KR102292484B1 - 강선을 이용한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브 성형 방법 - Google Patents

Abstract

시공성이 향상되고 및 공기 절감이 가능한 새로운 공법의 중공 슬래브 성형 방법으로서, 강선을 이용한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브 성형 방법이 개시된다. 본 발명은 내부에 콘크리트가 타설되어 중공 슬래브(Hollow Core Slab)를 형성하는 몰드; 및 상기 몰드에 인입 및 콘크리트 타설 후 인출되어 중공을 형성시키는 중공 파이프(Hollow Pipe);를 이용하여 중공 슬래브를 성형하되, 상기 중공 슬래브에 프리스트레스(Prestress)를 도입하기 위해 상기 몰드에 강선을 설치하는 단계를 포함하는 중공 슬래브 성형 방법을 제공한다.

Description

강선을 이용한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브 성형 방법{Molding method of hollow core slab with prestress using steel wire}

본 발명은 중공 슬래브 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강선을 이용한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브 성형 방법에 관한 것이다.

건축물에서 슬래브의 강도를 유지하면서 경량화하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있으며, 그 중 슬래브 내부를 중공화하는 공법이 알려져 있다.

건축물의 구조부재 중 하나로 사용되는 이러한 중공 슬래브(Hollow Core Slab, HCS)는 프리캐스트 콘크리트로 제작되고, 제작된 중공 슬래브는 시공 현장에서 보의 양단에 올려져 설치된다. 이후 조립된 중공 슬래브의 상면에는 바닥판의 높이를 조절하거나 하중을 균일하게 분포시킬 목적으로 덧침 콘크리트(Topping Concrete)를 타설한 뒤 양생하게 되고, 덧침 콘크리트는 중공 슬래브와 합성되어 합성 슬래브를 이루게 된다.

이러한 중공 슬래브(hollow core slab)는 일반적으로 중앙에 중공체를 구비한 구조로서 패널 중량을 감소시킴에 따라 자중에 비해 비교적 우수한 단면성능을 가지도록 하는데, 공법 특성상 슬래브 내부에 중공 형성을 위한 중공체를 배치하고 이는 슬래브 완성 후에도 잔류하고 있어, 그 자체로 경량화에 한계가 있고, 타설되는 콘크리트와의 재질 차이에 따른 성능 저하의 우려도 있으며, 콘크리트 타설 시에 중공체와 콘크리트 사이의 밀도 차이로 인하여 중공체가 콘크리트의 표면 위로 부상하려고 하는 부력이 강하게 작용하여 중공 슬래브에 불량이 발생하기 쉽다.

한편, 도 1과 같이 자동성형기(1)를 이용한 중공 슬래브 제작 방식이 잘 알려져 있으며, 이는 자동성형기(1) 내부에 미리 마련된 중공체 형상으로 중공이 형성되는 콘크리트 슬래브(2)가 압출되도록 하는 방식이나, 자동성형기(1)의 방식 특성상 전단보강을 위한 연결재 및 인양고리의 설치가 불가능하고, 중공 슬래브(2)에 프리스트레스(Prestress) 도입을 위한 강선 설치를 고려할 경우 긴장을 부여하기 어렵다.

여기서, 종래 수동 방식으로 중공 슬래브에 프리스트레스를 도입하는 방법으로 주로 강선을 활용한다. 도 2를 참조하면, 종래 Long Line 공법으로서 인장대(3) 상에 복수의 몰드(4)를 연속 배치하고, 강선(5)을 복수의 몰드(4)에 걸쳐 설치한 후 인장대(3)의 고정단(6)에 쐐기 정착 및 긴장단(7)을 이용하여 긴장을 부여하게 되고, 이후, 각 몰드(4) 양단에서 강선을 절단하여 프리스트레스를 도입하게 되는데, 몰드(4)의 배치 위치, 즉, 인장대(3)에 인접한 몰드(4)와 중앙부의 몰드(4')에 도입되는 인장력에 차이가 발생할 수 밖에 없어, 몰드(4) 위치에 따라 일정한 프리스트레스 도입이 어려워 균일한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브(8)의 제작이 불가능하다.

