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[건축설비설계] 부하계산 및 부하저감대안

목 차0. 설계개요. 설계목표가. 설계조건1. 부하계산. 면적계산가. 냉방부하계산나. 난방부하계산2. 부하 저감 대안. 개요가. 분석나. 부하 저감 요소 적용3. 결론0. 설계개요. 설계목표0) 대상 건물의 냉난방 부하 계산1) 대상 건물의 최대 냉·난방 부하 저감 방안 도출 및 적용가. 설계조건0) 대상 건물 및 공간 : 중앙도서관 4층1) 공조 구역(분홍&연두색) : 각 서고, 복도, 계단실, 중앙 아트리움2) 비공조 구역(파란색) : 엘리베이터 코어, EPS, 화장실, 창고SESWNENW3) 층고 : 4.5m4) 구조체의 열관류율열관류율 [W/㎡·K]외벽내벽바닥, 천정출입문창호시스템0.271.500.812.40/2.602.105) 창호시스템의 차폐계수 : 0.58 [-]6) 틈새바람에 의한 부하 중 틈새바람 풍량은 틈새법으로 계산하며 크랙길이 1m당 풍량은 6.9 [m3/m·h] 적용7) 냉난방 부하 계산 설계 실내외 조건건구온도 [℃]상대습도 [%]절대습도 [kg/kg’]냉방실외31.2650.0184실내26500.0105난방실외-11.3630.0009실내20500.00731. 부하계산. 면적계산중앙도서관 4층에서 공조에 필요한 부하를 계산하고자 하는 것이므로 공조가 되는 영역의 면적만을 계산한다. 도면에서 분홍색으로 칠해진 영역의 면적을 구하면 되며, 연두색으로 칠해진 영역(아트리움)은 공조는 되고 있으나 4층에서 공조시키는 것이 아니므로 제외시켰다. 또한 공조영역 내에 있는 문이나 창호시스템에 대해서는 부하계산시 온도차가 0이 되므로 제외시키고 계산했으며, 전기/설비 조작을 위한 개구부(작은 철제문)는 부하에 큰 영향을 주지 않을 것이라 판단하여 벽으로 막혀있다고 가정하였다. 전체 영역을 인문과학, 사회과학, 보존서고, 자연과학, 복도 5가지 영역으로 나눠서 계산해보았다.※ 면적의 단위는 ㎡이며, 방위는 각 실의 내부에서 바라보는 방향으로 정했다.0) 인문과학외벽내벽외창바닥/천정SE100.6033.1674.5NW87.662.15.5NE85.614.12,K _{g}=유리창의 열관류율[W/㎡])실방위10시12시14시16시인문과학SE361.7361.7361.7361.7NW60.360.360.360.3NE271.3271.3271.3271.3SW150.7150.7150.7150.7화장실문NE16.816.816.816.8사회과학SE361.7361.7361.7361.7NW60.360.360.360.3NE150.7150.7150.7150.7SW271.3271.3271.3271.3화장실문SW16.816.816.816.8창고문SE16.816.816.816.8보존서고SE60.360.360.360.3NW361.7361.7361.7361.7NE271.3271.3271.3271.3SW60.360.360.360.3ELV실 문NE20.320.320.320.3SE20.320.320.320.3자연과학SE60.360.360.360.3NW361.7361.7361.7361.7NE60.360.360.360.3SW271.3271.3271.3271.3복도SE960.7960.7960.7960.7NW960.7960.7960.7960.7NE452.1452.1452.1452.1SW452.1452.1452.1452.1계6,111.86,111.86,111.86,111.8복도 영역에서 아트리움과 스터디룸은 공조가 되는 구역이므로 온도차가 0이 되어 부하계산시 제외시켰다. 그렇게 되면 창호는 외창만 남게 되므로 위의 일사 취득열량에서의 면적과 동일하게 사용했으며, 문의 면적만 추가했다. 화장실문과 창고문의 경우 크기 900x3000mm 와 열관류율 2.40[W/㎡·k]을 사용했고, ELV실 문의 경우 크기 1000x3000mm 와 열관류율2.60[W/㎡·k]을 사용했다.TRIANGLE t는 외창의 경우 구조체 내외부 온도차인 31.2-26=5.2℃를 사용했고, 문의 경우 실내외 온도차인 5.2/2=2.6℃를 사용했다.(4) 침입외기에 의한 취득열량q _{IS} =0.34`Q _{I} ` TRIANGLE t (여기서, 0.34=용적비열,Q _{I}=틈새바람의 풍량기의 발열량 등이 실내온도 상승요인이 되므로 안전율로 보고 따로 계산하지 않으며, 온도차에 의한 전도열/열손실만을 계산한다. 또한 각 면적은 냉방부하에서와 동일하게 사용하기로 했다.0) 현열부하(0) 외벽/외창을 통한 손실열량q _{w1} =K`A` kappa `( TRIANGLE t- TRIANGLE t _{a} ) (여기서,kappa =방위계수[-],TRIANGLE t _{a}=대기복사에 의한 외기온도의 보정온도[℃])※ 방위계수 : 태양의 위치가 포물선을 그리며 변하기 때문에 방위에 따른 일사량에 차이가 생기는 것을 고려한 계수이다.방위계수는 아래의 표를 따라 적용했다. 또한 대기복사에 의한 외기온도의 보정값은 대상건물이 4층이며, 주위가 개방되어 있으므로, 아래의 표를 참고하여 외벽 및 창에 대해TRIANGLE t _{a}=2를 적용했다. 따라서 (TRIANGLE t-TRIANGLE t _{a})=(20-(-11.3))-2=29.3℃를 사용했다.