Ⅰ. 일반 사항

  Ⅱ. 구조 검토

  Ⅲ. 3차원 상세 구조해석

  Ⅳ. 검토 결과

Ⅰ. 일반 사항 ✍️

1. 검토 개요 및 주의사항

$\quad$

본 검토 보고서는 시스템 비계에 대한 구조 안전성 검토를 위한 것임.

$\quad$

시스템 비계의 하부구조는 충분한 지지력을 확보한 것으로 가정하고 구조검토를 실시 하였음.

$\quad$

① 시공사에서 제시한 시공조건 및 도면을 근거로 검토하였음. 따라서, 현장 여건이 변경되는 경우에는 반드시 검토자와 협의 후 시공한다.

$\quad$

② 본 공사는 "5. 적용기준 및 참고문헌"에 제시된 설계기준 및 시공기준을 따라 시공하며, 가시설물에 적용되는 각종 안전작업지침 및 설치지침에 따라 시공한다.

$\quad$

③ 모든 재료적 성능은 검토서에 표기된 동등 이상의 제품을 확인하고 설치한다.

$\quad$

④ 구조물 전체 외부에 설치되는 비계 구조물 중에서 높이와 간격이 가장 불리한 일부 구간에 대하여 안정성 검토를 수행함.

$\quad$

⑤ 풍하중 기본풍속 28m/s, 지표면조도구분 C를 기준으로 검토하며, 산업안전보건기준에 관한 규칙 제383조에 의해 풍속 10m/s 이상일 경우 작업을 금지한다.

$\quad$

⑥ 비계 외부 난간 설치구간의 보호망은 충실률 0.3으로 검토함.

$\quad$

⑦ 벽 연결용 철물은 영구 구조물에 고정되는 조건으로 검토함.

$\quad$

⑧ 벽 연결용 철물은 수직재와 수평재의 교차부에서 비계면에 대하여 직각이 되도록 하여 수직재에 설치하고, 비계의 최상단과 가장자리 끝에도 벽 이음재를 설치한다.

$\quad$

⑨ 받침철물의 압축하중은 40kN 이상으로 설치한다.

$\quad$

⑩ 비계 기둥에는 미끄러지거나 침하하는 것을 방지하기 위하여 밑받침 철물을 사용하거나 깔판, 깔목 등을 사용하고, 밑둥잡이 등의 조치를 한다.

$\quad$

⑪ 설치되는 바닥은 시방기준에 적합하도록 하여 기초에 안전하게 전달할 수 있는 조건으로 검토함.

$\quad$

⑫ 적재는 집중적재를 하지 않고 분산하여 적재하고, 작업하중과 적재하중을 포함하여 허용이내로 적재한다.

2. 사용부재 제원

$\quad$ 1) 장선

$\quad$ 2) 띠장

$\quad$ 3) 수직재

$\quad$ 4) 수평재

$\quad$ 5) 가새재

3. 설계 일반사항

$\qquad$

￭ 비계 및 안전시설물의 설계는 KDS 14 30 00 (허용응력설계법)에 따른다.

$\qquad$

￭ 비계 및 안전시설물에 사용되는 부속품의 안전율(극한하중에 대한 허용하중의 비를 말하며, 극한하중은 인장 및 압축성능을 의미함)은 인장 2, 휨 2, 전단 3, 압축 3을 적용한다.

$\qquad$

￭ 비계에 사용되는 와이어 로프 및 강선의 안전율은 10 이상이어야 한다.

$\qquad$

￭ 비계 및 안전시설물의 설계는 시공 등을 고려하여 적정한 형식과 재료를 선택하고, 작용되는 하중을 안전하게 기초에 전달하도록 하여야 한다.

$\qquad$

￭ 비계에 간이 크레인, 콘크리트 타설장비 등을 설치하는 경우는 운반하중으로 인한 전도 모멘트에 대하여 안전하도록 하여야 한다.

$\qquad$

￭ 비계가 설치되는 하부 기초설계는 KDS 21 50 00(3.3)에 따른다.

4. 설계하중 및 하중조합

$\qquad$ ① 고정하중 (D)

$\quad \qquad$ ➣ 수직재, 수평재, 가새재, 안전난간 등의 자중

$\quad \qquad$ ➣ 작업발판의 고정하중 : 0.2kN/m² 이상 적용

$\qquad$ ② 작업하중 (L$_i$) (근로자와 근로자가 사용하는 자재, 공구 등을 포함)

$\quad \qquad$ ➣ 통로의 역할을 하는 비계와 가벼운 공구만을 필요로 하는 경작업 : 1.25kN/m² 이상

$\quad \qquad$ ➣ 공사용 자재의 적재를 필요로 하는 중작업 : 2.5kN/m² 이상

$\quad \qquad$ ➣ 돌 붙임 공사 등과 같이 자재가 무거운 작업 : 3.5kN/m² 이상

$\qquad$ ① 풍하중에 대한 영향과 연직하중의 5% 적용

$\quad \qquad$ ➣ 단, 수평하중과 풍하중의 동시 작용은 고려하지 않는다.

