도심지의 과밀화 해소 및 효율적 토지 이용을 위해 건축물의 고층화, 대형화가 진행되고 있다. 그에 따른 장경간, 층고 문제가 골조 시스템을 결정하는 주요 요소로 작용하고 있으며, 효과적으로 장경간을 형성하고 층고 절감을 유도하는 합성 구조 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 Slim Floor System은 Deep Deck를 이용하여 장경간 형성, 층고 절감을 효과적으로 발현하고 있으나, 6.5m 이상의 스팬에서는 시공하중에 의한 과다 처짐으로 가설지주의 설치가 필수적이다. 이를 해결하기 위해 인장재에 프리스트레스를 도입하여 Deck Plate의 캠버를 유도해 시공 중의 과다 처짐 문제를 개선하는 공법이 제안됐다. 이에 따라 본 연구에서는 프리스트레스가 도입된 인장재를 적용한 Cap Deck 합성슬래브의 휨 거동을 파악하고자 하였다. 또한 현재 거푸집 용도로 사용되고 있는 Cap Deck를 단순 거푸집 용도가 아니라 합성효과를 고려한 합성슬래브로서의 휨 성능을 파악하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 변수로는 Cap Deck의 합성유무, 프리스트레스 도입 및 도입량, 프리스트레스 도입 인장재의 종류, Span을 변수로 실험체를 제작하여 휨 거동에 대한 평가를 수행하였으며, 결론은 다음과 같다.

(1) Cap Deck의 합성 효과에 대해 이론식을 통해 도출한 휨성능을 분석한 결과 약 217% 향상되고, 실험 결과를 통해 비교한 결과 약 211%의 증가된 휨 성능을 나타냈다. 휨 성능 향상의 원인은 Cap Deck의 합성효과로 인한 인장측의 강재 단면의 증가로 판단된다.

(2) 7.7m Span에 프리스트레스를 도입하지 않은 실험체와 각각 70kN, 40kN을 도입한 실험체의 비교를 통해 분석을 진행하였다. 이론식을 통해 도출된 예상 내력은 프리스트레스가 도입되었을 때 약 8~13%의 내력 저감이 예상되었으며, 실험 결과 약 10%의 내력이 저감되었다. 프리스트레스의 도입으로 인해 인장재에 초기응력이 가해져 내력 저감이 나타난 것으로 판단된다. 9.2m Span 실험체에서는 프리스트레스의 도입으로 인한 내력 저감은 보이지 않았으나, 실험 결과로 얻은 최대내력이 이론식을 통한 예상 내력보다 낮게 나타났다. 콘크리트와 Cap Deck 사이의 슬립이 최대내력의 저감이 원인으로 판단된다.

(3) 프리스트레스 도입 인장재 종류에 따른 영향은 철근과 PC강연선의 비교 분석을 통해 파악하고자 하였다. 이론식을 통해 도출된 예상내력은 약 3%의 차이를 보이며 모두 유사한 휨 내력을 발휘할 것으로 예상되었고, 실험 결과 또한 약 1%의 차이를 보이며 유사함을 나타내었다. 인장영역에서의 강재 단면적의 차이로 인해 철근을 적용한 실험체에서 유효단면2차모멘트가 증가하여 초기강성이 약 98% 증가하는 것을 확인하였다.

(4) 변위연성비는 경화 후 Deck가 제거된 실험체에서 9.14의 가장 큰 값을 나타내 충분한 연성능력을 확보하였다. PC강연선이 도입된 실험체의 경우 PC강연선 소재의 비선형 거동 특성과, 고강도로 인해 연성능력은 가장 낮게 나타났으며, 프리스트레스가 도입된 7.7m Span의 실험체에서는 프리스트레스가 도입되지 않은 실험체에 비해 각각 약 67%, 84%가 증가한 변위연성비를 나타내었다. 그러나 9.2m Span의 실험체의 경우 프리스트레스가 도입된 실험체에서 약 60%의 변위연성비를 보였다.

