Evaluation of Flexural Behavior of Prestressed Composite Beams with Corrugated Webs

파형웨브 프리스트레스트 합성보의 휨거동 평가

The demands for longer span and reduction of story height have greatly increased as building structures become much larger and higher in recent years. Although the development of flexural members for reducing story height or making long span has been studied by many researchers and engineers, there is still a lack of efficient systems that meet these two demands simultaneously. This study aimed at developing a new composite beam system suitable for long span and reduction of story height, and proposed a prestressed composite beam with corrugated web. It has great resistance against non-symmetric construction load due to its strong out-of-plane shear strength with relatively small member height as well as good constructability and economic efficiency by removing/minimizing form work. The corrugated webs also make accordion effect introducing larger effective prestressing force to top and bottom flanges, which causes larger upward camber reducing the member deflection. Five full-scale specimens with key test parameters, which are web sectional shapes and number of drape points, were tested to understand their flexural behavior and to verify the performance of the proposed method. The experimental test results showed that the proposed prestressed composite beam had greater flexural strength and stiffness than the ordinary non-prestressed composite beam.

건물이 대형화 고층화되어 감에 따라서 층고를 절감시킴과 동시에 장스팬을 구현할 수 있는 부재에 대한 요구가 늘어가고 있다. 비록 많은 연구자에 의해서 층고절감과 장스팬에 대한 요구를 만족시키기 위한 연구가 진행되고 있지만, 여전히 두 가지 요구사항을 동시에 만족시키는 효율적인 시스템이 부족한 실정이다. 본 연구에서 제안하는 파형웨브를 가진 프리스트레스 합성보는 시공성과 구조적인 성능을 동시에 향상시킬 수 있다. 시공과정에서 발생할 수 있는 비대칭 하중에 상대적으로 작은 부재를 가지고 강한 저항성을 발휘하여 시공성을 높일 수 있으며, 또한 동바리와 서포트 등의 가설부재를 줄임으로써 경제성도 확보할 수 있다. 파형웨브는 아코디언효과를 만들기 때문에 프리스트레스의 도입효율이 좋아져 더 큰 상향치올림를 유발시켜 부재의 처짐을 줄일 수 있다. 5개의 실험체를 제작하여 제안한 합성보의 효율성을 검토하였는데 그 주요한 변수로는 웨브와 플렌지에 용접된 형태와 drape point의 개수이다. 실험을 통하여 제안한 프리스트레스 합성보가 기존에 프리스트레스를 도입하지 않은 합성보 보다 큰 휨강성과 휨강도를 발휘한다는 것을 증명하였다.