스틸하우스 성능 향상을 위한 공법 개선

스틸하우스 성능 향상을 위한 공법 개선스틸하우스 성능 향상을 위한 공법 개선스틸하우스 성능 향상을 위한 공법 개선스틸하우스 성능 향상을 위한 공법 개선

강구조연구소 박판구조연구팀

구조별 공법 개선구조별 공법 개선

기존 공법기존 공법 개선 공법개선 공법

스틸하우스스틸하우스(2(2 층 이하층 이하 ))

II 형 형 /BOX/BOX 형 헤더형 헤더 LL 헤더헤더

XX 브레이싱 전단벽브레이싱 전단벽 면전단 벽체면전단 벽체

배관을 위한 조이스트 천공배관을 위한 조이스트 천공 평트러스평트러스

스틸 빌라스틸 빌라(4(4 층 이하층 이하 ))

조이스트 바닥의 층고조이스트 바닥의 층고 층고절감형 바닥층고절감형 바닥

공통공통나사접합나사접합 공기압 핀 접합공기압 핀 접합

습식 온돌습식 온돌 건식 온돌건식 온돌

스틸하우스 – 스틸하우스 – L L 형헤더형헤더

헤더 소요 헤더 소요 MD MD 과다과다 벽체 제작 공정의 30 ~ 50 % 차지

LL 형헤더형헤더벽체 전면 후면에 이중으로 설치벽체 전면 후면에 이중으로 설치 헤더 단부에 크리플 스터드 설치헤더 단부에 크리플 스터드 설치

벽체 트랙

벽체 스터드

48 시리즈 평머리 나사를L- 헤더 플랜지와 웨브

2cm 끝단으로 부터 떨어지도록 체결

L-헤더

킹스터드

( )하중 작용점 크리플 스터드의 중심

48 시리즈 평머리 나사를L- 헤더 플랜지 끝단으로

2cm 부터 떨어지도록 체결

L- 헤더 단부는 킹스터드가 지지해주어야 함

48 시리즈 평머리 나사를30cm 간격으로 체결

크리플 스터드 벽체 개구부

L- 헤더 플랜지(4.0cm)

L- 헤더 웨브( 웨브 길이는RIST )규격 참조

플랜지

웨브

두께

플랜지 (4.0 cm)

웨브

(10

~ 3

0 cm

) t (0.8 ~ 2.5mm)

[ L- 헤더 제원 (RIST 안 ) ]

2-300L16

두께웨브 길이

L- 헤더 개수

[ L- 헤더 표기 (RIST 안 ) ]

스틸하우스 – 스틸하우스 – L L 형헤더형헤더L-L- 헤더 규격헤더 규격 (( 안안 ))

플랜지 폭은 4 cm 웨브는 10 ~ 30 cm

[ 중력방향 하중에 대한 좌굴거동 ] [ 인발하중에 대한 좌굴거동 ]

스틸하우스 스틸하우스 L L 형헤더형헤더구조실험을 통한 성능검증구조실험을 통한 성능검증

[ L- 헤더 개구부의 시공과정 ]

(a) I 형 헤더의 설치 (b) 잼스터드의 설치

(c) 씰 트랙 , 하부 크리플 스터드 설치 (d) 헤더 트랙 , 크리플 스터드 설치

[ I 형 헤더 개구부의 시공과정 ]

(b) L- 헤더의 고정

(a) 제작이 완료된 벽체와 L- 헤더

스틸하우스 스틸하우스 - L - L 형헤더형헤더시공성 평가시공성 평가

스틸하우스 스틸하우스 L L 형헤더형헤더L-L- 헤더 설계자료헤더 설계자료 (( 중력방향 하중에 대한 허용스팬표중력방향 하중에 대한 허용스팬표 ))

스틸하우스 스틸하우스 L L 형헤더형헤더L-L- 헤더 설계자료헤더 설계자료 (( 단면특성표단면특성표 ))

스틸하우스 스틸하우스 L L 형헤더형헤더L-L- 헤더 설계자료헤더 설계자료 (( 인발하중에 대한 허용스팬표인발하중에 대한 허용스팬표 ))

