KR101050321B1 - 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널 - Google Patents

구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널 Download PDF

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KR101050321B1
KR101050321B1 KR1020100138499A KR20100138499A KR101050321B1 KR 101050321 B1 KR101050321 B1 KR 101050321B1 KR 1020100138499 A KR1020100138499 A KR 1020100138499A KR 20100138499 A KR20100138499 A KR 20100138499A KR 101050321 B1 KR101050321 B1 KR 101050321B1
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bridge
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최은희
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Abstract

본원 발명은 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널에 관한 것으로 상세하게는 교량의 거더 사이에 거치되어 거푸집 역할을 하는 프리캐스트 콘크리트 패널에 있어서, 프리캐스트 방식으로 제작되는 것으로 일방향으로 길며 상면과 하면을 가진 직사각형 판형상으로 되어 있되 하면의 길이방향 일끝단에서 일정거리 이격되어 깊이가 있는 사각형상의 블럭홈이 있는 본체, 본체의 길이방향 양끝에서 일정거리 이격되어 본체의 내부에 매설되는 제1철근, 본체의 짧은방향을 따라 본체의 내부에 일정간격을 두고 수평으로 매설되는 제2철근 및 제2철근에서 본체의 하면 방향으로 수평으로 일정길이 이격되어 설치되는 제3철근으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널 { A precast concrete panel for the pitched slab of bridge }
본 발명은 프리캐스트 콘크리트 패널의 양측면 높이를 달리하고, 콘크리트 패널 하면에 블럭홈을 만들어 거더에 미치는 사하중을 감소시켜 경제성을 높이고, 본체상면에 노출되는 보강체의 높이를 제한하고 받침철근을 설치하여 슬래브 철근의 조립을 용이하게 하여 시공성을 높인 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널에 관한 것이다.
일반적으로 교량의 구조는 일정 간격을 두고 지면에 설치되는 다수의 교각과, 상기 각 인접된 교각의 상부면 간에 일정간격을 두고 수평방향으로 병렬 배치되는 거더와 상기 거더의 처짐 보강을 위해 각 인접된 거더 간에 일정 간격을 두고 직교방향으로 형성되는 크로스빔과, 상기 거더의 상부에 배치되는 슬래브로 이루어진다. 상기 거더는 철근 또는 강선을 내장하여 제작되거나 강박스 등으로 제작되어 슬래브의 중량 및 자중 등의 수직압력에 의한 응력에 견딜 수 있도록 한다.
또한, 교량의 상부공사에 해당하는 슬래브를 시공하기 위해서는 거더 사이에 거푸집을 설치하고, 그 상부에 콘크리트를 타설하여 양생한 후에는 거푸집을 해체 및 제거한다. 이와 같이 교량 상부의 슬래브를 시공하고자 할 때 거푸집 및 작업발판을 설치하여 슬래브 콘크리트를 양생한 후, 이에 사용된 거푸집 등을 제거해야 하는 공정상의 번거로움이 있어 시공상의 문제가 있었다.
최근에 시공성향상과 공기 단축에 의한 작업의 효율성을 향상시키기 위하여, 슬래브 거푸집을 대체할 패널이 사용되는데 상기 패널은 공장에 구비된 시설을 이용하여 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설/양생함으로써 패널을 기성 제작하는 프리캐스트(precast) 콘크리트 패널이다. 그러나 상기 패널은 두께가 얇아(6cm) 작은 충격에 의해서도 균열이 발생하고, 두께의 한계를 극복하기 위하여 보강근(트러스골조) 등이 과다하게 사용되어 후속철근작업의 지연 및 콘크리트 타설의 품질관리에 문제가 있다. 또한 상기 패널의 상부에 합성되어 있는 트러스 골조로 인하여 슬래브의 종방향 하부철근의 설치가 불편한 문제가 있다.
