KR100815230B1 - 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 구조 및 그시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이방향으로 이격되어 다수가 형성된 관통홀(웨브유공)이 웨브(복부)에 형성되며, 병렬로 이격시켜 배치시킨 한 쌍의 강재빔; 상기 한 쌍의 강재빔의 하부플랜지 사이 및 하부플랜지 저면 전체에 접하여 하부플랜지와 일체화된 인장저판; 상기 연속된 인장저판과 한 쌍의 강재빔에 의한 내측 폐쇄공간에 타설, 양생된 콘크리트를 포함하는 충전재;를 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판으로서, 고강성에 의한 처짐이 줄어 구조부재로서 최적화된 슬림플로우 공법에 의한 합성바닥판 시스템 설계 및 시공이 가능하고, 액세스 플로어용 공간(A)뿐만 아니라 하층 설비용 공간(B)도 함께 확보할 수 있어 다양한 바닥판의 기능성을 충족시켜 줄 수 있는 합성 바닥판 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

슬림플로어 공법, 합성보, 데크플레이트

Description

복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 구조 및 그 시공방법{COMPOSITE FLOOR STRUCTURE USING TWO PRECAST COMPOSITE STEEL BEAMS WITH WEB OPENINGS AND THE CONSTRUCTION METHOD}

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래의 철골조 건물의 바닥판, 슬림플로우 공법의 설치예 및 엑세스 플로우를 도시한 것이며,

도 1d는 종래의 장스팬용 슬림플로우공법의 예를 도시한 것이고,

도 1e 및 도 1f는 종래의 샌드위치 합성보 들의 예들을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 강재빔을 이용한 프리캐스트 합성보의 예를 도시한 것이다.

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 관통홀(웨브유공)이 형성된 강재빔을 이용한 합성 바닥판 구조의 시공순서도를 도시한 것이다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 바닥판 유니트의 설치위치에 따른 본 발명의 관통홀(웨브유공)이 형성된 강재빔을 이용한 합성 바닥판 구조의 시공순서도를 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b는 바닥판 유니트에 따른 본 발명의 합성 바닥판 구조를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:바닥판 유니트(데크) 200:강재빔

210:강재빔의 하부플랜지 220:강재빔의 웨브

230:강재빔의 상부플랜지 240:관통홀(웨브유공)

250:인장저판 260:충전재(콘크리트)

300:상부철근 400:바닥판 콘크리트

500:긴장재 A:액세스 플로어용 공간

B:하층 설비용 공간

본 발명은 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔과 인장저판을 콘크리트와 합성시킨 역 파이형 프리캐스트 합성보를 이용하여 합성바닥판을 시공하는 합성바닥판 시공방법에 관한 것이다.

최근 초고층 건축물의 수요가 계속 증가하고, 특히 벽식 철근콘크리트 라멘조로 시공되던 주거용 아파트도 초고층화를 지향함에 따라 철골조를 채택하고 있는 경우가 많아지고 있어, 철골 구조로 시공되는 건물이 증가되는 추세에 있다.

이러한 철골조 건물은 기존의 콘크리트조 건물에 비하여 공간의 가변성과 구조의 안정성 및 내구성에서 뛰어난 장점을 가지고 있는 반면, 철골조 건물의 바닥 판은 도 1a와 같이 철골보(10,강재빔) 상부에 바닥판(20)을 얹어서 시공하기 때문에 전체적인 건물의 층고가 증가하여 이에 따라 건물의 자중 증가, 외장 마감재의 증가로 인한 공사비 증대 및 동일한 건물높이에 대한 단위 면적당 용적률의 감소 등 여러 가지 불리한 점이 존재한다.

철골조 건물에서 생기는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 슬림플로어 공법이 개발되게 되었다.

상기 슬림플로어(Slim Floor) 공법이란 콘크리트 바닥판에 철골보를 삽입(매립)하여 시공함으로써 바닥판의 높이를 철골보의 춤(Depth)과 일치시키는 합성 바닥판 공법의 총칭으로, 철골보의 웨브에 바닥판이 시공되기 때문에 층고를 줄일 수 있어 바닥판과 철골보의 일체성 향상 및 층고 절감으로 인한 단위 층당 외장재의 절감 등의 여러 가지의 장점을 가진다.

도 1b에 슬림플로어 공법에 의한 종래의 철골보와 바닥판의 결합 구조 중 가장 일반적인 형태가 도시되어 있다.

