스크랩 건축관련기사 아치형 구조물 -- 원더아치빌딩(Wonder Arch Building)

[김정수(민재아빠)대부]

1. 일 반 사 항

1.1 적용범위

본 시방서는 Trussless Arch Structure System 즉, 구조용 철골 트러스가 없는 아치형 구조물 또는 지붕구조물을 형성하는 구조물(원더 아치빌딩)의 제작 및 시공에 적용한다.

1.2 참조규격

본 시방서는 다음의 규격에 적합함을 원칙으로 하며 특별한 경우에는 특기시방서에 준한다.

(1) KS D 3512 냉간압연 강판 및 강대(JIS G 3141 , 1 ASTM A-366)

(2) KS D 3506 용융 아연도금 강판 및 강대(JIS G 3302, ASTM A-526)

(3) KS D 3520 도장용융 아연도금 강판 및 강대

(4) KS D 3503 일반 구조용 압연강재(JIS G 3101)

(5) KS D 3515 용접구조용 압연강재(JIS G 3106)

(6) KS B 1002 기계요소

1.3 시스템 설명

(1)원더빌딩은 아치형 쉘 (Arch Shell) 구조의 단위부재인 원더패널(Wonder Panel)을 시공될 현장 상황에 적합하도록 제작하여, 부재 연결에 적정한 규격의 파스너를 사용함으로서 구조용 아치를 시공하는 공법이다.

(2)System 구조는 이중 힌지(Two-Hinged) 아치구조 이므로 아치패널의 단면 및 치수는 패널들이 연결되어 형성되는 아치형의 구조물에 적정한 하중을 유지할 수 있도록 설계, 제작되어야 한다.

(3)아치구조를 형성하기 위한 반경 및 부재의 단면계수가 정확히 유지되도록 제작되어야 하며 풍하중(Wind Load), 고정하중(Dead Load), 특히 적설하중(Snow Load)에 충분히 견딜 수 있도록 제작, 시공되어야 한다.

(4)시공이 완료된 구조물은 기후의 변화에 대처할 능력이 있어야 하며, 특히 심한 진동이나 이로 인한 소음 발생이 없어야 한다.

(5)구조물에는 내구성을 보장할 수 있는 피막처리가 된 원자재를 사용하여 제작한다.

1.4 제출물 리스트

(1)제품자료 : 자재시방서, 원자재 검사보고서(Mill Test Certificate) 및 시방서에 적합함을 증명하는 제반 자료 등을 포함하여 제출한다.

(2) 시공도면(Shop Drawings) : 아래의 도면을 제출한다.

   1) 시공 평면도

   2) 시공 단면도

   3) 시공 입면도

   4) 시공 상세도

1.5 시스템 허용오차

(1)아치 구조물이 시공되는 기초의 폭과 길이는 중심선을 기준으로 ±10 ㎜ 이하이어야 한다.

(2)아치 구조물은 설계도서에 명시된 자중, 적설하중 및 풍하중에 견딜 수 있도록 제작, 시공되어야 하며, 시공된 후 구조물 또는 지붕중심선(Center Line)의 처짐(Deflection)이 시공 구조물의 폭(Span) 기준 1/300 이하이어야 한다.

(3)아치 구조물이 시공될 기초 또는 하부골조의 치수, 즉 폭과 길이의 허용오차는 설계된 치수의 0.1% 범위를 벗어나지 않아야 한다.

1.6 시공자격조건

금속구조물․창호공사업 등록업체로서 본 공사의 시공경험이 있는 업체.

2. 재 료

(1) KS D 3506 : 용융 아연도금 강판 및 강대

(2) KS D 3520 : 도장 용융 아연도금 강판 및 강대

(3) KS D 3503 : 일반 구조용 압연강재

(4) KS D 3515 : 용접 구조용 압연강재

2.2 구성품

(1)아치패널(Arch Panel)

   1)아치패널의 폭은 구조물의 종류, 시공지역, 건물의 용도 등에 의하여 결정되며 기본적으로 제작되는 규격은 857㎜, 914㎜, 1,168㎜의 3종류이다.  단, 구조물의 특성상 필요한 경우에는 구조계산을 통하여 적정한 치수의 폭으로 제작 할 수 있다.

