KR101531626B1

KR101531626B1 - 피씨(Precast concrete) 합성슬래브용 전단 보강 부재

Info

Publication number: KR101531626B1
Application number: KR1020140131768A
Authority: KR
Inventors: 강태성; 이진섭; 정기롱; 김희석
Original assignee: 주식회사 네비엔
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-06-24
Also published as: KR20150067012A

Abstract

본 발명은, 피씨(Precast concrete) 합성슬래브의 전단력 보강 및 합성효과 증진을 위해 구비되는 전단 보강 부재에 관한 것으로, 상기 전단 보강 부재는, 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향을 따라 적어도 두 개 이상 상호 이격되어 배치되며, 상측에서 하측으로 갈수록 경사져 일부는 상기 피씨 합성슬래브에 매립되고 나머지 일부는 상기 피씨 합성슬래브의 상측으로 돌출되며, 상기 매립되는 부분이 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향 중심을 향하여 동일한 경사각도 또는 상호 대칭되는 경사 각도를 갖도록 배치되는 경사부재들; 및 상기 피씨 합성슬래브의 상면을 기준으로 상측 또는 하측 중 어느 한 측에 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향을 따라 길게 배치되며, 상기 경사부재들과 연결되는 철근부재를 포함하며, 상기 각 경사부재는, 직선부; 및 상기 직선부의 양 단부 중 어느 일 단부로부터 일체로 연장되어 상기 철근부재가 관통하여 배치될 수 있도록 폐루프 형상으로 절곡 형성되는 절곡부를 포함한다.

Description

피씨(Precast concrete) 합성슬래브용 전단 보강 부재{Shear reinforcement member for precast concrete composite slab}

본 발명은 피씨(Precast concrete) 합성슬래브용 전단 보강 부재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축물을 시공하기 위해 미리 제작되는 프리캐스트 콘크리트 슬래브(이하, 피씨 합성슬래브)의 전단력을 보강하는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재에 관한 것이다.

최근 물류센터, 아파트형 공장, 대형 지하주차장에 적용이 확대되고 있는 프리캐스트 콘크리트 공법에 있어서, 전체 건축 구조물 중 피씨(Precast concrete) 슬래브가 차지하고 있는 비중은 약 40 내지 50%에 달한다. 대부분의 피씨 합성슬래브는 공장에서 제작된 것으로, 현장에서 상기 피씨 합성슬래브를 설치한 후 상기 피씨 합성슬래브 상부에 콘크리트를 타설하여 합성시키는 복합과 공법을 주로 사용하고 있다.

여기서 상기 피씨 합성슬래브와 현장타설 콘크리트 사이에는 전단 연결재 매입이나 시어코터 성형 등을 통해 상기 피씨 합성슬래브와 현장타설 콘크리트의 일체화를 도모한다. 자동화 설비에 의해 롱 라인으로 생산되는 중공(hollow core) 슬래브나 역 리브드(inverted ribbed) 슬래브 등을 제외한 대부분의 T 형상의 피씨 합성슬래브는 슬래브의 전 길이에 걸쳐서 래티스 형상의 원형 경사부재를 배치하여 전단 보강 부재를 대신하는 경우가 대부분이다.

종래의 Lattice 타입은 경사 각도가 70°내지 80°이다. 그런데 Lattice 타입의 경우 경사 방향이 전단 균열과 동일한 방향으로 전단 보강 부재가 형성되어 전단력에 저항하지 못하는 경우가 있다. 종래의 N 타입은 경사 각도가 48°내지 50° 이다. 종래 N 타입의 경우, 전단력에 저항할 수 있으나, 전단 보강 부재의 형태의 특성 상 사용되는 철근의 양이 많아 비용이 부담될 수밖에 없다.

이와 같이 피씨 합성슬래브에 사용되는 전단 보강 부재는 제조원가상 비율이 15%에 달하는데, 국내의 현행 기준과 미국의 PCI 기준이 상이하고 또 정확한 수평 전단력의 분포에 따른 배근 적용이 어려워, 피씨 합성슬래브 제작 시 전단 보강 부재가 실제 필요한 양 이상으로 과다 배근되거나 그 형상이 효율적이지 못한 경우가 많다. 또한 실질적으로 피씨 합성슬래브의 취약한 부분은 충분히 보강되니 못하는 문제점이 있다.

