[국내논문]비보강 강판콘크리트 전단벽의 횡하중 성능 및 강도특성에 대한 실험적 평가 Experimental Investigation of the Lateral Load Capacity and Strength Characteristics of a Steel Plate Concrete (SC) Shear Wall원문보기
최근 국내에서는 원자력발전소의 모듈화 공법에 적용하기 위하여 SC(steel plate concrete) 구조를 개발하는 연구를 진행하고 있다. 이 연구에서는 전단보강이 없는 비보강 SC 전단벽의 횡방향 내진성능 및 강성특성에 대하여 분석하기 위하여 전단벽 모형 시편을 제작하고, 이를 대상으로 정적가력실험을 수행하였다. 실험 결과를 이용하여, 이 논문에서는 비보강 SC 구조의 횡력에 대한 파괴모드의 유형을 분석하고, 단면강도와 부재의 강성 특성을 검토하였다. 그리고 SC 구조용 설계기준에서 제시하는 단면의 강도 계산식과 실험결과를 비교하였다. 연구결과, 비보강 SC 전단벽의 파괴 형태의 하나는 콘크리트와 강판의 부착 상실로 인한 휨전단파괴라는 사실을 발견하였다. SC 구조 전단벽의 벽체 길이방향 거동은 파괴 시까지 벽체 외측의 강판이 내부 콘크리트를 구속하는 효과를 기대할 수 있으므로 연성능력이 향상되는 것이 확인되었다
최근 국내에서는 원자력발전소의 모듈화 공법에 적용하기 위하여 SC(steel plate concrete) 구조를 개발하는 연구를 진행하고 있다. 이 연구에서는 전단보강이 없는 비보강 SC 전단벽의 횡방향 내진성능 및 강성특성에 대하여 분석하기 위하여 전단벽 모형 시편을 제작하고, 이를 대상으로 정적가력실험을 수행하였다. 실험 결과를 이용하여, 이 논문에서는 비보강 SC 구조의 횡력에 대한 파괴모드의 유형을 분석하고, 단면강도와 부재의 강성 특성을 검토하였다. 그리고 SC 구조용 설계기준에서 제시하는 단면의 강도 계산식과 실험결과를 비교하였다. 연구결과, 비보강 SC 전단벽의 파괴 형태의 하나는 콘크리트와 강판의 부착 상실로 인한 휨전단파괴라는 사실을 발견하였다. SC 구조 전단벽의 벽체 길이방향 거동은 파괴 시까지 벽체 외측의 강판이 내부 콘크리트를 구속하는 효과를 기대할 수 있으므로 연성능력이 향상되는 것이 확인되었다
Research on steel plate concrete (SC) structures for the modularization of nuclear power plants have been performed recently in Korea. In this study, the seismic capacity and stiffness characteristics of unstiffened SC shear walls under the effects of earthquakes were investigated through static pus...
Research on steel plate concrete (SC) structures for the modularization of nuclear power plants have been performed recently in Korea. In this study, the seismic capacity and stiffness characteristics of unstiffened SC shear walls under the effects of earthquakes were investigated through static pushover tests. Failure modes, sectional strength, and stiffness characteristics of SC structures under lateral loads were inspected by analyzing the experimental results. The strengths obtained by the experiments were also compared with those derived by the design code of the SC structures. One of the main failures of unstiffened SC shear walls was found to be the type of bending shear failure due to the debonding of the steel plate at the concrete interface. The ductility capacity of SC structures was also confirmed to be improved, which is considered to be a confining effect on steel plates in the longitudinal behavior of SC structures.
Research on steel plate concrete (SC) structures for the modularization of nuclear power plants have been performed recently in Korea. In this study, the seismic capacity and stiffness characteristics of unstiffened SC shear walls under the effects of earthquakes were investigated through static pushover tests. Failure modes, sectional strength, and stiffness characteristics of SC structures under lateral loads were inspected by analyzing the experimental results. The strengths obtained by the experiments were also compared with those derived by the design code of the SC structures. One of the main failures of unstiffened SC shear walls was found to be the type of bending shear failure due to the debonding of the steel plate at the concrete interface. The ductility capacity of SC structures was also confirmed to be improved, which is considered to be a confining effect on steel plates in the longitudinal behavior of SC structures.