$\qquad$ ② 이동식 비계의 전도에 대한 안전성 검토를 위해 최상단 작업발판에 0.3kN의 수평하중을 적용한다.

$\qquad$ ③ 수평하중은 비계 설치면에 대하여 X방향 및 Y방향에 대하여 각각 적용한다.

$\qquad$ ① 이 기준에서 규정한 사항 이외의 경우에는 KDS 41 12 00에 따른다.

$\qquad$ ② 가시설물의 재현기간에 따른 중요도계수($\small I_{w}$)는 KDS 21 50 00(1.6.4(2))에 따른다.

$\qquad$ ③ 안전시설물의 풍력계수($\small C_{f}$)는 충실률에 따라 KDS 21 60 00(1.6.4(3))와 같이 산정한다.

$\qquad$ ➣ 거푸집 및 동바리, 비계 및 안전시설물 설계 시 하중조합 및 허용응력증가계수는 다음과 같이 적용한다.

5. 적용기준 및 참고문헌

$\quad$ ￭ 가시설물 설계 일반사항 (KDS 21 10 00 : 2024, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 비계 및 안전시설물 설계기준 (KDS 21 60 00 : 2025, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 강구조 설계 일반사항(허용응력설계법) (KDS 14 30 05 : 2019, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) (KDS 14 30 10 : 2019, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 건축물 설계하중 (KDS 41 12 00 : 2022, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 가설공사 일반사항 (KCS 21 10 00 : 2022, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 비계공사 일반사항 (KCS 21 60 05 : 2025, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 비계 (KCS 21 60 10 : 2025, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 작업발판 및 통로 (KCS 21 60 15 : 2025, 국토교통부)

$\quad$ ￭ 건설기술진흥법 시행령 제101조의2 (가설구조물의 구조적 안전성 확인 — 높이 5m 이상 거푸집·동바리, 31m 이상 비계)

$\quad$ ￭ 건설공사 안전관리 업무수행 지침 (국토교통부고시 제2022-791호)

$\quad$ ￭ 방호장치 안전인증 고시 별표 16 — 파이프 서포트 및 동바리용 부재의 성능기준 및 시험방법 (고용노동부)

$\quad$ ￭ 가설공사 표준안전 작업지침 (고용노동부고시 제2020-3호)

$\quad$ ￭ 시스템 비계 안전작업 지침 (KOSHA GUIDE, 한국산업안전보건공단)

$\quad$ ￭ 산업안전보건기준에 관한 규칙 제2편 제4장 거푸집 및 동바리 제328조~제334조 (고용노동부)

Ⅱ. 구조 검토 ✍️

1. 설계조건

$\quad$ ✦ 수직재 간격 (작업발판 규격)

$\qquad$ ￭ 장선방향 간격 : 598 mm

$\qquad$ ￭ 띠장방향 간격 : 1,817 mm (= 수평재 좌굴길이)

$\quad$ ✦ 수평재 간격 (작업발판 규격)

$\qquad$ ￭ 기준층 높이 : 1,900 mm (= 수직재 좌굴길이)

$\qquad$ ￭ 최하층 높이 : 400 mm

$\quad$ ✦ 벽연결용 철물 설치 간격

$\qquad$ ￭ 띠장방향 : 3,634 mm

$\qquad$ ￭ 높이방향 : 2,300 mm (처음 간격), 3,800 mm

$\quad$ ✦ 비계 스팬 : 598 mm × 18,170 mm × 11,800 mm

$\quad$                 [장선방향 길이 × 띠장방향 길이 × 높이]

$\quad$ ✦ 작업발판 중량 : 0.20 kN/m²

$\quad$ ✦ 작업하중 : 2.50 kN/m² (중작업)

2. 설계하중 산정

$\qquad$ ➣ 고정하중은 비계 자중과 작업발판의 자중을 합한 하중이다.

$\quad \qquad$ ￭ 비계 자중은 수평하중 산정 및 수직재 검토시 필요함

$\qquad$

➣ 작업하중은 근로자와 근로자가 사용하는 자재, 공구 등을 포함하며, 경작업, 중작업, 돌 붙입 공사 등과 같이 구분하여 적용한다.

$\qquad$ ➣ 발판, 장선, 띠장 검토를 위한 연직하중 산정

$\qquad$

*작업하중은 경작업에 대해서는 1.25kN/m² 이상, 중작업에 대해서는 2.5kN/m² 이상, 돌 붙임 공사 등 무거운 작업인 경우 3.5kN/m² 이상 적용

$\qquad$ ➣ 수평하중 산정 및 수직재 검토를 위한 연직하중 산정

$\qquad$

$\,$ ➣ 수평하중은 연직하중의 5%에 해당하는 수평하중의 영향과 풍하중에 대한 영향 중에 큰 값의 하중에 대해서 검토한다.

