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ISSN : 2093-5145(Print)
ISSN : 2288-0232(Online)
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures Vol.9 No.3 pp.35-44
DOI : https://doi.org/10.11004/kosacs.2018.9.3.035

Efficiency Evaluation of Composite Beam Exposed Top Flange Applied to parking buildings

Do-Bum Kim1, In-Hoo Na2, Young-Ho Kim3, Myoung-Ho Oh4, Sung-Mo Choi5
1Senior researcher, ACT Partner Co., Ltd., Seoul, Korea
2CEO, E&I ENG Co., Ltd., Seoul, Korea
3CEO, N.tage Co., Ltd., Seoul, Korea
4Associate Professor, Department of Architectural Engineering, Mokpo National University, Mokpo, Korea
5Professor, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
Corresponding author: Choi, Sung-Mo Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea Tel: +82-2-6490-2759, Fax: +82-2-6490-2749, E-mail: cfst62@gmail.com
August 3, 2018 September 14, 2018 September 14, 2018

Abstract


The parking building is a facility with limited height. It is important that to plan for a rational structure within the limited storey-height. Most of parking building have a long span structure of about 11m considering a parking path (6m) and a parking space (5m). The existing composite beam cannot get enough depth in limited storey-height so that cause a usability problems such as deflection. In this study, a box-type composite beam was developed to expose the upper flange of the steel beam to the finishing surface of slab concrete. Through the bending tests, we compared the structural characteristics with H - type and U - type composite beams. And the comparison of the economical efficiency of parking building floor modules was made by applying each composite beam.



공작물 주차장에 적용한 상부플랜지 노출형 합성보의 경제성 평가

김 도범1, 나 인후2, 김 영호3, 오 명호4, 최 성모5
1㈜액트파트너 선임연구원, 공학박사
2㈜이앤아이이앤지 대표
3㈜엔테이지 대표, 공학박사
4국립목포대학교 건축공학과 부교수, 공학박사
5서울시립대학교 건축학부 교수, 공학박사

초록


공작물 주차장은 제한된 높이를 갖는 시설물로써, 제한된 층고 내에 합리적 구조가 되도록 계획하는 것이 중요하 다. 공작물 주차장은 제한된 층고 내에 주차 통로부(6m)와 주차공간부(5m)를 고려한 11m 전후의 장스팬이 대부분이다. 기존의 합성보는 제한된 층고내에서 충분한 보춤을 확보할 수 없기 때문에, 처짐과 같은 사용성에 대한 문제가 발생한다. 본 연구에서 는 박스형 강재보의 상부플랜지를 콘크리트 슬래브의 마감면까지 노출시킨 형상의 합성보를 개발하였다. H형 합성보, U형 합성 보, Box형 합성보를 대상으로 2점가력 휨실험을 수행하여, 구조특성을 비교하였다. 그리고 주차장 모듈에 대해 대안설계를 수 행하여 경제성과 효율성을 비교평가하였다.



    1. 서 론

    주차장은 주차 전용을 목적으로 하는 건축물(Parking Private Building)과 주차만을 목적으로 하는 옥외 공 작물 주차장(Parking garages)으로 구분된다. 특히 공작 물 주차장이란 건축법시행령에 의해 공작물로 인정되 는 높이 8m 이하의 철골 조립식 주차장으로서 외벽 이 없는 것(이하 “공작물 주차장”이라 함)을 말한다. 공작물 주차장은 차량 이동을 위한 차로와 주차를 목 적으로 하는 주차면을 기준으로 기둥을 배치하여 주 로 설계한다. 차량 이동을 위한 최소 통로 폭은 6m 이고, 이것을 기준으로 기둥을 계획하고 배치하는 것 이 효과적이며, 기둥의 후면에 주차공간을 확보하고자 5m 이상의 주차공간이 요구되는데 이때 기둥의 직각 방향으로 배치는 차량의 최소 폭 2.3m이며 4면을 배 치하도록 계획한다. 그러나 공작물 주차장은 주차면과 차로간의 효율적인 배치를 위해 평면 모듈이 결정되 며, 제한된 층고 내에서 바닥하중을 안정적으로 기둥 에 전달하는 보의 설계가 중요하다. 제한된 층고로 인 해 보의 스팬이 짧아지면 평면 모듈이 작아지기 때문 에, 기둥 수량이 증가하여 공사비 증가의 문제와 주차 를 위한 차량의 이동 및 회전과 같은 사용성의 문제 가 발생한다.

