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철근콘크리트구조

철근콘크리트구조 - 건축구조계획 -목차 재료와 구조 라멘 및 벽식구조 플랫슬래브구조 절판구조 및 쉘구조 프리캐스트 콘크리트조 프리스트레스 콘크리트조철근콘크리트조의 개념 철근콘크리트 철근 주위에 콘크리트를 타설하여 일체가 되도록 한것 철근 콘크리트조 철근콘크리트를 기둥과 보 등 구조상 중요한 부분에 사용한 건축물 1. 재료와 구조 철근콘크리트조의 역사 시멘트의 발명과 구조이론의 발달로 인해 철근콘크리트조 출현 고대 이집트 , 그리스 , 로마에서 시멘트와 유사한 재료를 사용함 포틀랜드시멘트 를 개발하여 시멘트의 공업적 생산이 시작됨 고대 1824 ‘ 조셉 아스프틴 ’1890 철근콘크리트의 획기적 발전 : 자택을 철근콘크리트로 건설 ‘ 프랑수아 헤네비크 ’ 1900 기둥과 보를 일체식으로 구성한 라멘구조의 기초를 만들고 배근법 고안 : 파리박람회 출품 ‘ 프랑수아 헤네비크 ’ 목구조의 가구식을 답습하여 철근콘크리트를 건축적 표현수단으로 시도 르 코르뷔지에의 철근 콘크리트를 이용한 건축물 조형성 표현에 결정적 원동력이 됨 ‘ 오귀스트 페레 ’ 1886 철근콘크리트 구조 이론 및 계산법 발표로 인하여 구조부재로 사용 ‘ 구스타프 바이스 ’, ‘ 마티아스 코넨 ’ 1848 콘크리트관에 철망을 사용하여 철근콘크리트 에 대한 특허출원 ‘ 조셉 모니에 ’한국 철근콘크리트조의 역사 조선은행 ( 현 한국은행 ) 1907~1912 한일합방 시기에 일본인들에 의해 다수의 철근콘크리트건물이 지어짐 조선총독부 청사 서울역사 1918~1926 1922~1925 화신백화점 : 한국인건축가에 의해 지어진 철근콘크리트 건축물 1935~1937 1950 년대 이후 한국인 건축가들도 철근콘크리트를 본격적으로 사용함 1950~ 1. 재료와 구조철근콘크리트조의 원리 콘크리트 높은 압축강도 낮은 인장강도 - 수평부재에 사용하기 부적절 콘크리트와 철근 철근을 인장재로 사용 , 강도상 보강역할 - 상호외력에 대응 열팽창계수가 비슷해 일체성이 높음 철근과 콘크리트의 부착 (b) 부착없음 (a) 부착있음 철근 구성 : 기둥 , 보 , 바닥 ( 지붕 ) 슬래브를 기본 가구요소로 함 특징 비내력구조로 공간을 구획하는 역할 내진벽 병용 : 경재상의 이유 , 구조상의 여력을 높이기 위함 구조부재의 역할보다는 평면을 분할하는 역할 → 벽의 위치가 고정되지 않아 평면을 재구성 하는 등 가변성이 뛰어남 자유로운 평면구성 : 수직부재로는 기둥만을 구조부재로 하기 때문 재료 및 외관의 다양성 : 외벽을 커튼월 ( 비내력벽 ) 로 구성할 수 있기 때문 사무소 건물 , 학교 건축물 등에 많이 사용 주거 건축물까지 이용 확대 : 리모델링 대응형 건축물에 대한 관심이 높아졌기 때문 2. 라멘 및 벽식구조 구법의 개요 구조체에 작용하는 힘을 받는 부재 구성을 달리한 것으로 재료구성 및 원리에는 차이가 없음 - 라멘구조와 벽식구조는 유사함벽식구조 정의 : 주요한 구조를 기둥과 보 대신 벽으로 동화시킨 구조 특징 내력벽과 바닥만으로 구성 고층아파트와 같은 주거건축에서 많이 사용 (3) 장점 - 주택에서는 어느정도의 간격으로 벽이 있음 - 경제적 : 벽과 구조체 겸용 가능 - 천장 처리가 우수 : 보가 없기 때문 - 내진 , 내화적으로 우수함 2. 