도 1b에 의한 슬림플로어 공법에서 철골보와 바닥판의 결합 구조는 철골보(10)의 하부플랜지(11)에 별도의 강판(12)을 용접 접합하고, 상기 강판(12)의 상부에 데크플레이트나 유공 PC 슬래브와 같은 바닥판 유니트(20)를 거치한 후, 그 상부에 바닥판 콘크리트(30)를 타설함으로써 이루어진다.

하지만 종래의 슬림플로어 공법에 있어 그 장점인 층고 절감을 위해 춤이 작은 철골보를 사용할 경우 철골보의 강성저하가 필연적이며, 이로 인한 철골보의 처짐, 진동이 증가되므로 그 강성을 확보하기 위해서는 두께가 증가된 철골보를 사용 할 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

또한 최근에 전산장치용 전선, 공조시스템에 사용되는 설비용 관 등을 바닥판에 설치해야 하는 필요성이 대두되어 액세스 플로우(ACCESS FLOOR)가 많이 설치되는데 이러한 액세스 플로우를 도시한 것이 도 1c이다.

즉, 지지대(40)를 바닥판(50) 상부에 다수 설치하고, 상기 지지대 상부에 프레임조립체(60)를 설치한 후, 상기 프레임조립체(60)에 바닥마감판(70)을 설치하여 지지대로 인한 액세스 플로어용 공간에 전산장치용 전선 등을 설치함으로서 액세스 플로우(ACCESS FLOOR)가 완성될 수 있도록 하게 된다.

최근에는 액세스 플로어용 공간에 공조시스템을 설치하는 소위 바닥공조시스템이 각광을 받고 있는데, 이러한 바닥공조 시스템 설치를 위하여 바닥판을 보다 더 낮게 형성시켜야 할 필요성이 제기되었다.

이에 층고 절감에 유리한 종래 슬림플로우 공법과 같이 합성보를 이용한 합성바닥판 구조의 장점을 충분히 살리면서도 바닥공조시스템 설치가 용이한 엑세스 플로우(ACCESS FLOOR) 공간을 충분히 확보할 수 있는 기술개발의 필요성이 대두되었으나 이에 대한 연구개발은 거의 이루어지 않고 있는 실정이었다.

또한, 건물을 설계함에 있어 건물의 용도와 평면에 따라서 기둥의 모듈이 결정되고, 그에 따라서 바닥판의 스팬(span)이 결정되는 데 기존의 철

골보를 사용한 철골 건물에서는 데크플레이트나 유공 PC 슬래브와 같은 바닥판 유니트 춤의 제한 때문에 다양한 모듈의 구조물에 슬림플로어 공법을 적용함에 많은 제약이 따랐다.

즉, 바닥판 스팬에 따라서 결정되는 춤이 깊은 데크플레이트나 유공 PC 슬래브와 같은 바닥판 유니트의 춤(Depth)과 슬림플로어 철골보의 높이를 맞추어야 한다는 점 때문에, 사무소용 건물의 경우 슬림플로어 시스템의 적용 가능한 바닥판 스팬은 최대 8 ~ 9m 정도로 제한된다.

그러나, 일반적인 도심지 사무소용 건물의 경우 중앙 코어를 중심으로 외곽 기둥까지의 스팬이 10m 이상으로 설계될 수 있어 슬림플로어 시스템을 적용하기가 쉽지 않다는 문제점이 있었다.

다시 말하면, 기둥 간의 스팬이 넓어질수록 그에 따라 철골보의 춤이 증가하게 되는데, 일반적으로 생산되는 데크플레이트나 유공 PC 슬래브와 같은 바닥판 유니트(20)의 춤은 정해져 있으므로 증가된 철골보의 춤에 의하여 상대적으로 바닥판 콘크리트의 두께가 증가될 수밖에 없게 된다.

이에, 장 스팬에 슬림플로어 시스템을 적용하기 위해서는 도 1d와 같이 철골보(10)의 웨브(13) 중간에 철재 보강판(14)을 설치하여 데크플레이트나 유공 PC 슬래브와 같은 바닥판 유니트(20)를 거치하였다.

그러나 그렇게 할 경우 상대적으로 고가인 철재 보강판(14)을 사용함으로써 자재비가 증대되고, 강판의 용접 작업을 추가적으로 필요로 하며, 보의 자중 또한 증가하는 문제점이 있었다.

나아가 본 발명과 관련하여 단순 건축용 들보와 관련된 샌드위치 합성보(80,대한민국 공개특허 10-2006-24850)가 도 1e 및 도 1f에 소개된 바 있다.

