층고절감을위한합성보 NS BEAM 2010. 2. 건우기술대표이사차광찬
NS BEAM 의개요 NS BEAM은 POSCO와 RIST 가공동개발한층고절감형철골합성보 ( 주 ) 건우기술은 NS BEAM의구조설계에서시공까지의 TOTAL SERVICE를제공 ( 주 )NI 스틸은 NS BEAM 의제작및공급업체
목차 1. NS BEAM 의개발배경 2. NS BEAM 의구조 SYSTEM 3. NS BEAM 의제작및시공과정 4. 구조공법 VE 제안방법 5. 적용사례및기대효과 6. NS BEAM 의사업방안
1. NS BEAM 의개발배경 구조시스템에따른층고비교 2,,400 30 0300 3,000 2,400 200 0 700 3,300 콘크리트 : 플랫플레이트 철골조 철골조층고증가의영향 사업성저하 : 분양면적 15개층당 1개층감소 기둥부재약 10% 증가, 철골세우기공사비증가 내외장재공사비 : 약 10% 증가 유지관리비증가 : 냉난방비증가
철골조건물의경제성확보를위한기술개발 ( 영국 ) 영국의철골조시장점유율추이 80 70 60 50 40 30 20 10 Steel Concrete 31 10 7 24 28 17 5 10 35 33 절감량 내화피복 70% 내화페인트 70% 세우기 28% 가공비 20% 강재량 36% 0 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 층고절감형 Slim Floor 개발 2002 2004 985/T(1981) 2750/T (2004) 1450/T (2004) 내화면적감소 : 내화피복, 페인트저감 층고절감 : 강재량, 가공비, 세우기저감
철골바닥시스템의비교 ( 국내제품 ) 종류 TU 보 TSC 보 SLIM BEAM 형태 공법개요 THK6 철판을절곡한합성보 거푸집대용철판성형을구조체로사용 딥데크를하부플랜지에설치함 장점 콘크리트타설이용이함 제작이용이함 RC조에적용가능 거푸집을구조용으로활용 중간보없앨수있음 쉬어스터드불필요 단점 플랜지가웨브보다얇음 접합부가복잡함 시공성이나쁨. 강접접합어려움 합성효과적음 일반데크사용불가함 개선방향 층고절감 콘크리트합성효과고려강재량절감 국내생산데크플레이트이용 구조응력의최적단면 접합부의단순화
층고절감형합성보 NS BEAM 의최종형상 큰보 (Girder) 작은보 (Beam) 특성 : 철판 BUILT-UP재로최적단면제작가능함. 콘크리트합성효과우수함. 장점 : 층고절감 100~200mm 가능 공사비절감 10~20% 가능 거주성능및건물가치향상
2. NS BEAM 의구조 SYSTEM 큰보 (Girder) 의경우단면성능 200 200 NS BEAM 형상 400 150 10 14 6 80 450 150 10 14 6 80 18 6 400 100 100 14 6 400 100 100 강재중량 ( 단면적 ) 110.03 kg/m (A=140.52cm2) Spec. : 114~120 kg/m 98.18 kg/m (A=125.4cm2) Spec. : 114~120 kg/m 철골보강성 Spec. : Spec. : ( 단면2차모멘트, I=36047.22cm 4 I= 25000cm4 I=44109.41cm 4 I= 25000cm4 인장측단면계수 ) Zt=2802cm 3 Zt=2610cm3 Zt=2802cm 3 Zt=2610cm3
NS BEAM 의부재해석 PROGRAM
NS BEAM 구조성능평가실험
Pilot Test 결과 1) 전단력이크게작용하는경우 ( 스팬 6m) : 웨브오프닝부의응력집중 시공시처짐한계 계산값 No.1 (350mm) 시공시처짐한계 계산값 No.3 (300mm) 시공하중 시공하중
Pilot Test 결과 2) 스팬이큰경우 ( 스팬 9m) : 시공시처짐조건만족가장중요 시공시처짐한계계산값 No.2 (350mm) 시공시처짐한계 계산값 No.4 (300mm) 시공하중 시공하중
Pilot Test 결과 접합부실험 : 합성효과비교평가 TWG2C TWG2 400 300 200 TWG2CQ max =272.34 kn TWG2Q max =183.85 kn Applied load [k kn] 100 0-200 -150-100 -50-100 0 50 100 150-200 -300 TWG2CQ max =-358.10 kn TWG2Q max =-250.19 kn -400-500 Displacement [mm] 순철골접합부 합성보접합부