방위인문과학사회과학보존서고자연과학복도외벽SE836.0836.0727.9727.90.0NW773.0773.0871.9871.90.0NE755.4540.2755.4613.20.0SW508.7711.3577.5711.30.0외창SE2,139.82,139.8356.6356.65,683.8NW378.7378.72,272.22,272.26,035.6NE1,704.2946.81,704.2378.72,840.3SW891.61,604.8356.61,604.82,674.7계7,987.47,930.67,622.37,536.617,234.448,311.3(1) 내벽/바닥/천정을 통한 손실열량방위인문과학사회과학보존서고자연과학내벽SE0.0232.4633.8179.6NW1,457.81,457.8728.90.0NE330.1369.2295.8773.8SW369.2243.0401.4773.8문SE0101.4122.10NW0000NE101.40122.10SW0101.400계2,258.52,505.22,304.11,727.28,795.0복도 영역은열재를 시공하면 열관류율이 0.27→0.127(50%)로 낮아져, 벽체 취득열량이 50%정도 줄어들 것이다. 창호를 C형으로 교체하면 차폐계수는 0.58→0.42(75%)로, 열관류율은 2.1→1.176(65%)로 낮아져, 일사 취득열량은 25%정도, 열관류 취득열량은 45%정도 줄어들 것이다. 그런데 창호 교체비용(265만원)은 단열재 교체비용(3만원)에 80배 정도 된다. 각각 동일한 비용으로 교체한다고 하면, 단열재 교체시 벽체 취득열량의 저감량은 0.5*80*A=40A정도가 될 것이고, 창호 교체시 0.25*15A+0.45*2A=4.65A정도가 될 것이다. 이처럼 단순히 단열재를 통한 취득열량의 저감량은 창호 교체에 비해 적으나, 같은 비용에 대해 창호 교체보다 단열재 교체량이 훨씬 많기 때문에 단열재를 교체하는 것이 더 효율적이라고 판단된다. 그리고 같은 이유로 각 대안을 적용할 때 고가의 자재를 사용하는 것보다 저가의 자재를 많이 사용하는 것이 더 효율적이라고 생각한다. 단, 창호시스템에서 유리창이 받는 부하는 열전도의 의한 것보다 일사에 의한 것이 훨씬 크기 때문에, 차폐성능이 그대로인 A형으로의 교체는 매우 비효율적이다.또한 오전에는 동측에서, 오후에는 서측에서 부하가 많이 걸리게 되는데, 대상건물의 경우 16시(오후)에 최대부하가 발생하고 있으므로 서측의 부하를 줄이는 것이 효과적이다. 한편, 외벽에 의한 취득열량 저감에 대해 단열재를 적용할 경우, 시간에 관계없이 동측에서의 상당외기온도가 크기 때문에 동측에 단열재를 많이 적용하는 것이 부하를 줄이는데 더 효율적일 것이다.마지막으로 부하 저감을 위한 또 다른 요소로서 서측의 창을 줄이기로 한다.나. 부하 저감 요소 적용앞선 분석을 바탕으로 부하 저감 요소들을 적용해보았다. 먼저 서측의 창호시스템을 소량 교체하고, 남는 비용으로 동측의 단열재를 적용시키기로 했다. 또한 상당외기온도를 보면, SE>NE>SW>NW 순으로 큰 것을 볼 수 있는데, 단위면적당 벽체에 의한 취득열량이 상당외기온도에 비례88105.54112.58NW0.1587.63비드법83248556.1056.1061.4472.13NE0.1485.64우레탄149004963.4673.0480.2283.82SW0.1461.24우레탄106553338.5338.5344.5255.66사회과학SE0.14100.64우레탄175118074.5892.88105.54112.58NW0.1587.63비드법83248556.1056.1061.4472.13NE0.1461.24우레탄106553345.3852.2357.3759.94SW0.1485.64우레탄149004953.8853.8862.2677.83보존서고SE0.1487.63우레탄152476264.9480.8791.8998.02NW0.1598.84비드법93900463.2863.2869.3081.35NE0.1485.64우레탄149004963.4673.0480.2283.82SW0.1469.52우레탄120960543.7443.7450.5463.18자연과학SE0.1487.63우레탄152476264.9480.8791.8998.02NW0.1598.84비드법93900463.2863.2869.3081.35NE0.1469.52우레탄120960551.5259.2965.1268.04SW0.1485.64우레탄149004953.8853.8862.2677.83총 냉방부하20605334461,061437,754453,082482,71929564291총 냉방부하 저감량-871-971-1,089-1,218최종적으로 아래와 같은 결과가 나온다.부하교체비취득열량 [W]10시12시2시4시총 냉방부하29,564,291461,010437,699452,980482,416총 냉방부하 저감량-922-1,026-1,191-1,520(2) SW향 외창(13.80㎡) → C형이 경우 창호시스템만으로도 약 3600만원의 비용이 발생하여 제외시켰다.(3) NW향 외창(5.52㎡) → C형에 해당하는 부분은 (2)번과 동일하므로 생략했다.부하방위차폐계수/열관류율면적교체교체비취득열량 [W]10시12시2시4시일사NW0.425