상기 도 1f에 의한 샌드위치 합성보(80)는 병렬로 이격된 측면 형강보(81)와 상기 샌드위치 합성보(80) 사이에 충전된 콘크리트(82)로 구성되어 있으며, 상기 콘크리트(82) 타설을 위하여 H 형강인 측면 형강보(81)의 하부플랜지 상부에 단순히 걸쳐져 설치된 하부받침판(83)으로 구성되어 있으며,

상기 도 1f에 의한 샌드위치 합성보(80)는 병렬로 이격된 H 형강인 측면 형강보(81), 상기 샌드위치 합성보(80) 사이에 충전된 콘크리트(82) 및 상기 콘크리트(82) 내측에 매설된 긴장재(84)와 상기 콘크리트(82) 타설을 위하여 H 형강인 측면 형강보(81)의 하부플랜지 상부에 역시 단순히 걸쳐져 설치된 하부받침판(83)으로 구성되어 있다.

이때, 상기 하부받침판(83)은 단순히 걸쳐지게 설치되는 것으로서 단순 거푸집 용도로서의 기능이 강조되다 보니 샌드위치 합성보(80)의 단면 설계에 있어서 불필요한 비구조부재로 사용될 여지가 커 재료적 낭비요인이 될 수밖에 없다는 문제점이 있었다. 이에 종래 샌드위치 합성보(80)는 그 명칭과 같이 단순히 보 형태로 제작된 것으로서 슬림플로어 공법에 이용함에 있어서 마땅치 않을 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명의 목적은 보다 작은 춤을 가진 강재보를 이용한 합성바닥판이라 하더라도 강성이 증진될 수 있고, 진동 및 처짐이 저감될 수 있도록 구성되어 장 스팬에 있어서도 슬림플로어 공법의 장점을 보다 적극적으로 활용할 수 있는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥 판 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 위와 같은 슬림플로우 공법과 같은 강재빔을 이용한 합성바닥판 구조에 있어서도 엑세스 플로우(ACCESS FLOOR) 공간을 충분히 확보할 수 있는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 합성바닥판을 구성하는 바닥판 두께를 효과적으로 줄여 확보된 엑세스 플로우(ACCESS FLOOR) 공간에 바닥공조 시스템 등도 용이하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라 하층 설비용 공간(B)도 용이하게 확보할 수 있어 다양한 바닥판의 기능성을 충족시켜 줄 수 있는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적과제를 달성하기 위한 본 발명의 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 구조는

관통홀(240,웨브유공)이 웨브(220,복부)에 형성되며, 병렬로 이격시켜 배치시킨 한 쌍의 강재빔(200); 상기 한 쌍의 강재빔(200)의 하부플랜지(210) 사이 및 하부플랜지 저면 전체에 접하여 하부플랜지와 일체화된 인장저판(250); 상기 연속된 인장저판과 한 쌍의 강재빔(200)에 의한 내측 폐쇄공간에 타설, 양생된 콘크리트를 포함하는 충전재(260);에 의한 프리캐스트 합성보를 이용하되,

상기 프리캐스트 합성보를 구성하는 강재빔(200)의 하부플랜지 상면 또는 하 부플랜지 상면으로부터 이격되어 복부에 걸쳐져 설치되는 데크를 포함하는 바닥판 유니트(100); 및 상기 강재빔의 관통홀을 관통하면서 연속적으로 바닥판 유니트(100)에 배근된 상부철근(300)이 매립되며 관통홀을 연통하도록 타설된 바닥판 콘크리트(400);를 포함하는 합성바닥판 구조 및 그 시공방법을 제공한다.

즉, 전체적인 형상이 역 파이형(π)으로 제작되는 프리캐스트 합성보에 있어 하부플랜지(210)에 인장저판(250)을 용접 등에 의하여 고정시키되 상기 하부플랜지 저면 및 저면사이 모두를 커버할 수 있도록 하여 작용하중에 대한 인장응력을 효과적으로 분담할 수 있도록 하였고, 나아가 상기 인장저판(250)은 프리캐스트 합성보의 비틀림 및 좌굴에 대하여 효과적으로 저항할 수 있도록 하였고,

또한 프리캐스트 합성보 내부에는 콘크리트와 같은 충전재(260)에 의하여 강재빔(200)이 충전재에 의하여 합성될 수 있도록 하여 진동 등에 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 하였고, 장지간의 프리캐스트 합성보 시공을 위하여 상기 충전재 내측에 긴장재(500)가 더 설치되어 프리스트레스가 도입되도록 하였다.

