KR101004221B1 - 포스트텐션으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템 및 포스트텐션닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와플형 슬래브 즉, 폭방향으로 중앙부 및 길이방향으로 양쪽 1/4지점에 스템을 일체로 형성하고, 폭방향 및 길이방향으로 양쪽 단부에 1/2의 스템을 일체로 형성한 프리캐스트 슬래브를 일방향으로 설치하고 그들 슬래브의 지간방향으로 수직하게 연속하여 PS 강재를 배치하여 연속화시킨 와플형 슬래브 시스템 및 와플형 슬래브 시스템에 포스트텐션으로 프리스트레스를 도입하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 포스트텐션으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템은 그 길이방향 단부가 두 개의 평행한 보에 의해 지지되고 그 폭방향 단부가 서로 면접되도록 연속적으로 배치된 다수개의 와플형 슬래브와, 면접된 다수개의 와플형 슬래브에 프리스트레스를 도입하기 위해 면접된 다수개의 와플형 슬래브의 폭방향 최외측 및 중앙부에 설치되는 프리스트레스 도입용 가로보와, 와플형 슬래브들을 관통하여 프리스트레스 도입용 가로보에 정착되어 와플형 슬래브들에 프리스트레스를 도입하는 피에스 강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

와플형 슬래브, 포스트텐션, 2방향 슬래브, 프리스트레스 도입용 가로보

Description

포스트텐션으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템 및 포스트텐션닝 방법{One Way Waffle Slab System Continued by Post-tensioning and Post-tensioning method of the same}

본 발명은 와플형 슬래브 즉, 폭방향으로 중앙부 및 길이방향으로 양쪽 1/4지점에 스템을 일체로 형성하고, 폭방향 및 길이방향으로 양쪽 단부에 1/2의 스템을 일체로 형성한 프리캐스트 슬래브를 일방향으로 설치하고 그들 슬래브의 지간방향으로 수직하게 연속하여 PS 강재를 배치하여 연속화시킨 와플형 슬래브 시스템 및 와플형 슬래브 시스템에 포스트텐션으로 프리스트레스를 도입하는 방법에 관한 것이다.

프리캐스트 콘크리트(이하 PC)공법은 건축물 주요 부재를 공장에서 제작하여 현장으로 운반 후 조립 설치하여 구체를 완성하는 조립식 건축공법이다. 공장 생산 후 현장에서는 장비를 이용해 설치하므로 현장작업이 간편하여 건축생산성을 극대화하게 된다. 공장에서 제작하는 PC 부재의 제작과정은 PC 설계 → 몰드 제작 → PC 제작 → 현장 운반 → 현장 조립의 순으로 진행된다. PC 공법의 특징은 부재를 공장 생산하므로 품질이 균일하며, 재래공법(현장타설공법)에 비해 인력과 공기 절 감이 가능하여 공사비가 절감된다. 또한 공장제작 후 현장설치 과정을 거치므로 공사기간이 약 30% 정도 절감되고, 재래공법에 비해 깨끗한 현장관리가 이루어지므로 안전사고 절감, 폐자재량 감소 등으로 환경 보호 효과가 있다. 반면 피씨 부재는 단위 부재 당 중량이 무거우므로 운반, 설치 등에 대한 사전 검토가 필요하다.

PC 부재의 시공방법은 다음과 같다. 먼저 기둥 설치 부위 기초에 앵커볼트 설치를 위해 도면에 따라 앵커볼트를 매입 설치한다. 앵커볼트 매입 후 기둥 설치에 필요한 기준 먹줄을 놓고 레벨링 너트로 높이를 조절한다. 기초와 PC 기둥의 접합방법은 슬리브(sleeve) 이음 방식과 볼트(bolt) 이음방식으로 구분된다. 바닥에 앵커볼트를 삽입하여 자리를 잡은 후 기둥 세우기를 한다. 기둥은 1개 층 또는 2개 층을 한 절로 설치하며, 기둥 횡지지를 위해 임시 가새를 설치한다. 기둥 부재 설치 후 기둥 하단에 무수축 모르타르를 기둥 바닥면까지 충진하여 보강한다. 기둥 세우기가 종료되면 기둥과 기둥 사이에 보를 설치한다. 보는 단면 형상에 따라 역 T형 보(ITB, Inverted Tee Beams)와 사각형 보(RB, Rectangular Beam), L형 보(LB, L-Shaped Beam) 등으로 구분된다. 사각형 보는 일반적으로 더블 티 슬래브(Double Tee PC Slab)가 얹히지 않는 하프 슬래브(Half PC Slab) 또는 속빈 슬래브(Hollow core PC slab) 등에 적용되며, L형 보는 한 방향만 더블 티가 얹히는 외곽 보의 경우에 적용된다. 기둥과 보의 접합은 연속보 접합과 단순보 접합으로 구분된다. 기둥에 큰 보 설치가 끝나면 작은 보 설치를 한다. 보 설치가 종료되면 슬래브를 연결한다. 슬래브는 크게 하프 슬래브와 속빈 슬래브, 더블 티 슬래브 등을 적용한다. 최근 더블 티 슬래브의 적용사례가 증가하고 있다. 슬래브를 설치하고 상부에 일부 철근배근과 함께 타핑 콘크리트를 타설하는 것으로 전체적인 작업이 종료된다.

