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ISSN : 2093-5145(Print)
ISSN : 2288-0232(Online)
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures Vol.11 No.5 pp.46-52
DOI : https://doi.org/10.11004/kosacs.2020.11.5.046

Evaluation of Buoyancy Resistance Performance of Fixing Equipment for Voided Slab Using Pull-Out Test

Hyeon-Sil Son1, Kwang-Min Park2, Seung-Ho Cho3, Young-Sook Roh4
1Research assistant, Korea Disaster Prevention Technology, Seoul, Korea
2Senior Research, Korea Conformity Laboratories, Seoul, Korea
3Research Professor, Construction Technology Research Institute, Seoul National University of Science and Technology
4Professor, School of Architecture, Seoul National University of Science and Technology

본 논문에 대한 토의를 2020년 11월 30일까지 학회로 보내주시면 2020년 12월호에 토론결과를 게재하겠습니다.


Corresponding author:Roh, Young-Sook School of Architecture, Seoul National University of Science and Technology, 232, Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul, Korea. Tel: +82-2-970-6554, Fax: +82-2-974-1480 E-mail: rohys@seoultech.ac.kr
August 13, 2020 October 5, 2020 October 15, 2020

Abstract


The voided slab is an economical structural system that has the equivalent structural performance of a solid slab despite a decrease of weight achieved by substituting lightweight foam for the concrete in the middle of the slabrete in the However, void slabs float due to the differences in specific gravities of concrete and foam. The goal of this study is to design fixing equipment for the foam filler applicable to void slabs and to evaluate the buoyancy protection performance. Since there are no preexisting performance indicators for verifying the fixing performance of foam filler fixing equipment, this study established its own criteria for pull-out tests that were performed as a function of variables such as coating conditions, hole sizes of the formwork, and fixture position. According to the pull-out test results, the tensile performance of uncoated plywood is influenced by hole size. However, it was shown that the size of the hole and the position of the fixture for the coated plywood do not affect the tensile performance of the fixing equipment. Therefore, this fixing equipment can be deployed even with lager holes for the convenience of workers without affecting the fixing performance if coated plywood is used. Additionally, the workability may be improved since the fixture can be fixed with one-touch from the top of the slab without any separate installation state verification process.



중공슬래브 고정장치의 인발실험을 통한 부력저항성능 평가

손 현실1, 박 광민2, 조 승호3, 노 영숙4
1㈜한국방재기술, 연구원
2한국건설생활환경시험연구원 건설기술연구센터 선임연구원
3서울과학기술대학교 건설기술연구소 연구교수
4서울과학기술대학교 건축학부 교수

초록


중공슬래브 시스템은 슬래브 중앙부의 콘크리트를 경량의 중공재로 대체하여 중량은 감소시키면서 동등한 수준의 구 조성능을 지니는 경제적인 시스템이나 콘크리트 타설 시 비중의 차이로 중공재가 부상하게 되는 문제점이 발생한다. 이에 본 연구에서는 중공슬래브 공법에 적용 가능한 경량성형재 고정장치를 고안하고 부력저항성능을 평가하고자 하였으며, 고정성능 평가를 위해 정해진 실험방법이 존재하지 않으므로 이를 검증하기 위해 인발실험장치를 제작하였다. 시공 시 본 장치를 설치하 는 과정에서 발생 가능한 변수를 기준으로 실험을 수행하고자 하였고 이에 합판의 상태 및 고정 위치에 따라 변화되는 고정성 능을 파악하고자 하였다. 인발 실험 결과 일반합판과 비교하여 코팅합판의 경우 구멍의 크기가 중공재 고정장치의 인장성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타나 작업자의 편의 및 내력 확보의 안전성을 위해 코팅합판을 사용하는 것이 유리한 것으로 판단된다. 또한 고정 위치와 무관하게 동일한 수준의 고정성능을 지니는 것으로 보여져 설치 상태에 대한 별도의 확인 과정 없 이 슬래브 상부에서 원터치 방식으로 고정 가능하므로 시공성이 향상된 것으로 사료된다.