$\quad \qquad$ ① 연직하중의 5% : 5.9 kN × 5% = 0.29 kN ( = H$_{x}$ = H$_{y}$)

$\quad \qquad$ ② 풍하중

$\qquad \qquad$ ￭ X방향 : H$_x$ = $q_f$ × 띠장방향 간격 × 기준층 높이 = 0.023 × 1.82 × 1.90 = 0.08 kN

$\qquad \qquad$ ￭ Y방향 : H$_y$ = $q_f$ × 장선방향 간격 × 기준층 높이 = 0.023 × 0.60 × 1.90 = 0.03 kN

$\quad \qquad$ ✦ 위의 ①, ②중에서 큰 값 ∴ H$_x$ = 0.29 kN, H$_y$ = 0.29 kN

$\qquad$ 기준높이 $\small H$에서의 속도압($\small q_H$)은 다음과 같이 산정한다.

$\qquad$ ➣ $q_{H} \; = \; \large{\frac{1}2} \small \, \rho \, V^2_H$ [N/m$^2$] $\; = \; \large{\frac{1}2} \small × 1.225 × 17.3^2$ [N/m$^2$] = 182.7 N/m$^2$ = 0.183 kN/m$^2$

$\quad \qquad$ ￭ $\rho$ : 공기밀도로써 균일하게 1.225 kg/m$^3$으로 한다.

$\quad \qquad$ ￭ $\small V_H$ : 설계풍속 [m/s] [5.5.1]

$\qquad$ ➣ $\small{V_{H} \; = \; V_0 \, K_D \, K_{zr} \, K_{zt} \, I_w(T)}$ [m/s] = 28.0 × 1.00 × 1.03 × 1.00 × 0.60 = 17.3 m/s

$\qquad$ ➣ 풍속고도분포계수($\small K_{zr}$)

$\quad \qquad$ ￭ 표 5.5-1 지표면조도구분

$\quad \qquad$ ￭ 표 5.5-2 평탄한 지역에 대한 풍속고도분포계수 $\small K_{zr}$

$\quad \qquad$ ￭ 표 5.5-3 $\small z_b, Z_g, \alpha$

$\quad \qquad$ ⇒ 지표면조도구분이 C이고, 높이 $\small z_{b}$(10.0m) ≤ z(11.8m) ≤ $\small Z_{g}$(350.0m) 이므로

$\quad \qquad$ ∴ $\small K_{zr} = 0.71 z^{\alpha} = 0.71 × 11.8^{0.15}$ = 1.03

$\quad \qquad$ ￭ 존치기간(N)이 1년 이하의 경우에는 0.60을 적용하고, 이 외 기간에 대해서는 다음 식에 의해 산정.

$\quad \qquad$ ￭ $\small I_w = 0.56 + 0.1 \ln(T_w)$

$\quad \qquad$ ￭ $\small T_{w} \; = \; \large{\frac{1}{1 \,-\, (P)^\frac{1}{N}} }$

$\quad \qquad$ ￭ $\small T_w$ : 재현기간(년), $\quad \small N$ : 가시설물의 존치기간(년), $\quad \small P$ : 비초과 확률(60%)

$\quad \qquad$ ⇒ 존치기간(N)이 1년 이하이므로

$\quad \qquad$ ∴ $\small I_{W}$ = 0.60

$\qquad$

대부분 건축구조물의 풍방향 고유진동수($\small n_D$)가 1Hz를 초과하기 때문에, 바람에 의한 동적 효과를 무시할 수 있는 강체 건축구조물로 볼 수 있다.

$\qquad$ ➣ $\small{G_D = 1 + 4 \, \gamma_D \sqrt{B_D} } = 1 + 4 × 0.316 × \sqrt{0.737} = 2.085$

$\quad \qquad$ ￭ $\small \gamma_D$ : 풍속변동계수 [식 5.6-1.c]

$\quad \qquad$ ￭ $\small B_D$ : 비공진계수 [식 5.6-1.d]

$\qquad$ ➣ $\small \gamma_D = \left( \large{\frac{3 + 3\alpha}{2 + \alpha} } \right) I_H = \left( \large{\frac{3 + 3 × 0.15}{2 + 0.15} } \right) \small × 0.197 = 0.316 $

$\quad \qquad$ ￭ $\small I_H$ : 기준높이(H)에서의 난류강도 [식 5.5-3.a]

$\quad \qquad$ ￭ $I_H = \begin{cases} {\small 0.1 \left( \large \frac{H}{Z_g} \right)^{-\alpha - 0.05} } & \small \text{for} & \small z_b < H ≤ Z_g \\[12pt] {\small 0.1 \left( \large \frac{z_b}{Z_g} \right)^{-\alpha - 0.05} } & \small \text{for} & \small H ≤ z_b \end{cases}$

$\quad \qquad$ ⇒ $\small z_b < H ≤ Z_g$ 이므로

$\quad \qquad$ ∴ $\small I_{H} = 0.1 \left( \large \frac{H}{Z_g} \right)^{-\alpha - 0.05} = 0.1 × \left( \large \frac{11.8}{350.0} \right)^{-0.15 - 0.05} = 0.197$

$\qquad$ ➣ $\small B_D = 1 - \left[ \large{\frac{1}{\left[ 1 \; + \; 5.1 \left( \frac{L_H}{\sqrt{HB}} \right)^{1.3} \left( \frac{B}{H} \right)^{k} \right]^\frac{1}{3} } } \right] = 0.737 $