대한민국등록특허공보 제10-1240409호

본 발명은 건축물을 시공하기 위해 미리 제작되는 프리캐스트 콘크리트 슬래브(이하, 피씨 합성슬래브)의 전단력을 보강하는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 피씨(Precast concrete) 합성슬래브의 전단력 보강 및 합성효과 증진을 위해 구비되는 전단 보강 부재에 있어서, 상기 전단 보강 부재는, 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향을 따라 적어도 두 개 이상 상호 이격되어 배치되며, 상측에서 하측으로 갈수록 경사져 일부는 상기 피씨 합성슬래브에 매립되고 나머지 일부는 상기 피씨 합성슬래브의 상측으로 돌출되며, 상기 매립되는 부분이 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향 중심을 향하여 동일한 경사각도 또는 상호 대칭되는 경사 각도를 갖도록 배치되는 경사부재들; 및 상기 피씨 합성슬래브의 상면을 기준으로 상측 또는 하측 중 어느 한 측에 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향을 따라 길게 배치되며, 상기 경사부재들과 연결되는 철근부재를 포함하며, 상기 각 경사부재는, 직선부; 및 상기 직선부의 양 단부 중 어느 일 단부로부터 일체로 연장되어 상기 철근부재가 관통하여 배치될 수 있도록 폐루프 형상으로 절곡 형성되는 절곡부를 포함하는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재를 제공한다.

본 발명에 따른 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 전단 보강 부재는 전단 균열이 발생할 수 있는 모든 방향에 대한 전단 저항력을 가질 수 있어 전단 보강 부재로 사용되는 경사부재의 양을 최소한으로 줄일 수 있다. 따라서 경사부재 사용량에 따른 비용 절감의 효과를 가질 수 있다.

둘째, 상기 전단 보강 부재의 상기 경사부재들의 경사 각도가 상기 전단 보강 부재가 구비되는 피씨 합성슬래브의 두께에 영향을 받지 않고 항상 일정한 경사 각도를 유지하기 때문에 상기 전단 보강 부재의 제작성이 향상되는 효과를 가질 수 있다. 즉, 피씨 합성슬래브의 두께와 상관없이 경사부재들의 최적배치가 가능하고, 상기 피씨 합성슬래브에 가해지는 모든 전단력에 대한 전단 저항력이 우수하기 때문에 경사부재들의 이격 간격을 종래보다 증가시켜 경사부재 사용량을 절감하는 효과를 가질 수 있다.

셋째, 철근부재가 절곡부를 관통하여 배치된 상태로 피씨 합성슬래브가 제작되거나, 피씨 합성슬래브 상에 토핑 콘크리트가 타설되므로 전단 보강 부재 및 피씨 합성슬래브 또는 토핑 콘크리트에 의해 제작되는 구조물과의 일체성이 향상되어 외부하중에 대한 저항력이 향상된다. 특히, 절곡부에 의해 토핑 콘크리트와의 수평 전단응력이 증가하여 보다 높은 하중에 저항하는 효과를 가질 수 있다.

넷째, 경사부재와 철근부재를 용접 등에 의해 고정시키지 않기 때문에 열에 의한 손실이 방지되는 효과를 가질 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단 보강 부재가 피씨 합성슬래브에 적용된 예가 도시된 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단 보강 부재가 도시된 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 전단 보강 부재가 도시된 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재가 도시된 정면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재가 도시된 정면도이다.
도 7 및 도 8은 도 3에 따른 전단 보강 부재의 피씨 합성슬래브에 대한 배치예가 도시된 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재가 피씨 합성슬래브에 적용된 예가 도시된 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재가 도시된 사시도이다.
도 12는 도 11에 따른 전단 보강 부재가 도시된 정면도이다.
도 13은 도 11에 따른 전단 보강 부재의 다른 형태가 도시된 정면도이다.
도 14는 종래의 전단 보강 부재와 본 발명의 전단 보강 부재를 비교한 것이다.
도 15 및 도 16은 도 11에 따른 전단 보강 부재의 피씨 합성슬래브에 대한 배치예가 도시된 단면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재가 도시된 것이다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재에 대해 도시되어 있다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전단 보강 부재(200)은 피씨(PC) 합성슬래브(1)에 구비되어 상기 피씨 합성슬래브(1)의 수평 전단력에 저항할 수 있는 강성을 보강하는 역할을 하는 것이다. 상기 피씨 합성슬래브(1)에 대해 간단히 살펴보면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 피씨 합성슬래브(1)는 중량을 감소시키기 위해 내부에 중공이 형성된다. 상기 중공은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향을 따라 길게 연장되어 형성될 수 있거나, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향을 따라 설정된 길이만큼만 연장 형성된 상기 중공이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향을 따라 이격되면서 형성될 수도 있다. 이러한 상기 중공은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 횡 방향을 따라 설정 간격만큼 상호 이격되어 복수 개 형성될 수 있다.

상기 피씨 합성슬래브(1)는 고유동 콘크리트를 사용하여 제작하며, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 기초 골조를 이루도록 와이어 메쉬(3, 일부 생략)가 구비되어 있다. 그리고 상기 피씨 합성슬래브(1)의 강도를 보강하기 위해 상기 피씨 합성슬래브(1)에 프리스트레스를 가할 수 있는 강연선을 구비한다. 상기와 같은 피씨 합성슬래브(1)에 상기 전단 보강 부재(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피씨 합성슬래브(1)에 형성된 중공들 사이에 구비된다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 보면, 상기 전단 보강 부재(200)은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 전단력을 보강하도록 구비된다. 상기 전단 보강 부재(200)은 경사부재(210)들 및 철근부재(230, 250)을 포함한다. 상기 각 경사부재(210)은 철재(예, 철근)로 형성된다. 상기 경사부재(210)로 사용되는 철재는 다양한 종류의 철근이 사용될 수 있으며, 일반적으로 고장력 철근을 사용한다.