    Fig. 1과 같이 공작물 주차장의 평면적 배치 상에 가장 큰 문제점은 제한된 층고 2.3m 내에 주차 차로 부 6m와 주차면 공간부 5m를 구획한 기둥과 보를 배 치한 것이다. 만약 낮은 보 춤(depth)의 합성보를 차로 부 6m와 주차면 공간부 5m에 장스팬으로 구획하여, 11m 전후의 길이를 갖는 배치가 구획되면 기둥 1개 소를 생략할 수 있어 최적의 공작물 주차장의 평면배 치가 될 것으로 판단된다. 따라서 공작물 주차장의 최 적의 평면 배치를 위해서는 11m 전후 평면모듈에 대 해 구조적 성능을 만족하는 보가 요구된다. 공작물 주 차장 높이 8m 이내에서 3개층을 확보하는 제한된 보 춤 내에서 효율적인 평면 모듈을 안정적으로 지지할 수 있는 보의 연구가 필요하다.

    주차장법에서 차로와 주차면의 최소 천장높이는 각각 2.3m와 2.1m로 규정하고 있다. 이 높이제한 규 정을 공작물 주차장에 적용할 경우, 8m 높이에 3개 층을 확보하기 위해서는 각 층고가 2.66m로 제한된다. 중간 기둥을 없애기 위해 보의 단면을 확대하여 장스 팬화할 경우, 주차통로와 주차공간의 경제성을 부가할 수 있는 보춤의 최대 높이는 최대 500mm로 한정되어 있기 때문에, 보의 춤을 확대하여 보강하는 것은 차량 통행에 제한이 따르는 문제점이 있다.

    국내 개발된 합성보는 제한된 춤 내에서 장스팬의 합성보가 충분한 춤을 확보할 수 없기 때문에 강도에 비해 단면의 강성이 작아서 사용 중 처짐과 같은 변 형으로 사용성의 불편함을 발생시키고 있다. 본 연구 에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 일반적인 H형 강 단면 위에 바닥판을 설치하는 노출형 합성보 부재 가 아닌 박스형 강재단면 내부에 콘크리트가 충전되 어 있는 합성보를 적용하고자 한다. 제한된 보 춤 내 에서 휨성능을 극대화하기 위해, 최근 활발히 사용되 는 성형강판 합성보의 효율적인 단면요소 배치 방식 과 충전합성보의 개념을 적용하였다. 비교적 춤을 작 게하고 강재보의 일정 높이에 거치할 수 있는 슬림 플로어형식이다. 이를 적용하여 8m 높이에 3개 층을 건설할 수 있는 일정 높이의 장스팬 합성보 공법에 대한 연구를 진행 하고자 한다.

    본 연구에서 제안한 합성보는 제한된 보 춤내에서 휨성능을 극대화시키기 위해 Fig. 2와 같이 박스형으 로 성형한 강재보의 상부플랜지를 콘크리트 바닥판 상부면에 노출시키고, 강재보 내부에 콘크리트를 채운 콘크리트 충전형 합성보이다. 제안형상은 휨실험을 통 해 기존의 H형강 합성보, U형 합성보와 구조성능을 비교분석하고, 주차장 평면 모듈에 대해 각 합성보로 설계하여 공사비 비교평가를 수행하였다.

    2. 공작물 주차장

    2.1 공작물 주차장과 주차전용 건물

    국내 공작물 주차장은 주차통로와 주차공간부의 사이 에 기둥을 배치하여 시공이나 주차장 사용에 편의를 도모하고 있다. 국내 활용되는 공작물주차장은 전체 높이 8m 이하로 규정되어 적용 층수가 제한적인데, 최적화할 경우 8m 높이에 3개 층을 형성하고, 주차차 로 구간은 2.3m 이며 주차면 구간은 2.1m 로 최대 천 장 높이를 확보하도록 해야만 가능하다.

