단부연속화를 이용한 춤이 깊은 데크의 휨성능 개선에 관한 연구 = Study on Improvement for Flexural Performance of Deep-Deck plate using Continuity of End

국문 초록 (Abstract)

춤이 깊은 데크의 사용이 점차 증가하고 있는 추세에 따라 최근 국내에서도 이에 관한 많은 연구가 수행되었지만 기존의 데크에 관한 연구는 대부분 콘크리트가 경화된 이후의 거동에 관한 연구가 주를 이루었지만 가장 큰 응력은 콘크리트 타설 시 발생하므로 시공 중 작업하중(150kgf/m^2)을 고려한 연구는 상대적으로 부족한 실정으로, 이를 효과적으로 개선하기 위한 연구가 필요하다.
본 연구에서는 춤이 깊은 데크플레이트에 캡 플레이트를 사용하여 단부 연속화에 관한 연구목적으로 유한요소해석과 실대 구조실험을 수행하고 실제 현장에서의 처짐 계측 및 부재에 대한 구조적 거동을 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.

1. 단부를 철근으로 연속한 경우 캡 플레이트로 연속한 경우에 비해 초기강성은 약 30% 낮게 나타났지만 제한된 처짐(L/180)까지 도달하는 하중이 약 18% 크게 나타났기 때문에 캡 플레이트를 연속하는 것보다 철근의 연속이 효과적인 것으로 판단된다.
2. 춤이 깊은 데크플레이트 플레이트의 단부를 Deck로 연속한 경우 휨강성을 100% 성능이라고 가정하면 캡 플레이트로 연속한 경우 약 61% 정도의 성능을 발휘하고 철근으로 연속한 경우 약 63% 정도의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. Flat형 캡 플레이트를 사용하여 철근으로 연속한 경우 약 85% 정도의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다.
3. 해석의 경우 Cap Plate가 연속인 H-HA-C 실험체를 기준으로 철근 연속인 H-HA-R실험체는 26%의 처짐 감소 효과를 나타냈고 H-FA-R 실험체는 13%의 처짐 감소 효과를 나타 냈지만 실험에서는 H-HA-C 실험체가 약 10kN이후 연속되는 Cap Plate의 응력 집중효과로 인한 국부 좌굴의 영향으로 처짐이 급격하게 늘어나는 현상이 발생하므로 설계시 설치 작업에 각별히 주의 해야 할것으로 판단 된다.
4. 철근으로 연속화한 실험체의 경우 Hat형 Cap Plate를 사용하여 연속화 하는 방법이 Flat형을 사용한 것보다 처짐이 21% 제어 되는 것으로 확인 되었으며 이는 연속화 방법 3가지 중 hat형 캡플레이트와 철근으로 연속화 하는 방법이 가장 효과적이고 적용 가능 스팬은 7800mm까지 가능하다.
5. 탄성해석에 의한 처짐산정식에서 완전 고정조건(부모멘트 wl^2/12)으로 평가할 경우 중앙부 처짐 값부터 50% 부분 고정조건(부모멘트 wl^2/24)으로 평가할 경우 중앙부 처짐 값까지로 비교한 결과 1.2mm 두께의 캡플레이트를 사용한 두 실험체의 처짐은 전반적으로 규준식의 단부 부모멘트 wl^2/18 조건의 처짐 기울기선 하부에 위치하고, 시공 하중기준에서의 처짐도 단부 부모멘트 wl^2/18 조건의 처짐 대비 90~92% 수준이므로 단부 연속화의 구속도는 부모멘트 wl^2/18로 평가하여 단부 연속화한 데크의 처짐을 산정할 수 있을 것으로 판단된다.
6. 곡면으로 처지는 데크플레이트 특성상 수평을 유지하기 위해 추가 타설되는 콘크리트의 영향으로 처짐이 증가할수 있다. 일반 설계시에는 이러한 폰딩효과의 대한 체적은 무시되지만 장스팬화에 따른 콘크리트의 체적 증가는 고려가 필요할 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절 연구배경 3
• 제2절 연구목적 7
• 제3절 연구내용 및 범위 8
• 제2장 기존연구와 연속화 개념 11
• 제1절 춤이 깊은 데크플레이트의 규준 및 시공 시 문제점 13
• 1. 춤이 깊은 데크플레이트 13
• 2. 각 규준의 처짐 제한 15
• 3. 시공 시 문제점 17
• 제2절 연구 동향 20
• 1. 국외 연구 20
• 2. 국내 연구 22
• 제3절 예비실험에 의한 안정성 확인 28
• 1. 예비실험 개요 28
• 2. 실험결과 30
• 3. 국내 처짐 기준과 비교 31
• 제4절 단부 연속화 개념 33
• 1. 캡 플레이트를 통한 개방형 단면의 안정화 33
• 2. 단부 연속화를 통한 처짐 감소 36
• 3. 단부 연속화 방법 38
• 제3장 단부연속화한 춤이 깊은 데크의 해석과 실험평가 41
• 제1절 해석개요 43
• 1. 해석대상 및 모델 43
• 2. 해석 방법 45
• 제2절 유한요소해석 결과 47
• 제3절 실험개요 50
• 1. 실험체 계획 50
• 2. 측정 및 가력방법 55
• 제4절 실험체 예상내력 57
• 1. 단면성능 분석 57
• 2. 실험체 예상내력 58
• 제5절 실험결과 59
• 1. 재료시험 59
• 2. 실험체 거동 60
• 3. 초기강성 및 최대내력 61
• 4. 실험체 파괴메카니즘 62
• 5. 해석 및 실험결과 비교 64
• 6. 연속화 부분 인장측 변형률 분포 비교 65
• 7. 단부 연속화에 따른 휨강성 비교 67
• 제6절 소 결 69
• 제4장 단부연속화 Sample현장의 현장계측 평가 71
• 제1절 개요 73
• 제2절 건물개요와 계측방법 73
• 1. 건물 개요 73
• 2. 계측 방법 74
• 제3절 계측결과 76
• 제4절 소 결 79
• 제5장 분석 및 고찰 79
• 제1절 연속화방법에 따른 성능평가 81
• 제2절 시공하중기준 연속화 타입별 처짐평가 84
• 제3절 연속화 타입별 단부고정도 산정 86
• 제4절 현장 콘크리트 타설시 Ponding효과의 영향도 분석 89
• 제6장 결론 91
• 참고문헌 95
• 부록 98
• 영문초록 107