KR101540729B1 - 와이어로프를 이용한 합성슬래브 - Google Patents

Abstract

둥 사이에 설치되는 보(Beam)와 보 사이에 설치되는 데크플레이트(Deck Plate) 및 상기 보와 데크플레이트 상부에 타설되는 슬래브콘크리트에 의하여 시공되는 합성슬래브에 있어서, 상기 데크플레이트로부터 전달되는 하중을 보의 상부에 와이어로프를 이용하여 전달시켜 합성슬래브의 내화성능을 증진시킬 수 있는 와이어로프를 이용한 합성슬래브에 관한 것이다.

Description

와이어로프를 이용한 합성슬래브{COMPOSITE SLAB USING WIRE-ROPE}

본 발명은 와이어로프를 이용한 합성슬래브에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 기둥 사이에 설치되는 보(Beam)와 보 사이에 설치되는 데크플레이트(Deck Plate) 및 상기 보와 데크플레이트 상부에 타설되는 슬래브콘크리트에 의하여 시공되는 합성슬래브에 있어서, 데크플레이트로부터 전달되는 하중을 보의 상부에 와이어로프를 이용하여 전달시켜 합성슬래브의 내화성능을 증진시킬 수 있는 와이어로프를 이용한 합성슬래브에 관한 것이다.

일반적으로 건축자재 분야에서 데크플레이트(Deck Plate)라 함은 건축 구조물의 슬래브(바닥판이라고도 함)를 시공함에 있어서 거푸집 대용으로서 콘크리트 타설 후에도 해체되지 않고 구조물을 형성할 수 있도록 아연도 강판과 같은 금속제 플레이트를 가공하여 제작한 슬래브용 자재를 말한다.

이와 같은 데크플레이트를 사용하여 슬래브를 시공하게 되면 슬래브콘크리트 공사용 거푸집(형틀)이 필요 없으므로 거푸집 시공과 같은 가설 공사에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 단위길이 제품을 보에 연속적으로 거치 고정하는 것만으로 슬래브 시공이 이루어지므로 공사를 신속 용이하게 할 수 있으며, 아울러 데크플레이트는 공장 생산된 제품을 사용함으로써 일정 이상의 품질을 확보할 수 있는 등의 여러 가지 장점이 있다.

이에 최근 들어서는 이와 같이 데크플레이트를 사용하여 슬래브를 시공하는 경우가 증가하고 있는 추세이다.

이러한 데크플레이트의 제작 예들을 도시한 것이 도 1a이다.

즉 도 1a와 같이 얇은 판상으로 제조된 슬래브용 자재로서 장스팬 데크플레이트로 이용하기 위하여 다양한 절곡패널 형태로 제작된 것이 주로 이용됨을 알 수 있다.

이러한 절곡패널 형태로 제작된 데크플레이트를 보에 설치한 예를 도시한 것이 도 1b이다.

즉, 도 1b에 의하면 보(10)의 하부플랜지(12)에 데크플레이트(20)의 단부가 지지되도록 설치됨을 알 수 있다.

이때 다수의 데크플레이트 일측 단부들이 보(10)에 지지되도록 함을 알 수 있는데 이로서 상기 보의 하부플랜지(12)는 데크플레이트의 단부 지지가 용이하도록 그 폭이 넓게 형성되도록 제작된 강재빔을 이용하게 된다.

이로서 보(10)는 도 1c와 같이 보의 자중, 데크플레이트의 자중, 철근이 철근(52)이 배근되는 슬래브콘크리트(50)의 자중 등을 지지할 수 있도록 단면설계가 이루어지게 되므로 단면 형태는 다양하게 형성시킬 수 있다.

나아가 슬래브(50)가 시공된 건축물에 화재가 발생하게 되면 화재에 의하여 콘크리트가 폭렬될 수 있고, 이러한 콘크리트가 폭렬되면 콘크리트가 감싸고 있는 구조부재 예컨대 상기 보(10)도 화염에 의한 영향을 받게 된다.

이에 데크플레이트의 자중, 철근이 철근(52)이 배근되는 슬래브콘크리트(50)의 자중 등을 지지하는 보(10)가 화염에 의하여 강성이 저하되면 결국 건축물은 붕괴될 수밖에 없게 된다.

이에 상기 화염에 의하여 강재로 제작된 보의 강성이 저하되지 않도록 도 1d와 같이 보 나아가 데크플레이트에 열차단을 위한 뿜칠재를 피복(회색으로 표시됨)시키는 공법이 소개되어 있다.

하지만 이러한 뿜칠재를 통한 열차단 내화공법의 경우 뿜칠두께의 품질확보 문제가 발생할 수 있어 정밀한 품질관리가 요구(작업성, 시공성 저하)되고 이에 따라 공기가 증가하게 되어 공사비 증가요인이 된다는 문제점이 있었다.

도 1e에는 뿜칠재를 사용하지 않고 합성슬래브에 있어서 고온 화재시의 열차단을 위해 데크플레이트 중앙부를 포함하는 부위에 내화보드(보라색으로 표시됨)를 부착함으로서 슬래브의 온도상승에 의한 강성저하를 차단하는 공법이 개시되어 있다.

하지만 상기 내화보드 부착성능이 저하될 경우 직접적인 화염에 노출된 보등은 급격한 강성저하 문제가 발생할 수 있으며 역시 이러한 내화보드 설치는 추가공정에 의한 공사비 증가요인이 될 수밖에 없고 고가의 자재비(내화보드, 내화보드 설치프레임등)로 인한 공사비 상승 및 공기증가의 요인이 된다는 문제점이 있었다.

도 1f는 종래 내화공법으로서 보(10)의 중앙부 처짐을 방지하기 위한 처짐 제어 방법이 개시되어 있다.

