This research introduces a novel probabilistic approach to consider the effects of uncertainty parameters during the design and construction process, providing a fresh perspective on the evaluation of the structural performance of reinforced concrete structures. The study, which categorized various random design and construction process variables into three groups, selected a two-story reinforced concrete frame as a prototype and evaluated it using a nonlinear analytical model. The effects of the uncertainty propagations to seismic responses of the prototype RC frame were probabilistically evaluated using non-linear dynamic analyses based on the Monte-Carlo simulation sampling with the Latin hypercube method. The derivation of seismic fragility curves of the RC frame from the probabilistic distributions as the results of uncertainty-propagation and the verification of whether the RC frame can meet the seismic performance objective from a probabilistic point of view represent a novel and significant contribution to the field of structural engineering.

In this study, we propose a new truss deckplate system, which does not require temporary floor supports during construction, with ultra-high-performance concrete (UHPC) infilled top bars. The increased stiffness and strength of the proposed system were well retained as compared to those of the existing truss deckplate systems, thereby resulting in the reduction of maximum deflection at the span center. Four-point bending tests were performed on five specimens with a net span of 4.6 m to evaluate the structural performance of proposed system in the construction stage. In addition, the load-deflection curve was plotted for each specimen, and the effects of test parameters were analyzed. Further, a rigorous nonlinear three-dimensional finite element analysis was performed, and its results were compared with the test results. From the results, it was observed that the test specimens of the proposed system exhibited superior performance as compared to those of the existing one and also satisfied the serviceability requirement during construction provided by the Korea Building Code 2016.

Recently various composite beams in which concrete is filled in the U-shaped steel plate have been developed for saving story height and reducing construction period. Due to the high flexural stiffness and strength, they are widely being used for the building with large loads and long spans. The semi-slim AU composite beam has proven to take highly improved stability compared to the existing composite beams, because it consists of the closed steel section by attaching cap-type shear connectors to the upper side of U-shaped steel plate. In this study the finite element analyses were performed to evaluate the safety of the AU composite beam with unconsolidated concrete which were sustained through the closed steel section during the construction phase. The analyses were performed on the two types of cross section applied to the fabrication of AU composite beams, and the results were compared to the those of 2-point bending tests. In addition, the flexural performance according to the space of intermittent cap-type shear connectors and the location of reinforcing steel bars for compression was comparatively investigated. Through the results of analytical studies, it is preferable to adopt the yield moment of AU composite beam for evaluating the safety in the construction phase, and to limit the space of intermittent shear connectors to 400 mm or less for the construction load.

SOC 분야에서도 설계·시공·유지관리단계에 이르는 3D 기반의 BIM 프로세스를 적용하기 위하여, 한국도로공사에서는 EX-BIM 로드맵을 수립하고 관련 시범사업과 연구를 진행 중에 있다. 「EX-BIM 가이드라인」을 작성하여 BIM 적용방안을 제시하였으며, 시공단계BIM과의 효과적인 연계를 위하여 설계성과품 작성단계에서부터「EX-BIM 시공단계 표준모델 구축 연구」(한국도로공사, 건설처, 2017)를 수행하고 있다. 해당 연구는 성남-구리간 고속도로 건설공사의 설계단계 BIM 수행결과를 근거로 BIM 적용 및 시공단계 BIM 적용 효과를 제시함으로 향후, 한국도로공사에서 수행하는 사업에 대한 BIM 도입에 대한 기틀을 마련하고자 한다. 국토부에서는 국도75호선 설악-청평간 도로건설공사(2016년)에 시공BIM을 적용한 사례가 있으나, 발주청 및 시공사의 요구에 따라 설계변경 지원, 시공상세 및 수량 검토 등 크게 3가지로 구분하여 적용하였다. 따라서, 본 연구는 성남-구리간 건설공사 10∼14공구를 대상으로, 설계단계 BIM 성과품을 검토하고, 설계BIM 수행자와 시공사 현장 담당자를 대상으로 의견조회를 실시하여 효과를 산정함으로써, 성남-구리간 건설공사의 시공단계 BIM 활용방안을 제시하고자 한다. 기존 고속도로 업무중 BIM 적용이 가능한 부분을 찾고, 실제 건설참여자를 대상으로 설계단계 BIM 성과품을 시연하고 시공단계 적용시 기대효과에 대한 인터뷰도 진행하였다. 검토결과, 설계단계에서 발주처와 시공사에게 가시적인 결과는 도면검토, 간섭검토 위주로 도출되었으며, 시공단계에서는 BIM의 시각적 특성을 활용한 사업관리와 안전관리 측면에서 가장 활용도가 높을 것으로 조사되었다. 또한, 시공상세도 작성시 비용절감과 좌표검토 및 시공검측을 위한 추가적인 측량 작업도 대체할 수 있을 것으로 제시되었으며, AR(Augmented Reality) / AMG(Automated Machine Guidance)기술과 BIM을 연계함으로써 현장관리에도 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나, 현장의 지속적인 설계변경과 모델 검토, BIM 기술지원에 대응하기 위해서 전담직원 배치 등 추가적인 지원사항이 수반되어야 하며, 유지관리단계 활용을 위해서라도 BIM 운영과 지속적인 데이터 관리를 수행해야 할 것이다. 따라서, 지속적으로 시공단계 BIM 활용방안을 찾는 동시에 모니터링을 통하여 EX-BIM 기반의 도로건설 프로세스를 정립해야 할 것이다.