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문제 정의
보강 벽체와 비보강 벽체는 표면 강판에 구조용 리브가 있는 경우와 없는 경우로 구분되는 것이고, 두 경우에 강판 내부는 스터드로 보강하여 강판과 콘크리트의 합성거동을 기대한다. 이 연구에서는 비보강 SC 전단벽 구조의 횡하중 거동과 SC 합성구조의 단면강도 및 부재의 강성 특성을 분석하였다. 이를 위해 관련 설계기준의 규정을 적용하여 비보강 SC 벽체 모형 시편을 제작하였다.
가설 설정
보통의 경우에 벽체의 길이방향 휨강도 즉 면내 휨강도는 매우 크다. 이에 따라 현행 설계기준인 KEPIC SNG에 별도로 계산식이 제시되어 있지 않으므로 이 연구에서는 무근 콘크리트에 얇은 강판이 보강된 SC 단면에 대하여 콘크리트의 균열모멘트와 얇은 강판의 좌굴강도를 고려한 좌굴모멘트의 조합을 면내 휨강도 MnX로 가정하고, 다음과 같이 계산하였다.
제안 방법
SC 벽체 시편의 설계에서는 선행 연구 사례에서 제작한 SC 구조 시편의 설계를 참조하고, KEPIC SNG의 규정을 반영하여 강판의 두께와 스터드의 수량을 결정하였다. 시편의 크기는 높이 1100mm, 길이 400mm, 두께 150mm이고, 두 장의 표면 강판 사이에 콘크리트가 타설된 형태로서 그림 1과 같은 형상이다.
이를 위해 관련 설계기준의 규정을 적용하여 비보강 SC 벽체 모형 시편을 제작하였다. 그리고 시편 벽체의 길이방향(X-방향)과 두께방향(Y-방향)으로 단조증가하중에 의한 가력실험을 계획하고, 각 방향별로 동일한 시편을 3개씩 제작하였다. 이 연구에서 계획한 시편의 명칭을 표 1에 정리하였다.
이때, 극한강성은 최대하중이 작용할 때의 등가강성으로서 하중-변위 곡선에서 하중이 0인 점과 최대하중 Pu일 때의 점을 연결한 직선의 기울기이다. 그리고 초기강성은 하중-변위 곡선의 초기 구간에 접하는 직선의 기울로서 하중이 0인 점과 0.5Pu일 때의 점을 연결하는 할선강성으로 평가하였다. 그림 8과 그림 9에 보인 하중-변위 곡선으로부터 계산된 강성을 표 3에 나타내었다.
이에 대하여 전단강도에 대한 검토를 위하여 향후 추가 실험을 통한 보완 연구가 필요하다. 그리고 현행 설계기준에서 벽체의 길이방향에 대한 휨강도 계산식이 제시되어 있지 않으므로 이 연구에서는 판의 면내휨강도를 이론식에 따라 구하였으며, 실험결과와 비교하여 합리적인 결과를 산출하였다. 개구부 등이 포함된 SC 벽체는 벽체 길이 방향으로 휨강도가 설계의 지배적인 강도가 될 수 있으므로, 향후 벽체 길이방향의 면내휨강도에 대한 설계기준의 보완이 필요한 것으로 판단된다.
다음은 실험을 통해 계측된 시편의 최대하중을 설계기준에 제시된 식으로 계산한 단면강도와 비교하였다. SC 구조의 설계에 이용하는 설계기준은 KEPIC SNG로서, 이 기준은 비보강 SC 벽체의 공칭강도를 면외 휨강도, 면내전단강도, 면외전단강도로 구분하여 제시하고 있다.
이 가력실험을 통해 SC 벽체 시편의 합성거동에 관한 수평강성을 분석하고, 파괴형상을 관찰하였다. 또한 설계기준에 따라 SC 벽체 시편의 휨강도와 전단강도를 계산하고, 이를 실험에서 구한 최대하중과 비교하였다.
