격자형 강합성 바닥판 이음부의 휨거동에 관한 실험적 연구 document_id A220517030317

기존의 격자형 강합성 바닥판 이음부 상세는 후크형태의 철근 겹침이음 및 채움 콘크리트로 구성된다. 본 연구에서는 콘크리트 전단키와 고장력볼트로 구성된 이음부 형식에 대해 콘크리트 전단키 보강 유무를 실험변수로 휨성능평가 실험을 하였고, 그 결과를 기존 철근겹침 이음부의 휨성능과 비교 평가함으로써 기계적 연결방법에 의한 이음부 형식의 적용 가능성을 검토하였다. 실험결과의 비교 분석에 의하면, 기계적 연결방식에 의한 이음부의 최대내력이 약 30% ∼ 60% 정도 더 큰 것으로 나타나서 강도 측면에서 더 우수함을 확인하였다. 모멘트-곡률 관계로부터 구한 휨강성을 비교해 보면, 철근겹침 이음부의 경우 초기 거동에서는 비교적 더 우수한 거동을 보였으나, 콘크리트 균열파괴가 발생한 이후에는 다소 급격한 단면성능의 감소를 보였다. 한편, 콘크리트 전단키의 강판 보강 유무에 따른 변수 분석 결과에 의하면 강판 보강구조가 최대내력 향상 및 휨강성 증가에 효과적임을 확인할 수 있었다. 본 논문에서는 match cast 방식으로 제작된 콘크리트 전단키와 고장력볼트 체결로 구성된 이음부를 격자형 강합성 바닥판에 적용하고 이에 대한 휨실험을 하였으며, 그 결과를 기존의 철근겹침 이음부 형식과 비교하였다. 이로부터 얻은 결론은 다음과 같다. 철근겹침 이음부와 볼트체결 이음부의 최대내력을 비교해 보면, 볼트체결 이음부의 최대하중이 약 30% ~ 60% 정도 더 큼을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 근본적으로 두 이음부 형식이 서로 다른 상세를 갖기 때문임은 당연하다. 단, 철근겹침 이음부 실험체 후크 철근의 상단과 하단의 변형률 측정결과에 의하면 하단부 철근은 상대적으로 휨인장 부담에 큰 역할을 하지 못하고 있음을 고려할 필요가 있다. 이음부 하단부에 균열이 발생한 이후 하중 증가율의 뚜렷한 감소를 보이는 것은 후크 철근 하단부가 휨인장을 효과적으로 부담하지 못하기 때문으로 판단된다. 철근겹침 이음부와 볼트체결 이음부 실험체의 휨강성 비교결과에 따르면, 철근겹침 이음부의 경우 가력 초기의 휨거동에서 우수한 특성을 보였음에도, 철근 항복 전에 균열파괴가 발생한 이후에는 휨성능 감소가 뚜렷한 점을 고려했을 때, 이에 대한 보완 설계가 필요할 것으로 판단된다. 이음부 콘크리트 보강유무에 따른 휨성능 변화를 검토한 결과, 전단키를 강판으로 보강한 경우가 에폭시로 접합된 경우에 비해 최대하중이 18.5% 더 큰 것으로 평가되었고, 휨강성 또한 큰 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 강판에 의해 응력집중과 이로 인한 균열발생이 완화될 수 있고, 무엇보다 강판을 고정하고 있는 철근이 이음부 내의 균열과 슬래브 수평전단균열을 억제하였기 때문으로 판단된다. 이상과 같은 구조실험과 비교분석 결과로부터 콘크리트 전단키와 고장력볼트 체결로 구성된 이음부 형식의 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 향후, 고장력볼트의 제원 및 이음부 배근상세에 따른 휨성능의 변화에 대한 연구가 필요하다.