공학/기술| 2014.03.31| 21페이지| 3,000원| 조회(676)

건축설비, 부하계산, 설비계획, 설비설계, 저감대책, 부하저감, 저감대안

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철근콘크리트 기둥 보 설계 ppt

R einforced C oncrete STRUCTURE DESIGNContents Conditions Requirements Analysis Column Beam Procedure Cost Analysis Conclusionf ck = 27, 30, 40, 50 MPa f y = 400, 500, 600 MPa Conditions Design of RC moment frame Lc = 5m L = 10m P L = 1000kN W D = 35kN/m, W L = 40kN/mRequirement s Design for Bending and Shear Reinf . Detailing including Development and Cut-off of flexural reinf . Reinf . Arrangement preventing excessive Flexural Cracking Design for Bending and Compression Consideration of the Slenderness Effect Detailing of Longitudinal and Transverse Reinf . Beam ColumnAnalysis ω u = 1.2 ω D + 1.6 ω L = 106kN/m P u = 1.2P D + 1.6P L + ω u L /2 = 2130kN Parabolic B.M.D S.F.D M u,end = 717kNm R u,beam = 530kN Lc = 5m L = 10m P L = 1000kN W D = 35kN/m, W L = 40kN/m b c /2 : 기둥폭 (550mm ) 의 절반 M u,center = 442kNm R u,colmn = 265kNProcedure 1 st P.T – Design for bending and shear of beam Add - 보의 휨 전단설계 - 교재의 설계방식 활용 ( 최대철근비 적용한 설계 ) FeedBack - 현 설계방식의 한계 ( 현 설계방식은 압축철근이 항복해야 설계가 유효함 . 그 결과강도에 반비례 ) Edit - 설계방식 변경 (P-M 상관도를 이용한 설계 ) - 소요강도 수정 ( 기둥폭 고려 ) - 단부의 부모멘트와 중앙부의 정모멘트에 대해 각 각 설계 .3 rd P.T – Design of column Add - 기둥 설계 - 휨균열 제어 FeedBack - 기둥 정착 미고려 - 철근비 검토 - P-M 상관도 검토 - 횡변위 오류 - 비용 산출 Edit - 콘크리트 강도 변경 ( 보 : f ck = 50 - 40MPa) - 철근 변경 (D29 - D25)Final Add - 비용 산출 - 기둥 정착 - 전체 단면도 Edit - 횡변위 수정 (△ 0 = 0) - 철근비 , P-M 상관도 검토 ( 이상 무 ..?)ColumnSlenderness Effect f ck h c b c h b b b 50MPa 550mm 550mm 640mm 380mm ※ 아래첨자 c : 기둥 , b : 보 1 st -order analysis Suppose Section= 0 0.005 Non-Sway! ※ k 는 안전측에서 1 사용 ※ l u = l c - h b /2 단주 ! Analysis P u = 2130kN = 442kNm = -883kNm 복곡률 ! ( M1*M2 0 ) △ 0 = 0 Load Analysis Sway? Non-Sway? Slenderness ratioDesign for Bending and Comp. f ck f y E s ε y ε cu 50MPa 500MPa 200,000MPa 0.0025 0.003 h b c c ’ d Mu 550mm 550mm 65mm 485mm 883kNm ε t,max β1 As As' Pu 0.00625 0.696 6-D29(3854㎟ ) 6-D29(3854㎟ ) 2130kN ※ ε t,max = max( 2.5 ε y , 0.005 ) ※ β 1 = 0.85 - 0.007 ( fck – 28 ) ※ ρ = A st / bd = 0.0255 (2.55%) ※ c=c’ ( 피복두께 ) : 콘크리트 표면 배 이하 기둥단면의 최소치수 이하 띠철근 직경 주근 D32 : D10 이상 주근 D32 : D13 이상 - 464mm - 624mm - 550mmDevelopment Development length of rein f orcement in tension = 1,600mm Deformed bar = 492mm Standard Hook12d b =300mm l d =410mm l dh =492mm Development length of rein f orcement in compression Deformed bar = 410mm l dh =492mm l d =410mm L c =5000mm 380mm L u =4320mmBeamDesign for Bending In End f ck f y E s ε y ε cu 40MPa 600MPa 200,000MPa 0.003 0.003 h b c c ’ d Mu 640mm 380mm 65mm 575mm 742kNm ε t,max β1 As As' 0.0075 0.766 6-D25(3040㎟ ) 2-D25(1013㎟ ) ※ ρ = A st / bd = 0.0197 (1.97%)ε s = 0.0083 ε t,max (=0.0075) d=542.5mm x=153mm Strains Stresses 0.85f ck = 34MPa N.A a=117mm f s = 600MPa f s ‘ = 344MPa Internal Forces C c = 1509kN T s = 1824kN C s ‘ = 314kN b=380mm h=640mm c=65mm c'=65mm 100mm 6-D25 2-D25 D13 d=542.5mm 65mm Φ M n = 749kNmIn Center f ck f y E s ε y ε cu 40MPa 600MPa 200,000MPa 0.003 0.003 h b c c ’ d Mu 640mm 380mm 65mm 575mm 442kNm ε t,max β1 As As' 0.0075 0.766 4-D25(2027㎟ ) 2-D25(10 d b c ( 기둥폭 ) b c : 기둥폭 (550mm) = 530kN = 443kN( 콘크리트 분담 전단력 ) ( 철근 전단력 분담 제한량 ) ( 최대 철근 전단력 분담량 ) = 162kN (= 441kN) = 280kN = 648kN 전단보강필요 !! 전단설계가능 !!스터럽 철근 : D13 사용 - Av = 253.4 ㎟ , f y = 300MPa = 280kN = 326kN ( 스터럽 최대 간격 ) ( 스터럽 최소 간격 ) ( 스터럽 중간 간격 ) = min(271,600,572) = 271mm ≒ 270mm = 110mm S = 190mm( 단부 / 최대보강구간 시작위치 ) ( 중간보강구간 시작위치 ) ( 최소보강구간 시작위치 ) ( 스터럽 불필요구간 시작위치 ) 0.54m 1.93m 2.38m 4.23m 4.72m 0.28m = 0.06m = 1.93m = 2.38m = 4.23m2-D13@190 7-D13@270 0.06m 1.93m 2.38m 4.23m 18-D13@110Prevent Cracking Reinf . Arrangement preventing excessive Flexural Cracking Space of Reinf . = min(164, 210) = 164mm ※ Kcr : 노출환경에 따른 계수 (=280 ; 건조환경 가정 ) ※ Cc : 인장철근 표면과 콘크리트 표면 사이의 최소두께 = 피복두께 – 스터럽직경 – 철근반지름 = 65 – 13 - 12.5 = 39.5mm b=380mm h=640mm c=65mm c'=65mm 58mm 2-D25 4-D25 D13 d=575mm b=380mm h=640mm c=65mm c'=65mm 100mm 6-D25 2-D25 D13 d=542.5mm 65mmDevelopment Development length of rein f orcement in tension = 1,655mm Deformed bar = 509mm Standard Hook12d b =300mm l d =424mm l dh 9m 0.28m Center -742 442 M ( kNm ) x (m) -749 -285 285 549 1.83mCost Analysis Concrete 레미콘 단가 ( 조달청 ) -25-40-12 : 82,570 원 / ㎥ - 82570*2.40 = 198,168 원 -25-50-12 : 92,400 원 / ㎥ - 92400*3.01 = 278,124 원 - 콘크리트 총비용 = 476,292 원 Volume Cost 콘크리트 부피 = 전체 부피 - 휨철근길이 * 단면적 - 전단철근길이 * 단면적 V c,b = 2.40 ㎥ V c,c = 3.01 ㎥Steel 철근 단가 ( 조달청 ) -HD22, 29(SD500) : 786,090 원 / 톤 - 786090*(283.0+132.4)/1000 = 326,542 원 -D13(SD300) : 753,910 원 / 톤 - 753910*(38.3+14.1)/1000 = 39,505 원 - 철근 총비용 = 366,047 원 Weight Cost 철근 중량 = 휨철근길이 * 단위중량 + 전단철근길이 * 단위중량 W s,b = 283.0kg, W st,b =38.3kg W s,c = 132.4kg, W st,c =14.1kg Total Cost = 842,339 원Conclusion Final Section 9.45m 10.55m 4.32m 5m fck =50MPa fck =50MPa fck =40MPa 7-D13@270 2-D13@190 18-D13@110 10-D13@460 2-D25 2-D25 2-D25 4-D25 6-D25 6-D25 Cut-off Development of Beam Development of Column Section of Beam (Center) Section of Beam (End) Section of Column Hoop Stirrup Link for DetailsDiscuss 1. 기둥이나 보 등 각 부재는 독립된 요소가 아니라 , 상호 연결된 하나의 골조시스템 2. 고강도 자재를 사용함으로how}

