일체형 삼각 트러스 형태의 철선을 아연도금 강판에 용접한 철선일체형 데크 플레이트는 슬래브 시공 시 현장시공 최소 및 동바리와 지보공 등 거푸집 공사비 절감을 목적으로 개발되어 이미 많은 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 180mm 두께 슬래브에 적용 가능한 철선일체형 데크 플레이트 시스템을 개발하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 상부철선, 하부철선, 래티스 철선, 경간, 단부가공방법을 변수로 채택하여 총 14개의 시험체를 실물크기로 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과 시험체의 최종 파괴형태 변화 및 단부가공방법이 시험체의 구조 성능에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 하부철선의 영향보다는 래티스 철선이 시험체의 거동에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
일체형 삼각 트러스 형태의 철선을 아연도금 강판에 용접한 철선일체형 데크 플레이트는 슬래브 시공 시 현장시공 최소 및 동바리와 지보공 등 거푸집 공사비 절감을 목적으로 개발되어 이미 많은 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 180mm 두께 슬래브에 적용 가능한 철선일체형 데크 플레이트 시스템을 개발하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 상부철선, 하부철선, 래티스 철선, 경간, 단부가공방법을 변수로 채택하여 총 14개의 시험체를 실물크기로 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과 시험체의 최종 파괴형태 변화 및 단부가공방법이 시험체의 구조 성능에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 하부철선의 영향보다는 래티스 철선이 시험체의 거동에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
A steel wire-integrated deck plate that welds integrated triangle truss steel wires on a galvanized steel sheet is developed to reduce construction costs of slabs or formworks such as shores and supports, and it is already widely applied in many construction fields. In this research, experimental te...
A steel wire-integrated deck plate that welds integrated triangle truss steel wires on a galvanized steel sheet is developed to reduce construction costs of slabs or formworks such as shores and supports, and it is already widely applied in many construction fields. In this research, experimental tests for 14 full scale specimens, which are in the same field conditions, are conducted on several parameters such as the diameter of top, bottom and lattice steel wire, cutting methods of ends. According to the result, changes in final destruction types of the test bodies and cutting methods of ends didn't affect structural performance of test specimens, and for a 4.0m-span test specimen, there was no big problems in using bottom bar D7 or D8.
A steel wire-integrated deck plate that welds integrated triangle truss steel wires on a galvanized steel sheet is developed to reduce construction costs of slabs or formworks such as shores and supports, and it is already widely applied in many construction fields. In this research, experimental tests for 14 full scale specimens, which are in the same field conditions, are conducted on several parameters such as the diameter of top, bottom and lattice steel wire, cutting methods of ends. According to the result, changes in final destruction types of the test bodies and cutting methods of ends didn't affect structural performance of test specimens, and for a 4.0m-span test specimen, there was no big problems in using bottom bar D7 or D8.
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문제 정의
180mm두께 슬래브에 적용 가능한 철선일체형 데크 플레이트를 개발하기 위해 실시한 실험에서 나타난 실험결 과를 비교･분석하여 실험에서 채택한 변수가 철선일체형 데크 플레이트에 미치는 영향에 대해 평가 하고자 한다.
또한, 철선일체형 데크 플레이트 시스템은 콘크리트 경화 후에는 일반 철근콘크리트 슬래브와 같은 거동을 하기 때문에 콘크리트 경화 전의 시공하중에 대한 평가가 중요 하다. 그러므로 본 연구에서는 시공하중에 대한 안전성 검토를 목적으로 한다.
따라서 시공하중에 대한 구조성능 평가를 위한 실험에 서는 시공하중 단계별 철선일체형 데크 플레이트의 처짐 상태 등에 대해 분석하고, 지지 가설재의 사용여부를 확인하여 현장 적용 시의 안전성을 검토한다. 시험체는 현장에서의 시공조건과 동일한 방법으로 설치 가력하기 위해 실험 보조 장치를 설계 및 제작하여 실험을 수행한다.