   2)아치패널의 길이는 2,921㎜, 1,968㎜, 1,016㎜를 기본으로 하며 구조물의 설계도면에 준하여 적정한 길이로 제작하여 도면과 적합하도록 시공한다.

   3)아치패널의 기본규격 및 두께는 다음의 표를 기준으로 한다.

아치패널 두께	아치패널 폭	아치패널 길이	아치패널 골깊이	비   고
1.0 ㎜	857 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	200 ㎜
	914 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	235 ㎜
1.2 ㎜	857 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	200 ㎜
	914 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	235 ㎜
1.6 ㎜	914 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	235 ㎜
	1,168 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	355 ㎜
2.0 ㎜	1,168 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	355 ㎜
2.3 ㎜	1,168 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	355 ㎜
3.2 ㎜	1,168 ㎜	2,921 ㎜ 1,968 ㎜ 1,016 ㎜	355 ㎜

                                                                       (단위 : mm)

   4)아치패널을 제작하기 위하여 절단(Shearing) 가공이 완료된 원재료(Steel Plate)는 비틀림이나 휨, 또는 불필요한 구멍이 없어야 한다.

   5)아치패널을 제작하기 위하여 실시하는 펀칭(Punching)의 구멍간 간격 허용오차는 ±0.5㎜ 이내이다.

   6)Pre-forming 작업시 패널의 양측에 균일한 압력으로 프레싱(Pressing)함으로써 공정이 완료된 후 중심선을 기준으로 양측이 대칭이 되어야 한다.

   7)제작이 완료된 아치패널은 겹침 부분의 중심선 기준으로 패널의 간격이 610㎜를 유지하도록 제작되어야 한다.  이때 허용오차는 ±1.0㎜ 이내이다.

   8)제작이 완료된 아치패널의 겹침 부분의 제작반경(Radius)은 제작하는 자재의 두께에 준하여 시공이 용이하도록 변경되어야 한다.

   9)아치패널 완제품의 골 깊이는 제작 전 패널의 폭에 따라 다르며 폭 857㎜는 200㎜, 914㎜는 235㎜, 1,168㎜는 355㎜를 기준으로 한다.  이때 제작 허용오차는 ±0.5㎜ 이내이다.

(2)엔드 월(End Wall)

   1)엔드월을 제작하기 위한 원자재는 아치패널과 동일함을 원칙으로 하나 설계도면에 특별히 명기된 경우에는 도면에 준하여 제작한다.

   2)엔드월을 제작하기 위한 원자재의 치수, 두께, 형태 및 사양은 감독관으로부터 승인된 도면에 준하여 제작한다.

   3)엔드월을 제작하기 위하여 절단(Shearing) 가공이 완료된 원재료(Steel Plate)는 비틀림이나 휨, 또는 불필요한 구멍이 없어야 한다.

   4)엔드월을 제작하기 위하여 실시하는 펀칭(Punching)의 구멍간 간격 허용오차는 ±0.5㎜ 이내이다.

(3)잠 앵글(Jumb Angle)

   1)잠 앵글을 제작하기 위한 원자재의 기준 폭은 152㎜이고, 제작길이는 2,921㎜, 1,968㎜, 1,016㎜를 기본으로 한다.  특별한 경우 설계도면에 준하여 적정한 길이로 제작하여 도면과 적합하도록 시공한다.  이때 제작 허용오차는 ±1.0㎜ 이내로 한다.

   2)잠 앵글을 제작하기 위하여 절단(Shearing) 가공이 완료된 원재료(Steel Plate)는 비틀림이나 휨, 또는 불필요한 구멍이 없어야 한다.

   3)잠 앵글을 제작하기 위하여 실시하는 펀칭(Punching)의 구멍간 간격 허용오차는 ±0.5㎜ 이내이다.

(4)볼트, 너트, 와tu(Bolt, Nut & Washer)

   1)볼트를 제작하기 위한 주자재는 AL-1010(CH) 철선을 사용하여야 하며 볼트의 표면은 전기아연도금 처리되어야 한다.

   2)볼트의 규격은 다음을 기본으로 하며 설계상 특별한 경우에는 도면 또는 특기시방서에 따라 시공한다.