공학/기술| 2014.03.31| 38페이지| 3,000원| 조회(2,389)

기둥, 보, 철근콘크리트, RC, 기둥설계, 이음, 컷오프, 보설계, 정착, 전단설계

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[건축환경계획] Ecotect를 활용한 부하계산

E COTECT- Ecotect ? - 특 징 - 주요기능 - Simulation - 부 하 ? L oad - 부하계산법 E cotect C ontentsL oad부 하 (Load) 란 … 실내에서 목적하는 온도 및 습도를 유지하기 위하여 , 공기의 상태에 따라 냉각 , 가열 , 감습 , 가습 등을 하는데 필요한 열량 - 난방부하 : 가열 해야 할 부하 - 냉방부하 : 냉각 해야 할 부하 부 하 ? 실부하 외피부하 외피 전열부하 일사부하 침기부하 내부부하 조명발열부하 인체발열부하 기기발열부하 장치부하 환기부하 송풍기부하 덕트의 열손실 재열부하부 하 계 산 목 적 부 하 계 산 법 - 장비 선정 및 공조시스템 설계에 필요한 자료 제공 - 부하 감소를 위한 대안들을 평가할 수 있는 자료 제공 - 시스템 설계 , 운전 및 제어에 필요한 분석자료 제공부 하 계 산 법 최대부하계산 연간부하계산 부 하 계 산 법 냉동기 , 보일러 , 공조기 등 공조설비에 필요한 용량을 결정하기 위함 연간 냉난방에 필요한 에너지를 구하기 위함-TETD/TA - 전달함수법 (TFM) -CLTD/SCL/CLF - 열평형법 (HBM) - 복사시계수법 (RTS) 부 하 계 산 법 - 빈방식 - 수정 빈방식 - 난방도일법 - 확장도일법 - 전부하상당시간법E cotectEcotect 란 … 디자인 검토 과정에서 에너지 효율 및 환경 적합성을 검토하고 , 지속 가능한 친환경 건축을 설계하기 위한 효과적인 정보를 제공할 수 있는 건물 에너지 / 환경 분석 프로그램 Ecotect ?무엇이 특별한가 ? 특 징 초기 디자인 평가 건축가를 위한 다양한 이미지 및 3D 모델링 엔지니어를 위한 다양한 데이터 기타프로그램과의 연계주 요 기 능 1. Weather Solar Tool ( 기후분석 ) 2. Solar Analysis ( 일사 분석 ) 3. Shadows Reflections ( 음영 분석 ) 4. Shading Design ( 차양 설계 분석 ) 5. Right-to-Light Analysis ( 일조권 분석 ) 6. Light Analysis ( 조도분석 ) 7. Thermal Energy Analysis ( 열환경 에너지 분석 ) 8. Acoustic Analysis ( 음환경 분석 )주 요 기 능 1. Weather Solar Tool ( 기후분석 ) 태양궤적도 습공기선도 월별 기상 데이터 시간별 기상 데이터 최적 향 일사량 분석 주간별 기상 데이터 풍향 , 풍속0° 14° 26° 31° 37° 45° 주 요 기 능 2. Solar Analysis ( 일사 분석 )주 요 기 능 3. Shadows Reflections ( 음영 분석 ) 동지 9 시 동지 11 시 동지 13 시 동지 15 시주 요 기 능 4. Shading Design ( 차양 설계 분석 ) 하지 동지주 요 기 능 5. Right-to-Light Analysis ( 일조권 분석 ) 동지 9 시 동지 11 시 동지 13 시 동지 15 시주 요 기 능 6. Light Analysis ( 조도분석 )주 요 기 능 7. Thermal Energy Analysis ( 열환경 에너지 분석 )주 요 기 능 8. Acoustic Analysis ( 음환경 분석 )Simulation Process Simulation Modeling Weather Data Zone Assignment Material Assignment Inter-Zonal Adjacencies Thermal Calculation System Library Zone ManagemnetModeling SimulationWeather Data SimulationZone Assignment SimulationMaterial Assignment SimulationInter- Zoner Adjacencies SimulationThermal Analysis SimulationMaterial Assignment SimulationThermal Analysis SimulationThermal Analysis Simulation Reflective 10mm TF HeatAbsorb 10mm TF - 80.18 kWhT hank Y ou{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2014.03.31| 30페이지| 2,500원| 조회(352)

소프트웨어, 프로그램, 건축환경, 부하계산, SW, 환경계획, ECOTECT, 에코텍..