기존 더블 티 슬래브(Double Tee Slab)를 이용한 PC 슬래브 공법은 도 6에 나타낸 바와 같이 슬래브(300)가 보(200)에 단순보로 접합되므로 진동이나 처짐 등에 의해 접합부에서 균열이 발생하기 쉽고 이 균열을 통해 누수 등이 발생하는 사례가 다수 보고되고 있다. 이러한 균열 발생은 도 7과 같이 더블 티(300)와 더블 티(300) 간의 접합에서도 발생되기 용이한 형상이 된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 출원인은 다음에 설명하는 바와 같은 형상의 PC 슬래브를 개발하였다.

도 8은 본 출원인에 의해 개발된 새로운 형식의 슬래브인 와플형 슬래브를 나타낸 횡단면도이고, 도 9는 종단면도이며, 도 10은 와플형 슬래브와 보(역T형 보의 접합부를 나타낸 단면도이고, 도 11은 와플형 슬래브 간의 접합부를 나타낸 단면도이다.

도 8 내지 도 11을 참조하면 새로이 개발한 PC 슬래브는 와플(Waffle) 형상(와플형 슬래브 또는 WAS라 한다)으로 단위 폭이 1,980(mm)이고, 부재 길이는 슬래브 길이에 따라 적용이 가능하다. WAS는 슬래브의 휨 성능을 향상시키고, 강선 긴장 시 비틀림 저항성능 증가, 운반 적재 등의 용이성을 위해 폭 방향으로 중앙부에 스템(32)을 설치하고, 양쪽 단부에는 1/2의 스템(34)을 제작하여 일체화시킨다. 또한 슬래브 길이방향에는 양쪽 1/4지점에 스템(36)을 폭 방향으로 설치한다. 각 스템에는 구조 설계에 따라 PS 강재를 삽입하여 양 지점에서 프리스트레스로 긴장하며, 양 단부에는 전단키(38)를 두어 WAS 상호간 일체화가 유효하도록 하였다. WAS 슬래브 시스템은 기존의 더블 티와 달리 역 티형 보(200)의 접합(도 10 참조)과 WAS 슬래브(30) 사이의 접합(도 11 참조)에서 연속화가 가능하여 토압 등이 작용하거나, 진동 등의 처짐이 다수 발생하는 곳에 크랙을 최소화 할 수 있으며, 설계스팬을 증가시킬 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 본 출원인에 의해 개발된 와플형 슬래브를 일방향 슬래브 시스템에 적용할 때 일방향으로 설치된 슬래브의 지간방향으로 수직하게 연속하여 PS 강재를 배치하여 슬래브 지간에 수직한 방향으로 슬래브를 연속화시킴으로써 일방향으로 배치된 슬래브가 역학적으로 2방향 슬래브와 유사하게 거동할 수 있도록 함과 동시에 슬래브와 슬래브 접합부에서 처짐으로 인한 단차가 발생하거나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 포스트텐션으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 그 길이방향 단부가 두 개의 평행한 보에 의해 지지되고 그 폭방향 단부가 서로 면접되도록 연속적으로 배치된 다수개의 와플형 슬래브와, 면접된 다수개의 와플형 슬래브에 프리스트레스를 도입하기 위해 면접된 다수개의 와플형 슬래브의 폭방향 최외측 및 중앙부에 설치되는 프리스트레스 도입용 가로보와, 와플형 슬래브들을 관통하여 프리스트레스 도입용 가로보에 정착되어 와플형 슬래브들에 프리스트레스를 도입하는 피에스 강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 포스트텐션으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 최외측 프리스트레스 도입용 가로보는 상부에 외측으로 개방된 홈이 형성된 L자형 보이고, 중앙부 프리스트레스 도입용 가로보는 중앙부에 홈이 형성된 U자형 보이다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 두 개의 평행한 보에 의해 지지되고 그 폭방향 단부가 서로 면접되도록 연속적으로 다수개의 와플형 슬래브를 설치하는 단계와, 면접된 다수개의 와플형 슬래브에 프리스트레스를 도입하기 위해 면접된 다수개의 와플형 슬래브의 폭방향 최외측 및 중앙부에 프리스트레스 도입용 가로보를 설치하는 단계와, 와플형 슬래브들을 관통하도록 피에스 강재를 설치하고 소요 프리스트레스 힘으로 긴장한 후 그 단부를 프리스트레스 도입용 가로보에 정착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와플형 슬래브 시스템의 포스트텐션닝 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면 일방향으로 배치된 와플형 슬래브가 역학적으로 2방향 슬래브와 유사하게 거동할 수 있고 슬래브와 슬래브 접합부에서 처짐으로 인한 단차가 발생하거나 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따라 포스트텐션닝으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템을 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4a는 도 1의 "C"부분을 확대한 평면도이고 도 4b는 단면도이며, 도 5a는 도 1의 "D"부분을 확대한 평면도이고, 도 5b는 단면도이다.

