이 연구의 목적은 마이크로 강섬유로 보강된 하프 프리캐스트 경량골재 콘크리트 일방향 슬래브의 시공하중 및 사용하중에 대한 휨 거동을 평가하는 것이다. 이를 위한 세부 목표는 1) 하프 프리캐스트 콘크리트 일방향 슬래브의 시공하중에 대한 처짐 및 균열 제어 성능을 통한 마이크로 강섬유 보강 효과 평가; 2) 마이크로 강섬유로 보강된 하프 프리캐스트 일방향 슬래브의 휨 내력 및 연성 평가이다.
하프 프리캐스트 콘크리트 슬래브의 시공하중에 대한 성능을 평가하기 위하여 슬래브 실험체 4개를 준비하였으며, 구조실험을 수행하였다. 이때, 각 실험체는 제작 시 작업하중 및 콘크리트와 철근의 자중을 고려한 시공하중 성능을 평가하기 위해 토핑 콘크리트를 타설하지 않았다. 주요 변수는 휨 보강재 상세 및 마이크로 강섬유 보강 유·무이다. 각 슬래브 실험체의 가력은 상부 2점 집중하중 형식으로 하였다. 실험 결과, 모든 시공하중 평가용 슬래브 실험체는 휨에 의해 지배되었다. 시공하중 평가용 슬래브 실험체의 하중-처짐 관계에서 마이크로 강섬유의 보강은 최대내력 이후 하강부 기울기를 개선하였다. 프리스트레스가 도입된 시공하중 평가용 슬래브 실험체의 초기 휨 균열 내력은 프리스트레스가 도입되지 않은 슬래브 실험체에 비해 약 3.24배 높은 수준이었다. 또한 마이크로 강섬유가 보강된 하프 PC 슬래브의 최대 휨 내력은 무보강 실험체에 비해 약 1.07배 높은 수준이었다. 또한, 마이크로 강섬유가 보강된 시공하중 평가용 슬래브 실험체의 초기 균열 시 강성은 무보강 실험체에 비해 1.17 ~ 1.55배 높은 수준이었다. 한편, 모든 시공하중 평가용 슬래브 실험체의 휨 내력은 설계기준 대비 0.99 ~ 1.22배 수준이었다. 즉, KDS 14 20은 시공하중 평가용 슬래브 실험체의 휨 내력을 안전측으로 예측하였다. 모든 시공하중 평가용 슬래브 실험체의 휨 내력은 KDS 21 50에 의해 산정된 시공하중 대비 0.89 ~ 6.47배 수준이었다. 이에 따라 시공하중 평가용 슬래브 실험체의 휨 내력은 KDS 21 50에 의해 산정된 시공하중에 대하여 안전측에 있었다.
하프 프리캐스트 콘크리트 슬래브의 극한하중에 대한 성능을 평가하기 위하여 슬래브 실험체 7개를 준비하였으며, 구조 실험을 수행하였다. 주요 변수는 전단경간비, 휨 보강재 상세 및 마이크로 강섬유의 체적비이다. 가력은 시공하중 평가용 슬래브 실험체와 동일하게 상부 2점 집중하중 형식으로 진행하였다. 실험 결과, 전단경간비가 6.3인 실험체는 전형적인 휨 파괴 양상이 나타났으며, 전단경간비가 2.5인 실험체는 전형적인 휨 전단 파괴 양상이 나타났다. 이때, 전단경간비가 2.5인 실험체는 하프 PC 및 토핑 콘크리트의 경계면에 수평전단균열이 발생하였는데, 각 슬래브 실험체의 수평전단내력은 예측 수평전단내력의 1.00 ~ 1.46배로 예측 수평전단내력에 비해 높은 수준이었다. 전단경간비가 6.3인 슬래브 실험체는 최대내력 도달 이후 처짐이 증가함에 따라 하중이 서서히 감소하였다. 반면, 전단경간비가 2.5인 슬래브 실험체는 최대내력 이후 휨 거동을 보였으며 전단 경간에서의 경사 균열이 발생하여 하중이 급격히 감소하였다. 프리스트레스가 도입된 극한하중에 대한 슬래브 실험체의 초기 휨 균열 내력은 프리스트레스가 도입되지 않은 하프 PC 일방향 슬래브에 비해 약 1.42 ~ 1.46배 높은 수준이었다. 또한 마이크로 강섬유가 보강된 하프 PC 슬래브의 최대 휨 내력은 무보강 실험체에 비해 약 1.15 ~ 1.45배 높은 수준이었다. 이때, 슬래브 실험체의 최대 휨 내력은 마이크로 강섬유의 체적비가 높을수록 더 증가하였다. 마이크로 강섬유가 보강된 극한하중에 대한 슬래브 실험체의 변위연성비는 무보강 실험체에 비해 1.07 ~ 1.24배 높은 수준이었다. 즉 마이크로 강섬유의 보강은 하프 PC 일방향 슬래브의 연성을 향상시켰다. 한편, 모든 극한하중에 대한 슬래브 실험체의 휨 내력은 설계기준 대비 1.08 ~ 1.85배 수준이었다. 즉, KDS 14 20은 극한하중 대한 슬래브 실험체의 휨 내력을 안전측으로 예측하였다