1부, 창호의 시공계획 – 구조해석 2
원종호 대표이사 (㈜시티월)
강의 목차
■ 2교시 : 시스템창호의 구조적 이해
- 창호의 구조
- 창호의 FRAME(ALUM. & PVC & WOOD)
- 창호의 ANCHORAGE
- E. T. C(SCREW, GLASS…)
강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
시스템창호의 구조적 이해
1. 창호의 구조 – 구성요소 및 용어정리
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 - 구성요소
수직재, 수평재, 여밈 , 창틀, 개폐창… 창호 프레임
스크류, 볼트, 리벳 등…긴결류
스터드엥커, 칼블럭… 엥커류
유리, 판넬, 방충망…마감재
< 창호의 구성요소>
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 - 용어정리
여밈
미닫이, 미서기 등이 서로 맞닿는 선마중
문짝의 중간에 가로댄 넓직 한 띠장중간막이
창문 위에 고창이 있거나 상하에 창이 있을 때 그 중간에 가로댄 틀(transom)중간막이틀
문 중간에 세워 는 창문 울거미(선 )중간선
중간문설주, 중간벽선: 앙쪽에 창문이 연달아 있을 때 가운데 서는 문설주(mullion)
중간선틀
미세기의 두 짝이 서로 여미어지는 선
< 용어정리 1 : 구조물 >
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 - 용어정리
탄성물질이 탄성한계 내에서 응력을 받을 때 일어나는 변형률의 정도(modulus of elasticity), (단위 : kgf/cm2)
탄성계수
재료의 인장 시험에 시험편이 파단할 때까지의 최 인장 하중
(tensile strength ), (단위 : kgf/cm2)인장강도
재료가 거시적인 소성변형을 시작할 때의 응력.(영구변형의 시작점)(yield strength), (단위 : kgf/cm2)
항복강도
부재축에 직각인 횡단면에 작용하는 휨 모멘트를 단면 계수로 나눈 값(flexural stress ), (단위 : kgf/cm2)
휨 응력
단면내 미소 면적과 임의의 축에서의 거리의 제곱 값을 총합한 것(geometrical moment of inertia), (단위 : cm4)
단면2차모멘트(관성모멘트)
단면2차모멘트를 중립축의 거리로 나눈 값(modulus of section), (단위 : cm3)
단면계수
탄성물질이 탄성한계 내에서 응력을 받을 때 일어나는 변형률의 정도(modulus of elasticity), (단위 : kgf/cm2)
재료의 인장 시험에 시험편이 파단할 때까지의 최 인장 하중(tensile strength ), (단위 : kgf/cm2)
재료가 거시적인 소성변형을 시작할 때의 응력.(영구변형의 시작점)(yield strength), (단위 : kgf/cm2)
부재축에 직각인 횡단면에 작용하는 휨 모멘트를 단면 계수로 나눈 값(flexural stress ), (단위 : kgf/cm2)
단면내 미소 면적과 임의의 축에서의 거리의 제곱 값을 총합한 것(geometrical moment of inertia), (단위 : cm4)
단면2차모멘트를 중립축의 거리로 나눈 값(modulus of section), (단위 : cm3)
< 용어정리 2 : 구조해석 >
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조
가. 휨응력의 산정
☞ fb = M / Z M : 작용 휨모멘트, Z : 단면계수
나. 허용 휨응력의 산정 및 판정
☞ Fb : 각 재질 및 형상에 따른 부재 응력 산정
☞ fb / Fb > 1.0 - O.K
다. 부재 처짐의 산정
☞ ∆max. = 역학 산식 및 MIDAS를 통해 확인
라. 부재 처짐의 산정 및 판정
☞ ∆allow : ALUM. & STEEL CURTAIN WALL( = AAMA)시스템창호( = KS F3117)
☞ ∆max. / ∆allow > 1.0 - O.K
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – KS 기준
•KS F3117
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조
☞ 모멘트( M ) = w * L2 / 8
( w : 하중 L : 지점간격 )
☞ 처짐량( ∆ ) = 5w * L4 / ( 384 * E * I )
( I : 단면이차모멘트 E : 탄성계수 )
☞ 단면2차모멘트( I ) = B * H3 / 12
( B : 부재단면폭 H : 부재단면높이 )
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 - 단위환산
