표제지
목차
Ⅰ. 서론 10
Ⅱ. 국산 구조용집성판 개발 12
1. 구조용집성판의 표준제조공정 개발 12
가. CLT 제조공정 정립 13
2. 국산 구조용집성판의 품질성능 평가 20
가. 구조용집성판의 접착성능 평가 21
나. 구조용집성판의 강도성능평가 23
3. 못접합 CLT 제조 및 성능 평가 33
가. 못접합 CLT의 전단성능 평가 33
나. 못접합 CLT의 휨성능 평가 35
Ⅲ. 목조건축의 한계상태설계법 적용 연구 38
1. 국산 목재의 설계값 DB 구축 38
가. 국산 낙엽송 제재목의 육안ㆍ기계등급구분 38
나. 국산 낙엽송 제재목의 항목별 구조성능 평가 40
2. 목조건축의 한계상태설계법 전환을 위한 설계값 도출 47
가. 목조건축의 한계상태 설계식 유도 47
나. 확률론적 해석 48
다. 안등급구분 제재목의 저항계수 51
라. 기준 강도 54
Ⅳ. 목조건축 구조설계기준 개발 56
1. 건축구조기준 목구조편 개발 56
가. 건축구조기준(KBC 2016) 목구조편 개정안 개발 56
나. 소규모건축구조기준 목구조편 제정 및 해설서 작성 56
2. 목구조접합부의 내진설계 DB 구축 58
가. 기둥-보 접합부 59
나. 가새접합부 62
다. 전단벽 63
라. 기둥-보 및 전단벽체의 수평하중저항성능 평가 67
마. 산림생명자원연구부 종합연구동 실대 접합부의 강도성능 실증연구 69
3. CLT를 이용한 목구조 내진설계 DB 구축 72
가. 접합부 적용 방법 73
나. CLT 벽체의 수평하중저항성능 검증 연구 80
Ⅴ. 다층 목조건축의 수평하중 저항요소 설계기법 분석 87
1. 다층 목조건축 사례조사 및 구조시스템 분석 87
가. 해외 다층 목조건축 사례조사 87
나. 다층 목조건축 수평하중저항시스템 분류 98
다. 다층 목조건축 국내외 설계기준 조사 99
2. 구조용집성판(CLT) 적용 목조 중층(5층) 건축 실연 연구 101
가. 건축개요 및 설계 101
나. 구조개요 및 설계 104
다. 부재설계 106
라. 영주 5층 CLT 목조건축물의 풍하중과 지진하중에 따른 수평변위 분석 107
3. CLT 목구조시스템의 시공성 검증 연구 109
4. 5층 CLT 목조건축 설계 및 시공백서 110
5. 고층 CLT 목조건축 실현을 위한 개념 설계 115
Ⅵ. 시사점 118
Ⅶ. 참고문헌 120
Ⅷ/Ⅶ. 국립산림과학원 연구보고 목록 122
판권기 140
〈표 Ⅱ-1〉 수종별, 등급별 기계 등급재의 비율 15
〈표 Ⅱ-2〉 수종별 육안결점측정 결과 수량 및 비율 16
〈표 Ⅱ-3〉 타입별 구조용집성판의 층재 수종 구성 방법 21
〈표 Ⅱ-4〉 구조용집성판의 타입별 블록 전단시험에 의한 전단강도 및 목파율 22
〈표 Ⅱ-5〉 구조용집성판의 타입별 침지ㆍ삶음박리 시험에 의한 박리율 23
〈표 Ⅱ-6〉 타입별 구조용집성판의 휨강도 및 휨탄성계수 24
〈표 Ⅱ-7〉 구조용집성판의 타입별 압축강도 25
〈표 Ⅱ-8〉 잣나무 구조용집성판의 그룹별 휨 성능 28
〈표 Ⅱ-9〉 북미의 CLT등급 및 휨성능, ANSI/APA PRG 320-2012 28
〈표 Ⅱ-10〉 수종 및 외층재 등급별 CLT의 휨 설계기준응력 31
〈표 Ⅱ-11〉 기계등급층재 적용 외층재 E10/내층재 E6 CLT의 설계기준응력 33