$\quad \qquad$ ￭ $\small L_H$ : 기준높이(H)에서의 난류스케일(m) [식 5.6-1.e]

$\quad \qquad$ ￭ $L_H = \begin{cases} {\small 100 \left( \large \frac{H}{30} \right)^{0.5} } & \small \text{for} & \small 30m < H ≤ Z_g \\[12pt] \small 100 & \small \text{for} & \small H ≤ 30m \end{cases}$

$\quad \qquad$ ⇒ $\small H ≤ 30m$ 이므로

$\quad \qquad$ ∴ $\small L_{H} = 100.0$

$\quad \qquad$ ￭ $k = \begin{cases} {\small 0.33} & \small \text{for} & \small H ≥ B \\[12pt] \small -0.33 & \small \text{for} & \small{H < B} \end{cases}$

$\quad \qquad$ ⇒ $\small H < B$ 이므로

$\quad \qquad$ ∴ $\small k = -0.33$

$\qquad$

세장한 부재들로 이루어져 충실률이 낮고 보호망이나 패널 등을 붙여서 사용하는 안전 시설물의 풍력계수는 충실률에 따라 다음과 같이 산정한다.

$\qquad$ ➣ $\small{C_f = (0.11 + 0.09\, \gamma + 0.945 C_0 R)F }$ = (0.11 + 0.09×0.70 + 0.945×0.50×0.59)×1.00 = 0.453

$\quad \qquad$ ￭ $\small \gamma$ = 0.70 : 보호망, 네트 등의 풍력저감계수

$\quad \qquad$ ￭ $\small C_0$ = 0.50 : 안전시설물의 기본풍력계수

$\quad \qquad$ ￭ $\small R_{sh} = 0.5813 + 0.013(l/h) - 0.0001(l/h)^{2}$ = 0.59 : 안전시설물의 형상보정계수

$\quad \qquad$ ￭ $\small F = 1.0$ : 비계 위치에 대한 보정계수 (독립적으로 지지되는 비계, 표 1.6-2)

$\quad \qquad$ ￭ $\small F = -1.0$ : 비계 위치에 대한 보정계수 (부압 최댓값 사용)

$\qquad$

상시(작업 중)에는 보호망이 설치된 상태에서 작업중지 풍속 10 m/s를, 태풍시에는 보호망을 제거한 상태에서 지역 기본풍속 28 m/s를 원형부재 투영면적(Cf = 1.2)에 적용하며, 두 설계풍압 중 큰 값을 LC2(D+W)에 사용한다.

$\quad \qquad$ *태풍시 부재 투영면적비 φ_m = (d_v·L_h + d_h·L_w) / (L_w·L_h) = (48.6×1,900 + 42.7×1,817) / (1,817×1,900) = 0.049 — 한 베이(L_w×L_h)당 수직재 1본 + 수평재 1본의 직경 × 길이

3. 사용부재 및 설치간격

4. 작업발판 검토

$\quad$ 1) 개요

$\qquad$ ➣ 등분포 하중을 받는 단순보로 계산한다.

$\qquad$ ➣ 작업발판 치수 : 598 mm × 1,817 mm

$\qquad$ ➣ P$_a$ = 11 N/mm × 598 mm = 6,578 N

$\quad \qquad$ ￭ 작업발판의 휨강도 (P$_a$) = 안전인증기준 [N/mm] × 나비 [장선방향 길이, mm]

$\quad$ 2) 작업발판에 재하되는 하중

$\qquad$ ➣ $w$ = 설계하중 × 장선방향 길이

$\qquad$ ➣ $w$ = 0.0027 N/mm² × 598 mm = 1.61 N/mm

$\quad$ 3) 휨강도 검토

$\qquad$ ➣ $M_{max} \; = \; \large{\frac{w L_w^2}{8}} \normalsize \; = \; \large{\frac{1.61 × 1,817^2}{8} }$ = 0.67 kN•m

$\qquad$ ➣ $M_{a} \; = \; \large{\frac{P_a L_w}{4}} \normalsize \; = \; \large{\frac{6,578 × 1,817}{4} }$ = 2.99 kN•m

5. 장선 검토

$\quad$ 1) 개요

$\qquad$ ➣ 등분포 하중을 받는 단순보로 계산한다.

$\qquad$ ➣ $\textcolor{magenta}{L_j \; = 598 \rm{\; mm}}$

$\quad$ 2) 장선에 재하되는 하중

$\qquad$ ➣ $w$ = 설계 하중 x $\textcolor{green}{L_w}$

$\qquad$ ➣ $\small{ w = 0.0027 }$ N/mm² x 1,817 mm = 4.91 N/mm

$\quad$ 3) 응력 검토

$\qquad$ ① 휨응력 검토

$\quad \qquad$ ✦ $M_{max} \; = \; \large{\frac{ w \textcolor{magenta}{L_j}^2 } {8} } \normalsize \; = \;$ $\large{\frac{ 4.91 × 598^2}{8} } \normalsize \; = \;$ 219,296.2 N•mm

