Sandwich구조는 복합구조의 특별한 hybrid구조의 형태로써 두 층의 얇은 표면재와 가운데 두꺼운 층인 경량의 심재로 구성되어 있으며, 이는 표면재와 심재가 접착된 일체로써 서로의 단점을 보완하면서 구조 효율을 높인 형상이다. 또한 심재는 표면재에 비해서 상당히 두꺼운 두께를 갖기 때문에 전단 변형이 중요하므로 굽힘 강성도(bending stiffness) 계산에 전단효과가 고려되어야 한다. 구조 설계에서 중요한 목적은 중량 감소에 있기 때문에 본 논문에서는 sandwich panel의 설계시 표면재와 심재의 두께 및 재질을 변화시켜 제한조건에 맞는 최소 중량을 얻는 데 중점을 두었다. 본 해석에서 sandwich panel의 최소중량을 얻기 위하여 표면재와 전단력을 고려한 심재의 변형에 따른 변형에너지를 각각 계산한 후, 최소 potential 에너지 원리를 적용하여 목적함수의 최적치를 구하였다. 설계 제한조건으로는 허용 처짐, 허용 굽힘응력, 허용 전단응력과 국부적인 불안정 상태의 wrinkling 응력이 고려되었으며, 설계 모델은 수직 분포 하중에 의한 여러가지 경계조건에 따른 sandwich panel을 대상으로 하였다. 비선형 최적화 기법은 Nelder and Mead Simplex Search Method와 Hooke and Jeeves Pattern Search method에 External Penalty Function이 적용된 SUMT방법을 결합시킨 SUMTNM와 SUMTHJ를 사용하였으며, 해석 결과는 sandwich panel의 구조 설계에 활용할 수 있도록 표를 작성하였다.
The sandwich panel is commonly used domestically because it's less costly and easier to handle. But fires have frequently occurred in buildings employing sandwich panels, such as the fires in Eecheon cold storage and in Gwangju Pyungdong industrial zone. Sandwich panels with steel plates on their surface prevent fire water from penetrating to the fire source, which makes it difficult to extinguish a fire in a timely manner. Toxic gas generated from some insulation material leads to serious loss of life and property. This study is intended to develop an extinguishing system for sandwich panels, thereby reducing the fire risk. Fire water and volume were determined in the wake of the study on the structure of a sandwich panel extinguishing system, and improvement and testing of the fire characteristics of the sandwich panel. Based on such study and test, a fire model test was conducted. Consequently, the sandwich panel with extinguishing system was proven to have a reduced fire risk, compared to traditional or fire retardant panels.
1970년대부터 고도의 산업발전을 이루기 시작한 국내 건설현장에서 저렴한 공사비용 및 간편한 시공성 등을 장점으로 샌드위치패널을 활용한 건축물이 급격하게 증가하는 실정이다. 하지만 샌드위치 패널의 시공을 담당하는 기업들은 대형 건설기업보다 중소건설업체에서 시공하기 때문에 생산성 향상을 위한 연구가 부족한 상황이다. 본 연구는 샌드위치패널공사현장을 실사하여 작업조별 작업싸이클을 분석하고 Web-Cyclone을 이용한 모델링을 구축하여, 각 작업조별 생산성 및 공사금액을 분석하였다. 이를 활용하여 샌드위치패널공사의 작업조 생산성 정보를 상대적으로 연구가 부족한 국내 중 소규모 전문건설업체들이 자신들의 현장 특성에 적합한 샌드위치패널공사의 생산성 및 공사금액을 예측 및 적용할 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 작성한 모델링을 기반으로 유사한 공정에 대하여 시뮬레이션을 모델링화하는데 적용될 수 있을 것으로 예상된다.
PURPOSES : The purpose of this paper is to demonstrate to the practicing engineers, how to apply the advanced composite materials theory to the road structures. For general construction material used, there is certain theoretical limit in sizes. For super road structure construction, the reduction in panel weight is the first step to take in order to break such size limits. METHODS : For a typical road structures panel, both concrete and advanced composite sandwich panels are considered. The concrete panel is treated as a special orthotropic plate. RESULTS : All types of advanced composite sandwich panels are considered as a self-weights less than one tenth of that of concrete panel. The concrete panel is treated as a special orthotropic plate to obtain more accurate result. CONCLUSIONS : Advanced composite sandwich panels are considered as a self-weights less than one tenth (10%) of that of concrete panel, with deflections less than that of the concrete panel. This conclusion gives good guide line for design of the light weight of road structures.
Prefabricated exterior wall panel is the main non-load-bearing component of assembly building, which affects the comprehensive performance of thermal insulation and durability of the building. It is of great significance to develop new prefabricated exterior wall panel with durable and lightweight characteristics for the development of energy-saving and assembly building. In the prefabricated sandwich insulation hanging wall panel, the selection of material for the outer layer and the arrangement of the connector of the inner and outer wall layers affect the mechanical performance and durability of the wall panels. In this paper, high performance cement-based composites (HPFRC) are used in the outer layer of the new type wall panel. FRP bars are used as the interface connector. Through experiments and analysis, the influence of the arrangement of connectors on the mechanical behaviors of thin-walled composite wall panel and the panel with window openings under two working conditions are investigated. The failure modes and the role of connectors of thin-walled composite wallboard are analyzed. The influence of the thickness of the wall layer and their combination on the strain growth of the control section, the initial crack resistance, the ultimate bearing capacity and the deformation of the wall panels are analyzed. The research work provides a technical reference for the engineering design of the light-weight thin-walled and durable composite sandwich wall panel.
