KR101970873B1

KR101970873B1 - 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브

Info

Publication number: KR101970873B1
Application number: KR1020170054533A
Authority: KR
Inventors: 김강수; 박민국; 한선진; 주효은
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2019-04-19
Also published as: KR20180120493A

Abstract

본 발명은 중공슬래브 본체에 타설되는 토핑콘크리트를 강재부재와 합성시켜 복부전단균열 후에도 지속적인 전단 저항이 가능하고, 토핑콘크리트층의 수평전단 강도를 증진시킬 수 있도록 한 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브는, 프리캐스트 콘크리트로 제작되어 폭 방향으로 일정 간격마다 상부로 열려진 슬릿과 이 슬릿에 연통되어 있는 중공으로 이루어진 상부슬릿형 중공부, 이웃한 상부슬릿형 중공부의 사이에 형성된 상부폐쇄형 중공부를 갖는 중공 슬래브 본체와; 상기 상부슬릿형 중공부 삽입되어 슬릿을 통해 일부가 노출되어 있는 강재부재와; 상기 중공 슬래브 본체의 상면에 일정 두께로 콘크리트가 타설되어 강재부재와 합성된 토핑콘크리트층;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브{Steel composite hollow core slab with topping concrete}

본 발명은 강합성 중공 슬래브 및 이의 제작 방법에 관한 것으로, 특히 중공슬래브 본체에 타설되는 토핑콘크리트를 강재부재와 합성시켜 복부전단균열 후에도 지속적인 전단 저항이 가능하고, 토핑콘크리트층의 수평전단 강도를 증진시킬 수 있도록 한 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브에 관한 것이다.

건물의 구조부재 중 하나로 사용되는 중공슬래브(HCS; 할로우코아 슬래브)는 프리캐스트 콘크리트로 제작된다. 프리캐스트 콘크리트는 공장에서 몰드에 타설되어 제작되는 콘크리트를 말한다. 일반적으로 중공슬래브는 베드에 강연선을 배치하고, 강연선을 긴장시킨 상태에서 할로우코어 슬래브 자동성형기를 사용하여 콘크리트를 타설하여 제작됨으로써 중공을 갖는 구조체가 된다. 이같이 중공슬래브는 프리캐스트 콘크리트로 제작되어 시공 현장에서 보에 양단이 올려져 설치된다. 이때 바닥판의 높이를 조절하거나 하중을 균일하게 분포시킬 목적으로 후에 중공슬래브에 토핑 콘크리트(Topping Concrete)를 타설하게 된다. 이때 토핑 콘크리트는 중공슬래브와 합성되어 합성슬래브를 이루게 된다.

한편, 중공슬래브는 제작 방법의 특성상 전단철근을 배치할 수 없으며, 중공이 존재하기 때문에 전단에 취약할 수밖에 없다. 중공슬래브는 대부분 복부전단균열강도에 의하여 전단 강도가 결정된다. 따라서 복부전단균열을 억제할 수 있는 수단이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1285468호로서, '침 콘크리트와 일체성 향상을 위한 중공슬래브'가 제안되어 있다. 이는 바닥면에서 일정 높이의 살두께를 갖는 하나 이상의 볼록부와; 볼록부의 살두께보다 작은 살두께를 갖고 볼록부에 일체로 연장되어 상면으로 덧침 콘크리트와의 깊은 결속영역을 제공하는 하나 이상의 오목부와; 중공슬래브의 길이 방향으로 형성되어 상기 볼록부에 폭 방향으로 배치된 복수 개의 볼록부 중공이 포함되어 프리캐스트 콘크리트로 제작되어, 중공슬래브의 측면 연결부를 포함하여 상면에 덧침 콘크리트와의 합성 면적이 증가되어 일체성이 향상되는 특징을 갖는다.

그러나 상기 배경기술에서는 볼록부 중공의 주변측 복부전단균열 후에도 지속적인 전단 저항을 발휘할 수 있는 수단이 제시되어 있지 않다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1285468호

