선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 기존의 철선일체형 데크플레이트에 오메가(Ω)형태의 강판을 삽입하여 슬래브 두께를 증가시키면서 자중은 감소시킬 수 있는 자중저감 철선일체형 데크플레이트를 개발하였으며, 이에 대하여 구조성능을 평가하였다.
- 본 실험에서는 오메가형 중공 데크플레이트 슬래브의 휨 및 전단내력에 대한 구조성능을 평가하기 위해 다음과 같은 사항들을 변수로 하여 검토하였다.
제안 방법
- 1) 동일한 크기와 동일한 철선량을 지닌 기존 데크플레이트 슬래브의 강성 및 휨 강도를 비교한다.
- 3) 동일한 크기와 철선량을 지닌 실험체의 중공부 상부에 토핑 두께에 따른 오메가형 중공 데크플레이트 슬래브의 강성 및 휨 강도를 비교한다.
- 4) 오메가형 강판으로 생성된 중공부의 면적으로 인한 단면 결손율이 전단강도에 미치는 영향을 평가한다.
- KS F 2405 콘크리트 압축강도 시험방법에 의거하여 100mm×200mm의 원주형 표준공시체 9개를 제작하였으며, 수중에서 28일 양생한 후 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 압축강도 시험을 하였다.
- 데크플레이트의 하부강판은 내력산정 시 고려하지 않았다. 또한, 오메가형 강판의 단면형상을 그림 26과 같이 1개의 평판과 2개의 Z형 판으로 단순화하여 내력작용 위치 및 단면적을 산정하였다.
- 본 실험에서의 가력 방법은 1,960kN급 만능재료시험기 (UTM)를 이용하여 가력속도 3mm/min의 변위제어 방식으로 가력을 하였다.
- 본 연구에서는 내력을 평가하기 위해 단면의 내력을 간편 하게 계산 할 수 있는 합리적인 접근방법으로 그림 16과 같이 Whitney의 등가직사각형 응력분포를 채택하여 휨 내력을 평가하였다.
- 본 연구에서는 철선일체형 데크플레이트를 이용한 일방향 슬래브 내부에 오메가형 강판을 삽입하여 중공부를 형성한 실험체를 제작 후 휨 및 전단 성능에 대하여 다음의 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 그림 3 (a)의 단면형상을 가지는 SLD-M-150-150실험체는 슬래브두께 150mm 실험체의 기준 실험체로써 오메가형 강판을 삽입하지 않은 솔리드 실험체이다. SLD-M-150-150실험체는 18.
- 인장 강도 시험의 가력속도는 2mm/min의 변위제어 방식으로 하였다. 또한, 데크플레이트 강판의 인장강도 시험은 한국화학시험연구원에서 실험하였다.
- 본 실험에서는 휨 실험체 6개와 전단 실험체 2개로 실험을 실시하였으며, 각 실험에 대한 결과는 다음과 같으며, 각 결과 값을 표 4에 나타냈다.
- 전단 실험체 길이는 3,400mm이며 지점간의 거리는 3,000mm로 하였다. 실험에서 사용된 모든 실험체의 폭은 765mm이며, 이음부를 제외한 단위 폭은750mm이다. 삽입된 오메가형 강판의 단면적은 660mm2~904mm2이다.
- 위의 4가지 사항을 검토하기 위해 표 1과 같이 총 8개의 실험체를 제작하였다. 휨 성능을 평가하기 위한 실험체는 그림 3의 (a)~(f)와 같은 단면 형상을 가지는 실험체를 각1개씩 총 6개를 제작하였으며, 그림 2에서 나타낸 바와 같이 명명하였다.
- 또한 전단 성능을 평가하기 위한 실험체는 그림 3의 (a)와 (b)의 단면형상을 갖는 것으로써 각각 1개씩 제작하였다. 전단 실험체 길이는 3,400mm이며 지점간의 거리는 3,000mm로 하였다. 실험에서 사용된 모든 실험체의 폭은 765mm이며, 이음부를 제외한 단위 폭은750mm이다.
- 주요 실험 변수는 슬래브의 두께 및 오메가형 강판의 사용 유·무, 상부 콘크리트 토핑두께(오메가형 강판으로부터 상부 콘크리트까지의 거리)로 하였다.
- 휨 성능을 평가하기 위한 실험체는 그림 3의 (a)~(f)와 같은 단면 형상을 가지는 실험체를 각1개씩 총 6개를 제작하였으며, 그림 2에서 나타낸 바와 같이 명명하였다. 휨 실험체의 길이는 4,400mm이며 지점간의 거리는 4,000mm로 하였다. 또한 전단 성능을 평가하기 위한 실험체는 그림 3의 (a)와 (b)의 단면형상을 갖는 것으로써 각각 1개씩 제작하였다.
