본 연구에서는 현장 적용성을 고려한 기둥축소량의 최적보정시스템을 그래픽-사용자 인터페이스의 컴퓨터 프로그램으로 개발하였다. 구현된 시스템은 성능 및 시공상의 다양한 제약조건을 만족하면서 상대보정과 혼합보정이 모두 가능하다. 제안된 시스템에서는 기둥축소량 보정전과 보정후의 구조물 형상을 그래픽으로 확인가능하며, 각 층의 보정결과는 기둥축소량 보고서로 바로 활용 가능한 도면으로 출력된다. 제안된 시스템을 실제 축소량 보정이 수행된 61, 42, 49, 53층의 네 건물에 적용한 결과, 제약조건을 쉽게 변경하면서 축소량 보정을 수행할 수 있고, 기존의 방법으로는 해를 구하지 못하는 경우에도 손쉽게 해를 구할 수 있어 현장 적용성이 뛰어남을 확인하였다.
시간이 지남에 따라 건물의 수직부재가 수축하는 것을 기둥축소라고 한다. 건물의 고층화 및 비정형화 추세 때문에 수직부재들에 작용하는 축하중 크기 간의 차이를 피할 수 없게 되며, 이의 영향으로 인접 수직부재 간의 축방향 축소량이 차이가 나게 된다. 이러한 부등축소량은 수직부재와 수평부재의 접합부에 추가적인 응력을 유발시키거나 슬래브의 기울어짐 또는 간벽이나 창호 등 비구조재의 사용성에 문제를 초래하게 된다. 이러한 부등축소량의 영향을 감소시키기 위하여 시공 중 수직부재의 설치 시 예측된 보정을 하게 된다. 보정의 합리성은 각 부재별 축소량의 정확한 예측과 예측된 축소량을 이용한 각 부재들의 합리적 보정량 산정에 있다. 부등축소량의 예측은 점점 더 정확해지고 있으나 보정 기법에 관한 연구는 거의 없다. 따라서 본 논문에서는 이동 평균법을 사용한 보정 기법과 보정하면서 발생하는 오차에 대한 합리적인 제한조건을 제시하였으며, 제한조건의 변화와 보정 그룹 수의 관계를 살펴봄으로써 제한조건 설정의 객관적인 판단 기준이 되었다. 그리고 이전에 연구되어진 SA 알고리즘을 사용한 최적 보정 기법과 결과를 비교해 봄으로써 이동 평균법 보정 기법의 효과를 검증하였다.
본 논문에서는 해석결과를 보정하여 고층 건축물의 기둥축소 예측값과 실제값 간의 오차를 최소화하기 위한 해석보정법이 제안되었다. 이를 위하여 41층 규모의 철근 콘크리트 건물에 대한 시공단계해석이 수행되었으며, 해석결과는 기둥과 코어로 나뉘어 네 가지의 가정된 계측결과들과 비교되었다. 해석보정은 기둥에서는 오차 한계를 넘어서는 시공단계에서 코어에서는 모든 시공단계에 적용되었으며, 해석이 보정된 이후에도 지속적으로 오차가 발생하므로 해석보정이 자주 수행될수록 오차는 감소하였다. 이러한 과정을 통하여 제안된 해석보정 방법을 적용함으로써 장기적인 축소값이 실제값과 유사하게 예측될 수 있음을 확인하였다.
초고층 건물에서 널리 사용되고 있는 SRC 기둥은 콘크리트의 크리프와 건조수축으로 인하여 시간 의존적인 거동을 보인다. 이러한 장기거동은 초고층 구조물에 기둥의 부등 축소량을 야기시키게되어 심각한 사용성 문제와 구조적 문제를 유발하게 되므로 구조물의 장기 변형을 정확히 예측하는 것이 중요하다. 최근 연구보고에 따르면 SRC 기둥의 장기변형은 RC 기둥의 장기변형과 매우 다른 양상을 보이고 있다. 따라서 SRC 기둥의 축소량을 정량적으로 예측하기 위해서는 기존의 평균적인 개념의 해석방법과는 다른 SRC 기둥의 수분확산 특성을 고려할 수 있는 새로운 해석방법이 요구된다. 이 연구에서는 RC 기둥과 SRC 기둥이 보이는 장기거동이 서로 다른 원인을 수분확산 특성에 주안점을 두어 검토하였다. SRC 기둥은 내부 형강의 플랜지가 콘크리트의 수분확산을 제한하게 되어 RC 기둥과는 다른 수분분포를 보이게 되며, 이러한 부등수분분포의 영향으로 인해 건조수축과 건조크리프의 양이 감소하게 된다. 따라서 SRC 기둥의 축소량을 보다 합리적이고 정확히 예측하기 위해서는 수분확산 해석을 통해 수분분포를 파악하고 이를 건조수축과 건조크리프 해석에 적용함으로써 단면 내부의 부등수분분포를 고려하여야 한다.