$\qquad$ ② 전단응력 검토

$\quad \qquad$ ✦ $V_{max} \; = \; \large{\frac{ w \textcolor{magenta}{L_j} }{2}} \normalsize \; = \;$ $\large{\frac{ 4.9059 × 598}{2} } \normalsize \; = \;$ 1,466.9 N

$\quad$ 4) 변형 검토

$\qquad$ ✦ $\delta_{max} \;= \; \large{\frac{5\, w \textcolor{magenta}{L_j}^4}{384\,E\,I}} \normalsize{\; = \;}$ $\large{\frac{5 × 4.9059 × 598^4}{384 × 210,000 × 57,561 } } \normalsize \; = \;$ 0.68 mm

$\qquad$ ✦ 허용변위 : $\delta_a \;= \; \large{\frac{\textcolor{magenta}{L_j}}{100}} \normalsize{\; = \;} \large \frac{598}{100} \small = 5.98$ mm

6. 띠장 검토

$\quad$ 1) 개요

$\qquad$ ➣ 등분포 하중을 받는 단순보로 계산한다.

$\qquad$ ➣ $\textcolor{green}{L_w \; = 1,817 \rm{\; mm}}$

$\quad$ 2) 띠장에 재하되는 하중

$\qquad$ ➣ $w$ = 설계 하중 x $\textcolor{magenta}{L_j} / 2$

$\qquad$ ➣ $\small{ w = 0.0027 }$ N/mm² x 598 mm / 2 = 0.81 N/mm

$\quad$ 3) 응력 검토

$\qquad$ ① 휨응력 검토

$\quad \qquad$ ✦ $M_{max} \; = \; \large{\frac{ w \textcolor{green}{L_w}^2 } {8} } \normalsize \; = \;$ $\large{\frac{ 0.81 × 1,817^2}{8} } \normalsize \; = \;$ 333,161.5 N•mm

$\qquad$ ② 전단응력 검토

$\quad \qquad$ ✦ $V_{max} \; = \; \large{\frac{ w \textcolor{green}{L_w} }{2}} \normalsize \; = \;$ $\large{\frac{ 0.8073 × 1,817}{2} } \normalsize \; = \;$ 733.4 N

$\quad$ 4) 변형 검토

$\qquad$ ✦ $\delta_{max} \;= \; \large{\frac{5\, w \textcolor{green}{L_w}^4}{384\,E\,I}} \normalsize{\; = \;}$ $\large{\frac{5 × 0.8073 × 1,817^4}{384 × 210,000 × 57,561 } } \normalsize \; = \;$ 9.48 mm

$\qquad$ ✦ 허용변위 : $\delta_a \;= \; \large{\frac{\textcolor{green}{L_w}}{100}} \normalsize{\; = \;} \large \frac{1,817}{100} \small = 18.17$ mm

7. 수직재 검토

$\quad$ 1) 1본당 작용하중 (P)

$\qquad$ ➣ P = 3.7 kN/EA   [Ⅱ. 2 설계하중 산정 참조]

$\quad \qquad$ ￭ $\small{KL_v} = $ 1,900.0 mm

$\qquad$ ➣ 세장비

$\qquad$ ➣ 한계 세장비

$\quad \qquad$ ￭ $C_c = \large\sqrt{\frac{2 \pi^2 E}{F_y}}$ = $\large\sqrt{\frac{2 \pi^2 × 210,000}{355.0}}$ = 108.1

$\qquad$ ➣ $\lambda = \large{\frac{KL_v}{r} \normalsize \; \geq \; C_c}$ 이므로

$\quad \qquad$ ￭ $F_{ca} = {\large{\frac{12 \pi^2 E}{23 (KL/r)^2} } } \normalsize \; = \;$80.8 MPa

$\quad \qquad$ *KDS 21 50 00 : 2024 표 2.6-2 수직재 (2종 : 바깥지름 48.3 이상 60.2 mm 미만) · 허용하중 = 압축성능 / 안전율(표 1.8-1 조립식 2.5, 비계 표 3.1-1 압축 3)

$\quad \qquad$ ￭ $F_{c2} = \large\frac{P_{max} / S.F}{A} \normalsize = \large\frac{ 30.0 \times 10^3 / 3 }{ 320.7 } \normalsize$ = 31.2 MPa

$\quad \qquad$ ￭ ∴ $F_c = \min(F_{c1}, F_{c2}) = \min(80.8,\; 31.2)$ = 31.2 MPa   [압축성능 지배]

$\quad \qquad$ *P_max = 압축성능(안전인증·시험성적) · 인장, 휨 안전율 2.0, 전단, 압축 안전율 3.0 적용 (표 3.1-1)

8. 수평재(띠장) 검토

$\quad$ 1) 수평하중 (H)

$\qquad$ ➣ X방향 수평하중 (H$_{x}$) = 0.29 kN

$\qquad$ ➣ Y방향 수평하중 (H$_{y}$) = 0.29 kN

$\quad \qquad$ ￭ $\small{KL_h} = $ 1,817.0 mm

$\qquad$ ➣ 세장비

$\qquad$ ➣ 한계 세장비

$\quad \qquad$ ￭ $C_c = \large\sqrt{\frac{2 \pi^2 E}{F_y}}$ = $\large\sqrt{\frac{2 \pi^2 × 210,000}{235.0}}$ = 132.8