시편의 크기는 높이 1100mm, 길이 400mm, 두께 150mm이고, 두 장의 표면 강판 사이에 콘크리트가 타설된 형태로서 그림 1과 같은 형상이다. 벽체 좌우측에 배치한 표면 강판의 두께는 3mm이고, 강판의 내면에는 벽체의 길이방향으로 3개씩 벽체 높이를 따라 6줄의 스터드를 배열하여 강판 내측에 용접으로 접합하였다. 그리고 시편의 하단에는 20mm 두께의 강판으로 기초판을 형성하여 실험실의 반력대에 고장력 볼트를 이용하여 고정하였다.
그리고 시편의 하단에는 20mm 두께의 강판으로 기초판을 형성하여 실험실의 반력대에 고장력 볼트를 이용하여 고정하였다. 벽체와 기초판의 전단연결에 대한 보강을 위하여 벽체 하단의 중앙부를 따라 기초판에도 3개의 스터드를 용접으로 접합하였다.
시편의 가력 위치와 계측기의 설치 형태는 그림 5에 보인 바와 같다. 벽체의 변형률을 측정하기 위해 좌우측 강판과 벽체 양측면의 콘크리트 면에 각각 강재용 3축 스트레인게이지 4개씩 총 8개와 콘크리트용 1축 스트레인게이지 2개씩 총 4개를 부착하였다. 횡변위의 계측을 위하여 변위계 LVDT는 가력부 반대편 중앙에 설치하였다.
시편의 강성을 평가하기 위하여 탄성강성 즉, 초기강성과 비탄성강성 즉, 극한강성을 평가하였다. 이때, 극한강성은 최대하중이 작용할 때의 등가강성으로서 하중-변위 곡선에서 하중이 0인 점과 최대하중 Pu일 때의 점을 연결한 직선의 기울기이다.
벽체의 좌우측 표면 강판의 하단에는 10mm 두께의 철판 리브(rib) 4개를 보강하였다. 시편의 상부에는 가력에 의한 파손을 방지하고, 아울러 벽체의 동특성을 고려하여 질량을 추가할 목적으로 25mm 철판을 벽체 양쪽에 보강하였다. 기초판을 제외한 벽체 시편의 총 무게는 193kg으로 계량되었으며, 각 시편당 무게의 편차는 ± 0.
실험에는 500kN 용량의 서보식 가력장치(actuator)가 사용되었다. 실험 전 시편과 가력장치에 연결된 가력보(actuator beam)를 반력벽과 반력바닥에 볼트와 너트로 고정함으로써 하중을 가력하는 동안 시편의 이동을 방지하였다. 실험을 위하여 반력대에 설치된 시편과 실험장치의 형태를 그림 4에 나타내었다.
이 연구에서는 SC 벽체 시편을 제작하여 정적 하중 가력실험을 수행하였다. 이 가력실험을 통해 SC 벽체 시편의 합성거동에 관한 수평강성을 분석하고, 파괴형상을 관찰하였다. 또한 설계기준에 따라 SC 벽체 시편의 휨강도와 전단강도를 계산하고, 이를 실험에서 구한 최대하중과 비교하였다.
현재까지 조사된 바에 의하면, SC 구조요소의 강성특성의 분석이나 파괴모드에 대하여 심도 있는 분석결과를 제시한 국내의 연구 사례는 선진 외국에 비하여 부족하다. 이 연구에서는 SC 벽체 시편을 제작하여 정적 하중 가력실험을 수행하였다. 이 가력실험을 통해 SC 벽체 시편의 합성거동에 관한 수평강성을 분석하고, 파괴형상을 관찰하였다.
이 연구에서는 비보강 SC 전단벽을 대상으로 횡방향 정적 가력실험을 수행하고, 벽체의 거동특성, 파괴형태 및 부재의 강성 특성을 분석하고, 설계기준의 강도 계산식을 검토하였다. 연구를 통하여, 실험 결과와 강도의 계산식을 분석하고 다음과 같은 결론을 얻었다.
