KR101220678B1 - 단면 최적화 리브 피씨슬래브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 적절한 실시형태에 따른 피씨슬래브는, 중앙부는 상부 플랜지(11)와, 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 상부 플랜지(11)의 아래쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 중앙 리브(12)로 구성되고, 양 단부는 상부 플랜지(11)와 동일한 폭을 갖는 하부 플랜지(13)와, 중앙 리브(12)의 양쪽 끝에서 각각 외측으로 연장되어 하부 플랜지(13)의 위쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 단부 리브(14)로 구성되며, 중앙부와 단부는 상부 플랜지(11)의 양쪽 끝에서 아래쪽으로 연장되어 하부 플랜지(13)와 연결되는 격벽(15)에 의해 서로 구획되고, 양 단부에는 하부 플랜지(13)와 단부 리브(14) 및 격벽(15)에 의해 둘러싸인 상부가 개방된 복수의 포켓공간(P)이 형성되며, 중앙부에는 상부 플랜지(11), 중앙 리브(12) 및 격벽(15)에 의해 둘러싸인 하부가 개방된 복수의 블럭아웃 공간(B)이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

단면 최적화 리브 피씨슬래브{Rib Optimized Slab}

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 슬래브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속된 슬래브에 작용하는 하중에 의해 발생하는 휨모멘트에 대해 콘크리트 플랜지가 압축측에 위치하여 저항하도록 중앙부에서는 상부에 두고 양 단부에서는 하부에 두어 최소의 물량으로 최적의 구조성능을 확보할 수 있도록 한 프리캐스트 콘크리트 슬래브에 관한 것이다.

프리캐스트 콘크리트란 공장에서 다양한 형태의 몰드에 타설되어 제작되는 콘크리트를 말하고 제작된 콘크리트 부재는 현장으로 운반되어 조립된다. 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete)를 간단히 피씨(PC)라고 부르며 PC를 이용하여 구조물을 건축하는 공법을 PC공법이라 한다.

국내에서 가장 널리 사용되는 PC공법은 PC복합화공법으로서 기둥, 보, 바닥판으로 이뤄지는 구조물을 PC화하는 공법이다. 바닥판으로는 다양한 종류가 개발되어 사용되고 있는데 대표적인 것으로는 더블티 슬래브(Double T Slab), 역리브 슬래브(Ribbed Slab), 중공 슬래브(Hollow Core Slab) 등이 있다.

역리브 슬래브는 리브가 슬래브 바닥 상면에 형성된 것이고 더블티 슬래브는 리브(스템)가 하면에 형성된 것으로 모두 돌출된 리브 부분에 긴장된 강선에 의해 프리스트레스가 도입되어 장기간에 효율적이며 무동바리 시공이 가능한 장점이 있다. 중공 슬래브는 내부에 연속된 중공이 형성되고 프리스트레스가 도입된 속 빈 슬래브로서 중공에 의한 단열성능, 차음성능 및 내화성능이 우수하다는 장점이 있다.

그러나 더블티 슬래브의 경우 슬래브 전체 길이에 걸쳐 상부에만 플랜지가 형성되고 역리브 슬래브는 하부에만 플랜지가 형성되며 중공 슬래브의 경우 상부와 하부에 모두 플랜지가 형성된 구조로서 정, 부모멘트에 효율적으로 저항하는 단면형태라고 보기 어렵다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제10-0340115호 '티형 PC 슬래브 댑단부 및 이를 이용하여 구조물을 축조하는 방법'(특허문헌 1)이 있다.

상기 배경기술에서는 PC 보에 지지되는 플랜지 양 단부의 두께를 중간부의 두께보다 두껍게 하고 웨브 전체 길이를 상기 플랜지의 양 단부로부터 안쪽으로 일정길이 만큼 들어온 위치에 형성시켜 상기 플랜지의 양 단부에 형상의 댑을 형성한 티형 PC 슬래브 댑단부를 제시한다. 이에 따라 전단력에 의한 댑모서리 응력집중을 복잡한 철근배근으로 해결한 기존의 댑과는 달리 콘크리트 유효단면을 크게 함으로써 전단강도를 개선할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 배경기술은 종래의 더블티 슬래브와 마찬가지로 전체 길이에 걸쳐 상부에만 플랜지가 형성된 단면으로서 양 단부에 발생하는 부모멘트에 대해 효과적으로 저항할 수 없다는 단점을 가질 수 있다.