즉, 종래 합성 슬래브의 경우, 하중을 전담하는 보와 보사이의 간격이 넓어질수록 화재 시 중앙부 처짐이 증가하게 되기 때문에 슬래브의 붕괴로 인한 인명의 피해가 발생하게 된다.

이에 보의 중앙부 처짐을 제어하기 위해서 보의 웨브(Web)에 프리스트레스 도입을 위한 긴장재(텐던, 3개의 봉으로 표시됨)를 통한 중앙부의 처짐을 제어하는 기술이 적용된 바 있다.

말하자면 보(10)에 뿜칠재, 내화보드를 형성시키는 것이 아니라 화염에 의하여 강성이 감소되는 것을 보완하기 위하여 프리스트레스를 보에 도입시키는 방법이다.

하지만 비교적 강성이 큰 보의 경우에는 상기 긴장재(PC 강연선, 강봉 등)를 통한 중앙부 처짐 제어가 가능하지만 데크플레이트의 적용에는 한계가 있다.

그 이유는 데크플레이트는 얇은 판상으로 제조된 슬래브용 자재이고 절곡패널로 제작되는 경우가 많아 데크플레이트에 긴장재의 강한 프리스트레스가 도입될 경우 데크플레이트의 형상변화로 인해 구조적 성능을 예측하기 쉽지 않기 때문이다.

또한 긴장재를 데크플레이트 직접 설치할 경우 정착 등에 있어 시공성 및 작업성이 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있게 된다. 이는 종래 내화성능 확보를 위해 사용되는 긴장재가 도 1f와 같이 강봉(PC 강연선)을 이용하기 때문에 가공 및 설치에 효율성이 매우 낮기 때문이라 할 수 있다.

이에 본 발명은 기둥에 지지되도록 설치되는 보와 상기 보에 설치되는 데크플레이트 및 상기 데크플레이트 상부에 타설되는 슬래브콘크리트에 의하여 시공되는 합성슬래브에 있어서,

첫째, 상기 합성슬래브의 처짐을 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 하여 합성슬래브의 내화성능을 향상시키고,

둘째, 상기 보에 뿜칠재를 피복시키지 않은 상태에서도 하중 전달의 효율성을 높여 내화성능을 충분히 확보할 수 있도록 하고,

셋째, 상기 데크플레이트로부터 전달되는 하중을 보에 효과적으로 분산 전달하되 전달 수단의 설치 작업성 및 시공성을 증진시켜 구조적으로나 효율성 측면에서 뛰어난 장점을 가질 수 있어 경제적인 와이어로프를 이용한 무피복 장스팬 합성슬래브 제공을 해결하려는 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, 화재 시 화염에 노출되어 강성이 저하되는 장스팬 합성슬래브의 부재는 폭렬되는 슬래브콘크리트를 제외하면 보, 데크플레이트라 할 수 있다. 이에 상기 데크플레이트 중앙부 처짐을 제어할 수 있도록 본 발명은 작업성이 뛰어나고 가벼운 와이어로프를 이용하게 된다.

이에 와이어로프는 데크플레이트의 상면(처짐이 크게 발생하는 중간부위)과 보의 상면(상부플랜지)에 연결되도록 하여 화재 시 강성이 저하되는 데크플레이트의 처짐을 제어할 수 있도록 하였다.

이때 와이어로프는 매우 가는 소선을 꼬아 제작한 것으로서 직경이 매우 작고(5mm 내외)이며, 중량이 매우 가볍기 때문에 작업자가 운반, 설치하기가 매우 용이하다는 장점이 있었으며, 종래의 PC 강선 또는 앵커볼트보다 오히려 긴장응력이 월등히 높아 하중 전달에 매우 유리하다.

둘째, 이에 데크플레이트의 처짐 등에 의하여 데크플레이트로부터 보에 전달되는 하중은 종전 와이어로프가 없을 경우 보의 하부플랜지에 모두 집중되어 전달되었지만 본 발명은 데크플레이트로부터 보의 상면에 설치된 와이어로프에 의하여 데크플레이트로부터 전달되는 하중을 보의 하부, 상부플랜지에 분산시켜 전달되도록 하여 구조적으로 효율성을 확보할 수 있도록 하였다.

예컨대 상기 와이어로프는 데크플레이트 상면으로부터 양 측방에 위치한 양 보의 상부플랜지에 걸쳐지도록 하되 와이어로프가 보의 상부플랜지에 긴장 후 정착되도록 함으로서 데크플레이트로부터 전달되는 하중이 와이어로프에 의하여 보에 분산되어 전달되도록 하게 된다.

이로서 상기 와이어로프에 의하여 데크플레이트 나아가 슬래브의 내화성능이 크게 향상되므로 상기 슬래브를 지지하는 보에 있어 내화성능도 크게 증가되어 달리 뿜칠재 및 내화보드 설치가 필요없게 된다.

넷째, 본 발명은 와이어로프를 이용하게 되는데 이러한 와이어로프는 PC 강연선과 같은 긴장재로서의 기능을 가지면서 가볍고 가공이 쉬어 설치 작업이 용이하기 때문에 작업성 및 시공성에 있어 매우 뛰어나 와이어로프 설치 공종이 추가되더라도 달리 공기지연 및 경제성이 저하되는 일이 없도록 하게 된다.

즉 본 발명에서 사용되는 와이어로프는 프리스트레싱 도입작업을 보다 용이하게 할 수 있는 연결볼트와 너트와 같은 긴장 및 정착장치를 이용할 수 있어 시공성 및 작업성이 매우 뛰어나 경제성도 충분히 확보한 장스팬 합성슬래브의 내화성능을 충분히 확보할 수 있게 된다.