본 연구에서는 180mm 두께의 슬래브에 적용 가능한 철선일체형 데크 플레이트를 개발하기 위해 실험을 실시 하였으며, 그 결론은 다음과 같다.
상부 배력근은 현장에서 배근되고 나머지 철선은 공장에서 600mm의 폭으로 제작 되며, 시공하중에 대한 처짐을 고려하여 치올림(camber) 설계가 가능하다. 본 연구에서는 180mm 두께의 슬래브에 적용 가능한 철선일체형 데크 플레이트를 개발하기 위해 주요 변수에 따라 시험체를 제작, 실험을 실시한 후 결과를 조사 분석하여 180mm 두께 슬래브에 적용 가능한 철선 일체형 데크 플레이트를 개발하고자 한다.
제안 방법
① 시공하중 평가 : 시험체 별 예상 시공하중까지 재하(loading)한 후 제하(unloading)하여 시공하중에 대한 처짐 및 복원력 특성을 평가한다.
② 최대내력 평가 : 시공하중에 대한 복원력 특성을 평가한 후 시험체별 최대하중까지 재하(loading)하여 처짐량 및 파괴 특성 등에 대해 평가한다.
시험체의 종류는 Table 1과 같이 슬래브 두께 180mm 를 대상으로 상부철선은 D13으로 제작하며, 하부철선은 D7, D8, D10으로 제작한다. 또한, 래티스 철선은 직경 5.0, 6.0으로 구분하여 제작하며, 시험체 경간은 180mm 두께 슬래브에 많이 적용되는 4.0m, 4.3m로 구분하여 제작한다. 철선일체형 테크 플레이트 시공성 향상을 위해 단부를 직봉으로 가공한 경우와 플레이트로 가공한 경우로 구분하여 제작한다.
래티스 철선의 직경 변화가 시험체의 내력에 미치는 영향을 비교 분석하기 위해 래티스 철선의 직경을 ∅5, ∅6 으로 구분하여 실험을 진행하였다.
따라서 시공하중에 대한 구조성능 평가를 위한 실험에 서는 시공하중 단계별 철선일체형 데크 플레이트의 처짐 상태 등에 대해 분석하고, 지지 가설재의 사용여부를 확인하여 현장 적용 시의 안전성을 검토한다. 시험체는 현장에서의 시공조건과 동일한 방법으로 설치 가력하기 위해 실험 보조 장치를 설계 및 제작하여 실험을 수행한다.
실험은 현장 시공조건과 가능한 유사한 조건의 등분포 하중으로 재하하기 위하여 시공하중을 단계별로 나누어 재하한다. 하중 가력을 위한 장치는 Fig.
처짐 측정은 Fig. 6에서와 같이 4등분 지점에 LVDT를 설치하며, 철선 및 아연도금 강판의 변형률 측정을 위하여 Fig. 7과 같이 스트레인 게이지(wire strain gauge) 를 부착한 후 TDS-603을 사용하여 측정한다.
철선일체형 데크 플레이트 시공성 향상을 위해 단부 가공방법을 상부철선과 하부철선을 직봉으로 용접해 가공한 경우와, 하부철선에 플레이트를 용접해 가공한 경우로 구분하여 실험을 수행하였다.
철선일체형 데크 플레이트에 작용하는 시공하중은 철선일체형 데크 플레이트 자체가 지지하는 것으로 하며, 거더 방향의 모멘트 및 처짐에 영향을 미치는 요인을 변수로 채택하여 총 14개의 시험체를 실물크기로 제작하여 실험한다.
3m로 구분하여 제작한다. 철선일체형 테크 플레이트 시공성 향상을 위해 단부를 직봉으로 가공한 경우와 플레이트로 가공한 경우로 구분하여 제작한다.