다른 한편, 한국 등록특허 제1713632호는 콘크리트 중앙부를 전용율이 높은 튜브형 고무몰드를 활용하여 중공으로 형성하도록 하여 피씨슬래브 생산 시 별도의 중공체의 매입 없이 중공단면을 형성할 수 있으며, 튜브형 고무몰드는 공기를 주입시켜 팽창하여 고정한 후 콘크리트 타설, 증기양생의 과정을 거쳐 몰드해체 때 튜브형 고무몰드의 공기를 빼내어 수축시켜 제거하여 중공 피씨슬래브를 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 고무몰드에 공기 주입 및 수축 공정이 추가되어 시공성이 좋지 않고 작업 시간이 길어지며, 고무 소재의 특성상 지속 사용을 위한 내구성에 한계가 있다.

[선행 특허문헌]

- 한국 등록특허 제1798977호(2017.11.20. 등록)

- 한국 등록특허 제1502029호(2015.03.12. 등록)

- 한국 등록특허 제1713632호(2017.03.02. 등록)

본 발명은 시공성이 향상되고 및 공기 절감이 가능한 새로운 공법의 중공 슬래브 성형 방법으로서, 강선을 이용한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브 성형 방법을 제안하고자 한다.

상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 콘크리트가 타설되어 중공 슬래브(Hollow Core Slab)를 형성하는 몰드; 및 상기 몰드에 인입 및 콘크리트 타설 후 인출되어 중공을 형성시키는 중공 파이프(Hollow Pipe);를 이용하여 중공 슬래브를 성형하되, 상기 중공 슬래브에 프리스트레스(Prestress)를 도입하기 위해 상기 몰드에 강선을 설치하는 단계를 포함하는 중공 슬래브 성형 방법을 제공한다.

또한 상기 강선에 프리스트레스 도입은 상기 몰드에 설치된 긴장부재를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중공 슬래브 성형 방법을 제공한다.

또한 상기 강선의 일단을 상기 몰드 배면의 고정단 정착판에 쐐기로 정착하고, 타단을 몰드 정면의 긴장단에 긴장하여 정착한 후, 콘크리트 타설 및 양생 후 상기 강선을 절단하여 중공 슬래브에 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 중공 슬래브 성형 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 몰드에 중공 파이프를 인입 및 콘크리트 타설 후 인출시켜 중공을 형성시키는 중공 슬래브 성형 방법으로서, 몰드의 배면과 정면에 고정단과 긴장단이 형성되어 프리스트레스 도입을 위한 강선 설치가 가능하여 몰드 자체가 인장대 역할을 겸비하고, 하나의 몰드에 하나의 중공 슬래브가 제작되도록 함으로써 균일한 프리스트레스 도입이 가능하도록 하는 중공 슬래브를 성형할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

또한 몰드에 중공 파이프를 인입 및 콘크리트 타설 후 인출시켜 중공을 형성함으로써 중공체 내지 경량체를 사용하지 않고도 간단한 방법으로 중공 슬래브를 성형할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래 자동성형기를 이용한 중공 슬래브 제작 방식을 설명하는 도면이다.
도 2는 종래 수동 방식으로 강선을 이용하여 중공 슬래브에 프리스트레스를 도입하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3 내지 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 강선을 이용한 중공 슬래브 성형 방법에 사용되는 설비를 나타낸 측면도, 배면도 및 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선을 이용한 중공 슬래브 성형 방법을 설명하는 공정도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선을 이용한 중공 슬래브 성형 방법을 이용하여 제작된 중공 슬래브를 나타낸 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 3 내지 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 강선을 이용한 중공 슬래브 성형 방법에 사용되는 설비를 나타낸 측면도, 배면도 및 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선을 이용한 중공 슬래브 성형 방법을 설명하는 공정도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강선을 이용한 중공 슬래브 성형 방법을 이용하여 제작된 중공 슬래브를 나타낸 사시도이다.

