KR101579037B1 - 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 및 그 제조방법 - Google Patents

샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하부 플레이트; 복수의 관통홀이 형성되고, 콘크리트가 타설되는 공간을 형성하도록 상기 하부 플레이트로부터 상측으로 이격되어 배치되는 상부 플레이트; 및 ∩자 형상의 강봉으로서, 양단이 상기 관통홀들을 관통하여 상기 하부 플레이트와 결합하는 복수의 전단보강재를 포함하는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, ∩자 형상의 강봉인 복수의 전단보강재가 수직 전단력에 대해서는 철골보에서의 복부의 역할과 종래의 앵글의 역할을, 그리고 수평 전단력에 대해서는 스터드 볼트 역할을 대신하기 때문에 재료비와 용접 개소가 획기적으로 줄어든다. 또한, 상하면에 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 배치되고, 그 사이에 콘크리트가 타설되어 하부 플레이트 밑면에만 내화 뿜칠을 하면 되므로, 내화 뿜칠 비용이 현저하게 줄어든다.

Description

샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 및 그 제조방법 {Sandwich precast concrete composite beam assembly and method of manufacturing the same}
본 발명은 콘크리트 보에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 철골 공사 또는 철골 철근 콘크리트 공사에 사용되는 프리캐스트 콘크리트 합성보 및 그 제조방법에 관한 것이다.
프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete; PC) 공법은 잘 알려진 것처럼 건설 구조물을 일반 공업제품과 같이 공장에서 기성화하여 생산하고 현장에서 조립함으로써 품질의 균등화를 꾀하고, 대량 생산에서 발생하는 원가 절감의 이점을 얻고자 하는 공법이다.
이러한 프리캐스트 보는 철근콘크리트 보와 비교할 때 거푸집, 동바리 설치 및 철근배근, 콘크리트 타설 등의 현장 작업이 필요 없어 시공이 간단하여 공사기간을 단축할 수 있는 이점이 있지만, 거푸집 및 인장철근을 사용하므로 제작이 복잡하고 시간이 많이 들며 강구조의 접합부의 시공성 및 안전성 우려가 있다.
한편, 등록특허 제10-1375382호로 게시된 프리캐스트 무거푸집 합성보는 콘크리트와 강판부재를 합성하여 일체 거동할 수 있도록 구성한 합성보를 제시하였으나, 앵글(3)과 스터드 볼트(4)가 매우 많이 사용되어서 재료비와 용접 개소가 너무 많아지는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1375382호 (2014. 03. 11), "프리캐스트 무거푸집 합성보 및 이의 제조방법" 한국등록특허 제10-0626544호 (2006. 09. 14), "강판-콘크리트 합성보 및 이를 이용한 고강성 합성구조시스템"
본 발명의 목적은 철골보에 사용되는 철골의 물량을 감소시키고, 스터드 볼트를 사용하지 않아 재료비와 재료비와 용접 개소를 줄임과 동시에 스터드 볼트 작업 공정을 삭제하여 공사 안정성 및 인건비 절감을 꾀할 수 있는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보는 하부 플레이트; 복수의 관통홀이 형성되고, 콘크리트가 타설되는 공간을 형성하도록 상기 하부 플레이트로부터 상측으로 이격되어 배치되는 상부 플레이트; 및 ∩자 형상의 강봉으로서, 양단이 상기 관통홀들을 관통하여 상기 하부 플레이트와 결합하는 복수의 전단보강재를 포함한다.
여기서, 상기 전단보강재는, 상기 프리캐스트 콘크리트 합성보의 길이 방향과 직교하도록 배치될 수 있다.
아울러, 상기 전단보강재는, 상기 프리캐스트 콘크리트 합성보의 길이 방향과 평행하게 복수열로 배치될 수 있다.
나아가, 상기 전단보강재는, 상단이 상기 상부 플레이트와 이격되도록 배치될 수 있다.
게다가, 상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 사이에는, 콘크리트 타설시 중공이 형성되도록 파이프 또는 경량 블럭이 배치될 수 있다.
더욱이, 상기 상부 플레이트는, 상기 하부 플레이트보다 두께가 더 얇을 수 있다.