      가. 아치패널 폭 857㎜ : 8 x 25㎜

      나. 아치패널 폭 914㎜ : 8 x 25㎜

      다. 아치패널 폭이 1,168 ㎜ 이며 두께가 1.6㎜ 이하 : 9 x 25㎜

      라. 아치패널 폭이 1,168 ㎜ 이며 두께가 1.6㎜ 이상 : 12.5 x 50㎜

   3) 볼트 및 너트의 규격은 K.S. 또는 ANSI/ASME을 기준으로 한다.

(5)채광판 (Sky-Light)

   1)채광판의 주자재는 폴리에스텔 수지 및 Glass Fiber 이며 DFT 기준 두께는 설계도면 및 특기시방서, 내역서에 의하여 2.3㎜ 또는 3.0㎜중 하나로 제작한다.

   2)채광판의 골 겹침부분 및 볼트 Hole Pitch, 단면형태는 아치패널과 동일하며 시공 후 채광판 폭기준 볼트간 거리는 610㎜를 유지하여야 한다.  이때 허용오차는 ±1.0㎜ 이내이다. 

   3)채광판의 길이는 2,921㎜를 기준으로 한다.

   4)채광판의 인장강도는 400 kg/㎡ 이상이며 비중은 1.4 ～ 1.6, 투광율은 최소 60% 이상이어야 한다.

(6)E 채널 (E-Channel)

   1)E-채널을 제작에 사용되는 재료는 KS D 3503 제2종 또는 동등이상의 일반 구조용 압연강재를 사용한다.

   2)E-채널 제작시 벤딩(Bending) 각도는 도면 및 시공현장의 상황에 적합하도록 제작한다.  이때 제작 각도의 허용오차는 ±0.5˚ 이내이어야 한다.

(7)아치 베이스 커넥터(Arch Base-Connector)

   1)아치 베이스 커넥터 제작에 사용하는 자재는 KS D 3512 2종 또는 KS D 3503 2종에 해당되는 원자재를 사용한다.

   2)제작이 완료된 아치 베이스 커넥터의 길이는 3,050㎜를 유지하여야 하며 아치 시공시 5아치를 정확히 시공할 수 있어야 한다.

   3)아치 베이스 커넥터의 팬(Pan)과 플랜지(Flage)는 시공목적을 충족할만한 용접으로 연결되어야 하며, 아치패널 시공시 접합부의 탈락이나 아치패널의 이탈이 발생하지 않도록 정확하게 제작되어야 한다.

2.3. 부속재료

(1) 창문, 출입문, 벤치레이터(Ventilator) 및 기타 전항에 명시되지 않은 각종 부자재의 규격 및 형태는 시공도면 또는 특기 시방서에 준하여 제작한다.

2.4 자재 품질관리

(1)현장에 반입된 자재는 바닥에 닿지 않도록 적당한 받침목 위에 적치하며 특히 종이상자로 포장된 부자재는 빗물이나 강설에 노출되지 않도록 적절한 보양 처리하여 보관한다.

(2)자재의 적치시에는 인가된 자가 자재의 검사나 반입자재의 확인을 위한 통행에 지장이 없도록 정돈하며 통로를 확보한다.

(3)반입된 자재는 손상이 되지 않도록 주의를 기하여 취급하며 만약 불량품이나 파손품이 발견되면 즉시 반출하여 새것으로 교체하여야 한다.  또한 파손품은 타제품과 동일 장소에 보관하지 않도록 주의한다.

3. 시  공

3.1 시공조건 확인

(1)공사를 시작하기 전 바닥 또는 하부 골조의 치수 및 상태를 확인하여 시공 중 발생 가능한 문제점이 있는지를 사전에 확인한다.

(2)작업장의 제반 조건에 부적절한 부분이 있을 경우, 즉시 수정을 요구하며 완전히 개선되기 전에는 공사를 착수하지 않는다.

(3)시공을 시작함은 작업조건을 인수한 것으로 간주되므로 시공조건을 정확하고 완전하게 확인한 후 시공에 착수한다.

3.2 작업 준비

(1)앵커볼트(Anchor Bolt)의 시공위치, 아치패널의 시작위치 및 종료위치, 베이스 커넥터 또는 E-채널 시공위치 등을 확인하며 필요한 경우 먹줄을 설치한다.

(2)필요한 경우 시공위치에 해당 자재를 미리 운반하여 적치하여 시공의 원활함을 기한다.

3.3 시공순서 및 설치방법

(1)비계공사

   1)비계를 설치하기 전 시공도면에 의하여 위치별 높이를 확인한다.