라멘 및 벽식구조 (4) 단점 - 구조계산이 어려움 - 평면이 고정됨 - 거푸집공사가 많음 . - 부정형의 건축물인 경우 적용이 어려움 - 활하중이 큰 건축물에 적용이 어려움보 ( grider , beam) 특징 - 인장력이 중앙에서 언제나 아래쪽에 생김 - 단부에서는 인장력이 위쪽에 생기며 , 수평하중에 따라 아래쪽에서 발생하기도 함 (2) 종류 - 절곡근 : 배근시 인장력의 변화에 따라 중앙부의 하부근 일부 ( 반곡점 , 간사이 ¼ 부근 ) 에서 구부려 단부에서 상부근으로 하는 것 - 전단보강근 : 보에 넣는 것 , 늑근이라고 부르기도 함 (3) 벽보 : 건축물의 외주에 있는 보의 경우 상층의 징두리벽과 하층의 상부 벽을 일체로 하여 강성을 높이는 것 - 구조상 개구부와의 관계에서 보 높이가 결정되는 경우가 많음 - 높이 1,200mm 전후 , 역할 - 수직하중으로서의 적재물 지지 - 수평하중을 기둥 , 보의 라멘부재에 분배 2) 종류 : 1 방향 (one-way) 슬라브 2 방향 (two-way) 슬라브 3) 배근 방식 : 양방향에서 보가 걸쳐진 듯한 방식으로 스팬의 길이가 커지면 작은 보를 중간에 둠 4) 설계 방식 단변방향 : 주근을 평행하게 배치 , 장변방향 : 배력근 배치 특수슬래브 : 작은 보를 내포한 것과 같은 형식 - 중공슬래브 (void slab) - 장선슬래브 (joist slab) - 와플 슬래브 (waffle slab): 작은 보가 격자상으로 배치된 것과 같음 - 역슬래브 2. 라멘 및 벽식구조벽 1) 내력벽 구조 - 목적 : 연직하중과 수평하중에 저항시키기 위함 - 벽식구조에 사용 - 내진벽 : 수평하중에만 저항하는 것으로 지진에 견딜 수 있게 한다는 의미 2) 장막벽 구조 - 커튼월 (curtain wall) - 건축물 전체에 구조요소가 아닌 자기 자신을 유지하는 정도의 내력만 갖춘 것 2. 라멘 및 벽식구조무량판 구조 라고도 하고 , 기둥과 슬래브만을 구조요소로 함 외형적으로는 매우 단순한 구조시스템 3. 플랫슬래브구조 슬래브 지판 주두 기둥 장점 - 구조가 간단하여 철근 배근 , 조립 및 콘크리트 공사가 용이 - 보와 같은 각진 부분이 없으므로 부재가 화재에 대한 피해가 적음 - 보가 없으므로 층고를 낮출 수 있어 , 실내공간 이용률이 높음 - 기둥이 하중을 부담하기 때문에 공간의 가변성이 큼 - 배관 설비 설치가 용이함 단점 - 고정하중 ( 바닥판 ) 이 증대함 - 뼈대의 강성에 난점이 있음 - 구조계산이 다소 복잡함 - 큰 집중 하중을 받은 곳은 부적당 , 슬래브가 진동하기 쉬움플랫슬래브의 배근방법은 2 방향 배근 , 3 방향 배근 , 4 방향 배근 등이 있으나 , 주로 2 방향 배근과 4 방향 배근이 사용됨 -2 방향식 : 철근을 직교하는 2 방향으로 배근한 것 -4 방향식 : 2 방향식 철근배근에 다시 대각선 방향으로 배근한 것 2 방향 배근 4 방향 배근 플랫슬강성 얻기 쉬움 - 보의 높이가 높아져 구조 성능이 향상됨 - 평판을 조합한 형태이기 때문에 거푸집 공사 간편 - 능선부나 지지부의 처리가 간단함 - 내화성이 뛰어남 - 균열방지에 효과적 - 절판으로인한 지붕 상승이 단점이 될 수 있음 - 재료적인 관점에서 쉘구조보다 비효율적 - 셔터 제작이 어려움 - 능숙한 작업과 감독이 필요 단점 4. 절판구조 및 쉘구조 절판구조얇은 곡면판을 사용한 구조에 의한 것으로 하중을 주로 휨모멘트에 의하지 않고 면내응력에 의해 처리하는 방식 - 슬래브같은 판을 휘어서 곡면으로 만든 구조체 종류 장반원통형 단반원통형 반구형 안장형 쉘구조 4. 