[논문]전단 보강 유무에 따른 일방향 중공슬래브의 전단 성능 분석

윤성욱; 석근영; 김기철; 강주원

doi:10.11112/jksmi.2014.18.6.097

전단 보강 유무에 따른 일방향 중공슬래브의 전단 성능 분석
Shear Performance Analysis of One-way Hollow Slab According to Shear Reinforcement 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.18 no.6, 2014년, pp.97 - 104

윤성욱 (영남대학교 건축학부) , 석근영 (영남대학교 공업기술연구소) , 김기철 (서일대학교 건축과) , 강주원 (영남대학교 건축학부)

초록
AI-Helper

중공슬래브는 슬래브의 자중을 감소시킴으로써 콘크리트 하중을 제어하여 수직 구조 부재 하중 및 지진 하중의 양을 감소시키는 바닥구조시스템이다. 중공슬래브는 슬래브의 자중을 획기적으로 줄일 수 있지만 슬래브 내부의 중공부로 인하여 휨 및 전단강도가 감소하기 때문에 구조 성능의 예측이 매우 중요하다. 중공슬래브에 관한 국내외의 많은 연구에도 불구하고 일방향 중공슬래브의 전단보강에 따른 전단강도에 관한 연구는 많이 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 전단보강 유무에 따른 일방향 중공슬래브의 파괴양상 분석과 산정식의 전단강도와 실험값의 전단강도의 비교를 통하여 일방향 중공슬래브의 전단보강의 필요성에 대해 검증하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Hollow slab is a floor system which reduces the load of vertical structural members and earthquake load by decreasing self-weight of slab. Although hollow slab can reduce self-weight of slab remarkably, flexural strength and shear strength reduce due to the hollow section inside the slab, so it is very important to predict structural behavior. In spite of plenty of domestic and foreign studies on hollow slab, there is a shortage of research on shear performance according to shear reinforcement of one-way hollow slab. Therefore, this study aims to verify the need for shear reinforcement of one-way hollow slab by analyzing failure modes of one-way hollow slab depending on the state of shear reinforcement and comparing shear strengths of estimation formula and experimental value with one another.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 전단보강의 유무에 따른 일방향 중공슬래브의 파괴양상 및 전단 강도 산정식과 실험값의 전단 강도 비교를 통해 일방향 중공슬래브의 전단보강의 필요성에 대해 실험을 통해 검증하고자 한다.
본 연구에서는 일방향 중공슬래브 실험체의 파괴 양상 및전단 강도를 비교분석하여 전단보강 유무에 따른 일방향 중공슬래브의 전단 강도의 영향을 알아보고자 하였다.
본 연구에서는 전단보강 유무에 따른 일방향 중공슬래브의 전단강도를 확인하기 위하여 전단보강이 없는 일방향 중공슬래브와 전단보강이 되어 있는 일방향 중공슬래브에 대해 각각 3개의 실험체를 제작하였다.

제안 방법

1과 같은 크기(4,000mm×1,260mm×210mm)로 일방향 중공슬래브를 제작하여 실험을 실시하였다.
각 실험체별 하부 철근배근은 VSR0-13A는 D13@105 좌우측 끝 피복 30mm 및 75mm로, VSR0-25B는 D13@52.5 좌우측 끝 피복 30mm 및 37.5mm로, VSR0-35C는 210mm 간격마다 5-D10+1-D13으로 배근하였다.
본 연구에서는 각 식에 사용된 슬래브 단면적 bwd을 (bwd - 6πd/4)로 치환하여 중공부를 고려한 유효단면적 으로 계산하였다.
본 연구에서는 일방향 중공슬래브의 전단성능을 분석하기 위하여 엑츄에이터 (Actuator)에 실험체를 설치하고 단순지 지하여 가력했다.
일방향 중공슬래브의 전단보강의 필요성에 대해 알아보기 위해 기존 연구 (Kim et al., 2013)에서 슬래브 전단강도 산정식들 중 정확하다고 판단한 아래의 ACI (318-08) 상세식과 Zsutty식을 통해 구한 전단강도 값과 실험값의 비교를 해보았다.
철근 배근은 중공슬래브 일반적인 시공 상황을 고려하여 배근하여 계획하였다.

대상 데이터

전단보강근의 배근은 중공관을 둘러싸는 형태로 D10@150으로 수직 배근하였다. 중공슬래브에 쓰인 중공관은 직경 115mm의 THP주름관을 사용하였으며, 각 중공 관의 중심간 거리는 210mm이다. 자세한 실험체별 단면 상세는 Fig.
콘크리트는 설계 압축강도 24MPa를 사용하였으며, 재료실험 결과 평균 압축강도는 24.24MPa로 나타났다.