    공작물 주차장은 주차 전용 건축물과 달리 건축허 가 및 사용승인 절차가 요구되지 않고 특별자치도지 사 또는 시장 군수 구청장에게 공작물 축조신고만 하 면 되므로 인허가가 간소하고, 건폐율 적용 산정에서 제외되며, 용적율 제한이 적용되지 않는다. 하지만 전 체 높이가 8m 이하로 규정되어 층수가 제한적이다.

    2.2 기존 주차장 공법의 개선

    주차장 건물에 사용되는 장스팬 관련 기술은 장지간 THS 공법이 사용된다. 보에 발생하는 모멘트의 크기 에 맞도록 변단면 철골보를 사용한 공법이다. 그러나 16.5m가 최대 스팬이고, 철골 floor plate 바닥을 대부 분 사용하고 보의 최대 높이 500mm를 만족하기 어려 워 본 연구에서 제안하는 8m 이내 3개 층을 건설하 기 어렵다. 따라서 기존 주차장의 문제점에 대한 개선 목표를 Table 2에 정리하였다.

    3. 상부플랜지 노출형 합성보의 휨성능 평가

    국내 공작물 주차장은 차로와 주차면의 사이에 기둥 을 배치하여 시공이나 주차장 사용에 편의를 도모하 고 있다. 국내 활용되는 공작물주차장은 전체 높이 8m 이하로 규정되어 적용 층수가 제한적인데, 최적화 할 경우 8m 높이에 3개 층을 형성하고, 차로 구간은 2.3m, 주차면 구간은 2.1m을 최소 천장 높이로 확보 하도록 해야만 가능한 실정이다. 따라서 일반적인 H 형강 합성보와 U형 합성보, 본 연구에서 제안한 상부 플랜지가 노출된 박스형 합성보를 대상으로 2점가력 휨실험을 수행하였다.

    3.1 실험체 계획

    실험을 위한 보의 춤 결정은 상기 조건에서 3개층을 반영한 단순 계산하면 설치 가능한 보의 춤은 각각 367mm, 567mm 계산되는 바, 이를 산술 평균으로 보 의 평균 춤은 417mm(슬래브 150mm 포함)로 필요하 나 최상층의 지붕에 배치되는 보의 용량 등을 고려하 여 실험체는 전체 높이 450mm 단면을 중심으로 실험 체를 제작하였다. H형강 합성보는 열간압연형강 H-294×200×8×12(SM355)를 사용하였고, U형 합성보는 U-300×270×6×6(SM355)를 사용하였으며 데크가 거치 되는 상부플랜지는 80㎜이다. 노출형 박스합성보는 U 형 합성보와 동잃한 강재보의 상부에 n형상의 성형강 재를 사용하여 폐합된 박스단면을 형성하였다. 또한 n 형 강재의 좌우 측면에 110㎜의 관통구가 형성되어 있고, 슬래브의 상부 및 하부 철근은 관통구를 통과하 여 배근하였다. 실험체는 Fig. 3에 나타내었다.

    3.2 실험 방법

    휨 실험에서 가력은 3,000kN UTM 장비에 보조 가력 프레임을 사용하여 4점 휨 실험 방식으로 가력하였다. 가력 속도는 변위제어방식을 적용하였으며, 가력위치 는 Fig. 4(a)와 같다. 휨 실험의 가력 위치는 실험체의 중심부를 기점으로 좌우측으로 750mm 간격을 두고 중앙부에 순수 휨모멘트가 발생하도록 가력하였다. 가 력보가 슬래브 콘크리트와 상면 강재 플랜지 면에 동 시재하 할 수 있도록 폭 100mm, 길이 1,000mm 판재 를 배치하여 가력하였으며, 이는 가력부의 콘크리트 면이나 강재 면에 국부 지압이나 좌굴 발생을 억제하 는데 목적이 있다.

