KR101980435B1 - 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 pc 중공슬래브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중공슬래브 몸체의 측면 단부측과 중공부 내부의 단부에 CFRP 시트를 정착시켜 단부에서의 복부전단강도가 향상되도록 한 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브는, 프리캐스트 콘크리트로 제작되고 양쪽 단부로 개방되어 길이 방향으로 형성된 중공부가 폭 방향으로 일정 간격마다 배열되어 있는 중공슬래브 몸체와; 상기 중공슬래브 몸체에 일정 간격마다 길이방향으로 배치 정착됨과 동시에 폭 방향으로 배열되어 상기 중공슬래브 몸체의 중립축 하부에 압축 응력을 도입시키는 긴장재와; 상기 중공슬래브 몸체의 양측면 양단부로부터 각기 일정 구간에 에폭시 접착제를 매개로 겹수를 조정하여 겹침 접합된 측면 정착용 CFRP 시트;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브{Precast Concrete hollow core slab by extrusion}
본 발명은 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브에 관한 것으로, 특히 중공슬래브 몸체의 측면 단부측과 중공부 내부의 단부에 CFRP 시트를 정착시켜 단부에서의 복부전단강도가 향상되도록 한 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브에 관한 것이다.
건물의 구조부재 중 하나로 사용되는 중공슬래브(HCS; 할로우코아 슬래브)는 프리캐스트 콘크리트(PC)로 제작된다. 프리캐스트 콘크리트는 공장에서 몰드에 타설되어 제작되는 콘크리트를 말한다. 중공슬래브는 중공재의 형상에 따른 물량절감과 높은 구조적 효율을 가지고 있어 주차장, 창고와 같은 대공간 구조물이나 아파트에 널리 사용되고 있다. 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.
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 몸체의 측면 단부측과 중공부 내부의 단부에 CFRP 시트를 정착시켜 단부에서의 복부전단강도가 향상되도록 한 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브는, 프리캐스트 콘크리트로 제작되고 양쪽 단부로 개방되어 길이 방향으로 형성된 중공부가 폭 방향으로 일정 간격마다 배열되어 있는 중공슬래브 몸체와; 상기 중공슬래브 몸체에 일정 간격마다 길이방향으로 배치 정착됨과 동시에 폭 방향으로 배열되어 상기 중공슬래브 몸체의 중립축 하부에 압축 응력을 도입시키는 긴장재와; 상기 중공슬래브 몸체의 양측면 양단부로부터 각기 일정 구간에 에폭시 접착제를 매개로 겹수를 조정하여 겹침 접합된 측면 정착용 CFRP 시트;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공부의 내부에 각기 단부로부터 일정 구간에 에폭시 접착제를 매개로 겹수를 조정하여 겹침 접합된 중공부 정착용 CFRP 시트;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공부 정착용 CFRP 시트는 상기 중공부의 중심을 기준으로 90도 부착되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공부 정착용 CFRP 시트는 상기 중공부의 중심을 기준으로 120도 부착되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공부 정착용 CFRP 시트는 상기 중공부의 중심을 기준으로 전둘레에 부착되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공부 정착용 CFRP 시트는 상기 중공부의 내면에 부착 작업의 편리를 위해 2등분 이상 분절되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측면 정착용 CFRP 시트는 중공슬래브 몸체의 상면 및 하면에 모두 또는 어느 한면에 추가적으로 더 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공부에는 양쪽 단부에 보강용으로 나선철근이 더 배근되어 콘크리트가 타설되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나선철근에는 내면에 일정 간격마다 휨보강 철근이 더 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브에 따르면, 측면 정착용 CFRP 시트가 중공슬래브 몸체의 측면 단부에 부착되어 보강됨으로써 복부전단균열의 억제력이 증대된다.
또한, 중공슬래브 몸체의 중공부 내부 양단부에 중공부 정착용 CFRP 시트가 정착되어 단부에서의 복부전단강도가 증대됨으로써 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브가 설치되는 구조물의 안정성이 향상된다.
또한, 중공부에 나선철근을 배근하고 콘크리트를 타설하면, 부족한 복부전단강도를 더욱 확보할 수 있는 이점을 갖는다.
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 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브의 사시도 및 정면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브의 사시도 및 정면도.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 적용되는 중공부 정착용 CFRP 시트의 다양한 부착상태도.
