[논문]하프PC 슬래브에 발생한 균열이 합성 슬래브의 휨 내력에 미치는 영향에 관한 실험적 연구

서태석; 이문성; 최창식

하프PC 슬래브에 발생한 균열이 합성 슬래브의 휨 내력에 미치는 영향에 관한 실험적 연구
Influence of Cracks in Precast Concrete Deck on the Flexural Strength of Composite Half PC Slab 원문보기

구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection, v.13 no.2 = no.54, 2009년, pp.199 - 205

서태석 (한양대학교 건축공학부) , 이문성 (한양대학교 건축공학부) , 최창식 (한양대학교 건축공학부)

초록
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하프PC 슬래브는 시공중에 슬래브 판에 균열이 발생하기 쉽고 이러한 균열들을 보수보강 하지 않은 상태에서 덧침콘크리트를 타설할 경우 합성슬래브의 내력에 영향을 미칠 것으로 사료된다. 하지만 하프PC 슬래브에 발생한 균열이 합성슬래브의 구조성능에 미치는 영향에 관한 연구는 아직까지 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하프PC 슬래브에 발생한 균열이 합성 슬래브의 내력에 미치는 영향을 조사하기 위하여 덧침 콘크리트를 타설하기 전에 하프PC 슬래브에 균열을 발생시킨 시험체와 균열이 없는 합성슬래브 시험체를 제작하여 슬래브의 휨 성능을 검토하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, as the concern for the development of a construction method for an environmental protection and for tall building is increasing, the use of the half precast concrete(PC) slab that has the solution of environmental problems and the advantage such as reduction of construction period is being demanded. However, there is shortcoming that the crack can occur easily while constructing, and these cracks can have a bad influence upon the structural performance of PC composite slab. However, there is little studies on the influence of these cracks on the structural performance of composite PC slab. In this study, the specimen caused the crack before pouring topping concrete in the half PC slab and the PC composite slab without the cracks were produced to investigate the structural performance of PC composite slab with crack.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 하프PC 슬래브에 발생한 균열이 합성 슬래브의 내력에 미치는 영향을 조사하기 위하여 덧침콘크리트를 타설하기 전에 슬래브판에 균열을 발생시킨 시험체와 균열이 없는 합성슬래브 시험체를 제작하여 슬래브의 휨 성능을 검토하였다.

제안 방법

콘크리트의 압축연과 트러스 상부근, 인장주근에 철근 게이지를 부착하여 변형률을 측정하였고 중앙부에 다이얼 게이지를 설치하여 슬래브의 처짐을 측정하였다. 균열폭은 콘텍트 스트레인 게이지를 이용하였으며 인장주근을 따라 콘크리트 표면에 100mm 간격으로 측정하였다. Fig.
또 다른 시험체는 균열 없이 하프PC 슬래브에 덧침콘크리트를 타설하여 제작하였다(NCS). 실험체는 Fig. 3과같이 지지점 간격 1800mm로 3등분점 재하를 실시하였고, 철근의 항복 부근에서 1회 반복 재하를 실시하였다. 재하시의 콘크리트 재령은 하프PC 슬래브용 콘크리트는 49일, 덧침콘크리트는 8일이었다.
2에 나타낸 것처럼 프리스트레스용 강봉과 잭을 이용하여 하프PC 슬래브에 균열을 발생시켰다. 잭을 제거한 후에도 프리스트레스 강봉의 넛트를 조여서 하중을 유지시켰으며 유지시킨 상태로 덧침콘크리트를타설하여 합성슬래브를 제작하였다(CS시험체). 또 다른 시험체는 균열 없이 하프PC 슬래브에 덧침콘크리트를 타설하여 제작하였다(NCS).
재하시의 콘크리트 재령은 하프PC 슬래브용 콘크리트는 49일, 덧침콘크리트는 8일이었다. 콘크리트의 압축연과 트러스 상부근, 인장주근에 철근 게이지를 부착하여 변형률을 측정하였고 중앙부에 다이얼 게이지를 설치하여 슬래브의 처짐을 측정하였다. 균열폭은 콘텍트 스트레인 게이지를 이용하였으며 인장주근을 따라 콘크리트 표면에 100mm 간격으로 측정하였다.

대상 데이터

래티스근(lattice bar), 。13의 트러스 상부근 (truss top bar)를 사용하였다. 철근의 재료적 성질을 Table 4에 나타낸다.
총 두 개의 시험체(CS, NCS)를 제작하였다. 여기서 CS시험체는 덧침콘크리트 타설전에 하프PC 슬래브에 균열을 발생시킨 시험체를 의미하며, NCS 시험체는 균열이 없는 시험체를 의미한다.
3에 콘크리트의 재료적 성질을 나타낸다. 하중 재하는 덧침콘크리트 타설 후 8일 후에 실시하였으며 그때의하프PC 슬래브에 사용된 콘크리트의 재령은 49일 이다.

