• 제목/요약/키워드: 3D formwork

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LOM 방식 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스 및 Mock-up test (The Production Process and Mock-up Test of Freeform Concrete Segments using LOM type 3D Printer)

  • 이동윤;이동민;조훈희;강경인
    • 한국건축시공학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.89-98
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    • 2018
  • 최근 비정형 건축물의 관심과 수요가 증가하면서 비정형 건축물 시공기술에 관한 중요도가 높아지고 있다. 그러나 국내의 비정형 콘크리트 부재 시공기술은 거푸집으로 제작하는 것에 많은 시공기간과 공사비용이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 비정형 콘크리트 부재 생산 시 생산기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 LOM 방식의 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하고, Mock-up test를 통해 생산프로세스의 타당성을 검증하였다. 연구결과, 본 생산 프로세스는 기존 강재 거푸집을 이용한 시공기술 대비 약 47.8% 제작기간 단축 효과와 56.2%의 비용절감 효과가 나타났다. 본 연구의 결과인 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스는 비정형 콘크리트 부재 생산의 생산성 향상을 비롯한 비정형 건축물 시공의 새로운 공법활성화에 기여할 것으로 기대된다.

3D Plastering 기법에 의한 Free-form Concrete Panel의 생산 프로세스 기초 연구 (A Basic Study of Free-form Concrete Panel Production Process using 3D Plastering Technique)

  • 임지영;오진혁;김선국
    • 한국건축시공학회:학술대회논문집
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    • 한국건축시공학회 2022년도 봄 학술논문 발표대회
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    • pp.71-72
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    • 2022
  • In the case of free-form buildings, it is difficult to reuse the form for panel production because the shape and size of the interior and exterior panels of the building are different. In general, it is a free-form concrete panel (FCP) production technology using the existing plywood formwork, and the form is produced in a different shape each time and is discarded after only one use. The production of these disposable forms requires enormous resources, including materials, labor and time. Hence, it is necessary to develop innovative forms that can be reused for sustainable FCP construction. In this study, a technology has been developed that combines 3D Plastering Technique (3DPT) to produce FCP. By applying this technology to free-form building projects, the time and cost required for FCP production can be reduced. However, specific studies on the production process for this technology have not been done yet. Therefore, the objective of this study is a basic study of free-form concrete panel production process using 3D plastering technique.

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BIM 기반 물량산출 자동화를 위한 콘크리트와 거푸집 공사의 사례분석 (The case study of BIM-based quantity take-off for concrete and formwork)

  • 전기현;윤석헌
    • 한국BIM학회 논문집
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    • 제1권1호
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    • pp.13-17
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    • 2011
  • 최근 설계사무소의 단가 및 설계 생산성이 계속 낮아지면서 3차원 설계에 대한 관심이 사회적으로 높아졌다. 설계사무소의 영역을 넘어 건설사회의 설계팀에서 기획설계 및 건설현장의 시공검토용으로 BIM이 활용되기 시작하면서 많은 성공사례가 나오기 시작하였다. 그래서 근래 각광 받고 있는 BIM의 견적 활용성에 대하여 알아보고자 기본적인 콘크리트 량과 거푸집 량을 일반 2D 기반의 방식으로 물량을 산출하고, 3차원 캐드를 통해서도 같은 내용의 물량을 산출하여 BIM 견적의 활용성과 그 정확도를 검토하고 문제점들을 분석하여서 BIM의 효율성을 높이는 방법을 연구한다.

지진모의실험을 위한 10층 R.C. 공동주택의 1:5 축소모델 설계 및 시공 (Design and Construction of a 1:5 Scale 10-Story R.C. Apartment Building Model for Earthquake Simulation Tests)