또한 슬림플로어 공법으로 시공되는 합성 바닥판으로서,

프리캐스트 합성보에 사용되는 강재빔(200)은 I형 단면으로 압연 주조되는 I형 롤빔을 이용하여 제작의 용이성 및 경제성을 확보할 수 있도록 하고, 인장저판을 I형 롤빔에 추가적으로 부착시켜 인장강도를 충분히 확보할 수 있도록 하여 강재빔(200)의 구조적인 기능성을 충분히 확보할 수 있도록 하였으며,

상기 프리캐스트 합성보를 구성하는 한 쌍의 강재빔의 웨브(복부)에 관통홀(240,웨브유공)이 서로 마주보도록 형성시키고, 상기 관통홀(240)에 데크용 상부 철근(300)이 관통하여 서로 데크 상부에 연속되어 설치될 수 있도록 함으로서 즉, 바닥판 콘크리트(400)에 매립되도록 상부철근(300)을 연속적으로 데크 위에 설치되도록 하여 데크의 연결단부를 고정조건으로 전제할 수 있어 구조적으로 바닥판의 처짐 및 설계모멘트를 감소시킬 수 있어 합성바닥판의 두께가 현저하게 줄어들 수 있도록 하였다.

이러한 합성바닥판의 두께를 줄일 수 있다는 장점을 십분 이용하여 바닥판 콘크리트의 형성 높이 조정을 통해 바닥판 상면과 강재빔(200)의 상부플랜지(230) 사이의 공간이 엑세스 플로우(ACCESS FLOOR) 공간으로 활용될 수 있도록 하였다.

또한, 바닥판 콘크리트 형성을 위한 바닥판 유니트(100)를 한 쌍의 강재빔(200)의 웨브(220)에 걸쳐 설치되도록 할 경우, 바닥판 하면과 강재빔의 하부플랜지(210) 높이까지의 공간이 하층의 조명 등을 위한 하층 설비용 공간(B)으로의 활용도 가능하도록 하였다.

또한, 상기 관통홀(240)에 상부철근(300)이 관통된 상태에서 데크에 바닥판 콘크리트(400)가 타설되도록 하여 강재빔의 하부플랜지와 바닥판 콘크리트와 합성거동을 원활히 할 수 있도록 하여 추가적인 전단연결재의 설치가 필요 없도록 하였다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 복부에 웨브유공이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 도시한 것이고,

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 프리캐스트 합성보를 이용한 본 발명의 합성바닥판의 시공예를 도시한 것이고,

도 4a 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 바닥판 위치에 따른 합성바닥판의 시공예를 도시한 것이고,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바닥판 유니트의 종류에 따른 합성바닥판의 시공예를 도시한 것이다.

<복부에 웨브유공이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보>

상기 프리캐스트 합성보는 도 2와 같이 한 쌍의 강재빔(200)의 저면에 인장저판(250)이 설치되어 전체적인 형상이 역 파이형(π)으로 제작된다.

먼저, 상기 강재빔(200)은 직접 구입이 가능한 I형 롤빔 그대로를 사용하도록 함으로서 특히 경제적인 슬림플로어 공법에 적용가능 하도록 하며, 하부플랜지(210), 웨브(220) 및 상부플랜지(230)로 구성된다.

상기 강재빔(200)의 웨브(220)에는 관통홀(240,웨브유공)이 형성된다. 이러한 관통홀(240)은 I형 롤빔의 길이방향으로 이격되어 연속적으로 형성되도록 한다.

이러한 관통홀(240,웨브유공)의 형상 및 크기는 달리 제한된 것은 아니나 적어도 건물용 설비용 관이 관통될 수 있을 정도의 직경 및 형상을 가지면 된다. 도 2에서는 마름모 형상의 관통홀(240)이 형성될 수 있음을 도시하였으나 마름모 형상 이외의 관통홀(240)이 형성될 수 있을 것이다.

상기 관통홀(240)의 기능은 후술되는 상부철근(300)이 관통되어 연속적으로 바닥판 유니트(100) 상부에 배근될 수 있도록 하거나 설비용관이 관통되어 설치될 수 있도록 하는 중요한 역할을 하게 된다.

이러한 I형 롤빔은 한 쌍으로 서로 병렬되어 배치되도록 한다. 다음으로는 이러한 I형 롤빔의 저면에 인장저판(250)이 용접되어 설치되도록 하여 전체적으로 역 파이(π)형태의 보(빔)로서 제작될 수 있도록 한다.