실험은 현장 시공조건과 가능한 유사한 조건의 등분포 하중으로 재하하기 위하여 시공하중을 단계별로 나누어 재하한다. 하중 가력을 위한 장치는 Fig. 4와 같은 지지 플레 이트와 추 플레이트를 제작하여 사용하며, 지지 플레이트의 중량은 78.4kN/개, 추 플레이트의 중량은 39.2kN/개를 기준으로 제작하며, 지지 플레이트 및 추 플레이트를 제작 완료한 후 저울에 중량을 측정하여 확인한 후 실험한다.
6과 같이 일정한 높이로 형강을 설치하고 가력하며, 시험체의 길이 변화에 따라 양 단부에 설치한 형강을 조절하여 시험체를 설치한다. 형강의 위치가 조절된 후 시험체를 설치하고, 시험체의 단부는 직봉을 설치한 경우에는 직봉인 ╊자형 수직철선과 형강을 수동용접에 의해 고정하였으며, 플레이트를 설치한 경우에는 플레이트와 형강을 수동 용접하여 고정한다.
대상 데이터
시험체는 Table 1에 표시한 것과 같이 경간 4.0m, 4.3m로 제작하며 실험 시에는 걸침길이 양측 각 50mm 로 하여 100mm 작게 설치한다. 또한 시험체는 상부철선, 하부철선의 직경에 따라 구분되며, 하부철선의 직경이 7mm인 시험체에는 A로 표기한다.
시험체의 종류는 Table 1과 같이 슬래브 두께 180mm 를 대상으로 상부철선은 D13으로 제작하며, 하부철선은 D7, D8, D10으로 제작한다. 또한, 래티스 철선은 직경 5.
이론/모형
본 연구에 사용된 상부 및 하부철선, 래티스 철선에 대해서 KS D 3552(철선), KS D 7017(용접철망)에서 규정하고 있으며, 재료 실험은 KS B 0801(금속재료 인장 시험편), KS B 0802(금속 재료 인장시험방법)에 따라 실시한다. 재료실험 결과는 Table 2에 나타냈으며, 철선의 연신율 측정을 위한 표점 거리는 공칭 선 지름의 5배로 하였다.
성능/효과
(1) 실험에서 나타난 파괴형태는 중앙부 상부철선 좌굴에 의한 파괴와 단부 래티스철선 및 단부 하부철 선의 파괴로 나타났다. 그러나 파괴형태가 다르게 나타난 시험체 모두 최종파괴 형태 변화에 따른 최대내력은 크게 변화가 없어 파괴형태의 변화가 최대내력에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.
(2) 시공성에 영향을 미치는 단부 가공방법에 대한 내력을 평가하기 위해 직봉으로 가공한 경우와 플레 이트로 가공한 경우로 구분하여 실험한 결과 상부및 하부철선과 래티스 철선이 내력에 문제가 없다면 단부 가공방법은 현장의 조건을 고려해 선택해도 무난한 것으로 판단된다.
(3) 하부철선 직경변화가 시험체의 내력에 미치는 영향을 평가하기 위해 D7, D8로 배근하여 실험한 시험체의 실험결과 하부철선 직경 변화에 따른 처짐, 복원율, 최대하중에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 대상으로 한 시험체의 하부철선 직경은 D7로 설계해도 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.
(4) 래티스 철선의 직경 변화가 시험체의 내력에 미치는 영향을 비교 분석하기 위한 실험결과 하부철선을 D7로 배근하고 래티스 철선을 ∅6으로 배근한 시험체의 실험결과가 하부철선 D8, 래티스 철선 ∅5로 배근된 시험체의 실험결과보다 높게 나타나 하부철선의 직경보다는 래티스 철선의 직경이 시험체의 내력에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다.
따라서 본 연구에서 대상으로 한 시험체의 하부철선 직경은 D7로 설계해도 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.