또한, 상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 양단에 결합하여 다른 구조재와 결합하는 한 쌍의 단부 측면 플레이트를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 제조방법은 하부 플레이트를 준비하는 단계; 복수의 관통홀이 형성된 상부 플레이트를 상기 하부 플레이트로부터 상측으로 이격시켜 배치하는 단계; ∩자 형상의 강봉인 복수의 전단보강재의 양단을 상기 관통홀들을 관통하여 상기 하부 플레이트와 용접에 의해 결합하는 단계; 한 쌍의 단부 측면 플레이트를 상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 양단에 결합하는 단계; 및 상기 하부 플레이트, 상기 상부 플레이트 및 상기 단부 측면 플레이트의 사이에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 및 그 제조방법에 의하면,
첫째, ∩자 형상의 강봉인 복수의 전단보강재가 수직 전단력에 대해서는 철골보에서의 복부의 역할과 종래의 앵글의 역할을, 그리고 수평 전단력에 대해서는 스터드 볼트 역할을 대신하기 때문에 재료비와 용접 개소가 획기적으로 줄어든다.
둘째, 상하면에 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 배치되고, 그 사이에 콘크리트가 타설되어 하부 플레이트 밑면에만 내화 뿜칠을 하면 되므로, 내화 뿜칠 비용이 현저하게 줄어든다.
셋째, 전단보강재를 프리캐스트 콘크리트 합성보의 길이 방향과 직교하게 배치하거나, 길이 방향과 평행하게 배치하여 슬래브 보강 위치를 선택적으로 적용할 수 있다.
넷째, 전단보강재 상단을 상부 플레이트와 이격되도록 배치하여 슬래브의 철근을 바닥으로부터 이격시키는 스페이서 역할을 할 수 있다.
다섯째, 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 사이에 콘크리트 타설시 중공이 형성되도록 파이프 또는 경량 블럭을 배치하여 경량화함으로써 프리캐스트 콘크리트 합성보의 자중과 이동 하중을 줄일 수 있다.
여섯째, 상부 플레이트는 슬래브에 매립되기 때문에 상부 플레이트를 하부 플레이트보다 두께가 더 얇게 배치하여 재료비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 결합 사시도이다.
도 3 및 4는 도 2에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보에 콘크리트가 타설된 것을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보와 기둥이 결합된 것을 나타낸 정면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보와 기둥이 결합한 것에 슬래브 콘크리트가 타설된 것을 나타낸 정면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 다른 실시예의 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보를 나타낸 분해사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 결합 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보에 콘크리트가 타설된 것을 나타낸 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 제조방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보를 나타낸 분해사시도, 도 2는 도 1에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 결합 사시도, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보에 콘크리트가 타설된 것을 나타낸 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 단면도, 도 6은 도 4에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보와 기둥이 결합된 것을 나타낸 정면도, 도 7은 도 6에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보와 기둥이 결합한 것에 슬래브 콘크리트가 타설된 것을 나타낸 정면도, 도 8은 도 7에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 단면도, 도 9는 도 8에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 다른 실시예의 단면도, 도 10은 도 8에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)는 하부 플레이트(100), 상부 플레이트(200) 및 복수의 전단보강재(300)를 포함한다.
하부 플레이트(100)는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 하판이 되는 것으로, 강판 등이 사용될 수 있다.
상부 플레이트(200)는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 상판이 되는 것으로, 복수의 관통홀(210)이 형성되고, 콘크리트(C)가 타설되는 공간을 형성하도록 하부 플레이트(100)로부터 상측으로 이격되어 배치되며, 강판 등이 사용될 수 있다. 관통홀(210)의 배치는 등간격으로 배치될 수도 있고, 간격이 변형 배치될 수도 있다.
여기서, 하부 플레이트(100)는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 바닥판이 되고, 상부 플레이트(200)는 슬래브(SC)에 매립되기 때문에 상부 플레이트(200)는 하부 플레이트(100)보다 두께가 더 얇을 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼 복수의 전단보강재(300)는 ∩자 형상의 강봉으로서, 양단이 관통홀들(210)을 관통하여 하부 플레이트(100)와 용접(W) 등에 의해 결합한다. 전단보강재(300)는 이형 철근 등 구부려서 사용 가능한 여러 재료의 강봉이 사용될 수 있다. 도 1 내지 도 10에서 전단보강재(300)는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 길이 방향과 직교하도록 배치된다.