도 4의 (가),(나)는 본 발명에 적용되는 중공부 정착용 CFRP 시트의 다양한 등분 상태에서의 부착상태도.
도 5a는 본 발명에 적용되는 측면 정착용 CFRP가 랩 형태로 4면에 보강된 상태를 나타내는 PC 중공슬래브의 일단부측 사시도.
도 5b는 본 발명에 적용되는 측면 정착용 CFRP가 스트립 형태로 4면에 보강된 상태를 나타내는 PC 중공슬래브의 일단부측 사시도.
도 6a는 본 발명의 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브에 나선철근이 더 설치된 상태에서의 중공슬래브 몸체를 수평 절단하여 도시한 사시도.
도 6b는 도 6a의 정면도.
도 6c는 도 6b에 적용된 나선철근에 휨보강 철근이 추가적으로 설치된 상태도.
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 1a 및 도 1b와 같이 본 발명에 따른 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브(10)는 프리캐스트 콘크리트로 제작된 중공슬래브 몸체(12)를 갖는다. 중공슬래브 몸체(12)는 압출 성형 방식으로 제작될 수 있다. 중공슬래브 몸체(12)에는 양쪽 단부로 개방되어 길이 방향으로 중공부(121)가 형성된다. 이때 중공슬래브(121)는 중공슬래브 몸체(12)의 폭 방향으로 일정 간격마다 배열되어 구비된다. 중공부(121)의 형상은 예시된 것에 한정되는 것은 아니며 원형이나 타원형 또는 이들의 변형된 다양한 형태가 될 수 있다.
중공슬래브 몸체(12)에 긴장재(14)가 설치되어 있다. 긴장재(14)는 중공슬래브 몸체(12)에 길이방향으로 배치 정착됨과 동시에 폭 방향으로 일정 간격을 가지고 배열된다. 긴장재(14)는 주지의 프리텐션 방식에 의해 긴장 정착되어 중공슬래브 몸체(12)의 중립축 하부에 압축 응력을 도입시킨다.
중공슬래브 몸체(12)의 양측면 양단부로부터 각기 일정 구간에 에폭시 접착제를 매개로 겹수를 조정하여 겹침 접합된 측면 정착용 CFRP 시트(18)가 부착되어 있다. 이때 측면 정착용 CFRP 시트(18)와 중공슬래브 몸체(12)의 접착은 예로, 동일한 에폭시 접착제를 사용할 수 있다.
이같이 측면 정착용 CFRP 시트(18)가 부착됨으로써 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브(10)는 단부의 전단강도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해 복부(122)의 전단균열을 억제할 수 있다. 이때 측면 정착용 CFRP 시트(18)의 두께나 겹수를 조정함으로써 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브(10)에 요구되는 설계 강도에 대응할 수 있다.
또한 도 2a 및 도 2b와 같이 각 중공부(121)의 내부에 각기 단부로부터 일정 구간에 에폭시 접착제를 매개로 겹수를 조정하여 겹침 접합된 중공부 정착용 CFRP 시트(16)를 더 부착할 수 있다. 이는 측면 정착용 CFRP 시트(18)만 가지고 요구되는 중공슬래브의 전단강도가 확보되지 않을 때 중공부 정착용 CFRP 시트(16)가 설치될 수 있다.
이때 도 3a와 같이 중공부 정착용 CFRP 시트(16)는 중공부(121)의 중심을 기준으로 90도 부착되어 설치될 수 있다. 다른 설치 구조로 도 3b와 같이 중공부 정착용 CFRP 시트(16)는 상기 중공부(121)의 중심을 기준으로 120도 부착되어 설치될 수 있다. 또 다른 설치 구조로 도 3c와 같이 공부 정착용 CFRP 시트(16)는 상기 중공부(121)의 중심을 기준으로 360도 부착되어 설치될 수 있다.
이같이 중공부 정착용 CFRP 시트(16)의 부착 면적을 조절하게 되면, 중공슬래브의 서로 다른 크기에 따라 요구되는 전단성능에 대응할 수 있다.
또한, 도 4의 (가),(나)와 같이 작업의 편의성을 위해 중공부 정착용 CFRP 시트(16)는 중공부(121)의 내면에 2등분이나 4등분 등 2등분 이상 분절되어 설치될 수도 있다.
