철골공사 특성 및 안전성 검토 실무 안내ㅣ 철골공사 실무

출처: NCS학습모듈, " 강구조시공 공사준비",교육부(20??), p.14~20

 

철골공사 특성 및 안전성 검토 실무

 

1) 강구조공사 특성의 이해

    강구조는 건물의 주요 구조부인 기둥, 보, 계단, 지붕, 바닥 등의 골조에 형강 및 강관을 사용하여 리벳 접합, 볼트 접합 등의 접합 방식으로 조립하거나, 단일 형강으로 구성한 구조물이다. 공사 특성은 구조형식 및 접합 방법에 따라 달라지며 설계도서에서 파악된다.

강구조공사 특성의 이해

2) 철골구조(강구조) 접합부의 형식

• 각각의 부재를 공장 제작 후 현장에서 조립하는 조립식 구조로서 구조 형식은 강접합, 핀접합, 반강접합이 있다.

 

철골구조(강구조) 접합부

• 구조 접합부 형식에 의한 공사 특성 비교

접합 형식	강접합(fix, rigid)	핀접합(pin)	반강접합(semi rigid)
접합부 공사 특성	● 하중이 작용하였을 때 부재의 끝단이 회전하지 않도록 된 접합 ● 접합부가 충분히 강함. (고정도 90~100%)	● 하중이 작용하였을 때 부재의 끝단이 자유롭게 회전하도록 된 접합 ● 접합부가 유연함. (고정도 0~20%)	● 하중이 작용하였을 때 일정량의 모멘트 저항능력을 가진 접합 ● 접합부가 어느 정도 강함. (고정도 20~90%)
접합부의 부재력	● 축방향력(n) ● 전단력(v) ● 모멘트(m)	● 축방향력(n) ● 전단력(v)	● 축방향력(n) ● 전단력(v) ● 모멘트(m)일부
접합 부분	● 플랜지 & 웨브	● 웨브	● 플랜지 & 웨브
접합 예시

 

3) 접합재의 종류

• 공사의 특성은 다음 표의 접합 종류 및 특성에 따라 파악할 수 있으며, 접합 방법 및 시공에 따른 유의 사항을 확인한다.

접합 종류에 의한 특성비교

 

3) 구조물의 안전성 검토 전반 

구분	내용
구조 계산의 검토	● 강구조물의 건축적 용도와 그에 따른 하중, 구조 하중, 시공 하중 등을 고려하여 재료, 자재, 공법 등을 역학적으로 검증하여 구조적 안전성을 확인하는 도서이며, 강구조 시공 준비를 위한 모든 설계도서의 기준이 된다.
구조계산서의 검토	● 구조 계산서는 구조 계산서의 작성 지침에 따라 작성된 순서와 항목 및 내용을 구성한 것인지 검토 할 수 있으며, 설계도서 등과 부합되는지 검토해야 한다.

 

4) 설계도서 검토에 따른 구조물 안전성 검토하기

구분	내용
주요 부재 검토하기	● anchor bolt	▷ anchor bolt는 column의 정착 부분과 부분 정착 부분으로부터 생성된 휨 모멘트와 column base에서의 인장과 전단의 모든 조건에 저항할 수 있는지 검토한다.
	● column 베이스 플레이트	▷ 두께가 50mm 이하인 “압연 내력 강판”은 만족할 만한 접착 내력이 얻어지면 밀링하지 않고 사용될 수 있으며, 압연 내력 강판이 아닌 column bearing surface는 밀링을 하였는지 검토한다.
	● column	▷ column의 size는 축 하중을 받는 압축 부재의 최대 강도로써 구해져야하며,  ▷ 이 때 웨브와 플랜지의 size가 소성 단면 계수 z값을 만족하더라도 nominal size가 h200x200 이상 유지되어야 하며,  ▷ 외장재의 offset와 일치되었는지 검토한다.
	● girder와 보 부재	▷ 부재의 depth와 두께는 factored loading에 의해 생성된 전단을 만족하고,  ▷ 소성절점이 형성되는 하중 적용 지점에는 wed stiffener를 접합하였는지 검토한다.
	● lateral bracing (수직 가새)	▷횡 변형과 비틀림 변형이 저항할 수 있도록 부재들은 bracing이 있어야 한다.  ▷ end moment ratio의 부분이 역곡에서 bent될 때는 양의 값이고 단곡에서 구부러질 때는 음의 값인지 검토한다.
상세도 검토하기	● 건축, 구조, 상세도가 일치해야 한다.
	● 접합부 상세와 마감 부분이 간섭이 없어야 한다.
	● 접합방법에 대한 구조 계산이 확인되어야 한다.
	● 설비, 전기의 개구부가 고려되어야 한다
	● 부속 철물의 위치가 접합부 등과 간섭되지 않아야 한다.