스틸하우스 – 면전단벽체스틸하우스 – 면전단벽체

XX 브레이스 브레이스 + + 면재 면재 면전단재 면전단재 OSB OSB 및 구조용 합판을 면전단재로 사용및 구조용 합판을 면전단재로 사용

단부 ( 외주부 )

내부 ( 내주부 )

기본풍속(m/sec)/노풍도

벽체위치 경사도

25(A)

25(B)

25(C)

30(B)

30(C)

35(B)

35(C)

40(B)

35(D)

40(C)

지붕 아래 벽체 4:10 15(10) 25(15) 35(20) 45(30) 60(35) 끝벽 1

2층의 1층벽체 4:10 35(20) 55(35) 80(45) - (60) -

지붕 아래 벽체 4:10 30(15) 45(25) 60(35) 80(50) - (60) 측벽 2

2층의 1층벽체 4:10 45(25) 75(45) - (60) - (80) -

끝벽의 소요전단벽 길이 = OO% x 측벽길이

측벽의 소요전단벽 길이 = OO% x 끝벽길이

소요전단벽 길이 = w1 + w2 + w3 + w4


부재상세

(외부 / 내부)

허용내력

(kg/m) 설치방법

12 ㎜합판 / 12 ㎜석고보드 383

12 ㎜ OSB / 12 ㎜석고보드 462

12 ㎜합판 + Holdown 810

12 ㎜ OSB + Holdown 620

1. 스터드 중심 간격 60 ㎝ 기준.

2. 면재접합스크류 : No. 6 @ 150/300

3. 벽체 내부면 12 ㎜ 석고보드 부착

4. 허용내력은 안전율 2.5 고려

5. 1.2m 간격 앵커볼트 설치

면 재 의 종 류 에 따 른 벽 체 전 단 성 능

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

1

최대

전단

내력

12mm구조용합판OSB 12mm

9mm구조용합판OSB 9mm 2pl y


표 4.2 벽체 체결 계획

접합부 긴결재의 개수와 종류1

간격

상부 트랙 또는 하부 트랙과 스터드의 접합

2-42시리즈 나사 각 스터드의 단부의 플랜지에 1개씩

구조 쉬딩재(OSB 합판 또는 일반 합판)와 골조 접합

35시리즈 나사2 단부스터드에 15cm 간격 내부스터드에 30cm 간격

12mm 석고 보드와 골조 접합 35시리즈 나사 단부스터드에 15cm 간격 내부스터드에 30cm 간격

스 크 류 접 합 간 격 에 따 른 벽 체 전 단 성 능

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

구조용합판

최대

전단

내력

100/ 200150/ 300

OSB 합판

단부 ( 외주부 )

내부 ( 내주부 )


전단실험 A 전단실험 B

스 크 류 접 합 간 격 에 따 른 벽 체 전 단 성 능

0

0.5

1

1.5

2

0% ( )가력 수직하중 설계하중대비

최대

전단

내력

20% 40% 60%

• 1 층 전단벽 확보 비율 20% 이상 감소 가능• 2 층 전단벽 확보 비율 10% 이상 감소 가능


풍하중 및 지진하중에 의한 벽체의 안정성 평가풍하중 및 지진하중에 의한 벽체의 안정성 평가수평하중과 수직하중 동시 가력수평하중과 수직하중 동시 가력


스틸하우스 – 평트러스스틸하우스 – 평트러스

설비 배관을 위한 천공설비 배관을 위한 천공조이스트 부재의 허용스팬 제한적조이스트 부재의 허용스팬 제한적

[ 천공 후 보강되지 않은 조이스트 ] [ 자유로운 배관이 가능한 평트러스 ]

[ SE Type 평트러스의 부재력 ] [ EE Type 평트러스의 부재력 ]

(a) 해석모델 ( 길이 4.8m, 높이 60cm, 등분포 하중 3kgf/m)

(b) 부재들에 작용하는 축력 (+ 인장 , - 압축 )

(a) 해석모델 ( 길이 4.8m, 높이 60cm, 등분포 하중 3kgf/m)

