기둥의 부등축소 | 건축시공기술사 서브노트

기둥의 부등축소 Column Shortening

• 건축물이 초고층화 됨에 따라 상부에서 전달되는 하중 및 횡하중 등에 의해 기둥의 수축과 변위가 발생하며 이러한 현상을 기둥의 부등축소라 한다.
• 일반적으로 철근콘크리트에서는 탄성수축, 크리프, 건조수축 드의 다양한 영향요소의 조합으로 구성되지만, 철골 수직요소는 탄성 수축에 의해서만 영향을 받으므로 탄성축소량을 산정하여 계산할 수 있다.

기둥의 부등축소 발생원인

1. 기둥구조의 형태 : 건축물의 내부와 외부의 기둥 구조 형태가 상이한 철골 구조
2. 기둥의 재질 : 동일층 또는 상, 하층의 기둥의 재질이 다른경우
3. 신축성 : 기둥 부재간 신축성 차이가 클 경우
4. 응력 : 기둥 부재간 응력 변위가 상이할 경우

고려사항

1. 설계관점
   1) 기하학적형상 : 비정형 평면, 입면 돌출 등에 의해 편심발생으로 부등축소 유발.
   2) 수직부재의 평면 배치 : 코어의 비대칭 배치, 층별 변화 등으로 수직부재 간의 강성차이
   3) 수직하중 전이 : 수직부재 위치/개수 변경, 건물 상하부 구조형식 변화, 중간측 개방공간 배치
   4) 지반침하 : 연약지반에 시공, 지반조건 또는 건물의 질량 편심에 의해 부등침하가 발생하여 축소량 증가유발
2. 재료관점
   1) 콘크리트
    ① 크리프와 건조수축은 콘크리트의 장기거동을 결정짓는 특성으로 축소량의 크기와 발생양상에 큰영향을 준다.
    ② 상층부로 올라갈 수록 크리프과 건조수축이 점점 증가한다.
   2) 철근, 강재
    ① RC, SRC, CFT 부재에서 콘크리트와 함께 사용되는 철근 또는 강재는 크리프와 건조수축 현상이 없다.
    ② SRC와 CFT 부재의 경우 강재가 콘크리트 내의 수분 확산을 제한하여 크리프와 건조수축을 감소시킬 수 있다.
3. 시공관점
   1) 코어 선/후행 시공
    ① 초고층건물은 효율적인 공사관리 등을 이유로 코어와 주변 구조물 시공에 시차를 둔다.
    ② 외부기둥의 축소량이 코어보다 더 큰 경우, 코어선생공법은 부등축소량을 증가시키고 후행공법은 완화시킨다.
   2) 거푸집 존치기간
    ① 존치 기간을 증가시키면 초기 건조수축 크키가 감소한다.
    ② 동바리 존치 기간을 늘릴수록 수직 부재의 하중부담 시점을 늦출 수 있기 때문에 초기 탄성, 크리프 축소량 감소
   3) 골조보정 방법
    ① 가장 일반적인 방법으로 발생한 축소량 만큼 높에 시공하는 것은 근본적 해결방법이 아닌 비경제적이다.

방지대책

1. 설계시 : 상부 하중에 의한 변위 발생이 없도록 철저한 구조계산, 정확한 변위 발생량을 계산하여 사전에 대책 강구
2. 시공계획 : 변위 발생 억제를 위한 대책 수립
3. 본 조립시
   1) 가조립 상태에서 충분히 변위를 발생시킨 후 본조립
   2) 전체층을 몇개의 구간으로 구분하여 변위량 조절
   3) 구간별로 나우어진 발생 변위량은 등분 조절하여 변위치수 최소화
   4) 변위 발생 완료후 가조립 상태에서 철골 하단부 절단 후 조립
4. 계측 철저 : 시공시 변위 발생량을 정확히 측정하여 상부 기둥 절단