또한, 래티스 철선을 ∅6으로 배근한 시험체의 실험결과를 나타낸 Table 9에서도 하부철선의 직경 변화에 따른 시험체의 거동은 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 대상으로 한 시험체의 하부철선 직경은 D7로 설계해도 큰 문제가 없음을 알수 있다.
또한 하부철선 D8이 배근한 시험체의 실험결과에서도 래티스 철선의 직경은 ∅6으로 배근한 시험체의 실험결과가 우수한 것으로 나타났다.
또한, Table 4의 시공하중 작용에 따른 복원율은 스팬4.0m 시험체의 경우 래티스 철선을 ∅6.0으로 제작한 시험체가 90%를 상회하는 것으로 나타났으며, 스팬 4.3m 시험체는 모두 90%를 상회하는 높은 복원율을 보이는 것으로 나타났다.
5mm 이하로 나타났으나, 시공하중을 제거한 후 측정한 잔류 처짐은 직봉으로 가공한 시험체가 큰 것으로 나타났다. 또한, 복원율은 직봉으로 가공한 시험체가 플레이트로 가공한 시험체보다 적은 것으로 나타 났다. 그러나 시험체 최대하중은 직봉으로 가공한 시험체가 큰 것으로 나타났다.
하부철선을 D7로 배근하고 래티스 철선을 ∅6으로 배근한 시험체의 실험결과가 하부철선 D8, 래티스 철선 ∅5 로 배근된 시험체의 실험결과보다 높게 나타나 하부철선의 직경보다는 래티스 철선의 직경이 시험체의 내력에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다.
하중-변위 곡선에서 시공하중 가력 후 제거한 곡선의 형태는 선형 탄성적 거동을 하는 것으로 모든 시험체에서 나타났으며, 모든 시험체의 거동이 탄성 거동 특성을 하는 것으로 나타났다.
후속연구
(5) 본 논문에서 제시한 스팬 4.3m 시험체의 내력은 충분할 것으로 판단되지만, 보다 경제적인 설계법 제시를 위해서는 향후 보완적인 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
경제적인 구조시스템 개발의 요구에 부응하는 기술적 해결책으로 슬래브 구조에서는 무엇의 사용이 확산되고 있는가?
건설현장에서 구조안전성을 확보하면서 보다 경제적인 구조시스템 개발을 위한 노력이 끊임없이 실시되고 있다. 이러한 요구에 부응하는 기술적 해결책으로 슬래브 구조 에서는 데크 플레이트의 사용이 확산되고 있다. 특히, 본연구에서 대상으로 하고 있는 철선일체형 데크 플레이트는 콘크리트 타설 시에는 설치의 용이성 및 작업공간 제공 등의 장점이 있고, 액상 상태의 콘크리트 자중과 시공 하중에 견디는 단일 휨재로서의 거푸집 역할을 한다.
철선일체형 데크 플레이트는 콘크리트 타설 시 어떤 장점이 있는가?
이러한 요구에 부응하는 기술적 해결책으로 슬래브 구조 에서는 데크 플레이트의 사용이 확산되고 있다. 특히, 본연구에서 대상으로 하고 있는 철선일체형 데크 플레이트는 콘크리트 타설 시에는 설치의 용이성 및 작업공간 제공 등의 장점이 있고, 액상 상태의 콘크리트 자중과 시공 하중에 견디는 단일 휨재로서의 거푸집 역할을 한다. 또한, 콘크리트 양생 이후의 모든 하중은 강판을 제외한 상부철선 하부철선 및 콘크리트로 구성된 일반적인 철근콘 크리트 슬래브 구조로 지지 한다.
건설현장에서 구조안전성을 확보하면서 무엇의 개발을 위한 노력이 실시되고 있는가?
건설현장에서 구조안전성을 확보하면서 보다 경제적인 구조시스템 개발을 위한 노력이 끊임없이 실시되고 있다. 이러한 요구에 부응하는 기술적 해결책으로 슬래브 구조 에서는 데크 플레이트의 사용이 확산되고 있다.
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