철근 공장가공은 현장가공에 비하여 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 철근의 절단 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다. 최근 도심지 공사의 증가로 야적장이 부족하고 숙련된 현장 노무인력의 확보가 어려워짐에 따라 향후 철근의 공장가공 방식은 점차 확대될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 철근가공 공장방식의 중요성을 인지하고 그간의 연구들이 배근작업과 전문건설업체를 중심으로 이루어졌다는 점에 착안하여 18개 철근가공 공장을 대상으로 실태조사를 실시하였다. 실태조사 결과를 토대로 철근공장가공 활성화를 위한 방안으로 철근가공 형상 표준화, 시공성이 반영된 배근상세도 작성 및 철근 가공형상표 산출 업무 전산화, 배근작업의 표준화와 ADC기반의 철근자재 추적시스템을 개발을 제안하였다.
최근 국내 건설업은 기능인력의 부족, 건설경기의 침체 등으로 인하여 원가절감 등을 통한 수익성 확보의 필요성이 증대되고 있다. 철근공사는 구조물의 안전성과 내구성에 많은 영향을 미치고 원가측면에서도 매우 중요한 공사임에도 불구하고, 노동 집약적인 특성을 그대로 유지하고 있어 철근 자재의 손실에 따른 원가 상승의 문제가 매우 심각하다고 할 수 있다. 철근공장 가공은 철근의 절단 및 절곡작업을 자동화 시설을 갖춘 공장에서 실시하여 현장에 반입하는 것으로 가공된 철근의 품질이 우수하고, 철근 자재의 손실도 절감할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이와 같은 기대효과에도 불구하고 철근 공장가공 방식은 1990년대 중반에 국내에 도입된 이후 현재까지 활성화되지 못한 실정이다. 본 연구에서는 철근 가공 공장에 대한 실태조사를 수행하고, 그 조사결과를 토대로 철근공장가공 정착을 위한 방안으로 철근 가공 표준을 제안하였다.
코일철근의 직선화 가공성을 향상시키기 위한 마디 형상으로, 철근 축과 마디 사이각 $50^{\circ}$, 마디 윗면 폭(crest width) $0.15d_b$, 마디의 종단면 각도(flank inclination) $55^{\circ}$에 초승달 모양 지압면을 가진 생선뼈 마디(fishbone-shaped transverse rib)를 제안하였다. 이 형상은 직선화 기계의 롤러 홈(groove)과 철근 외부의 접촉면적을 넓혀 마디 손상을 최소화하며 직선도를 향상시키고 가공 생산성을 높일 것으로 기대된다. 제안된 형상을 포함하여 마디 각도가 상이한 3종류의 코일철근(SD500D16 강종)에 대한 부착강도 평가를 위해 겹침이음실험을 실시하였다. 3종의 코일철근은 기존 부착강도 평가식에 따른 예측값보다 평균 10%이상 높은 부착강도를 지닌 것으로 평가되었다. 이것은 코일철근의 상대마디면적비가 기존 평가식 유도에 사용된 실험보다 높기 때문으로 판단된다. 부착강도에 대한 직선철근과 코일철근의 상관계수(correlation coefficient)는 0.94이상 이였으며, 코일철근의 부착성능이 직선철근과 거의 유사함을 알 수 있다. 따라서 실험에 사용된 코일철근의 정착길이와 이음길이 설계에 현행설계기준을 적용하는 것이 타당한 것으로 평가된다.
현재 공사현장에서 사람이 직접 기계로 철근 굽힘 가공을 하고 있다. 하지만 사람이 직접 기계로 가공하기 때문에 정밀성이 떨어지고 시간이 많이 소요된다. 이를 공장가공방식으로 자동화하여 정밀성과 가공성을 높이기 위해서는 스프링 백 현상을 분석해야한다. 이 현상은 굽힘 공정 이 후 하중제거에 따른 재료의 복원 능력이 발생하여 원래의 요구하는 형상에서 벗어나게 하며 이는 굽힘 각도, 굽힘 반경, 철근의 직경에 영향을 받는다. 우리는 굽힘 각, 굽힘 반경, 철근의 직경을 스프링 백 현상에 영향을 미치는 인자로 정하고 FEM을 통해 각 인자들이 철근 굽힘 가공에 미치는 영향에 대한 경향성을 분석하였다. 그 결과 굽힘 각도 $10^{\circ}$씩 증가함에 따라 약 $0.1^{\circ}$씩 스프링 백 현상이 커졌으며 철근 직경은 ${\varphi}$ 10mm에서 ${\varphi}$ 16mm로 증가함에 따라 약 $0.6^{\circ}$ 증가하였다. 반면 굽힘 반경은 30mm에서 40mm로 증가함에 따라 스프링 백 각도가 약 $0.2^{\circ}$ 줄어드는 현상을 확인할 수 있었다.