특허등록 제10-0340115호 '티형 PC 슬래브 댑단부 및 이를 이용하여 구조물을 축조하는 방법'

본 발명은 종래의 리브드 슬래브, 더블티 슬래브 및 중공 슬래브가 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단부가 연속된 슬래브 시스템에 적용되어 슬래브에 작용하는 정, 부모멘트에 효과적으로 대응하는 효율적인 단면의 PC 슬래브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따른 피씨슬래브는, 중앙부는 상부 플랜지와, 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 상부 플랜지의 아래쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 중앙 리브로 구성되고, 양 단부는 상부 플랜지와 동일한 폭을 갖는 하부 플랜지와, 중앙 리브의 양쪽 끝에서 각각 외측으로 연장되어 하부 플랜지의 위쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 단부 리브로 구성되며, 중앙부와 단부는 상부 플랜지의 양쪽 끝에서 아래쪽으로 연장되어 하부 플랜지와 연결되는 격벽에 의해 서로 구획되고, 양 단부에는 하부 플랜지와 단부 리브 및 격벽에 의해 둘러싸인 상부가 개방된 복수의 포켓공간이 형성되며, 중앙부에는 상부 플랜지, 중앙 리브 및 격벽에 의해 둘러싸인 하부가 개방된 복수의 블록아웃 공간이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 중앙 리브와 단부 리브의 전체 길이에 걸쳐 높이방향으로 전단철근이 배근된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 전단철근은 서로 평행한 2개의 이웃하는 수직부재 중 일측의 상단과 타측의 하단을 경사부재로 연결한 형상이 되도록 단일의 철근을 절곡하여 구성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 전단철근의 수직부와 경사부의 상단 접합부는 단부 리브 및 상부 슬래브 위쪽으로 노출되도록 설치된다.

본 발명에 따른 PC 슬래브는 단부가 연속된 슬래브에 발생하는 중앙부의 정모멘트에 의해 발생하는 압축력에 대해 상부 플랜지가 저항하고, 양 단부의 부모멘트에 의해 발생하는 압축력에 대해서는 하부 플랜지가 저항하도록 즉, 연속된 슬래브에 작용하는 하중에 의해 발생하는 휨모멘트에 대해 콘크리트 플랜지가 압축측에 위치하여 저항하도록, 중앙부에는 상부 플랜지만 그리고 양 단부에는 하부 플랜지만 형성한 효율적인 단면형태를 제공한다. 즉, 종래 PC 슬래브의 불필요한 플랜지를 제거하여 최적의 구조성능을 확보하도록 하도록 하면서 물량 절감이 가능하고 중공부의 스티로폼을 배제하여 원가 절감 및 생산성 향상에 기여할 수 있다.

또한 양 단부에 전단력에 효율적으로 저항하기 위한 하부 플랜지 형성 및 각 리브에 전단철근을 배치하여 전단저항에 대한 효율성이 극대화된다.

또한 다양한 스팬의 변화에 대하여 몰드를 쉽게 재사용할 수 있게 하여 부재의 대량생산이 가능하고 PC부재 생산원가를 획기적으로 절감시킬 수 있으며 단부의 내부 몰드에 길이조절이 가능하도록 가변성을 주어 부재의 길이변화에 따른 사용성이 증대된다.

또한 슬래브-보 접합상세에서는 두 부재간에 긴장재 설치 및 긴장력을 도입하여 균열제어, 이음부의 누수방지 등 두 부재간의 일체성 형상을 극대화시킬 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 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 단면 최적화 리브 PC 슬래브의 원리를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 PC 슬래브를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이며, 도 4는 B-B선을 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 C-C선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 PC슬래브의 중앙부 하부에 형성된 블록아웃 공간의 다양한 형상을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 PC슬래브의 리브에 전단철근이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 8은 공장 제작 시 몰드를 이용해 본 발명에 따른 PC슬래브의 길이 및 두께를 조절하는 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 PC슬래브와 역T형 PC보의 접합부를 나타낸 단면도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 최적화된 리브를 갖는 PC 슬래브의 원리를 나타낸 개념도이다.

도 1 (a)의 휨모멘트도에서 보듯이 양 단부가 연속된 PC 슬래브의 중앙부(B구간)에는 정모멘트가, 양 단부(A구간)에는 부모멘트가 각각 발생하므로, (b)의 모식도와 같이 PC 슬래브의 단면은 중앙부에서는 플랜지가 상부에 형성되고 양 단부에서는 하부에 형성된 형태가 구조적으로 효율적인 단면이 된다. 따라서 본 발명에서는 (c)의 단면도에서와 같이 박스형 중공이 형성된 PC 슬래브에서 양 단부의 상부 플랜지를 제거하고 중앙부의 하부 플랜지를 제거하여 결과적으로 발생하는 휨모멘트에 대응하여 플랜지가 압축력을 받도록 단면을 형성된 구조가 된다.

