표제지
목차
요약문 4
SUMMARY 6
제1장 서론 17
1.1. 배경 및 목적 18
1.2. 연구 범위 20
1.3. 기대 효과 21
제2장 슬래브 붕괴 사례 및 문헌 분석 22
2.1. 슬래브 붕괴 사례 및 시공 중 붕괴유발 요인 23
2.2. 문헌분석에 따른 슬래브 파괴 모드 및 주요 원인 25
2.3. 슬래브 붕괴 방지를 위한 슬래브 설계 및 시공 기준 28
제3장 슬래브 파괴 실험 연구 31
3.1. 실험 개요 32
3.2. 중간대 슬래브 파괴 실험 33
3.3. 주열대 슬래브 파괴 실험 44
3.4. 콘크리트 공시체 압축강도 평가 실험 55
제4장 유한요소해석 연구 77
4.1. 해석 개요 78
4.2. 유한요소해석 프로그램 선정 78
4.3. 유한요소 모델 검증 79
4.4. 유한요소해석 기반 매개변수 해석 89
4.5. 시나리오 해석에 의한 슬래브 붕괴 위험 평가 104
제5장 결론 122
참고문헌 129
[부록] 국내 주요 슬래브 붕괴사고 사례 131
판권기 139
표 2.1. 실험결과 비교 25
표 2.2. KDS 21 50 00:2022에 의한 거푸집 및 동바리의 설계 연직하중 29
표 2.3. 거푸집널의 해체 시기 29
표 2.4. 일반콘크리트의 습윤 양생 기간의 표준 30
표 2.5. 한중콘크리트의 양생 종료 때의 소요 압축강도의 표준(MPa) 30
표 2.6. 소요의 압축강도를 얻는 양생일수의 표준(보통의 단면) 30
표 2.7. 보가 없는 슬래브 시스템의 개구부 설치 규정 30
표 3.1. 실험구간 32
표 3.2. 실험체에 따른 실험 변수 32
표 3.3. 재령일에 따른 콘크리트 압축강도 시험 결과 33
표 3.4. 철근 인장시험 결과 33
표 3.5. 중간대 실험체 상세 34
표 3.6. 중간대 실험체의 실험 결과 36
표 3.7. 재령일에 따른 콘크리트 압축강도 시험 결과 44
표 3.8. 주열대 실험체 상세 44
표 3.9. 주열대 실험체의 실험 결과 48
표 3.10. 콘크리트 공시체 압축강도 평가를 위한 시험변수 55
표 3.11. 압축강도 평가용 배합표 56
표 3.12. 바인더의 물리적 특성 56
표 3.13. 굵은골재 물성평가 결과 56
표 3.14. 잔골재 물성평가 결과 57
표 3.15. 최종 콘크리트 배합표 58
표 3.16. 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 측정 결과 61
표 3.17. 표준 및 기건 양생에 따른 콘크리트 공시체의 압축강도 평가 결과 61
표 3.18. 겨울철 시공 온도를 고려한 양생 방법 적용 콘크리트 공시체의 압축강도 평가 결과 65
표 3.19. 양생방법에 따른 성숙도 계산 결과 73
표 3.20. 양생방법에 따른 성숙도 계산 결과 74
표 3.21. 콘크리트 압축강도 평가에 따른 압축강도 및 탄성계수 76
표 4.1. 재령일에 따른 콘크리트 재료모델의 입력값 80
표 4.2. 주요 특징 80
표 4.3. 철근 재료모델의 입력값 81
표 4.4. 주열대 슬래브 실험체에 대한 실험 및 해석 결과 비교 82
표 4.5. 중간대 슬래브 실험체에 대한 실험 및 해석 결과 비교 86
표 4.6. 주열대 슬래브에 대한 매개변수 해석모델 상세 89
표 4.7. 주열대 해석모델에 대한 매개변수 해석결과 91
표 4.8. 중간대 슬래브에 대한 매개변수 해석모델 상세 97
표 4.9. 중간대 해석모델에 대한 매개변수 해석결과 98
표 4.10. 해석변수 105
표 4.11. 콘크리트 재료 특성 105
표 4.12. 단면결손에 따른 최대하중과 최대하중시의 처짐 비교 108
표 4.13. 콘크리트 재령 미성숙에 따른 최대하중과 최대하중시의 처짐 비교 110
표 4.14. 적재하중 작용에 따른 최대하중과 최대하중시의 처짐 비교 114
표 4.15. 적재하중 위치에 따른 최대하중과 최대하중시의 처짐 비교 118
표 4.16. 개구부 크기에 따른 초기강성, 최대처짐 및 최대하중시 처짐 비교 120
그림 1.1. 물시멘트비 및 양생조건에 따른 재령별 압축강도 증진 19
그림 1.2. 자재 인양구 등 개구부 설치 사례 20
그림 2.1. 인천 서구 아파트 건설공사 중 슬래브 붕괴 사고 24
그림 2.2. 현대산업개발 아파트 신축공사 붕괴 모습 24
그림 2.3. 실험체별 하중-변위 관계 비교 26
그림 2.4. 실험체별 해석결과 비교 26
그림 2.5. 양생온도에 따른 설계기준강도별 응결시간과 압축강도 27
그림 2.6. 5 MPa를 확보하기 위한 필요 양생기간 및 적산온도 27
그림 2.7. 슬래브 단면의 휨파괴 및 전단파괴 발생 개요 28
그림 3.1. 실험대상 32
그림 3.2. 재령일별 콘크리트 압축강도 33
