건축물 강합성구조공사 KCS 41 31 65 :2022 건설 표준시방서

건축물 강합성구조공사 KCS 41 31 65 :2022란?

KCS 41 31 65 :2022 건설 표준시방서는 건축물 강합성구조 공사에 대한 상세한 지침을 제공합니다. 이 시방서는 강재와 콘크리트의 장점을 결합한 강합성 구조의 설계, 시공, 검사 및 유지관리에 필요한 모든 단계를 다루며, 안전하고 효율적인 강합성 구조물 건설을 위한 표준화된 지침을 제시합니다. 특히, 강재와 콘크리트의 접합, 강도 및 내구성 확보, 화재 안전성, 내진 설계 등 강합성 구조의 특성을 고려한 다양한 기술적 요구 사항을 명확하게 명시하고 있습니다.

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1. 일반사항

1.1 적용 범위

(1) 이 기준은 강구조 건축물과 공작물의 구조부재를 강·콘크리트 합성구조 부재로 사용되는 경우, 강과 철근콘크리트 합성구조의 공사에 적용한다.

(2) 강·콘크리트 합성구조 건축물의 강구조부재 제작은 공사의 규모, 가공내용을 파악하여, 공사의 등급 및 제작능력범위에 적합한 건설기술진흥법 제58조 1항 및 시행령 제96조의 규정에 따라 인증된 공장의 제작품을 적용한다.

(3) 합성구조는 강재와 철근콘크리트가 일체로 거동하는 부재로 이루어진 구조시스템, 또는 철근콘크리트부재와 강구조부재가 복합적으로 연결되어 구성된 구조시스템을 칭한다.

(4) 이 기준에서 정하지 않은 내용은 특별히 정한 공사 특기시방서에 따른다.

1.2 참고 기준

1.2.1 관련 법규

(1) 이 기준에서 사용하는 관련 법규는 다음과 같다.

· 건설기술진흥법

· 건축법 시행령

1.2.2 관련 기준

(1) 이 기준에서 사용하는 관련 기준은 다음과 같다.

· KCS 14 20 10 일반콘크리트

· KCS 14 31 05 강구조공사 일반사항

· KCS 41 30 01 건축물 콘크리트공사 일반

· KCS 41 31 05 건축물 강구조공사 일반사항

1.3 용어의 정의

(1) 이 기준에서 사용하는 용어는 다음과 같이 정의한다. 기타 용어는 KCS 14 31 05 (1.4)에 따른다.

● 강재앵커 : 합성보나 합성기둥에서 철근콘크리트와 강재 사이의 미끄럼을 방지하고 전단력을 전달하도록 강재에 용접되고 콘크리트 속에 매입된 스터드, ㄷ형강, 플레이트 또는 다른 형태의 강재로서 수평 및 수직력에 저항하는 요소

● 강·콘크리트 합성구조 : 강재 단일부재 혹은 조립부재를 철근콘크리트 속에 배치하거나 일부만 콘크리트와 연결하여 외부를 감싸게 하고 강재와 철근콘크리트가 합성으로 외력에 저항하는 구조

● 강합성 접합부 : 합성기둥과 합성보 접합부의 강도, 강성이 충분하여 각 부재의 전소성모멘트 이상의 모멘트강도를 갖는 접합부

● 매입형 합성기둥 : 강재 단일부재 혹은 조립부재를 철근콘크리트 속에 매입하거나 강재의 외부를 철근콘크리트로 감싸서 강재와 철근콘크리트가 합성으로 거동하여 외력에 저항하는 기둥부재

● 스터드앵커 : 콘크리트와 강재사이의 연결재로서 볼트형상으로 제작되어 콘크리트에 매립되고 몸통하부가 강재에 용접되어 전단력 및 인장력에 효과적으로 저항하며, 스터드커넥터라고도 함

● 완전합성보 : 충분한 개수의 전단연결재를 사용하여 합성단면의 공칭소성휨강도를 발휘하는 합성보

● 콘크리트충전강관(Concrete Filled Tube, CFT) : 원형강관 또는 각형강관 속에 콘크리트를 충전한 것으로 기둥부재에 쓰임

● 충전형 합성기둥 : 콘크리트로 충전된 사각 또는 원형강관으로 이루어진 합성기둥

● 충전형 합성보 : 콘크리트로 충전된 사각 또는 원형강관으로 이루어진 합성보

● 합성기둥 : 철근콘크리트로 피복된 강재단면이나 철근콘크리트로 충전된 강관단면을 사용한 기둥

● 합성보 : 강재보가 슬래브와 연결되어 하나의 구조물로 구조적 거동을 할 수 있는 보로서 노출형합성보, 매입형합성보, 부분매입형합성보, 충전형합성보가 있음

1.4 제출물

(1) 강구조 부재 부분은 KCS 14 31 05, 철근콘크리트 부분은 KCS 14 20 01의 해당 사항에 따른다.