    Seoul National University of Science and Technology

    1. 서 론

    국내 건축물의 경우 급속한 경제 발전으로 양적 성 장이 이루어졌으며 전체 주택에서 공동주택이 차지 하는 비율은 1995년 37.5%에서 2010년 59%(836만호) 로 급격히 증가하고 있다. 우리나라의 공동주택 평 균 사용연수는 26.95년으로 독일 121.30년, 미국 71.95년, 영국 128.04년 등 주요 국가와 비교하여 매 우 짧은 상황이다(Woo et al., 2015).

    국내 공동주택의 짧은 사용 연수는 건축물의 물 리적 수명보다 기능적⋅사회적 수명이 짧아 발생한 현상으로 사회의 인구 구조 및 거주자의 다양한 요 구변화에 대응 가능하며 조기 전면철거 재건축으로 야기되는 환경문제를 저감시킬 수 있는 공동주택의 장수명 유도가 필요하다(KICEBT, 2014).

    장수명 건축물의 실현을 위해서는 생활방식의 변 화에 대응 가능한 공간의 가변성이 절대적인 필수요 소가 되므로 장스팬 구조에 가변벽을 형성하는 평면 형태가 적절할 것으로 보여지며 효과적인 장스팬 구 조를 위해 부재의 경량화는 필수적이다(Yoon, 2014, Han and Kim, 2010). 부재의 경량화를 위한 대안으로 중공슬래브 시스템을 적용할 수 있으며 이는 슬래브 중앙 부분에 경량 성형재를 통해 중공부를 형성하여 중량은 저감시키면서도 동등한 수준의 구조적 성능 발현이 가능한 경제적인 구조시스템이다.

    그러나 시공 시 콘크리트의 부력으로 인해 경량 의 중공재가 떠오르는 현상이 발생하여 설계한 위치 에 중공재를 고정하기 어려운 문제점을 지니므로 중 공슬래브 공법을 효율적으로 활용하기 위해서는 경 량성형재의 고정 및 시공성 향상 등과 관련한 연구 가 필요하다. 현재 중공슬래브 공법과 관련된 연구는 구조성능과 관련하여 가장 활발히 진행되어왔으며(Lee et al., 2018) 소음 및 진동성능 등 사용성과 관련된 연구(Na et al., 2019)도 진행되고 있으나 시공성과 관 련한 연구의 필요성이 있음에도 불구하고 경량성형 재의 부상 문제에 대한 연구는 아직까지 미비한 실 정이다.

    Choi 등(2015)은 Fig. 1(a)와 같이 시공성 향상을 위해 판에 구멍을 가공하여 중공부를 형성시킨 판형 중공재를 제안하였으며 제안한 판형 중공재에 가해 지는 부력을 방지하기 위한 중공재 고정장치를 개발 하고 실험의 수행을 통해 고정장치에 대한 성능을 검증하였다. Yoon과 Yoon(2013)은 Fig. 1(b)와 같이 경량성형재의 부상 현상을 방지하고자 다기능레일을 이용한 중공슬래브 공법을 개발하였으며 Son 등(2018) 은 레일의 생산성을 확보하면서 경량성형재의 부상 현상을 미연에 방지하고자 기성제품인 각형강관을 활용한 중공슬래브 공법을 개발하였다.

    이에 본 연구에서는 이러한 중공슬래브 공법에 적용 가능한 경량성형재 고정장치를 고안하고 부력 저항성능을 평가하고자 하였으며, 고정성능 평가를 위해 정해진 실험방법이 존재하지 않으므로 이를 검 증하기위한 인발실험장치를 제작하고 시공 시 본 장 치를 설치하는 과정에서 발생 가능한 변수를 기준으 로 실험을 수행하고자 한다.

    2. 중공재 고정장치 및 인발실험장치

    2.1 중공재 고정장치

    타설 시 콘크리트와의 비중 차이로 발생하는 중공재 의 부상 현상을 방지하기 위해 고안한 중공재 고정 장치는 Fig. 2(a)과 같으며, Fig. 2(b)와 같이 고정부의 날개가 모아진 상태로 거푸집에 천공된 구멍을 통해 설치되고 이후 날개가 펼쳐짐으로써 반대 방향으로 되돌아 나올 수 없도록 하여 고정시킨 원리이다. 장 치의 상단부는 고리 형태로 이루어져 다른 환봉에 걸어 활용할 수 있으며 중공슬래브 공법의 선행 연 구에서 활용된 강관 및 하부 철근에 얹음으로써 설 계한 위치 및 개수에 적합하게 설치할 수 있다. 또 한 본체 부분에는 본 장치를 거푸집에 고정할 수 있 는 고정부 및 평와셔, 너트가 존재하며 나사산으로 이루어져 있으므로 높이 조절이 가능하다.

