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무량판 구조는 보가 없는 구조로서 국내외에서 층고 절감과 공기 단축을 목적으로 지하층 및 초고층에 적용되는 사례가 증가하고 있다. 이 구조는 슬래브가 고정 하중과 활하중을 휨강성으로 지지하여 직접 기둥에 전달하는 휨재이다. 내부에 보가 없는 슬래브에서는 기둥 주변에 휨, 전단 및 비틀림으로 인해 국부적인 ...

무량판 구조는 보가 없는 구조로서 국내외에서 층고 절감과 공기 단축을 목적으로 지하층 및 초고층에 적용되는 사례가 증가하고 있다. 이 구조는 슬래브가 고정 하중과 활하중을 휨강성으로 지지하여 직접 기둥에 전달하는 휨재이다. 내부에 보가 없는 슬래브에서는 기둥 주변에 휨, 전단 및 비틀림으로 인해 국부적인 응력 집중 현상이 발생한다. 이는 보-기둥 접합부에 비해 슬래브와 기둥의 접합되는 부분에서 취성적인 뚫림 전단이 발생할 우려가 있다. 이러한 뚫림 전단을 고려한 RC 기둥-무량판 구조는 일반화되어 국내외 설계 규준에서도 그 설계법이 제시되어 있다. 하지만 H형강 기둥 또는 철골철근콘크리트 기둥에 무량판 슬래브를 적용하려는 연구는 국내외를 막론하고 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 H형강 기둥 또는 SRC 기둥-무량판 슬래브를 연구 대상으로 하여 접합부 구조 상세를 개발하고 접합부 설계 방법 및 설계 프로그램을 제안하였다. 또한 H형강 기둥 또는 SRC 기둥과 무량판 슬래브 접합부의 구조적 성능을 평가하기 위해 실대형 실험을 실시하였다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. - H형강 기둥 또는 SRC 기둥과 무량판 슬래브 접합부의 구조 상세를 개발한다. - 실험을 통해 보유 내력 검증 및 현장 적용성을 확인한다. - 실무에 적용할 수 있는 설계식 및 윈도우 기반의 설계 프로그램을 제안한다. RC 기둥을 H형강 기둥으로 대체하여 무량판 슬래브 접합부를 동일한 조건으로 설계할 경우 위험 단면에서 고려하여야 할 주요 변수는 뚫림 전단에 효율적으로 저항하는 전단키이다. 이 전단키는 슬래브에 작용하는 전단력을 기둥으로 전달하는 역할, 위험 단면에서의 취성적인 뚫림 전단을 방지하는 역할과 뚫림 전단 이후 급격한 뚫림 전단 내력 저하를 방지하는 역할을 하여야한다. 본 연구에서 개발한 접합부는 약축을 보강판으로 보강한 H형강 기둥에 듀벨을 용접한 후 듀벨의 구멍을 통해서 관통시킨 철근이 타설한 콘크리트 슬래브와 합성되어 전단력을 저항하는 접합시스템이다. 즉, 뚫림 전단을 방지하기 위한 전단키로서 관통 철근을 이용하는 것이다. 이 전단접합시스템은 뚫림 전단에 대한 내력을 평가하기 위해 중력 하중 실험과, 내진·내풍에 대한 성능을 평가하기 위해 횡하중 실험을 실시하였다. 비교 지표로서는 개발하고자하는 접합부가 기존의 RC구조에서의 무량판 구조와 동등 이상의 강도 및 변형 능력을 가지도록 하는 것이다. H형강 기둥 또는 SRC 기둥과 무량판 슬래브 접합부의 뚫림 전단에 대한 내력 및 내진·내풍의 구조적 성능을 평가하기 위한 실험적 연구로부터 다음의 결론을 얻었다. (1) 관통 철근 및 듀벨을 이용하여 뚫림 전단에 대한 효율적이고 경제적인 전단저항 메카니즘을 가지는 구조 상세를 개발하였다. (2) H형강 기둥과 플랫 플레이트 슬래브 접합부의 뚫림 전단 성능을 평가한 결과, RC 기둥과 플랫 플레이트 슬래브 접합부보다 강도, 강성, 변형 능력 면에서 우수하다. (3) H형강 기둥 또는 SRC 기둥과 플랫 플레이트 슬래브 접합부의 횡력 저항 성능을 평가한 결과, RC 기둥과 플랫 플레이트 슬래브 접합부보다 항복 강도, 초기 강도, 변형 능력, 에너지 소산 능력 등에서 우수하다. (4) SRC 기둥과 플랫 플레이트 슬래브 접합부에 과도한 하중이 작용할 경우 지판으로 전단 보강한 플랫 슬래브의 뚫림 전단 성능을 평가한 결과, 지판으로 전단 보강한 플랫 슬래브 접합부는 강도, 강성, 변형 능력 면에서 우수하다.

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