§ kgf→지구상에서의 힘 또는 무게의 단위로 질량 1kg의 물체를 9.8m/s2의 가속도로 움직이는 힘
§ N→SI단위의 힘 단위로 질량 1kg의 물체를 1m/s2의 가속도로 움직이는 힘 (1N ≒ 1/9 kgf)
⇒ 1kgf=9.8kg∙m/s2=9.8N
⇒ 1N=1kg∙m/s2
<UNIT OF FORCE>
§ Pa(파스칼) → 압력에 대한 SI 유도 단위
⇒ 1Pa = 1N/m2=0.1019716kgf/m2
ex ) 1kPa = 1000Pa = 1000N/m2 ≒ 102kgf/m2
§ PSI (psi) → 인치 당 파운드(pound per square inch)로 압력을 나타내는 비-SI단위
⇒ 1psi = 1lbf/in2 = 0.006894733Pa = 6.894733kPa
§ PSF (psf) → 피트 당 파운드(pound per square feet)로 압력을 나타내는 비-SI단위
⇒ 1psf = 1lbf/ft2 = 47.85Pa = 0.04785kPa
<UNIT OF PRESSURE>
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 지점의 종류(SUPPORT)
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 지점의 종류(SUPPORT)
이동지점 이동지점에서는 회전과 수평이동은 자유롭지만 수직이동은 불가능 하다.V(수직반력), 1개의 지점반력이 존재한다
v
이동
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 지점의 종류(SUPPORT)
이동지점 시스템 창호의 경우 1방향 힘만을 구속하는 가장 흔한 형태는 여밈 의 접합부로(수평반력=풍하중방향)만을 구속한다.
v
이동
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 지점의 종류(SUPPORT)
회전지점 회전지점에서는 회전은 일어날수 있으나 수평,수직방향 이동은 불가능하며H(수평반력), V(수직반력) 총 2개의 지점반력이 존재
V
H
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 지점의 종류(SUPPORT)
회전지점 시스템 창호의 경우 핀접합은 가장 흔히 사용되는 접합법, 일반적인 앵커타입풍하중, 자중 2방향의 힘을 구속
V
H
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 단면성능
단면2차모멘트부재에 휨이 작용하였을 때, 부재의 굽힘저항 능력.힘의 방향에 하여 큰 단면2차 모멘트를 가진 형상의 부재는 휨에 강함단면2차 모멘트를 구하는 목적은 부재의 강성(휨강도)를 알기 위함
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 단면성능
도형 (A)중심까지의
거리(y)
단 2차
트(I)단 계수(W) 회 반경(r)
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 단순보 : 여밈대
L : 하중도
Q : 단력도
M : 휨 트도
W : 하중 M: 휨 트R : 반력 θ : 회 각Q : 단력 δ :처짐
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시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 단순보 : 여밈대
< S.F.D> < B.M.D >< MODELING>
100.0
100.0
0.0
0
.0
-50
.0
100
.0
-1
00.0
0.0
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 장스팬연속보 : SIDE FRAME
M : 휨 트 R : 반 력
지 중간 승수 지 중간
2스 연속보
3스 연속보
4스 연속보
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
시스템창호의 구조적 이해1. 창호의 구조 – 장스팬연속보 : SIDE FRAME
-64
.3
96.
4
-3
2.1
96.
4
-32
.1
96
.4
-6
4.3
96
.4
-18
2.1
117.
9
-13
9.3
160
.7
-16
0.7
139
.3
-11
7.9
182
.1 100.0
100.0
100.0
100.0100.0
100.0100.0
100.0
< S.F.D> < B.M.D >< MODELING>
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시스템창호의 구조적 이해
2. 창호의 FRAME(ALUM. & PVC & WOOD)
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시스템창호의 구조적 이해
2. 창호의 FRAME – ALUM.