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콘크리트 배합설계. 보통콘크리트, 고강도콘크리트

목 차ⅰ. 콘크리트 배합 설계ⅱ. 콘크리트 배합 1차ⅲ. 콘크리트 배합 2차ⅳ. 고강도 콘크리트ⅴ. 결과 비교ⅰ. 콘크리트 배합 설계콘크리트 배합에서 시멘트, 물, 골재의 혼합비율을 배합비라 한다. 배합에 따라 콘크리트의 제성질은 변하게 되는데 특히 물/시멘트비의 영향이 크다. 일반적으로 콘크리트의 단위용적(1㎥)에 필요한 시멘트, 잔골재, 굵은골재의 양으로 배합비를 나타내며, 각 양을 단위절대용적(ℓ)으로 나타내는 절대용적배합이나 단위중량(kg)으로 나타내는 단위중량배합이 있다. 그리고 배합설계란 이 배합비를 정하는 것을 말하며, 다음을 목표로 한다.① 소요의 시공연도가 얻어진다.② 소요강도과 내구성이 얻어진다.③ 가장 경제적인 것으로 한다.이 목표를 달성하기 위해서는 다음과 같이 배합설계를 한다.① 소요강도와 내구성에 적합한 물/시멘트비를 정한다.② 소요의 목표가 얻어지는 범위 내에서 단위수량은 가능한 한 최소가 되게 정한다.③ 소요 시공연도가 얻어지는 범위 내에서 단위수량을 최소로 하는 잔골재율을 정한다.배합설계시 물/시멘트비는 중량백분율로 나타내며, 잔골재율은 전체 골재 용적에 대한 잔골재 용적의 백분율로서 콘크리트의 워커빌리티에 영향을 주는 요소이다. 단위수량이란 경화되지 않은 콘크리트 내에 포함된 전수량으로부터 골재 내에 포함된 수량은 뺀 값으로, 시멘트 페이스트에 포함된 수량을 말하며, 경화되지 않은 콘크리트의 유동성은 물론 경화된 콘크리트의 제성질에도 큰 영향을 미친다.1) 재료실험잔골재 표건밀도2.57g/㎤잔골재 흡수율2.04%굵은골재 표건밀도2.60g/㎤굵은골재 흡수율2.00%잔골재 조립률2.76굵은골재 단위용적질량1,530kg/㎥시멘트 표건밀도3.27g/㎤시멘트 7일 강도9.84MPa2) 배합강도 계산구조물의 설계에서 고려한 안전도를 확보하기 위해서는 콘크리트의 품질이 변동한 경우에도 압축강도의 조건을 만족하도록 하여야 한다. 이 때문에 배합강도 Fcr은 설계기준강도 Fck를 변동의 크기에 따라 증가시켜야 한다.[F _{ck} ` LEQ `009)에서는 단위수량과 잔골재율의 대략적 값을 아래 표와 같이 명시하고 있다.굵은골재 최대치수 Gmax (㎜)단위굵은골재용적 (%)AE콘크리트공기량 (%)양질의 AE제양질의 AE감수제(SP)잔골재율 s/a (%)단위수량 W (kg)잔골재율 s/a (%)단위수량 W (kg)15587.0*************26.0441754516525675.0*************24.53916540155- 이 표의 값은 보통의 입도를 가진 모래(조립률 2.8정도)와 부순돌(쇄석)을 사용한 W/B비 55% 정도, 슬럼프 80㎜ 정도의 콘크리트에 대한 것이다.- 사용재료 또는 콘크리트의 품질이 위의 조건과 다를 경우 위의 표 값을 아래 표에 따라 보정한다.구 분(표에 제시된 값이 목표치보다)s/a의 보정 (%)W의 보정 (kg)모래의 조립률이 0.1만큼 클(작을) 때마다0.5 만큼 크게(작게) 한다.-슬럼프값이 1㎝만큼 클(작을) 때마다-1.2%만큼 작게(크게) 한다.공기량이 1%만큼 클(작을) 때마다0.5~1.0만큼 작게(크게) 한다.3%만큼 작게(크게) 한다.W/B가 0.05 클(작을) 때마다1만큼 크게(작게) 한다.-s/a가 1% 클(작을) 때마다-1.5만큼 크게(작게) 한다.자갈을 사용한 경우3~5만큼 작게 한다.9~15만큼 작게 한다.부순모래를 사용한 경우2~3만큼 크게 한다.6~9만큼 크게 한다.시방배합의 표시방법Gmax(㎜)Fck(MPa)W/B(%)s/a(%)Slump(㎜)Air(%)W(kg/㎥)단위 용적(ℓ/㎥)단위 질량(kg/㎥)혼화제(C*%)CSGCSG5) 시방배합 이후 현장배합시 보정방법시방배합의 경우 모든 재료의 조건이 동일한 경우를 가정하여 계획한 것이다. 그러나 현장에서는 상황에 따라 재료의 흡수율이 다르거나 조립률, 슬럼프 측정값이 상이하게 나타날 수 있다. 이 때 현장에서 배합을 조정 및 보정할 수 있어야 한다.단위잔골재량 = S + S xH _{1} xrho _{S}, 단위굵은골재량 = G + G xH _{2} xrho _{G},단위수량 = W`(F _{ck} `-`3.5)`+`2.33s``=29.89`MPa∴ Fcr=29.89 MPa(2) W/B비배합강도를 기준으로 추정하며, AE제를 사용하므로 다음 식을 사용한다.F _{cr} =`-7.4`+16.2`B/WW/B = 0.434 (43.4%)(3) 단위수량 및 잔골재율굵은골재 최대치수가 25㎜이고, AE감수제를 사용하므로 다음 값을 사용한다.굵은골재 최대치수 Gmax (㎜)단위굵은골재용적 (%)AE콘크리트공기량 (%)양질의 AE감수제(SP)잔골재율 s/a (%)단위수량 W (kg)25675.043160※ 조립률 2.8, W/B비 55%, 슬럼프 80㎜(4) 보정제시된 값은 설계조건과 다르므로 보정을 필요로 한다. 편의상 슬럼프와 공기량에 대한 보정만 실시한다.구 분(표에 제시된 값이 목표치보다)s/a의 보정 (%)W의 보정 (kg)슬럼프값이 1㎝만큼 클(작을) 때마다-1.2%만큼 작게(크게) 한다.