   2)아치시공을 위하여 설치하는 비계는 이동이 가능하도록 시공하며 이동 중 전도가 발생하지 않도록 충분한 폭으로 설치한다.

   3)비계의 상부에 설치되는 작업발판은 안전상 문제가 없는 구조로 하며 시공 중 불안감이 조성되지 않도록 난간과 안전망을 설치하고, 특히 작업발판의 연결부위에는 가능한 한 단차를 작게 하여 안전한 작업여건을 조성한다.

(2)앵커 매설공사

   1)매설용 앵커볼트의 형태 및 치수는 설계도면에 따른다.

   2)앵커볼트에는 오물이나 흙, 강산성이나 강알칼리성 물질, 심한 녹이나 기타 앵커볼트의 고유 기능 수행에 유해한 물질이 부착되어 있지 않은 것을 사용한다.

   3)앵커볼트의 시공간격은 아치패널의 골간격(610㎜)과 동일하게 시공함을 원칙으로 한다.  단, 설계상 또는 시공상 특별한 경우에는 감독관과 상의하여 적정간격으로 시공할 수 있다.

   4)앵커볼트의 나사부분은 시공되는 바닥 또는 거더(Girder)의 콘크리트 상부 부분으로부터 일정한 높이로 수직 돌출되어야 하며 돌출길이는 구조적 기능을 충분하게 나타낼 수 있을 정도이어야 한다.

   5)앵커볼트의 나사부분은 규격에 적합한 간격을 유지하여야 하며 앵커볼트에 사용하는 너트는 들뜬 녹이나 유해물질이 부착되지 않은 제품을 사용한다.

   6)앵커볼트의 매설은 목공 또는 앵커볼트 매설에 풍부한 경험을 보유한 기능공이 시공하여야 한다.

   7)앵커볼트가 매설된 후 콘크리트가 충분히 양생될 때까지 앵커볼트에 심한 충격을 거나 다른 공정의 시공을 개시하지 않도록 주의하여야 한다.

(3)베이스 커넥터공사(Base-Connector)

   1)베이스 커넥터는 공장생산 및 현장시공을 원칙으로 한다.  단, 현장여건상 부득이 한 경우에는 감독관의 승인하에 현장제작 및 시공을 할 수 있다.

   2)베이스 커넥터의 치수 및 형태는 설계도면에 준한다.

   3)베이스 커넥터는 이미 매설된 앵커볼트와 일체가 되도록 전항에 명시된 너트로 충분히 조여야 한다.

   4)베이스 커넥터 팬 부분은 수평이 되도록 시공하며 커넥터 플랜지 부분은 시공 구조물에 따라 필요한 각도를 유지하여야 한다.  이때 각도의 허용오차는 ±0.5˚이하이어야 한다.

(4)E-채널공사

   1)E-채널은 설계도면에 의한 치수 및 형태를 유지하여야 하며, 공장생산 제품의 사용을 원칙으로 한다.  단, 현장여건상 부득이 한 경우에는 감독관의 승인하에 현장제작 및 시공을 할 수 있다.

   2)E-채널은 기 매설된 앵커볼트와 긴결히 연결되도록 와샤, 너트 등으로 설치되어야 한다.  하부구조가 철골 H-빔 거더 이거나 앵글 트러스인 경우에는 전항에 언급된 용접규정에 적합하도록 시공하여 하부구조와 긴결히 연결되도록 하여야 한다.  이때 용접으로 인하여 E-채널이 심하게 변형되거나 아치의 형성에 큰 지장을 주지 않도록 시공하여야 한다.

(5)아치패널공사

   1)아치패널의 치수, 형태 및 색상은 설계도면 또는 특기시방서에 준한다.

   2)아치패널을 시공하기 위하여 필요한 부자재는 볼트, 너트, 와셔, 수밀용 네오프렌 와셔(Neophrene Washer), 코킹 테이프(Caulking Tape) 등이며 설계상 또는 현장여건상 필요한 경우에는 타자재를 첨가하여 시공할 수 있다.  이때 첨가자재는 감독관의 승인을 받은 자재에 한하여 시공한다.

   3)수밀용 네오프렌 와셔는 각 볼트당 1개씩 필히 설치되어야 하며 아치연결 부분 중 패널 연결부분에는 아치패널 내외부에 각 1개씩 설치되어야 한다.

