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비선형해석을 통한 기존구조물의 성능평가프로젝트/성능설계 2023. 2. 14. 11:23
강구조 (철골구조) 의 경우 제작사의 품질역량에 따라 최종 구조물 품질이 좌우되는 경우가 많습니다.
국내 프로젝트의 경우 대한민국의 철골 제작사의 품질 수준이 높기 때문에
큰 문제 없이 일정 수준의 구조물 품질이 확보되지만,
해외 로컬 제작사의 경우 그렇지 못한 경우가 비일비재하게 발생합니다.
오늘은 국내에서 구조설계를 수행하고, 철골 제작 및 설치는 동남아에서 수행한 프로젝트에서 발생한 제작 품질 문제를
비선형 해석을 통한 성능평가를 함으로써 현장 수정 작업을 최소화 한 사례를 알아보도록 하겠습니다.
강구조 단면을 제작하는 방법은 크게 두 가지가 있습니다.
하나는 H형강, T형강등의 단면 형상을 철강 회사에서 미리 압연하여 완전한 형태로 만드는 경우 (Rolled section) 이며,
다른 한가지는 철강 회사에서 Plate를 구매하여 완전한 단면 형상은 제작회사에서 용접 또는 볼트로 만드는 방법입니다.
(Built-up section)
쉽게 이야기 하면 Rolled section은 일체형, Built-up section은 조립형 이라고 생각하시면 될 것 같습니다.
Built-up section 을 용접으로 제작할 때는 각 Section size 별로 저항할 수 있는
최대의 수평 전단흐름을 (Horizontal shear flow)
계산하여 용접각장 (Weld size) 를 정하게 됩니다.
AISC 코드에 규정된 두께별 최소용접 및 전단류 계산방법 <AISC 코드에 규정된 Plate 두께별 최소용접 및 전단류 계산방법>
본 프로젝트에서도 발주처는 용접각장을 각 Section size 별로 (필요 용접각장 + 안전율) 로컬 철골 제작사에
제공하였습니다.
그러나 현장 시공 이후 품질검사 과정에서 해외 로컬 제작사가 도면에 제시된 용접각장을 지키지 않았음이
발견되었고 발주사와 설계회사가 대책마련 회의를 거듭한 끝에 성능 평가를 통한 부재별 소요
용접각장을 재계산하고 보강방법을 찾아보기위해 당사와 용역 계약을 체결하였습니다.
당사는 본 용역을 위해 구조 해석 자료를 받아서 비선형정적해석을 (Pushover) 수행하였습니다.
구조시스템의 X,Y 방향별 Performance Point Pushover 해석을 통해 성능점에서 각 부재별 내력을 추출합니다.
이것은 구조시스템이 최대 능력을 발휘 할 때, 각 부재의 내력을 의미합니다.
Performance Point 에서의 부재별 내력 먼저 설계회사에서 작성한 도면과 계산서의 용접각장을 검토합니다.
용접각장 검토
이어서 적용 가능한 용접 보강 방법을 검토해 봅니다.
Horizontal shear 를 보강할 수 있는 이상적 방법들 1~4의 방법 중에서 본 프로젝트에 현실적으로 적용이 비교적 수월한 방법을 선택하여
보강 계산서를 작성하고, 보강도면을 제시합니다.
보강 계산서와 도면 작성
오늘은 건설 현장에서 발생한 제작 오류 문제에 대해 일반인들께는 다소 생소한 방법인
비선형해석을 통한 “기존 구조물의 성능평가” 와
그 결과를 이용한 문제해결의 사례를 포스팅 하였습니다.
해당 글은 '이러한 사례도 있다'라는 정도의 정보를 소개하는 글로 전문적인 부분에 대해서는
설명과 이해가 난해하여 생략하였음을 양해 부탁드립니다.
* 현장이나 제작과정에서 이와 유사한 어려움이 있다면 아래 메일로 연락주시면 상세히 안내드리도록
하겠습니다.
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