상기 전단 보강 부재(200)의 상기 경사부재(210)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향을 따라 적어도 두 개 이상 상호 이격되어 배치된다. 상기 각 경사부재(210)은 상측에서 하측으로 갈수록 경사져 일부는 상기 피씨 합성슬래브(1)에 매립되고, 나머지 일부는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측으로 돌출된다. 특히, 상기 경사부재(210)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)에 매립되는 부분들이 상기 피씨 합성슬래브(1)이 종 방향 중심을 향하도록 배치된다. 보다 구체적으로는 상기 경사부재(210)들이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향 중심을 향하여 동일한 경사각도 또는 상호 대칭되는 경사각도를 갖도록 배치된다.

상기 경사부재(210)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측으로 돌출된 부분들이 건축물의 시공 시, 상기 피씨 합성슬래브(1) 상에 타설되는 콘크리트(7)(이하, 토핑 콘크리트)와 상기 피씨 합성슬래브(1)의 결합력을 향상시키는 역할을 한다.

상기 경사부재(210)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)에 투영되면, 투영된 부분들이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향과 동일한 방향을 이룬다. 상기 경사부재(210)은 후술되는 상기 철근부재(230, 250)을 기준으로 20° 내지 80°°위에서 경사각도(θ)를 가지며, 바람직하게는 45°의 경사각도(θ)를 갖도록 배치된다. 상기 경사부재(210)들의 경사각도(θ)는 모두 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 전술한 바와 같이, 상기 경사부재(210)이 45°의 경사 각도를 가지면, 상기 경사부재(210)들은 모든 방향의 전단력에 대한 저항력을 갖는다.

상기 경사부재(210)들은 설정 간격만큼 상호 이격되어 배치되는데, 상기 경사부재(210)들의 이격 간격은 등 간격일 수도 있고, 비등간격일 수도 있다. 예를 들어 상기 이웃하는 경사부재(210)들이 모두 100mm의 이격 간격으로 배치될 수도 있고, 100 내지 400mm의 범위에서 다양한 이격 거리로 배치될 수도 있다.

상기 각 경사부재(210)은 직선부(211) 및 절곡부(213, 215)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 상기 경사부재(210)들은 상측에서 하측으로 갈수록 경사지는데, 보다 구체적으로는 상기 직선부(211)이 상측에서 하측으로 향할수록 경사지는 것이다. 상기 절곡부(213, 215)는 상기 직선부(211)의 양 단부 중 어느 일 단부로부터 일체로 연장되어 폐루프 형상으로 절곡되어 형성된다. 상기 절곡부(213, 215)는 상기 직선부(211)의 양 단부 중 적어도 어느 일 단부에 형성되는 것이나, 본 실시예에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 직선부(211)의 양 단부에 각각 형성된 것을 예로 들어 설명한다. 따라서 이하에서는 제1 절곡부(213) 및 제2 절곡부(215)를 병행하여 기재한다.

상기 절곡부(213, 215)는 후술되는 상기 철근부재(230, 250)과 상기 경사부재(210)을 연결하는 역할을 한다. 전술에서 상기 절곡부(213, 215)는 폐루프 형상으로 형성된다고 기재 하였는데, 예를 들어 "O"자와 같은 형상으로 절곡되어 형성된다. 폐루프의 형상으로 형성되는 상기 절곡부(213, 215)를 상기 철근부재(230, 250)이 관통하여 상기 경사부재(210)과 상기 철근부재(230, 250)이 연결되는 것이다.

상기 철근부재(230, 250)은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면을 기준으로 상측 또는 하측 중 어느 한 측에 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향을 따라 길게 배치된다. 즉, 상기 철근부재는 하나만 구비될 수도 있고, 두 개가 구비될 수도 있다. 본 실시예에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면을 기준으로 상측 및 하측 모두에 상기 철근부재(230, 250)이 배치되어 두 개 구비되는 것을 예로 들어 설명한다. 따라서 이하에서는 제1 철근부재(230) 및 제2 철근부재(250)을 병행하여 기재한다. 상기 철근부재(230, 250)은 상기 경사부재(210)과 마찬가지로 다양한 종류의 철재가 사용될 수 있으며, 일반적으로 고장력 철근이 사용된다.