공기량이 1%만큼 클(작을) 때마다0.5~1.0만큼 작게(크게) 한다.3%만큼 작게(크게) 한다.슬럼프값은 제시된 값(80㎜)이 목표치(125㎜)보다 4.5㎝만큼 작으므로 단위수량 W를 5.4%(1.2*4.5)만큼 크게 한다.공기량은 제시된 값(5.0%)이 목표치(4.5%)보다 0.5%만큼 크므로 s/a는 0.5%(1.0*0.5)만큼 작게하고, 단위수량 W는 1.5%(3*0.5)만큼 작게 한다.∴ W = 160 x (1 + 0.054 - 0.015) = 166.2 kg, s/a = 43 - 0.5 = 42.5 %※ 물의 밀도는 1이므로 단위용적과 단위중량이 같다 (W = 166.2kg = 166.2ℓ).(5) 단위시멘트량단위시멘트중량은 W/C비를 이용하여 구할 수 있다.∴ 단위시멘트중량 = 166.2 / 0.434 = 382.9 kg단위시멘트용적은 밀도(질량/부피)를 이용하여 구할 수 있다.∴ 단위시멘트용적 = 382.9 / 3.27 = 117.1 ℓ(6) 단위골재량먼저 단위골재용적을 구한다. 콘크리트 전체용적이 1,000ℓ(1㎥)가 돼야하므로 공기량, *0.1%1차 배합 결과Gmax(㎜)Fck(MPa)W/B(%)s/a(%)Slump(㎜)Air(%)W(ℓ/㎥, kg/㎥)252543.442.5804.5166.21차 배합에서와 동일한 조건으로 설계하되, 1차 배합에서는 슬럼프가 잘 안나왔기 때문에 2차 배합에서는 슬럼프에 대한 보정을 다시 해주고, SP제를 0.1% 늘려보기로 했다.2) 배합 설계(1) 보정구 분(표에 제시된 값이 목표치보다)s/a의 보정 (%)W의 보정 (kg)슬럼프값이 1㎝만큼 클(작을) 때마다-1.2%만큼 작게(크게) 한다.슬럼프가 목표치보다 4.5㎝만큼 작으므로 단위수량 W를 5.4%(1.2*4.5)만큼 크게 한다.∴ W = 166.2 x (1 + 0.054) = 175.2 kg(ℓ)(2) 단위시멘트량단위시멘트중량 = 175.2 / 0.434 = 403.7 kg단위시멘트용적 = 403.7 / 3.27 = 123.5 ℓ(6) 단위골재량all = 1000 x (1 - 0.045) - (175.2 + 123.5) = 656.3 ℓ단위잔골재용적 = 656.3 x 0.425 = 278.9 ℓ단위굵은골재용적 = 656.3 - 278.9 = 377.4 ℓ단위잔골재중량 = 278.9 x 2.57 = 716.8 kg단위굵은골재중량 = 377.4 x 2.60 = 981.2 kg시방배합결과Gmax(㎜)Fck(MPa)W/B(%)s/a(%)Slump(㎜)Air(%)W(ℓ/㎥, kg/㎥)단위 용적(ℓ/㎥)단위 질량(kg/㎥)혼화제(C*%)252543.442.51254.5175.2CSGCSGSPAE123.5278.9377.4403.7716.8981.22.02kg0.40kg3) 현장 배합골재 표면수율에 대한 보정으로 현장배합을 실시한다. 먼저 골재의 중량을 재고, 부르스타로 가열하여 절대 건조 상태를 만든다. 그다음 절대 건조 상태 골재의 중량을 재서 골재의 함수율을 구한다. 그리고 이 전에 실험을 통해 얻은 골재의 흡수율로부터 골재의 표면수율도 구한다.구 분현재 중량절대 건조 상태 중량함수율흡수율표면수율잔골재511.를 다소 많이 넣었는데 이로 인해 연행공기가 많아져 공기량이 많아진 것 같다. 그리고 압축강도 시험시 공시체가 파괴될 때 균열을 일으키며 부서지는 파괴형태를 보였다.콘크리트의 강도는 혼화제와 무관하며, 대신 물, 시멘트, 골재에 영향을 받고 특히 물/시멘트비에 의해 크게 좌우된다. 물/시멘트비가 커지면 콘크리트의 워커빌리티는 좋아질 수 있겠지만, 강도는 약해진다. 골재의 입도가 좋을수록 콘크리트는 밀실해진다. 굵은골재의 비율이 클수록 강도가 커지고, 경제적이 된다. 잔골재의 비율은 너무 크면 단위수량과 단위시멘트량이 많아져서 경제성이 낮아지고 건조수축이 커질 수 있으며, 너무 적으면 재료분리의 위험이 있다. 따라서 적당한 잔골재율이 요구된다.설계 중 단위수량과 잔골재율을 결정하는 과정에서 기본적으로 콘크리트 표준시방서에서 제시한 표를 따라 값을 사용하고 조건에 따라 보정을 실시하게 된다. 표준시방서에서 제시한 값들은 물/시멘트비가 55%일 때 적용되는 값이다. 우리가 배합 설계를 할 때 얻은 물/시멘트비는 43.4%로 큰 차이가 있으며 이에 따라 보정을 해줬어야 하는데, 편의상 물/시멘트비에 대한 보정을 생략했다. 그 외에도 몇가지 다른 조건들에 대한 보정을 생략했고, 설계 과정상 오차가 발생하였다. 그 결과 우리가 원하는 콘크리트에서 다소 벗어난 콘크리트를 얻게 된 것이라고 생각된다.콘크리트 시험 결과슬럼프시험공기량시험설계기준측정값설계기준측정값125±10㎜122㎜4.5±1.0%9.7%압축강도시험설계기준25MPa공시체 단면적78.54㎠재령 7일구분공시체 1공시체 2공시체 3평균하중117.69kN104.56kN102.40kN108.22kN압축강도1.50kN/㎠(15.0MPa)1.33kN/㎠(13.3MPa)1.30kN/㎠(13.0MPa)1.38kN/㎠(13.8MPa)재령 21일구분공시체 4공시체 5공시체 6평균하중120.24kN124.94kN116.32kN120.50kN압축강도1.53kN/㎠(15.3MPa)1.60kN/㎠(16.0MPa)1.48kN/㎠(14.8MP다.