성능/효과

특히, 현장 타설 공법의 장점과 PC공법의 장점을 절충하여 부재간의 일체성 확보를 용이하게 한 하프 PC슬래브 공법이 1940년대에 유럽을 중심으로 개발되었으며 지금은 독일, 일본 등의 선진국을 중심으로 널리 사용되고있으며, (1) 하프PC 슬래브 개발 및 내력평가에 대한연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.(2)-⑼ 하지만하프PC 슬래브는 시공중에 슬래브 판에 균열이 발생하기 쉽고 이러한 균열들을 보수보강 하지 않은 상태에서 덧침콘크리트를 타설할 경우 합성슬래브의 내력에 영향을 미칠 것으로 사료된다. 하지만 하프PC 슬래브에 발생한 균열이 합성슬래브의 구조성능에 미치는 영향에 관한 연구는 아직까지 없는 실정이다.
1) 균열을 발생시킨 시험체의 콘크리트 타설 전의 처짐은 약 1.8mm, 균열폭은 약 0.17mm 였으며, 콘크리트 타설 후에는 처짐과 균열폭이 각각 2.0mm와 0.25mm로 약간 증가 하였다. 그 후 시간의 경과에 의한 처짐과 균열폭의 변화는 대략 2.
2) NCS와 CS 시험체는 거의 비슷한 휨 내력을 나타냈다. 이러한 결과로부터 시공시에 발생한 균열이합성 슬래브의 휨 내력에 미치는 영향은 매우 적은 것으로 사료된다.
3) 균열모멘트의 실측값은 대한 건축학회 식에 의 한계 산값 보다 약 30% 정도 높았으며, 종국휨 모멘트의 실측값도 등가 응력 블록을 고려한 계산 값보다 약 27% 정도 높게 나타났다.
NCS시험체 에서는 약 110kN의 하중에서 ②, ③, ⑤의 위치에서 거의 동시에 균열이 발생하였으며 ⑦의 위치에서 약 130kN의 하중에서 균열이 급격히 발생하였다. CS 시험체의 ①과 ⑦에 발생한 균열을 제외한 최대 균열폭은 0.4mm, NCS 시험체에 발생한 최대 균열폭은 0.34mm로 CS 시험체의 최대균열폭이 약간 컸지만 그 차이는 크지 않았다.
8에 균열폭과 균열발생 상황을 나타낸다. CS 시험체의 콘크리트 타설 전에 발생시킨 균열(①, ⑦) 은 하중이 증가를 해도 균열폭의 증가가 크지 않았으며, 약 110kN의 하중에서 균열폭이 급격히 증가하기 시작하였다. 그리고 약 105kN의 하중에서 ③과 ④의 위치에서 새로운 균열이 발생하였다.
NCS와 CS 시험체의 내력은 각각 109kN와 114kN 에서 균열이 발생했고, 인장주근은 각각 133kN와 130kN 에서 항복했으며, 트러스 상부근은 각각 160kN와 150kN에서 항복하는 등 거의 비슷한 휨 내력을 나타냈다. 이러한 결과로부터 시공시에 발생한 균열이 합성 슬래브의 휨 내력에 미치는 영향은 매우 적은 것으로 사료된다.
11에 나타낸다. 균열모멘트의 실측값은 계산값 보다약 30% 정도 높았으며, 종국 휨 모멘트의 실측값도계산값 보다 약 27% 정도 높게 나타났다. 따라서 식 (3)과 식(4)에 의한 합성 슬래브의 균열 모멘트 및종국 휨 내력에 대한 검토가 적합한 것으로 사료된다.
6 에 나타낸다. 균열을 발생시킨 시험체의 콘크리트 타설 전의 처짐은 약 1.8mm, 균열폭은 약 0.17mm 였으며, 콘크리트 타설 후에는 처짐과 균열폭이 각각 2.0mm와 0.25mm로 약간 증가하였다. 그 후 시간의경과에 의한 처짐과 균열폭의 변화는 대략 2.

참고문헌 (9)

김윤일, "[특집]부분 PC슬래브 구조", 대한건축학회 제39호 제8호, 1995년 8월, pp. 39-42
정란 외, "와이어 메쉬를 이용한 부분 프리캐스트 콘크리트 바닥판 공법의 구조성능에 관한 실험적 연구", 대한건축학회 논문집, 제14권 제12호, 1998년 12월, pp. 19-25
서태석, 최창식, "트러스 철근을 갖는 하프 프리캐스트 슬래브의 휨 내력에 관한 실험적 연구", 구조물진단학회지, 제12호 제6호, 2008년 11월, pp. 71-80

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鈴木裕士ほか, "トラス？筋を有するハ？フPCa合成床板の構造性能に？する？究(その2)", 日本建築？？？術講演梗？集, 2004年 8月, pp. 153-154
前田よしかずほか, "トラス？筋を有するハ？フPCa合成床板の構造性能に？する？究(その３)", 日本建築？？？術講演梗？集, 2006年 9月, pp. 193-194
石倉敦ほか, "一方向PCa合成スラブの構造性能", 日本建築？？？術講演梗？集, 2006年 9月, pp. 233-234
フジモリ産業，段着付FSボイドスラブ ${\cdot}$ FSボイドスラブおよびFSスラブ設計 ${\cdot}$ 製造 ${\cdot}$ 施工要領
杉原啓輪ほか, "トラス筋入りプレキャスト？筋コンクリ？ト板のひび割れ耐力", 日本建築？？？術講演梗？集, 2008年 9月, pp. 633-634
狩野直樹ほか, "トラス？筋を有するハ？フPCa合成床板の構造性能に？する？究(その1)", 日本建築？？？術講演梗？集, 2004年 8月, pp. 151-152

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