도 1, 2를 참조하면, 본 발명에 따른 와플형 슬래브 시스템은, 구조계획에 따라 설치된 다수개의 기둥(10) 사이에 보(20)를 거치하고 평행한 두 개의 보(20)에 의해 지지되도록 와플형 슬래브(30)를 면접되게 연속적으로 설치한다. 즉, 와플형 슬래브(30)의 길이방향 양단부가 두 개의 평행한 보(20)에 의해 각각 지지되고 그 폭방향 단부가 서로 면접되도록 설치한다. 다시 말해서 두 개의 보에 대해 직각방향으로 1방향 작용을 하도록 와플형 슬래브(30)를 설치한다. 전술한 바와 같이 와플형 슬래브(30)는 본 출원인에 의해 새로이 개발한 PC 슬래브로서 그 하면에 와플(Waffle) 형상으로 스템이 일체로 형성된 것이다. 와플형 슬래브 슬래브의 휨 성능을 향상시키고, 강선 긴장 시 비틀림 저항성능 증가, 운반 적재 등의 용이성을 위해 폭 방향으로 중앙부에 스템(32)이 형성되어 있고 양쪽 단부에는 1/2의 스템(34)이 형성되어 있다. 또한 슬래브 길이방향에는 양 쪽 1/4지점에 폭 방향으로 스템(32)이 형성되어 있다. 각 스템에는 구조 설계에 따라 PS 강재를 삽입하여 양 지점에서 프리스트레스로 긴장한다. 그리고 1/2 스템의 외측에는 각각 전단키(38)를 두어 와플형 슬래브 상호간 일체화가 가능하도록 하였다.

와플형 슬래브(30)를 설치함과 동시에 면접된 와플형 슬래브(30)들의 폭방향 최외측 즉, 면접된 다수개의 와플형 슬래브(30)들의 최외측과 중앙부 즉, 와플형 슬래브(30)들 사이에 프리스트레스 도입용 가로보(42)(44)를 기둥(10)에 의해 지지되도록 설치한다. 중앙부 프리스트레스 도입용 가로보(44)는 와플형 슬래브(30)들 이 설치되는 공간의 지간이 큰 경우에 필요하며 지간이 짧은 경우에는 최외측 프리스트레스 도입용 가로보(42)만을 설치한다. 이때, 최외측 프리스트레스 도입용 가로보(42)는 상부에 외측으로 개방된 홈(422)이 형성된 L자형 보이고, 중앙부 프리스트레스 도입용 가로보(44)는 중앙부에 상부가 개방된 홈(442)이 형성된 U자형 보이다. 프리스트레스 도입용 가로보(42)(44)에 형성된 홈(422)(442)은 피에스 강재의 단부를 정착하기 위한 정착구를 설치하기 위한 것이다. 프리스트레스 도입용 가로보(42)(44)는 와플형 슬래브(30)에 프리스트레스를 도입하기 위해 설치되는 것으로 도 4b, 도 5b에 도시된 것처럼 와플형 슬래브(30)를 지지하지 않는다. 그러나 프리스트레스가 도입된 후에는 와플형 슬래브(30)를 지지하는 보(20)와 유사한 거동을 함으로써 일방향으로 배치된 와플형 슬래브(30)의 긴 변을 구속함으로써 와플형 슬래브(30)가 2방향 슬래브와 유사한 거동을 하도록 유도한다.