공학/기술| 2014.03.31| 13페이지| 2,500원| 조회(682)

콘크리트, 실험, 배합설계, 고강도콘크리트, 배합, 건축재료실험, W/C, 보통콘크리..

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[건축구조공학설계] 콘크리트 휨부재 설계 ppt

건축구조공학설계 휨 부재 설계c ontents 건축구조공학설계 01 해석 02 직사각형 03 트러스 04 최종 설계 05 제작 및 실험 06 결과 07 분석01 해석 건축 구조공학설계 P u = 30kN M u = PL/4 = 9kNm V u = P/2 = 15kN 모멘트 반력 전단력 부재모습 해석 9.0 4.5 4.5 15.0 -15.0건축 구조공학설계 f ck = 50MPa f y = 400MPa b = 50mm h = 145mm A s = 198.7 ㎟ (D16) A s ’ = 71.33 ㎟ (D10) c=c’= 15mm M n = 9.3kNm s = 80mm A v = 31.67 ㎟ (D6) f y,st = 300MPa V n = 23.1kN N st = 14ea W = 23.4kg 직사각형 1 02 직사각형건축 구조공학설계 02 직사각형02 직사각형 건축 구조공학설계 f ck = 50MPa f y = 500MPa b = 45mm h = 170mm A s = 126.7 ㎟ (D13) A s ’ = 71.33 ㎟ (D10) c=c’= 15mm M n = 9.1kNm s = 90mm A v = 31.67 ㎟ (D6) f y,st = 300MPa V n = 24.6kN N st = 12ea W = 24.2kg 직사각형 2건축 구조공학설계 02 직사각형02 직사각형 건축 구조공학설계 f ck = 50MPa f y = 700MPa b = 40mm h = 130mm A s = 126.7 ㎟ (D13) A s ’ = 71.33 ㎟ (D10) c=c’= 15mm M n = 9.0kNm s = 70mm A v = 31.67 ㎟ (D6) f y,st = 300MPa V n = 21.0kN N st = 18ea W = 17.1kg 직사각형 3건축 구조공학설계 02 직사각형03 트러스 건축 구조공학설계 트러스하중벡터분해 03 트러스 건축 구조공학설계 θ 30 kN N h 2 N cos θ = 30 N = 15/ cos θ : N 은 cos θ 에 반비례 기하학적으로 θ 는 5*40*45*35 = 53550N 47400N : ok → 압축재 단면 : 45X35mm ; 무근콘크리트 W = 11.1kg Beam Force-Axial 압축력 인장력 압축력건축 구조공학설계 03 트러스건축 구조공학설계 이전의 설계는 임의의 강도에 대해 설계를 한 것이므로 , 철근 강도 시험에 의해 얻은 실제 실험값을 고려하여 최종 설계를 하였다 . 최종 설계 04 최종설계 - D10 : fy=450MPa, fu=600MPa D13 : fy=500MPa, fu=650MPa D16 : 제외 설계시 작은 강도에 대해 설계해야 하므로 , D10 철근을 기준으로 산정했으며 , 최종적으로 우리가 가정한 철근 강도는 다음과 같다 . → 우리가 사용할 철근이 위와 같은 강도를 갖지 못할 위험부담이 있으나 , 긍정적인 결과를 기대하며 비교적 강도를 높게 가정하였다 . f y = 520MPa → 그러나 이 값도 실험결과의 평균치일 뿐 , 실제 우리가 사용할 철근의 강도는 다를 수 있다 !! f ck = 45MPa 콘크리트 강도의 경우 , 타설 예정일의 기온이 영하로 떨어질 것으로 예상되며 , 이 경우 콘크리트 강도가 저하되므로 , 10% 정도 안전율을 적용하여 아래와 같이 감소시켰다 .건축 구조공학설계 04 최종설계 → 측면 피복은 강도에 큰 영향을 안 미치기 때문에 폭을 대폭 축소하였다 . h = 165mm c=15mm c‘=10mm A s = 126.7 ㎟ (D13) A s ’ = 71.33 ㎟ (D10) M n = 9.2kNm s = 90mm A v = 31.67 ㎟ (D6) f y,st = 300MPa Ф V n = 15.6kN N st = 13ea W = 19.0kg b = 30mm 직사각형보건축 구조공학설계 04 최종설계 중량 감소를 위해 , 강도의 큰 영향을 안 미치는 복부를 소량 파내기로 했다 . 이때 , 중립축 ( 압축측 연단에서 34cm) 아래부터 인장철근 위 피복두께까지를 파내야 안전하며 , 응력집중을 막기 위해 곡면으로 파내야 한다 . 16- Φ 6@실 험건축 구조공학설계 05 제작 및 실험 실험과정 실 험건축 구조공학설계 05 제작 및 실험 실험과정 실 험건축 구조공학설계 05 제작 및 실험 파괴 양상 실 험건축 구조공학설계 05 제작 및 실험 파괴 양상 실 험건축 구조공학설계 05 제작 및 실험 파괴 양상 실 험건축 구조공학설계 05 제작 및 실험 파괴 양상 실 험건축 구조공학설계 06 실험 결과 직사각형 보건축 구조공학설계 06 실험 결과 트러스형 보건축 구조공학설계 07 분석 직사각형 보 직사각형 보의 파괴양상을 보면 중앙부 상단의 하중재하점에서부터 균열이 발생하여 파괴가 일어났다 . 상부에서 갑작스런 파괴가 일어났기 때문에 이는 인장철근이 항복하기 전 압축철근과 콘크리트가 항복한 압축파괴라고 판단된다 . 그러나 측정된 최대하중은 25kN 으로 , 30kN 을 기준으로 설계한 것을 고려하면 기대에 못미치는 결과이다 . 따라서 직사각형보에 대한 설계를 재검토해보기로 했다 .