상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면으로 기준으로 하측에 배치되는 상기 제2 철근부재(250)은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 골조를 구성하는 철근들 중 어느 하나이거나, 이와 별개의 철근일 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향을 따라 상호 이격되어 배치되는 상기 경사부재(210)들의 상기 절곡부(215)들을 상기 제2 철근부재(250)이 관통하여 배치되며 상기 전단 보강 부재(210)의 일부를 형성한다.

이러한 상기 전단 보강 부재(210)의 일부를 상기 피씨 합성슬래브(1)의 골조에 배치한 후, 콘크리트를 타설하면 상기 피씨 합성슬래브(1)가 제작된다. 이와 같이, 제2 철근부재(250)을 포함하는 상기 전단 보강 부재(210)의 일부는 상기 제2 철근부재(250)이 상기 경사부재(210)의 상기 절곡부(215)를 관통하며 배치된 상태로 형성된 후, 타설된 콘크리트가 양생되면서 고정되기 때문에 상기 전단 보강 부재(210)과 상기 피씨 합성슬래브(1)의 일체성이 향상된다. 이때 상기 피씨 합성슬래브(1)에 외부 하중이 가중되면 상기 전단 보강 부재(210)과 상기 피씨 합성슬래브(1)가 별도로 거동하지 않고 일체로 거동되기 때문에 외부 하중에 저항하는 힘이 향상되는 효과를 갖게 된다.

상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면을 기준으로 상측에 배치되는 상기 제1 철근부재(230)은 상기 피씨 합성슬래브(1) 상에 타설되는 토핑 콘크리트에 의해 제작되는 구조물의 골조를 이루는 철근들 중 어느 하나이거나, 별개의 철근일 수 있다. 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면을 기준으로 상측에 배치되는 상기 제1 철근부재(230)도 상기 경사부재(210)들의 상기 절곡부(213)들을 관통하여 배치되면 완성된 상기 전단 보강 부재(200)로 형성된다.

상기 제1 철근부재(230)이 상기 전단 보강 부재(200)의 상기 절곡부(213)들을 관통하면서 배치된 상태에서 상기 피씨 합성슬래브(1) 상에 토핑 콘크리트가 타설되면, 전술한 바와 같이 상기 토핑 콘크리트가 양생되면서 제작되는 구조물과 상기 전단 보강 부재(200)의 일체성이 향상된다. 특히, 상기 경사부재(210)의 상기 절곡부(213)에 의해 상기 토핑 콘크리트로 제작된 구조물 대한 수평 전단응력이 향상되어 구조적으로 보다 높은 하중에 저항하는 효과를 가질 수 있다.

특히, 전술한 바와 같이 형성되는 상기 전단 보강 부재(200)은 상기 철근부재(230, 250)을 상기 경사부재(210)과 용접에 의해 고정시키는 것이 아니라, 전술한 바와 같이 상기 경사부재(210)의 상기 절곡부(213, 215)를 관통하여 배치하기 때문에 철근부재(230, 250)과 경사부재(210)의 용접에 의한 손실을 방지하는 효과를 가질 수 있다. 그러나 상기 철근부재(230, 250)를 상기 경사부재(210)의 절곡부(213, 215)에 관통하여 배치하고 용접하지 않는 것은 한정되는 것이 아니며, 상기 제1 철근부재(230) 또는 상기 제2 철근부재(250) 중 어느 하나는 지지력 확보를 위해 상기 경사부재(210)와 용접하여 고정시킬 수도 있다.

한편, 상기 전단 보강 부재(200)은 보조 고정부재(240)을 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 철근부재(230, 250)은 상기 경사부재(210)들과 용접 등에 의해 고정되지 않고, 상기 철근부재(230, 250)이 상기 경사부재(210)의 상기 절곡부(213, 215)를 관통하며 배치되기만 한다. 상기 보조 고정부재(240)은 상기 철근부재(230, 250)들과 마찬가지로 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향을 따라 길게 연장되며, 상기 각 경사부재(210)의 직선부(211)에 연결되어 상기 경사부재(210)들이 경사 각도를 유지할 수 있도록 고정하는 역할을 한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 전단 보강 부재(200a, 200b)이 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 상기 전단 보강 부재(200a, 200b)은 전술한 일 실시예에 다른 상기 전단 보강 부재(200)과 구성 요소에 있어 차이가 있을 뿐이며, 각 구성요소는 상기 전단 보강 부재(200)과 동일하므로 각 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 5에 도시된 상기 전단 보강 부재(200a)는 하나의 철근부재(230)만 포함된 구성이다. 전술에서 상기 철근부재는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면을 기준으로 상측 또는 하측 중 어느 하나에 배치된다고 기재한 바와 같이, 도 5에 도시된 상기 전단 보강 부재(200a)에서는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면을 기준으로 상측에 배치되는 상기 제1 철근부재(230)만 포함된다. 이러한 전단 보강 부재(200a)는 상기 토핑 콘크리트로 제작되는 구조물의 전단력을 특히 더 보강해야 할 필요가 있을 때 사용된다.