이러한 인장저판(250)은 I형 롤빔의 저면 및 저면 사이를 모두 커버할 수 있도록 폭이 넓은 강판으로 제작되어 용접되는데, 이러한 인장저판(250)은 I형 롤빔의 하부플랜지(210)와 일체화되어 결국 I형 롤빔의 하부플랜지가 두께를 증가시키는 역할을 하게 됨으로서 I형 롤빔의 전체 휨 강성을 증가시키는 중요한 기능을 가질 수 있게 되며 부가적으로 후술되는 충전재(260)인 콘크리트 타설을 위한 저부 거푸집 역할도 하게 된다.

또한 I형 롤빔의 하부와 일체화되기 때문에 전체적으로 역 파이(π)형태로서 박스 형태의 구조물로 기능하기 때문에 휨 강성뿐만 아니라 뒤틀림강성 및 좌굴에 있어서도 상당한 저항능력을 확보할 수 있어 추가적으로 I형 롤빔을 횡방향으로 관통하는 구속연결재가 필요 없게 된다는 장점이 발휘된다.

결국 본 발명의 인장저판(250)은 종래 단순히 H 형강 사이에 콘크리트를 타설하기 위하여 단순 거푸집으로 설치되는 하부받침판과 같은 비구조부재와 달리 구조부재라는 점에서 구별될 수 있음을 알 수 있다.

통상, 작용하중에 의한 빔의 진동 및 피로저항 능력은 빔의 자중이 상대적으 로 적은 경우 크게 발생할 여지가 많게 되며, 빔을 강재 단면으로만 설계한다면 경제적인 면에서 다소 비효율적이라는 문제점이 있을 수 있다.

이에 본 발명은 한 쌍의 I형 롤빔 내측에 콘크리트 등과 같은 충전재(260)를 더 충전시켜 I형 롤빔과 합성될 수 있도록 하였다.

위와 같이 관통홀(240)이 폐색되지 않을 정도의 높이로 형성된 경우 I형 롤빔과 인장저판(250)에 의한 폐쇄된 내측공간 상부는 일종의 블록아웃된 빈 공간으로 형성된다.

이러한 빈 공간에는 추후 후술되는 바와 같이 바닥판콘크리트, 상부철근, 설비용관에 의하여 채워지게 된다.

또한 상기 I형 롤빔으로 구성되는 강재빔(200), 인장저판(250) 및 충전재(260)의 합성능력을 증진시키기 위하여 강재빔(200), 인장저판(250)의 내측면에는 스터드 등과 같은 부착보강재를 더 설치함이 바람직하다.

이러한 충전재(260)가 일부 채워져 인장저판(250)에 설치된 한 쌍의 강재빔을 본 발명에서는 프리캐스트 합성보라 한다.

이러한 프리캐스트 합성보는 빔 부재로서 하부가 인장저판(250)에 의하여 보강되어 휨 강성, 비틀림강성 및 좌굴저항능력이 증진되어 있고, 충전재(260)에 의하여 자중을 일정수준 이상으로 확보할 수 있기 때문에 진동 및 피로저항 능력에 있어 매우 유리한 구조부재가 된다.

이때, 보다 장지간의 프리캐스트 합성보로서 작용하기 위하여 PC 강연선과 같은 긴장재(500)를 상기 충전재(260) 내측에 길이방향으로 매설시킨 후, 충전 재(260)인 콘크리트가 양생된 이후 긴장 후 프리캐스트 합성보 단부에서 통상의 정착구를 이용하여 정착시킴으로서 프리캐스트 합성보에 추가적인 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있다.

이러한 긴장재(500)는 시기(시공순서 즉, 프리캐스트 합성보 제작단계, 적치장 적치단계, 설치단계, 설치 후 단계 등을 의미한다.)를 달리하여 긴장 후 정착시킬 수도 있어 합성바닥판에 소요의 프리스트레스가 도입되도록 할 수 도 있다.

위에서 살펴본 프리캐스트 합성보는 공장에서 제작되어 현장에 반입되어 설치된다. 이에 프리캐스트 방식으로 제작되어 품질관리에 매우 유리하며 시공성이 매우 유리하다는 장점이 있다.

<프리캐스트 합성보를 이용한 본 발명의 합성바닥판의 시공예>

상기 시공예에 의한 합성바닥판의 시공방법은 바닥판 유니트(100)를 프리캐스트 합성보의 하부플랜지 상면에 설치하는 경우로서 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d를 기준으로 설명한다.

먼저 미도시한 기둥구조물을 소정의 간격을 두고 설치한다. 이러한 기둥구조물은 H 빔을 단독으로 또는 조합된 철골구조물을 이용할 수 있다.

