최근 Covid-19 및 건설현장 인력 고령화 등으로 인하여 공동주택 생산성은 악화되고 있는 실정이다. 이에 탈현장(Off-Site Construction) 기반의 공장생산 방식으로의 공동주택 건설 방향 전환이 필요하다. 모듈러 공법은 공기단축이 가능하여 스마트 건축시스템으로 각광받고 있다. 이 연구에서는 모듈러 공법의 공기단축을 극대화 할 수 있는 PC코어 시스템을 개발하고, 구조성능을 해석적 연구를 통하여 검증하였다. 제안된 PC코어 시스템은 완전 PC형태로 이루어져 있으며, 접합방식은 건식 접합이다. 연구 결과, 제안된 PC코어 시스템은 모듈러 주택에 사용가능한 구조성능을 확보한 것으로 나타났다.
본 연구는 새로운 모듈러 시스템을 개발하기 위한 목적으로 수행하였다. 현재 국내에서 적용되고 있는 모듈러 시스템은 C형 강재보만을 사용하기 때문에 재료비와 내화 측면에서 매우 고가이다. 이를 극복하기 위하여 새로운 강-PC형의 복합모듈러 시스템을 개발하고자 하였다. 우선, 보 단면 형상을 개선하여 개발하기 위한 연구를 진행하였다. 3개의 실험체를 제작하여 휨성능 평가를 위한 실험을 수행하였다. 실험결과, 합성보는 수평전단 파괴에 의해 지배되는 것으로 나타났다. 또한, 비선형 유한요소해석을 수행하여 실험과 이론식과 비교를 통해 구조적 성능을 평가하였다.
Existing modular research has been mainly focused on S (shelter structure) and I (infill interior finishing material), and considerable research has been conducted, and the results are being proposed. However, in the case of the rest (exterior materials and windows, etc.), existing construction methods and materials are borrowed, and supporting hardware members and insulation materials are constructed on site, which acts as a factor hindering overall shortening of the construction period. That is, since the advantages and characteristics of modularity cannot be utilized in the absence of modular cladding, manufacturing of cladding is required. Therefore, it is necessary to develop a cladding system that can drastically reduce the construction period in factories while considering the structural characteristics of PC modulars.
In accordance with changes in the domestic construction environment, interest in off-site construction methods (factory-manufactured construction methods) including modular construction methods is rapidly increasing. Among various off-site (OSC) construction methods, the front runner is the steel-based box-type modular construction method. Compared to the existing wet construction method, the steel modular construction method is increasing in terms of securing economic feasibility by shortening the construction period and increasing the prefabrication rate. However, due to the recent rise in raw materials and a sharp rise in the exchange rate, the economic feasibility of the wet method is deteriorating compared to the wet method. Therefore, a hybrid between 9-Matrix-based OSC construction methods is considered as a solution, away from the steel-box type combination, and a comparative study of the construction process between each construction method is being conducted. It was analyzed that the PC modular construction method shortened the construction period by 9% compared to the existing steel modular construction method. On the other hand, when comparing the construction period of the Gayang-dong demonstration complex calculated assuming that all modules are applied, it is estimated that there will be a 12% reduction in construction period compared to the steel modular method and a whopping 43% compared to the RC method.
Currently, the Off-Site Construction (OSC) construction method, which emphasizes the minimization of field work, is being emphasized at construction sites due to the lack of construction skilled manpower, extreme weather, and the Severe Disaster Punishment Act. In this study, we developed a stacked PC modular, which is a method of stacking PC modules, and solved the lifting problem by reducing the weight of the unit module, which is emerging as the biggest disadvantage of PC modules, to around 20 tons. For the connection between modules, structural safety was secured through repeated history tests of the wall and slab connection. Walls and slabs satisfied all statutory fire resistance times through fire resistance tests, and residential performance was evaluated to be satisfactory through mock-up demonstration. The developed PC modular has been applied to the construction of commercial houses, detached houses, shopping malls, churches, etc., and has design results for many buildings such as dormitories, detached houses with 4 floors or more, and resorts, so it is expected that an atmosphere of revitalization of construction methods will be created.