(5) 각 실험체별 처짐 성능을 유효단면2차모멘트를 통한 예상처짐과 실험결과를 통한 실제처짐, 처짐제한 L/180에 대해 비교 분석하였다. 7.7m Span 실험체의 경우 예상처짐과 실제처짐의 오차범위는 약 1~17%로 나타났으며, 각 실험체 모두 처짐제한 이내의 처짐을 보여 사용성에 문제가 없을 것으로 파악되었다. 9.2m Span 실험체에서는 예상처짐과 실제처짐의 오차범위는 약 11~26%를 보였으며, 예상처짐, 실제처짐 모두 처짐제한을 만족하는 것으로 나타났다.

The manhattanize of the building and enlarging is progressing for the overcrowding settlement of the downtown area and efficient land utilization. Thereafter, It is acting as the essential element in which the long span and issue of the story height chooses the skeletal system. Study of the composite structure system for long span and induces the saving story height is proceeding actively. As a Slim Floor System using the deep deck is revealing the long span formation and saving story height effectually. The installation of the supports is essential because of excessive deflection due to construction load in more than 6.5m span. The method was proposed which it introduced the pre-stress in the tensile elements and induced the camber of the deck plate for improves the excessive deflection problem in construction load. Accordingly, In this study was trying to be grasped the flexural behavior of the Cap Deck synthetic slab applying the tensile member in which the pre-stress is introduced. Moreover, experimental study was progressed which it was trying to be grasped the flexural performance in accordance with composite effect of cap deck. The parameters of specimen are existence and nonexistence of the Cap Deck, introducing of prestress, kind of the tensile member, and Span. Specimens was made and the evaluation about the flexural behavior was performed. And conclusion is as follows:

(1) Flexural performance due to the composite effect of the Cap Deck derived from the theoretical equation is improved about 217%, and experimental results comparing the bending performance results showed the increase of about 211%. The cause for the flexural performance improvement is determined as the increase in the structural steel area of the tensile side because of the composite effect of the Cap Deck.

(2) In 7.7m span specimen, pre-stressed specimens(70kN, 40kN) were analyzed by comparing the specimen with the introduction of pre-stressing are not introduced. Estimated strength derived from the theoretical equation was expected that estimated strength are decreased about 8~13% when pre-stressing are introduced. The estimated strength of the test results were reduced by about 10%. Cause of strength reduction is considered to be due to the initial stress of the tension elements from the pre-stress. In 9.2m Span specimen, the strength reduction because of the introducing of prestress was not displayed. But maximum strength that was obtained with experiment was lower than expected strength through the theoretical equation. It was considered that the slip between concrete and the Cap Deck is cause of reduction of the maximum strength.

(3) The influence according to the kind of the tensile elements was trying to be grasped through the comparing analysis of the re-bar and pre-stressing strand. The expected intensity calculated through the theoretical equation was expected the difference of about 3%. Moreover, the experimental result, it showed to display the difference of about 1% and be similar. It was seen that initial rigidity increases about 98% because of the effective geometrical moment of inertial is increases due to the difference of the structural steel cross section in the tension area in the specimen applying the re-bar.

(4) The displacement ductility ratio secured enough ductility capability that shows the value of 9.14 in the specimen which the post-hardening Deck is removed. In the case of the specimen in which the pre-stressing strand is introduced, shows the lowest displacement ductility ratio due to non-linear behavior and high-strength of pre-stressing strand. In the case of the specimen in which the pre-stress re-bar is introduced in 7.7m span, shows that displacement ductility ratio is increased about 67~84% compared with non pre-stressing specimen. But, in the case of the 9.2m span specimen, displacement ductility ratio is decreased about 40% compared with non pre-stressing specimen.

(5) Deflection performance of each specimen was compared with estimated deflection through the effective geometrical moment of inertial, deflection of experiment and deflection limits (L/180). In case of 7.7m span specimen, the error range between actuality deflection with estimated deflection was shown up about 1~17%. And in case of 9.2m span specimen, the error range between actuality deflection with estimated deflection was shown up about 11~26%. The estimated deflection and actuality deflection was satisfied the deflection limit.