상기 기둥구조물 사이에는 먼저 도 3a와 같이 본 발명의 프리캐스트 합성보의 양 단부를 미 도시된 기둥구조물에 지지되도록 설치한 후 바닥판 유니트(100)를 설치하게 된다.

먼저, 프리캐스트 합성보는 공장에서 도 2와 같이 미리 프리캐스트 방식으로 제작하여 현장에 운반하여 설치될 수 있도록 하며, 현장 또는 공장에서 긴장 재(500)를 긴장 및 정착시킴으로서 프리캐스트 합성보에 프리스트레스가 더 도입될 수 있도록 할 수 있다.

이때, 프리캐스트 합성보에 충전된 충전재(260)는 프리캐스트 합성보를 구성하는 I형 롤빔의 관통홀을 폐색하지 않을 정도로 충전된 것을 이용한다.

이러한 프리캐스트 합성보는 양 단부가 강재빔(200)의 단면형태인 U형으로 형성되기 때문에 기둥구조물인 H 형강 각각의 측면에 구조적으로 강결될 수 있도록 하여 본 발명의 프리캐스트 합성보의 설치가 완성될 수 있도록 한다.

이에 도 3b 및 도 3d와 같이 상기 프리캐스트 합성보를 구성하는 강재빔(200)의 하부플랜지 양 상면에 데크와 같은 바닥판 유니트(100)를 거치하는 방식으로 설치하게 되며 본 발명은 하판(110)에 래티스 철근(120)이 형성된 트러스 데크를 기준으로 살펴본다.

다음으로는 강재빔(200)을 기준으로 트러스 데크의 래티스 철근 상부에 스페이서(간격재)를 이용하여 데크의 설치방향으로 다수의 상부철근(300)을 배근하게 된다.

이때 상기 상부철근(300)은 강재빔(200)의 양 관통홀(240)을 관통하여 서로 겹쳐지게 하여 서로 연속성을 가지도록 배근된다.

이러한 연속성을 가지도록 배근된 상부철근(300)의 역할은 다음과 같다.

즉, 종래의 슬림플로어 공법에 사용되는 철골보(강재빔)는 이러한 관통홀(240,웨브유공)이 형성되지 않아 상기 상부철근을 데크에 비 연속적으로 배근(데크 마다 각각 별도로 설치되는 방식)할 수밖에 없었고, 이에 따라 데크는 철골보 (강재빔)를 기준으로 각각 단순지점 형태로 지지되는 슬래브구조물로서 단면설계가 이루어졌으나,

본 발명과 같이 강재빔(200)의 관통홀(240,웨브유공)을 통해 데크의 상부철근이 연속적으로 설치되면, 데크는 양 단부가 고정된 연속된 슬래브구조물로서 단면설계가 가능하여 합성바닥판이 연속된 슬래브구조물로서 작용하게 되어 데크의 처짐, 설계모멘트를 감소시킬 수 있게 되며, 이는 곧 슬림플로어 공법에 있어 보다 두께가 작은 바닥판의 시공이 가능하게 된다는 기술적 특징을 가질 수 있게 되는 것이다.

또한 최근에는 종래의 단순 바닥판과는 달리 여러 설비가 매립되는 구조로 시공해야 하는 경우가 빈번하게 발생하는데 이러한 설비용 관은 바닥판 전체에 연속적으로 설치할 필요성이 있어 본 발명에서는 I형 롤빔인 강재빔(200)의 웨브유공을 통해 설비용 관이 관통하여 연속적으로 설치될 수 있도록 함으로서 보다 효율적이고 기능성이 확장된 바닥판 설계 및 시공이 가능하게 된다.

다음으로는 상부철근 및/또는 설비용 관이 매립되도록 바닥판 콘크리트(400)를 데크에 타설하게 된다.

이때 상기 상부철근이 관통홀(240,웨브유공)에 관통되어 연속적으로 이어져 배근된 상태로 바닥판 콘크리트가 타설됨으로서 상부철근이 바닥판콘크리와 데크와의 부착성능을 증진시키는 장부작용을 할 수 있어 추가적인 전단연결의 시공 없이도 I형 롤빔인 강재빔(200), 바닥판 유니트(데크) 및 바닥판 콘크리트의 합성성능을 증진시킬 수 있으며, 부자재 설치가 감소되어 경제적인 슬림플로어 시공이 가능 하게 된다.

이때 상기 바닥판 콘크리트를 강재빔의 상부플랜지 하면보다 낮은 타설 높이로 형성시켜 바닥판 상면과 강재빔의 상부플랜지 높이까지의 공간이 바닥공조시스템의 공조설비가 설치될 수 있는 액세스 플로어용 공간(A)으로 이용될 수 있도록 함으로서 본 발명에 의한 합성바닥판은 바닥공조시스템을 적용한 액세스 플로어 시스템으로도 용이하게 이용될 수 있게 된다.