또한 거더가 강박스의 경우 이웃하는 상기 거더 사이에 단순한 평면 데크플레이트를 설치하는 경우 슬래브 구배와의 차이가 생기는 만큼 헌치를 줄 수 없어서 슬래브의 사하중이 증가되는 문제가 있다. 즉 슬래브 전체의 콘크리트 및 철근량이 증가되고 장기적으로 강박스 등의 관련 시설이 증가되어 비효율적이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명의 목적은 콘크리트 패널의 일측면과 타측면의 높이를 달리하고 하면에 블럭홈을 만들어 사하중을 감소시켜 경제성을 높이고, 상부에 돌출된 트러스골조의 높이를 제한함으로써 슬래브의 하부철근의 설치가 용이하게 하여 시공성 및 경제성을 높인 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 교량의 거더 사이에 거치되어 거푸집 역할을 하는 프리캐스트 콘크리트 패널에 있어서, 프리캐스트 방식으로 제작되는 것으로 일방향으로 길며 상면과 하면을 가진 직사각형 판형상으로 되어 있되 하면의 길이방향 끝쪽에서 일정거리 이격되어 깊이가 있는 사각형상의 블럭홈이 있는 본체, 본체의 길이방향 양끝에서 일정거리 이격되어 상기 본체의 내부에 매설되는 제1철근 및 본체의 짧은방향을 따라 본체의 내부에 일정간격을 두고 수평으로 매설되는 제2철근으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널을 제공한다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 교량의 구배에 따라 본체의 측면높이를 달리하고 본체의 하면에 블럭홈을 만들어 거더에 미치는 응력을 감소시킴으로 경제적이다.
둘째, 본 발명은 보강체의 돌출 높이를 제안함으로써 슬래브 철근의 조립을 용이하게 하여 시공성을 높였을 뿐만 아니라 이로 인하여 공기를 단축할 수 있다.
도1은 본 발명에 의한 콘크리트 패널의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도2는 도1의 측면도 및 저면도이다.
도3은 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도4는 도3의 정면도 및 측면도이다.
도5는 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 제2실시예를 나타내는 도면이다.
도6은 도5의 측면도이다.
도7은 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 제3실시예를 나타내는 도면이다.
도8은 도7의 측면도이다.
도9는 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 제4실시예를 나타내는 도면이다.
도10은 도9의 측면도이다.
도11은 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 받침철근이 설치되어 있는 도면이다.
도12는 도11의 측면도이다.
도13은 본 발명에 의한 콘크리트 패널이 교량의 거더 사이에 설치되는 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널의 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 의한 콘크리트 패널의 일실시예를 나타내는 도면이고, 도2는 도1의 측면도 및 저면도이다. 도3은 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 일실시예를 나타내는 도면이고, 도4는 도3의 정면도 및 측면도이다. 도5는 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 제2실시예를 나타내는 도면이고, 도6은 도5의 측면도이다. 도7은 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 제3실시예를 나타내는 도면이고, 도8은 도7의 측면도이다. 도9는 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 결합되는 보강체의 제4실시예를 나타내는 도면이고, 도10은 도9의 측면도이다. 도11은 본 발명에 의한 콘크리트 패널에 받침철근이 설치되어 있는 도면이고, 도12는 도11의 측면도이다. 도13은 본 발명에 의한 콘크리트 패널이 교량의 거더 사이에 설치되는 도면이다.
본원 발명은 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널에 관한 것으로 상세하게는 교량의 거더 사이에 거치되어 거푸집 역할을 하는 프리캐스트 콘크리트 패널에 있어서, 프리캐스트 방식으로 제작되는 것으로 일방향으로 길며 상면과 하면을 가진 직사각형 판형상으로 되어 있되 하면의 길이방향 일끝단에서 일정거리 이격되어 깊이가 있는 사각형상의 블럭홈이 있는 본체, 본체의 길이방향 양끝에서 일정거리 이격되어 본체 내부에 매설되는 제1철근 및 본체의 짧은방향을 따라 본체의 내부에 일정간격을 두고 수평으로 매설되는 제2철근으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또는 블럭홈과 본체의 길이방향 양측면 사이에 있는 공간에 매설되되 제2철근에서 본체의 하면 방향으로 일정간격 이격되어 제2철근과 수평으로 설치되는 제3철근을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 패널(100)은 교량의 거더(2)상에 거치되는 구조물이다. 콘크리트 패널 위에 현장타설 콘크리트가 타설되어 교량상판 즉 슬래브(200)가 만들어진다.