그림 3.3. 중간대 실험체 형상 및 배근 상세 34
그림 3.4. 중간대 실험체 제작 과정 35
그림 3.5. 중간대 실험체의 설치 전경 35
그림 3.6. 중간대 실험체 LVDT 및 스트레인 게이지 설치 위치 36
그림 3.7. 재령일에 따른 중간대 실험체 하중-변위 관계 37
그림 3.8. 재령일에 따른 중간대 슬래브의 성능 비교 38
그림 3.9. 재령일에 따른 중간대 실험체 주근 항복점 비교 38
그림 3.10. 개구부 유무에 따른 중간대 실험체 하중-변위 관계 39
그림 3.11. 개구부 유무에 따른 중간대 슬래브의 성능 비교 40
그림 3.12. 개구부 유무에 따른 중간대 실험체 주근 항복점 비교 40
그림 3.13. 최종 파괴 형상 및 균열도 42
그림 3.14. 재령일별 콘크리트 압축강도 44
그림 3.15. 주열대 실험체 형상 45
그림 3.16. 주열대 실험체 배근 상세 45
그림 3.17. 주열대 실험체 제작 과정 46
그림 3.18. 주열대 실험체의 설치 전경 46
그림 3.19. 주열대 실험체 LVDT 및 스트레인 게이지 설치 위치 47
그림 3.20. 재령일에 따른 주열대 실험체 하중-변위 관계(좌) 및 항복점(우) 비교 49
그림 3.21. 재령일에 따른 주열대 슬래브의 성능 비교 50
그림 3.22. 개구부에 따른 주열대 실험체의 하중-변위 관계(좌) 및 항복점(우) 비교 51
그림 3.23. 개구부에 따른 주열대 슬래브의 성능 비교 52
그림 3.24. 주열대 실험체의 최종 파괴 형상 및 균열도 53
그림 3.25. 콘크리트 배합 순서 58
그림 3.26. 콘크리트 타설 및 초기(1일) 양생 모습 58
그림 3.27. 콘크리트 양생 59
그림 3.28. +5℃/-5℃ 반복양생을 위한 온도 구배 59
그림 3.29. 압축강도 측정 모습 59
그림 3.30. 콘크리트 슬럼프 측정 모습 60
그림 3.31. 콘크리트 공기량 측정 모습 60
그림 3.32. 표준양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 압축강도 측정 결과 63
그림 3.33. 기건양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 압축강도 측정 결과 63
그림 3.34. 표준양생에 대한 기건양생에 의한 콘크리트 공시체의 압축강도비 63
그림 3.35. 표준양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 탄성계수 측정 결과 64
그림 3.36. 기건양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 탄성계수 측정 결과 64
그림 3.37. 표준양생에 대한 기건양생에 의한 콘크리트 공시체의 탄성계수비 65
그림 3.38. 표준양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 압축강도 측정 결과 67
그림 3.39. +5℃/-5℃ 반복양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 압축강도 측정 결과 68
그림 3.40. -5℃ 양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 압축강도 측정 결과 68
그림 3.41. 표준양생에 대한 기건양생에 의한 콘크리트 공시체의 압축강도비 69
그림 3.42. 표준양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 탄성계수 측정 결과 70
그림 3.43. +5℃/-5℃ 반복양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 탄성계수 측정 결과 70
그림 3.44. -5℃ 양생에 의한 콘크리트 공시체의 재령별 탄성계수 측정 결과 70
그림 3.45. 표준양생 대비 겨울철 시공 온도 고려 양생방법의 재령별 탄성계수비 71
그림 3.46. 양생방법별 성숙도에 따른 콘크리트 압축강도 73
그림 3.47. 실험결과와 성숙도 기반 추정에 의한 압축강도 비교 74
그림 3.48. 콘크리트 압축강도와 탄성계수 관계 75
그림 3.49. 콘크리트 탄성계수의 시험 및 계산 결과 비교 76
그림 4.1. 실험체의 형상 및 파괴양상 79
그림 4.2. 실험과 해석 결과의 하중-처짐 관계 비교 79
그림 4.3. 콘크리트 2축 파괴 80
그림 4.4. 콘크리트 균열 모델 80
그림 4.5. 지수곡선 81
그림 4.6. 특성 길이 Lt 81
그림 4.7. 경화를 고려한 이선형 모델 81
그림 4.8. S1-7 실험체에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열패턴 비교 83