절판구조 및 쉘구조단점 - 얇은 두께의 구조로 인해 균열에 의한 녹이 발생할 수 있음 - 균열의 확대가 반복되어 대참사를 초래할 위험이 있음 → 프리스트레스를 이용하는 방법이 시도됨 공통점 : 형태상의 강성을 이용 장점 - 철근콘크리트에 대비하여 자중이 가벼움 - 수축 , 균열의 염려가 없음 - 조립이 용이하고 현장공기가 짧으며 , 공사비가 저렴함 - 상자형 골조 대비하여 구조체의 춤을 낮게 할 수 있음 - 주요한 큰 보를 필요로 하지 않고 강의 사용량이 적음 절판구조와 쉘구조의 공통점과 차이점 쉘구조 4. 절판구조 및 쉘구조 차이점 : 쉘구조 - 얇은 판을 곡면형태로 구부려 만듦 절판구조 - 얇은 판을 접은 형태로 만듦벽과 바닥 등의 부재를 공장에서 생산해서 현장에서 조립하기만 하는 건축물 5. 프리캐스트 콘크리트조 단점 - 설계 , 부재제작 , 시공의 일관된 시스템과 부재제작을 위한 공장시설이 요구 - 이를 가동하기 위한 충분한 수요량이 확보되어야 한다는 경제적 문제 - 건축물의 형태가 어느 정도 한정됨 - 구조적인 일체화가 안 됨 장점 -PC 조는 기후에 좌우되지 않는 부재생산 - 현장작업의 기계화 - 품질의 안정 - 노무량의 삭감 등의 이점제조법 개요 PC 조의 주요한 부재는 공장에서 생산 바닥과 벽 등의 패널 (panel) 을 생산하는 거푸집 (mold) 의 설치방식의 분류 플랫 (fcolumm tree) 기둥과 보의 중간부분을 절점으로 + 자 형태의 PC 부재를 만들어 각기 기둥 중간 및 보 중간에서 연결하는 방식 제작이나 시공은 어렵지만 구조상 취약한 기둥과 접합부를 사전에 일체화 했다는 것이 장점 5. 프리캐스트 콘크리트조부분 PC 조 현장타설 콘크리트와 혼합하여 사용함으로써 전체적으로 일체화시킨 것을 부분 PC 조 라 함 부분 PC 의 두 가지 방법 - 전체 구조시스템 내에서 일부 부위를 PC 부재로 하는 경우 복합화구법 - 한 부위에 대해서 부분적인 PC 를 사용하는 경우 하나의 구조부위에 2 종의 구조재료가 합성되는 형태이므로 합성구조 또는 합성구법 이라 부름 이러한 합성구조에는 PC 만 사용되는 것이 아니라 데크플레이트 (deck plate) 와 같은 강판도 이용됨 고층건물의 공사에 있어서는 어떤 형태이든지 생산성을 목적으로 하여 합성화된 구법을 사용하고 있음 5. 프리캐스트 콘크리트조6. 프리스트레스트 콘크리트 설계 하중에 의한 응력의 전부 또는 일부를 상쇄시키기 위해 미리 의도적으로 가한 응력을 프리스트레스 트 라 함 보나 기둥 등 주요한 부분에 프리스트레스트를 도입한 콘크리트를 PS콘크리트 조 (prestressed concrete) 또는 PSC라 함 단점 - 접합부의 강성이 적고, 화재시 위험도가 높 음 - 시공시 고도의 기술을 요하고, 장비를 갖추어야 함 - 부재단면이 작아 길이가 긴 것은 흔들리기 쉬움 장점 - 구조물이 가볍고 소재의 사용량이 절약되며 균열이 적 음 건축생산방식이 합리화되고 공업화 건축이 가능해 되어 공기가 절약 됨 - 건물이 강 해지고 장대 스팬등의 새로운 공간 창조 가능구조원리 보는 하중에 의해 상측이 압축 그리고 하측이 인장이 되어 하측을 미리 압축해 두면 통상의 상태에서는 인장력이 생기지 않게 됨 = 콘크리트와 같은 성질의 재료에 유리 함 6. 프리스트레스트 콘크리트PS 부재의 공법 프리텐션 공법 PS강재를 긴장기의 양단에 긴장한 다음 , 콘크리트를 치고 콘크리트가 경화된 후 에 긴장을 풀어 ow}

공학/기술| 2024.03.29| 30페이지| 2,500원| 조회(279)

건축구조, 건축공학과, 철콘, 철근콘크리트구조, 건축학과, 건축구조계획

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