본 연구에서는 3개 이상의 기둥그룹에 대해서도 일반적으로 적용 가능한 기둥축소량의 최적보정기법을 제안하고, 이를 실제 시공된 건물에 적용하여 그 적용성을 평가하였다. 제안된 최적보정기법은 성능 및 시공상의 제약조건을 만족하면서 보정개소를 최소한으로 할 수 있는 층그룹 및 이때의 보정량을 산정하며, 상대보정뿐만 아니라 절대보정을 고려한 혼합보정도 가능하다. 최적보정에는 시뮬레이티드 어닐링(simulated annealing)이 주요 알고리즘으로 사용되었다. 제안된 기법을 실제 축소량 보정이 수행된 61층 건물에 적용한 결과, 보정량을 쉽게 산출할 수 있고 또한 실무방식보다 보정개소를 줄일 수 있어 적용성이 뛰어남을 확인하였다.
이 연구는 게르버 보 형식의 포스트텐션 PC 골조 구조 시스템의 실용화를 위해 골조 전체의 구조 성능 시험을 수행하며, 여기서 보-기둥 접합부 및 내민 보-단순 보 접합부의 구조 성능과 골조의 안전성을 확인한다. 시험은 400 mm$\times$800 mm 단면의 경간 3 m 보와 500 mm$\times$600 mm 단면을 갖는 높이 3 m 기둥의 실물 크기 시험체를 제작하여, 기둥에 80 톤의 축 하중을 준 상태에서 단순 보 중앙에 하중을 가력하여 기둥-보 접합부와 단순 보-내민 보 단면 축소 연결부의 구조성능을 파악한다. 시험 결과, 보 - 기둥 접합부는 예상 설계 하중 40톤 이상에서도 강 접합에 가깝게 거동하였고, 단순 보- 내민 보의 단면 축소 연결부는 경사철근의 사용으로 초기 균열 및 균열 확산에 대한 억제 효과가 있었으며, 예상 설계 전단력 40톤에서 안전하다는 것이 확인되었다.
Tall Buildings have been popular in recent years. Tall buildings require special consideration to design and construction due to their structural features. Column shortening is one of the important technologies to be considered in. The long-term deformations of concrete cause vertical shortening on cores and columns, trigger deformations on cladding, partitions and finishes, and damage their serviceability. This also affects structural stability by inducing unexpected stress to the structural members such as outrigger. The main objective of this paper is to re-evaluate column shortening according to revised field information and to compare the analysis results with the actual field measurement. Mok-Dong Hyperion, a 69-story apartment building which is currently under construction, was chosen for the case study.
본 논문은 3차원 가상 환경을 탐험하는데 있어서 빠르고 효과적으로 충돌 탐지를 검출하는 방법을 제안하고자 한다. 넓은 가상 공간상에서 개체가 증가하는 것에 비례하여 충돌 탐지의 계산 비용은 기하 급수적으로 증가한다. 이를 효과적으로 처리하기 위하여 BSP-tree 분할 방식과 경계 기둥을 사용한다. BSP-tree 분할 방식은 3차원의 넓은 가상 공간을 여러 하위 공간으로 나누어 충돌 탐지가 이루어지는 공간을 축소한다. 이를 통하여 충돌 탐지 개체의 수가 증가하는 것에 따라 기하 급수적으로 증가하는 경계 기둥의 충돌 탐지 비용을 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 경계 기둥은 축소된 하위 공간 상에서 개체간 실제 충돌 탐지가 일어날 가능성 및 충돌 여부를 빠르고 간편하게 판별하도록 한다.
RC 고층건물에서 발생하는 기둥축소의 예측 오차를 최소화하기 위하여 계측결과를 이용한 해석보정에 대한 변수연구가 수행되었다. 해석보정의 변수는 해석보정 시행기준, 해석보정 값, 계측 위치이며, 변수에 따른 해석보정 모델을 41층 규모의 RC 건물의 시공단계해석에서 적용하여 변수에 따른 보정 효과를 비교·분석하였다. 보정 횟수와 전체 보정량에 따른 층별 오차 값의 감소율을 비교하였으며, 해석보정의 시행기준은 일정한 간격을 기준으로 해석보정 할 경우, 해석보정 값은 오차 값만큼 보정할 경우, 계측 위치는 매 층 계측이 될 경우에 오차가 최소화되는 경향을 확인하였다. 이로부터 실제 해석 모델에 대하여 여러 해석보정 모델을 적용함으로써 가장 적합한 해석보정 모델을 도출할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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