KR200200431Y1 - 건축 및 토목 구조물의 슬래브 및 라이닝 가설용복합소재 스페이스 패널 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 지상, 지하, 해상 및 해저에 건설되는 모든 유형의 건축 및 토목구조물에 있어서, 구조물의 평면 또는 곡면형상의 콘크리트 슬래브 또는 라이닝 가설시, 종래의 가설공법에서 사용되어 오던 비계 또는 동바리와 거푸집을 대체할 수 있는, 복합소재로 제작된 스페이스 패널에 관한 것이다.

본 고안에서는, 건축 및 토목구조물의 슬래브 또는 라이닝 가설에 사용되는 패널로서, 섬유강화 복합소재 적층판 또는 섬유강화 복합소재 샌드위치판으로 이루어져 슬래브 또는 라이닝 가설시 타설된 콘크리트에 의한 하중을 지지하고 분배하는 복합소재판과; 상기 복합소재판의 배면에 설치되어 상기 복합소재판에 가해지는 하중을 지지하므로써 상기 복합소재판의 변위를 소정의 허용치 이내로 제어하는 보강보로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널이 제공된다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 이용하여 콘크리트 슬래브 및 라이닝을 가설하게 되면, 종래의 가설공법에서 거푸집을 지지하기 위하여 이용하던 비계 또는 동바리 등이 전혀 필요하지 않게 되며, 패널이 거푸집의 기능도 하게 되므로 별도의 거푸집도 전혀 필요하지 않게 된다. 또한, 시공 후에 패널을 슬래브 하단에 영구히 설치해둠으로써 구조적 안전성이 증가되며, 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 방수, 단열, 방음효과도 증진된다.

Description

건축 및 토목 구조물의 슬래브 및 라이닝 가설용 복합소재 스페이스 패널{Composite Space Panel for Slab and Lining Construction of Structures}

본 고안은 건축 및 토목구조물의 슬래브 및 라이닝 가설용 복합소재 스페이스 패널에 관한 것으로, 구체적으로는 지상, 지하, 해상, 해저에 건설되는 모든 유형의 건축 및 토목구조물에 있어서, 구조물의 평면 또는 곡면형상의 콘크리트 슬래 브 또는 라이닝 가설시, 종래의 가설공법에서 사용되어 오던 비계 또는 동바리와 거푸집을 대체할 수 있도록 하는, 섬유강화 복합소재 적층판 또는 샌드위치판으로 제작된 복합소재판과 보강보로 구성된 복합소재 스페이스 패널에 관한 것이다.

지금까지 건축 및 토목구조물에 있어서, 구조물의 슬래브 콘크리트 또는 라이닝 콘크리트를 타설하는 방법으로서, 비계 또는 동바리와 거푸집을 이용하는 가설공법을 주로 사용하고 있다. 예를 들면, 아파트, 콘크리트 골조 건물, 콘크리트 교량, 지하철 구조물, 지하차도 구조물, 암거, 복개구조물, 상하수도 구조물, 잔교식 항만구조물, 공동구, 터널 등 모든 콘크리트 구조물의 슬래브나 라이닝 콘크리트 타설시에는 여전히 비계 또는 동바리를 이용한 가설공법을 사용하고 있다. 이러한 종래의 가설공법에서는, 타설하고자 하는 슬래브나 라이닝의 하부에 비계 또는 동바리를 이용하여 거푸집을 설치한 후, 거푸집 상면에 콘크리트를 타설하여 슬래브나 라이닝을 시공한다.

건물의 경우, 비계를 이용한 종래의 가설공법에서는, 거푸집을 지지하기 위한 비계를 설치하기 위하여, 하부층이 이미 완성되어 있어야 한다. 즉, 예를 들어 콘크리트 골조 건물에서 슬래브를 시공하는 경우, 하부층의 시공이 완료되어야만, 하부층 위에 비계를 설치하여 상부층의 슬래브를 시공하기 위한 거푸집을 제작할 수 있는 것이다.