도 6에 도시된 상기 전단 보강 부재(200b)도 하나의 철근부재(250)만 포함된 구성으로 본 실시예에서는 도 5에 도시된 상기 전단 보강 부재(200a)과 반대로 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상면을 기준으로 하측에 배치되는 상기 제2 철근부재(250)만을 포함한다. 이러한 전단 보강 부재(200b)는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 전단력을 특히 더 보강해야할 필요가 있을 때 사용된다.

도 5 및 도 6에 도시된 상기 전단 보강 부재(200a, 200b)는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 전단력을 특히 더 보강할 필요가 있거나, 상기 피씨 합성슬래브(1) 상에 타설되는 상기 토핑 콘크리트에 의해 제작되는 구조물의 전단력을 특히 더 보강할 필요가 있을 때 선택적으로 사용될 수 있다.

도 7 및 도 8에는 상기 전단 보강 부재(200)의 배치에 따른 다양한 실시 형태가 도시되어 있다. 도 7을 참조하여 보면, 상기 전단 보강 부재(200)은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향 중심으로부터 설정된 간격만큼 이격된 위치로부터 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향과 나란한 방향으로 배치하여 구비된다. 이때, 상기 경사부재(210)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향 중심을 향해 경사져 배치되어 있다. 이러한 상기 전단 보강 부재(200)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향 중심을 기준으로 상호 대칭되어 더 구비될 수 있다. 도 7에 도시된 상기 전단 보강 부재(200)은 각각 모듈화되어 복수 개 구비되므로, 구비되는 개수 및 위치 등의 수정이 용이한 장점을 갖는다.

도 8을 참조하여 보면, 상기 전단 보강 부재는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향과 나란하게 배치되어 구비된다. 다만 도 8에 도시된 상기 전단 보강 부재의 상기 경사부재(210)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향 중심을 기준으로 상기 피씨 합성슬래브(1)의 일단을 향한 방향으로 배치되는 상기 경사부재(210)들과, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향 중심을 기준으로 상기 피씨 합성슬래브(1)의 타단을 향한 방향으로 배치되는 상기 경사부재들(210)들의 경사 방향이 상호 대칭된다.

한편, 도 7 및 도 8에서는 상기 경사부재들이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 종 방향 중심을 기준으로 경사 방향이 상호 대칭되는 형태로 배치된 것만을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전단 보강 부재를 제작할 때, 상기 경사부재(210)들의 경사 방향을 모두 동일한 방향으로 배치하여 제작할 수도 있다.

도 9 내지 도 18에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재가 도시되어 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재(110)는 피씨 합성슬래브(1)에 구비되어 상기 피씨 합성슬래브(1)의 수평 전단력에 저항할 수 있는 강성을 보강하는 역할을 하는 것이다. 상기 피씨 합성슬래브(1)에 대해 간단히 살펴보면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 피씨 합성슬래브(1)는 중량을 감소시키도록 내부에 중공이 형성된다. 상기 중공은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이 방향을 따라 길게 연장되어 형성될 수 있거나 설정된 길이만큼 연장 형성된 상기 중공이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이 방향을 따라 이격되면서 형성될 수도 있다. 그리고 상기 중공은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 폭 방향을 따라 설정 간격만큼 상호 이격되어 복수 개 형성될 수 있다.

상기 피씨 합성슬래브(1)는 고유동 콘크리트를 사용하여 제작하며, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 기초 골조를 이루도록 와어어 메쉬(3)가 구비되어 있다. 그리고 상기 피씨 합성슬래브(1)의 강도를 보강하기 위해 상기 피씨 합성슬래브(1)에 프리스트레스를 가할 수 있는 강연선을 구비한다. 상기와 같은 피씨 합성슬래브(1)에 상기 전단 보강 부재(110)는 도 10에 도시된 것처럼, 상기 피씨 합성슬래브(1)에 형성된 중공들 사이에 구비된다.

도 9 내지 도 13을 참조하면, 상기 전단 보강 부재(110)는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 전단력을 보강하도록 구비되는 것으로, 경사부재(111)들을 포함한다. 상기 경사부재(111)들은 철재(예, 철근)로 이루어지며, 직선 형태로 형성되는 것이 일반적이나 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 경사부재(111)들로 사용되는 상기 철재는 다양한 종류의 철근이 사용될 수 있으며, 일반적으로 고장력 철근을 사용한다.