콘크리트 패널(100)은 프리캐스팅 방식으로 공장에서 제작된다. 콘크리트 패널(100)은 본체(110), 제1철근(130), 제2철근(140) 및 보강체(160)로 구성되어 있다. 콘크리트 패널(100)은 본체(110), 제1철근(130), 제2철근(140), 제3철근(150) 및 보강체(160)로 구성될 수도 있다.
본체(110)는 일방향으로 긴 직사각형 판형상을 가진 직육면체 형상으로서, 상면(111)과 하면(112)을 가지고 있다. 또는 본체(110)의 짧은방향 양끝은 경사지게 컷팅하여 콘크리트 패널을 이어 붙이기 할 때 그 결합을 용이하게 할 수 있으며 응력집중을 최소화할 수 있다. 또한 본체(110)의 하면(112)에는 본체(110)의 길이방향 일끝단에서 일정거리 이격되어 깊이가 있는 사각형상의 블럭홈(120)이 있다. 블럭홈(120)에 의하여 블럭홈의 두께 만큼 슬래브 면적이 감소되어 거더에 미치는 사하중이 감소된다. 따라서 기존판넬의 사용에 의한 사하중 증가에 따른 철근량, 콘크리트량 증가 및 강박스 단면증가를 획기적으로 막을 수 있다. 본체(110)를 이루는 콘크리트의 압축강도는 상기 현장타설 콘크리트의 압축강도보다 작지 않은 것이 바람직하다. 이는 본체(110)의 압축강도가 현장타설 콘크리트의 압축강도보다 큰 것이 구조적으로 안정적이고, 그 압축강도가 약할 경우에는 운반과정에서 균열이 발생할 가능성이 생기기 때문이다.
제1철근(130) 및 제2철근(140)은 본체(110)의 내부에 서로 수직되게 매설되어 있다. 제3철근(150)은 제2철근(140)과 수평으로 설치하되 블럭홈(120)과 본체(110)의 길이방향 양측면 사이에 있는 공간에 매설된다. 제1철근(130)은 보강체(160) 및 제2철근(140)을 설치할 목적으로 본체(110)의 길이방향 양끝에서 일정거리 이격되어 본체(110)의 내부에 매설된다. 제2철근(140)은 주철근으로 작용하는 응력을 직접 받기 위하여 본체(110)의 짧은방향을 따라 본체(110)의 내부에 일정간격을 두고 수평으로 매설된다. 즉 제2철근(140)의 양끝이 본체(110)의 길이방향 양끝을 향하도록 하는 방법으로 매설된다. 제3철근(150) 역시 주철근으로 작용하는 응력을 직접받기 위하여 설치되는 것으로 제2철근(140)과 함께 본체(110)에서 복철근 역할을 한다. 제1철근(130), 제2철근(140) 및 제3철근(150)은 이형철근이 사용되고, 규격과 배치간격은 구조계산에 의해 적절히 선택될 수 있다.
본원발명에서는 본체(110)의 상면(111)과 일측면이 만나는 모서리를 모따기하는 것을 특징으로 한다. 모서리를 모따기 함으로써 모서리에 응력이 집중되는 것을 막을 수 있다.
또한 본원발명에서 본체(110)는 거더(2) 위에 거치되는 일측면 높이보다 이웃하는 거더(2) 위에 거치되는 타측면의 높이가 서로 이웃하는 거더(2)들의 단차에 의해 생긴 구배에서 슬래브(200) 구배를 뺀 구배 차이만큼 높고, 본체(110)의 일측면 방향에 있는 블럭홈(120)의 일측깊이보다 본체의 타측면 방향에 있는 타측깊이가 거더들의 단차에 의해 생긴 구배에서 슬래브(200) 구배를 뺀 구배 차이만큼 높은 것을 특징으로 한다. 블럭홈(120)의 양끝면은 본체(110)의 양끝 방향으로 경사지게 설치 될 수 있다. 슬래브(200)가 구배가 있는 경우 거더(2)들도 슬래브(200) 구배에 맞추어서 구배를 주어서 시공하여야 하는데 강박스의 경우 상부면이 긴 수평이기 때문에 이웃하는 강박스와의 단차가 심하게 차이가 난다. 심한 단차에 의하여 사하중이 증가 될 수 있는데 이를 극복하기 위하여 본체(110)의 일측면과 타측면의 높이를 다르게 하여 거더(2)에 미치는 사하중을 감소시킨다. 본체(110)가 거더(2) 위에 설치될 때 본체(110)의 상면(111)은 슬래브(200)의 구배보다 적어도 더 높은 구배로 시공되어져야 한다. 예를 들면 슬래브(200)의 구배가 2%인경우 거더(2)에 설치되는 본체(110)의 상면(111) 구배는 보통 3% 이상의 구배로 맞추어서 설치되어야 한다.