따라서, 이러한 종래의 가설공법에서는, 시공이 아래로부터 순차적으로 이루 어질 수밖에 없으므로, 전체적인 공사 기간이 길어지고, 그에 따라 공사비가 매우 많이 소요되었다. 또한, 비계 또는 동바리를 설치 및 해체하기 위하여 많은 인력들이 투입되어야 하므로, 많은 인건비가 소요되었다.

교량의 경우에도, 슬래브 가설시 비계 또는 동바리를 사용하므로, 공사 기간이 길어지고 많은 인건비가 소요되었다.

최근에는 철골건물이나 강교의 슬래브를 시공할 때, 비계를 사용하지 않고 강재로 이루어진 데크플레이트를 사용하는 공법이 시행되기도 한다. 그러나, 철골건물이나 강교의 슬래브 가설용으로 사용되고 있는 종래의 강재 데크플레이트는 강재판으로 이루어져 있으므로, 종국적으로는 부식 발생으로 인하여 미관 저하 등의 문제가 발생한다. 또한, 콘크리트 슬래브 하부를 강재 데크플레이트로 가리기 때문에, 콘크리트 타설시 품질관리를 위한 공극을 적시에 발견할 수 없으며, 구조물의 사용 중에 슬래브 콘크리트의 균열 등 내부결함이 발생하였는 지의 여부를 전혀 조사할 수 없다는 문제점이 있다.

그 뿐만 아니라, 건물에 강재 데크플레이트를 사용하는 경우에, 화재에 대비하여 강재 데크플레이트에 추가적인 내화처리를 해주어야 하므로, 그에 따라 시공비가 증가하게 된다.

또한 강재 데크플레이트는 요철부를 가지고 있기 때문에, 그 요철부를 채우기 위해서는 추가적인 콘크리트를 더 타설해야 하므로 공사에 소요되는 콘크리트를 낭비하게 되고, 요철부로 인하여 현장 가설시 운반 및 설치가 용이치 않아 설치비와 설치기간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 특히, 강재 데크플레이트의 상부 곡면의 요철로 인하여, 상부면 작업시에 이동통로로 사용하기가 용이하지 못한 문제가 있으며, 고층건물에서 데크플레이트를 이용하여 시공할 경우 데크플레이트의 요철부만큼 층고가 높아질 수밖에 없는 단점이 있다.

본 고안은 위와 같은 종래의 가설공법의 문제점 및 데크플레이트를 이용한 공법의 문제점을 모두 해결하기 위하여 개발된 것이다.

본 고안에 따르면, 아파트, 콘크리트 골조건물, 철골 건물, 철골 철근콘크리트건물, 콘크리트 교량, 강재 교량, 지하철 구조물, 지하차도 구조물, 암거, 복개구조물, 상하수도 구조물, 잔교식 항만구조물, 공동구, 터널 등 지상, 지하, 해상, 및 해저에 건설되는 모든 유형의 건축 및 토목구조물의 슬래브 또는 라이닝 가설에 사용되는 패널로서, 섬유강화 복합소재 적층판 또는 샌드위치판으로 이루어져 슬래브 또는 라이닝 가설시 타설된 콘크리트에 의한 하중을 지지하고 분배하는 복합소재판과; 상기 복합소재판의 배면에 설치되어 상기 복합소재판에 가해지는 하중을 지지하므로써 상기 복합소재판의 변위를 소정의 허용치 이내로 제어하는 보강보로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널이 제공된다.

본 고안에서는, 복합소재 스페이스 패널의 일 실시예로서, 상기 보강보는, 상기 체결수단에 의하여 상기 복합소재판에 대하여 착탈될 수 있는 보강보 연결재에 의하여, 분리 해체가 가능하도록 상기 복합소재판의 배면에 부착되는 것을 특징으로 하는 보강보 분리형 복합소재 스페이스 패널이 제공된다.

또한, 본 고안에서는, 상기 보강보가 상기 복합소재판의 배면에 일체로 부착되어 상기 복합소재판으로부터 보강보가 분리되지 않는 보강보 일체형 복합소재 스 페이스 패널도 제공된다.