$\qquad$ ➣ $\lambda = \large{\frac{KL_h}{r} \normalsize \; \leq \; C_c}$ 이므로

$\quad \qquad$ ￭ $F_{ca} = {\large{\frac{\left[1 - \large\frac{(KL/r)^2}{2 C_c^2}\right] F_y}{\large\frac{5}{3} + \frac{3 (KL/r)}{8 C_c} - \frac{(KL/r)^3}{8 C_c^3}} } } \normalsize \; = \;$66.8 MPa

$\quad \qquad$ *KDS 21 50 00 : 2024 표 2.6-3 가새재 (수평재는 기준에 성능이 없어 가새재 준용) · 허용하중 = 압축성능 / 안전율(표 1.8-1 조립식 2.5, 비계 표 3.1-1 압축 3)

$\quad \qquad$ ￭ $F_{c2} = \large\frac{P_{max} / S.F}{A} \normalsize = \large\frac{ 12.0 \times 10^3 / 3 }{ 279.9 } \normalsize$ = 14.3 MPa

$\quad \qquad$ ￭ ∴ $F_c = \min(F_{c1}, F_{c2}) = \min(66.8,\; 14.3)$ = 14.3 MPa   [압축성능 지배]

$\quad \qquad$ *P_max = 압축성능(안전인증·시험성적) · 인장, 휨 안전율 2.0, 전단, 압축 안전율 3.0 적용 (표 3.1-1)

9. 가새재 검토

$\quad$ 1) 수평하중 (H)

$\qquad$ ➣ X방향 수평하중 (H$_{x}$) = 0.29 kN

$\qquad$ ➣ Y방향 수평하중 (H$_{y}$) = 0.29 kN

$\quad \qquad$ ￭ $\small{KL_d} = $ $\small{\sqrt{ 1,900^2 + 1,817^2 } }$ = 2,629.0 mm

$\qquad$ ➣ 세장비

$\qquad$ ➣ 한계 세장비

$\quad \qquad$ ￭ $C_c = \large\sqrt{\frac{2 \pi^2 E}{F_y}}$ = $\large\sqrt{\frac{2 \pi^2 × 210,000}{235.0}}$ = 132.8

$\qquad$ ➣ $\lambda = \large{\frac{KL_d}{r} \normalsize \; \geq \; C_c}$ 이므로

$\quad \qquad$ ￭ $F_{ca} = {\large{\frac{12 \pi^2 E}{23 (KL/r)^2} } } \normalsize \; = \;$32.2 MPa

$\quad \qquad$ *KDS 21 50 00 : 2024 표 2.6-3 가새재 · 허용하중 = 압축성능 / 안전율(표 1.8-1 조립식 2.5, 비계 표 3.1-1 압축 3)

$\quad \qquad$ ￭ $F_{c2} = \large\frac{P_{max} / S.F}{A} \normalsize = \large\frac{ 8.0 \times 10^3 / 3 }{ 279.9 } \normalsize$ = 9.5 MPa

$\quad \qquad$ ￭ ∴ $F_c = \min(F_{c1}, F_{c2}) = \min(32.2,\; 9.5)$ = 9.5 MPa   [압축성능 지배]

$\quad \qquad$ *P_max = 압축성능(안전인증·시험성적) · 인장, 휨 안전율 2.0, 전단, 압축 안전율 3.0 적용 (표 3.1-1)

$\quad \qquad$ **가새재의 최대 각도(60°)를 고려 — 부재 축력 = H / cos60°, 성능 × cos60°

10. 벽연결용 철물 및 받침철물 검토

$\quad$ 1) 벽연결용 철물 설치 간격

$\qquad$ ➣ 띠장방향 : 3,634 mm

$\qquad$ ➣ 높이방향 : 3,800 mm (최대 간격)

$\quad$ 2) 풍하중에 의한 벽연결용 철물 압축력 및 인장력

$\qquad$ ➣ 압축력, 인장력 중에서 최대값

$\qquad$ ➣ $\small{{P_w}}$ = 설계풍압 x 면적 / 허용응력증가계수* = $\small{{p_f}}$ x 띠장방향 간격 x 높이방향 간격 / 1.25

$\quad \qquad$ ￭ $\small{P_w}$ = 0.023 kN/m² x 3.6 m x 3.8 m / 1.25 = 0.2 kN

$\quad \qquad$ *풍하중 고려시 허용응력증가계수 1.25 적용

$\qquad$ ➣ 벽연결용 철물의 압축성능 및 인장성능 : 9.81 kN

$\quad \qquad$ *인장 안전율 2.0, 압축 안전율 3.0에서 최댓값 적용

$\qquad$ ➣ 허용하중 (표 3.1-1) $\; : \;$ 압축(풍 압력) 9.81 / 3.0 = 3.27 kN $\;·\;$ 인장(풍 흡입) 9.81 / 2.0 = 4.91 kN $\quad$ → $\;$ P$_w$ = 0.25 kN ≤ 3.27 kN (압축 지배)