    또한 Fig. 4(b)와 같이 가력 지점 직하부와 실험체 의 중앙부에 변위계(L.V.D.T)를 설치하여 하중가력에 따른 실험체의 휨 변형을 계측하였다. 특히 실험체 단 부에 수평 변위계를 설치하여 슬래브와 강재 보 간의 상대적 수평변위 즉, 슬립을 계측하였다.

    3.3 재료시험 결과

    본 실험에서 사용된 강재의 기계적 성질을 알아보기 위하여 KS B 0802규준에 따라 각각 3개씩 인장 시험 편을 절취하여 인장 시험을 수행하였다. 본 실험에 사 용된 재료는 SM355의 6.0 ㎜ 강재이다. 각 시험편의 결과를 Table 3에 정리하였으며, 응력-변형율 관계를 Fig. 5 나타내었다. 또한 콘크리트 공시체에 대한 28 일 압축강도시험을 수행하였으며, 콘크리트 압축강도 는 29.4 MPa를 얻었다.

    3.4 휨 실험 결과

    3.4.1 파괴 거동

    H-형강 합성보 실험체의 실험 결과, 하중의 증가에 따라 254.7 kN 이후 H형강 보와 콘크리트 슬래브 상 대슬립이 발생하였다. 630 kN 이후에 상부 압축력을 받는 슬래브의 균열 많이 발생하였다. 재하 하중이 670 kN(M=1,005 kN⋅m) 부근에서 압축 슬래브의 응 력집중 균열의 진전과 함께 콘크리트 압괴에 의한 층 상 벌어짐 파괴가 발생하였다.

    최대내력 이후 콘크리트 슬래브의 압축저항 능력 은 저하되었지만 상부 플랜지를 갖는 H형강을 이용한 합성보 BT-03 실험체는 상부 개방구조를 갖는 U형 BT-02 실험체와 달리 지속적인 변형을 동반한 휨 거 동을 나타냈다. 이와 같은 최대내력 이후 연성적 휨 거동은 BT-01 노출형 박스합성보 실험의 하중-변위 곡선과 유사한 거동이다.

    상부 개방된 U형 강재보에 스터드를 배치하여 슬 래브 콘크리트와 일체화한 합성보의 휨 실험 결과, 재 하 하중이 280.7 kN (M=421kN⋅m) 이후 U형 강재 실험체의 양단 마구리에서 강재부와 콘크리트 간의 부 착파괴에 의한 초기균열이 발생과 더불어 소리가 불규 칙하게 발생하였지만, 하중-변위 관계곡선에서 일정한 강성 기울기를 가지고 탄성적 거동을 유지하였다.

    재하 하중이 1054.7 kN(1,582kN⋅m) 이후 가력 프 레임의 가력점 간의 순수 휨 모멘트 유도 구간에서 압축측 슬래브가 압축력에 의한 응력방향으로 균열 진전과 함께 단부에서 층상 형태의 콘크리트 압괴가 발생하였다. 최대하중은 1,056 kN 로 이후 콘크리트 슬래브의 취성파괴와 함께 급격한 내력 저하가 나타 났으며, U형 합성보의 후미 거동은 최대내력 이후 최 종 파괴까지 충분한 변형과 연성적 거동을 나타내지 못하였다.

    상부플랜지가 노출된 박스형 합성보는 실험 중에 재하 하중이 즉 가력 하중이 460kN 이후 실험체 양 단 마구리에서 합성보의 강재박스와 좌우측 콘크리트 슬래브 간의 경계면에서 초기균열 발생과 더불어 소 리가 불규칙하게 발생하였으나 하중저하나 강성 기울 기의 변화는 나타나지 않았다. 재하 하중이 1,216kN (M=1,824kN⋅m) 도달 이후 하중 재하 점에서 슬래브 콘크리트의 압괴형 균열이 발생하였고, 더불어 합성보 의 강재박스와 콘크리트 슬래브 간의 계면에서의 박 리가 두드러지게 발생하는 것이 육안으로 확인되었다. 최대재하 하중이 약 1,366.7kN 으로 노출된 상부 플 랜지와 동일레벨을 갖는 콘크리트 슬래브 간의 가력 점과 지점부에서는 상대슬립에 의한 계면 박리가 발 생하였으나 급격한 가력하중의 저항 없이 지속적인 변형을 보이면서 연성능력을 발휘하였다. 이는 폐합된 박스형 단면의 내부에 콘크리트가 충전되어 보의 상 부 노출된 플랜지가 최대 압축응력이 도달하여도 급 격한 좌굴 변형을 내부 충전 콘크리트에 의해 저항하 기 때문에 슬래브의 급격한 파괴로 내력 저하 현상이 나타나지 않았다.