  • 황성준;이경보;강창범;이한선;이상호;오상훈
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제15권6호
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    • pp.55-66
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    • 2011
  • 본 연구의 목적은 지진모의실험을 위한 1:5 축소 10층 R.C. 공동주택 모델의 제작과정을 통하여, 실험체의 효율적인 설계 및 제작 과정을 개발하는 것이다. 실험체의 축소율은 가용한 진동대의 크기($5m{\times}5m$)와 최대 허용무게(600kN)및 모델 철근(D3 볼트, ${\phi}2$ 강선)의 경제성과 상용성을 고려하여 결정하였다. 모델 철근은 현장에 바로 설치하기 어렵기 때문에 철망을 제작한 후 현장에서 조립하였다. 벽체와 슬래브를 동시에 타설할 경우 거푸집의 탈형이 매우 어렵기 때문에, 벽체를 먼저 타설하고 양생 후 탈형한 뒤 슬래브 거푸집을 설치하였다. 벽체 거푸집은 반복 사용이 가능한 Slip form 형태로 한쪽은 합판, 다른 한쪽은 아크릴로 제작하여 타설시 밀실도를 확인할 수 있도록 하였다. 1:5 축소 10층 R.C. 공동주택모델을 제작하기 위해 총 제작 기간은 약 6개월이 소요되었으며, 전임 연구원 5명, 작업보조원 612명 일의 인원이 투입되었다.

3D 콘크리트 프린팅된 모르타르 프리즘 시편의 강도 분석 (Strength Analysis of 3D Concrete Printed Mortar Prism Samples)

  • 김성조;방건웅;한동석
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제35권4호
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    • pp.227-233
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    • 2022
  • 3D 프린팅은 다수의 레이어(layer)를 적층하여 물체를 제작하는 기법으로, 복잡한 형상을 가지는 물체를 비교적 쉽게 제작할 수 있다. 이를 건설 산업에 접목한 3D 콘크리트 프린팅(3D concrete printing)은 콘크리트 타설 시 거푸집을 사용하지 않으며, 비교적 적은 작업량과 인력이 요구되므로 경제적인 시공이 가능하나, 출력된 3D 프린팅 콘크리트는 일반 콘크리트 대비 다소 낮은 강도가 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 분석하였다. 3D 프린팅 콘크리트 시편 출력을 위해 Ultimaker Cura 소프트웨어로 형상 및 출력 경로를 설계하고, 이를 바탕으로 3D 프린터를 제어하는 G-code를 생성하였다. 연구에서 사용된 3D 프린터의 출력 성능과 콘크리트의 적층성, 유동성 등을 고려하여 최적의 배합비를 선정하였고, 시편 출력에 활용하였다. 시편 출력 시 동일한 치수를 가지는 몰드 시편을 함께 제작하여 비교·분석에 사용하였다. 각 시편의 물성은 휨강도 시험과 압축강도 시험을 통해 각각의 강도를 측정하였고, 비교·분석하여 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 확인하였다.

3D 프린팅 콘크리트용 수축저감제 개발 (Development of Shrinkage Reducing Agent for 3D Printing Concrete)

  • 이동규;유병현;손호정
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권12호
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    • pp.37-43
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    • 2019
  • 3D 프린팅 콘크리트는 거푸집 없이 시공이 가능하기 때문에 비정형 구조물 건설이 용이하고, 연속시공에 따른 공사시간 단축 및 공사현장 인력 감소로 인한 인건비 절감이 가능하다는 장점이 있지만, 외부에 노출된 상태로 시공을 하기 때문에 콘크리트 내외부의 수분 손실에 의한 수축균열이 발생확률이 크다는 문제점이 있어 3D 프린팅 콘크리트의 내구성 향상을 위해서는 3D 프린팅 콘크리트의 수축저감 방안이 필수적으로 요구된다. 이에 본 연구에서는 글리콜계 및 알콜계 수축저감제 샘플 7종을 제조하여 그 성능을 평가하였고, 우수한 성능을 보인 수축저감제 샘플을 선별하여 이를 적용한 3D 프린팅 콘크리트의 기초적 특성을 확인하였다. 그 결과 수축저감제 사용 시 기존의 3D 프린팅 콘크리트 대비 압축강도가 10% 이상 증진되었고, 수축량은 36% 이상 감소되었다. 3D 프린팅 콘크리트용 수축저감제의 적용으로 압축강도 증진 및 건조수축량 저감이 가능하기 때문에 기존의 3D 프린팅 콘크리트 대비 내구성 향상이 가능하여 고품질의 3D 프린팅 콘크리트의 제조가 가능할 것으로 기대된다.