본 발명은 중공슬래브 본체에 타설되는 토핑콘크리트를 강재부재와 합성시켜 복부전단균열 후에도 지속적인 전단 저항이 가능하고, 토핑콘크리트층의 수평전단 강도를 증진시킬 수 있도록 한 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브는, 프리캐스트 콘크리트로 제작되어 폭 방향으로 일정 간격마다 상부로 열려진 슬릿과 이 슬릿에 연통되어 있는 중공으로 이루어진 상부슬릿형 중공부, 이웃한 상부슬릿형 중공부의 사이에 형성된 상부폐쇄형 중공부를 갖는 중공 슬래브 본체와; 상기 상부슬릿형 중공부 삽입되어 슬릿을 통해 일부가 노출되어 있는 강재부재와; 상기 중공 슬래브 본체의 상면에 일정 두께로 콘크리트가 타설되어 강재부재와 합성된 토핑콘크리트층;을 포함하고, 상기 강재부재는 중공에 배치되는 원통부, 원통부의 상부에 입설되어 상부슬릿형 중공부에 배치되는 복부, 복부의 상단에 접합되어 토핑콘크리트층에 합성되는 토핑콘크리트 합성용 플랜지를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 상부슬릿형 중공부와 강재부재의 사이에는 토핑콘크리트층의 일부 콘크리트가 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공슬래브 본체에는 하부측에 보강근이 배치되어 폭 방향으로 일정 간격마다 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 토핑콘크리트 합성용 플랜지에는 토핑콘크리트층의 콘크리트와 합성을 위해 두께 방향으로 관통된 플랜지 홀이 더 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 복부에는 토핑콘크리트층의 콘크리트와 합성을 위해 두께 방향으로 관통된 복부 홀이 더 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 적절한 다른 실시 형태에 따른 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브는, 프리캐스트 콘크리트로 제작되어 폭 방향으로 일정 간격마다 상부로 열려진 슬릿과 이 슬릿에 연통되어 있는 중공으로 이루어진 상부슬릿형 중공부, 이웃한 상부슬릿형 중공부의 사이에 형성된 상부폐쇄형 중공부를 갖는 중공 슬래브 본체와; 상기 상부슬릿형 중공부 삽입되어 슬릿을 통해 일부가 노출되어 있는 강재부재와; 상기 중공 슬래브 본체의 상면에 일정 두께로 콘크리트가 타설되어 강재부재와 합성된 토핑콘크리트층;을 포함하고, 상기 강재부재는 상부로 토핑콘크리트층에 정착되는 T자형 정착고리를 갖고 일정 간격을 두고 상부슬릿형 중공부에 배치된 원형 철근과, 중공에 배열되어져 원형 철근을 연결하는 휨 철근으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브에 따르면, 단부의 중공부가 강재부재로 보강되어져 복부전단균열을 억제함으로써 강합성 중공 슬래브로 시공된 구조물의 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 복부전단균열이 발생하더라도 강재부재의 전단 강도로 인하여 강합성 중공 슬래브는 지속적인 전단 저항을 할 수 있고, 강재부재의 토핑콘크리트 합성용 플랜지는 토핑콘크리트층의 수평전단 강도를 증진시켜 강합성 중공 슬래브의 전단 저항이 향상된다.

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 발명의 실시 예에 따른 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브의 사시도.
도 2는 도 1의 일측면도.
도 3은 도 1의 분해사시도.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 적용된 강재부재의 변형된 예시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브의 제작공정도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브의 단부를 연속적으로 연결시키는 상세도.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 다양한 실시 예에 따른 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브의 구성도.

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.

본 발명에 따른 강합성 중공 슬래브(10)는 도 1 내지 도 3에서와 같이 중공 슬래브 본체(12), 강재부재(14) 및 토핑콘크리트층(16)으로 이루어진다.

중공 슬래브 본체(12)는 도 5의 (가)에 도시된 바와 같이 프리캐스트 콘크리트로 제작되어 폭 방향으로 일정 간격마다 상부로 열려진 슬릿(121a)과 이 슬릿(121a)에 연통되어 있는 중공(121b)으로 이루어진 상부슬릿형 중공부(121), 이웃한 상부슬릿형 중공부(121과 121)의 사이에 형성된 상부폐쇄형 중공부(122)를 갖는다. 여기서 상부슬릿형 중공부(121)와 상부폐쇄형 중공부(122)는 단부측으로 개방된 구조를 갖는다.

상부슬릿형 중공부(121)측 중공(121b)의 단면은 강재부재(14)가 삽입될 수 있는 단면으로써 원형이나 사각이 될 수 있고, 이의 변형된 형태가 될 수 있다. 상부슬릿형 중공부(121)측 슬릿(121a)의 폭은 강재부재(14)를 수용할 수 있도록 설정된다.

또한, 중공슬래브 본체(12)에는 하부측에 보강근(13)이 배치되어 폭 방향으로 일정 간격마다 배열되어 설치될 수 있다. 보강근(13)은 철근, PC 강연선, PS 강선, 강봉 등이 될 수 있다. 또한 보강근(13)은 프리스트레스가 도입되어 중공슬래브 본체(12)의 하부측에 인장응력을 도입시킬 수 있다.