도 2는 본 발명에 따른 PC 슬래브를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이며, 도 4는 B-B선을 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 C-C선을 따라 절단한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 PC 슬래브(10)의 중앙부는, 도 3에 도시된 것처럼, 상부 플랜지(11)와, 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 상부 플랜지(11)의 아래쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 중앙 리브(12)로 구성되고, 양 단부는, 도 4에 도시된 것처럼, 하부 플랜지(13)와, 중앙 리브(12)의 양쪽 끝에서 각각 외측으로 연장되어 하부 플랜지(13)의 위쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 단부 리브(14)로 구성되며, 도 5에서와 같이, 상부 플랜지(11)의 양쪽 끝에서 아래쪽으로 연장되고 하부 플랜지(13)와 연결되어 중앙 리브(12) 사이의 일측면 및 단부 리브(14) 사이의 일측면을 폐쇄하는 격벽(15)에 의해 PC 슬래브의 중앙부와 단부로 구획된다.

본 발명에서 리브는 슬래브 전체 길이에 걸쳐 일체로 형성된 것으로 설명의 편의를 위해 격벽(15) 사이의 리브 부분은 중앙 리브(12)라 하고 격벽(15) 외측의 리브 부분은 단부 리브(14)로 구분하여 부른다.

따라서 본 발명에 따른 PC 슬래브(10)의 양 단부에는 하부 플랜지(13)와 단부 리브(14) 및 격벽(15)에 의해 둘러싸인 상부가 개방된 복수의 포켓공간(P)이 형성되고 중앙부에는 상부 플랜지(11), 중앙 리브(12) 및 격벽(15)에 의해 둘러싸인 하부가 개방된 복수의 블럭아웃 공간(B)이 형성된다. 포켓공간(P)과 블럭아웃 공간(B)에 의해 콘크리트 량 및 PC 슬래브(10)의 중량을 크게 저감시킬 수 있게 매우 경제적이며 양중부하의 감소로 현장작업성이 향상된다. 양 단부에 형성된 포켓공간(P)은 후술하는 것처럼 콘크리트가 채워지게 되며 그에 따라 슬래브의 연속성을 확보할 수 있다.

도면에서는 4개의 중앙 리브(12)와 단부 리브(14)가 형성되어 3개의 포켓공간(P)과 블럭아웃 공간(B)이 형성된 것으로 도시하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 PC 슬래브(10)의 폭과 길이에 따라 리브(12,14)의 개수는 적절히 증감될 수 있다.

블럭아웃 공간(B)은 구조적으로 비효율적인 부분을 제거하여 중량을 절감할 목적으로 형성되는 것으로 그 형상에는 특별한 제한이 없고 도 6에 도시된 것과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다. 그리고 블럭아웃 공간(B)의 형상에 따라 복수의 중앙 리브(12)는 서로 같거나 다른 길이가 되고 격벽(14)의 두께 또한 변경될 수 있다.

PC 슬래브가 장지간 및 고하중용으로 사용될 경우, 휨모멘트에 대한 저항성능 뿐만 아니라 전단력에 대한 저항성능도 설계 시 중요한 고려요소가 된다. 따라서 본 발명에서는 휨모멘트에 대한 저항성을 높이기 위해 리브(12,14)에 긴장된 강선(미도시)을 통해 프리스트레스를 도입하고, 전단력에 저항하는 요소인 리브(12,14)의 구조 안정성을 확보하기 위해 리브(12,14)에 전단철근(16)을 높이방향으로 배근하여 전단력에 효과적으로 저항하도록 하였다.

본 발명에서 전단철근(16)은 중앙 리브(12)와 단부 리브(14)의 전체 길이에 걸쳐 연속적으로 배근되고 바람직하게는 도 7에 도시된 것과 같이 단일의 철근을 절곡하여 수직부(161)와 경사부(162)가 연속적으로 형성된 트러스 형상으로 배근한다. 구체적으로 전단철근(16)은 서로 이웃하는 2개의 수직부재(161) 일측의 상단과 타측의 하단을 경사부재(162)로 연결한 형상 즉, N자가 연속적으로 반복되는 형상이 되고 수직부(161)와 경사부(162)의 상단 접합부는 단부 리브(14)의 상면 및 상부 슬래브(11) 위쪽으로 노출되도록 설치하여 덧침콘크리트(20)와 PC 슬래브(10)가 일체로 합성되도록 하는 전단연결재로 활용하고 또한 양중 시에는 양중고리로 활용하여 별도로 양중고리를 설치할 필요가 없게 한다.