이 연구에서는 비보강 SC 전단벽 구조의 횡하중 거동과 SC 합성구조의 단면강도 및 부재의 강성 특성을 분석하였다. 이를 위해 관련 설계기준의 규정을 적용하여 비보강 SC 벽체 모형 시편을 제작하였다. 그리고 시편 벽체의 길이방향(X-방향)과 두께방향(Y-방향)으로 단조증가하중에 의한 가력실험을 계획하고, 각 방향별로 동일한 시편을 3개씩 제작하였다.
이상의 계산식에 따라 구한 시편의 공칭파괴강도를 표 4에 정리하고, 실험에서 결정된 최대하중과 비교하였다. 시편에 작용한 최대휨모멘트하중 Mu는 최대하중 Pu가 벽체 하단으로부터 가력기가 설치된 높이(H = 0.
정적 가력실험은 벽체 길이방향과 두께방향으로 구분하여 수행하였고, 벽체가 파괴에 도달할 때까지 횡방향으로 하중을 서서히 단조 증가시키면서 가력하였다. 실험에는 500kN 용량의 서보식 가력장치(actuator)가 사용되었다.
대상 데이터
사용된 모든 스터드의 직경은 8mm이고, 길이는 45mm이다. 벽체의 좌우측 표면 강판의 하단에는 10mm 두께의 철판 리브(rib) 4개를 보강하였다. 시편의 상부에는 가력에 의한 파손을 방지하고, 아울러 벽체의 동특성을 고려하여 질량을 추가할 목적으로 25mm 철판을 벽체 양쪽에 보강하였다.
사용된 모든 스터드의 직경은 8mm이고, 길이는 45mm이다. 벽체의 좌우측 표면 강판의 하단에는 10mm 두께의 철판 리브(rib) 4개를 보강하였다.
그림 2에서 콘크리트 타설 전후의 시편의 형상을 확인할 수 있다. 시편에 사용된 강판의 종류는 SS400 일반 구조용 강재로서 항복강도는 400MPa이고, 콘크리트의 설계강도는 35MPa이 되도록 배합설계 하였다. 시편에 타설된 콘크리트는 KSF 2402의 규정에 따라 표준공시체를 제작하고 압축강도 시험을 수행하였다.
SC 벽체 시편의 설계에서는 선행 연구 사례에서 제작한 SC 구조 시편의 설계를 참조하고, KEPIC SNG의 규정을 반영하여 강판의 두께와 스터드의 수량을 결정하였다. 시편의 크기는 높이 1100mm, 길이 400mm, 두께 150mm이고, 두 장의 표면 강판 사이에 콘크리트가 타설된 형태로서 그림 1과 같은 형상이다. 벽체 좌우측에 배치한 표면 강판의 두께는 3mm이고, 강판의 내면에는 벽체의 길이방향으로 3개씩 벽체 높이를 따라 6줄의 스터드를 배열하여 강판 내측에 용접으로 접합하였다.
정적 가력실험은 벽체 길이방향과 두께방향으로 구분하여 수행하였고, 벽체가 파괴에 도달할 때까지 횡방향으로 하중을 서서히 단조 증가시키면서 가력하였다. 실험에는 500kN 용량의 서보식 가력장치(actuator)가 사용되었다. 실험 전 시편과 가력장치에 연결된 가력보(actuator beam)를 반력벽과 반력바닥에 볼트와 너트로 고정함으로써 하중을 가력하는 동안 시편의 이동을 방지하였다.
실험에서 SXP1 시편은 14mm의 횡변위가 발생할 때, 측면 강판이 벌어지고, 22mm의 변위에서 벽체의 하단으로부터 1/3 위치에서 콘크리트에 휨균열이 발생하였다. 이후, SXP1은 61mm 변위가 발생한 상태에서 압축측 콘크리트가 파쇄되기 시작하고, 74mm의 횡변위가 발생하였을 때, 콘크리트에 전단 균열이 발생하고, 변위가 105mm에 도달할 때까지 변형이 크게 증가되었다.