본원발명에서는 본체의 길이방향과 수평되게 설치하되 하부는 본체 내부에 매설되어 제1철근과 결합되고, 상부는 본체의 상면으로 노출되는 보강체를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 보강체(160)의 상부 끝이 본체(110)의 상면으로부터 2cm~3cm로 노출되도록 하여 교량슬래브(200)의 철근 조립이 용이하다. 즉 보강체(160)를 본체(110)의 상부면에서 돌출되는 길이를 제한하여 교량슬래브(200)의 하부철근을 트러스골조에 끼우는 작업없이 보강체(160)의 상부에 얹는 방법으로 쉽게 설치할 수 있다. 보강체(160)는 패널(100)과 현장타설 콘크리트와의 결합력을 높이고, 패널(100)에 작용하는 응력에 견디는 힘을 높이는 역할을 한다. 보강체(160)는 여러가지 형태로 본체(110)와 결합될 수 있다.
보강체(160)의 일실시예는 본체(110)의 길이방향과 서로 수평되게 나란히 설치되되 하부는 본체(110)내부에 매설되고 상부는 본체(110)의 상면으로 노출되는 한쌍의 트러스철근(161) 및 한쌍의 트러스철근(161) 상부가 맞닿는 부분에 설치되는 수평철근(162)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 보강체(160)의 제2실시예는 제1실시예의 보강체(160) 중앙부분이 위로 솟구치게 만들어 전체적으로 아치형 형상으로하되 양쪽 끝 하부는 본체(110)의 내부에 매설된 제1철근(130)에 결합시키는 것을 특징으로 한다. 보강체(160)를 아치형상으로 만들더라도 본체(110)의 길이방향과는 수평을 이룬다. 보강체(160)는 수평일 때보다 아치형태 일 때가 상부하중에 견디는 힘이 매우 크다. 보강체(160)의 제3실시예는 본체(110)의 길이방향과 수평되게 나란히 설치되되 하부는 본체(110)내부에 매설되고 상부는 본체(110)의 상면에 수직으로 노출되는 트러스철근(161) 및 트러스철근(162) 상부에 설치되는 수평철근으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 교량의 거더(2) 사이가 가까운 경우 삼각형태의 트러스골조를 사용하지 않고 일자형 트러스골조를 사용하여도 작용하는 하중에 견딜 수 있으므로 비용을 절감할 수 있다. 보강체(160)의 제4실시예는 제3실시예의 보강체(160) 중앙부분이 위로 솟구치게 만들어 전체적으로 아치형 형상으로하되 양쪽 끝 하부는 본체(110)의 내부에 매설된 제1철근(130)에 결합시키는 것을 특징으로 한다. 보강체(160)의 제5실시예는 본체(110)의 길이방향과 서로 수평되게 나란히 설치되되 하부는 본체(110)내부에 매설되고 상부는 본체(110)의 상면으로 노출되는 한쌍의 트러스철근(161) 및 한쌍의 트러스철근(161) 상부가 맞닿는 부분에서부터 3cm~4cm 아래에 설치되는 수평철근(162)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 수평철근(162)이 트러스철근(161) 상부에서부터 3cm~4cm 아래에 설치되면서 패널과 현장에서 타설된 콘크리트와 합성이 더 좋다. 보강체(160)의 제6실시예는 제5실시예의 보강체(160) 중앙부분이 위로 솟구치게 만들어 전체적으로 아치형 형상으로하되 양쪽 끝 하부는 본체(110)의 내부에 매설된 제1철근(130)에 결합시키는 것을 특징으로 한다.