<ALUM. 창호>
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시스템창호의 구조적 이해
2. 창호의 FRAME - PVC
<PVC 창호>
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시스템창호의 구조적 이해
2. 창호의 FRAME - WOOD
<목재 창호>
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A : ALUM. B : PVC + STEEL C : WOOD
타입별
특성
각 창호별 구조적 특성
- 일반적으로 A6000계열 알루미늄을 사용.- A6000(ALLOY6063 )계열 알루미늄은 강도와 내식성이 모두 우수한 대표적인 구조재.- 철의 약 1/3 비중 및 탄성계수를갖고 있어 가볍고 튼튼함.- 열전도율이 높아 단열성능이 떨어지나 단열재(A-ZONE, POLYAMIDE)와 복합하여 단열성능 및 구조성능을 보완함.
- 목재와 동등한 수준의 열관류율을지니고 있다.- PVC의 탄성계수는 철의 약 1/70로구조적인 역할을 하지 못하고 내부에 있는 보강 STEEL만이 구조재 역할을 함.- 외부보강이 힘들고 내부 PVC금형안에서 보강을 해야하므로 보강재의사이즈가 제한적임.
- 목재는 하중이 걸린 상태로 시간이 경과하면 변형과 수축이 생겨강도가 저하됨.- 목재가 갖는 근본적인 내수성에대한 결함으로 외창으로는 잘 활용되지 않음.- 목재의 탄성계수는 철의 약 1/15로 강한 하중에 저항하기 힘든 부재로서 대형 창호 및 외부 거실창으로 적용하기에는 제한적임.
시스템창호의 구조적 이해
2. 창호의 FRAME(ALUM. & PVC & WOOD) - 특성
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME(ALUM. & PVC & WOOD)
☞ 탄성계수( E) : 하중이 작용할 때 변형이 생기지 않는 정도
1. STEEL ≒ 2.1*10^6kgf/cm^2
2. ALUM. ≒ 7.03*10^5kgf/cm^2
3. WOOD ≒ 1.34*10^5kgf/cm^2
4. PVC ≒ 2.96*10^4kgf/cm^2
약 3배
약 5배
약 4.5배
약 70배
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – ALUM. BAR의 단면성능
A TYPE B TYPE
단면
설계
설명
• ALUM. 재의 단 A < B (≒ 1.11 배)
• ALUM. 재의 단 2차 트 A > B (≒ 1.10 배)
ALUM. BAR SECTION 1
60
100
3
2
Area: 736.86
Perimeter: 618.28
Bounding box: X: -30.00 -- 30.00
Y: -50.00 -- 50.00
Centroid: X: 0.00
Y: 0.00
Moments of inertia: X: 1125819.60
Y: 425003.66
Product of inertia: XY: 0.00
Radii of gyration: X: 39.09
Y: 24.02
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 425003.66 along [0.00 1.00]
J: 1125819.60 along [-1.00 0.00]
Area: 816.86
Perimeter: 618.28
Bounding box: X: -30.00 -- 30.00
Y: -50.00 -- 50.00
Centroid: X: 0.00
Y: 0.00
Moments of inertia: X: 1020647.44
Y: 540903.50
Product of inertia: XY: 0.00
Radii of gyration: X: 35.35
Y: 25.73
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 540903.50 along [0.00 1.00]
J: 1020647.44 along [-1.00 0.00]
60
100
2
3
단면적 : 736.86 mm2
단면 2차 모멘트 : 1125819.6 mm4
단면적 : 816.86 mm2
단면 2차 모멘트 : 1020647.4 mm4
• A TYPE 이 B TYPE 에 비해 단면적은 작지만 구조성능은 좋아 더 경제적임
볼륨이 같고 부재 두께가 다른 경우 : 도심에서 먼 곳의 두께 증가가 경제적임