    각 실험체의 파괴형상을 Fig. 6에 나타내었다.

    3.4.2 하중-변위 관계

    각 실험체 별 초기 강성(Ki) 및 항복하중(Py), 최대하 중(Pmax), 항복하중 시 변위(δy), 최대하중 시 변위 (δmax), 변위연성도(δmax/δy)를 Table 4에 정리하였으며, 하중-변위 그래프를 Fig. 7에 나타내었다.

    각 실험체별로 초기강성은 하중-변위 그래프 상에 서 0.1Pmax와 0.5Pmax 사이의 선분의 기울기로 산정 하였다. 계산 결과, 실험체별 휨 강성은 각각 44.90kN/mm, 38.90kN/mm, 35.70kN/mm 로 평가되었 다. 춤이 제한적인 공간에서 슬래브 면에 노출되도록 콘크리트 충전형 박스합성보의 초기강성은 기존 H-형 강 합성보 대비 1.26배 이상, U형 합성보 대비 1.15배 이상 우수한 결과를 얻었으며, 충전된 박스합성보는 T형 슬래브 구조에서 탄성범위에서 높은 처짐 변형에 저항을 가지는 것으로 판단할 수 있다.

    3.4.3 하중-변형율 관계

    하중 재하에 따른 실험체의 높이별 응력의 변화를 측 정하고자 실험체 측면에 휨 인장과 휨 압축 방향으로 강재나 콘크리트용 게이지를 부착하고 이를 최대하중 의 10%, 50% 70% 90% 100% 단계별로 변형률을 나 타냈다. BT-01 실험체는 모두 하중가력에 따라 실험 체 하부에는 인장 변형률이, 상부에는 압축 변형률이 위치와 하중의 크기에 선형적으로 비례하여 증가하는 것으로 측정되었다. 단, BT-02과 BT-03실험체의 경우 상부 압축변형률이 낮게 측정되었으며 하부 인장변형 률도 충분한 선형적 변형 분포를 도달하지 못하는 것 으로 측정되었다. BT-01 실험체의 경우, 압축 변형률 과 인장 변형률의 분포에서 중립축 위치가 약 80mm 전후에서 탄성에서 소성으로 갈수록 위쪽으로 상승하 는 결과가 잘 보이고 있는데 비해, 개방형 U형 합성 보와 H형강 합성보는 145mm 전후에서 중립축이 형 성되고 하중 증가에 따른 소성거동으로 충분한 변형 률 분포가 나타나지는 못하는 것으로 측정되었다.

    4. 경제성 평가

    4.1 평가용 대상 모듈

    공작물 주차장의 대표적인 기본모듈 3가지를 설정하 고 해당 모듈의 바닥구조에 대한 구조검토를 진행하 였으며, 검토결과를 바탕으로 각각의 모듈을 비교, 분 석하여 원가계산 및 경제성 평가를 진행하였다. Fig. 9와 같이 기본 모듈은 5m+11.6m×7.7m 로 설정하였으 며, 기본모듈에는 약6∼7대의 주차공간을 확보하는 모 듈로 설정하였다. 주차공간의 크기는 2.5m×5.1m의 확 장형과 2.3m×5.0m의 기본형의 주차라인을 적용하였으 며, 통로부의 폭은 6.1m로 계획하였다. Fig. 8

    주차장법에서의 주차통로와 주차공간의 최소 천장 높이는 각 2.3m와 2.1m로 규정하고 있으므로 제한된 보의 높이에서 공작물 주차장 층고 8m 내에 3개 층 을 확보하기 위해서는 부여된 보의 단면 최대 높이는 2.66m를 초과 할수 없다. 그러므로 그림 4.2와 같이 보의 수직적 보강에 의하여 차량통행의 제한을 피하 기 위하여 보의 단면 높이를 1F∼2F는 0.35m로 3F는 0.4m로 계획하였다.