건축 구조공학설계 07 분석 β 1 = 0.85-0.007(f ck -28) = 0.731 ε y = f y /E s = 0.0026 d = 150mm d-c’ = 140mm A s -A s ’ = 55 ㎟ f ck f y h b ε u 45MPa 520MPa 165mm 34mm 0.003 c c' E s A s A s ’ 15mm 10mm 200,000MPa 126.7 ㎟ 71.33 ㎟ a = (A s -A s ’) f y /(0.85f ck b) = 22mm x = a/ β 1 = 29mm ε s ‘ = 0.003(x-c’)/x = 0.00198 f s ‘ = ε s ‘E s = 396MPa f y (=520MPa) 설계 오류 !! : 위 식은 압축철근이 항복한다는 조건에서 사용되는 식 - 조건 불만족건축 구조공학설계 07 분석 x = 38mm 로 가정 φ ( 곡률 ) = ε cu /x = 0.0000789 ε s = φ (d-x) = 0.00884 ε s ‘ = φ (x-c’) = 0.00221 f s = ε s E s = 1ε y ) Φ M n = 7.7kNm M u (= 9kNm) 휨 설계 : 파괴를 기준으로 설계한 M n 은 만족 저감계수 적용하여 안전하게 설계한 Φ M n 는 불만족건축 구조공학설계 07 분석 R u = V u = P u /2 = 15kN V c = (1/6)(f ck ^0.5) bd = 6kN Φ V c = 4kN Φ V s,max = V u - Φ V c = 11kN Φ (2/3) (f ck ^0.5) bd = 18kN S 요구 = Φ df y A v /(V u - Φ V c ) = 100mm 스터럽 철근 : Φ 6 ( f y = 300MPa) A v = 31.7 ㎟ S 배근 = 90mm S 요구 Φ V s = Φ (d/s) fyAv = 12kN Φ V n = Φ V c + Φ V s = 16kN V u 전단설계 전단설계 : 만족건축 구조공학설계 07 분석 l d,t = d b f y 0.9 αβγ /( λ (f ck ^0.5)(( c+k tr )/d b )) = 630mm ( α : 1.0, β : 1.0, γ : 0.8, c : 15, k tr : 0) l d,c = d b f y 0.25 δ /( λ (f ck ^0.5)) = 155mm ( δ : 0.8) 철근의 부착 실제 정착길이 l d,t = 140mm 630mm l d,c = 100mm 155mm 철근의 정착 : 불만족건축 구조공학설계 07 분석 설계 재검토 기존 휨 설계에서 결함이 발견 되었으나 , 결과에 대해서는 동일 하게 나왔다 . 저감계수를 적용한 설계강도는 소요강도를 만족시키지 못했으나 , 초기 의도가 파괴시점을 기준으로 설계하려 했기 때문에 저감계수를 적용 안하고 공칭강도로 설계한 휨 설계의 재검토 결과는 큰 문제가 없는 것으로 판단 했다 . 그러나 더 나은 결과를 위해 , 안전하게 저감계수를 적용한 설계강도를 이용하는 것이 더 적합한 것 같다 . 전단설계에는 문제가 없었다 . 철근의 부착력과 관련해서는 실제 정착길이가 요구되는 정착길이보다 많이 부족 하여 설계상의 문제가 있는 것으외에도 정밀도 부족으로 인한 부재 치수 , 철근 배근 위치 , 피복두께 등의 오차로 인해 설계한 바와 다른 결과가 나온 것 같다 . 그 외에도 실제 사용된 콘크리트와 철근의 강도를 알 수 없기 때문 에 설계한 바와 다른 결과가 나온 것 같다 . 특히 콘크리트의 경우 , 영하의 기온 하에서 타설이 진행 되었기 때문에 실제 강도가 얼마나 될지 알 수 없다 .건축 구조공학설계 07 분석 트러스형 보 트러스형 보의 파괴양상을 보면 단부에서 사인장 균열 및 파괴가 발생하였다 . 이는 예상했던 바와 같이 , 부재가 이론과 달리 절점에서 모멘트가 구속되지 않으므로 모든 내력을 축력으로 변환시키는 트러스의 거동을 하지 못하게 되며 , 결국 휨모멘트와 전단력이 작용 하게 된다 . 그러나 전단에 대한 보강을 하지 않았기 때문에 전단에 의한 사인장균열이 발생했으며 , 이 경우 접합부에서 응력이 집중되기 때문에 그 부분에서 파괴가 발생한 것으로 판단된다 . 또한 직사각형 보에서와 마찬가지로 바닥면이 기울었으며 , 시공상의 결함과 강도의 부정확성 이 존재하므로 , 부재내력의 저하가 있었을 것으로 보인다 .건축 구조공학설계 07 분석 주의사항 앞의 분석과 경험을 바탕으로 더 나은 결과를 위한 주의 및 개선사항은 다음과 같다 . 각 자재에 대한 강도 시험 필요 설계시 저감계수를 적용한 설계강도 사용 휨 , 전단 설계 외에도 철근의 부착을 고려하여 정착길이 확보 시공성을 고려하여 치수는 최소 1cm 단위 사용 거푸짚 제작시 두개 이상의 거푸짚이 만나는 부분에서 두께 고려 타설 후 거푸짚이 벌어지지 않도록 고정시킬 방안 마련 거푸짚 및 철근의 수직 , 수평 확인 피복두께 유지를 위한 방안 마련 전단철근 결속시 휨철근에 확실하게 걸리도록 단단히 결속 거푸짚에 기름칠 ( 박리제 ) 할 경우 철근에 안 닿도록 주의 ( 기름칠 안해도 무관 )건축 구조공학설계 07 분석 콘크리트 타설시 소요치수만큼 타설되도록 가이드라인 표시 타설시 밀실하게 채워지도록 충분히 다지되 , 재료분리 주의 타설시 철근 위how}

공학/기술| 2014.03.31| 39페이지| 3,000원| 조회(385)

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