본 논문에서는 현재 시공중인 58층의 철근콘크리트조 고층건물에서 진동현식게이지를 통해 계측된 기둥의 축방향 변형률과 레이져 스캐닝을 통해 구한 횡변위를 3차원 시공단계해석에 의한 예측치와 비교하였다. 예측치는 ACI 209와 PCA의 재료모델식, PCA report의 축소량 산정알고리즘을 3차원 구조해석 프로그램으로 개발한 ASAP을 사용하여 구하였다. 비교결과 평면의 중앙부 기둥의 축방향 변형율 계측치는 시공단계 해석치와 거의 유사한 결과를 나타내었으나 각 모서리에 두 개씩 배치된 기둥의 경우 비교적 큰 오차를 나타내었다. 레이져 스캐닝에 의한 횡변위 계측결과는 해석결과와 유사한 경향을 보였으나 층당 계측치가 큰 변동을 나타내므로 향후 이를 해결하기 위한 계측 및 데이터 처리기법이 요구된다.

본 논문에서는 도심지 지하에 터널 전력구를 건설하는 경우 시공단계별 영향을 고려한 구조해석을 수행하였다. 해석대상의 도심지 지하에는 여러 종류의 다양한 라이프라인 구조체가 설치되어 있다. 터널전력구의 구조해석에는 지반체의 유한요소해석 프로그램인 MPDAP을 사용하였다. 라이프라인 구조체와 터널 전력구 사이의 이격거리가 가장 작은 대표적인 3개의 단면에 대하여 구조해석을 수행하였다. 터널의 굴착단계별 유한요소해석에서 발생되는 평형불균형성 문제는 평형섭동개념을 적용하여 해결하였다. 또한 터널 굴착에 의한 시간의존 변형의 영향은 하중분담율을 사용하여 시공단계별로 고려하였다. 본 연구에서 검토한 3개의 대표단면에서는 터널 전력구 주변 지반체에서 발생하는 최대변위값은 허용변위값이내를 보여주었다.

비정형 초고층 건물의 계획 및 시공이 늘어남에 따라 이 연구에서는 프로토타입 모델에 대한 시공단계해석의 적용을 통하여 비정형 초고층 건물의 시공 중 구조적 거동을 분석하고자 하였다. 비틀림 초고층 건물을 대상으로 횡력저항시스템, 비틀림각도, 공법 조건에 따른 총 18개의 모델을 선정하였다. 횡력저항시스템으로는 다이아그리드 시스템과 가새튜브 시스템을 적용하였으며, 각 횡력저항시스템별로 0〫, 1〫, 2〫 비틀림각도를 갖는 세 가지 평면 형태와 외곽 튜브와 내부 골조의 시공순서에 따른 세 가지 공법을 가정하였다. 시공 중인 초고층 건물의 구조적 성능은 시공단계해석의 횡변위 결과를 통하여 분석되었으며, 골조 공기와 최대 양중량과 같은 시공성능이 함께 비교되었다.