Structural response of composite concrete filled plastic tubes in compression

  • Oyawa, Walter O.;Gathimba, Naftary K.;Mang'uriu, Geoffrey N.
    • Steel and Composite Structures
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    • 제21권3호
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    • pp.589-604
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    • 2016
  • Kenya has recently experienced worrying collapse of buildings during construction largely attributable to the poor quality of in-situ concrete and poor workmanship. The situation in the country is further compounded by rapid deterioration of infrastructure, hence necessitating the development of alternative structural systems such as concrete filled unplasticized poly vinyl chloride (UPVC) tubes as columns. The work herein adds on to the very limited and scanty work on use of UPVC tubes in construction. This study presents the findings of experimental and analytical work which investigated the structural response of composite concrete filled UPVC tubes under compressive load regime. UPVC pipes are cheaper than steel tubes and can be used as formwork during construction and thereafter as an integral part of column. Key variables in this study included the strength of infill concrete, the length to diameter ratio (L/D) of the plastic tube, as well as the diameter to thickness ratio (D/2t) of the plastic tube. Plastic tubes having varying diameters and heights were used to confine concrete of different strengths. Results obtained in the study clearly demonstrate the effectiveness of UPVC tubes as a confining medium for infill concrete, attributable to enhanced composite interaction between the UPVC tube and infill concrete medium. It was determined that compressive strength of the composite column specimens increased with increased concrete strength while the same decreased with increased column height, albeit by a small margin since all the columns considered were short columns. Most importantly, the experimental confined concrete strength increased significantly when compared to unconfined concrete strength; the strength increased between 1.18 to 3.65 times the unconfined strength. It was noted that lower strength infill concrete had the highest confined strength possibly due to enhanced composite interaction with the confining UPVC tube. The study further proposes an analytical model for the determination of confined strength of concrete.

건설 현장 악력 작업안전 기준 설정에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on Establishing Criteria of Gripping Work in Construction Site)

  • 손기상;이인홍;최만진;안병준
    • 한국안전학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.81-95
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    • 1995
  • Now, safety assurance in construction sites should be accomplished by its own organization rather than control of the code or government. It is believed that the safety assurance can be considerably improved by a lecture or an education using the existing theories or literatures up to now, but it is thought that fundamental safety assurance we not able to be accomplished without developing safety devices '||'&'||' equipment or taking fundamental measures, based on the result analyzed from workers behaviors. There are various behaviors of the workers showed in construction site, but only tests for hammerusing works such as form, re-bar, stone workers directly related to the grip strength are mainly performed, investigated and measured here for the study. The above works are similar to power grip, 7th picture on seven items which are categorized for hand grip types(Ammermin 1956 ; Jones ; Kobrick 1958). Measurements of grip strength are commonly taken in anthropometric surveys. They are easy to administer but unfortunately it is rather dubious whether they yield any data that are of interest to the engineer. Very fewer controls of tools are grasped and squeesed studies showed very little overall correlation between grip strength and other measures of bodily strength (Laubach, Kromer, and Thordsen 1972), but hammer-using work which is practically progressed in construction site are mainly influenced with grip strength. According to the investigation on work measurement, it is shown that 77% of form worker are using hammer to be related to grip strength. In this study, it is particularly noticed that wearing safety gloves in construction site is required for workers safety but 20% difference between grip strength with safety gloves and without ones are commonly neglected in the site(Fig. 1). Nevertheless, safety operation with consideration of the above 20% difference is not considered in the construction site. Factors of age, kinds of work, working time, with or without safety gloves are in vestigated '||'&'||' collected at the sites for this study. Test, not at each working hour but at 14 : 00 when the almost all of the workers think the most tired, resulting from the questionaires, also when it is shown on the research report has been performed and compared for main kinds of works : form '||'&'||' re-bar work. Tests were performed with both left SE rightand of the workers simultaneously in construction site using Rand Dynamometer(Model 78010, Lafayette Instrument Co., Indiana, U.S.A) by reading grip strength on the gauge while they are pulling, and then by interviewing on their ages, works, experiences and etc., directly. The above tests have been performed for the dates of 15th march-26th May '95 with consideration of site condition. And even if various factors of ambient temperature on the testing date, working condition, individual worker's habit and worker's condition of the previous ate are concerned with the study. Those are considered as constants in this study. Samples are formwork 53, rebar 62, electrician 5, plumber 4, welding 1 from D construction Co., Ltd, ; formwork 12, re-bar 5, electrician 2, from S construction Co., Ltd, , formwork 78, re-bar 18, plumber 31, electrician 13, labor 48, plumber 31, plasterer 15, concrete placer 6, water proof worker 3, maisony 5 from B construction Co., Ltd. As In the previously mentioned, main aspect to be investigated in this study will be from '||'&'||' re-bar work because grip strength will be directly applied to these two kinds of works ; form '||'&'||' re-bar work, eventhough there are total 405 samples taken. It is thought that a frequency of accident occurrence will be mainly two work postures "looking up '||'&'||' looking down" to be mainly sorted, but this factor is not clarified in this study because It will be needed a lot of work more. Tests has been done at possible large scale of horizontally work-extended sites within one hour in order to prevent or decrease errors '||'&'||' discrepancies from time lag of the test. Additionally, the statistical package computer program SPSS PC+has been used for the study.