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – ALUM. BAR의 단면성능
A TYPE B TYPE
단면
설계
설명
• ALUM. 부재의 단면적 A = B (동일)
• ALUM. 부재의 단면 2차 모멘트 A > B (≒ 1.13 배)
Area: 664.86
Perimeter: 662.28Bounding box: X: -30.00 -- 30.00
Y: -55.00 -- 55.00Centroid: X: 0.00
Y: 0.00
Moments of inertia: X: 1099316.35 Y: 429387.66
Product of inertia: XY: 0.00
Radii of gyration: X: 40.66 Y: 25.41
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 429387.66 along [0.00 -1.00]
J: 1099316.35 along [1.00 0.00]
60
110
2
2
Area: 664.86
Perimeter: 662.28
Bounding box: X: -35.00 -- 35.00
Y: -50.00 -- 50.00
Centroid: X: 0.00
Y: 0.00
Moments of inertia: X: 969244.77
Y: 559287.56
Product of inertia: XY: 0.00
Radii of gyration: X: 38.18
Y: 29.00
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 559287.56 along [0.00 1.00]
J: 969244.77 along [-1.00 0.00]
70
100
2
2
ALUM. BAR SECTION 2
단 : 664.86 mm2
단 2차 트 : 1099316.3 mm4
단 : 664.86 mm2
단 2차 트 : 969244.7 mm4
• A TYPE 이 B TYPE 에 비해 단 은 동일하지만 성능 유리하여 경 임
볼륨이 다르고 단면적이 같은 경우 : 춤(depth)이 클수록 경제적임
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – PVC 보강재의 단면성능
A TYPE B TYPE C TYPE
단면
설계
설명
• 부재의 단면적 A : B : C = 1 : 1.39 : 1.31
• 부재의 단면 2차 모멘트 A : B : C = 1 : 1.33 : 1.34
REIN. STEEL SECTION 1
• C TYPE 이 B TYPE 에 비해 단면적은 적으나 구조적 성능 유리하여 더 경제적임
보강재의 두께 변화에 따른 단면성능
단면적 : 313.43 mm2
단면 2차 모멘트 : 91702.9 mm4
단면적 : 435.3 mm2
단면 2차 모멘트 : 122286.5 mm4
단면적 : 411.2 mm2
단면 2차 모멘트 : 122635.55 mm4
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – PVC 보강재의 단면성능
A TYPE B TYPE
단면
설계
설명
• 부재의 단면적 A ≒ B ( 1 : 1.006 )
• 부재의 단면 2차 모멘트 A ≒ B ( 1.025 : 1 )
REIN. STEEL SECTION 2
단면적 : 1386.6 mm2
단면 2차 모멘트 : 339185.1 mm4
단면적 : 1378.2 mm2
단면 2차 모멘트 : 330776.3 mm4
• A TYPE 과 B TYPE 모두 단면적 및 구조성능 유사함
보강부재의 두께가 부족할 경우: 두께 증가 & 추가보강제 삽입조건 유사함.
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – 스틸의 폭두께비
내부 보강재 (SS400) 의 판폭 두께비 제한
단면
형상
제한비
보장재의 폭 두께 비
t
t
b
d
b
d
t
t d
t
t
d1 b d1
d
t
b
dt
,16£t
b,481 £
t
d71£
t
d
내부 보강재 선정 시 유의 사항
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – 여밈대
< 창호 사이즈 >
< 하중 조건 및 단면 성능 >
☞ 풍하중(PW) = 100kgf/m^2
☞ 단면2차모멘트(IX) = 5cm^4
☞ 탄성계수(steel) = 2.1*10^6kgf/cm^2
.