$\quad \qquad$ *3차원 해석의 벽이음 최대 반력은 7절(해석 결과)에 병기 — 분담면적식(위)이 보수적

$\qquad$ ➣ 받침철물의 압축성능 : 40.0 kN (KDS 21 50 00 표 2.7-1 조절형 40 kN · 시험성적서 값 입력 시 그 값)

$\quad \qquad$ *압축 안전율 3.0 적용

Ⅲ. 3차원 상세 구조해석 🎯

1. 하중 조합 (Load Case)

$\quad$ ✦ LC1 : 고정하중 + 작업하중 + 수평하중

$\quad$ ✦ LC2 : 고정하중 + 풍하중     (허용응력 증가계수 : 1.25)

$\quad$ ✦ 부재 검토 : 축력(F$_c$ = min(세장비, 압축성능)) · 휨(0.66F$_y$) · 전단(0.40F$_y$) · 조합력(좌굴·응력 안전성)

$\quad$ ✦ 연결조건 : 수평재·가새재 단부 힌지 + 받침부 힌지 (KDS 21 60 00 1.8 (3)·(6)·(7)) [작업발판 다이어프램] · 받침철물: 잭베이스 나사봉 φ34 × 400 mm 부재(돌출 ≤ 2/3, KCS 21 60 10 3.2.2 (3)) + 밑둥 수평재 400 mm · 풍하중(LC2) 전 층 절점 분담 재하(면적 = Ⅱ장 동일) · 연직: 발판 자중 0.20 kN/m² 전 7층 + 작업하중 2.50 kN/m² 최상단 1개 단(KDS 21 60 00 1.6.2 ④), 수평 5%는 각 층 연직하중 비례·X·Y 동시 재하(1.6.3 — 규정은 방향별 각각, 동시는 안전측) · 연직하중 분담면적(가장자리 ½·모서리 ¼ — Ⅱ장 수직재 검토는 관행대로 1칸 전량 유지) · 가새: 외면 전 단, 3칸(5.5 m)마다 — 수직재 연속, 받침부·벽연결철물 경계조건 포함

2. 변위 및 응력 검토

$\quad$ 1) 수직변위 검토 (절대 최댓값)

$\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,$ *LC2의 경우 허용응력 증가계수 1.25를 고려한다. (변위값/1.25)

$\quad$ 2) 등가응력 검토 (절대 최댓값)

$\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,$ *LC2의 경우 허용응력 증가계수 1.25를 고려한다. (응력값/1.25)

3. 단면력 집계

$\quad$ 1) 단면력 (절대 최댓값)

$\quad$ 2) 허용응력 증가계수를 고려한 단면력

$\qquad$ ➣ LC2(하중조합 2)의 경우 허용응력 증가계수 1.25를 고려한다.

$\qquad$ ➣ 허용응력 증가는 단면력을 1.25로 나눈 것과 같다.

4. 수직재 검토

$\quad$ 1) 수직재에 발생하는 절대 최대 단면력

$\quad$ 2) 축방향력에 대한 검토

$\quad$ 3) 휨모멘트에 대한 검토

$\quad$ 4) 전단력에 대한 검토

$\quad$ 5) 조합력(축력 + 휨)에 대한 검토 — 좌굴안전성 · 응력안전성

$\quad \qquad$ *F_c1 = 세장비에 따른 허용압축응력 80.8 MPa, F_e′ = 12π²E / [23(KL/r)²] = 80.8 MPa, C_m = 0.85, F_b = 0.66F_y = 234.3 MPa · LC2는 허용응력 증가계수 1.25를 반영한 단면력

5. 수평재 검토

$\quad$ 1) 수평재에 발생하는 절대 최대 단면력

$\quad$ 2) 축방향력에 대한 검토

$\quad$ 3) 휨모멘트에 대한 검토

$\quad$ 4) 전단력에 대한 검토

$\quad$ 5) 조합력(축력 + 휨)에 대한 검토 — 좌굴안전성 · 응력안전성

$\quad \qquad$ *F_c1 = 세장비에 따른 허용압축응력 66.8 MPa, F_e′ = 12π²E / [23(KL/r)²] = 67.4 MPa, C_m = 0.85, F_b = 0.66F_y = 155.1 MPa · LC2는 허용응력 증가계수 1.25를 반영한 단면력

6. 가새재 검토

$\quad$ 1) 가새재에 발생하는 절대 최대 단면력

$\quad$ 2) 축방향력에 대한 검토

$\quad$ 3) 휨모멘트에 대한 검토

$\quad$ 4) 전단력에 대한 검토

$\quad$ 5) 조합력(축력 + 휨)에 대한 검토 — 좌굴안전성 · 응력안전성

$\quad \qquad$ *F_c1 = 세장비에 따른 허용압축응력 32.2 MPa, F_e′ = 12π²E / [23(KL/r)²] = 32.2 MPa, C_m = 0.85, F_b = 0.66F_y = 155.1 MPa · LC2는 허용응력 증가계수 1.25를 반영한 단면력

7. 상세 구조해석 결과

[해석 모델]

[경계조건 및 하중조건]