    기존에 개발된 중공재 고정장치의 경우 슬래브 하 부 형성을 위한 거푸집에 구멍을 천공하고 거푸집 하 부에서 볼트 및 너트 등을 이용하여 고정하는 형태를 지니고 있으므로 경량성형재 고정장치를 다량 설치할 수록 총 작업량이 증가하게 되며 이는 공기 및 비용 의 증가로 이어지게 된다. 그러나 본 연구에서 사용 한 중공재 고정장치의 경우 거푸집 상부에서 경량성 형재를 고정하고 하부에서는 해체하는 과정만 발생되 어 불필요한 공정 과정이 생략되므로 공사 기간 및 비용의 증대 없이 활용 가능할 뿐 아니라 숙련되지 않은 시공자도 별다른 어려움 없이 고정부 날개를 접 었다 펴는 방식으로 편리하게 작업할 수 있다.

    2.2 인발실험장치 제작

    타설 시 발생되는 부력으로 인해 Fig. 3(a)와 같이 중 공재가 부상하게 되므로 이를 방지하기 위해 고정장 치를 적용하고자 하였고, 고정장치 또한 Fig. 3(b)와 같이 부력으로 인해 상부로 부상시키고자 하는 힘이 작용될 것으로 보여진다. 이에 중공재 고정장치의 안전성을 검증하고자 부력저항성능을 측정하고자 하 였으며 규정된 실험방법이 존재하지 않으므로 Fig. 3(c)와 같이 인발실험장치를 제작하였다. 본 장치는 고정장치에 콘크리트의 부력이 작용함으로써 부상시 키고자 하는 힘이 작용하는 현상과 동일하게 가력하 기 위해 유압을 이용하여 상부 방향으로 들어올리는 힘이 작용되도록 하였으며 Load Cell 및 LVDT를 통 해 하중과 변위를 측정하고자 하였다.

    3. 고정성능 실험

    3.1 주요 변수 설정

    실험에 이용되는 중공재 고정장치는 시제품으로 동 일한 형태를 지니는 장치를 이용하기 때문에 설치 방법에 따라 고정성능에 영향을 미칠 것으로 보여진 다. 이에 실제 건설현장에서 본 장치를 설치하는 과 정에서 발생할 수 있는 변수를 기준으로 실험을 진 행하고자 하였으며 실험체명은 주요 변수에 따라 Fig. 4와 같이 명명되었다.

    중공재 고정장치의 경우 거푸집에 고정되도록 고 안되어 거푸집으로 이용되는 합판의 종류에 따른 고 정성능의 변화 여부를 확인하고자 코팅 여부에 따라 합판을 구분하여 실험을 진행하였으며, 거푸집에 천 공되는 구멍의 크기는 장치를 설치하는 작업자의 시 공성과 연관되므로 천공되는 구멍 지름의 크기에 따 른 경량성형재 고정장치의 고정성능 저하 여부를 확 인하고자 하였다. 또한 거푸집 상부에서 원터치 방 식으로 작업 가능하도록 제작되어 실제 본 장치를 이용하는 경우 매번 고정장치를 동일한 위치에서 고 정하기 어려울 것으로 보여져 평와셔의 위치를 구멍 의 중앙과 가장자리로 다르게 하여 이에 대한 영향 을 보고자 하였으며, 나사산을 통해 다양한 높이로 고정시킬 수 있으므로 고정부의 높이에 따른 고정성 능의 변화 여부를 파악하고자 하였다.

    3.2 가력 및 계측 계획

    타설 시 콘크리트에 의해 발생되는 부력은 고정장치 의 상부 방향으로 힘이 작용하므로 경량성형재 고정 장치의 경우 부상하려는 힘에 저항할 수 있는 내력 을 지녀야하며 중공재 고정장치의 부착성능과 관련 한 측정 방법 및 성능 지표가 정해져 있지 않으므로 본 연구에서는 고정성능 검증을 위해 인발실험을 실 시하기로 하였다. Fig. 5와 같이 고정성능 실험의 수 행을 위해 제작한 실험 장비에 합판과 중공재 고정 장치를 설치하였으며, 비중 차이로 발생하는 부력에 대응 가능한 인장성능을 지니는 것을 목표로 하였다.