이론/모형
- 철선(SWM-P/R)은 KS D 3552철선에 적합한 선재로서 D13(이형), D10(이형), φ5 (원형)를 이용하였으며, 각각 3개씩 인장시편을 제작하여 KS B 0802 금속 재료 인장시험방법에 따라 만능재료시험 기(UTM)를 이용하여 강재의 인장강도 시험을 하였다.
성능/효과
- (1) 오메가형 강판을 삽입한 중공 데크플레이트 슬래브와 기존 철선일체형 데크플레이트 슬래브를 비교한 결과, 오메가형 강판을 삽입한 중공 데크플레이트 슬래브가 150mm 실험체의 경우 휨 내력이 15~20%, 200mm 실험체의 경우 휨 내력이 11~21% 높게 나타났다. 이는 오메가형 강판 삽입으로 인한 중공 단면이 데크플레이트 슬래브의 부재성능에 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
- (2) 중공부 형성을 위해 삽입한 오메가형 강판은 최대 휨 내력과 연성을 증진시키는 효과를 가지며, 중공부가 없는 동일부재 데크플레이트와 비교 시 공칭 휨 강도는 슬래브 두께와 강판 삽입량에 따라 약 30% 이상 증가하였다. 즉 오메가 강판의 삽입으로 발생하는 단면 결손은 부재내력의 저하에는 영향이 없는 것으로 판단된다.
- (3) 동일 슬래브 두께에서 상부 콘크리트 토핑량을 달리한 경우, 상부 콘크리트 토핑량에 따른 중공 데크플레이트 슬래브는 솔리드 실험체보다 약 10% 이상의 내력이 증가 되는 것으로 나타났으며, 변형능력 역시 증가하였다. 이는 오메가형 강판의 단면적이 증가할수록 휨 성능이 향상되어 전체적인 휨 내력이 증가하는 것으로 판단된다.
- (4) 오메가형 강판을 삽입한 중공 데크플레이트 슬래브는 토핑 두께에 관계없이 공칭전단내력 이상의 전단내력을 갖는 것으로 나타났다. 이는 오메가형 강판 삽입으로 인한 중공단면이 부재성능에 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
- 각 실험체의 전단내력을 이론값에 비교한 결과 SOD-S150-75 실험체는 거의 같았으며, SOD-S-150-50 실험체는 2% 높게 나타났다. 이는 오메가형 강판의 삽입으로 인하여 발생되는 콘크리트 단면 결손이 전단 내력 저하를 발생하지 않는 것으로 판단된다.
- 표 7은 오메가형 강판 1개의 길이를 곡선(Curve)으로 산정한 값과 단순화(1H-2Z) 시킨 단면형상의 길이를 비교한 것이다. 그 결과 두 값의 오차는 3%이내였으며, 실험체의 공칭휨강도 산정 시 오차로 인한 영향은 없을 것으로 판단된다. 내력 산정 시 오메가형 강판의 단면적은 단순화 시킨 길이에 두께 0.
- 휨 내력의 경우, 두 실험체는 비슷한 값을 나타냈다. 그러나 단면 결손에 따른 연성적인 측면에서는 토핑 두께 50mm 실험체가 토핑 두께 75mm 실험체보다 25% 더 높게 나타났다. 이는 내부에 삽입되는 오메가형 강판의 높이가 클수록 변형 능력이 우수한 것으로 판단된다.
- 05kN에서 초기 균열이 발생하였다. 또한 하중 증가에 따라 최대하중 이후 콘크리트 상부 압괴현상이 발생했으며, 중앙부에 수직균열이 집중되는 전형적인 휨 파괴 양상을 나타냈다. 최대하중 83.
- 그림 18에서 보는 것과 같이 150mm 실험체의 경우 일반 데크플레이트 슬래브 실험체보다 오메가형 중공 데크플레이트 실험체의 강성이 15~33%정도 높게 나타났다. 또한, 200mm 실험체 역시 기존 철선일체형 데크플레이트 슬래브 실험체보다 오메가형 중공 데크플레이트 슬래브 실험체의 강성이 9~13%정도 높게 나타났다. 이는 오메가형 강판의 강성으로 인해 기존 철선일체형 데크플레이트 슬래브보다 높게 나온 것으로 판단되며, 그림 19와 같이 전반적으로 오메가형 중공 데크플레이트의 휨 내력 증가를 가져오게 된 것으로 판단된다.