<Displacement [u$_z$, 변위 (mm)]>

➣ 최대 수직변위 : 0.381 mm · 최대 수평변위 : 0.111 mm [LC1] (절점 기준)

➣ 최대 수직변위 : 0.135 mm · 최대 수평변위 : 0.735 mm [LC2 : 풍하중 고려] (절점 기준)

➣ 3D 벽이음 최대 반력 : 0.82 kN [LC1] · 0.29 kN [LC2 : 풍] $\;$ vs 허용 압축 3.27 · 인장 4.91 kN (KDS 21 60 00 표 2.7-2 ÷ 표 3.1-1) — Ⅱ장 10절 분담면적식이 보수적

<von Mises Stress [$\sigma_{eqv}$, 등가응력 (MPa)]>

➣ 최대 등가응력 : 11.0 MPa [LC1]

➣ 최대 등가응력 : 8.6 MPa [LC2 : 풍하중 고려]

<Axial Force [F$_x$, 축방향력 (N)]>

➣ 최대 축방향력 : -0.762 kN [LC1]

➣ 최소 축방향력 : -3.438 kN [LC1]

➣ |최대| 축방향력 : 3.438 kN [LC1] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

➣ 최대 축방향력 : -0.083 kN [LC2 : 풍하중 고려]

➣ 최소 축방향력 : -1.773 kN [LC2 : 풍하중 고려]

➣ |최대| 축방향력 : 1.773 kN [LC2 : 풍하중 고려] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

<Moment [M$_y$, 모멘트 (N·mm)]>

➣ 최대 모멘트 : 0.003 kN·m [LC1]

➣ 최소 모멘트 : -0.013 kN·m [LC1]

➣ |최대| 모멘트 : 0.013 kN·m [LC1] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

➣ 최대 모멘트 : 0.020 kN·m [LC2 : 풍하중 고려]

➣ 최소 모멘트 : -0.019 kN·m [LC2 : 풍하중 고려]

➣ |최대| 모멘트 : 0.020 kN·m [LC2 : 풍하중 고려] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

<Moment [M$_z$, 모멘트 (N·mm)]>

➣ 최대 모멘트 : 0.002 kN·m [LC1]

➣ 최소 모멘트 : -0.005 kN·m [LC1]

➣ |최대| 모멘트 : 0.005 kN·m [LC1] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

➣ 최대 모멘트 : 0.001 kN·m [LC2 : 풍하중 고려]

➣ 최소 모멘트 : -0.003 kN·m [LC2 : 풍하중 고려]

➣ |최대| 모멘트 : 0.003 kN·m [LC2 : 풍하중 고려] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

<Shear Force [S$_z$, 전단력 (N)]>

➣ 최대 전단력 : 0.018 kN [LC1]

➣ 최소 전단력 : -0.018 kN [LC1]

➣ |최대| 전단력 : 0.018 kN [LC1] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

➣ 최대 전단력 : 0.020 kN [LC2 : 풍하중 고려]

➣ 최소 전단력 : -0.020 kN [LC2 : 풍하중 고려]

➣ |최대| 전단력 : 0.020 kN [LC2 : 풍하중 고려] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

<Shear Force [S$_y$, 전단력 (N)]>

➣ 최대 전단력 : 0.013 kN [LC1]

➣ 최소 전단력 : -0.005 kN [LC1]

➣ |최대| 전단력 : 0.013 kN [LC1] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

➣ 최대 전단력 : 0.007 kN [LC2 : 풍하중 고려]

➣ 최소 전단력 : -0.002 kN [LC2 : 풍하중 고려]

➣ |최대| 전단력 : 0.007 kN [LC2 : 풍하중 고려] (부호 무관 최대 — 검토 기준값)

Ⅳ. 검토 결과 ✅

1. 검토 의견

$\quad$ ➣ 구조검토 결과 모든 부재의 응력·변위·안전율이 허용범위 이내인 것을 확인함

$\quad$ ➣ 작업발판·장선·띠장의 휨·전단·처짐, 수직재·수평재·가새재의 허용압축응력(세장비·압축성능 중 작은 값) 및 안전율, 벽연결용 철물·받침철물의 안전율을 검토함

$\quad$ ➣ 3차원 상세 구조해석(LC1 : D+L+M, LC2 : D+W)을 통한 수직재·수평재·가새재의 축력·휨·전단 및 조합력(좌굴·응력 안전성) 은 허용범위 이내임을 확인함

$\quad$ ➣ 지배 항목 : 띠장 — 휨응력 (지배조합 D+L+M, 응력비 0.797)

2. 검토결과 총괄표

$\quad$ ➣ 부재별 검토항목·지배 하중조합·최대 응력비(발생/허용) — 안전율 항목은 (요구 안전율 / 발생 안전율)로 환산

$\quad \qquad$ *★ 지배 부재(응력비 최대) · D+L+M = LC1(고정 + 작업 + 수평), D+W = LC2(고정 + 풍, 허용응력 증가 1.25)

3. 사용부재 요약

$\quad$ ➣ 부재 설치간격은 설치가 가능한 최대간격으로, 제시된 간격 이하로 설치하더라도 구조적으로 안전함