다섯째, 상기 와이어로프는 프리스트레싱이 도입되는데 프리텐션 방식 또는 포스트텐션 방식을 이용하여 즉 슬래브 콘크리트 타설 이전 또는 이후에 프리스트레스싱이 도입되도록 함으로서 슬래브 내화성능 확보가 가능하도록 하였다.

이를 위하여 본 발명은

보와 보 사이에 설치된 데크플레이트;

상기 데크플레이트 중간부에 연결되어 데크플레이트 보다 상방에 위치한 보에 양 단부가 연장되어 정착된 와이어로프; 및

상기 보와 데크플레이트 상부에 형성된 슬래브콘크리트;를 포함하여,

상기 데크플레이트로부터 전달되는 하중이 와이어로프를 경유하여 보에 분산 전달되도록 함으로서 내화성능이 향상되도록 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브 를 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 보는 상부플랜지, 웨브 및 하부플랜지를 포함하여 구성되어, 상기 하부플랜지에 데크플레이트의 단부가 지지되고, 와이어로프의 양 단부가 상기 상부플랜지 상면에 연장되어 정착되도록 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브를 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 와이어로프는 데크플레이트 중간부에서 데크플레이트 길이방향으로 하방으로 만곡된 포물선 형태로 배치되도록 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브를 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 데크플레이트는 절곡패널로서 수평부들 사이에 절곡부가 형성 된 것으로서, 데크플레이트의 중간부의 절곡부 사이에 와이어로프지지구가 데크플레이트 길이방향으로 하방으로 만곡된 포물선 형태로 다수 이격 배치되어, 상기 와이어로프가 와이어로프지지구 저면에 상면이 접하면서 배치됨으로서 포물선 형태로 배치될 수 있도록 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브를 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 데크플레이트는 절곡패널로서 수평부들 사이에 절곡부가 형성된 것으로서, 데크플레이트의 중간부에는 상기 수평부 상면에 와이어로프고정구가 데크플레이트 길이방향으로 서로 다른 높이를 가지면 포물선 형태로 다수 이격 배치되어, 상기 와이어로프가 와이어로프고정구를 관통하도록 배치됨으로서 포물선 형태로 배치될 수 있도록 하는 것을 와이어로프를 이용한 합성슬래브를 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 데크플레이트는 절곡패널로서 수평부들 사이에 절곡부가 형성 된 것으로서, 데크플레이트의 중간부에는 상기 절곡부 측면에 와이어로프고정구가 데크플레이트 길이방향으로 하방으로 만곡된 포물선 형태로 다수 이격 배치되어, 상기 와이어로프가 와이어로프고정구를 관통하도록 배치됨으로서 포물선 형태로 배치될 수 있도록 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브를 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 와이어로프의 양 단부 중 일 단부는 보의 상부에 고정정착되고 타 단부는 보의 상부에 긴장정착되어 슬래브콘크리트가 타설 및 양생된 후 상기 긴장정착된 와이어로프의 긴장력이 해제되어 양생된 슬래브콘크리트에 프리스트레스가 도입되도록 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브를 제공한다.

본 발명에 의하여

첫째, 와이어로프를 통한 장스팬 슬래브 처짐 제어를 통하여 보, 데크플레이트의 내화성능을 한층 더 확보할 수 있게 된다. 이로서 보, 데크플레이트에 종전과 같은 뿜칠재, 내화보드 설치를 위한 공종이 필요없는 장스팬 슬래브 제공이 가능하게 된다.

둘째, 상기 와이어로프를 통하여 데크플레이트로부터 전달되는 하중을 보에 분산시켜 전달할 수 있어 결과적으로 슬래브의 장스팬화를 더욱 도모할 수 있는 장스팬 슬래브 제공이 가능하게 된다.

셋째, 상기 와이어로프에 도입되는 프리스트렛싱은 데크플레이트의 처짐 제어를 위한 공종이 매우 단순해지고 작업성이 매우 뛰어나 시공성 및 경제성을 확보할 수 있는 장스팬 슬래브 제공이 가능하게 된다.

넷째, 본 발명은 상기 와이어로프에 프리스트레싱을 도입함에 있어서 프리텐션 또는 포스트텐션 방식을 채택함으로서 특히 포스트텐션 방식은 추후 슬래브의 유지관리 수단으로서도 이용가능한 장스팬 슬래브 제공이 가능하게 된다.

도 1a는 종래 건축물용 데크플레이트의 예시도,
도 1b는 종래 데크플레이트와 보의 결합사시도,
도 1c는 종래 데크플레이트, 보 및 슬래브콘크리트에 의한 합성슬래브의 시공발췌도,
도 1d 및 도 1e는 종래 합성슬래브의 내화공법의 예시도들.
도 1f는 종래 보의 강성확보를 위한 긴장재 설치 개념도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 와이어로프를 이용한 합성슬래브 구성사시도 및 단면도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 와이어로프의 설치사시도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 프리텐션 및 포스트텐션 방식의 와이어로프 설치사시도,
도 5a, 도 5b, 도 5c는 본 발명의 와이어로프를 이용한 슬래브 내화공법 순서도(프리텐션 방식),
도 6a, 도 6b, 도 6c는 본 발명의 와이어로프를 이용한 슬래브 내화공법 순서도이다(포스트텐션 방식).

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

[ 본 발명의 와이어로프를 이용한 무피복 장스팬 합성슬래브(100)]

도 2a 및 도 2c는 본 발명의 와이어로프를 이용한 합성슬래브(100)의 구성사시도 및 단면도를 도시한 것이다.

상기 합성슬래브(100)는 기둥(미도시)에 거치되도록 설치되는 보(110), 보와 보 사이에 설치되는 데크플레이트(120) 및 상기 보와 데크플레이트 상부에 형성되는 슬래브콘크리트(130)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 보(110, beam)는 예컨대 H형 철골로 제작된 것으로서 상부플랜지(111), 복부(112) 및 하부플랜지(113)로 형성된 것이 이용됨을 알 수 있다.

