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장스팬형 복합 리브 PSC 슬래브
구조의 공법에 관한 연구

최근에 고하중의 대규모 물류 창고, 아파트 지하 주차장과 같은 구조물의 시장 수요가 증가하고 있고, 건물 내부의 차량 동선을 해결하기 위하여 장스팬에 대한 요구가 필수적이다.
이러한 장스팬 구조 설계 시 현재의 일반적인 PSC 구조로는 부재 높이 상승, 연결되는 PC 보의 부재 중량이 매우 커, 공장 생산, 운반, 현장 설치 등 시공성과 안전성에 커다란 문제가 발생되고, 이를 해결하기 위해 PC 보를 더블 보로 설계하는데, 이것 또한 중량이 증가 되어 제작, 운반, 현장 설치 시 안전성과 경제성에 문제가 되고 있고, 또 다른 해결 방법으로 강 합성 구조로 적용 할 수 있는데, 내화 피복, 경제성, PC 부재 간 연결 접합부의 시공성에서 단점이 되고 있는 실정이다. 따라서 구조 부재의 장스팬과 고하중을 해결하기 위하여 단부 전단력과 휨모멘트에 대하여 합리적으로 충분한 구조 성능을 확보할 수 있는 PSC 슬래브를 제시함과 동시에, 현장 시공에 필요한 기술적 자료로 활용하고자 진행하였다.
본 연구는 PSC 슬래브의 설계, 생산 시 캠버에 대하여 분석하고, 미관, 균열, PC 슬래브의 장스팬화 등 기존 PSC 슬래브의 문제점들을 개선하기 위하여 PSC 슬래브 상부에서 하부 번들 리브 사이에 EPS 블록을 설치하고, 이웃하고 있는 PSC 슬래브의 번들 리브 상부가 현장 토핑 콘크리트에 의해 형성된 현장 리브와 결합함으로써, 동일 축상에서 단일 구조 부재로 거동하는 새로운 장스팬형 복합 리브 PSC 슬래브인 HBS 슬래브 개발하고, 그 우수성을 검증하기 위하여 시공성, 경제성 등 이론적 방법을 통하여 기존 공법과 성능 비교를 실시하고, 실험적 연구를 통하여 휨 및 전단, PC 보와 HBS 슬래브의 접합부 구조 성능을 검토하고, 현장 적용 분석을 수행하였다.
HBS 슬래브의 특성을 분석할 결과 단부 싱글 리브 쐐기를 통해 균열을 억제하고 연결된 싱글 리브는 번들 리브와 동일한 형상으로 규칙적 리브 패턴을 형성하여 미관이 개선되는 효과가 있으며, 복합 리브의 조인트 리스에 의해 설계 및 시공 오차에 의해 발생되는 PC판과 PC판의 연결 조인트 부분의 캠버와 싱글 리브 간의 이격, 누수 자국의 노출이 차단되는 시각적 효과를 가지고 있었다. 또한 적용 위치에 상관없이 비교적 낮은 춤의 단일 단면을 사용하여 PC 중량을 최적화하여 운반비 및 설치비를 절감 할 수 있었고, 거푸집 역할을 하는 경량체를 적용하여 자중을 줄이고, PC 번들 리브가 현장 타설 콘크리트에 의해 형성된 현장 리브와 결합하여 동일 축 상에 단일 부재로 거동하기 때문에 장스팬화 할 수 있다고 판단되었다.
경제성 검토 결과 기존 RC 보 + 데크 슬래브 대비 95.3%의 비용이 소요되는 것으로 나타났고, 공사 기간이 20 % ∼ 30 % 절감되어 경제성은 우수하였다.
HBS 슬래브의 구조 성능을 검증하기 위해 모두 4개 부재에 대한 휨 실험을 수행 하였다. 실험 결과 충분한 내력을 가지고 있는 것으로 확인 되었고, HBS 슬래브의 전단 성능을 검증하기 위해 경량체가 없는 부재의 시공 시 단부 전단 성능, 보와 HBS 슬래브 접합부에서 경량체를 설치하고 완공 후 단부 전단 성능, 경사 철근을 사용하고 경량체가 있는 부재의 완공 후 단부 전단 성능 실험을 수행한 결과 충분한 내력을 확보하고 있는 것을 확인 할 수 있었다.
25.3m의 장스팬의 체육관 바닥에 대하여 적용 사례 분석 결과, SRC 구조 대비 85%로 경제성이 우수하고 보 높이와 처짐 및 진동에 유리하게 나타났으며, 9.0m x 12.0m의 물류창고 기본 모듈에 대하여 검토한 결과 DTS 슬래브 대비 95%로, 경제성이 우수하고 균열, 캠버, 누수를 해결 할 수 있어, 유지 관리비도 절감 할 수 있음을 확인 하였다.
물류 창고, 공장, 체육관, 지식산업센터, 아파트 지하 주차장 등의 장스팬 구조물 등에 적용 시 HBS 슬래브는 PC 공법의 기초 자료로 활용 가능할 것으로 기대 된다.
향후 PSC 일 방향 슬래브의 캠버에 대한 설계, 제작 및 시공 시 이론값과 실측값에 대한 검토가 이루어 져야 할 것이다.

