Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 3. 시스템써포트구조 3-1. 구조형식일반 가. 조립형시스템써포트 1) 수직재, 수평재및경사재 ( 가새재 ) 등의각각의부재를현장에서조립하여거푸집을지 지하는동바리형식이다. U- 헤드 접합부 연결조인트 연결핀 수직재 수평재 경사재 잭베이스 ( 받침철물 ) 스크류잭 [ 그림 Ⅲ-4 ] 조립형시스템써포트 나. 강관틀시스템써포트 1) 수직재, 수평재및경사재등을용접으로일체화시켜생산한주틀과경사재등을현장 에서조립하여거푸집을지지하는동바리형식이다. 경사재 U- 헤드 연결조인트 주틀 잭베이스 ( 받침철물 ) [ 그림 Ⅲ-5 ] 강관틀시스템써포트 - 75 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 다. 용어정리 1) 수직재거푸집의상부하중을하부로전달하는부재 2) 수평재수직부재의좌굴을방지하기위하여수평으로연결하는부재 3) 경사재 ( 가새재 ) 수직재의횡방향변위를억제하기위해수평재상하간격과수직재수평간격이만드는직사각형단면공간에대각선방향으로설치하는부재 4) 장선상부콘크리트의거푸집하부에고정하여상부하중을멍에에전달하는부재 5) 멍에장선을지지하고상부하중을하부구조에전달하기위하여장선과직각방향으로설치하는부재 6) U-헤드멍에에가해진하중을수직재로전달하기위하여수직재상부에정착하여사용하는 U 형태의연결지지대 7) 접합부수직재에용접으로고정하여수평재를수직재와연결하여고정할수있게만든부재 8) 연결핀수직재와수직재, 접합부와경사재또는수평재와접합부를연결하여동바리각부재간의이격과이탈을방지하는부재. 9) 받침철물 ( 잭베이스 ) 수직재하부에설치하여수직재의수평및수직을유지하게하는조절형받침대. - 76 -
Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 3-2. 일반재료규격 가. 조립형시스템써포트는다음과같이 KS F 8021 의규정된재료에적합한자재를사 용하는것을원칙으로한다. [ 표 Ⅲ-8 ] 조립형시스템써포트의부재별재료기준 (KS F 8021) 부재구성부분재질 수직재 수직재본체 KS D 3566 에규정하는 STK500( 또는 400) 접합부및이탈방지용핀 KS D 3503 에규정하는 SS400 또는 KS D3501 에규정하는 SPHC 연결조인트 - KS D 3566 에규정하는 STK400 수평재 경사재 수평재본체 KS D 3566 에규정하는 STK400 결합부, 결합핀 KS D 3503 에규정하는 SS400 또는 KS D4302 에규정하는 GCD45 경사재본체 KS D 3566 에규정하는 STK400 연결부, 연결핀 KS D 3503 에규정하는 SS400 또는 KS D4302 에규정하는 GCD45 나. 강관틀시스템써포트는다음과같이 KS F 8022 의규정된재료에적합한자재를 사용하는것을원칙으로한다. [ 표 Ⅲ-9 ] 강관틀시스템써포트의부재별재료기준 ( KS F 8022 ) 부재구성부분재질 수직재 KS D 3566 에규정하는 STK 400 주틀 수평재 KS D 3566 에규정하는 STK 400 보강재 KS D 3566 에규정하는 STK 400 경사재연결핀 KS D 3503 에규정하는 SS 400 삽입관 KS D 3566 에규정하는 STK 400 연결조인트 이음관 KS D 3566 에규정하는 STK 400 또는 KS D 3503 에규정하는 SS400 본체 KS D 3566 에규정하는 STK 400 경사재 결합부 KS D 3503 에규정하는 SS 400 또는 KS D 3566 에규정하는 STK 400 힌지핀 KS D 3554 에규정하는 SWRM 20-77 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 다. 강관틀시스템써포트부재의외관은휨, 오목함, 균열, 부식등의결점및이음이없어야하며, 재사용품의사용여부에대한상세내용은 2.5 절에제시된규정을준용한다. 라. 강관틀시스템써포트부재는부식방지를위하여도장또는도금등에의해표면처리를하여야한다. 3-3. 구조설계일반 가. 시스템써포트는수평재및경사재를반드시설치하여예상되는수평하중을이들부 재가지지하도록한다. 나. 동바리설계는시공중과완성후의침하와변형을고려해야하며, 이때예상되는전체침하량은가설기초의침하와동바리자체의변형을포함한다. 다. 조립형시스템써포트의수직재간표준간격은 0.9m 이상 1.2m 이하로설치한다 라. 강관틀시스템써포트의수직재간간격은 KS 규정을따른다. 마. 시스템써포트의상하수평재간설치간격에대한수직재간설치간격의비는 0.5/1~ 1/1 의범위이내이어야한다. 바. 경사진교량의가설용시스템써포트를사용하는경우편경사는 6% 이내이어야한다 - 78 -
Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 3-4. 시스템써포트붕괴형태 가. 압축부재의전체좌굴 설계좌굴장 Lk=1.8m 실제좌굴거동 Lk= 전체길이 [ 그림 Ⅲ-6 ] 설계좌굴장및실제거동좌굴장 현시스템동바리의허용하중은가새가설치되는단위부재의국부좌굴에의해결정 실제시스템동바리의허용하중은가새를설치하지않은경우전체좌굴에의해결정 [ 그림 Ⅲ-7 ] 설계좌굴장및실제거동좌굴장세부그림 - 79 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 3-5. 안정성확보및사용제한조건 가. 경사재가없는시스템써포트는수평변위가억제되지않음으로시공시안전사고방지를위해사용을제한한다. 나. 시스템써포트설치높이는시공성과안전성을고려하여 10m 이내로설치하고, 그이상인경우강재동바리조립등충분한안정성이확보돤동바리조립을원칙으로한다 다. 좌굴안정성검토사례 1) 검토조건 - 수직재 D60.5 3.2t, 3@600 - 수평재 D42.7 2.3t 사용시 - 시공과정에서임의로가새재를생략할경우와의비교 [ 그림 Ⅲ-7 ] 검토해석모델 2) 가새미설치시 3차원좌굴해석 l 4절점하중 + 힌지조건시해석결과 : 좌굴하중 47.5t(11.88t 1 4ea) 2 4절점하중 + 고정조건시해석결과 : 좌굴하중 169.1t(42.28t 1 4ea) 3 현장실험결과 : 좌굴하중 47.5t, 처짐 8.5mm ( 힌지조건과유사 ) 4 16절점하중 + 힌지조건시해석결과 : 좌굴하중 13.2t(3.3t*4ea) - 80 -
Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 3) 16절점에하중을균등하게분포하여작용시키면중간 4절점에만하중을작용시키는경우보다좌굴하중이급격히감소 - 좌굴하중이 11.9t/ea 3.3t/ea 로감소 - 이는 4절점하중의경우측면에하중을받지않는수직재의수평휨강성에의해하중을받는수직재의좌굴저항성이향상 - 16절점하중의경우는전체적으로하중을균등하게받으므로주변의추가좌굴저항성이무시되기때문으로실제현장시공은슬래브를균등하게타설하게되므로하중을모든수직재가균등하게받는경우로시스템써포트의좌굴하중은 3.3t/ea임. 4) 가새미설치시좌굴해석 1 16절점하중 + 힌지조건 + 외곽단면부가새재보강해석결과 : 좌굴하중 4.57t/ea 2 16절점하중 + 힌지조건 + 매열단면가새재보강해석결과 : 좌굴하중 23.2t/ea [ 그림 Ⅲ-8 ] 가새재미보강및보강시해석결과비교그림 5) 시스템써포트구조는연결부조건, 하중재하조건및가새재설치여부등에따라좌굴안정성에큰편차를보이며, 좌굴및횡방향안정성검토를누락한상태에서가새재를생략하고동바리시스템을구성시시스템써포트구조에대한안전율을크게저하시킴. - 81 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 라. 시스템써포트안정성검토요소 1) 좌굴모드 - 비가새구조의경우면외좌굴, 측면이동변위에따른모멘트증가및이에따른축하중내력감소를고려한다 - 단주일경우지주당 6tf 내력이비가새구조일경우조립지주 9m 높이에서약 1.1tf, 20m 높이에서약 0.2tf 등축하중내력이급격히감소한다 - 따라서축력과휨의상관관계를정밀검토하여조립도를작성한다 MODE-1 MODE-2 MODE-3 [ 그림 Ⅲ-9 ] 시스템써포트좌굴모드형상 2) 좌굴하중 [ 그림 Ⅲ-10 ] 유효좌굴길이별좌굴하중 - 82 -
Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 3) 시공편차에의한 P 효과 - 바닥경사등에의한지주시공편차에따른추가휨모멘트등을고려한다 < 지주이음부측방향편차에의한변위 > < 바닥슬래브종구배에의한변위 > [ 그림 Ⅲ-11 ] 시공편차에의한변위 마. 시스템써포트가새구조설치사례 - 정밀구조검토에따른가새구조보강사례 [ 그림 Ⅲ-12 ] 시스템써포트가새보강사례 - 83 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 3-6. 허용응력 가. 시스템써포트를구성하는각부재의허용하중은가설기자재성능검정규격품의성능 하중또는공인시험기관의성능시험측정강도에 2.5 의안전율을고려한값으로한다. 나. 동바리는재사용이많기때문에허용응력을증가시키지않는다. 다만, 풍하중등을고 려할경우에는허용응력을증가시킬수있다. 다. 성능시험에사용된조립형동바리와강관틀동바리의규격과현장에반입된부재의규 격및형태가동일한지철저히확인하여야한다. 라. 동바리를구성하는각부재는재사용에따라강도저하가예상되므로검정유효기간및 보존상태를필히확인하여사용하여야한다. 마. 시스템써포트본체의상단과하단의경계조건에의한수직재좌굴하중의감소를방지하기위하여수직재최상단및최하단으로부터 400mm이내에첫번째수평재가설치되어야한다. 경사재 S 400mm 수직재 첫번째배치수평재 첫번째배치수평재 400mm 경사재 a) 최상단부수평재배치 b) 최하단부수평재배치 [ 그림 Ⅲ-13 ] 수직재최상단및최하단수평재배치상세도 바. 시스템써포트수직재상단및하단으로부터각 2.4m 이내의위치에서좌굴이충분히방지되지않은경우에는 3차원좌굴해석을수행하여좌굴하중을계산하고안전율 2.5 를적용하여허용좌굴하중을계산하여야하며, 이값을성능하중으로부터계산한허용성능하중과비교하여부재의허용하중을결정하여야한다. - 84 -
Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 3-7. 구조해석모델링 가. 시스템써포트는현장조건에부합하는각부재의연결조건과받침조건을고려한 2차원혹은 3차원구조해석등을수행하여안전성을검증하여야한다. 다만, 설치높이가 5m이하인경량의하중을받는시스템써포트의경우에는 2차원또는 3차원구조해석을생략한일반적구조설계를수행할수있다. 나. 조립형시스템써포트의경우에는각부재의연결조건은다음과같이적용한다. 1) 수직재와수직재의연결부 : 연속부재 2) 수직재와수평재의연결부 : 힌지연결 3) 수직재와경사재의연결부 : 힌지연결 4) 수평재와경사재의연결부 : 힌지연결 다. 강관틀시스템써포트의경우에는각부재의연결조건은다음과같이적용한다. 1) 수직재와수직재의연결부 : 연속부재 2) 수직재와수평재의연결부 : 힌지연결 3) 수직재와경사재의연결부 : 힌지연결 4) 수평재와경사재의연결부 : 힌지연결 라. 강관틀시스템써포트의부재중에서주틀을구성하는수직재에연결되는수평재와경사재의연결상세가강성의저하없이용접연결되는경우에는연결조건을다음과같이적용할수있다. 1) 수직재와수평재의연결부 : 연속부재 2) 수직재와경사재의연결부 : 연속부재 3) 수평재와경사재의연결부 : 연속부재 마. 동바리받침부의경계조건은원칙적으로힌지로간주한다. 바. 위의규정을따르기어려운경우에는구조기술사의전문적인판단에따른다. - 85 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 3-8. 하부기초설계 가. 하부기초의설계는다음의순서를따라수행한다. 1) 동바리본체로부터기초로전달되는하중의크기를결정한다. 2) 기초에전달되는하중을고려하여기초지반의허용지지력을산정한다. 3) 기초지반허용지지력에근거한하부기초의지지형식을결정한다 예 ) 소요지지력이지반허용지지력보다큰경우 받침목 콘크리트 지반허용지지력및기초철근콘크리트에대한응력검토 철근 받침목 콘크리트 철근 말뚝허용지지력및기초철근콘크리트에대한응력검토 말뚝 H 빔에의한보식동바리가설의경우상기방법검토 받침목 Bed Con'c 최소 10 cm이상 하부치환 시험에의해치환깊이, 종류등을해소요지지력확보 하중분포위해받침목필히설치 결정 예 ) 소요지지력이지반허용지지력이내일경우 Bed Con'c 최소 10 cm이상 받침목 Bed Con'c 는기초가아니므로하중분포를위해받침목필히설치 Bed Con'c 를타설하지않을경우받침목을설치하더라도국부적부등침하필히검토필요 [ 그림 Ⅲ-14 ] 하부기초시공도 - 86 -
Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 나. 지반의지지력은다음의방법에따라결정한다. 1) 확대기초에서의정적하중에대한흙의지지력시험방법 (KS F 2444, 평판재하시험 ) 에따라지반지지력을확인한다. 이때지반지지력은항복강도의 1/2과극한강도의 1/3 가운데작은값으로한다. 2) 지반침하량은재하폭및기초폭에따른침하량차이가있으므로, 허용침하량이내인지를검토하며또한, 부등침하의여부를검토한다. 3) 평판재하시험에의해지반지지력을평가하는경우에는재하판지름의 2배깊이까지의지층에대한지지력을나타내므로지하수등에유의하고, 지반하부에배수관등이있을경우에는강성보강등별도의대책을강구한다. 4) 허용지지력의크기는허용침하량에의한지지력의 1/3과평판재하시험에의한허용지지력을비교하여작은값을적용한다. 5) 말뚝의경우에는해머하중및침하량에의해지지력을산정한다. 다. 지반기초의설계시에는다음의시공에관련한사항을고려하여야한다. 1) 동바리를지반에설치할때에는침하를방지하기위하여최소 100mm이상콘크리트를타설하고, 두께 45mm이상의받침목이나전용받침철물혹은받침판등을설치한다. 2) 기초지반에직접받침목을설치할경우부등침하에의한영향을필히검토할것 3) 동절기에는기초슬래브를타설하지않도록함을원칙으로하나, 불가피하게동절기공사가요구되는경우에는동결심도아래에서기초가형성되도록조치한다. - 87 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 4. 보및데크형태의거푸집동바리구조 4-1. 보형태의구조일반 가. 부재성능 종류 사용길이 ( mm ) 춤 ( mm ) 허용휨모멘트 (kg.m) 개당중량 (kg) AX 11-14 1160-1450 163 200 11.3 AX 14-18 1450-1800 163 200 12.5 AX 18-25 1800-2500 272 430 19.0 AX 25-32 2500-3200 323 530 23.0 AX 32-39 3200-3900 324 610 28.0 AX 39-46 3900-4600 325 650 35.0 나. 적재하중기준 일시적으로철재트러스조립보위에실을수있는허용하중은지지점 1개소당 225kg 으로한다 - 88 -
Ⅲ. 거푸집동바리구조설계및조립도안전대책 다. 보거푸집작업안전슬래브부분의타설하중에의한보옆판거푸집의좌굴및콘크리트타설시벌어짐을방지하기위하여폼타이설치간격을준수한다. - 수직방향 ( 보상ㆍ하방향 ) : 40cm이내마다 - 수평방향 ( 보길이방향 ) : 70 cm이내마다 보거푸집전도방지최소2개소, 또는 3m이내간격으로사재또는보상부의벌어짐방지각재설치사재는수평에대하여 45 ~60 의범위에서설치 보밑동바리는반드시 2 열이상으로대칭되게설치 4-1. 보부분구조검토일반 가. 동바리구조검토방법 1) 슬래브단위면적 ( m2 ) 당타설하중산정 W s = 고정하중+활하중 = (γㆍt +40kgf/ m2 )+250kgf/ m2 500kgf/ m2또는 625kgf/ m2 ( 전동식타석장비사용경우 ) 여기에서, γ: 철근콘크리트단위중량 t : 슬래브두께 2) 보의단위길이 (m) 당타설하중산정 W b1 = 고정하중+활하중 = (γㆍt +40kgf/ m2 )+250kgf/ m2 500kgf/ m2 W b2 = W b1 보폭 (m) 활하중 : 보콘크리트두께가 0.5m 이상인경우 350kgf/m 2 1m 이상인경우 500kgf/m 2 을적용 3) 보단위길이 (m) 당부과하중산정 W T = W s + W b2 = 슬래브단위면적 ( m2 ) 당타설하중 순스팬길이 (l) +보의단위길이당타설하중 ( kg /m) - 89 -
거푸집동바리안전작업매뉴얼 4) 사용할파이프써포트 ( 파이프써포트 ) 의허용하중산정 5) 단위길이 (m) 당보밑파이프써포트소요수량산정 N = 보단위길이 (m) 당부과하중 ( kg /m) ( 파이프써포트의허용하중 ( kg / 개 ) 개 /m) 6) 보밑파이프써포트설치간격산정 (2 열로배치 ) L = 1 단위길이당보밑파이프써포트소요수량 2 7) 멍에전단검토 τ < f sa 나. 보부분측판구조검토방법 1) 휨및압축등복합응력검토 (σ c /f ca ) + (σ b /f ba ) 1-90 -