NS BEAM 접합부상세도 기둥 + NSG1 접합 작은보 (NSB1) 와큰보 (NSG2) 의접합 작은보 (NSB1) 와큰보 (NSG1) 의접합
3. NS BEAM 의제작및시공과정 NS BEAM 제작과정 절단 1 절단 2 웨브 Opening 절단 1 웨브 Opening 절단 2 받침대제작 플랜지 - 웨브가접 1 플랜지 - 웨브가접 2 플랜지 - 웨브용접 받침대가접받침대용접보형상제작완료
NS BEAM 골조의시공과정 1 완제품현장입고 2 GIRDER 설치 3 BEAM 설치 4 접합부상세 5 데크플레이트설치상황 6 콘크리트타설
4. 구조공법 V.E 제안방법 골조경제성평가
골조공사비비교그래프 NS BEAM
5. 적용사례및기대효과 (1) POS A.C. 본사사옥 규모 : 지상12층 / 지하3층 구조형식 : 철골구조 바닥시스템 : 층고절감형보 + Deck Plate 공사기간 : 07.7~ 08.12 VE 제안내용 : H형강보 NS BEAM으로변경
지상 2 층구조평면도 (POS A.C. 본사사옥 ) 100 DOWN (NS BEAM에대해서 ) 150 DOWN (NS BEAM에대해서 ) Fixed Pin
바닥시스템분석 (POS A.C. 본사사옥 ) 구분 보치수 층고 ( 보춤 + 슬래브 ) (cm) 단면적 (cm 2 ) 단면2차 단면 단위 철골물량 내화피복 모멘트 계수 중량 비교 면적 (cm 4 ) (cm 3 ) (kgf/m) (tonf) (m 2 ) 비고 R-H 형강 (A type) G : 488 x 300 x11 x 18 B : 500 x 200 x 10 x 16 650 163.5 71,000 3,230 127.5 16.2 241.3 37.1 114.2 47,800 2,180 89.5 20.9 373.6 614.9 층고증가 G : 488 x 300 x11 x 18 163.5 71,000 3,230 127.5 16.2 241.3 앵글물량추가 (1.3tonf) R-H 형강 ( 층고절감 ) (B type) NS Beam (C type) B : 500 x 200 x 10 x 16 G B 550 38.8 685.0 제작비증가 ( 용접공정추가 ) 47,800 2,180 94.9 22.2 443.7 121.7 (114.2+7.5) 170.1 71,510 ( 순철골 ) 3,615 132.6 16.8 64.8 층고절감 거주성능향상 20% 향상 강성증가 (20%) 550 36.9 횡력저항유리 295.99 철골물량감소 110.6 56,879 ( 합성 ) 2,189 86.2 20.1 231.2 0.5% 감소 (A type) 4.9% 감소 (B type) 내화피복면적감소 56.8% 감소 (B type)
진동평가실험 평가대상바닥시스템 실험위치 : 지상 6 층사무실 (601 호 ) 바닥구조 : 층고절감형보 ( 도면참조 ) (RC 슬래브 150mm + 모르터 23mm) 바닥크기 : 10.8m x 7.5m 바닥마감 : 카펫타일 (7mm) 마감전실험수행 [ 층고절감형보시공 ( 천정마감전 )] [ 실험대상바닥시스템 ] [ 실험대상바닥구조평면도 ] [ 실험대상바닥구조평면도 ]
사용성평가결과 평가방법 : 1 인보행하중에의한가속도진폭평가 평가결과 : 사용성만족 ( 그림참조 ) (AISC 사용성평가곡선조회결과 ) 진동평가결과비교 NS BEAM 바닥시스템과기존철골조바닥시스템을 비교한결과 NS BEAM 의진동성능이동등이상인 것으로판단됨. ( 기존실험결과는일본건축학회 거주성능평가지침 발췌 : RC = 10~20Hz, S = 5~15Hz) NS BEAM Steel beam [AISC 사용성평가곡선조회결과 ]
NS BEAM 의사용효과 (POS A.C. 본사사옥 ) 층고절감 : 12cm/ 층 설비고려시약 30cm 이상절감효과 층수증가 : 지상 11 층 지상 12 층 내화피복면적감소 : 약 58% 기둥부재및내외장재절감 ( 초기 11 층기준시 ) 거주성능향상 ( 진동에유리함 ) 30 년임대수익 80 억원증가 ( 건물가치상승 )