이론/모형
시편에 사용된 강판의 종류는 SS400 일반 구조용 강재로서 항복강도는 400MPa이고, 콘크리트의 설계강도는 35MPa이 되도록 배합설계 하였다. 시편에 타설된 콘크리트는 KSF 2402의 규정에 따라 표준공시체를 제작하고 압축강도 시험을 수행하였다. 콘크리트 공시체의 압축강도는 표 2에 보인 바와 같으며, 응력-변형률 곡선은 그림 3에 보인 바와 같다.
성능/효과
1. 비보강 SC 벽체는 벽체의 길이방향과 두께방향으로 작용하는 강한 횡력에 의해 강판에 부착한 스터드의 용접부 파손과 외측 강판의 벌어짐 또는 좌굴이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 콘크리트와 강판의 부착이 상실되면서 콘크리트-강 합성 기능을 상실하고 벽체가 완전 파손 상태에 도달할 수 있다.
2. 비보강 SC 벽체는 길이방향의 면내 거동이 두께 방향의 면외 거동에 비하여 훨씬 더 큰 연성능력을 보이고, 면외 방향으로는 급격한 취성파괴의 형태를 보인다. 이로부터 SC 벽체의 길이방향 거동은 파괴 시까지 표면 강판이 내부 콘크리트를 구속하는 효과를 기대할 수 있으므로 벽체의 내진성능이 향상된다.
그리고 SXP3는 횡변위 73mm일 때 콘크리트에 전단균열이 발생하고, 이후 118mm의 횡변위 도달할 때까지 변형이 크게 증가하였다. 3개의 시편에서 횡변위가 각각 61mm, 65mm, 60mm 발생하였을 때, 평균 117.6kN의 최대하중이 작용하였다.
4. 비보강 SC 벽체의 하중-변형 곡선은 초기에 선형적으로 증가하다가 항복강도 이후에 비선형적으로 거동하고, 횡력에 대하여 벽체의 길이방향으로 5이상의 변위연성도를 갖는 반면에 벽체의 두께방향으로는 2이하의 낮은 변위 연성도를 갖는다.
5. 국내의 현행 설계기준에서 제시하는 비보강 SC 벽체의 단면강도 계산식은 길이방향의 전단강도를 제외하고 안전측의 결과를 주는 것으로 확인되었다. 더불어 이 연구에서 구현한 실험의 경계조건과 시편 크기의 제한성으로 인하여 벽체 길이방향의 전단강도에 대하여 추가적인 실험연구가 필요하다.
SXP2 시편은 약 20mm의 횡변위가 발생하였을 때, 벽체에 휨균열이 발생하고, 25mm 변위에서 측면 강판이 벌어지기 시작하였다. SXP2 콘크리트의 압축균열은 횡변위 56mm에서 발생하고, 횡변위 65mm일 때까지 균열의 수와 폭이 증가하다가 횡변위 85mm일 때, 콘크리트에 전단균열이 발생하고, 118mm까지 횡변위가 크게 증가하였다. SXP3의 경우에는 횡변위 13mm에서 콘크리트에 휨균열이 발생하고, 횡변위 21mm일 때 콘크리트에 압축균열이 발생한 후, 변위 60mm일 때, 압축측 콘크리트 균열의 수와 폭이 크게 증가하였다.
이는 실제 실험에서도 시편의 파괴는 전단파괴 이전에 휨파괴에 도달한 사실과 일치한다. 그리고 설계기준으로 계산된 벽체의 강도는 실험결과에 비하여 벽체 길이방향의 전단강도를 제외하고, 모두 안전측의 결과를 주는 것으로 확인되었다.
실험 결과에서, 벽체는 길이방향의 거동이 두께방향에 비하여 훨씬 더 큰 연성능력을 보이고 있다. 이것은 벽체 길이 방향으로 벽체 양쪽 측면의 표면 강판이 내부의 콘크리트를 구속하고 있기 때문인 것으로 판단된다.