(b) 부재들에 작용하는 축력 (+ 인장 , - 압축 )

스틸하우스 – 평트러스스틸하우스 – 평트러스Square End Type(SE Type) Square End Type(SE Type) Underslung Type(EE Type)Underslung Type(EE Type)

[ C 형 스터드가 적용된 SE Type 평트러스의 좌굴거동 ] [ C 형 스터드가 적용된 EE Type 평트러스의 좌굴거동 ]

스틸하우스스틸하우스 -- 평트러스평트러스구조실험을 통한 성능검증구조실험을 통한 성능검증SE Type 평트러스가 EE Type 평트러스 보다 집중하중에 유리함

[ OSB 마감 조이스트 바닥판 (J1) ]

[ PRY 자재 적용 EE Type 평트러스 (P2) ]

[ 데크 설치 조이스트 바닥판 (J2) ] [ C 형 스터드 적용 SE Type 평트러스 (C1) ]

[ C 형 스터드 적용 EE Type 평트러스 (C2) ] [ PRY 자재 적용 SE Type 평트러스 (P1) ]

스틸하우스 – 평트러스스틸하우스 – 평트러스진동 실험을 통한 사용성 평가진동 실험을 통한 사용성 평가

스틸하우스스틸하우스 -- 평트러스평트러스

평트러스 설계자료평트러스 설계자료 (( 부재사양표부재사양표 ))길이 3.0 ~ 12.0 m , 높이 30 ~ 60 cm , 배치간격 45 ~ 120 cm , 지점조건 SE , EE Type

층고 절감형 바닥 구조층고 절감형 바닥 구조 -- 특징특징

층고 저감 공정 단순화 2 시간 내화성능 확보

62T콘크리트

키스톤 플레이트0.5Tx760x18

풔링찬넬C- 22x40x60x0.5T@300

12.5T 2방화석고보드 겹

240mm조이스트 이상

60K 50T미네랄울 이상 이상

367mm최소두께

< 조이스트 바닥 시스템 > < 내화구조용 합성 평데크 >

층고 절감형 바닥 구조층고 절감형 바닥 구조 -- 효과효과

층고 저감

508 m

m

12.5mm방화석고보드 12.5mm방화석고보드

C- 22x40x60x0.5T@300풔링찬넬

240mm 조이스트 이상

60K 50mm 미네랄울 이상 이상

0.5Tx760x18키스톤플레이트

100mm무근 콘크리트(#8 W/M- 150x150)