도 3 내지 7을 참조하면, 본 발명에 따른 강선을 이용한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브 성형 방법은 내부에 콘크리트가 타설되어 중공 슬래브(Hollow Core Slab)를 형성하는 몰드; 및 상기 몰드에 인입 및 콘크리트 타설 후 인출되어 중공을 형성시키는 중공 파이프(Hollow Pipe);를 이용하여 중공 슬래브를 성형하되, 상기 중공 슬래브에 프리스트레스(Prestress)를 도입하기 위해 상기 몰드에 강선을 설치하는 단계를 포함한다. 이하, 상기 전체적인 중공 슬래브 제작 과정을 통해 본 발명에 따른 강선을 이용한 프리스트레스가 도입된 중공 슬래브 성형 방법을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 중공 슬래브에 인장응력 부여를 위한 프리스트레스 도입 수단이 구비된다. 이하, 도 3, 5 및 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에서 중공 슬래브에 프리스트레스 도입을 위한 강선 설치 과정을 통해 설명한다.

도 6(a)를 참조하면, 본 발명에서 코어 역할을 하는 중공 파이프(120)를 몰드에 인입시키기 전에 몰드(110) 하부측에 강선(170)을 설치할 수 있다. 이때, 상기 강선 (170)에 프리스트레스 도입은 몰드(110)에 설치된 긴장부재를 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명이 구체예에서, 강선(170)의 일단을 몰드 배면(112)의 입출홀(1121) 아래의 고정단(1122) 정착판에 쐐기로 정착하고, 타단을 몰드 정면(111)의 안착홀(1111) 아래의 긴장단(1112)에 긴장하여 정착한 후, 콘크리트 타설 및 양생 후 콘크리트가 경화되어 충분한 강도에 도달하게 되면 강선(170)을 절단하여 중공 슬래브(S)에 프리스트레스를 도입하게 된다.

여기서, 본 발명에서는 기존 Long Line 방식(도 2 참조)과 달리 몰드(110) 자체가 인장대 역할을 겸비하게 되고, 하나의 몰드(110)에서 하나의 중공 슬래브(S)가 제작되는 방식으로서, 중공 슬래브(S) 내에 균일한 프리스트레스 도입이 가능하다. 반면, 기존 Long Line 방식의 경우 하나의 인장대(6)에 강선(5)을 길게 배치하고, 그 사이에 여러 개의 몰드(4)를 동시에 설치하여 타설 후 긴장을 해제하게 되는데, 1회 작업으로 프리스트레스가 도입된 슬래브를 여러 개 제작할 수 있으나, 몰드(4) 위치에 따라 일정한 프리스트레스 도입이 어렵게 된다.

다음으로, 중공 슬래브(S)를 형성하는 몰드(110)에 중공 파이프(120)를 인입 및 내설시킨다(도 6(a) 참조).

상기 몰드(110)는 상기 중공 파이프(120)의 내설 후 콘크리트가 타설되어 중공 슬래브(S)가 성형되는 형틀로서, 정면(111), 배면(112), 양 측면(113) 및 저면(114)으로 이루어질 수 있다. 상기 양 측면(113)과 저면(114)은 개방 부위가 없는 면을 이룰 수 있으나, 정면(111)에는 상기 중공 파이프(120)를 안착시키는 안착홀(1111)이 형성되고, 배면(112)에는 상기 중공 파이프(120)의 인입 및 인출을 위한 입출홀(1121)이 형성되어 있다. 상기 안착홀(1111) 및 입출홀(1121)은 몰드(110) 내에 내설되는 중공 파이프(120)의 배열 수에 따라 형성될 수 있다.

한편, 상기 몰드(110)의 정면(111), 배면(112) 및 양 측면(113)은 서로 분리되어 탈거될 수 있다. 즉, 후술하는 탈형 과정에서 정면(111), 배면(112) 및 양 측면(113)을 각각 탈거하여 몰드(110) 내에 성형된 중공 슬래브(S)가 탈형되도록 할 수 있다.

