구조검토:: 벽체 타공 작업에 대한 지하외벽의 구조안전성 검토

CAE 구조해석

 

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벽체 타공 작업에 대한 지하외벽의 구조안전성 검토

 

 

벽체 타공/ 코아작업 / 구조검토

  

안녕하세요, 엔글링크입니다.

 

엔글링크는 CAE기반의 설계검증 전문업체로 구조해석, 유동해석(CFD), 열해석 등을 진행하고 있습니다. 

뿐만 아니라 건축구조물 및 비구조요소의 구조안전성 확인을 위한 구조검토, 구조안전진단 등의 서비스도 가능합니다.  

오늘 소개해드릴 프로젝트는 지하외벽에 대한 구조안전성 검토입니다.

해당 프로젝트는 테스트 헤더를 추가로 설치하기 위해 450mm의 크기로 벽체에 구멍을 뚫어도 지하외벽이 구조적으로 

안전할 것인지 확인하기 위해 수행되었습니다. 

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1. 구조검토 개요

1.1 구조검토 목적 및 범위

  테스트 헤더 추가 설치를 위한 벽체 타공 시, 지하 외벽의 구조안전성 평가를 위해 구조검토를 수행하였습니다. 

구조검토의 범위는 지하외벽의 벽체 타공 부분(1/G~F열, 16A/N~O열)으로 고객사로부터 제공받은 자료와 정보를 토대로 검토되었습니다. 검토 시에 지하외벽에 설치하는 슬리브는 제외하였습니다.

  지하외벽의 벽체 타공 부분(1/G~F열, 16A/N~O열)의 소요모멘트, 전단력 및 처짐에 대한 

구조해석을 수행하고 그 결과를 검토하여 지하외벽의 구조안전성을 평가하였습니다.

1.2 적용 설계 기준 및 참고자료

  구조검토는 다음의 세 가지 기준에 따라 이루어졌습니다.

1) 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(국토교통부)

2) 건축구조기준(KBC2016, 대한건축학회)

3) 콘크리트 구조기준 및 해설(한국콘크리트학회)

1.3 구조해석 프로그램

  구조검토를 위한 구조해석 프로그램으로 MIDAS-GEN, MIDAS-SDS가 사용되었으며,

하중 산정을 위해 Excel Program도 이용하였습니다.

1.4 구조재료의 규격 및 설계강도

지하외벽을 구성하고 있는 재료의 규격 및 강도는 다음과 같습니다.

1) 콘크리트 강도: fck=27MPa

2) 철근: Fy=392MPa(ASTM A615)

 

 

2. 접수도서

3. 설계하중

검토 대상인 1/F~G열과 16A/N~O열 부분의 지하외벽에 작용하는 토압과 1층 바닥의 활하중을 고려하여 구조해석을 실시했습니다.

3.1 활하중

1층 바닥의 활하중은 고객사에서 제공받은 자료에 따라서, LL=12,000Pa을 적용했습니다.

3.2 횡하중(토압)

 고객사에서 제공한 자료를 검토한 결과 지하수의 영향은 없는 것으로 가정했고,

흙 단위중량=1.8tf/m³, 정지토압계수(K₀)=1-sin30°=0.5를 적용했습니다.

 

4. 구조해석 및 결과

4. 1 지하외벽(1/F~G열)

  검토대상인 1/F~G열의 지하외벽은 길이 6.2M, 높이 4.3M이며, 테스트 헤더를 추가로 설치하기 위하여 

450mm의 크기로 벽체에 구멍을 뚫을 때, 타공부 주위의 모멘트, 전단력, 처짐을 검토하였습니다. 

구조해석 시에 150A, 250A의 기존 배관 슬리브도 모델링에 반영하였습니다.

4. 2 지하외벽(160A/N-O열)

  검토대상인 16A/N~O열의 지하외벽은 길이 4.7M, 높이 4.3M이며, 테스트 헤더를 추가로 설치하기 위하여 

450mm의 크기로 벽체에 구멍을 뚫을 때, 타공부 주위의 모멘트, 전단력, 처짐을 검토하였습니다. 

구조해석 시에 기존 덕트 슬리브도 반영하여 모델링하였습니다.

 5. 결론

  검토대상인 1/F~G열, 16A/N~O열의 지하외벽은 테스트 헤더 추가 설치를 위해 슬리브 코어작업 시 

450mm의 크기로 벽체가 타공됩니다. 

  구조해석 결과, 벽체 타공으로 인해 응력이 집중되어 타공 부위에 소요모멘트 및 전단력이 크게 발생했습니다.  

구조안전성 평가를 위해서 슬리브 주변의 콘크리트에서 발생하는 모멘트 및 전단력을 

소요강도/설계강도비로 평가했습니다. (강도비는 발생응력/설계응력을 나타낸 값으로 

강도비가 1.0이하이면 구조적으로 안전한 범위에 있다고 판단합니다. )

  각 위치별 소요/설계강도비는 다음과 같습니다. 1/F~G열의 모멘트는 0.86, 전단력은 0.82이며, 

16A/N~O열의 모멘트는 0.86, 전단력은 0.47로 강도비가 1.0이하로 구조적으로 안전한 범위에 있습니다.   

  오늘 소개해드린 구조검토 프로젝트와 같이 기존 건축물에 배관을 새로 설치하기 위해 벽체를 뚫거나 

혹은 벽체를 절단하는 등의 작업을 할 때는 사전에 그러한 작업을 진행해도 괜찮을지 확인이 필요합니다. 

엔글링크는 건축구조물의 구조안정성을 평가하기 위한 다양한 서비스를 진행하고 있습니다.

구조검토, 구조안전진단과 같은 구조안전확인 서비스가 필요하시면 언제든지 엔글링크에 문의하세요. 

 

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