벽체 길이방향과 두께방향에 대한 가력실험에서 얻은 하중 변위 관계 곡선을 그림 8과 그림 9에 나타내었다. 실험결과, 각 방향별로 세 개의 시편은 초기강성이 일치하고 전반적으로 매우 유사한 형태의 힘-변위 관계를 보이고 있다. 각 곡선은 벽체 길이방향으로는 약 120kN, 두께방향으로는 약 90kN의 최대하중을 보이고 있다.
후속연구
3. 비보강 SC 벽체는 콘크리트의 건조수축 등에 기인하여 시공 직후부터 내부의 콘크리트가 표면 강판과 분리될 가능성이 있으므로 충분한 전단연결의 보강이 마련되지 않으면, 강판과 콘크리트의 합성 거동을 기대하기 어려울 가능성이 있다. 그러므로 SC구조의 시공 후에는 강판과 콘크리트의 부착성능을 검사 또는 확인하기 위한 조치가 요구된다.
6. 국내의 현행 설계기준은 비보강 SC 벽체의 면내 휨강도의 계산식을 제공하고 있지 않으나, 향후에 개구부가 포함된 벽체의 일부분 등을 설계하기 위해서는 이에 대한 설계기준의 보완이 필요한 것으로 판단된다.
7. 이 연구는 제한된 여건으로 인하여 단순한 비보강 SC 전단벽 시편을 대상으로 연구를 수행한 것으로 향후 보다 다양한 시편을 대상으로 보다 확장된 실험을 통하여 다양한 SC전단벽의 동적성능을 진단하는 연구가 필요하다.
그리고 현행 설계기준에서 벽체의 길이방향에 대한 휨강도 계산식이 제시되어 있지 않으므로 이 연구에서는 판의 면내휨강도를 이론식에 따라 구하였으며, 실험결과와 비교하여 합리적인 결과를 산출하였다. 개구부 등이 포함된 SC 벽체는 벽체 길이 방향으로 휨강도가 설계의 지배적인 강도가 될 수 있으므로, 향후 벽체 길이방향의 면내휨강도에 대한 설계기준의 보완이 필요한 것으로 판단된다.
국내의 현행 설계기준에서 제시하는 비보강 SC 벽체의 단면강도 계산식은 길이방향의 전단강도를 제외하고 안전측의 결과를 주는 것으로 확인되었다. 더불어 이 연구에서 구현한 실험의 경계조건과 시편 크기의 제한성으로 인하여 벽체 길이방향의 전단강도에 대하여 추가적인 실험연구가 필요하다.
벽체 길이방향으로는 실험치에 비하여 설계기준의 계산식이 전단강도를 훨씬 크게 산출하고 있으나, 이는 본 실험에 적용한 벽체의 길이와 벽체 상단의 경계조건 등의 이유로 벽체가 전단거동이라기 보다는 휨 거동을 하였기 때문으로 판단된다. 이에 대하여 전단강도에 대한 검토를 위하여 향후 추가 실험을 통한 보완 연구가 필요하다. 그리고 현행 설계기준에서 벽체의 길이방향에 대한 휨강도 계산식이 제시되어 있지 않으므로 이 연구에서는 판의 면내휨강도를 이론식에 따라 구하였으며, 실험결과와 비교하여 합리적인 결과를 산출하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
원전 구조물의 모듈화 공법의 전제는 무엇인가?
원자력발전소(이하, 원전)에 포함된 구조물, 기기, 계통을 일체화시켜 공장제작한 후, 현장에서 조립하는 모듈화 공법의 개발이 진행되고 있다. 원전 구조물의 모듈화 공법(1)의 전제는 기존의 RC(reinforced concrete) 구조를 대신하여 SC(steel plate concrete) 구조를 적용하는 것이다. 원전의 모듈화 공법에 적용하는 SC 구조는 일반적인 합성구조(composite structure)와는 다르게 강판이 콘크리트의 외부에 설치됨으로써 인장 부재와 휨 부재의 기능을 담당하고, 동시에 거푸집의 역할도 수행하므로 기존의 RC 구조에 비해 건설기간의 단축이 가능하다.