〈표 Ⅱ-12〉 섬유방향에 따른 못접합부의 전단성능 34
〈표 Ⅱ-13〉 잣나무 NLT와 CLT의 휨강도 비교 37
〈표 Ⅲ-1〉 낙엽송 구조재의 강도성능 평가 데이터 수 38
〈표 Ⅲ-2〉 낙엽송 구조재의 치수별 육안등급구분 결과 39
〈표 Ⅲ-3〉 낙엽송 구조재의 치수별 기계등급구분 결과 40
〈표 Ⅲ-4〉 낙엽송 구조재의 육안등급에 따른 인장 통계치 41
〈표 Ⅲ-5〉 낙엽송 구조재의 육안등급에 따른 인장 기준허용응력 41
〈표 Ⅲ-6〉 낙엽송 구조재의 육안등급에 따른 휨 통계치 42
〈표 Ⅲ-7〉 낙엽송 구조재의 육안등급에 따른 휨 기준허용응력 42
〈표 Ⅲ-8〉 낙엽송 구조재의 육안등급에 따른 압축 통계치 44
〈표 Ⅲ-9〉 낙엽송 구조재의 육안등급에 따른 압축 기준허용응력 45
〈표 Ⅲ-10〉 강도성능 평가데이터 수량 49
〈표 Ⅲ-11〉 육안등급 낙엽송 제재목 휨강도의 표준화된 확률변수(r) 49
〈표 Ⅲ-12〉 육안등급 낙엽송 제재목 인장강도의 표준화된 확률변수(r) 50
〈표 Ⅲ-13〉 휨 강도에 저항계수 0.7 적용시 신뢰도 지수 51
〈표 Ⅲ-14〉 휨 강도에 저항계수 0.75 적용시 신뢰도 지수 51
〈표 Ⅲ-15〉 휨 강도에 저항계수 0.8 적용시 신뢰도 지수 52
〈표 Ⅲ-16〉 휨 강도에 저항계수 0.85 적용시 신뢰도 지수 52
〈표 Ⅲ-17〉 휨 강도에 저항계수 0.9 적용시 신뢰도 지수 52
〈표 Ⅲ-18〉 인장 강도에 저항계수 0.7 적용시 신뢰도 지수 53
〈표 Ⅲ-19〉 인장 강도에 저항계수 0.75 적용시 신뢰도 지수 53
〈표 Ⅲ-20〉 인장 강도에 저항계수 0.8 적용시 신뢰도 지수 53
〈표 Ⅲ-21〉 인장 강도에 저항계수 0.85 적용시 신뢰도 지수 53
〈표 Ⅲ-22〉 인장 강도에 저항계수 0.9 적용시 신뢰도 지수 54
〈표 Ⅲ-23〉 침엽수 육안등급구조재의 형식변환 기준응력 54
〈표 Ⅲ-24〉 형식변환 기준응력을 적용한 제재목 보의 신뢰도 지수(저항계수 0.85 적용) 55
〈표 Ⅳ-1〉 목구조의 수평하중저항요소 성능 시험 목록 67
〈표 Ⅳ-2〉 목구조 수평하중저항요소의 성능 시험 결과 68
〈표 Ⅳ-3〉 타입별 기둥-보 접합부의 전단성능 70
〈표 Ⅳ-4〉 타입별 실험체의 구조설계 적합성 평가 71
〈표 Ⅳ-5〉 CLT 축방향에 따른 기준허용응력 81
〈표 Ⅳ-6〉 CLT의 휨탄성계수 81
〈표 Ⅳ-7〉 CLT의 휨강도 81
〈표 Ⅳ-8〉 수직/수평하중저항시험에 사용된 접합철물 상세 82
〈표 Ⅴ-1〉 영주 목조건축물의 용도별 적용하중 107
〈표 Ⅴ-2〉 지진하중 및 풍하중 107
〈표 Ⅴ-3〉 목조건축의 분야별 주요업무내용 110
〈표 Ⅴ-4〉 바닥판 CLT 부재 내화실험 조건 112
〈표 Ⅴ-5〉 동선체계 및 외부공간 다이어그램 113
〈표 Ⅴ-6〉 시공백서의 구성 및 목차 114
〈표 Ⅴ-7〉 고층 CLT 목조건축 실현 사업 개요 116
〈표 Ⅴ-8〉 사업 추진을 위한 구조 117
[그림 Ⅱ-1] 해외 CLT 표준 12
[그림 Ⅱ-2] CLT 생산에 이용된 국내 업체 설비 및 생산 크기 13
[그림 Ⅱ-3] 구조용집성판 14
[그림 Ⅱ-4] 수종별 기계등급구분 결과 15
[그림 Ⅱ-5] 시험편 타입 17