본 고안에 있어서, 상기 복합소재 스페이스 패널은, 패널의 양측을 지지할 부재가 콘크리트 벽체나 보인 경우, 고정수단에 의하여 지지부에 고정설치된 연결부재 위에 단순 거치되어 설치되고, 패널의 양측을 지지할 부재가 강재 보 또는 거더인 경우, 별도의 고정수단이 패널에 미리 장착되어, 패널이 지지부에 단순 거치되므로써 설치된다.

또한, 본 고안에서는, 복합소재 스페이스 패널의 일 실시예로서, 상기 복합소재판은, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등과 같은 강화섬유를, 폴리에스터, 비닐에스터, 에폭시, 페놀 등과 같은 수지에 함침시켜 제작되는 복합소재 적층판으로 구성되거나, 또는 상부면 및 하부면의 상기 복합소재 적층판 사이에 경질발포폼, 하니콤코아, 목재코아, 부직포코아 등과 같은 코아재료가 구비된 샌드위치 구조의 샌드위치판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널이 제공된다.

이와 같은 본 고안의 실시예에 있어서, 상기 복합소재판으로 사용되는 복합소재판을 구성하는 강화섬유는, 직조된 우븐직포, 스티치직포, 섬유매트 또는 로빙사의 형태로 수지내에 포함되며, 강화섬유의 섬유배열 방향, 섬유량 및 코아재료의 두께는 가설하고자 하는 슬래브 또는 라이닝의 자중과 작업하중에 따라 결정된다.

또한, 본 고안에 있어서, 상기 보강보의 재질로는 강재 또는 복합소재가 사용될 수 있으며, 필요에 따라서는 상기 복합소재판에서 최대 변위 발생구역에만 부분적으로 고탄성의 복합소재를 합성한 이종소재 합성형 보강보가 장착될 수도 있 다.

또한, 상기 복합소재판은, 콘크리트의 품질 등을 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 복합소재로 구성될 수 있으며, 콘크리트의 균열을 측정하기 위하여 격자망 형태의 줄눈이 복합소재판에 형성되어 있는 것도 바람직하다. 상기 복합소재판은 난연수지를 사용하거나, 또는 난연제 등을 이용하여 내화처리될 수도 있으며, 필요한 경우, 소정의 색깔을 갖도록 복합소재판이 착색 처리될 수도 있다.

본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널은, 슬래브 또는 라이닝의 가설 후 콘크리트와 일체로 남겨질 수 있으며, 이 때, 콘크리트와 패널의 양호한 부착을 위하여, 상기 패널의 일면에는 거친 표면을 가진 콘크리트 부착개선층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 상기 복합소재 스페이스 패널은, 가설하고자 하는 슬래브 또는 라이닝의 형상에 따라 평면, 곡면, 또는 평면과 곡면의 조합된 형상을 갖게 된다.

도 1a는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널의 일 실시예인 보강보 분리형 패널의 개략적인 사시도이다.

도 1b는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널의 일 실시예인 보강보 일체형 패널의 개략적인 사시도이다.

도 1c는 복합소재판이 복합소재 적층판만으로 이루어진 본 고안에 따른 스페이스 패널의 단면도이다.

도 1d는 복합소재판이 중앙의 코아재료와 상하면의 복합소재 적층판으로 이루어져 있는 샌드위치 구조의 샌드위치판으로 구성된 본 고안에 따른 스페이스 패널의 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 보강보 분리형 복합소재 스페이스 패널의 보강보의 결합 과정 및 결합 상태에 대한 개략도이다.

도 3a 내지 도 3i는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널에 구비된 보강보 실시예의 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널에 구비된 보강보 실시예로서 이종의 소재가 서로 합성된 합성형 보강보의 단면도이다.

도 5는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널에 구비된 보강보가 H형 단면을 가진 경우의 보강보와 복합소재판의 결합예를 도시한 개략도이다.

도 6a 내지 도 6b는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널을 이용하여 콘크리트 슬래브를 타설하는 형상을 도시한 개략도로서, 도 6a는 콘크리트를 타설하기 전에 복합소재 스페이스 패널을 설치한 형상을 도시한 사시도이고, 도 6b는 콘크리트를 타설한 상태에서 패널과 구조물 측벽과의 연결부에 대한 상세도이다.

