KR0137465Y1 - 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더 - Google Patents

Abstract

본 고안은 철근 콘크리트 슬래브의 축조에 사용되는 개선된 데크 거어더를 개시한다.

종래의 데크 거어더는 지그재그형의 래티스재를 구비하여 그 제조가 번잡하였으나, 본 고안에서는 상하부철근을 레그로 연결하여 구성함으로써 그 제조가 용이하고 구성에 따라 래티스보의 구현도 가능하다.

Description

철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더

제1도 (a),(b)는 데크 플레이트의 구성과 종래의 배근구조를 나타내는 분해사시도들.

제2도는 본원인의 선출원 데크 패널의 구성을 보이는 사시도.

제3도는 본 고안 데크 거어더의 구성을 보이는 일부분해 사시도.

제4도는 본 고안 데크 거어더의 데크 플레이트에 대한 설치 상태 단면도.

제5도 내지 제8도는 본 고안 데크 거어더의 다른 실시예들을 보이는 도면들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 데크 거어더(deck girder) 3,4 : 상부 및 하부철근

5 : 레그(leg) 5a : 연장부

5b : 지지부

본 고안은 철근 콘크리트 슬래브(slab) 구조물에 관한 것으로, 더 상세히는 신속한 배근과 마감이 가능하도록 하는 데크 거어더(deck girder)에 관한 것이다.

철근 콘크리트 구조는 압축재인 콘크리트와 인장재인 철근을 함께 사용하는 복합구조로서, 일반적인 건축구조물의 주종을 이루고 있다.

이러한 철근 콘크리트 구조를 축조하는 가장 일반적인 방법은 콘크리트의 외면을 형성해줄 거푸집을 가설(假設)하고 거푸집상에 철근을 배근(配筋)한 뒤, 콘크리트를 주입하여 그 양생(養生)이 완료되면 거푸집을 제거하는 과정으로 이루어진다.

거푸집은 일반적인 합판과 각재등으로 가설되는데 거푸집상에서 철근의 배근등의 작업을 수행해야 하므로 상당한 내력(耐力)을 가져야 한다. 따라서 거푸집의 가설 자체가 일종의 가구(架構) 구조물의 축조공사가 되면 콘크리트의 양생후 거푸집의 제거도 구조물 해체공사가 되어 상당한 공기(工期)를 소요한다.

특히 콘크리트 표면과 거푸집이 부착되기 쉬워 그 해체에 많은 어려움이 있으며, 이에 따라 구조물의 표면이 불량해져 별도의 마감공사가 필요해지고 내구력이 약한 거푸집이 손상되어 공사완료후 다량의 폐자재를 발생시킨다.

이러한 거푸집 사용의 문제는 대략 두가지 방향으로 개선방안이 진행되어 왔다. 한가지 방안은 거푸집 자체의 개선으로 용이한 가설이나 해체, 마감공사가 불필요한 미려한 표면형성, 큰 내구력에 의한 반복사용 등에 대한 개선이다.

또 한가지 방안은 거푸집을 사용하지 않는 방법, 즉 콘크리트의 외면형성에 사용했던 구조물을 그대로 철근 콘크리트 구조물의 일부로 사용하는 방법이다.

이러한 무(無) 거푸집공법에서 가장 널리 사용되고 있는 것이 제1도에 도시된 바와 같이 데크 플레이트(D)이다. 데크 플레이트(D)는 도시된 바와 같이 단차(段差)가 큰 코러게이트(corrugate) 단면을 가져 휨 및 전단강성이 크므로 보사이에 걸치는 것만으로 작업자가 그 위에서 작업을 수행할 수 있는 데크를 형성하게 된다.

이러한 데크 플레이트(D)는 거푸집과 같은 가설 및 해체가 불필요하고, 하부의 굴곡에 전기설비나 공조설비 등의 배선과 배관을 설치할 수 있으며, 별도의 마감공사가 불필요하고, 작업자에게 안전한 작업공간을 제공하여 별도의 안전망 설치도 불필요하여 공기를 크게 단축할 수 있다는 장점으로 최근 대형 빌딩의 슬래브(slab) 바닥의 축조에 활발히 사용되기 시작하였다. 이외에도 데크 플레이트(D)가 큰 단면계수를 가지므로 주(主)철근의 배근이 불필요하여 구조물의 중량을 줄일 수 있다는 장점도 알려져 있다.

그런데 이러한 데크 플레이트(D)의 실제 사용에 있어서는 다음과 같은 여러 가지 문제가 발견되었다. 먼저 콘크리트 자체의 마감은 불필요하지만 데크 플레이트(D) 자체가 강판이므로 부식방지를 위해 그 노출면에 도장공사를 행하지 않으면 안되며, 주철근도 별도로 배근되지 않으면 안되고 평(平) 슬래브보다 오히려 중(重)구조가 될 수밖에 없다.