In this study was conducted numerical analysis to evaluate the stability of BTR(Built-in Timber Roof Tunneling Method), which is one of construction methods of underground structures in the non-opening state. The discretion method was applied to individually model reinforcing members of BTR, and the homogeneity analysis technic by area ratio was used to verify the feasibility comparing this result with that from conventional analysis method. The parameter study was performed to evaluate the effect varying ground depth, distance length of reinforcing supports and to verify the field applicability of new analysis method. The results showed the very precise value with allowable error, so this method can be applied in the field, The more length of supporting members caused the more vertical displacement and the top displacement increment of support members is larger than that of ground surace. The effect of ground depth was more impressive than that of distance length of reinforcing supports.

이 논문에서는 철근콘크리트 골조 구조물의 시공 시 작용하는 사하중, 활하중, 시공하중 등의 하중에 대한 지지 및 안전한 시공을 위해 설치되는 지지시스템에 대하여 보다 체계적인 분석이 이루어졌다. 지지시스템의 종류, 비계의 강성과 간격 등의 변화에 따른 구조물의 거동특성을 비교, 분석하였고, 기존의 설계규준 및 해석방법과의 비교를 위해 크리프 등의 시간의존적 거동을 고려한 경우와 괴려하지 않은 경우에 대하여 해석이 수행되었으며, 나무 비계를 사용한 경우와 강재 비계를 사용한 경우에 대한 비교 검토가 이루어졌다. 또한, 대표적인 3-경간 구조물에 대한 해석을 수행하여 내측 기둥과 외측 기둥의 부등축소에 따른 영향을 반영한 검토가 이루어졌다. 나아가 다양한 설계인자의 변화에 따른 거동분석을 통해 2SlR 지지시스템이 가장 효율적임을 제시하였다.

Eight years have been passed after the collapse of Sampoong Department Store. Although more than five hundred people were killed at once due to the collapse, many irrational system and specifications which blew that disaster still alive. In this paper, some irtational system and specifications were reviewed. Better rational system and specification were suggested at various levels of design, construction and maintenance of buildings.

이 논문은 시공단계를 고려한 콘크리트 프레임 구조물의 거동 해석을 다루고 있다. 고층건물의 경우 하루에 시공이 완료되지 않으므로 각 시공단계에 따라 콘크리트의 시간의존적 현상은 다르게 발생된다. 이를 위하여 이 논문에서는 일반적인 프레임 해석기법에 콘크리트의 시간의존적 특성을 고려하였다. 이 연구에 도입된 해석기법은 단면을 가상의 층으로 나누고 각층은 일축상태로 가정한 적층단면을 사용하였다. 요소는 평면 보요소를 사용하였으며 강성행렬은 변위법을 바탕으로 유도하였고 전체적인 구조해석은 비선형 구조해석 방법의 하나인 복합법을 사용하였다. 콘크리트의 시간의존적 특성을 고려하기 위하여 단면의 각 층에서 크리프와 건조수축에 의한 변형률을 계산하였으며 크리프는 크리프 Compliance의 전개에 기본을 둔 1차 순환적 단계 알고리즘을 사용하였다. 끝으로 이 연구에서 제안된 해석모델을 이용하여 프레임해석 및 기둥축소에 관한 예제를 해석하였다.

책임형 CM(CM at Risk)은 CM회사가 최대공사비보증을 통해 프로젝트를 제공하는 프로젝트 발주 방식 중 하나이다. 종합건설업 체는 리스크를 줄이고 프로젝트의 성과를 향상시키기 위해 초기 설계 단계부터 시공단계까지 책임형 CM을 적용할 수 있다. 책임형 CM의 주 요 장점 중 하나는 종합건설업체가 견적, 도면 및 시방서 검토, 시공성 검토, 가치공학, 친환경, BIM 등을 포함하는 포괄적인 시공이전단계의 서비스를 제공한다는 것이다. 그러나 국내에서는 책임형 CM 프로젝트가 거의 수행되지 않아 경험이 부족한 국내 종합건설업체는 현재 한정 적인 시공이전단계 서비스만을 제공하고 있다. 본 연구에서는 해외 선진 종합건설업체는 프로젝트에서 책임형 CM을 어떻게 활용하고 있는지, 특히 시공이전단계 프로세스와 그에 대한 목적, 성공적인 수행을 위한 각 참여자들의 역할과 책임에 대해 벤치마킹 연구를 통해 중요한 정보를 제공한다. 이를 통해, 건설 사업 경쟁력을 높이기 위해 책임형 CM을 프로젝트에 도입하려는 국내 건설업체들에게 가이드 자료로 활용될 수 있 을 것이다.