    4.2 공법별 부재설계

    경제성 평가를 위한 대상 모듈에 대해 휨실험과 동일 한 합성보를 사용하여 각각 부재설계를 하였다. 바닥 하중은 중간층에 고정하중이 4.0 kN/㎡, 활하중이 3.0 kN/㎡이다. 지붕층은 고정하중이 5.0 kN/㎡, 활하중이 3.0 kN/㎡을 적용하였다. 바닥 콘크리트 슬래브는 Truss deck를 사용하였으며, 150㎜ 두께이다.

    ALT-1은 휨 실험과 같은 조건인 하부 U형과 상부 n형을 형상을 형성하도록 포개어 폐합한 박스단면 부 재로 내부에 콘크리트를 채워진 충전보이며 상부n형 의 최상단 플랜지면이 슬래브 면과 동일한 레벨을 형 성하도록 노출형 박스 충전보로 데크 플레이트로 슬 라브를 형성하도록 계획하였다. ALT-2는 머리달린 스 터드를 활용하되 상부로 개방된 단면구조를 갖는 U형 합성보로 단부에 철근을 보강하여 단부 부모멘트를 해결하고 데크 플레이트로 슬라브를 형성하도록 계획 하였다. ALT-3은 머리달린 스터드를 사용하여 바닥판 과의 합성전단부(shear connection)를 구현하는 일반적 인 H형강 합성보에 데크플레이트로 슬라브를 형성하 도록 계획하였다. 각 합성보 시스템을 Table 5에 정리 하였다.

    4.3 공법별 공사비 평가

    각 모듈의 경제성 평가를 위해 공사비 구분 내역서를 비교, 분석한 결과 Table 6, 7과 같이 총 공사비의 구 분내역서와 모듈별 공사비의 원가계산을 도출하였다. 공사비 항목별로 구분하여 Fig. 10에 나타내었다.

    전체 공사 금액의 비교는 본 연구에서 제안하는 플랜지 노출형 박스형 합성보(ALT-1)를 기준으로 타 모듈의 공사비 비율이 11.85%, 15.07% 높게 분석되었 다. 공법별로 3,385476원(ALT-2), 4,304,348원(ALT-3) 의 공사비가 증가하였으나, Fig. 10과 같이 기본 모듈 을 대상으로 하였기 때문으로 주차장 면적이 커질수 록 공사비 차이는 대폭 증가할 것이다.

    4.3.1 직접공사비 비교

    각 공법별의 공사비 비교 결과, Fig. 10과 같이 총 공 사비 중 직접공사비는 75.5∼77.2%의 비율을 차지하 는 것으로 나타났다. 여기서 직접공사비는 재료비와 노무비를 합한 비용이다. ALT-1이 가장 작은 비용으 로써 타 공법 대비 11% 이상 저렴하지만, 총공사비 중 차지하는 비율은 가장 크게 나타났다.

    직접공사비 중 재료비는 71.0∼74.6%를 차지하고 있으며, 마찬가지로 ALT-1이 가장 큰 비중을 나타내 고 있다. 이러한 이유는 공장에서 제작되는 강재 부재 의 자재비가 큰 비중을 차지하고 있기 때문으로 분석 되었다. 또한 노무비는 ALT-1이 가장 작은 비중을 차 지하고 있다. 따라서 ALT-1이 공장작업량이 많은 것 을 의미하며, 반대로 현장 작업분이 상대적으로 작은 것을 나타내는 것이다.