70mm경량기포콘크리트 ( ) 26mm시멘트 몰탈 판넬히팅 ( 0.45kgf/m2) 24mm시멘트 몰탈 메탈라스

9.5mm석고보드M- bar 0.4x37x14

0.8x25x12캐리어 2.0x20x50x40브라켓

1.2mm데크 플레이트

130mm철근 콘크리트 30mm경질 우레탄 폼 보온재

50mm경량기포콘크리트

( 0.45kgf/m2) 24mm시멘트 몰탈 메탈라스 ( ) 26mm시멘트 몰탈 판넬히팅

0.8x25x12캐리어M- bar 0.4x37x14

9.5mm석고보드

130mm철근 콘크리트

1.2mm데크 플레이트 2.0x20x50x40브라켓

( ) 26mm시멘트 몰탈 판넬히팅 ( 0.45kgf/m2) 24mm시멘트 몰탈 메탈라스

60mm단열콘크리트

317 m

m PE 0.03mm필름PE 0.03mm필름

337 m

m

기존 조이스트 내화바닥

층고절감형 내화 바닥

< 습식온돌 > < 건식온돌 >

층고 절감형 바닥 구조층고 절감형 바닥 구조 --디테일디테일

내력벽 스터드

( 4.8mm )스크류 직경 이상

내화구조용 합성 평데크 플레이트

(f'ck = 210kgf/cm̂ 2 )콘크리트 이상

(M12 , )볼트 이상 와셔 사용

(D6-100x100)와이어매쉬

내력벽 트랙

비대칭 접합앵글


내력벽 스터드

내력벽 트랙



(D6-100x100)와이어 매쉬

(f'ck = 210kgf/cm̂ 2 )콘크리트 이상


상부 벽체 시공 후 바닥 콘크리트 타설


데크 플레이트

내부 내력벽

내부 내력벽



내력벽 트랙

내력벽 스터드



(D6-100x100)와이어매쉬

( 80mm)접합앵글 길이


(D10@300)지점 상부근

( 45cm)콘크리트 스크류 체결간격

내부 내력벽


데크 플레이트

와이어 매쉬

콘크리트

바닥 콘크리트 타설 후 상부 벽체 설치


내부 내력벽 비대칭 접합앵글

데크 플레이트

와이어 매쉬

콘크리트

강관기둥

T 형 보

(f'ck = 210 kgf/cm̂ 2 )콘크리트 이상

(D6-100x100)와이어 매쉬

아크 스폿 용접T 형 보


바닥 콘크리트 타설 후 상부 벽체 설치

[ 접합부 시험체 ] [ 스크류 접합 시험체 ] [ 용접 접합 시험체 ]

[ 철근 트러스 데크 시험체 ][ 보강형 볼트 접합 시험체 ][ 일반형 볼트 접합 시험체 ]


특수못을 이용한 접합기술 특수못을 이용한 접합기술

< 스틸하우스 /목조 노무비 비교 >

133%

112%

100% 100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

골조공사노무비 전체공사노무비

스틸하우스 목조주택

목조 대비 노무비 상승요인 골조 노무비 상승 요인중 50 % 가 나사 접합부 시공 M/D

해외 현황 미국의 경우 스틸스터드 -OSB 간 접합의 90(%), 스틸스터드

- 스틸스터드간 접합의 20(%) 에 이용

특수못을 이용한 접합기술 특수못을 이용한 접합기술 Paslode ET&F

공구사양

중량 3.23kg 중량 2.95kg

Nail Capacity 250 nails - -

Operating psi 80-120 - -

NAIL 사양

Special Coil Nail AKN-100-0150NA

규격 45mm x 3.0mm 규격 38,50mm

특수못을 이용한 접합기술특수못을 이용한 접합기술 (STEEL-OSB)(STEEL-OSB)

0

2

4

6

8

10

12

50/200 100/200 150/300

(mm)접합철물의 간격

(×10

전단변

형각

-3 r

ad)

공기압 삽입 핀

스크류●1)

< 전단변형각 (200%cycle) - 12mm OSB 사용 >

0

2

4

6

8

10

12

50/200 100/200 150/300

(mm)접합철물의 간격(×

10전

단변

형각

-3 r

ad)

공기압 삽입 핀

스크류●1)

< 전단변형각 (200%cycle) - 9mm 합판사용 >

구조 성능구조 성능

시공성 시공성 습식온돌 시공시 누수 및 평면 가변성 확보 문제습식온돌 시공시 누수 및 평면 가변성 확보 문제

습식바닥바닥조이스트180JL18 이용 건식바닥

바닥스팬370cm 가정

습식바닥

건식바닥

최대 스팬 300cm

최대 스팬 550cm

180JL20 이용 (2.0T)

180JL14 이용 (1.4T)

결 과조 건 비 고* 조이스트 450mm 간격 설치

* 건식바닥 :합판 +건식온돌 = 50kg/ ㎡ 적용

* 습식바닥 :메탈데크 +

경량콘 크리트 +경량기포콘크리트+ 습식온돌 = 450kg/ ㎡ 적용

건식온돌과 습식온돌건식온돌과 습식온돌


상 세

건식 고가형 (ALT-1) 건식 저가형 (ALT-2) 습식 저가형 (ALT-3)

- 건식온돌 (38mm)- 베이스패널 (50mm)- OSB 합판 (19mm)

- 건식온돌 (38mm)- OSB 합판 (19mm)

- 습식온돌 (50mm)- 경량기포콘크리트 (60mm)- OSB 합판 (19mm)