이러한 보(110)는 기둥과 기둥 사이에 거치되는 방식으로 설치되는데 양 단부가 기둥과 연결되도록 설치되어 결국 기둥과 보는 합성슬래브를 지지하는 역할을 하게 된다.

이때 상기 보(110)의 하부플랜지(113) 사이에는 도 1a에 개시된 것과 같은 데크플레이트(120)가 설치된다.

즉, 통상 합성슬래브에 사용되는 데크플레이트(120)는 보와 보의 하부플랜지 사이에 양 단부가 지지되도록 절곡패널 형태 즉 수평부(121)와 수평부(121) 사이에 절곡부(122)가 연속으로 형성된 데크프레이트(120)가 설치되고 있음을 알 수 있다.

이때 장스팬 합성슬래브는 결국 보와 보 사이의 이격거리(스팬)가 길어져 데크플레이트의 연장길이 또한 길어지는 형태라 할 수 있다.

나아가 데크플레이트(120)의 상부와 보(110)의 상부에는 슬래브콘크리트(130)가 타설되는데 내부에는 슬래브철근(131)이 배근되어 있다.

이로서 슬래브철근(131)을 포함한 슬래브콘크리트(130)와 데크플레이트(120)의 자중은 보(110)의 하부플랜지(113)를 통해 보(110)로 전달됨을 알 수 있는데 하부플랜지(113)에 집중되는 하중에 의하여 통상 보(110)는 상부플랜지보다 하부플랜지 폭이 큰 형태로 제작하게 된다.

이때 합성슬래브(100)가 시공된 이후에 만약 화재가 발생한 경우 화염에 의하여 슬래브콘크리트 내부의 수분이 팽창하여 슬래브콘크리트가 폭렬되는 정도까지 화재가 지속되면 사실상 슬래브콘크리트는 하중을 지지하는 구조부재로서의 역할을 하지 못하고 보(110)에 그 무게에 의한 하중만을 전가하는 역할만 하게 된다.

이때 보(110)도 화염에 노출되는 경우 강성이 떨어지게 되는데 폭렬로 하중지지성능을 발휘하지 못하는 슬래브콘크리트(130)에 의한 하중부담까지 더해지게 되면 보(110)가 지지할 수 있는 하중 지지성능은 매우 저하되어 사실상 건축물의 붕괴로 이어질 수 있다.

이에 합성슬래브(100)의 내화공법은 화재 시 화염에 노출되더라도 데크플레이트(120)와 보(110)의 하중 지지성능이 급격하게 떨어지지 않도록 하는 데 초점이 맞추어지게 되어 있다.

특히 장스팬 합성슬래브는 데크플레이트(120)의 연장길이가 길어지기 때문에 슬래브콘크리트(130) 타설량이 많아지게 이에 따라 보(110)로 전달되는 하중 또한 보(110)의 하부플랜지(113)에 모두 집중될 수밖에 없다.

이러한 하중의 집중 전달은 보(110)의 급격한 하중 지지성능 저하로 이어질 수 있어 본 발명은 데크플레이트(120)로부터 전달되는 하중을 보(110)의 하부플랜지(113)가 아닌 보의 상부(상부플랜지(111))에 분산 전달되도록 하게 된다.

이를 위해 본 발명은 와이어로프(200)를 사용하게 된다.

이러한 와이어로프(Wire Rope)는 예컨대 가는 소선을 꼬아 제작한 것으로서 직경이 매우 작고(5mm 내외), 중량이 매우 가볍기 때문에 작업자가 운반, 설치하기가 매우 용이하다는 장점이 있었으며, 종래의 PC 강선(텐던) 또는 강봉 보다 오히려 긴장응력이 월등히 높아 하중 전달에 매우 유리하다.

이러한 와이어로프(200)는 배치형태가 매우 중요한데 도 2와 같이 데크플레이트(120)의 중앙부에 상기 와이어로프(200)의 양 단부 사이인 중간부가 고정되도록 하되,

상기 데크플레이트(120)의 중간부는 데크플레이트의 전체 길이(L)에 대하여 양 단부측 (L/4)을 제외한 중간부 (L/2) 정도의 범위라 할 수 있다.

이는 상기 중간부 (L/2) 정도의 범위에서 데크플레이트(120)에 작용하는 휨 정모멘트가 가장 크고 이에 데크플레이트의 처짐이 가장 커지는 부위이기 때문이다.

즉, 와이어로프(200)를 처짐이 가장 크게 발생하는 부위에 고정시키고, 양 단부는 보(110)의 하부플랜지가 아닌 상부플랜지(111) 상면까지 연장되도록 하여 정착시키게 된다.

이로서 상기 와이어로프(200)는 데크플레이트의 길이방향을 기준으로 하방으로 만곡된 2차 포물선 형태로 배치되도록 함을 알 수 있으며 이는 데크플레이트의 처짐 형상과 거의 유사한 형태로서 이로서 데크플레이트 처짐제어에 매우 유리하도록 배치시킬 수 있게 된다.

결국 와이어로프(200)에 의하여 데크플레이트의 중간부는 구속되어 처짐이 제어되도록 함을 알 수 있으며, 이러한 와이어로프는 보(110)의 하부플랜지가 아닌 상부플랜지에 연장되어 정착되어 있어 하중 분산효과에 의하여 효율적인 합성슬래브(100) 처짐제어가 가능하여 내화성능 증진에 크게 기여하게 된다.

[ 본 발명의 와이어로프(200) 설치 방법 ]

앞서 살펴본 와이어로프(200)는 데크플레이트(120)에 와이어로프지지구(300)를 이용하여 설치시킬 수 있으며, 이러한 와이어로프지지구(300)가 데크플레이트에 설치되는 상태를 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 기준으로 살펴본다.

