철근콘크리트 구조 (Reinforced Concrete Structures, RC) 구조 공법은 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 것으로, 높은 경제성 확보와 연성적인 거동 등 구조적 측면의 장점이 있지만, 복잡한 현장 배근 및 타설 공정으로 인한 공기 증가와 철근의 배근 위치가 일정하지 않아 응력분포의 차이가 생기며, 이로 인해 시간이 경과함에 따라 균열과 처짐이 발생하는 단점이 있다. 기존 RC 구조 공법의 단점을 해결하기 위하여 H형강 등 강재를 RC 부재 단면 내에 매입하여 설계하는 매입형 합성부재 공법과 각형강관, 원형강관, 강판 등을 RC 단면 외측면 강재로 둘러싸게 하여 휨저항을 극대화시키고 거푸집 공정을 간소화시키는 충전형 합성부재 공법 그리고 강재를 철근 대용으로 사용하거나 가설시 거푸집 대용으로만 사용하여, 시공단계의 구조안전성 및 시공성을 향상시키는 개선형 RC공법 등 다양한 공법들이 제안되어왔다.
본 연구에 적용된 NRC (New paradigm Reinforced Concrete)보는 공장에서 강판거푸집과 함께 주보강재로 사용되는 주앵글(ㄱ자 형강)에 기본 전단보강재로 사용되는 전단앵글(ㄱ자 형강)을 트러스 구조형태로 용접조립하여 일체성을 확보하고 간격재의 역할을 하며, 추가로 머리붙이 스터드와 철근과 배근하여 타설을 진행하는 방식으로 강재와 보의 주 보강재가 함께 휨과 전단력에 저항하는 방식이다. NRC보는 ㄱ자 형강을 사용한 합성보이지만, 시공하중을 고려한 기본적인 강재만 트러스 구조로 설계하고, 구조물 완공후의 설계하중에 대한 추가적인 하중은 철근으로 설계되므로, 기본적으로 철근콘크리트보를 대체하는 개선형 RC 공법의 하나이다.
NRC 보는 전단앵글과 경사전단보강근은 보 하부면에서 50mm의 피복두께를 가지는 하부 주 앵글에 용접되고 슬래브 하부면에 위치한 상부 주앵글에 용접되므로, 슬래브 두께의 영향으로 보 상부면까지 확장되지 않은 전단보강재가 휨모멘트 방향에 따라 보 상부면의 전단성능에 영향을 줄 수 있다. 특히, 정모멘트가 작용하고 전단력이 크게 작용하는 보 단면에서 압축응력을 받는 상부측의 수평전단응력영향을 고려할 필요가 있다.
따라서, 본 연구에서는 NRC 보의 전단보강재의 종류를 변수로, 전단보강을 하지않은 NRC 보와 강판거푸집의 유무와 두께의 차이를 가지는 NRCTG 보의 전단성능을 비교평가하기 위하여 3점 가력의 단순보실험을 실시하였으며, 그 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) NRC 보와 강판 거푸집이 없는 NRCTG 보 실험체는 초기휨균열이 전단앵글을 따라 발생한 이후 가력점 방향으로 경사균열이 발생한 이후 경사균열 수 및 폭의 확장과 함께 최종적으로 전단파괴되었다. NRC 보의 일부 실험체의 경우 수평전단균열이 발생하였으나 대부분 보 단부까지 확장되지 않은 것으로 측정되었다. 강판거푸집이 있는 NRCTG 보는 일부 실험체에서 압축측 콘크리트 압괴가 발생하였으며, 2.3t의 강판거푸집을 가지는 실험체에서 강판의 면외변형이 관측되었다.

2) 실험체별 초기균열이 발생되기전 초기강성은 비교적 유사한 것으로 나타났으며, 초기 강성이후의 할렬강성은 강판을 부착하고 있는 실험체가 크게 나타났으며, 강판의 두께가 두꺼운 실험체일수록 크게 나타났다.

3) U형 덮개철근 및 머리붙이 스터드로 주앵글 상부까지 전단보강재가 확장된 실험체들은 최대하중 이후 최대하중시 변위의 약 1/2까지 더 연성적인 거동을 보이다가 취성 파괴되는 거동을 나타내어, 주앵글 상부측으로 전단보강재의 확장이 최대하중이후의 거동향상에 영향을 미치는 것으로 평가되었으며, 머리붙이 스터드의 경우 소요전단력이 큰 경우에 전단강도증가에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

4) RCTG 보 실험체에 비하여 NRCTG 보 실험체의 최대전단력이 12.9%~81.9% 크게 나타났다. 강판을 부착한 실험체중, 강판두께의 증가로 인한 파괴모드의 변화가 나타난 일부 실험체를 제외하고 NRCTG 보는 강판 두께가 두꺼울수록 전단강도가 증가하였으며, 강판에 의한 전단강도 증가율은 33.5%~45.3%로 나타났다.

5) 전단경간비 1.5인 실험체들은 대부분 가력점에서 가까운 전단보강재에서 변형률 증가와 항복을 나타내었으며, 이에 비해 전단경간비 2.0인 실험체들은 항복변형을 하는 전단보강재의 비율 및 변형률 크기가 증가하여 전단가력구간내에 고른 전단응력분포를 나타내었다. 강판거푸집을 가지는 NRCTG 보 실험체들은 강판의 전단응력 분담으로 인하여 강판거푸집이 없는 실험체에 비해 전단철근 및 전단앵글의 변형률 크기가 적게 나타났다.

6) 콘크리트구조 기준(KCI 2018)에 의한 해석을 실시한 결과, 모든 실험체가 이론전단강보다 NRC 보의 실험전단강도가 37%~146% 크게 평가되었으며, NRCTG 보의 실험전단강도가 이론전단강도(Vn1)보다 1.90%~2.94% 크게 평가되었으며, 이론전단강도보(Vn2)다 2.44%~3.78%로 크게 평가되었다.