이처럼 전단철근(16)의 형상을 서로 이웃하는 2개의 수직부재(161) 일측의 상단과 타측의 하단을 경사부재(162)로 연결한 형상으로 함으로써 도 7에서와 같이 전단균열면에 대해 전단철근(16)의 경사부재(162) 및 수직부재(161)가 모두 경사균열에 대해 유효하게 작용함으로써 추가적인 전단보강철근이 필요치 않게 되는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 PC 슬래브(10)는 격벽(15)에 의해 중앙부와 양 단부가 구획되고 중앙부에서는 상부에만 플랜지가 단부에서는 하부에만 형성되도록 한 단면 구조로써 설계변경에 따른 길이변화 시 추가적인 몰드 제작 없이 유연하게 대처할 수 있는 장점이 있다,

도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 PC 슬래브(10)의 제조를 위해 단부 내부몰드(m1), 단부 외측몰드(m2), 중앙부 내부몰드(m3) 등 부재 제작 시 길이변화 및 두께변화에 유리한 몰드가 사용되고, (b)에서와 같이 슬래브의 길이변화 시 단부 외측몰드(m2)를 이동시켜 대응할 수 있고 부분적인 슬래브 두께의 변화 시 (c)에서와 같이 단부 내부몰드(m1)를 통해 대응할 수 있다. 따라서 기존의 슬래브 공법과 달리 슬래브 몰드를 추가 제작하는 경우가 감소하여 경제성이 획기적으로 증가한다.

한편, 본 발명에 따른 PC 슬래브(10)는 단부에 포켓공간(P)이 형성되고 또한 격벽(15)이 형성되어 있어 이들을 이용해 PC 보에 의해 단절된 이웃하는 2개의 PC 슬래브 사이의 연속성을 확보할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 PC 슬래브와 PC 보의 접합부를 도시한 단면도로써, 역T형 PC 보(40)의 양측에 거치된 본 발명에 따른 PC 슬래브(10)는 보(40)를 관통하는 긴장재(50)에 의해 서로 연결됨으로써 슬래브-보 접합부의 균열이 제어되며 누수가 방지되고 일체성이 향상된다. 특히 본 발명에서는 PC 슬래브(10)의 끝에서 내측으로 일정 거리 이격된 위치에 격벽(15)이 형성되어 있어 이 격벽(15)을 보(40)의 양측에 거치된 PC 슬래브(10)를 연결하는 긴장재(50)의 정착면으로 활용할 수 있고 또한 블럭아웃 공간(B)을 통해 긴장재(50)의 긴장 및 정착작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

그리고 긴장재(50)를 긴장 정착하여 PC 슬래브(10)를 서로 일체로 연결된 상태에서 덧침 콘크리트(20)를 타설하게 되고 이때 포켓공간(P)에 콘크리트가 채워져 부모멘트에 효과적으로 저항하게 되고 PC 슬래브의 연속성을 확보할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: PC 슬래브
11: 상부 플랜지
12: 중앙 리브
13: 하부 플랜지
14: 단부 리브
15: 격벽
16: 전단철근
20: 덧침 콘크리트

Claims (4)

1. 중앙부는 상부 플랜지(11)와, 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 상부 플랜지(11)의 아래쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 중앙 리브(12)로 구성되고,
   양 단부는 상부 플랜지(11)와 동일한 폭을 갖는 하부 플랜지(13)와, 중앙 리브(12)의 양쪽 끝에서 각각 외측으로 연장되어 하부 플랜지(13)의 위쪽으로 돌출되게 형성된 복수의 단부 리브(14)로 구성되며,
   중앙부와 단부는 상부 플랜지(11)의 양쪽 끝에서 아래쪽으로 연장되어 하부 플랜지(13)와 연결되는 격벽(15)에 의해 서로 구획되고,
   양 단부에는 하부 플랜지(13)와 단부 리브(14) 및 격벽(15)에 의해 둘러싸인 상부가 개방된 복수의 포켓공간(P)이 형성되며,
   중앙부에는 상부 플랜지(11), 중앙 리브(12) 및 격벽(15)에 의해 둘러싸인 하부가 개방된 복수의 블럭아웃 공간(B)이 형성된 것을 특징으로 하는 단면 최적화 리브 피씨슬래브.
2. 제1항에 있어서,
   중앙 리브(12)와 단부 리브(14)의 전체 길이에 걸쳐 높이방향으로 전단철근(16)이 배근된 것을 특징으로 하는 단면 최적화 리브 피씨슬래브.
3. 제2항에 있어서,
   전단철근(16)은 서로 평행한 2개의 이웃하는 수직부재(161) 중 일측의 상단과 타측의 하단을 경사부재(162)로 연결한 형상이 되도록 단일의 철근을 절곡한 것을 특징으로 하는 단면 최적화 리브 피씨슬래브.
4. 제3항에 있어서,
   전단철근(16)의 수직부(161)와 경사부(162)의 상단 접합부는 단부 리브(14) 및 상부 슬래브(11) 위쪽으로 노출되도록 설치된 것을 특징으로 하는 단면 최적화 리브 피씨슬래브.

Images