상기 전단 보강 부재(110)의 상기 경사부재(111)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이방향을 따라 적어도 두 개 이상 상호 이격되어 배치된다. 상기 각 경사부재(111)는 상단부에서 하단부로 갈수록 경사지게 상기 피씨 합성슬래브(1)에 배치되어 구비된다. 따라서 상기 각 경사부재(111)의 일부는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 내부에 매립되고, 나머지 일부는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측으로 돌출된다. 특히, 상기 각 경사부재(111)는 상기 피씨 합성슬래브(1)에 매립되는 부분이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 중앙 부분을 향하도록 경사진다. 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측으로 돌출된 상기 경사부재(111)는 건축물의 시공 시, 상기 피씨 합성슬래브(1) 상에 타설되는 토핑 콘크리트(7)와 상기 피씨 합성슬래브(1)의 결합력을 향상시키는 역할을 한다. 전술한 바와 같은 상기 전단 보강 부재(110)의 상기 경사부재(111)는 상기 피씨 합성슬래브(1)에 투영되면, 투영된 부분이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이 방향과 동일한 방향을 이룬다.

상기 각 경사부재(111)는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 가상의 수평면(미도시)을 기준으로 40°내지 50°범위에서 경사 각도를 가지며, 바람직하게는 45°의 경사 각도를 갖도록 상기 각 경사부재(111)가 상단부에서 하단부로 갈수록 경사지게 상기 피씨 합성슬래브(1)에 배치되어 구비된다. 그러나 상기 경사부재(111)들의 경사 각도는 모두 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.

도 14는 종래의 전단 보강 부재들과 본 발명의 전단 보강 부재를 비교한 것이다. 종래 1은 Lattice 타입으로 경사 각도가 70°내지 80°이다. 그런데 종래 1의 경우 경사 방향이 전단 균열과 동일한 방향으로 전단 보강 부재가 형성되어 전단력에 저항하지 못하는 경우가 있다. 종래 2는 N 타입으로 경사 각도가 48°내지 50° 이다. 종래 2의 경우, 전단력에 저항할 수 있으나, 전단 보강 부재의 형태의 특성 상 사용되는 철근의 양이 많아 비용이 부담될 수밖에 없다. 반면, 본 발명은 45°의 경사 각도를 갖는 경사부재들이므로 모든 방향의 전단력에 대한 저항력을 가지며, 사용되는 철근의 양도 종래의 전단 보강 부재들이 비해 현저히 줄어들기 때문에 비용의 부담도 줄어드는 효과를 갖는다.

상기 식 1은 상기 전단 보강 부재의 설계 시, 전단 강도를 구하기 위한 것이다. 상기 피씨 합성슬래브(1)의 두께를 450mm로 가정하였을 때, 상기 수학식 1을 이용하여 종래 1, 종래 2 및 본 발명의 전단강도를 구해보면, 종래 1은 69.19kN, 종래 2는 65.08kN, 본 발명은 76.31kN이 구해진다. 이와 같이 본 발명에 따른 전단 보강 부재의 전단력에 대한 저 항력이 종래 1 및 종래 2에 비해 10% 이상 우수하다는 것을 알 수 있다.

상기 경사부재(111)들은 설정된 간격만큼 상호 이격되는데, 이웃하는 상기 경사부재(111)들 사이의 이격 거리(d)는 100 내 지 400 mm 범위 내에서 상기 피씨 합성슬래브(1)에 가해지는 수직 및 수평 전단력을 고려하여 결정한 다. 상기 경사부재(111)들의 이격 거리(d)는 상기의 범위 내에서 등 간격을 이룰 수도 있고, 비등간격을 이룰 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 경사부재(111)들의 이격 거리(d)가 등 간격을 이루는 것을 예시적으로 도시하고 있다.

상기 경사부재(111)들은 45°의 경사 각도를 갖도록 배치 구비된다고 전술하였으나, 상기 경사부재(111)들이 스스로 45°의 경사 각도를 갖도록 세워지는 것은 불가능하다. 따라서 상기 경사부재(111)들이 상기 피씨 합성슬래브(1)에 구비될 때, 45°의 경사 각도를 유지하면서 배치되기 위해서 상기 전단 보강 부재(110)는 45°각도로 기울어진 상기 경사부재(111)들을 서로 연결하며 고정시킬 수 있는 고정부재(113)를 더 포함한다. 상기 고정부재(113)는 상기 경사부재(111)들과 같이 다양한 종류의 철재가 사용될 수 있으며, 일반적으로 고장력 철근이 사용된다.

상기 고정부재(113)는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이방향 또는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 폭 방향으로 연장 형성된다. 상기 고정부 재(113)가 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이방향을 따라 연장될 때 그 길이는 다양하게 형성될 수 있다. 그리 고 상기 경사부재(111)들이 상기 고정부재(113)의 길이방향을 따라 설정된 간격만큼 상호 이격되어 상기 고정부재(113)들에 고정되는 것이다. 상기 경사부재(111)들이 상기 고정부재(113)에 고정되도록 상기 각 경사 부재(111)와 상기 고정부재(113)는 용접할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 경사부재(111)들과 상기 고정부재 (113)를 고정하기 위해 용접을 하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 방법으로 상기 경사부재(111)들이 상기 고정부재(113)에 고정될 수 있다.