강재부재(14)는 상부슬릿형 중공부(121)에 삽입되어 슬릿(121a)을 통해 일부가 노출되어 설치된다. 강재부재(14)는 중공 슬래브 본체(12)와 동일한 길이를 갖거나, 중공 슬래브 본체(12)의 길이보다 짧은 길이를 갖고 설치될 수 있다. 강재부재(14)가 중공 슬래브 본체(12)의 길이보다 짧은 길이를 갖는 경우 양쪽 단부측에 각각 설치되어 슬래브의 양쪽 단부를 보강하게 된다. 강재부재(14)는 원통부(141), 원통부(141)의 상부에 입설되어 있는 복부(142), 복부(142)의 상단에 접합되어 있는 토핑콘크리트 합성용 플랜지(143)를 포함하여 구성된다.

이때, 원통부(141)의 외경은 상부슬릿형 중공부(121)측 중공(121b)의 최소 단면 크기와 동일하거나 이보다 작게 구성된다. 복부(142)는 토핑콘크리트 합성용 플랜지(143)가 토핑콘크리트층(16)에 매설될 수 있는 높이를 갖는다. 토핑콘크리트 합성용 플랜지(143)는 하면 중앙을 통해 복부(142)의 상단에 일체로 접합되어 있다.

토핑콘크리트층(16)은 중공 슬래브 본체(12)의 상면에 일정 두께로 콘크리트가 타설되어 강재부재(14)와 합성되어 있다. 토핑콘크리트층(16)의 두께는 중공 슬래브 본체(12)의 두께보다 상대적으로 작게 형성된다.

여기서, 상부슬릿형 중공부(121)와 강재부재(14)의 사이에는 토핑콘크리트층(16)에 타설된 콘크리트의 일부가 충전될 수 있다.

이와 같이 구성된 일 실시 예의 강합성 중공 슬래브(10)의 제작 방법을 설명한다.

먼저, 도 5의 (가)와 같이 폭 방향으로 일정 간격마다 상부로 열려진 슬릿(121a)과 슬릿(121a)과 연통되어 있는 중공(121b)으로 이루어진 상부슬릿형 중공부(121), 이웃한 상부슬릿형 중공부(121)의 사이에 형성된 상부폐쇄형 중공부(122)를 갖도록 프리캐스트 콘크리트로 압출 성형하여 중공 슬래브 본체(12)를 제작한다.

그 다음, 도 5의 (나)와 같이 슬릿(121a)을 통해 일부가 노출되도록 강재부재(14)를 상기 상부슬릿형 중공부(121)에 각각 삽입시켜 놓는다.

그 다음, 도 5의 (다)와 같이 중공 슬래브 본체(12)의 상면에 일정 두께로 콘크리트를 타설하여 강재부재(14)와 합성된 토핑콘크리트층(16)을 형성한다.

이와 같이 제작된 강합성 중공 슬래브(10)는 중공 슬래브 본체(12)와 토핑콘크리트층(16)이 강재부재(14)를 매개로 합성되어져 합성거동이 유도됨으로써 전단 파괴를 방지할 수 있다.

또한, 기존 중공슬래브는 단부에서의 복부전단균열에 매우 취약하였으나, 본 발명의 강합성 중공 슬래브(10)는 단부의 중공부가 강재부재(14)로 보강되어져 복부전단균열을 억제함으로써 강합성 중공 슬래브(10)로 시공된 구조물의 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 복부전단균열이 발생하더라도 강합성 중공 슬래브(10)는 강재부재(14)의 전단 강도로 인하여 지속적인 전단 저항을 할 수 있다. 이뿐만 아니라, 강재부재(14)의 토핑콘크리트 합성용 플랜지(143)는 토핑콘크리트층(16)의 수평전단 강도를 증진시켜 강합성 중공 슬래브(10)의 전단 저항이 향상된다.

또한, 시공 중 단부에서 강합성 중공 슬래브(10)가 연속적으로 시공될 경우, 강재부재(14)가 부모멘트에 저항할 수 있도록 이웃한 강합성 중공 슬래브(10) 간의 강재부재(14)를 도 6과 같이 스틸 플레이트(110)와 볼트(120)를 이용하여 접합시킬 수 있는 이점을 갖는다. 미설명 부호 '100'은 '보'이다.

한편, 도 4a에서와 같이 강재부재(14)의 토핑콘크리트 합성용 플랜지(143)에는 토핑콘크리트층(16)의 콘크리트와 합성을 위해 두께 방향으로 관통된 플랜지 홀(143a)이 더 배열되어 구성될 수 있다.