샌드위치패널은 양면이 철판이며 단열재로 접착된 특징을 갖는 건축자재로서 시공의 간편성, 자재비용의 경제성 등의 장점으로 공장 및 창고 구조물 등에 사용되고 있다. 그러나 샌드위치패널의 연속적 결합으로 시공되는 패널구조물은 패널과 패널이 연결되는 조인트 부위가 발생하게 된다 조인트부위는 화재시 철판의 용융과 변형으로 화염이 쉽게 유입되며 화재에 취약한 부위이다. 패널 내에 유입된 화염은 급속한 연소로 인해 화재확산을 유발하며 인명 및 재산피해를 발생시킨다. 본 연구에서는 샌드위치패널의 화재확산을 방지하기 위한 화재확산방지플레이트를 개발하였다. 이는 기존 선행연구에서 4면의 패널 접합면을 화재확산방지 재료로 시공하는 방법에서 접합면에 개발 플레이트를 끼우는 방식으로 시공이 용이하게 개선된 것으로서 패널과 패널이 결합되는 연결부에 자립하여 적용 가능하며 화염의 유입 및 화재확산을 방지하도록 고안하였다. 샌드위치패널 시험체에 대해 KS F ISO 13784-1 시험방법의 실물화재시험을 수행하였으며, 패널 연결부에 화재확산방지플레이트의 적용 유무에 따른 연소거동을 파악하고 그 효과를 측정하였다. 시험결과 패널 연결부에 화재확산방지플레이트를 삽입하는 것은 플래시오버의 지연, 시험체의 붕괴방지, 개구부의 온도상승을 지연시키는 것으로 측정되었으며, 효과적으로 패널구조물이 화재안전성을 확보할 수 있는 방안으로 확인되었다. 화재에 취약한 패널 연결부에 시공성과 경제성이 확보된 다양한 방식의 화재확산방지용 시공방법을 적용하는 것은 구조물의 화재안전성을 확보하는데 기여할 것으로 판단된다.
1970년대부터 고도의 산업발전을 이루기 시작한 국내 건설현장에서 저렴한 공사비용 및 간편한 시공성 등을 장점으로 샌드위치패널을 활용한 건축물이 급격하게 증가하는 실정이다. 하지만 샌드위치 패널의 시공을 담당하는 기업들은 대형 건설업체보다 중소건설업체인 관계로 생산성 향상을 위한 연구가 부족한 상황이다. 본 연구는 샌드위치패널공사 현장조사를 하여 작업조별 작업싸이클을 분석하고 Webcyclone을 이용한 모델링을 하였으며, 각 작업조별 생산성 및 공사금액을 분석하였다. 또한 생산성 영향요인중 하나인 패널의 가공장소에 따른 생산성 및 공사금액의 변동을 민감도 분석하여 각 작업조별 최적화된 생산성 및 공사금액을 분석하였다. 분석결과 공장가공 작업조가 현장가공 작업조에 비하여 약 30% 정도의 생산성이 향상됨으로 조사되었고, 공사비용 분석 결과 약 15% 정도의 공사비용이 증가됨으로 조사되었다. 또한 개구부 요율에 따른 민감도 분석에 의하여 약 20% 정도의 개구부를 공장에서 가공을 하였을 때 공사금액 최적화가 이루어짐을 보여준다.
The purpose of this study is to applied reinforcement method at the joint part of the sandwich panel. Becasue the joint part of the sandwich panel has a disadvantage that flame spreads fast inside steel plates in the event of fire, leading to a big fire rapidly. In this study, the combustion performance was measured through KS F ISO 13784-1 "Reaction-to-fire tests for sandwich panel building systems" according to the application of reinforcement method to prevent flame from being brought into the internal joint of the sandwich panel. For the reinforcement inside the panel, the tape produced using expanded graphite-based heat-expandable glass fiber was attached. As a result, it was confirmed that the prevention of flame from being brought into the internal joint could delay the flash over time and the collapse of the test specimen.
The internal core material and external color of a sandwich panel have a significant impact on the performance of the sandwich panel. For use on roofs and walls, the internal core material and external color must be considered. Therefore, the surface and back side temperatures were measured for each exterior color and inner core material type. For the internal core materials, urethane foam and Expanded Poly Styrene(EPS), which are core materials mainly used in sandwich panels, were selected. As colors, black and ivory were selected according to brightness, and a total of five colors were selected: red, blue, and green, which are the three primary colors of light. As a result, there were differences in surface and temperature depending on the external color and type of internal core material. Regardless of the color, the temperature was measured lower for panels with urethane foam than for panels with an internal core of EPS. This is believed to have been influenced by the difference in thermal conductivity of urethane foam being 0.023W/(m·K) and that of EPS being 0.032W/(m·K). In addition, panels with a black exterior color were found to have higher surface and back temperatures than panels of other colors, and ivory-colored panels had lower back temperatures regardless of the core material. This is proportional to the brightness and light-absorbing characteristics.
Sandwich panel made by foamed styrene and ployuretane has been used generally in the construction area because of the high thermal conductivity and light weight but they occur harmful gases to both bodies and environments in the high temperature over $50^{\circ}C$. So, the purpose of this study is to investigate the physical properties of light-weight panel using the non-structural lightweight aggregate as a part of the substitution of foamed styrene and ployuretane. This paper dealt with the effect of the addition of polymer dispersion such as SBR, St/BA-1 and St/BA-2 having polymer-cement ratio as 5, 10, 15% and the filling ratio of continuous void as 50, 60% on the strength of polymer-modified sandwich panel core. From the results, we could know that the compressive and flexural strength of the sandwich panel core using non-structural lightweight aggregate and polymer dispersion such as SBR, St/BA-1 and St/BA-2 tended to be increased with an increase in the polymer-cement ratio and the filling ratio of continuous void.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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