안목
길이
전체
길이
A TYPE : 창호 전체 높이 적용( L=2000) B TYPE : 안목치수 높이 적용( L=1860)
구조
해석
설명
• 부재의 길이 B : A ( 1 : 1.075 )
• 모멘트 비 B : A ( 1 : 1.156 ) , 처짐 비 B : A ( 1 : 1.337 )
1
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – 여밈대
BENDING MOMENT 창호치수 및 안목치수에 따른 휨모멘트 및 처짐의 차이
☞ 모멘트(M)= w * L2 / 8= Pw * W * L2 / 8= 0.01kgf/cm2 * 100cm * (200cm)2 / 8= 5000kgf.cm( w:하중 L:지점간격 W:넓이 )
☞ 처짐량(∆) = 5w * L4 / ( 384 * E * I )= Pw * W * L4 / ( 384 * E * I )= 5 * 0.01kgf/cm2 * 100cm * (200cm)4
/ (384 * 2100000 * 5)= 1.984cm( I:단면2차모멘트 E:탄성계수 )
☞ 모멘트(M)= w * L2 / 8= Pw * W * L2 / 8= 0.01kgf/cm2 * 100cm * (186cm)2 / 8= 4324.5kgf.cm( w:하중 L:지점간격 W:넓이 )
☞ 처짐량(∆) = 5w * L4 / ( 384 * E * I )= Pw * W * L4 / ( 384 * E * I )= 5 * 0.01kgf/cm2 * 100cm * (186cm)4
/ (384 * 2100000 * 5)= 1.484cm( I:단면2차모멘트 E:탄성계수 )
• 부재의 안목치수를 적용했을 경우 약 15%~30%의 휨모멘트 및 처짐량을 줄일 수 있음
1
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – 창틀
< 창호 사이즈 >
< 하중 조건 >
☞ 풍하중(PW) = 100kgf/m^2
A TYPE : 여밈 를 구현하지 않을 경우 B TYPE : 여밈 를 구현했을 경우
구조
해석
설명
• MAX 반력 비 B : A ( 1 : 1.45 )
• A TYPE은 등분포 하중을 받는 반면 B TYPE의 경우 여밈 주변에서 집중하중을 받음
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – 창틀
REACTION 해석 가정에 차이에 따른 부재의 반력의 차이
☞ 엥커 지점 반력= 60 kgf
☞ 엥커 지점 반력= 87 kgf
• 현실적으로 여밈 주변에는 엥커 간격을 좁히거나 추가 엥커 설치가 필요함
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – 3DOOR & 분할창호
A TYPE : 3DOOR B TYPE : 분할창호
구조
해석
설명• A TYPE(3DOOR)의 경우 여밈 에서 최 휨모멘트는 발생함
• B TYPE(분할창)의 경우는 수평 TRANSOM에서 최 휨모멘트 발생함.
BENDING MOMENT 3DOOR 타입과 분할창호 타입과의 차이점
☞ MAX MOMENT ☞ MAX MOMENT
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – 분할창호
A : TRANSOM의 처짐 B : TRANSOM의 반력
구조
해석
설명• A : 처짐의 경우 부재 형상의 특성상 자중에 취약한 부재로, 유리 자중에 의한 처짐 제안 확인(∆allow = 3mm)
• B : TRANSOM 양 끝에 발생하는 집중하중으로 해결키 위해 칼블럭 및 추가 브라켓 시공여부 확인 필요.
BENDING MOMENT 분할창호의 유의점
☞ 유리자중의처짐 발생 우려
☞ TRANSOM 양끝에 집중
되는 반력 확인
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – TRANSOM
A TYPE B TYPE C TYPE
구조
해석
(처짐)
창호
사이즈
W = 1,200 mm
H = 2,400 mm
W = 1,800 mm
H = 1,600 mm
W = 2,400 mm
H = 1,200 mm
처짐 0.676mm 2.299mm 5.511mm
TRANSOM
W : 1.5 배W : 2 배
1.53 = 3.375 배 23 = 8 배
※ A , B , C TYPE 의 상부유리 면적 및 무게는 동일 조건. ( A = 2.88 m2 )
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 FRAME – TRANSOM
L / 4 POINT L / 6 POINT L / 8 POINT
Setting
Block
(처짐)
처짐 1.445mm 1.026mm 0.793mm
• 유리자중 처짐 제한 : 3.0mm (하부 Fix Window) , 1.5mm (하부 Open Window)
• 풍하중 처짐 제한 : L/175 , L/240+6.35mm (L=4,110mm 초과)
• Setting Block 위치 : L/4 ~ L/8
TRANSOM
11.31.8
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시스템창호의 구조적 이해
3. 창호의 ANCHORAGE(BRACEKT & ANCHOR)
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE
Window 설치 철물
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시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE
설치 철물 검토 엥커 검토
BRACKET
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1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – BRACKET
e1 (편심)
휨력 발생
PW(풍하중)
e2 (편심)
PD(자중)
☞ IN-PUTPW = 100kgf, PD = 50kgfe1 = 5cm, e2 = 5cm, Zx = 0.45cm3
☞ MOMENT & STRESSM = (PW * e1) + (PD * e2)
= (100 * 5) + (50 * 5)= 750kgf.cm
fb = M / Zx
= 750 / 0.45 = 1667kgf/cm2
☞ STRESS CHECKfb / Fb = 1667 / 1846
= 0.9 ---- OK
( Fb:허용휨응력 = Fy/1.3 = 1846kgf/cm2)
ANCHOR
