CFT 기둥 시스템

hank you

→ 설계조건상

기둥 사이즈의 한계

→ 기둥의 강성증대

→ 시공의 편의성

→ 기둥의 강성증대

→ 기둥의 강성증대

→ 기둥사이즈 축소

→ 강재물량 저감

→ 내화피복 절감

→ 시공의 편의성

․건축규모 : 지하1층, 지상9층 (연면적 28,503m2)

․강재 : SM490A, 콘크리트 240kgf/cm2

․기둥사이즈 : 각형, 406.4×406.4×19

․건축규모 : 지하6층, 지상40층 (연면적 43,000평)

․강재 : SM490A, 콘크리트 400kgf/cm2

․기둥사이즈 : 각형, 406.4×406.4×19

․건축규모 : 지하3층, 지상8층 (연면적 12,000평)

․강재 : SM490A, 콘크리트 400kgf/cm2

․기둥사이즈 : 각형, 400×400×16

․건축규모 : 지하2층, 지상7층(연면적 67.665)

․강재 : SM490A, 콘크리트 500kgf/cm2

․기둥사이즈 : 각형 700×700×25

․건축규모 : 지상2층 (연면적 16,000평)

․강재 : SM490A, 콘크리트 270kgf/cm2

․기둥사이즈 : 원형, 406.4×9

2002~2005

부산, 타워 베르빌 공사현장

CFT 기둥시스템의 적용 사례

삼성

Tpwer Palace Ⅲ

Sports Club

대우조선

종합기술센타

부산

우신하우스텔

삼성

메디칼센타

세일철강

물류센타

CFT 기둥시스템의 적용 사례

콘크리트 충전공법의 비교

서로의 장점을 최대한 이용.

구조 : 내력(Bending Moment/전단/압축)/강성/연성이 크다.

방화 : 내화 성능이 뛰어나다.

Cost : 경제성이 뛰어나다.

Concrete Filled Tubular System

구조 : 연성은 크나 강성이 작아 좌굴.

방화 : 내화 성능이 떨어진다.

Cost : 경제성이 약간 떨어진다

Steel System

구조 : 강성은 크나 전단내력/연성이 작다.

방화 : 내화 성능이 뛰어나다.

Cost : 경제성이 뛰어나다

Reinforced Concrete System

① 트레미관 공법 :

Con'c 재료분리 제거, Vibrator 겸용

①　강도 및 강성이 큰 강제가 단면의 최외선에 있어 합리적.

②　충전 Con'c 가 강관에 의해 구속되어 내력 및 연성이 향상됨.

또한, 고축력 상태에서의 변형 성능에도 뛰어남.

③　고강도 재료 ( Con'c, 철골 ) 로의 적용성이 높다.

④　번잡한 철근, 거푸집 공사가 불필요해 지며, 현장작업이 절약되어

생산성이 향상.

⑤　RC,SRC 단면이 Con'c 충전으로 인해 철근 상호 또는 철골과의

맞물림 관계로 커지는 것에 비해 컴팩트한 단면이 가능.

⑥　큰 스판, 고층 높이, 초고층 등의 대규모 구조에 높은 적용성.

RC, SRC 구조와 비교

CFT 시스템의 특징

② 써니호스 공법 :

Con'c 에의 공기흡입 방지

① 강관의 국부 좌굴이 충전 Con'c에 의해 억제되어 연성이 향상.

② 충전 Con'c 에 의해 강성이 증대.

③ 충전 Con'c 의 축압축 내력 및 열용량에 의해 내화성능이 향상.

④ 강관을 충전 Con'c 로 치환함으로써 비용이 절감.

⑤ 판 두께가 얇은 강관을 상요할 수 있어, 시공성, 경제성이 향상.

⑥ 충전 Con'c 가 강관 내부의 방청효과 ( 녹방지 효과 ) 를 발휘.

③ 압입공법 :

내부/관통형 다이아프램, 단위수량이 적은

고유동 Con'c 이용

Steel 구조와 비교

CFT 시스템의 특징

콘크리트 충전공법의 종류

철골튜브에 콘크리트가 충전된 기둥

일본에서 1959년부터 연구가 진행된 CFT 구조시스템은 변형성능과 내화성능이 우수하여 널리 사용되어 오고 있다.