1.5 품질보증

(1) 강구조 부재 부분은 KCS 14 31 05, 철근콘크리트 부분은 KCS 14 20 01의 해당 사항에 따른다.

1.6 환경요구사항

(1) 환경요구사항은 KCS 14 31 05에 따른다.

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2. 자재

2.1 구조용 강재

(1) 강·콘크리트 합성구조에 사용하는 구조용 강재는 KCS 41 31 10 (2.1)에 따르며, 철근은 KCS 14 20 11 (2.1)의 KS 규격품으로 한다. 다만, 한국산업규격 이외의 제품은 한국산업규격과 동등 이상의 품질이 확인된 경우에는 사용할 수 있다.

(2) 콘크리트의 설계기준압축강도와 강재의 설계기준항복강도는 합성구조기준에 적합하여야 한다.

(3) 콘크리트는 필요한 충전 성능을 가져야 한다.

2.2 용접재 및 고장력볼트, 볼트

(1) 강·콘크리트 합성구조에 적용하는 용접방법은 KCS 41 31 20에 따르며, 용접재는 KCS 41 31 10 (2.3)에 따른다.

(2) 고장력볼트, 볼트 등은 KCS 41 31 10 (2.2)에 따른다.

3. 시공

3.1 일반사항

(1) 강·콘크리트 합성구조의 시공계획을 수립할 때, 강재는 KCS 41 31 05에 따르고 콘크리트는 KCS 14 20 10에 따른다.

(2) 강·콘크리트 합성구조의 시공에 앞서 도면의 내용을 충분히 이해하고, 적절한 시공계획을 수립한다.

(3) 강·콘크리트 합성구조물의 시공자는 KCS 41 31 05와 KCS 41 31 10 ~ KCS 41 31 60에 따른다.

(4) 강·콘크리트 합성구조물의 시공자는 KCS 41 31 05 (1.5)의 시공계획서에 따라 적절하게 품질관리를 하면서 시공한다. 또한 강구조 건축물 공장제작, 강구조 건축물 공사현장 시공, 철근공사, 콘크리트공사 각 공사 단계의 구조물에 필요한 검사를 한다.

(5) 합성구조물의 시공에 관한 정보는 유지관리 단계에서 참고가 가능하도록 기록하고 보존한다.

(6) 그 외에 강·합성 콘크리트 공사의 콘크리트 시공, 품질 및 충전에 관해 다음 사항을 검토한다.

① 충전 콘크리트의 재료 성능

② 충전 콘크리트 타설 방법

③ 콘크리트의 충전 성능

④ 콘크리트의 충전 순서 및 방법

(7) 강재, 용접, 콘크리트 및 철근의 선정, 시험 및 검사, 제작, 절단 및 가공, 검사 및 보수, 용접 및 조립, 품질관리, 운송 및 보관, 가설, 설치, 콘크리트 타설 등은 건축물 강구조공사와 콘크리트공사 관련 규정에 따른다.

3.2 시공계획

(1) 설계도서에 표시된 강·콘크리트 합성구조물을 구축하기 위해 적절한 시공계획을 수립하고 시공계획서를 작성한다.

(2) 설계도서에 따라 강·콘크리트 합성구조물의 시공은 강구조 건축물의 공사 관리를 실시하면서 강구조 건축물 공장제작과 현장시공, 철근공사, 콘크리트공사 등 각 공사단계에서 사용하는 재료, 시공순서, 방법 등을 검토한다. 또한 각 단계별 품질관리 및 검사항목, 방법, 빈도, 합격여부 판정치 등도 검토한다.

(3) 강·콘크리트 합성구조물 시공자는 강구조 설계의 품질을 확보하기 위해 이 시방서를 적용해야 한다. 그러나 해당공사 시공과 현장의 공법내용 등이 제반 조건에 적합하지 않거나, 대체할 공법이 있는 경우, 시공자와 협력업자 등 공사수행 관계자의 책임 하에 공법 등을 결정한 후 책임기술자와 협의하여 승인을 얻고 이에 따른다.

3.3 건축물 강합성구조의 제작

(1) 강구조 건축물의 제작은 KCS 41 31 05와 KCS 41 31 15에 따른다.

(2) 강재가공은 설계에서 요구되는 기계적성질의 성능을 확보해야 한다.

(3) 강재의 접합은 설계에서 요구하는 접합성능을 확보해야 한다.

(4) 강합성구조 건축물은 설계에서 요구되는 방법과 성능을 만족하도록 방수, 방식 공사로 시공한다.

(5) 강합성구조 건축물의 제작정밀도는 설계에서 요구하는 조건을 만족하도록 확인한다.

