도넛형 중공형성체를 이용한 중공슬래브의 휨 성능 평가

Abstract

최근 건축물의 고층화, 대형화 및 주거환경에 대한 소비자들의 높은 관심과 층간 소음 정책, 기준 강화로 인해 슬래브 두께가 증가하고 있다. 슬래브 두께의 증가는 구조물의 수직하중 증가를 불러오게 되며, 이로 인해 수직 하중에 저항하는 기둥, 벽, 기초 등과 같은 수직부재의 크기 증가를 불러오게 된다. 부재 크기 증가는 또다시 수직하중을 증가하게 만들며 이로 인해 건축물의 총 중량 및 소요 물량 증가로 인해 경제성 및 내진 성능 저하의 문제점을 불러 오게 된다. 이러한 문제를 해결하고자 슬래브 복부에 중공을 형성 시켜 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있는 중공슬래브가 제안되었다. 중공슬래브는 슬래브 복부에 중공형성체를 삽입하고 콘크리트를 타설하여 슬래브 상부근과 하부근 사이에 중공을 형성하는 공법으로 콘크리트 물량 저감을 통해 슬래브 중량을 저감하면서, 두께의 변화가 발생하지 않아 차음성능은 일반 콘크리트 슬래브와 동등한 수준을 유지할 수 있어 경제적이고 친환경적인 구조물의 구현이 가능한 구조시스템이다.

다양한 형상의 중공형성체가 제안되고, 이를 사용한 중공슬래브에 대한 연구가 진행 되어 왔으나 최적의 중공률과 휨 성능을 가진 중공형성체에 대한 연구 및 실험을 통한 성능 검증은 미비한 실정이다. 이에 중공슬래브의 최적 중공형성체 형상 도출을 위한 연구결과로 도출된 도넛형 중공형성체를 이용한 중공슬래브에 대하여 실물대 실험을 통해 휨 성능을 평가하고자 하였다. 중공형성체의 형상뿐만 아니라 중공형성체의 재료 변화에 따른 휨 성능의 차이를 확인해보고자 중공형성체의 재료변수를 추가하였고, 2방향 중공형성체 고정을 위해 제안한 2가지 타입의 고정 상세를 실험 변수로 실험을 진행하였다. 총 3가지의 실험변수로 Solid 실험체를 포함해 5개의 실험체를 제작하였으며, 휨 강도, 휨 강성, 연성 등에 대한 분석을 통해 도넛형 중공형성체를 사용한 중공슬래브의 휨 성능을 평가하였다.

본 논문은 총 5장으로 구성되어 있으며, 제 1장은 서론, 제 2장은 도넛형 중공슬래브의 구성, 제 3장은 도넛형 중공슬래브 실험 계획, 제 4장은 실험 결과 및 분석, 제 5장은 결론으로 나누어 기술하였으며, 각 장의 내용을 간략히 요약하면 다음과 같다.

제 1장에서는 연구의 배경 및 목적과 연구 동향 및 방법에 대해 명시하였다.

제 2장에서는 최적 중공형성체 도출을 위해 진행된 기존 연구 내용을 소개하며, 중공슬래브의 3가지 실험 변수에 대하여 명시하였다.

제 3장에서는 실험체 계획과 제작과정, 재료시험 내용과 실험기기와 가력방법 측정방법을 기술하였다. 실험결과를 각 실험체 변수별로 비교하여, 연성비, 에너지소산능력 평가, 변형률, 구조성능평가를 확인 분석하였다.

제 4장에서는 계획에 따라 실험을 수행하고 도출된 결과를 정리하며, 비교분석을 통해 성능 평가를 실시하였다.

제5장에서는 이상과 같은 실험 결과 비교 분석을 통하여 얻은 결론을 기술하였다.