먼저 도 3a와 같이 상기 데크플레이트(120)는 수평부(121)와 수평부(121)들 사이에 절곡부(122)가 서로 번갈아가면서 연속적으로 형성된 것인데 절곡부(122)와 절곡부(122) 사이에는 절곡부(122)의 길이방향과 직교되는 방향으로 연장된 와이어로프지지구(300, 철근이용)가 서로 이격되어 설치되어 있음을 알 수 있다.

이때 와이어로프(200)가 하방으로 만곡된 2차 포물선 형태로 배치되도록 상기 와이어로프지지구(300)는 절곡부와 절곡부 사이에서 서로 역시 2차 포물선 형태로 배치시키게 된다.

이에 작업자는 와이어로프(200)를 와이어로프지지구(300)의 하부에 위치시키는 것만으로 간단하게 와이어로프(200)를 포물선 형태로 배치시킬 수 있게 된다.

이때 상기 와이어로프(200)의 양 단부는 보(110)의 상부플랜지(111) 상면에서 연장되도록 배치하게 된다.

다음으로 도 3b 및 도 3c와 같이 역시 데크플레이트(120)는 길이방향과 직각방향으로 수평부(121)와 절곡부(122)가 서로 번갈아가면서 연속적으로 형성된 것인데 절곡부(122)의 외측면 또는 수평부(121)에 고리를 포함하는 와이어로프고정구(400)를 설치하고 상기 와이어로프고정구(400)에 와이어로프(200)를 관통시켜 역시 하방으로 만곡된 2차 포물선 형태로 배치되도록 할 수도 있다.

이에 역시 작업자는 와이어로프(200)를 와이어로프고정구(400)를 정착시키는 것만으로 간단하게 와이어로프(200)를 포물선 형태로 배치시킬 수 있게 된다.

또한 이때 상기 와이어로프(200)의 양 단부는 일측 보의 상부플랜지 상면에서 연장되도록 배치하게 된다.

결국, 상기 와이어로프(200)의 양 단부를 보(110)의 상부플랜지에 정착시키게 되면 데크플레이트로부터 전달되는 하중을 보의 상부플랜지(111)에 효과적으로 분산 전달시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.

이에 본 발명의 와이어로프(200)는 데크플레이트의 처짐을 제어할 수 있도록 하되 데크플레이트로부터 전달되는 하중을 보에 분산 전달시켜 보가 부담해야 하는 하중을 분산시켜 결과적으로 보의 강성 증가를 통해 내화성능을 충분히 확보할 수 있게 됨을 알 수 있다.

나아가 상기 와이어로프(200)의 장점은 가공, 취급이 용이하고 가볍기 때문에 설치에 많은 노력이 요구되지 않아 작업성 및 시공성이 매우 뛰어나면서도 긴장강도가 매우 크기 때문에 프리스트레스 도입이 용이하게 된다.

[ 본 발명의 와이어로프(200) 정착 방법 ]

앞서 살펴본 것과 같이 와이어로프에 의하여 프리스트레스가 도입되는 대상은 와이어로프(200)와 일체로 거동하는 부재이다.

이는 결국 보와 보 사이의 합성슬래브라 할 것이다. 즉 데크플레이트(120)에 슬래브콘크리트(130)가 타설되어 합성된 합성슬래브(100)에 와이어로프(200)에 의한 프리스트레스가 도입되도록 하는 것이다.

이러한 프리스트레스는 슬래브의 두께에 비해 가는 와이어로프에 의하여 도입되므로 종전 긴장재(PC 텐던, 긴장재)를 설치하는 것과 대비하여 매우 효율적이며 경제적으로 도입될 수 있게 된다.

이러한 프리스트레스 도입방법은 프리텐션 방식과 포스트텐션 방식이 있는데 도 4a 및 도 4b를 기준으로 살펴본다.

먼저, 도 4a에 의한 프리스트레스 도입은 프리텐션 방식이라 할 수 있다.

즉 먼저 와이어로프(200)를 앞서 살펴본 와이어로프지지구(300) 또는 와이어로프고정구(400)를 이용하여 2차 포물선 형태로 배치하고 양 단부를 데크플레이트의 상부플랜지 상면에서 먼저 긴장 후 정착시킨 후, 데크플레이트(120)와 보(110) 상부에 슬래브 콘크리트(130)를 타설하고 상기 정착을 해제시키는 방식이다.

이를 위해 일측 보의 상부플랜지에는 고정정착구(500)를 타측 보의 상부플랜지에는 긴장정착구(600)를 설치하게 된다.

먼저 상기 고정정착구(500)는 와이어로프의 일 단부를 고정시키는 역할을 하는 정착구인데 예컨대 원형고리부가 상부에 형성된 고리형볼트(510)를 보(110)의 상부플랜지 상면에 수직으로 설치하고, 상기 고리형볼트(510)의 원형고리부(511)에 와이어로프(200)의 일 단부를 수평방향으로 관통시키고 절곡시켜 압착구(512)(알루미늄과 같은 압착변형이 가능한 재질)로 겹쳐진 와이어로프와 서로 압착시키게 되면 폐루프형으로 와이어로프의 일 단부를 고정정착구(500)에 고정시킬 수 있다.

이때 상기 고리형볼트(510)는 1개 또는 2개 이상을 서로 이격시켜 일직선상으로 설치되도록 하여 와이어로프의 일직선 세팅에 유리하도록 하는 것이 바람직하다.

이에 와이어로프의 일 단부가 고정정착구에 고정되도록 한 상태에서 타 단부를 긴장 후 정착되도록 하기 위하여 사용되는 정착구가 긴장정착구(600)이다.