ABSTRACT

A Study on the Structure of the Precast Prestressed Concrete Slab with Long Span Hybrid Rib
Shim, Nam Ju
Department of Architecture
Graduate School of Konkuk University

In recent years, there is a growing demand for large-scale warehouses and underground parking lots for structures under heavy loads, and the demand for long spans is essential to solve the vehicle movement in buildings.
In the design of such a long span structure, the current height of the member and the weight of the member of the PC beam to be connected are very large with respect to the general PSC structure, and there is a great problem in the workability and safety such as factory production, transportation and field installation. PC beam is designed as a double beam. This is also increased in weight, which poses a problem in safety and economy in manufacturing, transportation, and field installation. Another solution is to use it as a steel composite structure. This is a disadvantage in terms of the workability of the joint between the joints. Therefore, to solve the long span and high load of structural member, PSC slab which can secure reasonably sufficient structural performance against end shear force and bending moment is presented and utilized as technical data for field construction.
In this study, an EPS block is installed between the lower bundle ribs on the upper part of the PSC slab in order to analyze the camber in the design and production of the PSC slab and to improve the problems of the existing PSC slab such as aesthetics, cracks and long span of the PC slab , Developed a new long span type composite rib PSC slab that behaves as a single structural member on the same axis by combining the top ribbed ribs of neighboring PSC slabs with field ribs formed by site topping concrete and verifying its superiority In order to evaluate the performance of joints between bending and shear, PC beams and HBS slabs, we carried out an on - site application analysis.
As a result of analyzing the characteristics of the HBS slab, cracks are suppressed through the end single rib wedge, and the connected single ribs have the same shape as the bundle rib to form a regular rib pattern and the aesthetic effect is improved. And the visual effect that the gap between the camber and the single rib of the connecting joint portion of the PC plate and the PC plate caused by the construction error and the exposure of the leakage mark is blocked. In addition, regardless of the application location, it was possible to reduce the transportation cost and installation cost by optimizing the weight of the PC by using a single section of relatively low dancing. By applying the lightweight body acting as a form, it is possible to reduce the weight, and the PC bundle rib It is judged that it can be long - span because it acts as a single member on the same axis in combination with the formed field rib.
As a result of economic feasibility study, 95.3% of the cost is required compared to existing RC beam deck slabs, and the construction period was reduced by 20∼30%.
In order to verify the structural performance of the HBS slab, flexural tests were performed on all four members. Experimental results show that the shear performance of the HBS slab is verified by the end shear performance at the time of construction of the member without lightweight and the shear performance of the end shear after completion of the HBS slab joint, And the end shear performance test was carried out after completion of the member having the lightweight body. As a result, it was confirmed that sufficient endurance was secured.
As a result of the case study of 25.3m long span gymnasium floor, 85% of the SRC structure is superior to the SRC structure, and it is advantageous for beam height, deflection and vibration, and the basic module of 9.0m x 12.0m As a result, 95% of the DTS slab is excellent in economic efficiency, and crack, camber and leakage can be solved, and maintenance cost can be reduced.
It is expected that HBS slab can be used as a basic data of PC construction method when applied to long span structures such as warehouse, factory, gymnasium, knowledge industry center, apartment underground parking lot.
The theoretical and experimental values should be considered in the design, fabrication and construction of the camber of the PSC one - way slab.