종전의 경우 건축물의 기초 구조는 직접 기초 및 말뚝 기초 등이 많이 활용되었으나 최근에는 말뚝 기초의 경우 소음, 진동 등의 환경 문제가 중요시됨에 따라 대부분 매트 기초로 시공하는 경우가 많아졌다. 따라서, 기초 부분의 매트 콘크리트 시공은 환경 문제를 해결하고 건물의 하부구조를 안전하게 지탱하게 하는 역할은 만족되었지만. 두께가 80cm를 넘어 매스 콘크리트로 되는 경우가 많아 수화열에 의한 균열 문제 등은 콘크리트의 품질 확보에 있어 새롭게 해결해야만 하는 중요한 과제로 등장하고 있다.(중략)
철탑기초의 콘크리트 압축강도가 Core시험결과 설계기준강도에 미달된 철탑기초에 대한 보강방안은 콘크리트의 강도가 부족함으로써 발생되는 콘크리트 기초 본체에 대한 문제로서 콘크리트의 허용 펀칭전단응력의 감소로 발생되는 기초 상판부의 두께 부족 문제와 앵카재의 소요길이 부족 등으로 압축시킬 수 있다. 이에 대한 대책으로써 펀칭전단에 의한 기초 상판부 두께가 부족한 문제와 앵커재 길이 부족 문제에 대한 기초강도 보강방안을 분석하고자 한다.
최근 비약적인 경제발전에 힘입어 장대교량, 항만, 댐, 도로, 원자력 발전소 등과 같은 대규모 기간구조물의 건설이 증가하고 있으며, 구조물은 대형화 혹은 고강도화되는 추세에 있다. 특히, 전술한 구조물을 매스콘크리트로 가설하게 되면 초기재령시에 수화열로 인한 균열이 발생할 가능성이 매우 높기 때문에 효율적인 매스콘크리트의 개발과 매스콘크리트 구조물의 설계기술 및 시공방법이 중요한 연구대상으로 등장하게 된다. 본 논문에서는 가로 52.6m, 세로 14.4m, 높이 8.5m의 기계기초 매스콘크리트의 시공에 적합한 온도관리기법을 다음과 같은 단계로 제안하고자 한다. 먼저 온도상승요인을 최소화하는 콘크리트의 배합비를 산정한다. 산정된 콘크리트의 열특성을 측정하기 위해 단열온도실험을 수행하여 각종 열특성상수와 단열온도 상승곡선식을 도출한다. 이와 같은 열특성치를 콘크리트 구조체에 적용하여 열응력해석을 수행한다. 이와 같은 열응력해석을 통하여 구조물의 분할타설높이에 따라 온도균열이 발생하지 않는 콘크리트 내외부의 온도차를 결정한다. 이때 열응력해석에 범용 유한요소 프로그램인 Diana을 사용한다. 콘크리트의 타설은 현장조건과 타설시점을 최대로 고려하고 양생방법으로 콘크리트 내외부의 온도차를 최소화하기 위해 이중단열효과가 있는 거푸집과 가열장비을 사용한다. 또한 콘크리트의 온도관리를 위하여 구조물 내외부에 온도게이지를 매립하고 30분마다 계측을 수행하면서 콘크리트 내외부 온도차가 허용 해석범위를 유지하도록 한다. 양생기간은 7-10일 정도를 유지한다. 전술한 온도관리기법을 통하여 완공후 수평정밀도가 기초의 허용침하량으로 환산하여 $1{\mu}m$ 인 고정밀도의 기계기초는 완벽하게 시공되었다. 따라서 매스콘크리트의 온도균열을 제어할 수 있는 시공방법으로 제안한다. 또한 매스콘크리트의 내외부 온도차를 단열온도실험과 온도해석으로부터 정한 값이내로 제어하고 충분한 양생관리를 병행하면 수화열에 의한 콘크리트의 온도균열을 최소화할 수 있을 것으로 기대한다.
매스콘크리트에서는 수화열에 의하여 유발된 높은 온도가 열응력을 일으키는 원인이 되며 구속의 정도에 따라 인장응력이 발생되어 균열이 발생하게 된다. 따라서, 매스콘크리트 타설시 시멘트의 수화열에 의한 균열이 심각한 문제가 된다. 본 연구에서는 매스콘크리트 기초 및 교각구조에 대한 수화열 실험을 통해 온도분포 및 변형분포를 측정하고 이에 대한 온도 및 열응력 해석을 통해 매스콘크리트에 대한 수화열 특성을 규명하였다.
타워팰리스 3차 현장은 국내에서 현존하는 건축물로서 가장 높은 63빌딩보다 약 30m 정도 더 높은 초고층 주상 복합건물이다. 초고층 건축현장에는 일반현장과는 다른 시공기술과 기법이 적용되는 바, 당 현장에는 기존의 타워팰리스 1차와 2차에 적용되었던 초고층 시공기술을 기반으로 좀 더 발전된 시공기술과 공정관리기법을 적용하여 선진국에 버금가는 속도로 공사가 추진되고 있다. 당 현장에 적용된 여러 시공기술 중에서 콘크리트와 관련된 주요 기술은 1) Mat 기초에 적용된 무다짐(또는 고유동화)콘크리트, 2) Mat 기초에 적용된 Closed Pipe Cooling System, 3) Core ACS Form에 적용된 고강도 콘크리트, 4) 기둥에 적용한 800 kg/$m^2$ 초고강도 콘크리트, 5) 스포츠동 기둥에 적용될 CFT용 고유동화 콘크리트, 6) 주차램프 바닥의 조면처리용 섬유보강콘크리트 등이다.
본 연구의 목적은 드론을 활용하여 철근콘크리트 말뚝기초의 시공 오차를 분석하는 모델을 제시하는 것이다. 이에 따라 먼저, 드론을 활용하여 건설 현장에 대한 항공이미지를 획득하고 이를 기반으로 정사모자이크 이미지를 생성하고 다음으로 허프 변환 원형 검출 방법을 활용하여 정사모자이크 이미지에서 원형 형태의 말뚝기초를 자동으로 인식하도록 하였다. 마지막으로, 중첩된 정사 모자이크 이미지와 구조 도면 상의 철근콘크리트 말뚝기초의 중심점을 기준으로 연단거리를 계산하고, 수평 위치변동 15cm를 기준으로 철근콘크리트 말뚝기초의 시공 오차를 분석한다. 또한, 제시된 모델의 활요성을 검증하기 위하여 토공 및 지정공사가 진행 중인 교육시설물 1개소를 선정하여 적용한 결과, 시공된 말뚝기초 전부를 자동으로 인식하였고 오차범위를 초과한 말뚝기초의 개수를 도출하였다.
대학에서 토목이나 건축 분야를 전공한 학생들은 설계나 그 밖의 다른 분야에서 종사하기도 하지만 대부분은 졸업 후 건설회사에서 근무하고 있다. 어느 분야에서 일을 하든지 대학에서 배웠던 지식들을 기초로 하여 그 분야의 특성에 맞는 실무를 배우는 과정을 거치게 되는 데 이때 학교 교육과 건설 현장간의 격차를 실감하게 된다. 학교에서 배우는 지식은 실무에 필요한 기초로서 많은 도움이 되고 있지만, 콘크리트 교육에 국한하여 살펴보면 아쉬운 점이 많이 있다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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