철근 절곡형 전단보강근을 사용한 플랫 플레이트 슬래브의 전단보강

Abstract

70～80년대 건설된 노후화된 주거 및 사무실 건물의 수명이 내구연한에 가까워지고 있으며 건물이 수행했던 기존의 기능이 계속 유지되기 위해서는 성능 향상을 위한 조치가 불가피 하며 이에 대한 다양한 방법이 제시되고 있다. 그 중 국내 건설 환경에서 가장 현실적이고 효과적인 방법으로 리모델링이 비중 있게 논의되고 있는 실정이다. 이는 시대의 변화 및 다양한 사용자의 개성을 모두 수용할 수 있는 공간을 지원하고, 효율성을 증진시킬 수 있는 새로운 구조 시스템 개발의 필요성을 의미한다. 기존의 아파트에서 가장 많이 사용되고 있는 슬래브-벽 시스템 및 사무실 건물에서 많이 사용되고 있는 보-기둥 접합부로 구성된 공간 골조를 대체할 시스템으로 무량판 구조 시스템이 고려될 수 있으며 이미 북미에서는 적재하중의 기준이 비교적 낮은 사무실, 주거용 건물에서 광범위하게 사용되고 있다. 철근콘크리트 무량판 구조는 다른 구조형식에 비하여 매우 경제적인 구조형식이며, 국내에서는 삼풍백화점의 붕괴사고 이후 지하주차장 등에 제한적으로 사용되고 있다. 최근에는 주거용 (초)고층 건축물에 대한 사용이 보편화 되고 있다 보가 없는 2방향 슬래브(무량판) 형식은 지판 또는 주두가 있는 경우 플랫 슬래브(Flat Slab) 구조, 지판(Drop Panel)과 주두(Column Capital) 등이 없는 플랫 플레이트(Flat Plate) 구조로 나뉘며, 지판이나 주두가 있는 경우 접합부 전단내력 보강효과는 있으나 플랫 플레이트에 비해 시공이 매우 복잡하며 시공속도 또한 지연되어 최근에는 플랫 플레이트 구조시스템이 주거용 (초)고층 건축물에 활발히 사용되고 있다. 이 구조 시스템은 보가 없기 때문에 바닥구조가 단순화됨으로써 2일∼4일 공정으로 골조공사를 수행할 수 있다. 또한 층고의 절감과 설비계획의 융통성, 그리고 처짐 제한 기준에 의한 슬래브 최소 두께의 확보로 층간소음 완화 등 거주성 측면에서도 우수한 장점을 지진다. 반면, 보가 없는 구조인 무량판 구조는 보-기둥 골조에 비하여 구조적인 취약점을 갖게 되는데 대표적인 것이 접합부의 뚫림전단 파괴이다. 슬래브에서 기둥으로의 직접적인 하중전달은 기둥 주위에 큰 응력을 유발하여 접합부 전단파괴를 유발하며, 접합부 파괴는 구조물 전체의 연쇄적인 붕괴를 유발하게 될 수도 있으므로 접합부에서의 뚫림 전단파괴 메커니즘 규명과 전단내력의 산정을 위한 연구 및 전단보강방법 등에 관한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 기존에 제안되었던 전단보강법보다 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단 저항력을 증가시키고 취성적 거동을 완화시키는 새로운 전단보강근를 제안하고 수직전단력 실험을 통하여 보강근의 전단성능을 평가하고자 4개의 실물실험체를 대상으로 수직전단력 실험을 실시하였다. 또한 전단보강근의 정착성능에 따라 기준에서 제시하고 있는 ◁수식 입력▷(원문을 참조하세요)에 정착성능계수를 제안하고자 한다. 본 논문은 총 5개의 장으로 구성되어 있으며, 제 1장은 서론을 정리하였으며, 제 2장은 기존연구, 제 3장은 수직전단력 실험, 제 4장은 전단보강근의 정착성능계수의 제안, 그리고 제 5장은 결론으로 나누어 기술하였다. 각 장에 기록된 내용을 간단히 정리하면 다음과 같다. 제 1장에서는 연구의 배경 및 목적과 연구방법 등을 명시하였다. 제 2장에서는 기존의 연구에 대하여 기술하였다. 제 3장에서는 수직전단력 실험을 통하여 얻어진 결과를 분석하였다. 제 4장에서는 유한요소 해석을 통하여 전단보강근의 정착강도에 관한 특성을 기술하고, 수직전단력 실험과 유한요소해석을 통하여 얻어진 결과를 바탕으로 전단보강근의 정착성능계수를 제안하였다. 제 5장에서는 이상과 같은 실험 및 해석 결과를 통해 얻은 결론을 기술하였다.