T(M ) T(W ) T(W ) T(M ) PS, EPS/TPS PS, ELEV ELEV EPS/TPS D N ST ST ST ST D N T(M ) T(W ) UP UP ELEV ELEV ELEV ST ST ELEV ELEV ELEV ELEV ELEV ELEV ST ST ELEV ELEV ELEV D N D N UP ST ST ST ST UP PS, EPS/TPS ELEV ELEV PS, EPS/TPS (2) 판교테크노밸리 SD3 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 규모 : 지상 10 층 / 지하 5 층 구조형식 : SRC + PC 구조 바닥시스템 : 층고절감형보 + PC Slab 공사기간 : 07.12 착공예정
구조형식검토및변경 ( 판교테크노밸리 ) 보형태에따른구조성능및물량비교 ( 기준층 ) 구분 보치수 층고 ( 보춤 + 슬래브 ) (cm) 단면적 단면 2 차 단면 단위 내화피복 (cm 2 ) 모멘트 (cm 4 ) 계수 (cm 3 ) 중량 (kgf/m) 면적 (cm /) 비고 층고증가 G : 612 x 202 x13 x 23 170.77 103,000000 3,380380 134.0 1,804 762 1,791 R-H 형강 B : 600 x 200 x 11 x 17 134.44 77,600 2,590 106.00 1,778 G 층고절감 192.1 103,553 ( 순철골 ) 4,908 150.8 650 거주성능향상 20% 향상 강성증가 (20%) 횡력저항유리 NS Beam B 620 110.6 78,200 ( 합성 ) 2,676 94.2 990 820 철골물량감소 3 % 감소 내화피복면적감소 54 % 감소 하중조건결정시물량추가절감가능 설비고려시층당 15 20cm 추가절감가능
NS BEAM 의사용효과 ( 판교테크노밸리 ) 층고절감 : 13cm/ 층 설비고려시약 10cm 이상추가절감효과 층수증가 : 지상 9 층 지상 10 층 강재절감 : 약 3% 내화피복면적감소 : 약 64% 기둥부재및내외장재절감
(3) 송도 B4 블럭센트로드복합업무시설 구분프로젝트명대지위치건물용도구조설계사대지면적 내용송도국제업무도시 B4 1,2BL 신축공사인천광역시연수구송도동 30-3/30-4 번지업무시설및판매시설 RC 구조 /SRC 구조간삼 / 희림 18,407.86 m2 ( 당초대지면적 : 18,733.00 m2 / 완화차로기부체납면적 : 325.14 m2 ) 연면적 지상층 : 143,474.02m2지하층 : 58,097.63 m2 합계 : 201,571.65m2 건축면적 8,172.96m2 판매시설 A동 B동 C동 건축규모 ( 지상 / 지하 ) 3층 /4층 33층 /4층 34층 /4층 45층 /4층 승강기 ( 승용 / 비상용 ) 1대 /0대 14대 /2대 7대 /1대 4대 /1대 주차대수 101대 766대 448대 363대 바닥공사에대한물량변화. (A, B동합계 ) - 콘크리트량증가. ( 약 20%) - 철근량증가. ( 약 1.6kgf/m 2 ) - 철골물량감소. ( 약 21%) - Stud Bolt 량감소. ( 약 65%) - 내화피복물량감소. ( 약 14%)
600 (4) 연세대첨단공학교육관 S41 S42 700 - 위치 : 서울시서대문구신촌동 134 번지 - 명칭 : 첨단공학교육관 - 용도 : 교육연구시설 - 구조 : 철골조 - 층수 : 지하3층, 지상12층 - 건축면적 : 2,073m2 (627평) - 연면적 : 19,445m2 (5882 평 )
바닥시스템경제성비교 ( 연세대첨단공학교육관 ) 분류 단위 ALT-1 A DECK+ 일반합성보 (3 등분 ) ALT-2 A DECK+NS BEAM (3 등분 ) ALT-3 DEEP DECK + NS BEAM 물량단가금액물량단가금액물량단가금액 철골공사 자재 / 설치비톤 5.270 1,020,000 5,375,400 5.580 1,020,000 5,691,600 4.590 1,020,000 4,681,800 자재 / 설치비 m2 101.310 15,400 1,560,174 73.950 15,400 1,138,830 43.200 15,400 665,280 내화피복 소계 6,935,574, 6,830,430, 5,347,080, 소계 (m2) m2 75,109 73,970 57,906 소계 (%) 100% 98% 77% 데크자재 m2 92.34 19,500 1,800,630 92.34 19,500 1,800,630 92.34 26,500 2,447,010 데크설치 m2 92.34 5,000 461,700 92.34 5,000 461,700 92.34 10,000 923,400 부자재 m2 92.34 1,500 