이러한 긴장정착구(600)도 와이어로프의 타 단부를 일직선상으로 세팅하기 위하여 타측 보의 상부플랜지 상면에 역시 원형고리부가 상부에 형성된 고리형볼트(510)를 보(110)의 상부플랜지 상면에 수직으로 설치하게 된다.

이때 상기 고리형볼트(510)는 2개를 설치하고 외측 고리형볼트(510b)에는 수평으로 정착되는 정착볼트(520)를 삽입시키되 정착볼트(520)의 볼트부(521)가 외측 고리형볼트(510b)의 원형고리부(522)에 삽입되도록 하고, 정착너트(530)에 의하여 상기 볼트부(521)가 외측 고리형볼트(510b)에 정착될 수 있도록 하게 된다.

상기 볼트부(521)와 일체로 연결 형성된 정착볼트(520)의 원형고리부(521)에는 보의 상부플랜지에 설치된 내측 고리형볼트(510a)를 관통하여 연장된 와이어로프(200)의 타 단부를 관통시키고 절곡시켜 역시 압착구(512,알루미늄과 같은 압착변형이 가능한 재질)로 겹쳐진 와이어로프(200)를 서로 압착시키게 되면 역시 폐루프형으로 와이어로프의 타 단부를 내측 긴장정착구(510a)에 정착시킬 수 있게 된다.

이에 상기 정착너트(530)를 회전시키는 것만으로 와이어로프가 긴장 후 외측 고리형볼트(510b)에 정착되어 프리스트레스가 와이어로프에 도입되도록 하게 된다.

이에 상기 데크플레이트와 보의 상부에 슬래브콘크리트를 타설하여 합성슬래브를 완성시키고 상기 정착너트를 반대방향으로 회전시켜 풀어주면 상기 합성슬래브에 프리스트레스가 도입된다.

다음으로 도 4b에 의한 프리스트레스 도입은 포스트텐션 방식이라 할 수 있다. 즉 먼저 와이어로프(200)를 2차 포물선 형태로 배치하고 데크플레이트와 보 상부에 슬래브 콘크리트를 타설한 이후에 와이어로프의 양 단부를 데크플레이트의 상부플랜지 상면에서 긴장 후 정착되도록 하는 방식이다.

포스트텐션 방식으로 와이어로프를 긴장 및 정착시키게 되면 수시로 슬래브의 처짐을 제어할 수 있는 프리스트레스 도입이 가능하다는 점이다. 이를 위해서 포스트텐션 방식으로 설치되는 와이어로프(200)의 일 단부는 역시 도 4a와 같이 고정정착구에 의하여 고정시키게 되지만 도 4b에서는 정착블록(710)과 웨지(720) 및 쉬스(730)를 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.

먼저 와이어로프(200)는 관형태의 쉬스(730, sheath)를 먼저 이차 포물선 형태로 배치하고 상기 쉬스 내부에 와이어로프(200)를 관통시켜 설치할 수 도 있고, 쉬스를 이용하지 않는 경우라면 언본디드 강연선과 같이 피복된 와이어로프를 사용하게 된다. 이는 결국 슬래브콘크리트(130)에 직접 와이어로프(200)가 접하여 매립되지 않도록 하는 역할을 하게 된다.

이로서 와이어로프(200)를 먼저 설치하고 난 이후에는 와이어로프의 양 단부는 정착블록(710)과 웨지(720)를 사용하여 일 단부는 고정정착하고, 타 단부는 긴장정착시키게 된다.

이에 먼저 고정정착단의 설치되는 정착블록(710)을 살펴보면 내부에는 와이어로프(200)가 관통할 수 있도록 관통홀(711)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(711)의 중간부위에는 정착콘이 삽입될 수 있도록 형성된 정착홈(712)이 형성되고 이러한 정착블록(710)은 보(110)의 상부플랜지 상면에 일체로 용접 등에 의하여 고정시키게 된다.

다음으로 상기 웨지(720)는 다수의 웨지절편 두부에 밴드가 묶여져 상기 정착홈(712)에 삽입될 때 웨지(720)에 물려진 와이어로프(200)도 함께 정착홈에 정착되도록 하는 것이다.

이에 고정정착은 웨지(720)가 물려진 와이어로프 일 단부가 정착블록의 정착홈에 삽입되어 와이어로프의 타 단부를 당겨주게 되면 결국 와이어로프의 일 단부는 고정정착될 수 있도록 하는 것이라 할 수 있다.

이와 대비하여 긴장정착은 앞서 살펴본 것과 같이 일 단부가 고정정착 되도록 한 상태에서 타 단부를 유압잭 등으로 긴장시킨 상태에서 역시 정착블록(710)에 형성시킨 정착홈(712)에 웨지(720)가 삽입되도록 한 상태에서 상기 긴장상태를 해제시키게 되면 긴장된 와이어로프(200)가 반력(긴장방향과 반대방향)에 의하여 웨지(720)가 정착홈(712)에 정착되게 된다. 즉 긴장정착된다.

이때 중요한 점은 긴장정착된 와이어로프(200)의 타 단부를 시간이 경과된 이후라도 다시 유압잭 등을 이용하여 재 긴장이 가능하도록 할 수 있어 합성슬래브의 슬래브 처짐제어에 매우 유리하게 된다.

이때 상기 쉬스를 사용하는 경우라면 쉬스에 수직관 형태의 주입관을 통해 슬래브콘크리트 타설 이후 경화되고, 와이어로프의 긴장 및 정착이 완료되면 그라우팅 하여 최종 쉬스를 마감시키게 된다.

물론 언본디드 와이어로프를 사용하게 되면 긴장 및 정착 시 단부둘의 피복을 벗겨내여 사용하면 되고 달리 주입관 및 그라우팅 할 필요가 없어 공종이 간단해지게 된다.