또한, 도 4b에서와 같이 복부(142)에는 토핑콘크리트층(16)의 콘크리트와 합성을 위해 두께 방향으로 관통된 복부 홀(142a)이 더 배열되어 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 강합성 중공 슬래브(10)는 도 7과 같이 강재부재(14)를 H형 단면을 갖는 길이재로 구성한 것이다. 이때 강재부재(14)는 H형 단면의 일부가 토핑콘크리트층(16)에 매설된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 강합성 중공 슬래브(10)는 도 8과 같이 강재부재(14)를 카이저 트러스 구조로 구성한 것이다. 카이저 트러스 구조는 주지된 바와 같이 하나의 상현재, 2개의 하현재, 상현재와 하현재에 연결된 래티스근으로 이루어진 것이다. 본 실시 예에서는 상현재가 하부에 위치되고 2개의 하현재가 상부에 위치되도록 하여 카이저 트러스 구조의 강재부재(14)가 설치된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 강합성 중공 슬래브(10)는 도 9와 같이 강재부재(14)를 상부로 토핑콘크리트층(16)에 정착되는 T자형 정착고리(151a)를 갖고 일정 간격을 두고 상부슬릿형 중공부(121)에 배치된 원형 철근(151)과, 중공(121b)에 배열되어져 원형 철근(151)을 연결하는 휨 철근(152)으로 구성한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 강합성 중공 슬래브(10)는 도 10과 같이 강재부재(14)를 상부 플레이트(161)와 상부 플레이트(161)의 하면에 일정 간격마다 접합되어 있는 스터드(162)로 이루어지도록 구성한 것이다.

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.

12: 중공 슬래브 본체
13: 보강근
14: 강재부재
16: 토핑콘크리트층

Claims

프리캐스트 콘크리트로 제작되어 폭 방향으로 일정 간격마다 상부로 열려진 슬릿(121a)과 이 슬릿(121a)에 연통되어 있는 중공(121b)으로 이루어진 상부슬릿형 중공부(121), 이웃한 상부슬릿형 중공부(121)의 사이에 형성된 상부폐쇄형 중공부(122)를 갖는 중공 슬래브 본체(12)와;
상기 상부슬릿형 중공부(121)에 삽입되어 슬릿(121a)을 통해 일부가 노출되어 있는 강재부재(14)와;
상기 중공 슬래브 본체(12)의 상면에 일정 두께로 콘크리트가 타설되어 강재부재(14)와 합성된 토핑콘크리트층(16);을 포함하고,
상기 강재부재(14)는 중공(121b)에 배치되는 원통부(141), 원통부(141)의 상부에 입설되어 상부슬릿형 중공부(121)에 배치되는 복부(142), 복부(142)의 상단에 접합되어 토핑콘크리트층(16)에 합성되는 토핑콘크리트 합성용 플랜지(143)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브.
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제 1항에 있어서,
상기 상부슬릿형 중공부(121)와 강재부재(14)의 사이에는 토핑콘크리트층(16)의 일부 콘크리트가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브.
제 1항에 있어서,
상기 중공슬래브 본체(12)에는 하부측에 보강근(13)이 배치되어 폭 방향으로 일정 간격마다 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브.
제 1항에 있어서,
상기 토핑콘크리트 합성용 플랜지(143)에는 토핑콘크리트층(16)의 콘크리트와 합성을 위해 두께 방향으로 관통된 플랜지 홀(143a)이 더 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,
복부(142)에는 토핑콘크리트층(16)의 콘크리트와 합성을 위해 두께 방향으로 관통된 복부 홀(142a)이 더 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브.
삭제
삭제
프리캐스트 콘크리트로 제작되어 폭 방향으로 일정 간격마다 상부로 열려진 슬릿(121a)과 이 슬릿(121a)에 연통되어 있는 중공(121b)으로 이루어진 상부슬릿형 중공부(121), 이웃한 상부슬릿형 중공부(121)의 사이에 형성된 상부폐쇄형 중공부(122)를 갖는 중공 슬래브 본체(12)와;
상기 상부슬릿형 중공부(121)에 삽입되어 슬릿(121a)을 통해 일부가 노출되어 있는 강재부재(14)와;
상기 중공 슬래브 본체(12)의 상면에 일정 두께로 콘크리트가 타설되어 강재부재(14)와 합성된 토핑콘크리트층(16);을 포함하고,
상기 강재부재(14)는 상부로 토핑콘크리트층(16)에 정착되는 T자형 정착고리(151a)를 갖고 일정 간격을 두고 상부슬릿형 중공부(121)에 배치된 원형 철근(151)과, 중공(121b)에 배열되어져 원형 철근(151)을 연결하는 휨 철근(152)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 토핑콘크리트층을 갖는 강합성 중공 슬래브.
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