이와 같이 중공부(121)에 중공부 정착용 CFRP 시트(16)가 설치된 경우, 중공슬래브 몸체(12)의 복부(122)측에 전단균열이 발생하더라도 중공슬래브 몸체(12)는 중공부 정착용 CFRP 시트(16)의 전단 강도로 인하여 지속적인 전단 저항을 할 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b와 같이 측면 정착용 CFRP 시트(18)는 중공슬래브 몸체(12)의 양측면을 포함하여 상면 및 하면에 모두 또는 어느 한면에 추가적으로 더 설치될 수 있다. 이때 중공슬래브 몸체(12)의 상부에 현장타설콘크리트 토핑이 합성될 경우 상면을 제외한 U자 형태로 측면 정착용 CFRP 시트(18)가 설치된다.
여기서, 도 5b와 같이 측면 정착용 CFRP 시트(18)는 분절 형태로 설치될 수 있다.
이같이 측면 정착용 CFRP 시트(18)가 중공슬래브 몸체(12)의 측면을 포함하여 하면 또는 상면 중 모두 또는 어느 한쪽에만 설치되는 경우 시공 속도가 낮아지지만 더 높은 전단강도를 발휘할 수 있다.
다른 한편, 도 6a 및 도 6b와 같이 중공부(121)에는 양쪽 단부에 보강용으로 나선철근(20)이 더 배근되어 콘크리트(22)가 타설되어 구성될 수 있다. 따라서 나선철근(20)은 중공부(121)내에서 타설된 콘크트리트(22)와 합성되어 중공슬래브 몸체(12)의 복부전단강도를 더욱 높일 수 있다. 이때 나선철근(20)은 주지의 철근 스페이서를 이용하여 중공부(121) 내부에 위치되고, 나선철근(20)이 배치된 구간의 상부에 천공된 천공홀(12a)(또는 개구부)을 두어 콘크리트를 타설할 수 있다. 부가적으로 도 6c와 같이 나선철근(20)에는 내면에 일정 간격마다 휨보강 철근(21)이 더 접합되어 설치될 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.
12: 중공슬래브 몸체
14: 긴장재
16: 중공부 정착용 CFRP 시트
18: 측면 정착용 CFRP 시트
20: 나선철근
21: 휨보강 철근

Claims (9)

  1. 프리캐스트 콘크리트로 제작되고 양쪽 단부로 개방되어 길이 방향으로 형성된 중공부(121)가 폭 방향으로 일정 간격마다 배열되어 있는 중공슬래브 몸체(12)와;
    상기 중공슬래브 몸체(12)에 일정 간격마다 길이방향으로 배치 정착됨과 동시에 폭 방향으로 배열되어 상기 중공슬래브 몸체(12)의 중립축 하부에 압축 응력을 도입시키는 긴장재(14)와;
    상기 중공슬래브 몸체(12)의 양측면 양단부로부터 각기 일정 구간에 에폭시 접착제를 매개로 겹수를 조정하여 겹침 접합된 측면 정착용 CFRP 시트(18)와;
    상기 중공부(121)의 내부에 각기 단부로부터 일정 구간에 에폭시 접착제를 매개로 겹수를 조정하여 겹침 접합된 중공부 정착용 CFRP 시트(16);를 포함하며,
    상기 중공부(121)에는 양쪽 단부에 보강용으로 나선철근(20)이 배근되어 콘크리트(22)가 타설되어 있는 것을 특징으로 하는 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 중공부 정착용 CFRP 시트(16)는 상기 중공부(121)의 중심을 기준으로 90도 부착되어 설치된 것을 특징으로 하는 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 중공부 정착용 CFRP 시트(16)는 상기 중공부(121)의 중심을 기준으로 120도 부착되어 설치된 것을 특징으로 하는 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 중공부 정착용 CFRP 시트(16)는 상기 중공부(121)의 중심을 기준으로 전둘레에 부착되어 설치된 것을 특징으로 하는 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 중공부 정착용 CFRP 시트(16)는 상기 중공부(121)의 내면에 부착 작업의 편리를 위해 2등분 이상 분절되어 설치된 것을 특징으로 하는 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 측면 정착용 CFRP 시트(18)는 중공슬래브 몸체(12)의 상면 및 하면에 모두 또는 어느 한면에 추가적으로 더 설치된 것을 특징으로 하는 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 나선철근(20)에는 내면에 일정 간격마다 휨보강 철근(21)이 더 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 압출성형방식으로 제작되어 전단 보강된 PC 중공슬래브.
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