전단보강재(300)는 관통홀(210)과도 용접될 수 있으며, 도 4에 도시된 것처럼 콘크리트(C) 타설시 전단보강재(300)가 콘크리트(C)에 의해 고정이 되므로 용접이 필수적인 것은 아니다.
한편, 도 5에 도시된 것처럼 전단보강재(300)는 상단이 상부 플레이트(200)와 이격되도록 배치된다. 이러한 전단보강재(300)는 후술할 슬래브 콘크리트(SC) 타설시 슬래브의 상부철근을 바닥으로부터 이격시키는 스페이서 역할을 할 뿐만 아니라 그 자체로 수직 및 수평 전단 보강 철근의 역할을 할 수 있다.
또한, 하부 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 양단에는 다른 구조재와 결합하는 한 쌍의 단부 측면 플레이트(400)를 포함할 수 있다. 도 6에는 철골 기둥(CL)에 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)가 결합되는 것이 도시되어 있으며, 도 1에 도시된 것처럼 단부 측면 플레이트(400)에는 콘크리트와의 부착력을 위하여 스터드 볼트(SB)가 구비될 수 있다. 하부 플레이트(100)와 상부 플레이트(200)는 단부 측면 플레이트(400)를 사용하여 결합한 뒤, 수직 및 수평 전단 보강을 위한 전단보강재(300)를 관통홀들(210)을 관통하여 하부 플레이트(100)와 용접(W)한다. 그러고 나서 콘트리트(C)는 철제 베드와 하부 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)가 수직하게 배치한 뒤 타설한다.
도 3에 도시된 것처럼 전단보강재(300)가 하부 플레이트(100)와 결합한 뒤 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)를 90도 회전시킨 뒤 타설하면 용이하게 타설이 가능하다.
도 6에는 철골 기둥(CL)에 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)가 볼트(B)에 의해 결합되는 것이 도시되어 있다.
도 7 및 도 8에는 철골 기둥(CL)에 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)가 볼트(B)에 의해 결합된 후, 상측에 슬래브 콘크리트(SC)가 타설된 것이 도시되어 있다. 앞서 설명한 것처럼 전단보강재(300)는 슬래브의 상부 철근을 바닥으로부터 이격시키는 스페이서 역할을 할 뿐만 아니라 그 자체로 보와 슬래브 사이의 수평 전단 보강 철근의 역할을 겸하게 된다.
도 9에 도시된 것처럼 하부 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 사이에는 콘크리트(C) 타설시 중공이 형성되도록 파이프(510)가 매립되어 배치될 수 있다. 파이프(510)는 내부에 빈 공간이 형성된 것일 수도 있고, 내부에 스티로폼 등 경량 재질이 채워진 것일 수도 있으며, 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 길이 방향을 따라 길게 구비될 수도 있고, 분절된 다수가 구비될 수도 있다.
또는 도 10에 도시된 것처럼 하부 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 사이에는 콘크리트(C) 타설시 중공이 형성되도록 경량 블럭(520)이 배치될 수 있다. 경량 블럭(520)은 EPS(Expandable PolyStyrene) 블럭 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보에 대해 설명한다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보를 나타낸 분해사시도, 도 12는 도 11에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 결합 사시도, 도 13은 도 12에 도시된 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보에 콘크리트가 타설된 것을 나타낸 사시도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)는 하부 플레이트(100), 상부 플레이트(200) 및 복수의 전단보강재(300)를 포함한다.
상부 플레이트(200)는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 상판이 되는 것으로, 복수의 관통홀(210)이 형성되고, 콘크리트(C)가 타설되는 공간을 형성하도록 하부 플레이트(100)로부터 상측으로 이격되어 배치되며, 강판 등이 사용될 수 있다. 관통홀(210)의 배치는 등간격으로 배치될 수도 있고, 간격이 변형 배치될 수도 있다.