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1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – ANCHOR
e1 (편심)
PW(풍하중)
e2 (편심)
PD(자중)☞ IN-PUT
PW = 100kgf, PD = 50kgfe1 = 5cm, e2 = 5cm, d1 = 5cm,
☞ MOMENT & REACTIONM = (PW * e1) + (PD * e2)
= (100 * 5) + (50 * 5)= 750kgf.cm
Pt = PW + (M / d1) = 100 + 750 / 5 = 250kgf
Pv = Pd = 50kgf
☞ STRESS CHECKfb = √(Pt
2 + Pv2)
= 255kgf
# 사용되는 엥커 허용인발력과 비교
( Ft:허용인발력, Fv=허용전단력 )
Pt(반력)
Pv(반력)
d1 (압축거리)
칼블럭의 심블럭에 한 영향
< TYPE 1 > < TYPE 2 >
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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< TYPE 1 > < TYPE 2 >
반력
전단력
e (편심 거리)
추가적인 휨력 발생
칼블럭의 심블럭에 한 영향
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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반력
전단력
hmin ( 최소 콘크리트 두께 )
h1 ( 최소구멍 천공 깊이)
hef ( 유효 설치 깊이) tfix ( 피 부착재 최 두께)
d0
(드
릴비
트직
경)
df
(피
부착
재구
멍크
기)
Tinst
앵커 용어 설명
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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앵커 용어 설명
C1 ( 모서리 거리 1 )
S ( 앵커 간격 )
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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C TYPE
단면
형상
설명콘크리트 콘 / 모서리 파괴
(Concrete Cone & Edge Failure)
D TYPE
단면
형상
설명 콘크리트 쪼개짐 (Splitting)
A TYPE B TYPE
단면
형상
설명 강재 파괴 (Steel Failure)인발 파괴
(Pull-out, Pull-through)
인발력에 의한 파괴현상
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A TYPE B TYPE C TYPE
단면
형상
설명 강재 파괴 (Steel Failure)콘크리트 모서리 파괴
(Concrete edge failure)콘크리트 들림 파괴
(Pry-out)
전단력에 의한 파괴현상
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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내 용
구조
해석
< 인장 설계 저항 >
- 인장 설계 저항은 다음 값 중 최소값.
① 콘크리트 뽑힘 저항
② 콘크리트 콘 저항
③ 강재 저항
① 콘크리트 뽑힘 설계 저항 ( NRd,P )
- 콘크리트 뽑힘 설계 저항 ( Given Value )
가) 콘크리트 강도 영향 계수
앵커 설계 ( 설계 인장력 산정 )
NRd = MIN [ NRd,P / NRd,C / NRd,S ]
② 콘크리트 콘 설계 저항 ( NRd,C )
- 콘크리트 콘 설계 저항 ( Given Value )
가) 앵커 삽입 깊이에 한 영향 계수
나) 콘크리트의 강도 영향 계수
다) 표준 설치 깊이에서 앵커 간격에 한 영향 계수
라) 표준 설치 깊이에 한 모서리 거리에 한 영향 계수
③ 강재의 인장 설계 저항 ( NRd,S ) / ( Given Value )
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내 용
구조
해석
① 콘크리트 뽑힘 설계 저항 ( NRd,P )
( NRd,P = NORd,P × FB )
- 콘크리트 뽑힘 설계 저항 ( NORd,P / Given Value )
가) 콘크리트의 강도 영향 계수
fB = √( fck,cyl / 20 )
fB = √( 콘크리트 압축강도 / 20 )
앵커 설계 ( 설계 인장력 산정 )
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내 용
구조
해석
② 콘크리트 콘 설계 저항 ( NRd,C )
( NRd,C = NORd,C,STA/RED × FB × FT × FAN,STA/RED × FRN,STA/RED )
- 콘크리트 콘 설계 저항 ( NORd,C / Given Value )
가) 앵커 삽입 깊이에 한 영향 계수
fT = ( hact / hef,red )1.5
fT = (실제 설치 깊이 / 유효 설치 깊이)1.5
나) 콘크리트의 강도 영향 계수
fB = √( fck,cyl / 20 )
fB = √( 콘크리트 압축강도 / 20 )
다) 표준 설치 깊이에서 앵커간격에 한 영향 계수
fAN, sta/red. = 0.5 + S / ( 6 × hef,sta/red. )
fAN, sta/red. = 0.5 + 앵커간격 / ( 6 × 유효 설치 깊이 )
라) 표준 설치 깊이에 한 모서리 거리에 한 영향 계수
fRN, sta. = 0.22 + 0.52 × ( C / hef,sta. )
fRN, sta. = 0.22 + 0.52 × ( 모서리 거리 / 유효 설치 깊이)
앵커 설계 ( 설계 인장력 산정 )
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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내 용
구조
해석
③ 강재의 인장 설계 저항 ( NRd,S ) / (Given Value)
앵커 설계 ( 설계 인장력 산정 )
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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내 용
구조
해석
< 전단 설계 저항 >
- 전단 설계 저항은 다음 값 중 최소값.