도 7a 및 도 7b는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널을 강재 지지부에 거치하기 위한 연결에 대한 실시예를 도시한 개략도이다.

도 8a 내지 도 8e는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널의 사용예를 도시한 개략도로서, 도 8a 및 도 8b는 곡면 형상의 콘크리트 슬래브를 시공하기 위하여 보강보 분리형 및 일체형 패널이 적용된 예이며, 도 8c 및 도 8d는 헌치부를 가지는 콘크리트 슬래브를 시공하기 위하여 적용된 보강보 분리형 및 일체형 패널의 예이고, 도 8e는 터널의 라이닝 시공을 위하여 적용된 예이다.

도 9a 및 도 9b는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널의 상호 연결상태를 도시한 개략도이다.

도 10a 및 도 10b는 각각 콘크리트와의 부착을 위한 수단을 구비한 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널의 단면도이다.

도 11은 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널의 투명 복합소재판에 형성된 줄눈의 개략도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

1 복합소재판 2 보강보

3 슬래브 콘크리트 4 보강보 연결재

5 연결부재 6 지지부

7 H형 보 8 줄눈

13 라이닝 콘크리트 19 강재보 또는 복합소재보

22 복합소재 보강판 23 체결 볼트

24 체결 너트 25 필플라이가 제거된 후의 거친 표면층

26 부착개선층 28 앵커

31 수직부재 32 절곡부재

33 체결수단 34 크랭크부재

35 헌치부 100 복합소재 스페이스 패널

200 복합소재 적층판 201 코아재료

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 상세한 구성 및 실시예에 대하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b에는 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널의 일 실시예로서, 평면 형상의 복합소재 스페이스 패널의 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 도 1a는 보강보 분리형 패널이며, 도 1b는 보강보 일체형 패널이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널(100)에는, 섬유강화 복합소재의 적층판 또는 샌드위치판으로 이루어진 복합소재판(1)과, 상기 복합소재판(1)의 배면에 설치되어서 상기 복합소재판(1)에 가해지는 하중에 의한 변위를 제어하기 위한 보강보(2)가 구비되어 있다.

상기 복합소재판(1)은, 구조물의 슬래브 또는 라이닝 콘크리트 타설시, 콘크리트에 의한 하중 및 작업하중을 지지하고 이를 분배하는 기능을 한다. 상기 복합소재판(1)은, 도 1c에 도시된 바와 같이, 복합소재 적층판(200)만으로 이루어지거나 또는, 도 1d에 도시된 바와 같이, 강성을 증가시키기 위하여, 상부면과 하부면에 각각 복합소재 적층판(200)을 두고 그 사이에 코아재료(201)를 구비한 샌드위치 구조의 샌드위치판으로 구성된다.

상기 복합소재판(1)의 복합소재 적층판(200)은, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 등과 같은 강화섬유와 수지로 구성되는데, 구체적으로는 상기한 강화섬유를 적층구조로 배열한 후 수지에 함침시키므로써 제조된다. 본 고안에 따른 복합소재판을 구성하는 수지로는, 폴리에스터, 비닐에스터, 페놀 또는 에폭시 등이 사용된다.

복합소재판(1)을 샌드위치 구조의 샌드위치판으로 구성하는 경우, 샌드위치판의 코아재료(201)로는, 폴리우레탄, 폴리아이소시아뉴레이트, PVC 등의 경질발포폼, 하니콤코아, 목재코아, 부직포코아 등을 사용한다.

본 고안의 복합소재판(1)에 사용되는 복합소재는 투명하게 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는 착색처리하여 소정의 색깔을 가질 수도 있다. 또한, 본 고 안의 복합소재판(1)은 난연수지를 이용하거나 또는 난연제 등을 이용하여 내화처리될 수도 있다.