- 31mm의 변위가 발생하였다. 또한, 최대내력 도달 이후에도 140mm의 변위를 넘는 휨 파괴에 가까운 연성적 거동을 나타냈으며, 이후 데크플레이트 하부 강판의 찢어짐으로 인하여 급격한 하중 감소를 보이며 파괴되었다.
- 본 실험에서 사용된 실험체의 최대 휨 내력은 공칭강도에 비해 최소 47% 이상 높게 나타났다. 이러한 차이는 공칭강도를 산정하는 과정에서 오메가형 강판의 영향을 계산하지 않았기 때문으로 판단된다.
- 내부에 삽입된 오메가형 강판은 슬래브두께에 비례하여 증가한다. 실험결과에 의한 슬래브두께가 150mm인 중공실험체의 최대 휨 내력은 공칭휨강도보다 25~31(%), 슬래브 두께가 200mm인 중공실험체의 경우 26~34(%)가량 높게 나타났다. 그러므로 중공체로 강판을 삽입하는 경우, 강판의 위치와 양, 일체화 등을 정확하게 규정하여 성능확인이 되면 오메가형 강판에 의한 내력증가를 설계에 반영하여도 될 것으로 판단된다.
- 오메가형 강판의 영향을 고려한 중공 데크플레이트 슬래브의 공칭휨강도는 기존의 식(1)에 의해 산정된 공칭휨강도보다 150mm 실험체의 경우에는 34% 높게 나타났으며, 200mm 실험체의 경우에는 36%, 39% 높게 나타났다. 이처럼 상향된 공칭휨강도를 기준으로 평가한 휨 내력비는 오메가형 강판을 사용한 실험체의 경우 1.
- 또한 하중 증가에 따라 최대하중 이후 그림 8과 같이 콘크리트 상부 압괴현상이 발생했으며, 중앙부에 수직균열이 집중되는 전형적인 휨 파괴 양상을 나타냈다. 최대하중 55.04kN일 때 실험체 중앙부 변위는 103.11mm에 도달했고, 최대내력 도달 이후에도 변위는 146mm까지 증가하는 양상이 나타났다.
- 최대내력 도달 전 까지 슬래브는 중앙부에 휨 균열이 지배적으로 나타났으며, 그 이후 그림 10과 같이 콘크리트 상부 압괴현상이 발생했다. 최대하중 시 101.2mm의 변위가 발생하였으며 최대하중 이후에도 연성적인 거동을 보였으며, 전형적인 휨 파괴양상을 보였다.
- 최대내력 도달 전 까지 슬래브는 중앙부에 휨 균열이 지배적으로 나타났으며, 그 이후 그림 9와 같이 콘크리트 상부 압괴현상이 발생했다. 최대하중 시 111.3mm의 변위가 발생하였으며 최대하중 이후에도 연성적인 거동을 보였으며, 전형적인 휨 파괴양상을 보였다.
- 최대내력 도달 전 까지 슬래브는 중앙부에 휨 균열이 지배적으로 나타났으며, 그 이후 콘크리트 상부 압괴현상이 발생했다. 최대하중 시 79.19mm의 변위가 발생하였으며 최대하중 이후에도 연성적인 거동을 보였으나, 그림 12와 같이 데크플레이트 하부 강판의 찢어짐으로 인하여 급격한 하중 감소를 보이며 파괴되었다.
- 최대내력 도달전 까지 슬래브는 중앙부에 휨 균열이 지배적으로 나타났으며, 그 이후 그림 13과 같이 콘크리트 상부 압괴현상이 발생했다. 최대하중 시 79.99mm의 변위가 발생하였으며 최대하중 이후에도 연성적인 거동을 보였으며, 전형적인 휨 파괴양상을 보였다. 그림 6은 각 슬래브 두께별 휨 실험체의 하중변위 곡선을 나타낸 것이다.
- 87mm에 도달했다. 최대하중 이후 약간의 연성적 거동을 보였으나, 그림 11과 같이 데크플레이트 하부 강판의 찢어짐으로 인하여 급격한 하중 감소를 보이며 파괴되었다.
- 반면 변형 능력의 측면에서는 슬래브 두께 200mm 실험체가 150mm 실험체보다 약 29%정도 작게 나타났다. 토핑 두께 50mm 실험체의 경우에도 마찬가지로 슬래브두께 200mm 실험체의 내력이 150mm 실험체보다 약 40%정도 높게 나타났으며, 변형 능력은 약 21%정도 작게 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.