① 콘크리트 모서리 저항
② 강재 저항
앵커 설계 ( 설계 전단력 산정 )
VRd = MIN [ VRd,C / VRd,S ]
① 콘크리트 모서리 설계 저항 ( VRd,C )
- 콘크리트 모서리 설계 저항 ( Given Value )
가) 콘크리트의 강도 영향 계수
나) 전단 하중방향에 한 영향 계수
다) 앵커간의 간격과 모서리 거리 영향에 한 영향
② 강재의 인장 설계 저항 ( NRd,S ) / ( Given Value )
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
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내 용
구조
해석
① 콘크리트 모서리 설계 저항 ( VRd,C )
( VRd,C = VORd,C,STA/RED × fB × fT × fβ,V × fAR,V )
- 콘크리트 모서리 설계 저항 ( VORd,C / Given Value )
가) 콘크리트의 강도 영향 계수
fB = √( fck,cyl / 20 )
fB = √( 콘크리트 압축강도 / 20 )
나) 전단 하중 방향에 한 영향 계수
fβ,V = 1 ( for 0˚ ≤ β ≤ 55 ˚ )
fβ,V = 1 / ( cos β + 0.5 sin β) ( for 55˚ < β ≤ 90 ˚ )
fβ,V = 2 ( for 90˚ < β ≤ 180 ˚ )
β >55 ˚ → fβ,V > 1
다) 앵커간의 간격과 모서리 거리 영향에 한 영향 계수
fAR,V = ( 3×C + S ) / (6×Cmin) ×√ ( C / Cmin )
fAR,V = ( 3×모서리거리+ 앵커간격) / (6×최소모서리거리) ×√ ( 모서리거
리 / 최소모서리거리)
앵커 설계 ( 설계 전단력 산정 )
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
내 용
구조
해석
② 강재의 전단 설계 저항 ( VRd,S ) / (Given Value)
앵커 설계 ( 설계 전단력 산정 )
1시스템창호의 구조적 이해2. 창호의 ANCHORAGE – 칼블럭
강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
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시스템창호의 구조적 이해
4. E. T. C(SCREW, GLASS…)
SCREW
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1커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SCREW
SCREW 허 값 (인발)
1. Screw 강재의 인장력
Pst = Ar × Fu
2. Pull-out
Pnot = (0.85) × t2 × D × Ftu2
3. Pull over
Pnov = C × t1 × Ftu1 × (Dws - Dh)
※ 출처. ALUMINUM STRUCTURES / A Guide to Their Specifications and Design.
Pst/1.25 , Pnot , Pnov
위 3개 중 최소값으로 허용 인발 값 결정.
Ar : ROOT AREA
Fu : SCREW 강재의 인장강도
t2 : SCREW HEAD와 만나지 않는 모재의 두께
D : SCREW의 직경
Ftu2 : SCREW HEAD와 만나지 않는 모재의 인장강도
C : 0.7
t1 : SCREW HEAD와 만나는 모재의 두께
Ftu1 : SCREW HEAD와 만나는 모재의 인장강도
Dws : SCREW HEAD or SCREW WASHER의 직경
Dh : SCREW의 직경
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1커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SCREW
1. Screw 강재의 전단력
Pss = 0.6 × Fu × Ar
2. 모재 1의 Bearing
Pbs1 = 2 × Ftu1 × D × t1 × ns / nu
3. 모재 2의 Bearing
Pbs2 = 2 × Ftu2 × D × t2 × ns / nu
4. Screw Tilting
Pts = 4.2 × ( t23 × d )1/2 × Ftu2
SCREW 허용값 (전단)
※ 출처. ALUMINUM STRUCTURES / A Guide to Their Specifications and Design.