- 차음용클립 + 훠링채널- 천장석고보드 (9mm) 2 겹



Diaphragm

바닥 자중 102 kg/m2

OSB 합판 OSB 합판 OSB 합판51 kg/m2 241 kg/m2

천장 구조 뜬 천장형 구조 뜬 천장형 구조 뜬 천장형 구조

특 징

• 베이스패널로 중량감 확보• 본드 및 나사에 의한 연결

• 다이아프램 -> 구조용 합판 사용 ( 데크플레이트 시공 어려움 보완 )

• 조이스트 간격 600mm -> 스터드 간격과 일치 (국내 시공현장 600mm 간격 사용 )

• 조이스트 부재 -> 240JL16 ( 표준형으로 국내 시공현장에서 가장 많이 사용 )

• 가장 단순한 건식바닥형태• 국내 시공실적 있음 ( 평창동 등 )

• 국내현장 적용중인 습식바닥• 구조용합판 사용으로 시공성개선

2) 경량충격음 차단성능 - 습식 저가형 (L-50) > 건식 고가형 (L-55) > 일반 RC슬래브 (L-55)

1) 중량충격음 차단성능 - 건식 고가형 (L-40) > 습식 저가형 (L-35) > 일반 RC슬래브 (L-30)

경량기포콘크리트 50mm습식온돌 60mm비닐장판 2mm

콘크리트 슬래브 130mm

채널 12x12x0.6석고보드 15mm

달대

< 비교대상 일반 RC 슬래브 사양 >

3) 음향 투과 손실 - 습식 저가형 (STC-65) > 건식 고가형 (STC-63) > 건식 저가형 (STC-62)

건식온돌과 습식온돌건식온돌과 습식온돌바닥 충격음 성능바닥 충격음 성능

성능 바닥시방 스팬

(m)

바닥자중

(kg/m2)

진동성능

GOOD 습식온돌 50mm

경량기포콘크리트 60mm

경량콘크리트 160mm

데크 1.6mm

180J L16

3.7 470 V3 이하

습식온돌 50mm



키스톤플레이트 0.5mm

180J L16

3.4 320 V5 이하

습식온돌 50mm

콘크리트 80mm

데크 1.6mm

300J L16

4.5 330 V5 이하

•습식바닥 시스템 - 경량 / 기포콘크리트타설 - 습식온돌

건식온돌과 습식온돌건식온돌과 습식온돌바닥 진동 성능바닥 진동 성능

•건식바닥 시스템 - 압축성형 시멘트판 - 건식온돌

성능 바닥시방 스팬

(m)

바닥자중

(kg/m2)

진동성능

건식온돌



키스톤플레이트 0.5mm

180J L16

3.0 230 V5

습식온돌 50mm


데크 1.6mm

300J L16

5.4 280 V5

습식온돌


OSB 19mm

240J L16

3.4 160 V10 이하

Normal

건식온돌

압출성형시멘트판 50mm

OSB 19mm

240J L16

3.4 120 V30 이하

바닥 진동 성능바닥 진동 성능


결론결론개선 공법개선 공법 적용 적용

스틸하우스스틸하우스(2(2 층 이하층 이하 ))

LL 헤더헤더 작은 스팬의 개구부 적용작은 스팬의 개구부 적용

면전단 벽체면전단 벽체30(B)30(B) 이하 지역이하 지역

개구부 면적이 적은 평면 개구부 면적이 적은 평면

구조용 트랙구조용 트랙 --

평트러스평트러스 트러스 높이 트러스 높이 : 30~60cm: 30~60cm

스틸 빌라스틸 빌라(4(4 층 이하층 이하 ))

합성 구조용 데크 바닥합성 구조용 데크 바닥 11 시간 내화 구조 시간 내화 구조 (4m(4m 스팬스팬 ))

공통공통공기압 핀 접합공기압 핀 접합 STEEL-OSB STEEL-OSB 접합에 사용접합에 사용

건식 온돌건식 온돌 성능 향상을 위한 성능 향상을 위한 중량 보드중량 보드 // 천정차음재 설치천정차음재 설치

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스틸하우스 성능 향상을 위한 공법 개선