[ 프리텐션 방식에 의한 무피복 장스팬 합성슬래브 내화공법 ]

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 프리텐션 방식에 의한 무피복 장스팬 합성슬래브 내화공법을 순서대로 도시한 것이다.

이러한 내화공법은 결국, 앞서 살펴본 것과 같이 기둥과 보를 설치하고, 보와 보 사이에 데크플레이트를 설치하고, 상기 데프플레이트에 본 발명의 와이어로프를 설치한 후 보의 상부플랜지에서 긴장 및 정착시키고, 보와 데크플레이트 상부에 슬래브철근을 배근하고 상기 슬래브철근과 와이어로프가 매립되도록 슬래브콘크리틀르 타설하는 순서를 따르게 된다.

이에 먼저 도 5a를 살펴보면 기둥(800)을 시공하고 기둥과 기둥 사이에 보(110)를 설치하게 되는데 이러한 보(110)는 강재로 제작한 철골보 구조로 시공할 수 있을 것이다.

나아가 상기 보(110)는 복부 양측에 긴장재(PC 강연선)를 배치하고 길이방향으로 프리스트레스가 도입되도록 함으로서 보의 강성증재를 위한 내화성능 확보가 가능하도록 할 수 있다.

즉, 도 5b와 같이 이러한 보와 보 사이에는 슬래브콘크리트 거푸집 역할을 하는 데크플레이트(120)를 설치하게 되는데 이러한 데크플레이트(120)는 도 1a와 같이 수평부와 절곡부가 연속으로 형성된 것을 이용하게 되며 춤(단면높이 H)이 커서 장스팬 합성슬래브에 유리한 것을 사용함을 알 수 있다.

이러한 데크플레이트(120)의 단부는 역시 보(120)의 하부플랜지 사이에 지지되도록 설치하되, 데크플레이트로부터 전달되는 하중이 분산 전달될 수 있도록 본 발명의 와이어로프(200)를 설치하게 된다.

이를 위해 도 3a와 같이 와이어로프지지구(300)가 데크플레이트(120)에 설치되어 있다. 이에 상기 와이어로프(200)를 와이어로프지지구(300) 하부에 위치하도록 배치하고 양 단부를 양 측 보의 상부플랜지 상면에 연장되도록 배치시키게 된다.

이때 상기 보의 상부플랜지에는 앞서 살펴본 것과 같이 프리텐션 방식으로 긴장 및 정착될 수 있도록 고리형볼트(510)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

이에 상기 와이어로프(200)의 일 단부는 고리형볼트(510)에 고정정착시키고, 타 단부는 고리형볼트에 긴장정착시키게 된다.

다음으로는 도 5c와 같이 보와 데크플레이트 상부에 슬래브콘크리트(130)를 타설하게 되며 경화되면 앞서 살펴본 것과 같이 와이어로프의 긴장정착구에 있어 정착너트를 풀어 결국 합성슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 하게 된다.

[ 포스트텐션 방식에 의한 무피복 장스팬 합성슬래브 내화공법 ]

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 포스트텐션 방식에 의한 무피복 장스팬 합성슬래브 내화공법을 순서대로 도시한 것이다.

프리텐션 방식과 다른 점은 보에 정착블록이 고리형볼트(510) 대신에 설치되고 슬래브콘크리트 타설 및 경화 후에 와이어로프를 긴장 및 정착시킨다는 점이다.

즉, 도 6a와 같이 기둥과 보를 설치하고, 보와 보 사이에 데크플레이트를 설치하고, 상기 데프플레이트에 본 발명의 와이어로프를 삽입할 수 있는 쉬스를 설치한 다음 상기 쉬스에 와이어로프를 삽입 설치하고, 보와 데크플레이트 상부에 슬래브철근을 배근하고, 상기 슬래브철근과 와이어로프가 매립되도록 슬래브콘크리트를 타설하는 순서를 따르게 된다.

물론 상기 쉬스를 이용하지 않고 언본디드 와이어로프를 설치하는 경우라면 쉬스를 설치하지 않고 상기 언본디드 와이어로프를 설치하고, 보와 데크플레이트 상부에 슬래브철근을 배근하고, 상기 슬래브철근과 와이어로프가 매립되도록 슬래브콘크리트를 타설하는 순서를 따르게 된다.

본 발명에서는 쉬스를 이용하는 경우를 기준으로 살펴본다.

이에 먼저 도 6a를 살펴보면 기둥(800)을 시공하고 기둥과 기둥 사이에 보(110)를 설치하게 되는데 이러한 보(110)는 강재로 제작한 철골보 구조로 시공할 수 있음은 동일하다.

나아가 상기 보(110)는 역시 복부 양측에 긴장재(PC 강연선)를 배치하고 길이방향으로 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있다.

이러한 보와 보 사이에는 슬래브콘크리트 거푸집 역할을 하는 데크플레이트(120)를 설치함은 동일하다.

역시 이러한 데크플레이트(120)의 단부는 역시 보(120)의 하부플랜지 사이에 지지되도록 설치하되, 데크플레이트로부터 전달되는 하중이 분산 전달될 수 있도록 본 발명의 와이어로프(200)를 설치하게 된다.

이를 위해 역시 와이어로프지지구(300)가 데크플레이트(120)에 설치되어 있다. 이에 상기 와이어로프(200)를 와이어로프지지구(300) 하부에 위치하도록 배치하고 양 단부를 양 측 보의 상부플랜지 상면에 연장되도록 배치시키게 된다.

이때 상기 보의 상부플랜지에는 앞서 살펴본 것과 정착블록(710)이 각각 설치되어 서로 이격되어 있음을 알 수 있다.

다음으로는 도 6b와 같이 보와 데크플레이트 상부에 슬래브콘크리트(130)를 타설하게 되며 경화시키게 된다.