보강체(160)에서 부재사이의 결합은 용접 등 다양한 방법이 사용될 수 있으나 바람직하게는 얇은 철근으로 된 결속선을 사용한다.
본원 발명에서는 철근을 수직으로 한번 절곡하여 'ㄱ'형상으로 만들어 본체의 상면 일측에 설치하는 받침철근(170)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 받침철근(170)은 본체(110) 상면 일측에 하나 이상이 설치되는데 바람직하게는 4~5개가 적당하다. 받침철근(170)은 슬래브(200) 상부철근의 받침역할을 한다. 즉 슬래브(200) 상부철근이 받침철근(170) 위에 설치되고 그 후 결속선으로 단순히 묶기만 하면 됨으로 시공이 간편하다. 받침철근(170)은 이형철근이 사용되고, 규격은 구조계산에 의해 적절히 선택될 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널의 바람직한 실시예를 설시하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.
2 : 슬래브 10 : 교량
100 : 패널 110 : 본체
120 : 블럭홈 130 : 제1철근
140 : 제2철근 150 : 제3철근
160 : 보강체 170 : 받침철근
200 : 슬래브

Claims (7)

  1. 교량의 거더 사이에 거치되어 거푸집 역할을 하는 프리캐스트 콘크리트 패널에 있어서,
    프리캐스트 방식으로 제작되는 것으로 일방향으로 길며 상면과 하면을 가진 직사각형 판형상으로 되어 있되 상기 하면의 길이방향 일끝단에서 일정거리 이격되어 깊이가 있는 사각형상의 블럭홈이 있는 본체;
    상기 본체의 길이방향 양끝에서 일정길이 이격되어 상기 본체의 내부에 매설되는 제1철근;
    상기 본체의 짧은방향을 따라 상기 본체의 내부에 일정간격을 두고 수평으로 매설되는 제2철근; 및
    상기 블럭홈과 상기 본체의 길이방향 양측면 사이에 있는 공간에 매설되되 상기 제2철근에서 상기 본체의 하면 방향으로 일정간격 이격되어 상기 제2철근과 수평으로 설치되는 제3철근으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체는
    상기 거더의 위에 거치되는 일측면 높이보다 이웃하는 상기 거더 위에 거치되는 타측면의 높이가 서로 이웃하는 상기 거더들의 단차에 의해 생긴 구배에서 슬래브 구배를 뺀 구배 차이만큼 높고, 상기 본체의 일측면 방향에 있는 상기 블럭홈의 일측깊이보다 상기 본체의 타측면 방향에 있는 타측깊이가 상기 거더들의 단차에 의해 생긴 구배에서 슬래브 구배를 뺀 구배차이 만큼 높은 것을 특징으로 하는 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 본체의 길이방향과 수평되게 설치하되 하부는 상기 본체 내부에 매설되어 상기 제1철근과 결합되고, 상부는 상기 본체의 상면으로 노출되는 보강체를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강체는 중앙부분이 위로 솟구치게 만들어 전체적으로 아치형 형상으로하되 양쪽 끝 하부는 상기 본체의 내부에 매설된 상기 제1철근에 결합시키는 것을 특징으로 하는 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널.
  7. 제5항에 있어서,
    철근을 수직으로 한번 절곡하여 'ㄱ'형상으로 만들어 상기 본체의 상면 일측에 설치하는 받침철근을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구배를 가지고 있는 교량상판을 설치하기 위한 프리캐스트 콘크리트 패널.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000038794A (ja) 1998-07-22 2000-02-08 Ishikawajima Constr Materials Co Ltd プレキャスト床版
KR100579440B1 (ko) 2003-02-26 2006-05-12 전대우 거푸집-철근 일체형 피씨패널 및 그 조립구조
KR20090004053A (ko) * 2007-07-06 2009-01-12 지에스건설 주식회사 합성 슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한교량시공방법
KR20100121866A (ko) * 2009-05-11 2010-11-19 동서 피, 씨, 씨 주식회사 세트화된 배근구조를 갖는 건축 구조물용 피씨 슬래브

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