    CNC 선반을 통해 실험장비의 크기에 맞게 합판 을 가공하고 합판의 정중앙부에 구멍을 천공하였으 며, 중공재 고정장치를 합판의 구멍으로 삽입하고 상부 방향으로 힘을 가력함으로써 고정성능을 검증 하였다. 고정장치에 가해지는 힘은 수동펌프를 통해 가력되므로 작동속도를 최대한 일정하게 유지하고자 하였으며 너무 빠른 속도로 펌프를 작동하는 경우 실험체에 동하중으로 고려되므로 이를 방지하고자 하였다. 합판의 종류 및 구멍의 크기에 따른 영향을 파악하기 위한 실험의 경우 그 외의 변수인 평와셔 및 고정부의 위치에 의한 영향을 받지 않도록 평와 셔는 구멍의 정중앙에 위치하도록 설치하였으며 고 정부는 최하단의 나사산으로부터 3번째에 해당하는 나사산에 위치하도록 하였다.

    3.3 실험 결과

    합판의 상태 및 고정위치를 변수로 한 인발실험의 수행으로 측정된 실험체의 하중-변위 곡선은 Fig. 6 과 같다. 두께 11mm의 일반합판으로 실험을 진행한 경우 ND15, ND17실험체 최대하중은 1030.05N, ND19실험체는 981N으로 나타났으며, 두께 12mm의 코팅합판으로 실험을 진행한 CD15 및 CD19실험체 의 실험 최대하중은 981N, CD17실험체는 1030.05N 으로 나타났다. 구멍의 크기에 따라 최대하중이 상 이한 것으로 나타났으나 이들의 차이는 5%이내로 거의 동등한 수준의 최대내력을 지니는 것으로 볼 수 있으며, 하중-변위 곡선의 비교를 통해 코팅합판 에 고정하여 실험을 수행한 경우 일반합판으로 실험 한 경우와 비교하여 연성적인 거동을 하는 것으로 나타났다.

    평와셔의 중심 위치가 천공된 구멍의 가장자리에 위치한 실험체인 CD19E의 실험결과를 비교하기 위 해 평와셔의 위치를 제외한 나머지 변수가 동일한 CD19실험체를 이용하고자 하였으며 CD19 및 CD19E 실험체의 실험 최대하중은 1030.05N으로 동일한 최 대내력을 지니는 것으로 나타났다. 또한 고정부의 양날개가 교차되는 모서리를 본체의 최하단 및 최상 단에 위치하도록 한 CD19B, CD19T실험체의 실험 최대하중은 1030.05N으로 모두 동일하게 측정되어 최대내력의 경우 주요 변수를 기준으로 비교하였을 때 동등한 수준을 지니고 있는 것으로 보여져 항복 하중과 강성을 산정하여 Table 1에 나타내었다.

    항복하중을 산정하기 위해 0.2% offset method를 이용하였으며, 고정장치의 전체 길이를 통해 변형률 을 산정하고 하중 200∼400N 구간을 기준으로 강성 을 산정하였다. 일반합판으로 실험한 ND15, ND17, ND 19의 항복하중은 750.62N, 761.91N, 605.63N으로 나타나 ND19실험체의 항복하중이 현저히 낮게 나타 남을 확인할 수 있었고 5%이내의 차이를 지니는 최 대하중과 다르게 항복하중의 경우 21%의 차이를 지 니는 것으로 나타났다. 코팅합판에 고정하여 실험을 수행한 CD15, CD17, CD19의 항복하중은 750.81N, 724. 67N, 736.43N으로 이들은 4%이내의 차이를 지 니는 것으로 나타났으며 구멍의 크기가 다름에도 불 구하고 동등한 수준의 내력을 지니는 것을 볼 수 있 었다.