   4)코킹 테이프 시공위치는 패널 연결부분 중 볼트에 근접한 위치에 견고하고 정확하게 시공하여 주어진 기능을 충실히 나타낼 수 있도록 시공하여야 한다.  코킹 테이프의 연결부분에는 최소 5㎜ 이상의 겹침길이가 확보되어야 하며 시공 중 설치된 코킹 테이프가 이탈되지 않도록 주의하여야 한다.

   5)아치패널의 조립 시공은 양측 하부 기초부분과 연결하여 설치한 후 아치 중앙쪽을 향하여 1매씩 연결 조립하며 아치 중앙부의 패널이 최후에 조립 시공되도록 한다.

(6)엔드 월(End Wall)공사

   1)엔드 월의 치수, 형태 및 색상은 설계도면에 준한다.

   2)엔드 월 패널을 시공하기 위하여 필요한 부자재는 볼트, 너트, 와샤, 수밀용 네오프렌 와샤(Neophrene Washer), 코킹 테이프(Caulking Tape) 등이며 설계상 또는 현장여건상 필요한 경우에는 타자재를 첨가하여 시공할 수 있다.  이때 첨가자재는 감독관의 승인을 받은 자재에 한하여 시공한다.

   3)엔드 월의 시공 후 나타나는 연결선은 수직 및 수평을 이루어야 하며 이는 건물 중심선을 기준으로 좌우 대칭이 이루어지도록 시공한다.  단, 설계도면상 대칭이 아닌 경우는 도면에 준한다.

   4)엔드 월 공사중 네오프렌 와샤, 코킹 테이프 등의 시공은 전항 아치패널공사에 준한다.

(7)엔드 월 베이스 커넥터(End Wall Base Connector)공사

   1)엔드 월 베이스 커넥터의 치수 및 형태는 설계도면에 준한다.

   2)엔드 월 베이스 커넥터는 공장생산 및 현장시공을 원칙으로 한다.  단, 현장여건상 부득이 한 경우에는 감독관의 승인하에 현장제작 및 시공을 할 수 있다.

(8)벤틸레이터(Ventilator)공사

   1)벤틸레이터의 치수 및 형태는 설계도면에 준한다.

   2)벤틸레이터와 아치패널의 연결은 볼트 채움을 원칙으로 한다.  이때, 패널과 벤틸레이터의 연결부분에서 누수현상이 발생하지 않도록 주의하여 시공하여야 한다.

(9)개구부(Opening)공사

   1)개구부의 치수 및 형태는 설계도면에 준한다.

   2)개구부 상부 아치의 처짐 허용오차는 건물 폭의 1/150 이내이어야 하며 그 이상의 처짐을 방지하기 위하여 충분한 보강처리를 한다.

   3)개구부의 부자재는 아치패널 및 개구부와 일체가 되도록 볼트 또는 용접 등의 시공방법으로 긴결히 설치하여야 하며 부자재의 시공이 완료된 후 개구부는 수평, 수직을 유지하여야 한다.  단, 설계상 부득이한 경우에는 감독관의 승인을 얻은 후 설계도면에 준하여 시공한다.

3.4 최종검사 및 체크리스트(Check List)

(1)시공이 완료되면 시공업체 현장책임자는 시공 체크리스트에 의하여 시공상태를 최종 점검한다.

(2)시공 체크리스트에 의한 점검이 완료된 즉시 시공업체의 현장 책임자는 발주처의 감독관(또는 건설회사 현장소장)과 함께 건물의 전반적인 시공상태에 대하여 재점검한다.  이때 부적정한 시공부분이나 수정이 필요한 부분이 발견되면 시공업체는 즉시 이를 보완 시공한 후 감독관의 재검사를 받아 완전하다는 판단이 있을 때까지 반복 보완한다.

(3)건물의 인수 인계가 완료되면 건물 사용상 주의사항 등을 인수자에게 충분히 설명하여 시공목적을 충족할 수 있도록 한다.

(4)시공이 완료되어 현장에서 철수할 경우 철저히 정리 정돈하며, 투입된 시공기계, 공구, 잔여자재 및 폐기물은 신속히 현장 외부로 반출하여 후속공정에 방해가 되지 않도록 한다.