콘크리트 채움 강관기둥과 철골보로 된 혼합구조에서 콘크리트는 부가적인 강도와 강성을 강관 기둥에 제공하며, 강관이 건축적인 이유로 노출되거나 콘크리트 타설에 따른 거푸집이 불필요해짐에 따를 경제성이 클 경우에 주로 사용된다. 내화성이 많이 요구되는 고층건물에서는 화재 시 건물을 지탱하는데 요구되는 모든 축하중을 강관의 도움 없이 강관 안의 콘크리트가 받도록 철근을 보강해서 설계하기도 한다.

또한, 기둥과 철골판 RC보로 된 유형은 강관기둥에 구조재와 거푸집의 이중역할을 하는 철골 U형 강판을 고력볼트로 연결하고, U형 강판 내측에 주근을 배근한 다음 기둥과 보에 콘크리트를 타설 함으로써 혼합구조에서 얻기 어려운 일체성을 확보하며 지진에 의한 동적거동에 뛰어난 감쇠성능을 보인다. 최근에 고강도 콘크리트의 채움 공법이 가능해 지면서 중고층에 이어 초고층에도 적용이 가능해 지고 있다.

1. 변형성능과 내화성능이 우수.

2. 콘크리트 채움 강관기둥과 철골 보로 된 혼합구조에서 콘크리트는 부가적인 강도와 강성을 강관 기둥에 제공.

3. 시공품질의 확보와 공기의 단축이 가능하기 때문에 고층건물의 기둥부재로 적합한 것으로 평가.

4. 혼합구조에서 얻기 어려운 일체성을 확보하며 지진에 의한 동적 거동에 뛰어난 감쇠성능.

관통 다이아프램 형식

기타 접합부 형식

내측 다이아프램 형식

CFT 기둥시스템의 구조 형식

각형기둥의 외측 다이아프램 형식

원형기둥의 외측 다이아프램 형식

각형 및 원형강관을 기둥으로 한 경우에는 강관이 면외변형을 일으키기 쉬우므로 강접합으로 설계할 경우 적절한 보강을 해야한다.

CFT 기둥시스템의 구조 형식

Concrete Filled steel Tube

CFT 기둥 시스템이란?

CFT 기둥시스템은

CFT 기둥 시스템

CFT 기둥시스템은 강관 내부에 콘크리트를 충전한 구조로서, 콘크리트의 재료적 특성과

철의 재료적 특성을 효율적으로 조합한 기둥시스템이다.

콘크리트는 압축력에는 매우 강하지만 인장력에는 취약한 특성이 있으며 철의 인장, 압축력에

모두 강하지만 국부좌굴에 취약한 특성을 지니고 있다.

이러한 두 가지 재료의 장단점이 잘 보완된 구조시스템의 대표적인 예가

철근콘크리트 구조라고 할 수 있으며 거기에서 진일보한 시스템이 CFT 기둥시스템이다.

출처: 삼성경제연구소/ 한국초고층건축기술포럼

Concrete Filled steel Tube

32061622

김병용

목 차

서 론: CFT 란?

CFT 기둥시스템의 특징

CFT 기둥시스템의 장/단점

CFT 기둥시스템의 구조 형식

CFT 기둥시스템의 적용 사례

한 번에 여러층의 콘크리트 타설 가능

축력에 대해 가장 경제적으로 저항

Steel Tube 는 내부의 콘크리트가 재워지기 전에 시공하중을 지지할 수 있음

가장 유효한 형태의 콘크리트와 철골 사용

크기에 따른 경제성의 한계가 있다

거푸집이 필요없다

형태 성형이 어렵다

장 점

내부 Con`c가 수축에 의해 구속력을 잃어버렸을 경우 steel에 좌굴이 일어날 수 있다

CFT 시스템의 장단점

접합부분이 어렵고 비싸다

방화를 위한 조치가 필요

단 점