    4.3.2 공종별 공사비 분석

    세 가지 공법에 대해 공종별 공사비를 비교하여 Table 8에 정리하였다. 가설공사와 철근콘크리트 공사 는 ALT-3이 가장 작게 나타났으며, 철골공사와 운반 비는 ALT-1이 가장 작게 나타났다. 순공사비는 ALT-1이 가장 작게 나타났으며, 공사비의 대부분을 차지하는 철골공사 공종이 가장 저렴하기 때문으로 나타났다.

    ALT-2의 경우, 비교 공법 중 철근콘크리트 공사 공종이 가장 높은 금액으로 집계되었다. 이는 보 단부 의 부모멘트에 저항하기 위한 보 인장철근 배근이 원 인이다. 철골 공사의 경우 스터드 볼트의 설치 금액이 추가되기 때문에, ALT-1과 비교하여 강재량이 적음에 도 불구하고 높게 분석되었다.

    5. 결 론

    공작물 주차장은 시설물의 높이가 제한되며, 8m 이내 에 3개층을 구성하기 위한 효율적인 공법적용이 필요 하다. 이를 위해 H형 합성보, U형 합성보, Box형 합 성보를 대상으로 구조성능과 경제성을 비교평가하였 다. 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

    • (1) 모든 실험체는 선형적인 하중증가를 보였으며, 인장측 강재요소가 항복하여 강성이 감소하였고, 콘크 리트 슬래브의 압괴에 의해 최대강도가 결정되었다. Box형 합성보는 형상적 특징으로 동일한 춤을 갖는 H형 합성보나 U형 합성보 대비 휨강성과 휨강도를 나타내었다.

    • (2) Box형 합성보는 타 합성보 대비 재료비는 가 장 많이 산출되지만, 반대로 노무비가 가장 작게 소요 되는 것은 공장작업량이 많은 대신에 현장작업량이 가장 적기 때문으로 판단된다. 따라서 현장내에서의 시공성 개선에도 기여할 것으로 기대된다.

    • (3) Box형 합성보는 타 합성보대비 가장 작은 강 재량이 소요되었으며, 제한된 춤 내에서 상부플랜지가 노출된 단면 형상이 강재량 절감에 기여한 것으로 판 단된다.

    • (4) 단위 모듈에 대한 공사비 원가내역을 비교한 결과, Box형 합성보가 타 합성보와 비교하여 가장 적 게 산출되었다. 따라서 공작물 주차장과 같은 보 춤이 제한되는 경우, 상부플랜지가 노출된 Box형 합성보의 적용이 효율적이라고 판단된다.

    감사의 글

    이 연구를 위해 ㈜엔아이스틸의 연구 지원에 감사드 립니다.

    Figure

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    The Plan module of parking garages
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    The concept drawing of composite beam exposed top flange
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    The shape of specimens
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    The specimen setup
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    The result of steel coupons
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    The failure mode
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    The Load-Displacement relationship
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    The strain distribution according to beam depth
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    The target module
    KOSACS-9-35_F10.gif
    The comparison of total cost
    KOSACS-9-35_F11.gif
    The comparison of direct construction cost

    Table

    The comparison of parking building and Parking Private Building
    The Improvement goal of parking building
    The properties of steel
    The test results
    The structural systems
    The comparison of net cost
    The cost statement
    The comparison of construction cost by worktype

    Reference

    1. Architectural institute of Korea (2016), Korea BuildingCode and commentary-structural.
    2. Kim Jisang (2014), “Structural performance of 4LParking building system,” Master thesis, KoreaUniversity.
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    5. Park Kyyoun, Lee Soenghui, Kim Youngho, Choi Sungmo (2011), Field Instrumentation for Safety Assessment under Construction of Deep Deck Plate , Fall Conference Journal of Architectural institute of Korea, Vol. 31, No. 2, pp. 223-224.
    6. Park Sihyun, Kim Daejin, Chung Kyungsoo, Kim Youngho, Choi Byongjeong (2015), Shear Strength Evaluation of Cap-type Shear Connector under Push-Out Test , Proceedings of the 26thAnnual Conference, Korean Society of SteelConstruction, pp. 5-6.