[그림 Ⅱ-6] 도포량 측정 및 시험편 압체 17
[그림 Ⅱ-7] 잣나무의 타입별 압체압력에 따른 전단강도 18
[그림 Ⅱ-8] 잣나무의 타입별 접착제 도포량에 따른 전단강도 18
[그림 Ⅱ-9] 낙엽송의 타입별 압체압력에 따른 전단강도 18
[그림 Ⅱ-10] 낙엽송의 타입별 접착제 도포량에 따른 전단강도 19
[그림 Ⅱ-11] 리기다소나무의 타입별 압체압력에 따른 전단강도 19
[그림 Ⅱ-12] 리기다소나무의 타입별 접착제 도포량에 따른 전단강도 19
[그림 Ⅱ-13] 구조용집성판의 블록전단시험편(좌) 및 침지ㆍ삶음 박리 시험편(우) 22
[그림 Ⅱ-14] 블록 전단시험 후 대표 파괴형상 22
[그림 Ⅱ-15] 구조용집성판의 휨성능 평가 모식도(좌 : V타입, 우 : H타입) 24
[그림 Ⅱ-16] 구조용집성판의 압축강도 시험 25
[그림 Ⅱ-17] 구조용집성판 관련 국외 기준 예 26
[그림 Ⅱ-18] 구조용집성판 설계값 도출 실험을 위한 장치 구성 26
[그림 Ⅱ-19] 잣나무 CLT의 그룹별 확률밀도분포 27
[그림 Ⅱ-20] 그룹별 누적확률분포 29
[그림 Ⅱ-21] 옹이면적비 제한에 따른 휨강도 분포 29
[그림 Ⅱ-22] 면외 휨 성능 평가를 위한 시험편 30
[그림 Ⅱ-23] 구조용집성판의 면외 휨시험 30
[그림 Ⅱ-24] 낙엽송 CLT의 등급별 휨탄성계수 분포 31
[그림 Ⅱ-25] 리기다소나무 CLT의 등급별 휨탄성계수 분포 32
[그림 Ⅱ-26] 낙엽송 CLT의 등급별 휨강도 분포 32
[그림 Ⅱ-27] 리기다소나무 CLT의 등급별 휨강도 분포 32
[그림 Ⅱ-28] 낙엽송 CLT 롤링전단강도 시험 33
[그림 Ⅱ-29] 못접합부의 전단성능 실험 33
[그림 Ⅱ-30] 섬유방향별 전단성능실험용 시험편 33
[그림 Ⅱ-31] 섬유방향별 하중-변위 곡선 34
[그림 Ⅱ-32] 못접합 CLT 휨시험편 35
[그림 Ⅱ-33] 휨시험 전 시험체 36
[그림 Ⅱ-34] 휨시험 후 시험체 36
[그림 Ⅱ-35] 못접합 구조용집성판의 휨응력-변위 그래프 36
[그림 Ⅱ-36] 잣나무 못접합 CLT(NLT)의 제조 및 휨시험 37
[그림 Ⅲ-1] 낙엽송 구조재의 압축시험 파괴 형상 44
[그림 Ⅲ-2] 실대재 압축시험기 모습 45
[그림 Ⅲ-3] 좌굴이 발생한 모습 46
[그림 Ⅲ-4] 분포하중을 받는 단순보 47
[그림 Ⅲ-5] 몬테카를로 시뮬레이션을 통한 확률론적 해석 50
[그림 Ⅳ-1] 제정된 소규모건축구조기준 목구조편 57
[그림 Ⅳ-2] 끼움쇠 접합부(KA) 60
[그림 Ⅳ-3] 걸쇠 접합부(KB) 60
[그림 Ⅳ-4] 방사-나사못 접합부(KC) 61
[그림 Ⅳ-5] 안장쇠 접합부(TA) 61
[그림 Ⅳ-6] 철물가새접합부(SA) 62
[그림 Ⅳ-7] 목재가새-철물 접합부(SB) 63
[그림 Ⅳ-8] 목재가새-드리프트핀 접합부(SC) 63
[그림 Ⅳ-9] 전단벽의 골조 64
[그림 Ⅳ-10] MP 내력벽의 구조 65
[그림 Ⅳ-11] 단일전단 및 이중전단 65
[그림 Ⅳ-12] 일반 전단벽과 MP내력벽의 단면 비교 66
[그림 Ⅳ-13] 덮개재가 겹치는 부분의 못 설치(스터드 길이 방향 100mm간격) 67
[그림 Ⅳ-14] 좌굴방지 스터드의 설치방법 67