복수의 전단보강재(300)는 ∩자 형상의 강봉으로서, 양단이 관통홀들(210)을 관통하여 하부 플레이트(100)와 용접(W) 등에 의해 결합한다. 도 11 내지 도 13에서 전단보강재(300)는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 길이 방향과 평행하게 복수열로 배치된다. 도 11 내지 도 13에는 이웃한 전단보강재(300)끼리 단부 위치가 일치되도록 표시되었으나, 서로 겹치게 배치될 수도 있다. 또한, 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)의 단부에는 전단보강재(300) 하나가 모자라게 되므로, 별도의 스터드 볼트(ST)가 배치될 수 있다.
여기서도 전단보강재(300)는 관통홀(210)과도 용접될 수 있으며, 도 4에 도시된 것처럼 콘크리트(C) 타설시 전단보강재(300)가 콘크리트(C)에 의해 고정이 되므로 용접이 필수적인 것은 아니다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 제조방법에 대해 설명한다. 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 제조방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB) 제조방법은 단계 S110 내지 단계 S150을 포함한다.
단계 S110은 하부 플레이트(100)를 준비하는 단계이며, 단계 S120은 복수의 관통홀(210)이 형성된 상부 플레이트(200)를 하부 플레이트(100)로부터 상측으로 이격시켜 배치하는 단계이다.
단계 S130은 한 쌍의 단부 측면 플레이트(400)를 하부 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 양단에 결합하는 단계이다.
단계 S140에서는 ∩자 형상의 강봉인 복수의 전단보강재(300)의 양단을 상기 관통홀들(210)을 관통하여 하부 플레이트(100)와 용접에 의해 결합한다.
이때, 필요에 따라 앞서 설명한 것처럼 하부 플레이트(100) 및 상부 플레이트(200)의 사이에는 콘크리트(C) 타설시 중공이 형성되도록 파이프(510) 또는 경량 블럭(520)이 매립되어 배치될 수 있다.
마지막으로, 단계 S150은 하부 플레이트(100), 상부 플레이트(200) 및 단부 측면 플레이트(300)의 사이에 콘크리트(C)를 타설하는 단계이다. 앞서 설명한 것처럼 콘트리트(C) 타설은 전단보강재(300)가 하부 플레이트(100)와 결합한 뒤 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보(PB)를 90도 회전시킨 뒤 철제 베드 위에 설치한 후 타설하면 용이하게 타설이 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100...하부 플레이트 200...상부 플레이트
300...전단보강재 400...단부 측면 플레이트

Claims (8)

  1. 하부플레이트;
    복수의 관통홀이 형성되고, 콘크리트가 타설되는 공간을 형성하도록 상기 하부 플레이트로부터 상측으로 이격되어 배치되는 상부 플레이트; 및
    ∩자 형상의 강봉으로서, 양단이 상기 관통홀을 관통하여 상기 하부 플레이트와 용접결합하는 복수의 전단보강재를 포함하고,
    상기 전단보강재는,
    상단이 상기 상부 플레이트와 이격되도록 배치되며,
    상기 상부 플레이트는,
    상기 하부 플레이트보다 두께가 얇고,
    상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 양단에 결합하여 다른 구조체와 결합하는 한 쌍의 단부 측면 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전단보강재는,
    상기 프리캐스트 콘크리트 합성보의 길이 방향과 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전단보강재는,
    상기 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보의 길이 방향과 평행하게 복수열로 배치되는 것을 특징으로 하는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 사이에는,
    콘크리트 타설시 중공이 형성되도록 파이프 또는 경량 블럭이 배치되는 것을 특징으로 하는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 하부 플레이트를 준비하는 단계;
    복수의 관통홀이 형성된 상부 플레이트를 상기 하부 플레이트로부터 상측으로 이격시켜 배치하는 단계;
    ∩자 형상의 강봉인 복수의 전단보강재의 양단을 상기 관통홀들을 관통하여 상기 하부 플레이트와 용접에 의해 결합하는 단계;
    한 쌍의 단부 측면 플레이트를 상기 하부 플레이트 및 상기 상부 플레이트의 양단에 결합하여 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보를 형성하는 단계; 및
    상기 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 내부에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하고,
    상기 콘크리트를 타설하는 단계는,
    상기 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보를 90도 회전시킨 뒤 철제 베드 위에 설치한 후 타설하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 프리캐스트 콘크리트 합성보 제조방법.
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