초고층 내진성 향상방안, CFT 공법 | 건축시공기술사 서브노트

초고층 내진성 향상방안

지진에 따른 문제점

지반피해

• 부동침하, 액상화

구조물 피해

1. 기둥의 취성파괴,
2. 구조물의 수평이동 및 비틀림,
3. 응력 집중에 따른 급격한 변형, 좌굴

초고층 건축물의 내진대책

내진구조계획

1. 내진
   1) 내진 : 구조물을 튼튼하게 설계하여 무조건적으로 지진에 대항하도록 함
   2) 기둥이나 철근과 같은 구조물을 강하게 하여 지진의 충격을 이겨내는 방법
2. 면진
   1) 지진파가 가지고 있는 강한 에너지 대역으로부터 도피하여 지진과 대항하지 않고자 함.
   2) 기초와 상부건물 사이에 충격을 줄이는 분리장치를 삽입해 땅에서 오는 진동이 건물에 직접 전달되는 것을 막는 방법
3. 제진
   1) 구조물 자체에서 구조물의 진동과 반대방향으로 인위적인 힘을 가하여 진동을 제어하는 설비를 갖춤,
   2) 지진이나 바람으로 인한 진동이 오는 쪽과 반대로 건물을 움직여 충격을 상쇄시키는 방법 (Turned Mass Damper, Dynamic Intelligent Building)

(좌)제진, (중)면진, (우)내진

내진구조의 요소

1. 라멘 : 수평력에 대한 저항을 기둥, 보의 강성으로 저항
2. 내력벽 : 라멘과 연성효과로 건물의 휨변형 제어
3. Tube System : 라멘구조에 비행 휨 변위 1/5

초고층 건물구조 형식

1. hybrid구조,
2. 아웃리거 구조,
3. 수퍼 구조,
4. 전단벽 구조,
5. Tube 구조,
6. 강접골조구조,
7. 가새골조구조

초고층 건물에 작용하는 요소

• 자중, 풍압력, 지진력 대책

안전성 향상방안(내진대책)

1. 풍압력에 대응 : 풍등시험 , Mock-up test
2. 내진대책 : 구조의 단순화 및 내력벽의 균등한 배치, 재료의 경량화, TMD, DIB
3. 자중경감 대책 : 저층부(콘크리트의 고강도화, 고강도철근 사용, 자중 경감), 고층부(경량화 및 조립화, 공장제춤 사용 및 PC화)
4. 방진대책 : 진동원 진동의 전달 경로 차단

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CFT(Concrete filled tube) 공법

시공순서

1. 강관제작
2. 강관과 H형 Beam 접속
3. 압입호스연결
4. 압입전 Fresh Concrete 시험
5. 압입타설
6. 압입 후 Fresh Concrete 시험
7. 충전 구멍 차단

장단점

1. 내진성 향상, 기둥단면 축소,
2. 기둥간격 및 유효공간 확대 가능,
3. 거푸집 철근 공사의 불필요,
4. 노무 절감 및 공기 단축 가능,
5. Diaphragm 하부 공극발생 우려,
6. 강관과 콘크리트의 일체성 확보 문제

콘크리트 타설방법

1. 트레미관 공법 : 기둥 상부에서 Tremie Pipe를 사용하여 타설하는 방법, 가설비계 설치 등의 준비공사 필요, 시공성, 충진성의 저하
2. 하부 압입공법 : 기둥 하부에 압입 구멍을 설치하고 펌프 배관을 하여 펌프압으로 타설하는 방법, 작업성, 충진성 및 안전성 측면에서 우수함

콘크리트 타설시 유의사항

1. 재료 및 배합관리 철저 : 고강도 고유동화 콘크리트 사용, W/C비는 시공성 확보범위 내에서 최소화, 고성능 감수제, Fly Ash 등의 혼화재료 사용
2. Diaphragm 사용시 하부 공극 발생 우려 유의
3. 콘크리트의 침하 방지
4. 주입전 강관 내부 우수 침입 방지