그림 4.9. S1-7-O1에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열패턴 비교 83
그림 4.10. S1-7-O2에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열패턴 비교 84
그림 4.11. S1-28에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열패턴 비교 84
그림 4.12. S1-28-O1에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열패턴 비교 85
그림 4.13. S1-28-O2에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열패턴 비교 85
그림 4.14. S2-7에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열양상 비교 87
그림 4.15. S2-7-O1에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열양상 비교 87
그림 4.16. S2-28에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열양상 비교 88
그림 4.17. S2-28-O1에 대한 실험과 해석의 하중-중앙부 처짐 관계 및 최종 균열양상 비교 88
그림 4.18. 주열대 슬래브에 대한 매개변수 해석모델 90
그림 4.19. 해석모델별 처짐한계인 중앙부 처짐 11.1mm에서의 하중 비교(주열대 해석모델) 91
그림 4.20. 최종 균열 양상(주열대 해석모델, 재령 28일) 92
그림 4.21. 콘크리트 재령일에 따른 하중-중앙부 처짐 관계(주열대 해석모델) 93
그림 4.22. 콘크리트 재령일에 따른 항복하중 및 최대하중 비교(주열대 해석모델) 94
그림 4.23. 개구부 유무 및 크기에 따른 하중-중앙부 처짐 관계(주열대 해석모델, 재령 28일) 95
그림 4.24. 개구부의 위치에 따른 하중-중앙부 처짐 관계(주열대 해석모델, 재령 28일) 95
그림 4.25. 개구부의 유무와 위치 및 크기에 따른 항복하중 및 최대하중 비교(주열대 해석모델) 96
그림 4.26. 중간대 슬래브에 대한 매개변수 해석모델 97
그림 4.27. 해석모델별 처짐한계인 중앙부 처짐 8.9mm에서의 하중 비교(중간대 해석모델) 98
그림 4.28. 최종 균열 양상(중간대 해석모델, 재령 28일) 99
그림 4.29. 콘크리트 재령일에 따른 하중-중앙부 처짐 관계(중간대 해석모델) 100
그림 4.30. 콘크리트 재령일에 따른 항복하중 및 최대하중 비교(중간대 해석모델) 101
그림 4.31. 개구부 유무 및 크기에 따른 하중-중앙부 처짐 관계(중간대 해석모델, 재령 28일) 102
그림 4.32. 개구부의 위치에 따른 하중-중앙부 처짐 관계(중간대 해석모델, 재령 28일) 103
그림 4.33. 개구부의 유무와 위치 및 크기에 따른 항복하중 및 최대하중 비교(주열대 해석모델) 103
그림 4.34. 해석 대상 슬래브 상세 104
그림 4.35. 단면결손(개구부 유무 및 위치)에 따른 해석변수 105
그림 4.36. 적재하중에 따른 해석변수 106
그림 4.37. 변위제어에 의한 분포하중 가력 위치 106
그림 4.38. 슬래브 모델 107
그림 4.39. 하중제어에 의한 작용 분포하중 107
그림 4.40. 단면결손에 의한 콘크리트 압축강도 수준별 슬래브 하중-처짐 관계 109
그림 4.41. 콘크리트 재령 미성숙에 의한 단면결손별 슬래브 하중-처짐 관계 111
그림 4.42. 단면결손 및 콘크리트 재령 미성숙에 의한 슬래브 작용 최대하중 변화 112
그림 4.43. 단면결손 및 콘크리트 재령 미성숙에 의한 슬래브의 설계하중 대비 최대하중비 112
그림 4.44. 적재하중에 의한 단면결손별/콘크리트 수준별 슬래브 하중-처짐 관계 114
그림 4.45. 분포하중에 대한 집중하중 시의 최대하중 및 최대하중시 처짐의 비 115
그림 4.46. 시공하중 및 설계하중 대비 최대하중비 116
그림 4.47. 개구부 유무 및 위치에 따른 슬래브의 변형률 및 균열 분포(1.0fck, 해석 종료 시점) 117
그림 4.48. 적재하중 위치에 따른 슬래브 하중-처짐 관계(1.0fck) 119
그림 4.49. 적재하중 위치에 따른 슬래브의 하중-처짐 관계(0.3fck) 120
그림 4.50. 개구부 크기에 따른 슬래브의 하중-처짐 관계(1.0fck) 121
그림 4.51. 개구부 크기에 따른 슬래브의 변형률 및 균열 분포(40Step, 1.0fck) 121
부록 표 1.1. 국내 주요 슬래브 붕괴사고 사례(1992-2023) 132