즉, 관통홀(240,웨브유공)이 형성되며, 인장저판이 형성된 강재빔, 상부철근의 작용에 의하여 보다 춤이 낮은 슬림플로어 공법에 의한 바닥판 시스템을 시공할 수 있고, 이는 곧 바닥판 두께를 감소시킬 수 있어 그만큼 바닥공조시스템의 공조설비가 설치될 수 있는 액세스 플로어용 공간(A)의 확보도 유리해지기 때문에 효과적인 바닥판 설계 및 시공이 가능해지는 것이다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c에 의하면, 도 3a 내지 도 3d와 같이 관통홀(240,웨브유공)이 형성되며, 인장저판(250)이 형성된 강재빔(200), 상부철근(300)의 작용에 의하여 보다 춤이 낮은 슬림플로어 공법에 의한 합성바닥판을 시공하도록 함은 동일하나,

특히, 바닥판 유니트(100)의 설치 위치가 강재빔(200)의 하부플랜지 상면이 아닌 웨브(220)에 설치되도록 함으로서 바닥판 유니트(100)의 하면과 강재빔(200)의 하부플랜지 상면 사이에 형성된 공간이 하층 설비용 공간(B)로 형성되도록 하였다.

이에 상기 하층 설비용 공간(B)은 하층 조명시설 등을 설치할 수 있는 공간 으로 이용됨으로서 본 발명의 합성바닥판은 하층 설비시공도 효과적으로 시공할 수 있는 기능을 함께 가질 수 있게 된다.

도 5a 및 도 5b는 도 3d와 같은 합성바닥판의 시공에 있어 특히 하판이 오목부 및 볼록부로 형성된 절곡판으로 형성되고, 상기 오목부에 역시 삼각뿔 형상의 래티스 철근이 설치된 절곡판 트러스 데크를 설치하는 경우를 도시한 것인데,

본 발명의 I형 롤빔인 강재빔(200)에 데크를 설치할 때, 기둥구조물 간격에 따라 춤이 높거나 낮은 데크를 설치할 수 있다.

이에 도 5a에서는 비교적 춤이 낮은 절곡판 트러스 데크가 설치된 경우를 확인할 수 있고, 도 5b에서는 비교적 춤이 높은 절곡판 트러스 데크를 설치한 경우를 확인할 수 있다.

이로서 본 발명에 의해 여러 형태 및 다양한 춤을 가진 데크를 설치하는 경우 보다 효율적인 합성바닥판의 설계 및 시공이 가능할 수 있게 된다.

본 발명의 강재빔(200)의 상부플랜지보다 낮게 형성된 합성바닥판에는 도 1c와 같이 통상적으로 이용되는 지지대를 바닥판 상부에 다수 설치하고, 상기 지지대 상부에 프레임조립체를 설치한 후, 상기 프레임조립체에 바닥마감판을 설치하여 지지대로 인한 액세스 플로어용 하부공간에 전산장치용 전선, 공조시스템 등을 설치함으로서 액세스 플로우(ACCESS FLOOR)가 완성될 수 있을 것이며,

강재빔(200)의 하부플랜지와 바닥판 유니트의 하면 사이의 하층 설비용 공간(B)에 역시 도 1c와 같이 통상적으로 이용되는 지지대를 바닥판유니트 하면에 다수 설치하고, 상기 지지대 하부에 프레임조립체를 설치한 후, 상기 프레임조 립체에 천정 마감판을 설치하여 지지대로 인한 하층 설비용 공간(B)에 조명용 또는 전선 등의 설비시스템을 설치함으로서 하층 공간의 효율적 이용이 가능하도록 한다.

본 발명에 의하여 합성바닥판이 연속된 슬래브구조물로서 작용하도록 하여 합성바닥판의 두께를 줄일 수 있어 효율적이고 경제적인 춤이 낮은 슬림플로우 공법에 의한 합성바닥판 시스템 설계 및 시공이 가능하게 되고, 바닥공조시스템의 공조설비가 설치될 수 있는 액세스 플로우 및 하층 설비용 공간의 활용이 매우 용이하여 다양한 바닥판의 기능성을 충족시켤 줄 수 있는 강재빔을 합성 바닥판 시공이 가능하게 되며,