즉 철근 콘크리트가 복합재료로 기능하기 위해서는 철근과 콘크리트간에 정착(錠着)이 이루어져야 하는데, 평활면인 데크 플레이트(D)의 표면과 콘크리트간에는 강한 정착이 이루어지기 어려워, 결국 별도의 주철근이 배근되지 않으면 안되는 것이다. 또한 슬래브의 평면을 지지하기 위해 데크 플레이트(D) 및 주철근 상에는 다시 격자(格子)형태의 철근망(網)이 배근되어야 하는 바, 철근망의 정착을 위해 그 상하의 콘크리트 표면과 소정두께 이상의 덮개를 가져야 하므로, 결국 데크 플레이트(D)의 하부로부터 슬래브 상면까지의 두께가 일반적인 평슬래브에 비해 상당히 커지게 된다.

이러한 슬래브 두께의 증가는 철근과 콘크리트의 사용량을 증대시켜 축조원가를 상승시킬 뿐아니라 구조물의 중량이 커져 기둥과 기초의 부담을 가중시키고, 층(層)높이를 감소시켜 구조물의 효용을 크게 감소시키게 된다.

이러한 문제는 또한 덕트나 배관등의 설치시 더욱 가중되는 바, 데크 플레이트(D)의 골방향에 평행하게 배열되는 덕트등은 설치가 용이하지만, 이에 교차되는 경우에는 데크 플레이트(D)를 절개하지 않으면 덕트등이 크게 돌출하여 층 높이를 더욱 감소시키게 된다.

제1도의 (a) 및 (b)에는 각각 이러한 데크 플레이트(D)상의 배근구조를 도시하였다.

먼저 (a)에서는 주철근(T)들이 후우프(hoop) 철근(H)으로 지지되어 데크 플레이트(D)의 골(D1)에 설치되고, 철근망을 구성할 종철근(L)과 횡철근(S)이 그 상부에 순차적으로 얹혀 철선등으로 결속(結束)되어 배근된다.

이때 덮개의 유지를 위해 데크 플레이트(D)와 주철근(T), 그리고 주철근(T)과 철근망 사이에는 각각 대략 Ω형태의 스페이서(spacer; S1)가 설치된다.

한편 (b)에서는 철근망(WE)이 미리 격자형태로 용접된 와이어 메시(wire mesh)로 구성되어 있고 주철근(T)은 이 철근망(W)에 S자형의 스페이서(S2)로 현수(hanging)되어 있다. 별도로 도시되지는 않았지만 철근망(W)은 데크 플레이트(D)에 대해 Ω형의 스페이서(S1)등으로 지지되어 전체적인 현수구조를 유지하게 된다.

이와 같이 데크 플레이트(D)는 다만 거푸집의 설치 및 해체공사가 불필요할뿐, 그 구조는 오히려 중구조가 되고 부가적인 공수의 투입이 불가결할 뿐아니라 배근과정을 일반적인 거푸집 공정에서와 다를바 없이 다대한 공수를 소요하게 되는 것이다.

이와 같은 문제점의 해결을 위해 본원인은 제2도에 도시된 바와 같은 데크 거어더(1) 및 데크패널(10)을 1995. 12. 21자 특허출원 제95-53419호 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더 및 데크 패널로 출원한 바 있다.

이 데크 패널(10)은 상부철근(3)의 외측으로 경사연장되는 두 래티스재(2)를 구비하여 구성된 데크 거어더(1)를 도금강판 등의 마감판(11)상에 접합하여 구성되어, 이를 보상에 설치한 뒤 망철근(W)을 얹음으로써 배근이 완료되고 콘크리트의 양생후 마감판(11)이 그대로 마감재가 되므로 슬래브 구조 축조의 공기와 원가를 크게 절감하고 중량과 층높이들을 감소시키는 여러 가지 효과가 있다.

이와 같은 구조의 데크 패널(10)은 이를 보(beam)등 주강도부재에 걸쳐 설치하면 그 자체가 작업자 등의 하중을 지지하는 바닥면을 구성하는 동시에 콘크리트의 거푸집 역할을 하게 된다.

데크 패널(10)이 바닥면으로 작용할 때 데크 거어더(1)의 상하부철근(3,4)은 지그재그 형태의 래티스재(2)에 의해 일체적인 래티스보의 역할로서 하중을 지지하게 된다.

그런데 이와 같은 데크 거어더(1)를 마감판(11)에 접합하여 데크 패널(10)을 구성하는 대신, 종래의 데크 플레이트(D)상에 설치하여 사용하는 경우에는 작업중의 하중은 데크 플레이트(D) 자체가 지지하므로 데크 거어더(1)는 단순히 종철근의 배근수단으로서만 기능하게 된다.

또한 이 데크 거어더(1)를 별도 조립된 거푸집상에 설치하는 경우에도 데크 거어더(1)는 작업중의 하중은 분담하지 않는다.

여기서 지그재그 형태의 래티스재(2)를 긴 스팬(span)에 걸쳐 연속적으로 생산하기 위해서는 복잡한 절곡장치가 필요하게 되고, 이를 상하부철근(3,4)과 접합하여 데크 거어더(1)를 연속생산하기 위한 설비는 상당히 고가의 대형 설비가 될 수밖에 없다.