다음으로는 도 6c와 같이 와이어로프(200)의 일 단부는 웨지(720)를 이용하여 일측 정착블록에 고정정착시키고, 타 단부 역시 웨지를 이용하여 타측 정착블록에 고리형볼트(510)에 긴장정착시켜 결국 프리스트레스가 합성슬래브에 도입되도록 하게 된다.

이로서 포스트텐션 방식이든지 프리텐션방시이든지 본 발명은 와이어로프를 통해 장스팬 합성슬래브에 있어 처짐이 가장 크게 발생하는 합성슬래브의 중간부위에 있어 처짐제어를 통한 합성슬래브의 내화성능을 증진시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.

또한 이러한 처짐제어는 결국 와이어로프를 데크플레이트의 중간부에 고정시키고 양 단부를 보의 상부플랜지에서 고정 및 정착시켜 하중전달을 보의 상부플랜지로 분산시킬 수 있어 보다 효율적인 내화성능 확보가 가능하게 됨을 알 수 있다.

또한 상기 와이어로프는 긴장 및 정착에 의하여 프리스트레스가 도입되는데 2차 포물선 형태로 배치되어 편심효과에 의한 프리스트레스 도입효과를 증진시킬 수 있게 된다.

또한, 와이어로프를 이용하기 때문에 작업자가 와이어로프를 운반, 가공 등 설치가 매우 용이하여 시공성 및 작업성이 매우 뛰어나 공기단축에 의한 경제성을 충분히 확보할 수 있게 된다.

100: 합성슬래브
110: 보
111: 상부플랜지
112: 복부
113: 하부플랜지
120: 데크플레이트
121: 수평부
122: 절곡부
130: 슬래브콘크리트
200: 와이어로프
300: 와이어로프지지구
400: 와이어로프고정구
500: 고정정착구
600: 긴장정착구
710: 정착블록
720: 웨지
730: 쉬스
800: 기둥

Claims (7)

1. 보(110)와 보(110) 사이에 설치된 데크플레이트(1200; 상기 데크플레이트(120) 중간부에 연결되어 데크플레이트 보다 상방에 위치한 보(110)에 양 단부가 연장되어 정착된 와이어로프(200); 및 상기 보(110)와 데크플레이트(120) 상부에 형성된 슬래브콘크리트(130);를 포함하여, 상기 데크플레이트로부터 전달되는 하중이 와이어로프를 경유하여 보에 분산 전달되도록 함으로서 내화성능이 향상되도록 하며,
   상기 보(110)는 상부플랜지, 웨브 및 하부플랜지를 포함하여 구성되어, 상기 하부플랜지(113)에 데크플레이트의 단부가 지지되고, 와이어로프의 양 단부가 상기 상부플랜지(111) 상면에 연장되어 정착되도록 하며,
   상기 와이어로프(200)의 양 단부 중 일 단부는 보의 상부에 고정정착되고 타 단부는 보의 상부에 긴장정착되어 슬래브콘크리트가 타설 및 양생된 후 상기 긴장정착된 와이어로프의 긴장력이 해제되어 양생된 슬래브콘크리트에 프리스트레스가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 와이어로프(200)는 데크플레이트 중간부에서 데크플레이트 길이방향으로 하방으로 만곡된 포물선 형태로 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 데크플레이트(120)는 절곡패널로서 수평부들 사이에 절곡부가 형성 된 것으로서, 데크플레이트의 중간부의 절곡부 사이에 와이어로프지지구(300)가 데크플레이트 길이방향으로 하방으로 만곡된 포물선 형태로 다수 이격 배치되어, 상기 와이어로프가 와이어로프지지구 저면에 상면이 접하면서 배치됨으로서 포물선 형태로 배치될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 데크플레이트(120)는 절곡패널로서 수평부들 사이에 절곡부가 형성된 것으로서, 데크플레이트의 중간부에는 상기 수평부 상면에 와이어로프고정구(400)가 데크플레이트 길이방향으로 서로 다른 높이를 가지면 포물선 형태로 다수 이격 배치되어, 상기 와이어로프가 와이어로프고정구를 관통하도록 배치됨으로서 포물선 형태로 배치될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 데크플레이트(120)는 절곡패널로서 수평부들 사이에 절곡부가 형성 된 것으로서, 데크플레이트의 중간부에는 상기 절곡부 측면에 와이어로프고정구(400)가 데크플레이트 길이방향으로 하방으로 만곡된 포물선 형태로 다수 이격 배치되어, 상기 와이어로프가 와이어로프고정구를 관통하도록 배치됨으로서 포물선 형태로 배치될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 와이어로프(200)는 보와 보 사이에 설치된 쉬스에 삽입되어 쉬스 외부로 양 단부가 노출된 상태에서 배출되도록 한 후,
   상기 쉬스가 매립되도록 슬래브콘크리트를 타설 및 양생시키고,
   상기 노출된 와이어로프의 양 단부 중 일 단부는 보의 상부에 설치된 정착블록에 웨지에 의하여 고정정착시키고, 타 단부는 보의 상부에 설치된 정착블록에 웨지와 유압잭에 의하여 긴장정착시켜 슬래브콘크리트에 프리스트레스가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브.
7. 제 2항에 있어서,
   상기 와이어로프(200)는 데크플레이트가 설치되는 보들의 상면에 설치된 정착블록 사이에 언본디드 와이어로프를 설치하고,
   상기 언본디드 와이어로프가 매립되도록 슬래브콘크리트를 타설 및 양생시키고,
   상기 와이어로프의 양 단부 중 일 단부는 보의 상면에 설치된 정착블록에 웨지에 의하여 고정정착시키고, 타 단부는 보의 상부에 설치된 정착블록에 웨지와 유압잭에 의하여 긴장정착시켜 슬래브콘크리트에 프리스트레스가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 와이어로프를 이용한 합성슬래브.

Images