상기 고정부재(113)와 상기 경사부재(111)들은 상호 교차하는 방향으로 배치되어 고정된다. 도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 고정부재(113)는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 가상의 수평면에 대해 수직한 방향으로 상호 이격되어 두 개 이상 구비된다. 그리고 상기 경사부재(111)들이 상기 고정부재(113)들에 용접되어 고정된다. 반면, 도 13에 도시된 바와 같이 하나의 고정 부재(113)만 구비되어 상기 경사부재(111)들이 상기 하나의 고정부재(113)에 용접되어 고정될 수도 있다.

상기 전단 보강 부재(110)의 배치 형태에 대해 살펴보면 다음과 같다. 상기 전단 보강 부재 (110)의 상기 경사부재(111)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 중앙으로부터 설정된 간격만큼 이격되어 위치로 부터 상기 피씨 합성슬래브(1)의 단부로 갈수록 동일한 경사 방향을 갖도록 배치되어 구비될 수 있다. 즉, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이 방향 중앙 영역에는 상기 전단 보강 부재(110)가 구비되지 않는 것이다. 상기 피씨 합성슬래브(1)의 중앙으로부터 설정된 간격만큼 이격된 위치로부터 상기 경사부재(111)들이 배치되기 시작하여 상기 피씨 합성슬래브(1)의 각각의 단부를 향하는 방향으로 상호 이격 되어 배치되되, 상기 경사부재(111)들의 경사 방향은 모두 동일한 방향이 되도록 배치하여 상기 전단 보강 부재(110)를 구비한다.

상기 전단 보강 부재(110)의 다른 배치 형태에 대해 살펴보면, 도 16에 도시된 바와 같이 상기 전단 보강 부재(110)의 상기 경사부재(111)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 중앙으로부터 배치되기 시작하여 상기 피씨 합성슬래브(1)의 각각의 단부로 갈수록 동일한 경사 방향을 갖도록 배치되는 것이다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 전단 보강 부재(110)의 상기 경사부재(111)들은 상기 피씨 합성슬래브(1)의 일단으로부터 배치되기 시작하여 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이 방향을 따라 상기 피씨 합성슬래브(1)의 타단으로 갈수록 동일한 경사 방향을 갖도록 배치될 수 도 있다.

전술한 바와 같은 상기 전단 보강 부재(110)의 배치 형태에 있어서, 상기 경사 부재(111)들의 경사 각도는 모두 동일한 경사 각도를 갖도록 배치될 수 있거나, 서로 다른 경사 각도를 갖도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 경사부재(111)들이 모두 45°의 경사 각도를 갖도록 배치될 수 있거나, 상기 각 경사부재(111)의 각도가 40°내지 50°의 각도 범위 내에서 다양한 경사 각도를 갖도록 배치될 수도 있는 것이다. 또한, 상기 경사부재(110)들의 이격 거리(d)도 모두 동일하게 등 간격으로 이격되어 배치될 수도 있고, 비등간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어 이웃하는 상기 경사부재(110)들이 모두 100 mm의 이격 거리로 배치될 수도 있고, 100 내지 400 mm의 범위에서 다양한 이격 거리로 배치될 수도 있는 것이다.

한편, 상기 전단 보강 부재(110)는 설정된 개수의 상기 경사부재(111)들이 유닛 형태로 구비될 수도 있다. 예를 들어 7개의 상기 경사부재(111)들을 설정 간격만큼 이격하여 상기 고정부재(113)에 고 정된 하나의 유닛으로 구비하여 상기 피씨 합성슬래브(1)에 구비할 수 있는 것이다. 상기 전단 보강 부재(110)가 유닛 형태로 구비되면 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이만큼 한 번에 제작할 때 보다 이동성 및 작업성이 향상되는 효과를 가질 수 있다. 즉, 상기 전단 보강 부재(110)가 구비되는 상기 피씨 합성슬래브(1)를 제 작하는 과정에서 상기 전단 보강 부재(110)의 추가 및 생략과 같은 수정이 자유로워질 수 있다.

도 10을 참조하는 바와 같이 상기 전단 보강 부재(110)는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 폭 방향을 따라서 설정된 간격만큼 상호 이격되어 복수 개 구비될 수 있다. 이는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 크기, 특히 상기 피씨 합성슬래브(1)의 폭 방향 길이를 고려하여 결정한다. 특히, 전술한 바와 같이, 상기 피씨 합성슬래브(1) 내부의 중공들 사이에 상기 전단 보강 부재(110)가 배치되도록 한다.

한편, 도 17 및 도 18을 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재(110`)가 도시되어 있다. 상기 전단 보강 부재(110`)도 전술한 전단 보강 부재(110)와 마찬가지로 경사부재(111`)들을 포함한다. 상기 경사부재 (111`)들이 상기 피씨 합성슬래브(1)의 길이 방향을 따라 설정 간격만큼 상호 이격되어 배치되며, 상기 피씨 합성슬래브(1) 가상의 수평면에 대해 45°각도의 기울기를 갖도록 기울어져 일부는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 내부에 매립되고, 나머지 일부는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측으로 돌출되게 구비된다.