3.4 건축물 강합성구조의 현장조립 설치

(1) 강구조 건축물의 현장조립 설치공사는 현장 시공계회서의 조립순서에 따른다.

(2) 강구조 건축물의 조립설치 방법이 구조물의 성능에 미치는 영향을 사전에 확인한다.

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3.5 콘크리트의 시공

3.5.1 콘크리트의 시공 일반

(1) 콘크리트 타설 및 다짐은 강재와 콘크리트에 채움 불량개소가 생기지 않도록 신중하게 이루어져야 한다.

(2) 콘크리트 타설에 의해 발생하는 응력이 강재의 허용응력이상이 되지 않도록 하고, 시공에 의한 응력이 구조물의 성능에 미치는 영향을 확인한다.

(3) 현장에 반입되는 콘크리트 검사는 KCS 14 20 10에 따른다.

3.5.2 콘크리트 타설 계획

(1) 시공계획 단계부터 사용할 콘크리트의 품질 및 충전 시공방법에 대해 충분히 검토한다.

(2) 콘크리트 타설 위치 및 바이브레이터 삽입 위치는 콘크리트 타설 전에 확인한다.

(3) 콘크리트 시공은 콘크리트 운반, 타설, 양생을 사전에 계획하고, 타설 시의 기상조건을 고려하여 적절하게 이루어져야 한다.

(4) 콘크리트 타설 시, 측압에 의해 강재와 거푸집이 움직이지 않도록 고정하는 방법과 타설 절차를 검토한다.

(5) 자기 충전성을 갖는 유동성이 높은 콘크리트를 사용하는 경우, 다음 사항을 고려한다.

① 충전 불량부위가 발생하지 않도록 콘크리트 타설 속도와 타설 부위를 적절히 선정한다.

② 강판에 둘러싸여 폐쇄공간이 되는 하나의 격실은 콘크리트를 연속하여 타설한다.

3.5.3 콘크리트 타설

(1) 콘크리트 재료는 강도, 내구성, 수밀성, 작업성이 설계에서 정한 소요품질을 만족하도록 관리한다.

(2) 콘크리트 타설 및 다짐은 콘크리트와 강재 사이에 충전 불량부위가 생기지 않도록 콘크리트 타설 절차 및 속도를 설정한다.

(3) 정착부 콘크리트의 시공은 구조물의 하중을 원활하게 콘크리트구조에 전달하도록 한다. 또한 합성구조물이 기능을 발휘하고, 안전성을 확보하도록 보장한다.

(4) 강재앵커 측방향의 콘크리트 순피복두께는 25mm 이상으로 한다.

(5) 스터드앵커의 중심간 최소간격은 모든 방향에 대하여 몸체직경의 4배 이상으로 한다.

(6) 스터드앵커의 중심간 최대간격은 모든 방향에 대하여 몸체직경의 32배 이하로 한다.

3.6 방수공사

(1) 강·합성구조공사는 강재와 콘크리트의 경계부에 대해 설계에서 요구되는 방수성능을 발휘하도록 시공한다.

(2) 강재와 콘크리트의 경계부는 강재에 수분이 침투하면, 강재가 부식되므로 유의한다.

(3) 콘크리트에 수분이 침투되어 동결 염해로 인한 알칼리골재 반응이 일어나지 않도록 한다.

(4) 강재의 이음부는 콘크리트 누설이 생기지 않도록 하고, 필요한 경우 배수공을 적절히 설치하여 수분이 배출되도록 한다.

3.7 현장 용접

(1) 강관에 직접 연결되는 접합부의 용접은 콘크리트가 용접에 의한 열영향을 받지 않도록 콘크리트 충전 전에 실시한다. 단, 비교적 작은 러그와 피팅의 용접은 콘크리트충전 후에도 허용된다.

(2) 강관 용접이음부는 가장 가까운 콘크리트면에서 300mm 이상 떨어져야 한다. 즉 콘크리트 타설이음부는 콘크리트가 용접에 의한 열 영향을 받지 않도록 강관의 용접이음부 보다 300mm 이상 아래쪽에 둔다.

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3.8 주요 부재 고려사항

3.8.1 매입형 합성부재

(1) 2개 이상의 형강재를 조립한 합성단면은 콘크리트 타설 전 형강재와 띠판이 연결되어 있는 지 확인한다.

(2) 강재코어의 단부는 단부지압이음에서 힘을 받을 수 있도록 강재코어의 중심이 일치되게 접촉시켜 정확하게 일직선상으로 마무리한다.

(3) 길이방향 전단력을 전달하기 위한 강재앵커는 구조도면의 표기에 따라 하중도입부 길이 내에 반드시 배치한다.

(4) 기둥이 지압판으로 지지되거나 또는 이음부에서 선단지지 되도록 가공된 경우, 모든 부분들이 안전하게 제 위치를 유지할 수 있도록 충분한 연결재가 있어야 한다.