전술한 바와 같이 래티스재(2)는 데크 거어더(1)를 래티스보로 형성하기 위한 것이므로, 데크 패널(10)을 구성하는 대신 데크 플레이트(D)나 거푸집상에 배근수단으로 사용하는 경우에는 굳이 복잡한 래티스재(2)를 구성할 이유가 없다.

이에 따라 본 고안의 목적은 배근수단으로 특히 적절한 데크 거어더를 제공하는 것이다.

상술한 목적의 달성을 위해 본 고안에 의한 데크 거어더는 각각 상하방향으로 연장되는 연장부와 횡방향으로 연장되는 지지부를 구비한 대략 L자형의 두 레그(leg)의 쌍을 상부철근과 하부철근에 소정간격으로 접합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도에서, 본 고안 데크 거어더(1)의 상부철근(3)과 하부철근(4)은, 각각 상하방향으로 연장되는 연장부(5a)와 횡방향으로 연장되는 지지부(5b)를 구비하여 대략 L자형으로 구성된 레그(5)를 양측으로 한쌍씩 소정간격으로 접합하여 구성된다.

바람직하기로 레그(5)의 지지부(5b) 외단간의 간격은 제4도에 도시된 바와 같이 데크 플레이트(D)의 인입부(D1) 내측의 간격과 동일하게 구성된다. 그러면 데크 거어더(1)를 데크 플레이트(D)의 인입부(D1)내에 거치하는 것만으로 자동적인 정합(align)이 이루어져 그 상부에 망철근(W)을 얹는 작업만으로 배근이 완료될 수 있다.

상하부철근(3,4)과 레그(5)간의 접합은 저항용접 등에 의해 간단히 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 상하부철근(3,4)의 높이나 간격의 조절도 용이하고 레그(5)간의 간격도 임의로 설정할 수 있게 된다.

이와 같은 데크 거어더(1)를 양산하는 경우에는 양 레그(5)의 연장부(5a) 상단은 제5도에 도시된 바와 같이 연결되어 구성될 수 있다. 그러면 두 L자형의 레그(5) 상단이 서로 연결되어 대략 Ω형의 레그(5)가 구성되는데, 이러한 구성의 레그(5)는 상하부철근(3,4)의 크기에 따라 각각 별도로 구성되어야 하지만 레그(5)의 수가 반감되고 접합등의 작업이 용이해지는 장점이 있다.

이와 같이 구성된 데크 거어더(1)는 상,하부철근(3,4)을 레그(5)의 연장부(5a)가 연결하여 그 간격을 유지해주므로 배근의 목적에는 사용될 수 있으나, 휨 하중 등의 발생시 상하부철근(3,4)간의 변위의 차이는 레그(5)의 연장부(5a)의 휨 강성(剛性)만에 의해 지지되므로 래티스보로는 기능할 수 없게 된다.

이에 따라 제6도의 실시예에서는 인접 레그(5)가 팔(八)자형을 형성하도록 각 레그(5)를 경사 설치하였다. 이러한 구성은 상하부철근(3,4)간의 변위의 차이를 레그(5)의 연장부(5a)가 인장강도에 의해 지탱할 수 있게 되므로 래티스보를 구성하게 되어, 데크 거어더(1)는 일체형의 거어더로서 작업하중을 지지할 수 있게 된다.

특히 팔(八)자형으로 배열된 인접 레그(5)의 연장부(5a) 상단을 제7도에 도시된 바와 같이 연결하면, 각 레그(5)는 두 지지부(5b)에 의해 자립(自立)되므로 그 경사각도의 조절도 필요없고 데크 거어더(1)의 접합등 제작이 극히 용이해지게 된다.

이상과 같이 본 고안에 의하면 특히 배근에 적합할뿐 아니라 필요에 따라 래티스보로 기능할 수 있는 데크 거어더가 용이하게 제작될 수 있다.

한편 제8도에 도시된 실시예에서는 상하부철근(3,4) 양측의 두 레그(5)가 서로 X자형으로 교차하도록 배열되어 있다. 이러한 구성은 제6도의 실시예보다 더욱 견고한 래티스보를 구성하게 되는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 철근 콘크리트 슬래브의 축조시 종철근의 배근에 사용되는 데크 거어더에 있어서, 각각 상하방향으로 연장되는 연장부(5a)와 횡방향으로 연장되는 지지부(5b)를 구비하여 대략 L자형으로 구성된 두 레그(5)의 쌍을 상부철근(3)과 하부철근(4)의 외측에 소정간격으로 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더.
2. 제1항에 있어서, 상기 한쌍의 레그(5)의 연장부(5a) 상단이 서로 연결되어 대략 Ω형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더.
3. 제1항에 있어서, 상기 각 레그(5)의 연장부(5a)가 경사방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더.
4. 제3항에 있어서, 인접되는 두 레그(5)가 팔(八)자형을 이루도록 경사되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더.
5. 제4항에 있어서, 상기 팔(八)자형을 이루는 두 레그(5)의 연장부(5a) 상단이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더.
6. 제1항 또는 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상부철근(3)과 하부철근(4) 외측의 두 레그(5)가 X자형으로 교차하는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 슬래브의 데크 거어더.