At present, the actual condition is that Korean modular structures are limited to a low rise detached house and military barracks. And there is no standardized structural design method of stacked modular structure. Accordingly, in general, they don't review impact force in the stage of stacking and installing a module, the effect which wind load has on a structure in the stage of lifting, and inertial force occurring in the stage of lifting or transporting a module in the process of constructing a structure. Therefore, this study investigated the construction method of modular system to be studied in stages, and decided on the position to which load was applied and boundary condition in structural analysis at each construction stage. Besides, inertial force according to each speed was calculated in the lifting and wheeled transport of module. And we calculated impact load according to lifting speed in module stacking and installation work and wind load due to instantaneous wind speed in the installation work by lifting. On the basis of the suggested method, in the modular system to be studied, it carried out review of structure by changing determining conditions of load being applied by construction stage, such as in the stage of lifting, in the stage of transport, and in the stage of installation, and drew construction conditions securing stability structurally.

In this paper, construction staged-analysis is introduced to understand how the additional loads transfer to existing and added piles. Added piles are not able to take on the existing load due to mechanical problem.

본 연구에서는 수상위에 진수된 콘크리트 플로팅 폰툰에 상부골조를 단계별로 시공함에 따라 발생하는 추가 처짐이 상부골조에 발생하므로 추가변형에 의한 상부골조의 추가 모멘트량을 산정하는 해석절차를 제시하였으며 제시된 절차에 따라 3층 예제 철골 건물을 해석하고 분석하였다. 제시된 시공단계를 고려한 해석 방법과 비교하여, 폰툰의 변형을 고려하지 않는 해석 방법은 수직하중에 의한 변형을 무시하여 설계하중을 과소평가 하며, 플로팅 구조물을 전 층을 모델링하고 하중을 동시에 작용시키는 모델은 과대 처짐의 영향으로 설계하중을 과대평가함을 알게 되었다.

시공단계에 따른 강상판교의 변위를 측정하였고, 이 결과와 비교하기 위하여 3차원 구조해석을 수행하였다. 검증된 모델을 사용하여 대블럭 시공법에 의한 시공단계에 따른 3차원 구조해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 설계에 사용된 Grid 해석과 3차원해석에 의한 결과를 비교하면, Grid 해석의 결과는 곡선교의 변위를 모사하는데 한계가 있었으며, 두 가지 해석방법에 의한 변위의 차이는 약 10∼20%정도였다. 2. 가설중에 일어날 수 있는 최대 처짐은 완료된 상태의 처짐에 비하여 1.7배까지 크게 발생하였다. 3. 시공단계 해석 결과, 블록시공법에 의하여 시공되는 교량의 거동은 전체 구조물이 일체로 되어 한 번에 거치되는 교량과는 다른 결과가 도출되며, 중간의 가설과정에서는 설계시 고려된 응답보다 더 큰 결과가 도출되고 있으므로, 설계시 시공단계를 고려한 해석을 통하여 합리적인 구조설계가 이루어져야 한다.

현수교는 주케이블이 목표하는 형상을 이루어 기하학적 강성을 갖도록 앵커, 새들과 같은 장치를 적용하고 있다. 지금까지의 연구에서는 두 장치를 모두 고정절점으로 단순화하여 해석하는 것이 일반적이었다. 그러나 새들의 경우 주케이블의 슬라이딩 현상이 발생할 수 있으며 이로 인하여 구조물의 응답이 달라진다. 특히 현수교의 시공단계 초기에 셋백로프를 철거하거나 셋백을 수행하지 않는 경우 새들 전후 주케이블의 장력 차이가 커지므로 슬라이딩이 발생하기 쉽다. 따라서 본 연구는 유한요소법을 이용한 케이블의 슬라이딩 해석방법을 제시하고 슬라이딩을 고려한 현수교의 시공단계별 해석을 수행하여 슬라이딩을 고려하지 않은 해석결과와 차이를 분석하였다. 슬라이딩을 고려한 해석을 통해 얻어진 결과는 구조물에 불리한 응답을 나타낼 수 있으므로 주케이블과 새들 사이의 슬라이딩을 고려한 해석은 필수적이다. 또한 본 연구의 슬라이딩 해석방법 및 해석결과는 이후 현수교의 설계와 시공시의 참고자료로 활용될 수 있다.