138,510 92.34 1,500 138,510 92.34 3,000 277,020 부자재설치 m2 92.34 2,500 230,850 92.34 2,500 230,850 92.34 1,500 138,510 바닥공사 철근자재비 KG 1,293 537 694,212 support m2 92.34 1,000 92,340 소계 2,631,690 2,631,690 4,480,152 소계 (m2) m2 28,500 28,500 41,000 소계 (%) 100% 100% 144% 소계 (m2) m2 28,500 28,500 48,518 소계 (%) 100% 100% 170% 계 9,567,264 9,462,120 9,827,232 계 (%) 100% 99% 103%
바닥시스템경제성비교 ( 연세대첨단공학교육관 ) 대분류소분류단위 ALT-4 D DECK+ 일반합성보 (2 등분 ) ALT-5 D DECK+NS BEAM (2 등분 ) 물량단가금액물량단가금액 철골공사자재및설치비톤 5.170 1,020,000 5,273,400 5.210 1,020,000 5,314,200 자재및설치비 m2 83.480 15,400 1,285,592 65.970 15,400 1,015,938 내화피복 소계 6,558,992 6,330,138 소계 (m2) m2 71,031 68,553 소계 (%) 95% 91% 데크자재 m2 92.34 21,000 1,939,140 92.34 21,000 1,939,140 데크설치 m2 92.34 0 92.34 0 부자재 m2 92.34 2,500 230,850 92.34 2,500 230,850 부자재설치 m2 92.34 2,500 230,850 92.34 2,500 230,850 바닥공사 철근자재비 KG 535.5757 760 407,035035 535.5757 760 407,035035 support m2 소계 2,807,875 2,807,875 소계 ( 원 /m2) m2 26,000 26,000 소계 (%) 88% 88% 소계 ( 원 /m2) m2 30,408 30,408 소계 (%) 100% 100% 계 9,366,867 9,138,013 계 (%) 96% 94%
(5) KAIST SPORTS COMPLEX
층고절감형합성보 강종 : SN400강 ( 일부 SM강 ) 위치 : 지상층보부재적용 시공과정 : - 데크플레이트거치상세개선 - 거더-보접합부상세개선 층고절감형합성보 [ 지상층층고절감형보설치 ( 거더 )] [ 지상층층고절감형보설치 ( 보 )] 구분 기존합성보 층고절감형합성보 (NS BEAM) 강재량 ( 톤 ) 279 (100%) 260 (93%) 제작설치비단가 ( 천원 ) 1,650 1,704 제작설치비 ( 천원 ) 460,347 (100%) 442,920 (96%) 내화피복면적 (m2) 3,493 (100%) 2,544 (73%) 내화피복비 ( 천원 ) 38,423 (100%) 27,984 (73%) 합계 ( 천원 ) 498,770 (100%) 470,904 (94%) 내화피복비단가 : 11.0천원 /m2 적용
(6) 기타설계반영 PROJECT No 프로젝트명관계사내용연도 1 원효로주상복합 3D 구조설계반영 (SM) 2009 2 포스코 R&D 센터연구동포스코건설설계반영 (SM) 2008 3 인터넷중독치유센터토담구조설계반영 (NS) 2009 4 남양주신광교회 ES 구조설계반영 (NS) 2010
6. NS BEAM 의사업방안 고객이익의창출
성능검증관계사 구조성능 POSCO & RIST - 철골보구조성능평가 - 합성보구조성능평가 - 접합부구조성능평가 제품성능 ( 주 )NI스틸 - 원자재공급 - 제작및품질 -납품및시공 설계성능 ( 주 ) 건우기술 - 경제성분석 - 설계기술지원 -기술개발및D/B 고객에게 NS BEAM의 TOTAL SOLUTIN 제공
NS BEAM 제품및 ( 주 ) 건우기술의지원업무 1 OPEN 된제품가격고시 : 제품가 / 시공가 2 구조설계시기술지원 : 해석프로그램 / 접합부상세도 3 건축설계시 ENGINEERING WORK : 구조도면검토 4 제작및시공시 ENGINEERING WORK : SHOP DWGS 검토 / 현장사전기술지원 5 NS BEAM 관련표준자료제공 : 연구자료 / 양식 / 관련도서
Thank you for your attention.