성능/효과

(1) 실험체의 파괴양상을 살펴보았을 때, 철근비에 관계없이 전단보강을 하지 않은 일방향 중공슬래브는 전단파괴, 전단보강을 한 일방향 중공슬래브는 휨 파괴의 양상을 보여주었다.
(2) 일방향 중공슬래브의 초기균열은 하부 철근보다 전단 철근의 영향을 더 많이 받는 것으로 판단되며 슬래브의 사용성을 위해 전단보강이 필요하다고 판단된다.
(3) 하중-변위 그래프에서 전단보강하지 않은 실험체는 취성파괴의 양상을 보였으며, 전단보강을 한 실험체는 철근비에 따라 다른 양상을 보여주었다.
(4) 예상 전단강도 산정값과 실험값을 비교해보았을 때, 전단보강 되지 않은 실험체는 그 값의 차이가 크지 않았다.
VSR0 실험체와 VSR6 실험체의 하중-변위 관계 곡선의 비교 시 두 그래프 사이의 전단보강 유무에 따른 변형에너지의 차이는 큰 것으로 나타났다.
모든 실험체의 철근은 설계기준강도 500MPa의 D10, D13 철근으로 배근하였으며, KS B 0802에 따른 재료실험 결과 평균 항복강도는 515MPa로 나타났다.
적절한 철근비를 가짐에도 불구하고 전단보강이 되지 않은 실험체는 취성파괴의 양상을 보였음을 확인할 수 있다.
전단보강 되지 않은 VSR0 실험체들의 경우 산정값과 실험값과의 비교 결과 전단강도는 큰 오차를 보이지 않았으며, 실험값과 산정식 (Vc)값의 비는 최소 1.03 최대 1.31로 나타 났다.
전단보강 되지 않은 VSR0 실험체의 파괴거동은 하중 작용시 지점에서 가력점으로 사인장균열이 초기균열로 발생하 였고 시간에 따라 균열 폭이 진전되었으며, 최종적으로 최대 가력 하중 작용시 전단에 지배적인 파괴양상을 보였다.
전단보강 유무에 따른 일방향 중공슬래브의 전단 성능 분석의 결과 일방향 중공슬래브는 사용성, 안정성, 강도의 측면에서 보았을 때, 전단보강이 필요한 것으로 판단된다.
최대하중 값은 크지만 전단보강 된 실험체 중에 유일하게 취성파괴의 양상을 보였으며, 최대 변위의 값이 전단보강 된 다른 실험체들과 비교했을 때 최대 38.4mm 최소 26.3mm 적게 나타났다.
전단 보강이 된 VSR6 실험체의 파괴거동은 콘크리트의 중앙 하단부에 초기 휨 균열이 발생하였고, 시간에 따라 중앙 하단부에서 단부 쪽으로 균열이 발생하였다. 최종적으로 최대가력 하중 작용시 휨에 지배적인 파괴양상을 보였다.

후속연구

중공부 만큼의 콘크리트 물량이 빠지기 때문으로 판단되며, 이는 앞으로 중공슬래브에 대한 전단경간비를 구하는 산정식이 따로 연구되어야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	중공슬래브란?	중공슬래브는 슬래브의 자중을 감소시킴으로써 콘크리트 하중을 제어하여 수직 구조 부재 하중 및 지진 하중의 양을 감소시키는 바닥구조시스템이다. 중공슬래브는 슬래브의 자중을 획기적으로 줄일 수 있지만 슬래브 내부의 중공부로 인하여 휨 및 전단강도가 감소하기 때문에 구조 성능의 예측이 매우 중요하다.
	중공슬래브의 구소 성능 예측의 중요한 이유는 무엇인가?	중공슬래브는 슬래브의 자중을 감소시킴으로써 콘크리트 하중을 제어하여 수직 구조 부재 하중 및 지진 하중의 양을 감소시키는 바닥구조시스템이다. 중공슬래브는 슬래브의 자중을 획기적으로 줄일 수 있지만 슬래브 내부의 중공부로 인하여 휨 및 전단강도가 감소하기 때문에 구조 성능의 예측이 매우 중요하다. 중공슬래브에 관한 국내외의 많은 연구에도 불구하고 일방향 중공슬래브의 전단보강에 따른 전단강도에 관한 연구는 많이 이루어지지 않고 있다.
	중공슬래브 내부에 중공체를 삽입하여 얻는 장점은 무엇인가?	중공슬래브란 슬래브 내부에 역학적 성질을 이용하여 휨 응력을 거의 받지 않는 부분에 중공을 삽입함으로써, 중공형 성체의 부피만큼 콘크리트 물량을 감소시켜서 구조체의 자중을 감소시킬 수 있는 바닥구조시스템이며, 중공슬래브 내부에 삽입되는 중공체의 형성 방향에 따라 일방향과 이방향 중공슬래브로 구분된다 (Kim, 2011). 이러한 중공슬래브는 중공형성체 부피만큼의 콘크리트 물량을 감소시킴으로써 슬래브의 중량을 감소시키고 철근량 및 동바리와 같은 가설재의 감소가 가능하다. 또한 중공슬래브의 강도 및 차음 성능은 동일 두께의 일반 슬래브와 동등한 수준을 유지하면서, 경감된 슬래브 자중에 따라 벽체, 기둥, 기초 등의 수직 구조 부재의 물량을 함께 감소시킬 수 있어 건축물의 경제성을 크게 향상시킬 수 있다.

참고문헌 (12)

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원문보기 상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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