본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널(100)에 사용되는 복합소재에 있어서, 강화섬유의 방향은 0°, 90°, +45°, -45°등과 같이 배열될 수 있으며, 강화섬유의 배열방향 및 각 방향의 섬유량은, 용도에 맞게 설계하여 적절히 선택된다. 또한, 강화섬유는 우븐직포(woven fabric), 스티치직포(stitched fabric), 섬유매트(chopped strand mat), 로빙사(roving) 등을 사용하여 제작된다. 스티치직포를 사용하여 투명한 복합소재판을 제조하는 경우, 투명도 향상을 위하여 유리섬유사를 직조사로 사용하는 것이 바람직하다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)에 있어서, 상기 보강보(2)는 복합소재판(1)의 배면에 설치되어, 복합소재판(1)에 가해지는 하중에 의한 변위를 제어하는 기능을 한다. 즉, 상기 보강보(2)는 복합소재판(1)의 배면을 지지하여, 하중에 의한 복합소재판(1)의 처짐이 소정 허용치 이내가 되도록 하는 것이다.

도 1a에는 보강보(2)가 상기 복합소재판(1)과 분리될 수 있는 보강보 분리형 패널이 도시되어 있는데, 보강보(2)는, 보강보 연결재(4)에 의하여 복합소재판(1)에 분리 조립이 가능하도록 결합된다. 도 2a 및 도 2b에 보강보 연결재(4)에 의하여 보강보(2)를 복합소재판(1)에 결합하는 구조가 상세하게 도시되어 있는데, 보강보 연결재(4)는 보강보(2)의 하부를 감싸도록 설치되어, 체결 볼트(23) 및 체결 너트(24)로 이루어진 체결수단에 의하여 복합소재판(1)의 배면에 분리 조립이 가능하도록 결합된다. 상기 보강보(2) 및 보강보 연결재(4)는, 강재 또는 복합소재로 제작될 수 있다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 상기 보강보(2) 및 보강보 연결재(4)는 반드시 이에 한정되지 아니하며, 강재 또는 강재와 복합소재의 합성부재 또는 이종의 복합소재의 합성부재 등으로 구성될 수도 있다.

상기 보강보 연결재(4)의 설치 위치 및 보강보(2) 간의 간격 등은, 패널(100)의 크기, 구조물의 슬래브 지지부 경간, 하중의 크기 등의 각각 시공조건, 하중조건, 변위조건 등을 고려하여 구조계산에 따라 적절히 선정한다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에서는 상기 보강보(2)가 구형단면을 가진 튜브형태로 구성되어 있으나, 보강보(2)의 단면 형상은 이에 한정되지 아니하며, 도 3a 내지 도 3i에 예시되어 있는 바와 같이, H형 단면(도 3a), 이중 웨브를 가진 H형 단면(도 3b), T형 단면(도 3c), 앵글형 단면(도 3d), 채널형 단면(도 3e), 이중앵글형 단면(도 3f), 이중채널형 단면(도 3g), 삼각형 단면(도 3h) 또는 원형 단면(도 3i) 등과 같이 다양한 형태의 단면을 가진 보로 구성될 수 있다. 또한, 상기 예시한 단면형태를 조합한 형태도 가능하다.

한편, 도 4a 및 도 4b에는 이종의 소재가 서로 합성된 합성형 보강보(2)의 일예가 각각 도시되어 있는데, 본 고안의 복합소재 스페이스 패널에 구비되는 보강보(2)는 단일 소재로 구성될 수도 있으나, 도 4a 및 도 4b에 예시된 바와 같이, 강재로 이루어진 강재보 또는 복합소재보(19)에 복합소재 보강판(22)이 합성되는 형태, 또는 이종의 복합소재가 서로 합성되는 형태 등 다양한 합성형태로 구성될 수 있다. 상기한 이종소재 합성형 보강보(2)의 복합소재 보강판(22)으로는, 탄소 섬유 등과 같은 고탄성 재료를 함유한 복합소재를 사용하는 것이 바람직하며, 진공수 지이송공법 등의 방법에 의하여, 패널에서 변위가 최대로 발생하는 구역에만 이종소재 합성단면을 사용하는 것도 바람직하다.