    산정된 강성값을 비교하여 일반합판에 비해 코팅 합판의 강성이 현저히 크게 나타남을 확인할 수 있 었으며, 구멍의 크기와 무관하게 나타난 최대내력과 상이하게 강성의 경우 구멍의 크기에 비례하여 차이 가 발생하는 것으로 보여졌다. 또한 코팅합판은 구 멍의 크기에 따른 강성의 차이가 미소한 것으로 나 타났으나 일반합판의 경우 ND15와 ND19의 강성 차 이는 20%로 현저히 큰 차이가 발생하는 것을 확인 할 수 있었다.

    고정위치가 다른 CD19E, CD19B, CD19T의 내력 비교를 위해 CD19를 기준으로 비교하고자 하였으며, 이들의 항복하중은 747.24N, 770.61N, 725.94N으로 다소 상이하게 나타났으나 CD19와 비교하여 가장 큰 차이를 보인 CD19B의 항복하중은 5%이내의 차 이를 지니는 것으로 나타나 평와셔의 위치 및 고정 부의 위치가 변화되더라도 동등한 수준의 내력을 지 니는 것을 확인할 수 있었다. 강성의 경우 고정위치 에 따른 실험체의 기준이 되는 실험체인 CD19의 강 성이 가장크게 나타났으며, CD19E, CD19B, CD19T 와의 차이는 4∼13%로 고정위치에 따라 강성의 차 이가 존재함을 볼 수 있었다.

    실험 종료 직후 중공재 고정장치 및 합판의 변형 형태를 Fig. 7에 나타내었으며 전체적인 변형 형태는 둥글게 말려져 있던 고리 부분이 상부로 당겨지는 인장력이 작용함에 따라 서서히 펼쳐지는 형태로 변 형되는 양상을 띠고 있었으며 합판 종류 및 구멍의 크기에 따른 변형 형태의 차이는 발생하지 않는 것 으로 나타났다. 또한 고정부 내부에서 양 날개의 교 차지점에 존재하며 나사선을 따라 위치를 변경하는 고리가 중공재 고정장치에 가해지는 힘에 의해 형태 가 변형되어 고장이 발생하기도 하였으며, 원형이 아닌 형태로 변형되어 더이상 나사산을 통한 상⋅하 부로의 이동이 불가능해짐을 확인할 수 있었다. 전 체적인 변형 형태가 유사하므로 Fig. 7에는 합판의 종류 및 구멍의 크기에 따른 실험체 전부를 나타내 지 않고 D15를 지닌 일반⋅코팅합판과 D19를 지닌 코팅합판으로 실험한 변형결과만을 나타내었다.

    평와셔가 구멍의 정중앙에 위치하도록 한 CD19 실험체와 구멍의 가장자리에 위치하도록 한 CD19E 실험체의 변형 형태는 동일하였으며, 고정장치에 힘 이 가해짐에 따라 고정부 위치의 변화만 다소 발생 되고 파손까지 이르지는 않는 것으로 나타났다. 그 러나 본체의 최하단 및 최상단에 고정부를 위치시킨 실험체의 경우 변화되는 위치에 대응 가능한 길이의 부족으로 다른 실험체들과 비교하여 파손 정도가 더 크게 발생하는 것으로 보여졌으며, 힘이 가력되어 고정부의 위치가 변화되던 중 변형되는 길이에 대응 가능한 길이가 부족해짐에 따라 고정부 양날개의 모 서리 부분이 구멍 내부로 들어가려는 현상이 발생하 였다. 이로 인해 고정부의 양날개 부분이 꺾이거나 파손되는 등 다른 실험체와 비교하여 다소 큰 변형 이 발생한 것으로 보여졌으나, 고정장치가 설치되는 합판의 경우 표면에서 찍힘이나 긁힘정도의 미세한 변형만 발생되어 고정장치의 파손으로 인해 발생되 는 합판의 손상은 미소한 것으로 판단되었다.

    4. 고정성능 평가

    4.1 합판의 상태에 따른 영향

    중공재 고정장치의 인발실험으로 측정된 실험 최대 하중과 항복하중을 Fig. 8에 나타내었으며 일반합판 과 코팅합판으로 구분하여 실험한 경우 실험 최대하 중이 모두 981∼1030.05N으로 나타나 지름의 크기에 비례하여 최대내력이 변화하지 않으며 동등한 수준 의 최대내력을 지니는 것으로 나타났다. 항복하중 및 강성의 비교를 통해 일반합판을 사용할 경우 지 름의 크기에 유의해야 하는 것으로 판단되며, 구멍 의 크기에 따른 영향은 미소하다고 보여진 코팅합판 에 고정 시에는 중공재 고정장치를 설치하는 작업자 의 시공성 향상을 위해 평와셔의 크기를 넘어서지 않는 범위에서 구멍의 크기를 크게 천공하여도 개발 된 장치의 고정성능 저하에 영향을 미치지 않을 것 으로 사료된다.