모듈러 건축물을 중고층화하기 위해 횡력저항시스템은 반드시 필요한 구조 요소로 10~20층 규모에서 콘크리트 코어는 가장 전형적인 횡력저항시스템으로 알려져 있다. 습식 공법인 콘크리트 코어 공사는 모듈의 오염과 파손 가능성으로 모듈 적층과의 동시 작업이 곤란하다. 이에 모듈 적층과 콘크리트 코어의 동시 시공이 가능한 복합 PC 패널 공법을 개발하였다. 복합 PC 패널은 일정 간격을 두고 웨브가 마주보는 한 쌍의 C형강을 콘크리트 벽체의 상부와 하부에 결합한 구조 부재로 볼트로 접합하여 적층하는 건식 공법으로 콘크리트 코어를 구축할 수 있다. 이 연구에서는 복합 PC 패널이 콘크리트 벽체와 동등한 성능을 갖도록 해석을 통해 상세 개선 과정을 제시하였다.
The need for off-site construction has increased in the construction industry in Korea in recent years due to the enforcement of the 52-hour workweek, the increasing age of workers on construction sites, the deepening dependence on overseas workers, and the stagnation of productivity in the construction industry. Thus, studies on OSC started in April 2020. In addition, as a national policy study advocating the modular construction method, which is one of the OSC methods, was completed in the first half of 2019. 70 housing units in two complexes that satisfied the Housing Act requirements have been supplied to citizens. However, although modular construction methods have been recognized as a dramatic construction method that achieves shortened construction schedules and solves the issues of cost reduction and the shortage of technical workers on sites by combining the advantages of the manufacturing industry and applying the economies of scale, realistically it has issues due to the rising cost of steel and a low pre-fabrication ratio. Moreover, the construction time of core parts, such as those built by pouring concrete, has become a factor that hinders the shortening of construction times. Thus, this study aims to propose a precast concrete(PC) modular construction system, which fuses three-dimensional infill as an interior finish material and a three-surface PC module that can acts as a structure for a construction method that is economical and can shorten construction time.
In this study, Dr. Bae Kyu-woong of the Korea Institute of Construction Technology developed a concrete module that was lightweighted to 1700kN with KC modules and met housing performance standards. It solves Construction lifts problem that was the limit of the PC module, and is an innovative model that greatly improves Construction period and economics with boxed modules, and is manufactured in the factory by extruded molding in vibration, noise, fireproofing standards, etc., and has the advantage of excellent precision and high strength. Therefore, if the framing house of a precast concretecan only be standardized in construction, its potential for growth will be endless. To do this, standardization, standardization, and modularization of the design are essential.
본 연구의 목적은 강 - PC 복합모듈 골조를 구성하는 프레스 성형된 비대칭 기둥과 보 접합부의 구조적 성능을 평가하는 것이다. 모듈러 골조를 구성하는 대부분의 접합부는 폐쇄형의 사각형 강재 기둥 단면을 주로 사용한다. 폐쇄형의 기둥 단면을 사용한 기둥-보 접합부는 시공성을 감소시키고 내화성을 확보하는데 어려움이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 강판을 프레스로 성형하여 비대칭 개방형 단면 내에 콘크리트를 충진하는 것이다. 프레스 성형된 비대칭 기둥-보 접합부의 구조적 성능을 조사하기 위해 총 4개의 실험체를 제작하였다. 실험결과, 비대칭 기둥의 구조적 성능과 거동이 비대칭 기둥 단면이 합성되는지 또는 기둥의 폭-두께 비율에 따라 달라지는지를 보여주었다. 프레스 성형된 비대칭 기둥-보 접합부의 구조적 성능은 실험결과와 이론식을 비교하여 평가하였다.
The Precast concrete(PC) modular structures are a method of assembling pre-fabricated unit modules in the construction site. The essential aim of modular structures is to introduce a connection method that can ensure splicing performance and effectively resist shear strength. This study proposed PC module using a connecting plate that can replace splice sleeves and shear keys used in the conventional PC modular structures. To evaluate the splicing performance and shear capacity of the proposed method, the shear test was conducted by fabricating one monolithic reinforced concrete(RC) beam and two PC modular beams with a shear span-to-depth ratio as variables. The experimental results showed that the shear capacity of the PC modular beam was about 89% compared to that of the RC beam, and showed a failure of the RC beam according to the shear span-to-depth ratio. Therefore, it was considered that the connecting plate effectively transferred the stress between each PC module through the joint and ensure integrity. In addition, the applicability of shear strength equation of ACI 318-19 and Zsutty's equation to PC modular beams were evaluated. Results demonstrated that the improved shear strength equations are needed to consider reduction of shear strength in PC modules.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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