본 논문에서 수행한, 비보강 SC 전단벽을 대상으로 횡방향 정적 가력실험 후, 벽체의 거동특성, 파괴형태 및 부재의 강성 특성을 분석하고, 설계기준의 강도 계산식을 검토를 통해 얻은 결론은 무엇인가?
1. 비보강 SC 벽체는 벽체의 길이방향과 두께방향으로 작용하는 강한 횡력에 의해 강판에 부착한 스터드의 용접부 파손과 외측 강판의 벌어짐 또는 좌굴이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 콘크리트와 강판의 부착이 상실되면서 콘크리트-강 합성 기능을 상실하고 벽체가 완전 파손 상태에 도달할 수 있다.
2. 비보강 SC 벽체는 길이방향의 면내 거동이 두께 방향의 면외 거동에 비하여 훨씬 더 큰 연성능력을 보이고, 면외 방향으로는 급격한 취성파괴의 형태를 보인다. 이로부터 SC 벽체의 길이방향 거동은 파괴 시까지 표면 강판이 내부 콘크리트를 구속하는 효과를 기대할 수 있으므로 벽체의 내진성능이 향상된다.
3. 비보강 SC 벽체는 콘크리트의 건조수축 등에 기인하여 시공 직후부터 내부의 콘크리트가 표면 강판과 분리될 가능성이 있으므로 충분한 전단연결의 보강이 마련되지 않으면, 강판과 콘크리트의 합성 거동을 기대하기 어려울 가능성이 있다. 그러므로 SC구조의 시공 후에는 강판과 콘크리트의 부착성능을 검사 또는 확인하기 위한 조치가 요구된다.
4. 비보강 SC 벽체의 하중-변형 곡선은 초기에 선형적으로 증가하다가 항복강도 이후에 비선형적으로 거동하고, 횡력에 대하여 벽체의 길이방향으로 5이상의 변위연성도를 갖는 반면에 벽체의 두께방향으로는 2이하의 낮은 변위 연성도를 갖는다.
5. 국내의 현행 설계기준에서 제시하는 비보강 SC 벽체의 단면강도 계산식은 길이방향의 전단강도를 제외하고 안전측의 결과를 주는 것으로 확인되었다. 더불어 이 연구에서 구현한 실험의 경계조건과 시편 크기의 제한성으로 인하여 벽체 길이방향의 전단강도에 대하여 추가적인 실험연구가 필요하다.
6. 국내의 현행 설계기준은 비보강 SC 벽체의 면내 휨강도의 계산식을 제공하고 있지 않으나, 향후에 개구부가 포함된 벽체의 일부분 등을 설계하기 위해서는 이에 대한 설계기준의 보완이 필요한 것으로 판단된다.
7. 이 연구는 제한된 여건으로 인하여 단순한 비보강 SC 전단벽 시편을 대상으로 연구를 수행한 것으로 향후 보다 다양한 시편을 대상으로 보다 확장된 실험을 통하여 다양한 SC전단벽의 동적성능을 진단하는 연구가 필요하다.
원전의 모듈화 공법에 적용하는 SC 구조의 특징은 무엇인가?
원전 구조물의 모듈화 공법(1)의 전제는 기존의 RC(reinforced concrete) 구조를 대신하여 SC(steel plate concrete) 구조를 적용하는 것이다. 원전의 모듈화 공법에 적용하는 SC 구조는 일반적인 합성구조(composite structure)와는 다르게 강판이 콘크리트의 외부에 설치됨으로써 인장 부재와 휨 부재의 기능을 담당하고, 동시에 거푸집의 역할도 수행하므로 기존의 RC 구조에 비해 건설기간의 단축이 가능하다. SC 구조 형식을 원전의 안전관련 구조물에 채택하기 위해서는 정확한 구조적 거동 분석과 역학적 특성에 대한 연구가 요구된다.
참고문헌 (20)
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