법 개발 ...119
    34. 1.3.1 전단력을 받는 앵커의 이론적 고찰 ...119
    35. 1.3.2 시험체 계획 및 실험 ...129
    36. 1.3.3 실험 결과의 비교 및 분석 ...143
    37. 1.3.4 결 론 ...164
    38. 1.4 힌지접합, 강접합 공법에 대한 부분 실험 ...165
    39. 1.4.1 장부작용의 일반적인 거동 ...165
    40. 1.4.2 시험체 계획 및 실험 ...179
    41. 1.4.3 시험체 결과 및 고찰 ...188
    42. 1.4.4 결 론 ...215
    43. 2. 프리캐스트 콘크리트 구조를 사용한 평면확장 접합시스템 개발 ...216
    44. 2.1 서론 ...216
    45. 2.1.1 기존 하프슬래브를 이용한 평면확장 ...216
    46. 2.1.2 기존 하프슬래브를 이용한 평면확장의 한계 ...217
    47. 2.2 프리캐스트 콘크리트에 의한 평면 확장 공법개발 ...220
    48. 2.2.1 시험체 계획 및 실험 ...220
    49. 2.2.2 실험 결과의 비교 분석 ...229
    50. 2.2.3 결 론 ...243
    51. 2.3 하프 슬래브 폭방향에 대한 사용성 평가 ...244
    52. 2.3.1 연구 목적 ...244
    53. 2.3.2 실험체 계획 ...248
    54. 2.3.3 실험결과 ...252
    55. 2.3.4 결 론 ...261
    56. 3. 복합구조를 사용한 평면확장 접합시스템 개발 ...262
    57. 3.1 연구개발의 필요성 ...262
    58. 3.2 프리스트레스트 재하력의 유.무에 따른 내력의 변화 ...264
    59. 3.2.1 인방보를 없앤 RC 슬래브의 처짐 ...264
    60. 3.2.2 인방보를 없앤 PSC 슬래브의 처짐 ...265
    61. 3.2.3 PSC 슬래브의 처짐 계산 ...266
    62. 3.3 1차 실험 계획 ...270
    63. 3.3.1 인방보 하중 및 즉시 처짐 계산 ...270
    64. 3.3.2 실험체의 집중하중과 기존 인방보가 받는 등분포 하중의 비교 ...271
    65. 3.3.3 실험체 형상 ...272
    66. 3.3.4 실험체 특성 ...275
    67. 3.3.5 프리스트레싱 방법 ...275
    68. 3.3.6 실험체 가력 및 측정 장치 ...276
    69. 3.4 1차 실험 결과 ...277
    70. 3.4.1 파괴 형상 ...277
    71. 3.4.2 하중-처짐 관계 ...277
    72. 3.4.3 2점 하중을 고려한 하중-처짐 관계 ...280
    73. 3.5 2차 실험 계획 ...282
    74. 3.5.1 실험체 형상 ...283
    75. 3.5.2 실험체 특성 ...284
    76. 3.5.3 실험체 가력 및 측정 장치 ...285
    77. 3.6. 2차 실험 결과 ...286
    78. 3.6.1 파괴 형상 ...286
    79. 3.6.2 하중-처짐 관계 ...286
    80. 3.6.3 2점 하중을 고려한 하중-처짐 관계 ...288
    81. 3.7. 결 론 ...290
    82. Ⅳ. 평면확장 공법에 대한 시공 지침(안) ...291
    83. 1 공동주택 리모델링 타당성 분석 ...292
    84. 1.1 연구개요 ...292
    85. 1.2 공동주택의 리모델링 분석 ...294
    86. 1.3 리모델링 공사의 특징 ...303
    87. 1.4 리모델링 공사의 수평증축 공법 종류 ...314
    88. 1.5 리모델링 현장 사례 ...340
    89. 2. 1일 다층공법의 시공성 연구 ...367
    90. 2.1 Half-PC 슬래브 적용성 평가 ...367
    91. 2.2 기존 공종에 대한 상세 분석 ...372
    92. 2.3 PC를 이용한 2개 층 동시 시공 공법 개발 ...377
    93. 3 리모델링 공사 시공 지침서 ...386
    94. Ⅴ. 내진성능 평가 및 보강 상세 개발 ...431
    95. 1 국내 건축물 내진설계 기준 ...432
    96. 2 리모델링 공동주택의 내진성능평가 ...446
    97. 3 비선형 지진해석을 이용한 내진성능 상세 평가 ...471
    98. 4 내진보강기법 ...481
    99. 5 아파트 리모델링 적용사례 ...490
    100. 5.1 구조 설계 개요 ...490
    101. 5.2 기존 구조물 사용성 검토 ...498
    102. 5.3 전단벽에 의한 내진보강 ...501
    103. 5.4 인방보 삭제에 의한 영향 ...508
    104. 5.5 브레이스에 의한 내진보강 ...511
    105. Ⅵ. 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...515
    106. 6.1 연구개발 목표의 달성도 ...515
    107. 6.2 연구개발의 대외 기여도 ...518
    108. Ⅶ. 연구개발결과의 활용계획 ...519
    109. Ⅷ. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...520
    110. Ⅸ. 참고문헌 ...521
  • 참고문헌

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