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Experimental and numerical studies of precast connection under progressive collapse scenario

  • Joshi, Digesh D.;Patel, Paresh V.;Rangwala, Husain M.;Patoliya, Bhautik G.
    • Advances in concrete construction
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    • 제9권3호
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    • pp.235-248
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    • 2020
  • Progressive collapse in a structure occurs when load bearing members are failed and the adjoining structural elements cannot resist the redistributed forces and fails subsequently, that leads to complete collapse of structure. Recently, construction using precast concrete technology is adopted increasingly because it offers many advantages like faster construction, less requirement of skilled labours at site, reduced formwork and scaffolding, massive production with reduced amount of construction waste, better quality and better surface finishing as compared to conventional reinforced concrete construction. Connections are the critical elements for any precast structure, because in past, major collapse of precast structure took place because of connection failure. In this study, behavior of four different precast wet connections with U shaped reinforcement bars provided at different locations is evaluated. Reduced 1/3rd scale precast beam column assemblies having two span beam and three columns with removed middle column are constructed and examined by performing experiments. The response of precast connections is compared with monolithic connection, under column removal scenario. The connection region of test specimens are filled by cast-in-place micro concrete with and without polypropylene fibers. Performance of specimen is evaluated on the basis of ultimate load carrying capacity, maximum deflection at the location of removed middle column, crack formation and failure propagation. Further, Finite element (FE) analysis is carried out for validation of experimental studies and understanding the performance of structural components. Monolithic and precast beam column assemblies are modeled using non-linear Finite Element (FE) analysis based software ABAQUS. Actual experimental conditions are simulated using appropriate boundary and loading conditions. Finite Element simulation results in terms of load versus deflection are compared with that of experimental study. The nonlinear FE analysis results shows good agreement with experimental results.

철근콘크리트골조 설계와 현장관리 디지털전환 전략과 기술개발 (Strategy and Technology for Digital Transformation of Design and Construction of RC Structures)

  • 김치경
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제36권4호
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    • pp.265-272
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    • 2023
  • 본 논문에서는 철근콘크리트 골조를 주 대상으로 하여 설계 및 시공 전 과정에 대한 디지털전환 전략과 기술개발에 대하여 기술하였다. 건설 현장의 BIM 도입과 디지털 전환이 기대만큼 활성화되지 않는 중요원인을, 모델링 솔루션을 이용한 설계모델 구축의 생산성과 후속 프로세스에서 요구하는 필요충분한 정보를 제공하는 완성도에서 찾을 수 있다. 특히 방대한 양의 상세설계 모델 구축에 소요되는 과도한 노력과 단순반복 작업 과정에서 발생할 수 있는 인적 오류에 의한 정확성 결여는 건축 프로젝트의 디지털 전환 실현을 위하여 해결되어야 할 기술적 장벽이다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 철근콘크리트 골조 공사를 대상으로 디지털전환과 현장적용을 목표로 이를 실현하기 위한 개념적 전략 수립과 기술개발 사례에 대하여 기술하였다. 이를 위하여 시공 단계에서 필요한 상세설계 정보를 포함하는 건물골조 상세설계 BIM 모델링 기술개발 결과를 제시하고, 특히 배근상세설계 등 반복성이 높은 상세설계 업무를 자동화하여 기본설계 2D CAD 도면에서 출발하여 3D BIM 모델을 구축하고 상세설계 BIM 모델을 생성한 후 이를 활용하기 위한 플랫폼 구축까지의 프로세스를 완성하였다. 제시된 자동화기술과 현장관리 플랫폼에 의한 프로세스는 CAD 도면 기반의 전통적 건설프로세스를 대체하기 위해 요구되는 업무 생산성과 기술적 정보 완성도를 확보한 것으로 평가되었다.