다만 본 실시예에서 상기 각 경사부재(111`)은 양 단부가 상기 피씨 합성슬래브(1)의 가상의 수평면을 향한 방향으로 절곡되어 수직하게 더 연장 형성된다. 상기 각 경사부재(111`)의 양 단부가 연장 형성되는 길이는 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측으로 돌출된 상기 각 경사부재(111`)의 선단을 기준으로 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측면까지의 거리보다 짧다. 이와 같이 상기 각 경사부재(111`)의 양 단부가 더 연장 형성되면, 건축물의 시공 현장에서 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측에 타설되는 토핑 콘크리트(7)과 상기 각 경사부재( 111`)이 접촉되는 면적이 증가하므로 상기 피씨 합성슬래브(1)와 상기 피씨 합성슬래브(1)의 상측에 타설되는 토핑 콘크리트(7)의 결합력이 좀 더 향상되는 효과를 가질 수 있다.

본 실시예에 따른 상 기 전단 보강 부재(110`)는 전술한 바와 같이 상기 각 경사부재(110`)의 양 단부가 절곡되어 연장 형성되는 점이 전술한 전단 보강 부재(110)와의 차이점이다. 상기 차이점을 제외한 다른 모든 구성에 대해서는 전술한 전단 보강 부재(110)와 다른 실시예에 따른 전단 보강 부재(110)`가 모두 동일하므로 본 실시예에 따른 전단 보강 부재(110`)의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 피씨 합성슬래브 7: 토핑 콘크리트
200, 200a, 200b: 전단 보강 부재
210: 경사부재 211: 직선부
213, 215: 절곡부
230, 250: 철근부재 240: 보조 고정부재
110, 110`: 전단 보강 부재 111, 111`: 경사부재
113: 고정부재

Claims

피씨(Precast concrete) 합성슬래브의 전단력 보강 및 합성효과 증진을 위해 구비되는 전단 보강 부재에 있어서,
상기 전단 보강 부재는,
상기 피씨 합성슬래브의 종 방향을 따라 적어도 두 개 이상 상호 이격되어 배치되며, 상측에서 하측으로 갈수록 경사져 일부는 상기 피씨 합성슬래브에 매립되고 나머지 일부는 상기 피씨 합성슬래브의 상측으로 돌출되며, 상기 매립되는 부분이 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향 중심을 향하여 상호 대칭되는 경사 각도를 갖도록 배치되되, 직선부와, 상기 직선부의 양 단부로부터 각각 일체로 연장되어 폐루프 형상으로 절곡되는 제1 절곡부 및 제2 절곡부를 구비하는 경사부재들;
상기 피씨 합성슬래브의 종 방향을 따라 길게 연장되어, 상기 경사부재들이 상호 대칭되는 경사 각도를 유지하도록 상기 직선부와 결합되는 보조 고정부재;
상기 피씨 합성슬래브의 상면을 기준으로 상측에 상기 피씨 합성슬래브의 종방향을 따라 길게 배치되며, 상기 경사부재들로부터 이탈하지 않으면서 상기 경사부재들과 연결되도록 상기 제1 절곡부의 폐루프 형상 내로 관통 삽입 및 인출 가능한 제1 철근부재; 및
상기 피씨 합성슬래브의 상면을 기준으로 하측에 상기 피씨 합성슬래브의 종방향을 따라 길게 배치되며, 상기 경사부재들로부터 이탈하지 않으면서 상기 경사부재들과 연결되도록 상기 제2 절곡부의 폐루프 형상 내로 관통 삽입 및 인출 가능한 제2 철근부재를 포함하는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재.
삭제
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청구항 1에 있어서,
상기 경사부재들은 상기 피씨 합성슬래브에 투영되면, 투영된 부분들이 상기 피씨 합성슬래브의 종 방향과 동일한 방향을 이루는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재.
청구항 1에 있어서,
상기 각 경사부재는 상기 철근부재에 대해 20° 내지 80°의 경사 각도를 갖도록 상기 피씨 합성슬래브에 배치되는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재.
청구항 1에 있어서,
이웃하는 상기 경사부재들은 100 내지 400mm 범위에서 등 간격 또는 비등간격으로 상호 이격되는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재.
청구항 1에 있어서,
상기 경사부재들은 상기 피씨 합성슬래브의 중앙으로부터 상기 피씨 합성슬래브의 양 단부 방향으로 설정된 간격만큼 이격된 위치들로부터 상기 피씨 합성슬래브의 양 단부들 사이에 배치되는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재.
청구항 1에 있어서,
상기 경사부재들은 상기 피씨 합성슬래브의 중앙으로부터 상기 피씨 합성슬래브의 양 단부 사이에 배치되는 피씨 합성슬래브용 전단 보강 부재.