상기 중공 파이프(120)는 슬래브(S) 내부에 중공(H)이 형성되도록 하는 코어 역할을 하는 것으로, 길게 연장 형성된 원통형의 몸체부(121)와, 상기 몸체부(121) 일단에 형성되어 몰드 정면(111)의 안착홀(1111)에 안착되는 지지부(122)로 이루어질 수 있다. 상기 지지부(122) 역시 원통형일 수 있으며, 직경은 상기 몸체부(121)보다 작게 형성될 수 있다. 이때, 몰드(110)의 배면(112)을 통해 상기 중공 파이프(120)가 인입될 경우, 배면(112)에 형성된 입출홀(1121)은 상기 몸체부(121)가 통과될 수 있을 정도의 크기를 가지게 되고, 정면(111)에 형성된 안착홀(1111)은 상기 지지부(122)는 통과될 수 있으나 몸체부(121)는 통과되지 않을 정도의 크기를 가져, 상기 지지부(122)가 정면(111)에 형성된 안착홀(1111)에 안착되어 전체 중공 파이프(120)가 몰드(110)에 내설될 수 있도록 하게 된다.

상기 중공 파이프(120)의 재질은 그 코어 형상을 유지할 수 있는 재질이라면 특별히 한정되는 것은 아니나, 장기 사용에 따른 내구성 측면에서 금속 재질인 것이 바람직하다.

이러한 중공 파이프(120)는 몰드(100)에 인입 전에는 별도 마련된 거치 수단(130)에 거치된 상태로 준비될 수 있다. 본 발명의 구체예에서 상기 거치 수단(130)은 레일(131); 레일(131) 상을 왕복 이동하는 이동대차(132); 이동대차(132) 상부에 설치되어 중공 파이프(120)를 받치는 받침대(133); 몰드(110)의 배면(112) 부근에 설치되어 중공 파이프(120)의 끝단을 받치면서 인입 및 인출을 유도하는 가이드 롤러(134);를 포함할 수 있다. 이러한 거치 수단(130)을 통해 이동대차(132)가 레일(131)을 타고 몰드(110) 방향으로 전진함에 따라 중공 파이프(120)가 몰드(110)로 인입되도록 할 수 있다. 상기 거치 수단(130)에는 그 밖에 상기 이동대차(132)의 레일(131) 이탈을 방지하기 위한 스토퍼(135)와 중공 파이프(120)의 몸체부(121) 끝단에 형성된 고정체(136)와 연결을 용이하게 하기 위한 텐션부재(137)가 더욱 구비될 수 있다.

다음으로, 상기 몰드(110)에 콘크리트를 타설한다(도 6(b) 참조).

즉, 중공 파이프(120)를 몰드(110)에 내설시킨 후 중공 파이프(120)가 차지한 이외의 공간에 콘크리트를 타설한다. 콘크리트를 타설한 후에는 누름판(160)을 이용하여 타설된 콘크리트 상부를 평탄화시킬 수 있다. 상기 누름판(160)은 예컨대, 몰드(110)의 평면적과 동일한 크기의 하면을 갖는 누름판(160)으로서 크레인의 와이어(162)에 연결되어 타설된 콘크리트 상부를 눌러 평탄화시킬 수 있다.

여기서, 콘크리트 타설 과정에서 슬래브(S) 단면 구조가 치밀해지도록 타설되는 콘크리트에 진동을 부여하는 설비가 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에서 상기 몰드(110) 하부에 진동 테이블(115)이 설치될 수 있고, 상기 중공 파이프(120)에 진동을 부여하는 진동장치(미도시) 및 상기 누름판(160)에 진동을 부여하는 진동장치(163)가 구비되어, 중공 슬래브(S) 하부, 내부 및 상부에 걸쳐 중공 슬래브(S)에 다중 진동이 부여되어 매우 치밀한 단면 구조의 중공 슬래브(S)가 형성되도록 할 수 있다.

다음으로, 상기 중공 파이프(120)를 인출시켜 중공(H)을 형성한다(도 6(c) 참조).

즉, 몰드(110)에 중공 파이프(120)를 내설시킨 상태에서 콘크리트를 타설 후 다시 중공 파이프(120)를 인출시켜 중공(H)을 형성시킨다. 중공 파이프(120)의 인출은 전술한 중공 파이프(120)의 인입 과정의 역순으로 진행되며, 예컨대, 상기 이동대차(132)가 상기 레일(131)을 타고 몰드(110) 반대 방향으로 후퇴됨으로써 중공 파이프(120)가 인출되도록 할 수 있다.