    동일한 지름의 크기로 천공된 일반합판과 코팅합 판 실험체의 비교를 통해 최대내력의 차이는 5%이 내로 현장에서 이용되는 합판 거푸집의 코팅여부에 관계없이 사용 가능할 것으로 판단되었으나, 동일한 최대하중을 지니는 ND19와 CD19실험체의 항복하중 및 강성의 차이는 CD18%, 30%로 코팅합판으로 실 험한 CD19실험체가 현저히 크고 연성거동을 하는 것으로 나타나 고정장치의 시공성 향상 및 안전성있 는 내력 확보를 위해 일반합판과 비교하여 코팅합판 이 다소 유리한 것으로 사료된다.

    4.2 고정 위치에 따른 영향

    평와셔의 위치에 따른 실험 최대하중을 비교한 결과 평와셔가 구멍의 정중앙과 가장자리에 위치하는 실 험체의 실험 최대하중은 981N, 1030.05N, 항복하중은 736.43N, 747.24N으로 이들은 각각 4.8%와 1.5%의 차이를 지니고 있어 동일한 수준으로 사료되며 평와 셔의 위치에 따른 중공재 고정장치의 내력 저하는 발생하지 않는 것으로 보여진다. 이에 본 고정장치 의 경우 슬래브 상부에서 원터치 방식으로 설치 가 능하며 설치 상태에 대한 별도의 확인 과정이 필요 하지 않으므로 기존의 부력방지장치와 비교하여 시 공성이 저하되지 않는 것으로 판단된다.

    고안된 중공재 고정장치의 경우 본체에 나사산이 존재하고 있어 고정부 및 와셔, 너트 등으로 위치 조절이 가능하므로 고정부의 높이에 따른 고정성능 저하 여부를 확인하고자 하였다. 실험 결과 고정부 의 위치와 무관하게 CD19B와 CD19T의 최대하중은 1030.05N으로 동일한 것으로 나타났으나 항복하중은 770.61N, 725.94N으로 5.8%의 차이를 지니는 것을 확인할 수 있었고 CD19와 비교하여 1.4%, 4.6%의 차이가 나타났다. 그러나 고정부의 날개가 본체의 최상단 및 최하단에 위치하는 경우 고정장치에 힘이 가력됨에 따라 변화되는 길이에 대응 가능한 길이의 부족으로 다른 실험체들과 비교하여 고정장치의 손 상 정도가 크게 증가되었고, 이에 중공재 고정장치 를 설치하는 경우 고정부가 최상단 및 최하단에서 약간의 이격 거리를 두고 위치하도록 설치해야 되는 것으로 사료된다.

    4.3 부력저항성능 평가

    중공재 고정장치는 콘크리트 타설 시 발생하는 부력 으로 인한 경량 성형재의 부상을 방지하고자 개발된 장치로 부력저항성능 검증을 위한 실험 방법이 정해 져 있지 않아 고안된 장치의 인장성능을 측정하여 고정성능을 평가하고자 하였다. 부력으로 인해 상부 방향으로 힘이 작용하는 현상과 동일하게 제작된 인 발장치의 수동펌프를 통해 상부 방향으로 힘이 가력되 므로 고정장치의 고정성능을 측정하여 부력에 대한 대응 가능 여부를 확인할 수 있을 것으로 나타났다.

    측정된 실험 최대하중과 타설 시 발생하는 부력 의 비교를 통한 중공재 고정장치의 부력저항성능 검 증을 위해 Son 등(2018)이 선행 연구에서 제작한 실 험체를 기준으로 부력을 산정하여 비교하였으며 부 력을 산정하기 위해 사용된 식은 다음과 같다.

