일반적으로 철근콘크리트 슬래브는 콘크리트 재료의 열적특성에 의해 높은 수준의 화재 저항 성능을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 기존연구에 따르면 중공슬래브의 열적거동은 일반 슬래브와 상이한 것으로 보고되고 있으며, 이는 중공슬래브 내부에 형성된 공기층 때문인 것으로 판단된다. 따라서 슬래브 내부의 공기층을 고려하지 못하는 기존의 방법을 통해서 화재 시 중공슬래브의 내부온도를 추정하는 것은 어려울 것으로 판단된다. 본 연구에서는 화재 시 중공슬래브의 내부온도 분포를 산정하기 위한 수치해석 모델을 제안하고 이를 평가하였다. 기본적으로 화재 시 슬래브의 열전달은 전도, 대류, 복사 등을 통해 발생하며, 이를 기반으로 시간에 따른 슬래브 내부 단면 온도분포를 산정하게 된다. 이에 본 연구에서는 슬래브를 유한개의 층으로 분할하여 각 층의 온도를 산정하는 유한차분법을 도입한 중공슬래브의 수치해석적 모델을 개발하였으며, 슬래브 내부 공기층에서의 대류 및 복사에 의한 열전달 경로를 고려할 수 있도록 개발하였다. 또한 제안된 모델을 실험결과와의 비교를 통해 검증하였으며, 그 결과 제안된 모델은 화재 시 중공슬래브의 온도변화를 적절히 예측하고 있는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 도넛 형상의 중공을 가지는 도넛형 중공슬래브의 휨 및 전단 거동을 파악하고 이를 기반으로 하여 설계식을 제안하였다. 중공슬래브는 슬래브 복부에 중공형성체를 삽입하고 콘크리트를 타설하여 슬래브 상부근과 하부근 사이에 중공을 형성하는 슬래브 시스템으로 콘크리트 물량 저감을 통해 슬래브 중량을 저감하면서, 두께의 변화가 발생하지 않기 때문에 물량의 절감, 지진하중의 저감 등 효율적인 건물의 설계를 가능하게 하는 장점이 있다. 이에 따라 전 세계적으로 다양한 중공슬래브 시스템이 개발되었으며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 그러나 중공슬래브는 내부에 중공이 형성되면서 부재의 거동 특성이 일반 솔리드 슬래브와 다르며, 중공 형상 및 재료 등에 따라 그 거동 및 성능이 변하되는 특성을 보이고 있다. 본 연구에서는 해석적 연구를 통해 최적의 중공률 및 구조성능을 가지는 도넛형 중공슬래브를 개발하였으며, 실험적 연구를 통해 그 성능 및 거동을 파악하고자 하였다. 구조물에 있어서 슬래브 부재는 일반적으로 휨에 지배를 받는 부재이긴 하지만 지지조건 등의 경계조건에 따라 전단력이 높게 발생하거나 1방향 거동이 요구되는 등 다양한 조건에 노출될 수 있다. 따라서 도넛형 중공슬래브의 실 구조물 적용 및 설계를 위하여 이방향 슬래브에 필수적으로 요구되는 1방향 및 2방향 휨/ 전단 등의 필수적인 요소에 대한 구조거동을 살펴보고 그 성능을 평가하고자 하였다. 또한 이를 기반으로 효율적이고 안전한 도넛형 중공슬래브의 설계방법을 제안하고자 한다.

In this study, the necessity of shear reinforcement for one-way voided slab is verified through the experiment. The shear reinforcement for one-way voided slab needs to be considered for improvement of its structural performance, according to analysis results about the shear strength and the failure mode of its specimens.