Pss/1.25 , Pbs1 , Pbs2 , Pts
위 4개 중 최소값으로 허용 전단 값 결정.
Ar : ROOT AREA
Fu : SCREW 강재의 인장강도
t1 : SCREW HEAD와 만나는 모재의 두께
t2 : SCREW HEAD와 만나지 않는 모재의 두께
D : SCREW의 직경
Ftu1 : SCREW HEAD와 만나는 모재의 인장강도
Ftu2 : SCREW HEAD와 만나지 않는 모재의 인장강도
ns : SCREW 연결의 안전율
nc : 파괴 안전율
1커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SCREW
강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
SCREW 설계 예
인발(T)
전단(V)ALUM. : 3T
STEEL : 3T
인발(T) = 70kgf
전단(V) = 30kgf
< INPUT DATA >
1커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SCREW
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SCREW 설계 예< OUTPUT DATA >
1커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SCREW
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SCREW 설계 예< RESULT >
1커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SCREW
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커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – GLASS
Window Glass Design (한국유리)
허용내풍압 계산
A = 풍하중에 의한 유리의 최대 사용 가능면적(m2)
K1, k2 = 유리의 품종별 강도 계수
Pc = 50kgf/m2보다 작아서는 안됨.t = 유리의 두께(mm) : 얇은 판의 두께
적용 (예)적용풍압 1000N/m2일때 24mm복층유리(6CL+12A+6CL)의 최 가능 면적은?
K1=1.0, k2=0.75*(1+(6/6)3)=1.5
A = 300 * 1.0 * 1.5/(1000) * (6+62/4) = 6.75m2
Pa = 풍하중(Pa)< 유의사항 >
1. 풍압에 한 유리의
략적인 면적을 산정
2. 가로 세로 비에 한
변수를 응치 못함
3. 복층유리의 강성이 다
를 경우 약한 유리에
한 결과에 편중
4. 유리의 처짐량을 확인
할 수 없음.
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – GLASS
Window Glass Design (ASTM-1300)
설계저항(Short Load Resistance)
LR = GTF * LSF * NFL
LSF = Load Share Factor
GTF = Glass Type Factor
Pc = 50kgf/m2보다 작아서는 안됨.NFL = Non-Factored Load
부재력의 판별 Actual Load ≤ LR ---- O.K
처짐의 판별 Actual Deflection ≤ L(Short Span) / 90 or 1 inch(25.4mm)
50% 설계풍압의 경우 19mm, 100%설계풍압일 경우 35mm 보다 작아야함.
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – GLASS
Glass Type Factor
< Single & Laminated >
< Insulating >
< Allowable Stress>
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – GLASS
Load Share Factor
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – GLASS
Non-Factored Load
< 4면지지-복층유리 > < 4면지지-접합유리 >
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – GLASS
Deflection Chart
< 4면지지-복층유리 > < 4면지지-접합유리 >
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – GLASS
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강사 : 원종호 대표이사 / ㈜시티월Copyright 2016. IPAZEB all right reserved.1 창호의 시공계획
커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SETTING BLOCK
A TYPE B TYPE
• Setting Block 경도 : 85±5 Shore A Durometer
• 유리 끝에서 최소 150mm (6" ) or W/8 중 큰 값.
• Setting Block 길이 : 100mm ~ 150mm
SETTING BLOCK
Edge of Glass
W / 4 W / 4
W
min. min.Edge of Glass6" 6"
W / 8 W / 8
W
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커튼월시스템의 구조적 이해E. T. C – SETTING BLOCK
SETTING BLOCK & GLASS
A TYPE B TYPE C TYPE
구조
해석
(응력)
응력 L / 4 L / 8 L / 16
응력집중 발생