<DOWNLOAD>

• TSC 합성구조의 개발

– 저자 : 김성배, 김상모, 이창남, 김상섭

합성보 또는 합성구조는 상이한 두 가지 이상의 재료가 복합적으로 조합하여 성능을 향상시킨 구조재료, 부재 및 구조시스템을 총칭하는 명칭으로 CFT(Concrete Filled Tube), RCS(Reinforced Concrete Steel)와 영국의 강구조학회에서 개발한 Slimfloor 등도합성구조의 일종이다. 국내에서도 iTECH 등이 발표 되었으며, 본 고에서는 TSC 합성구조에 대해 소개하고자 한다.
최근 인건비 상승과 공기단축을 통한 공사비 절감을 위해 철골조가 많이 적용되고 있고, 사용공간의 자유도를 높이는 방법으로 강재를 활용한 골조-전단벽식 구조형식도 연구검토 되고 있다. 그러나 강구조 건축물은 원자재비 상승과 층고 증가에 따른 경제성 저하,처짐 진동 등의 사용성에 민감한 부분이 노출되고 있다. 이러한 부분을 상호보완 시키는 방법으로 복합구조인 T형 합성보를 연구 중 이다.
T형 합성보(이하 TSC라 칭함 ; T type Steel Composite beam)는 기둥이나 보의 외곽에 ㄱ형강이나 ㄷ형강을 배치하고, 철근 래티스로 조립한 후 외곽 면에 내화피복을 겸하는 영구거푸집을 설치하여 콘크리트를 부어 넣는 강콘크리트 구조에서 출발하였다(특허 제 0343960호). 그러나 현장에 적용하는 단계에서 국내에 아직 내화재로 지정을 받은 영구거푸집 재료가 없고, 대형 구조물에는 철근 래티스만으로 시공하중에 대응하는데 문제가 있음을 발견하였다. 그로 인해 내화거푸집 대용으로 영구거푸집을 강판으로 제작하여 ㄱ형강이나 ㄷ형강을 필요에 따라 선별적으로 사용하고, 강판을 내구재로 이용하여 설계하는 방법을 적용하게 되었다(출원번호 10-2001-0004409).
보의 형상은 그림 1과 같다. TSC 보는 하부와 웨브, 상부 플레이트로 구성되고, 각 플레이트는 일체화되어 적정한 설계내력을 갖는다. 또한 TSC는 합성보로 거동하기 위해 상부에 스터드, ㄷ형강, 또는 철근 등을 이용한 쉬어 코넥터가 배치되고 하부에는 쉬어키가 설치된다. 하부의 쉬어키는 상부와 같이 내력을 부담하는 것이 아니라 하부 콘크리트에 발생하는 균열이 급진전하여 파단 되는 것을 방지하기 위한 것이다. TSC 보의 상단에는 콘크리트 타설 시 웨브의 벌어짐을 방지하고, 상부 슬래브 작업의 용이성 등을 위해 폭 고정용으로 관통볼트 또는 형강을 부착한다. 또한 하부와 웨브, 상부 플레이트의 제작은 각 부재를 절단하여 용접하거나, 볼트접합 또는 벤딩기를 이용하여 절곡, 성형 등으로 TSC 보가 완성된다. 사진 1∼6은 이러한 방법으로 설계 시공한 TSC 보 적용 예이다. 각각의 예는 TSC 보를 구조물 전체에 사용하였거나, 일부 구간만 설계된 곳도 있다. 또한 일부 현장은 공사가 완료되었고 현재 시공 중인 곳도 있다. 이하에 TSC 보 특성을 지금까지의 연구 성과를 중심으로 간략히 설명하고자 한다.