[그림 Ⅳ-15] 산림생명자원연구부 종합연구동 및 주요 접합부 도면 69
[그림 Ⅳ-16] 삽입형 철물 적용 기둥-보 접합부의 이중전단시험 69
[그림 Ⅳ-17] 타입별 기둥-보 접합부의 전단성능 시험 결과 70
[그림 Ⅳ-18] 타입별 시험 모식도(좌 : 휨시험, 우 : 이중전단시험) 71
[그림 Ⅳ-19] 타입별 실험체의 구조성능 평가(좌 : 휨시험, 우 : 이중전단시험) 71
[그림 Ⅳ-20] 휨시험에 의한 시험체 각부의 3차원 변위 데이터 측정 72
[그림 Ⅳ-21] CLT 건축물에 적용되는 접합부 유형 72
[그림 Ⅳ-22] CLT 패널 간 연결방법 74
[그림 Ⅳ-23] CLT의 패널 간 접합철물(5종) 디자인 74
[그림 Ⅳ-24] CLT벽(모서리) 간 연결방법 75
[그림 Ⅳ-25] 플랫폼 공법에서 CLT벽과 바닥의 연결방법 76
[그림 Ⅳ-26] 발룬 공법에서 CLT벽과 바닥의 연결방법 77
[그림 Ⅳ-27] CLT벽과 지붕의 연결방법 78
[그림 Ⅳ-28] CLT벽과 기초의 연결방법. CLT벽과 기초의 연결방법 79
[그림 Ⅳ-29] 영주 5층 CLT 목조건축 조감도영 80
[그림 Ⅳ-30] 영주 5층 CLT 목조건축 시공 장면 80
[그림 Ⅳ-31] CLT 목구조물에 사용된 철물(좌 : 홀드다운, 우 : 브라켓) 82
[그림 Ⅳ-32] 수평저항성능시험체(AB : 홀드다운-브라켓, BB : 브라켓-브라켓) 83
[그림 Ⅳ-33] AB시험체의 정적시험 하중-변위 그래프 및 파괴형상 84
[그림 Ⅳ-34] BB시험체의 정적시험 하중-변위 그래프 및 파괴형상 84
[그림 Ⅳ-35] Test Method C(CUREE Basic Loading Protocol) 85
[그림 Ⅳ-36] AB시험체의 준정적 반복가력시험의 하중-회전각 그래프(수직하중 : 9.7kN) 86
[그림 Ⅳ-37] AB시험체의 준정적 반복가력시험의 하중-회전각 그래프(수직하중 : 97kN) 86
[그림 Ⅴ-1] 연도별 다층 목조건축 해외 사례 98
[그림 Ⅴ-2] 법 개정후 캐나다 최초 6층 목조건축 100
[그림 Ⅴ-3] 철골가새 보강 목조건축(14층 계획) 100
[그림 Ⅴ-4] 기준층 평면도의 입체 투상도 102
[그림 Ⅴ-5] 단면구성 103
[그림 Ⅴ-6] 기둥-보 구조의 적용과 바닥시스템 103
[그림 Ⅴ-7] CLT 적용 목조 5층 기본설계안 103
[그림 Ⅴ-8] CLT 적용 목조 5층 3차원 구조해석 모델 106
[그림 Ⅴ-9] CLT 벽체의 최대(좌), 최소(우) 응력 분포 106
[그림 Ⅴ-10] 풍하중에 따른 수평변위 107
[그림 Ⅴ-11] 지진하중에 따른 층간변위 108
[그림 Ⅴ-12] 5층 CLT 목조건축 개요 및 설계공모 당선작 108
[그림 Ⅴ-13] CLT 목업하우스 설계 109
[그림 Ⅴ-14] CLT 목업하우스 시공 모습 109
[그림 Ⅴ-15] 영주 5층 CLT 목조건축 시공현장 촬영 114
[그림 Ⅴ-16] 고층 CLT 목조건축의 주요 구조부 116
[그림 Ⅴ-17] 고층 CLT 목조건축의 내화성능 확보를 고려한 바닥 구조 116
[그림 Ⅴ-18] 고층 CLT 목조건축의 평면도 117
[그림 Ⅵ-1] 국내 CLT 활성화를 위한 중기 기술ㆍ정책 로드맵 119