(5) 기둥의 이음부 전단면이 밀착되지 않는 경우, 이음부는 편심과 2차 변형에 의해 유발되는 휨모멘트를 포함한 소요강도에 대해 안전을 확보할 수 있도록 책임구조기술자에게 안전을 확인한 후 시공한다.

3.8.2 충전형 합성부재

(1) 강관 내부에 설치하는 철근 및 강재코어의 간격(강관의 내부면과 철근 사이, 강관 내부면과 강재코어 사이, 강재코어와 철근 사이, 철근과 철근 사이, 내부 다이아프램, 스터드와 지압띠 등의 돌출부)은 콘크리트 채움에 충분한 지 검토하고, 부족하면 필요한 조치를 취한다. 최소간격은 관련 구조기준을 참고한다.

(2) 강관내부에 트레미관을 삽입하여 콘크리트를 타설하는 경우, 트레미관의 간격을 검토하고 필요한 조치를 한다.

(3) 강관 내부에 콘크리트를 타설한 후, 강관에 직접 용접하는 접합부가 없도록 검토하고 필요한 조치를 한다.

(4) 공사계획서의 콘크리트타설 이음부 위치와 설계도서의 강관 용접이음부 위치를 확인한다.

(5) 강관의 내부면이나 충전콘크리트에 매입될 형강의 외면은 콘크리트와 강재 사이 경계면(접촉면)의 부착강도(부재 길이방향 수평전단저항) 확보를 위해 도장, 기름, 그리스, 들뜬 녹이 없어야 한다. 전단연결재나 지압띠에 의해 콘크리트와 강재 사이의 미끄럼을 저항하도록 설계된 경우에는 책임구조기술자의 승인에 따라 예외로 할 수 있다.

(6) 콘크리트 타설은 기둥과 보의 볼트체결이 종료된 후에 실시한다. 현장용접이 있는 경우에는 용접 및 용접부검사가 종료되고 승인을 받은 후 실시한다.

(7) 콘크리트 타설 및 다짐은 콘크리트와 강재 사이에 충전 불량이 생기지 않도록 한다.

(8) 콘크리트 이어치기는 강관 내부에 다이아프램이 있는 경우, 상부 다이아프램 보다 높은 곳에 위치한다. 하부 다이아프램 보다 낮은 곳은 콘크리트 제거작업이 어려우므로 주의한다.

(9) 1회 타설에서 콘크리트 이어치기는 강관의 용접접합에 의한 열 영향을 받지 않는 위치로 하거나 강관의 용접이음부에서 300mm 이상 떨어진 곳으로 한다.

(10) 기둥-보접합부 내의 다이아프램과 최상층 기둥의 상부 플레이트 중앙부에는 콘크리트 타설구를 두고, 그 주변부에는 공기빠짐구멍(직경 30mm 이상)을 설치한다.

(11) 공기빠짐구멍은 각형강관의 경우에는 코너부에, 원형강관의 경우에는 주변에 균등하게 4개소 설치한다.

(12) 콘크리트 충전부의 최하단부 혹은 충전콘크리트 타설 이음위치에는 빗물이나 결로수를 배출시키기 위한 구멍(직경 10mm이상~20mm이하)을 1개소 이상을 설치한다.

(13) 콘크리트충전 후에도 수증기 배출구멍의 기능을 확보하기 위해서, 마감 혹은 내화피복 등에 의해 폐쇄되지 않도록 한다.

3.8.3 강재부재와 콘크리트의 접합부

(1) 강재와 콘크리트의 접합부는 각 부재의 시공 및 제작 정밀도가 동일하도록 시공한다.

(2) 철근이 강재부재를 관통하는 경우, 템플릿에 의해 정밀도를 확보하는 조치가 필요하다.

(3) 강재와 콘크리트 접합부의 제작정밀도는 설치방법에 따라 동일한 정밀도로 할 필요가 없는 경우, 상기 제한을 적용하지 않아도 된다.

(4) 시공단계에서 콘크리트 크리프와 건조수축에 의한 장기변형, 온도변화에 의한 단기변형에 주의하여 강재와 콘크리트의 접합부에 발생하는 변형량 차이를 고려하여 시공한다.

(5) 강재와 콘크리트 접합부의 콘크리트는 매스콘크리트가 되므로 온도응력에 의한 균열이 발생하지 않도록 주의한다.

(6) 콘크리트 충전 후 현장용접 시, 용접변형에 의한 수축으로 콘크리트 균열이 발생할 우려가 있으므로 주의한다.

(7) 강재와 콘크리트 접합부의 경계면은 콘크리트 타설 시 모르타르가 새지 않도록 미리 실링재 등을 시공한다.

 

자료출처 :국가건설기준센터(KCSC)

 

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