특히 합성바닥판 시공에 이용되는 프리캐스트 합성보는 진동 및 피로하중 저항, 휨 강성, 비틀림 강성 및 좌굴에 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 하여 춤이 작게 형성될 수 있는 슬림플로어 공법 적용에 보다 장지간의 합성바닥판 설치가 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (8)

1. 관통홀(웨브유공)이 웨브(복부)에 형성되며, 병렬로 이격시켜 배치시킨 한 쌍의 강재빔; 상기 한 쌍의 강재빔의 하부플랜지 사이 및 하부플랜지 저면 전체에 접하여 하부플랜지와 일체화된 인장저판; 상기 연속된 인장저판과 한 쌍의 강재빔에 의한 내측 폐쇄공간에 타설, 양생된 콘크리트를 포함하는 충전재; 상기 강재빔의 하부플랜지 상면 또는 하부플랜지 상면으로부터 이격되어 복부에 걸쳐져 설치되는 데크를 포함하는 바닥판 유니트; 및 상기 강재빔의 관통홀을 관통하면서 연속적으로 바닥판 유니트에 배근된 상부철근이 매립되며 관통홀을 연통하도록 타설된 바닥판 콘크리트;를 포함하되, 상기 바닥판 콘크리트의 형성높이를 강재빔의 상부플랜지보다 낮은 타설 높이로 형성되도록 하여 바닥판 콘크리트 상면과 강재빔의 상부플랜지까지의 공간이 액세스 플로어용 공간(A)으로 이용되도록 하는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 바닥판 유니트가 한 쌍의 강재빔의 복부에 걸쳐져 바닥판 유니트가 설치되도록 하는 경우, 바닥판 유니트 하면과 강재빔의 하부플랜지까지의 공간이 하층 설비용 공간(B)으로 이용되도록 하는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 강재빔은 I형 빔으로서 롤빔을 이용하되, 상기 강재빔의 관통홀(웨브유공) 일부는 바닥판 콘크리트 타설 이전에 설비용 관이 더 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판구조.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 충전재 내측에 긴장재가 길이방향으로 더 배치되어 프리스트레스가 합성바닥판에 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판구조.
5. 제 2항에 있어서, 상기 액세스 플로어용 공간(A)에 지지대; 상기 지지대 상부에 설치된 프레임조립체; 상기 프레임조립체에 상면에 설치된 바닥마감판;을 포함하는 액세스 플로어 시스템이 더 설치되며,

   상기 하층 설비용 공간(B)에 지지대; 상기 지지대 상부에 설치된 프레임조립체; 상기 프레임조립체에 하면에 설치된 천정마감판;을 포함하는 천정 마감 시스템이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판구조.
6. 길이방향으로 이격되어 다수가 형성된 관통홀(웨브유공)이 웨브(복부)에 형 성되며, 병렬로 이격시켜 배치시킨 한 쌍의 강재빔; 상기 한 쌍의 강재빔의 하부플랜지 사이 및 하부플랜지 저면 전체에 접하여 하부플랜지와 일체화된 인장저판; 상기 연속된 인장저판과 한 쌍의 I형 빔에 의한 내측 폐쇄공간에 타설, 양생된 콘크리트를 포함하는 충전재;를 포함하는 프리캐스트 합성보를 현장의 기둥구조물에 설치하고,

   상기 강재빔의 하부플랜지 상면에 접하여 또는 하부플랜지 상면과 이격되어 복부에 걸쳐져 설치되는 데크를 포함하는 바닥판 유니트를 설치하고,

   상기 강재빔의 관통홀(웨브유공)을 관통하면서 연속적으로 바닥판 유니트에 배근되도록 상부철근을 설치하고,

   상기 상부철근이 매립되고 관통홀(웨브유공)을 연통하면서 형성높이를 강재빔의 상부플랜지보다 낮은 타설 높이로 형성되도록 바닥판 콘크리트;를 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 시공방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 충전재 내측에 미리 긴장재가 길이방향으로 더 배치되어 프리스트레스가 합성바닥판에 도입되도록 하되, 시기를 달리하여 긴장 후 정착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 시공방법.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 바닥판 콘크리트 상면과 강재빔의 상부플랜지까지의 공간이 액세스 플로어용 공간(A)으로 이용되도록 상기 액세스 플로어용 공간(A)에 지지대; 상기 지지대 상부에 설치된 프레임조립체; 상기 프레임조립체에 상면에 설치된 바닥마감판;을 포함하는 액세스 플로어 시스템을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 복부에 관통홀이 형성된 한 쌍의 강재빔을 포함하는 프리캐스트 합성보를 이용한 합성바닥판 시공방법.

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