다음으로, 상기 중공(H)이 형성된 슬래브(S)를 양생한다(도 6(d) 참조).

본 발명에서는 기존 Long Line 방식이 공간적 제약에 따라 중공(H) 형성 후 현장에서 양생포를 덮어 증기 양생하는 비효율적인 방식으로 양생이 이루어지는 것과 달리, 다수의 몰드(110)를 별도 마련된 양생실(C)에서 양생되도록 할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 중공 슬래브 성형 방법에서는 콘크리트 타설 및 중공 파이프(120) 인출 후 몰드(110)를 양생실(C)로 이송 및 적층한 상태에서 중공 슬래브(S)를 양생하도록 함으로써, 증기 양생, 온도, 압력 등 요구되는 조건에 맞는 양생 작업이 가능할 뿐 아니라, 적층 양생이 가능하여 양생실(C)의 크기에 따라 1회 양생 시 기존 Long Line 방식보다 많은 양의 슬래브(S) 양생이 이루어질 수 있어 양생 비용 절감 효과도 기대할 수 있다.

마지막으로, 양생 종료 후 몰드(110)를 탈형하여 최종 중공 슬래브(S)를 제품 형태로 제작하게 된다.

몰드(110)의 탈형을 위해 적층 상태로 양생된 몰드(110)를 다시 양생실(C) 외부로 이송한 후 탈형이 이루어질 수 있다. 탈형은 전술한 바와 같이, 몰드(11)의 정면(111), 배면(112) 및 양 측면(113)을 각각 탈거하여 몰드(110) 내에 성형된 중공 슬래브(S)가 탈형되도록 할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 몰드 111 : 몰드 정면
1111 : 안착홀 1112 : 긴장단
112 : 몰드 배면 1121 : 입출홀
1122 : 고정단 113 : 몰드 측면
114 : 몰드 저면 115 : 진동 테이블
120 : 중공 파이프 121 : 몸체부
122 : 지지부 130 : 거치 수단
131 : 레일 132 : 이동대차
133 : 받침대 134 : 가이드 롤러
135 : 스토퍼 136 : 고정체
137 : 텐션부재 160 : 누름판
162 : 와이어 163 : 진동장치
170 : 강선 S : 중공 슬래브
H : 중공 C : 양생실

Claims (3)

1. 내부에 콘크리트가 타설되어 중공 슬래브(Hollow Core Slab)를 형성하는 몰드; 및 상기 몰드에 인입 및 콘크리트 타설 후 인출되어 중공을 형성시키는 중공 파이프(Hollow Pipe);를 이용하여 중공 슬래브를 성형하되,
   상기 중공 슬래브에 프리스트레스(Prestress)를 도입하기 위해 상기 몰드에 강선을 설치하는 단계를 포함하는 중공 슬래브 성형 방법으로서,
   상기 몰드는 정면, 배면, 양 측면 및 저면으로 이루어지고, 상기 배면에는 상기 중공 파이프가 인입 및 인출되는 입출홀이 형성되고, 상기 정면에는 상기 중공 파이프의 일단이 안착되는 안착홀이 형성되고,
   상기 몰드에 상기 중공 파이프의 인입 전 거치 수단으로서, 레일; 상기 레일 상을 왕복 이동하는 이동대차; 상기 이동대차 상부에 설치되어 상기 중공 파이프를 받치는 받침대; 및 상기 몰드의 배면 부근에 설치되어 상기 중공 파이프를 받치면서 인입 및 인출을 유도하는 가이드 롤러;를 포함하여,
   상기 중공 파이프는 형상을 그대로 유지할 수 있는 재질로서, 상기 중공 파이프의 인입 및 인출은 수평 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공 슬래브 성형 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 강선에 프리스트레스 도입은 상기 몰드에 설치된 긴장부재를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중공 슬래브 성형 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 강선의 일단을 상기 몰드 배면의 고정단 정착판에 쐐기로 정착하고, 타단을 몰드 정면의 긴장단에 긴장하여 정착한 후, 콘크리트 타설 및 양생 후 상기 강선을 절단하여 중공 슬래브에 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 중공 슬래브 성형 방법.

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