철골 상세도 작성 순서 (참조)

5) 시공 계획을 통하여 구조물 안전성 검토하기

     시공 계획서는 현장 운영 방안과 공장 제작에서 운반 계획, 현장 설치, 시공, 품질, 안전, 환경관리 등 해당 공종의 공사 방침을 결정하고 계획하는 것이 목적이다. 이러한 시공 계획서의 세부 내용이 작성되었는지 검토하여 구조물의 안전성 여부를 판단할 수 있다.

① 공장작업

공 종	작업 방법	시공 관리 기준
shop dwg	● basic dwg을 기준으로 시방서 등을 참조하여 실제 가공(제작)에 필요한 dimension을 나타내는 도면으로 감독관의 승인 후 다음 작업에 반영한다.	● 부재 간 이음 위치의 적합 여부 및 간섭 사항 발생 여부 check ● 접합(용접,bolting)기호. ● 운반 및 erection 상의 문제점
자재 발주 및 입고	● basic dwg을 기준으로 제작 중 이음개소 및 loss가 최소화 되도록 c.p를 작성하되 완성품의 운반을 고려하여 발주한다.	● 규격품 : mill sheet 확인 ● 외관검사 : 평탄도 등. ● 관련규격 : KS, JIS, ASTM 등
제 작 (1, 2차 가공)	● shop dwg을 기준으로 현장 설치 순서를 감안하여 우선 순위에 따라 제작한다. (현도-절단-천공-조립-용접-사상)	● 제작 우선 순위 준수여부 ● 제품검사 : 치수 및 변형 여부 검사 ● 용접 검사 : 비파괴 검사(ut,rt,mt)
페인트	● 건축물의 위치 및 용도에 따라 시방이 다름 ▷내륙지방의 일반 건축물 : 광명단+조합 페인트 ▷ 해안 또는 페인트 설비 : 중방식도장 내화 구조 기준(건축법 제40조) 적용 여부 확인 환경 기준에 적합한 장소에서 도장 작업 실시	● 표면 처리(사용 재료에 따라 다름) ▷ 광명단 : power tool & sa 1.0 ▷ 중방식도장 : sa 2.0 & sa 2.5 ● 사용 재료 및 도막 두께 검사 ● 무도장 부위 도장여부 검사

 

② 현장작업

공 종	작업 방법	시공 관리 기준
Erection	● 설치할 부재의 중량 및 현장의 장비진입로 등을 고려하여 설치 장비의 제원을 결정한다. ● 설치 순서는 수직재와 수평재를 병행 작업하여 안전한 구조를 형성하며 진행한다.	● 작업 전 설치 시공 계획서 작성 ● 장비 제원 및 진입로 확인 ● 작업자의 수직 통로 확보 ● 부재의 불일치 여부 check
Plumbing	● 설치 작업이 완료된 구간에 대하여 column의 바로 세우기(건물의 기울기) 및 각 span의 거리를 조정한다.	● 건물의 기울기:h/500 또는 25mm이하 ● 층높이 : ±3mm 이하 ● span : ±3mm 이하
Bolting & Welding	● plumbing 검사에 합격한 구간에 한하여 도면이 정한 기준(bolting &welding)에 따라 접합부 시공을 실시한다.	● bolt torque test 실시 (t.s bolt사용 시 검사가 필요 없음) ● 용접 작업 전 w.p.s 작성
Grouting	● 무수축제를 사용하여 베이스 플레이트 하부가 완전히 충진되도록 시공한다. ● grouting level은 베이스 플레이트 두께의 1/3정도까지 무수축제가 덮이는 것이 좋다.	● 베이스 플레이트하부 청소 상태 확인 ● 형틀 시공 상태 (모서리에 면목 사용) ● Base 하부 충진 상태 확인 ● 시공 후 보양 철저(직사광선 차단)