도 4a 내지 도 5b를 참조하면, 와플형 슬래브(30)와 프리스트레스 도입용 가로보(42)(44)의 설치가 완료된 후 와플형 슬래브(30)들을 관통하도록 피에스 강재(50)를 설치한다. 피에스 강재(50)는 와플형 슬래브(30)의 하면에 슬래브(30)의 길이방향 즉, 슬래브 지간방향으로 형성된 스템(32)을 관통하도록 배치한다. 이를 위해 와플형 슬래브(30)의 스템(32)에는 피에스 강재(50)가 삽입될 수 있도록 미리 쉬스관(미도시)을 매설한다. 피에스 강재(50)의 설치가 완료된 후 소요 프리스트레스 힘으로 피에스 강재(50)를 긴장한 다음 단부를 프리스트레스 도입용 가로보(42)(44)에 정착시킨다. 이때, 피에스 강재(50)로는 피에스 강선 또는 피에스 강연선을 사용하며, 정착방법으로는 이 분야에서 공지된 임의의 방법이 사용될 수 있 으며 피에스 강선 또는 강연선이 사용될 경우 피에스 강재와 정착장치 사이의 마찰력을 이용하여 쐐기작용으로 피에스 강재를 정착하는 쐐기식을 사용한다. 이와 같이 본 발명에 따르면 인접하는 와플형 슬래브들이 포스트텐션닝에 의해 서로 연속화되고 그 후 와플형 슬래브 상면에 철근을 배근한 후 타핑 콘크리트를 타설하면 슬래브의 시공이 완료된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 일방향으로 배치된 와플형 슬래브들에 와플형 슬래브의 지간방향으로 수직하게 피에스 강재를 배치하고 긴장함으로써 프리스트레스를 도입하였다. 이에 따라 와플형 슬래브들은 구조적으로 2방향 슬래브와 유사하게 거동할 수 있게 된다. 또한 와플형 슬래브는 그 하면에 지간방향으로 스템이 형성되고 이 스템에 필요에 따라 피에스 강재가 배치하여 와플형 슬래브를 장지간화하는데 이때 슬래브에 작용하는 불균등 하중에 의해 인접하는 슬래브가 서로 상이한 거동을 나타낼 수 있다. 그러나 본 발명에서는 인접하는 슬래브들이 피에스 강재에 의해 서로 연속되어 있으므로 불균등 하중에 의한 단차 발생과 그로 인한 균열 발생 등을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따라 포스트텐션닝으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템을 나타낸 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 도 1의 B-B선을 따라 절단한 단면도이다.

도 4a는 도 1의 "C"부분을 확대한 평면도이고 도 4b는 단면도이다.

도 5a는 도 1의 "D"부분을 확대한 평면도이고, 도 5b는 단면도이다.

도 6은 더블 티 슬래브의 보-슬래브 접합부를 나타낸 단면도이다.

도 7은 더블 티 슬래브의 슬래브-슬래브 접합부를 나타낸 단면도이다.

도 8은 본 출원인에 의해 개발된 새로운 형식의 슬래브인 와플형 슬래브를 나타낸 횡단면도이다.

도 9는 와플형 슬래브이 종단면도이다.

도 10은 와플형 슬래브와 보의 접합부를 나타낸 단면도이다.

도 11은 와플형 슬래브 간의 접합부를 나타낸 단면도이다.

Claims (3)

1. 그 길이방향 단부가 두 개의 평행한 보에 의해 지지되고 그 폭방향 단부가 서로 면접되도록 연속적으로 배치된 다수개의 와플형 슬래브;

   면접된 다수개의 와플형 슬래브에 프리스트레스를 도입하기 위해 면접된 다수개의 와플형 슬래브의 폭방향 최외측 및 중앙부에 설치되는 프리스트레스 도입용 가로보;

   와플형 슬래브들을 관통하여 프리스트레스 도입용 가로보에 정착되어 와플형 슬래브들에 프리스트레스를 도입하는 피에스 강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 포스트텐션으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템.
2. 제1 항에 있어서,

   최외측 프리스트레스 도입용 가로보는 상부에 외측으로 개방된 홈이 형성된 L자형 보이고,

   중앙부 프리스트레스 도입용 가로보는 중앙부에 홈이 형성된 U자형 보인 것을 특징으로 하는 포스트텐션으로 연속화된 와플형 슬래브 시스템.
3. 두 개의 평행한 보에 의해 지지되고 그 폭방향 단부가 서로 면접되도록 연속적으로 다수개의 와플형 슬래브를 설치하는 단계;

   면접된 다수개의 와플형 슬래브에 프리스트레스를 도입하기 위해 면접된 다 수개의 와플형 슬래브의 폭방향 최외측 및 중앙부에 프리스트레스 도입용 가로보를 설치하는 단계;

   와플형 슬래브들을 관통하도록 피에스 강재를 설치하고 소요 프리스트레스 힘으로 긴장한 후 그 단부를 프리스트레스 도입용 가로보에 정착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와플형 슬래브 시스템의 포스트텐션닝 방법.

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