    F B = ρ g V
    (1)

    여기서 FB는 부력[N], ρ는 액체의 밀도[kg/m³], g 는 중력가속도(9.81m/s2), V[m³]는 잠겨있는 물체의 체적으로 부력은 액체의 비중량과 잠긴 물체의 체적 을 통해 산정되며 고안한 중공재 고정장치의 부력저 항성능을 평가하기 위해 이용된 밀도는 콘크리트의 밀도인 2.4ton/m³이며 체적은 경량성형재의 부피를 적용하였다.

    600mm×280mm×4000mm의 크기를 지니며 체적에 대한 중공률이 28.6%인 중공슬래브를 기준으로 산정 된 부력은 4520.45N이었으며, 해당 슬래브에 고정장 치를 8개 설치하였을 경우 하나의 고정장치가 부담하 게 되는 부력은 565.06N이다. 이는 고정실험으로 측 정된 실험 최대하중과 항복하중의 최소값인 981N과 605.63N에 비해 작은 힘으로 경량성형재가 떠오르지 않을 정도의 충분한 힘이 발현될 수 있을 것으로 사 료된다. 따라서 본 논문에서 제시하는 고정장치의 실 적용시, 사용되는 중공재의 부력 및 형태에 따라 고 정장치의 개수와 위치를 유동적으로 조절함으로써 경 량성형재의 부상을 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

    5. 결 론

    시공성 개선을 위해 슬래브 상부에서 작업이 가능하 도록 고안된 중공재 고정장치의 부착성능 검증을 위 해 인발 실험을 수행하였으며 타설 시 발생하는 부 력에 대응 가능한 인장 성능을 지니는 것을 목표로 하였다. 실제 현장에서 장치를 설치함에 따라 발생 가능한 변수를 기준으로 합판의 상태 및 고정 위치 에 따라 실험을 수행하였으며 실험의 수행으로 얻어 진 결론은 다음과 같다.

    • (1) 일반합판으로 실험한 경우 지름의 크기에 많 은 영향을 받는 것으로 나타났으나 코팅합판 에 고정 한 경우에는 천공된 지름의 크기와 무관하게 동등한 수준의 내력 및 강성을 지 니는 것으로 나타났다. 이에 작업자의 시공성 향상 및 내력확보의 안전성을 위해 구멍의 크기를 크게 천공하여도 인장성능 저하에 영 향을 받지 않는 코팅합판이 일반합판과 비교 하여 고정성능에 유리한 것으로 사료된다.

    • (2) 고정 위치에 따른 실험 최대하중의 비교를 통해 중공재 고정장치를 구멍의 정중앙 및 가장자리 중 어느 위치에 설치하여도 동등한 수준의 내력을 지니는 것으로 보아 본 장치 의 경우 설치 상태에 대한 별도의 확인 과정 없이 슬래브 상부에서 원터치 방식으로 고정 가능하므로 기존의 중공재 고정장치와 비교 하여 시공성이 향상된 것으로 판단된다.

    • (3) 고정 높이가 상이함에도 불구하고 항복하중 의 차이는 5%이내로 고정성능이 유사한 것 으로 나타나 각 슬래브에 적합한 고정장치의 생산 없이 하나의 제품으로 다양한 높이의 슬래브에서 사용 가능한 것으로 판단된다. 그 러나 고정장치 본체 끝에서 설치하는 경우 가력되는 힘에 대응가능한 길이의 부족으로 고정장치의 손상이 발생할 수 있으므로 고정 장치의 최상단 및 최하단에서 이격거리를 두 고 설치해야 되는 것으로 사료된다.

    • (4) 선형 연구에서 제작된 중공슬래브 실험체의 부력과 고정장치의 인장성능의 비교를 통해 경량성형재의 부상방지 여부를 판단할 수 있 었으며, 실적용 시 사용되는 중공재의 부력과 형태에 따라 해당 장치의 개수와 위치를 조 절함으로써 부재 내에서 발생하는 부력에 대 응 가능할 것으로 사료된다.

    감사의 글

    본 연구는 서울과학기술대학교 교내연구비의 지원으 로 일부 진행되었습니다.

    Figure

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    Case of Fixing Equipment for Void Foamer
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    Fixing Equipment
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    Principle of Experiment Equipment
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    Name of Specimen
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    Pull-out Test
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    Load-Displacement Curve
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    Deformation Form of Fixing Equipment
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    Yield Strength and Ultimate Strength

    Table

    Experiment Result

    Reference

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