With labor shortage and high-wage era, the construction cost is rising and the construction business is dull, demanding the construction environment of Korea to raise profitability through major cost savings and rationalization of construction management. However, although reinforcing bar(rebar) work, which greatly effects the building's safety, endurance, and construction time, is an important phase in construction, it holds serious problem of quality and productivity deterioration due to its characteristic of intensive-labor and maintaining of old work methods resulting in poor management, and costs increase. Therefor in this study to investigate current situation and problems of rebar work and to find methods of betterment, a survey was conducted to site engineers and individuals in division of cost estimate of domestic construction company. The survey questions were on the subjects of (1) calculating rebar quantity, (2) ordering and procurement, (3) rebar cutting and bending, and (4) rebar work management. Method of improvement was sought by analyzing the results of the survey
콘크리트구조설계기준에서는 철근콘크리트 기둥에서 주철근의 설계기준항복강도를 550 MPa 이하로 규정하고 있다. 이는 철근콘크리트 기둥에 주철근으로 고강도 철근(high-strength concrete)을 사용할 때 콘크리트가 압축강도에 도달하여도 주철근이 항복변형률에 도달하지 않아 고강도 철근을 효율적으로 사용할 수 없기 때문이다. 철근의 설계기준항복강도 제한의 문제점을 해결하기 위한 방법으로는 횡구속력(confinement effect)을 가해주는 방법과 콘크리트의 파괴변형률(peak strain)을 증진시켜주는 방법이 있다. 횡구속을 효과적으로 가하는 방법으로서 원형 단면의 철근보다는 판재를 사용하는 것이 바람직하다. 이 연구에서는 가공이 용이한 판재로서 탄소섬유판을 철근콘크리트 기둥에서 횡구속효과를 위한 구조재료로 사용하였을 경우 보강되지 않은 경우보다 증진된 압축강도 및 축압축 파괴변형률을 보였으며, 콘크리트 단면 형상이 원형에 가까울수록, 횡구속 형태가 원형에 가까울수록 횡구속 효과는 더욱 커졌다. 최종적으로 실험 결과를 토대로 철근콘크리트 기둥에서 탄소섬유판에 의한 횡구속 효과와 함께 고강도 철근의 적용 가능성을 확인하였다.
본 연구의 목적은 정착 길이, 표준 후크 및 이음 길이와 같은 관련 규정을 준수하면서 슬래브 철근의 정확한 절단 길이를 산출하는 자동화된 알고리즘을 제안하는 것이다. 제안된 알고리즘은 일반적으로 외주를 통해 수작업으로 진행하던 기존 철근 물량 산출 프로세스를 개선하는 것을 목표로 한다. 입찰 단계부터 정확한 철근 수량 데이터를 BBS(Bar Bending Schedule) 수준으로 제공함으로써 물량 산출의 불확실성을 제거하고 외부 의존도를 낮출 수 있다. 또한, 알고리즘을 통해 정확한 물량을 조기에 산출하는 경우 건설사는 경쟁력 있고 최적화된 입찰을 미리 준비할 수 있어 계약 협상 시 이익률을 높일 수 있다. 제안된 알고리즘은 견적, 예산, BBS 생성 등 다양한 프로세스에서 중복되는 업무를 간소화할 뿐만 아니라 계약 후 구조 도면 변경에도 유연하게 대처할 수 있다. 특히, 제안된 알고리즘을 BIM과 결합하는 경우 시공 초기 단계에서 BIM을 적용할 때 발생하는 기술적 문제를 해결할 수 있으며, REVIT 기반 패밀리 파일로 구축된 알고리즘의 수식과 형상 코드는 실무에서 상당한 시간과 인력 절감에 기여한다.
본 논문에서는 154[㎸] 가공송전손로의 주변에서 발생하는 극저주파 영역(ELF)의 전장의 측정 분석한 결과에 대해서 기술하였다. 상용주파수와 같은 저주파 성분의 검출을 위한 3차원 평행평판형 전장센서를 제작하였으며, IEEE에서 추천하는 실험방법을 적용하여 교정실험을 수행한 바 제작된 전계측정장치의 주파수 대역은 7[Hz]에서 2.7[MHz]이고, 응답 감도는 0.094[mV/V/m]이었다. 154[㎸] 2회선 가공송전선로 아래에서 전장의 실측 실험을 수행하고, 그 결과를 분석하였다, 가공송전선 아래에서의 전장의 분포는 주변의 금속 물체 때문에 비대칭 형상을 나타내었으며 그리고 최대 전계의 세기는 3[㎸/m]이하이었다. 본 연구에서는 측정 결과는 관련 여러 국제기관의 제한 권고치를 만족시키고 있다.
본 연구에서는 유공강판 전단연결재를 강관말뚝머리 연결부의 결합용 구조 요소로 활용하기 위한 연구의 일환으로 유공강판 전단연결재의 홀 형상, 홀 직경, 홀 관통철근, 매입깊이 등에 따른 구조적 성능 및 거동 특성을 실험적으로 규명하였으며, 그 결과 유공강판 전단연결재가 충분한 인발저항성능을 확보하기 위해서는 콘크리트 다웰 효과가 충분히 발현될 수 있도록 확보가능한 만큼의 다수의 홀을 가공 배치하되, 각 홀의 직경은 전단연결재 높이의 절반 정도임과 동시에 관통철근 배근 후에도 콘크리트의 완전한 충전이 가능할 만큼의 홀 내 여유 공간을 충분히 확보하는 것이 바람직하며, 아울러 유공강판 전단연결재가 강관말뚝머리 연결부의 결합용 구조 요소로서의 제기능을 발휘할 수 있도록 충분한 정착성능을 확보할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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