도 5에는, 보강보(2)가 H형 단면을 가진 경우에, 보강보 연결재(4)와 체결 볼트(23) 및 체결 너트(24) 등의 체결수단에 의하여 보강보(2)가 복합소재판(1)에 결합된 형상이 도시되어 있는데, 이 경우 보강보 연결재(4)는, 보강보(2)의 H형 단면 상부 플랜지를 견고하게 누를 수 있는 구조를 가진다. 이와 같이, 본 고안에 있어서, 보강보 연결재(4)는 사용되는 보강보(2)에 맞추어 적절한 형상과 구조를 갖게 된다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 보강보(2)가 복합소재판(1)에 분리 결합이 자유로운 보강보 분리형으로 구성될 수도 있으나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 복합소재판(1)과 보강보(2)가 일체로 결합되어 분리되지 않는 일체형으로 구성될 수도 있다. 즉, 복합소재판(1)과 보강보(2)를 일체로 성형하여 제작할 수도 있으며, 복합소재판(1)과 보강보(2)를 각각 별개로 제작한 후, 일체로 조립하여 패널을 제작할 수도 있다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)에 구비되는 복합소재판(1)이나 복합소재 보강보(2)로 사용되는 복합소재는, 진공수지이송(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding), 수적층(Hand Lay-up), 압축성형(Compression Molding), RTM(Resin Transfer Molding), 인발성형(Pultrusion) 등의 복합소재 제조공법에 의하여 제작된다.

다음에서는 첨부도면을 참조하여, 본 고안에 따른 패널(100)의 실제 시공예 에 대하여 설명한다.

도 6a 및 도 6b는 본 고안에 따른 패널(100)을 이용하여 1방향 콘크리트 슬래브의 타설 형상을 개략적으로 도시한 것으로서, 도 6a는 콘크리트 슬래브의 타설을 위하여 본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)을 설치한 형상을 도시한 사시도이고, 도 6b는 타설한 상태에서의 패널(100)과 구조물의 측벽과의 연결부에 대한 상세도이다.

구조물의 지지부(6)가 콘크리트 벽체 또는 보인 경우, 지지부(6) 사이에 콘크리트 슬래브(3)를 시공하기 위해서는 도 6a에 도시된 바와 같이 구조물의 지지부(6) 사이에 본 고안에 따른 패널(100)을 설치한다. 패널(100)의 양단부는 연결부재(5)에 의하여 지지부(6)에 각각 설치되는데, 구체적으로, 도 6b에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 절곡된 형상의 연결부재(5)가 앵커 볼트 등과 같은 고정수단(29)에 의하여 구조물의 양쪽 지지부(6)에 고정된다. 패널(100)의 복합소재판(1) 배면을 지지하고 있는 보강보(2)의 양단부를 상기 고정된 연결부재(5) 위에 거치하므로써 매우 간단하게 패널(100)을 지지부(6) 사이에 거치시킬 수 있다.

도 7a 및 도 7b에는 구조물의 지지부가 강재보 또는 거더인 경우에, 본 고안의 패널(100)을 설치하기 위한 실시예가 도시되어 있는데, 도 7a에 도시된 실시예에서는, 보강보 분리형 패널의 보강보 단부에 수직부재(31)와 절곡부재(32)가 체결수단(33)에 의하여 미리 조립 설치되어 있는 패널을, 강재보 또는 거더에 단순거치시킨다.

한편, 도 7b에 도시된 실시예에서는, 보강보 부착형 패널의 보강보 단부에 크랭크 형태로 절곡된 크랭크부재(34)가 미리 조립 설치되어 있는 패널을, H형 보(7)의 상부 플랜지에 단순거치시킨다.

위에서 설명한 패널의 지지부에 대한 거치 방법은, 본 고안의 일 실시예일 뿐이며, 본 고안이 반드시 이에 한정되지 않는다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)은 위와 같은 평면 형상의 콘크리트 슬래브뿐만 아니라, 다양한 형상의 슬래브 및 라이닝에도 적용할 수 있는데, 도 8a 내지 도 8e에는 본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)이 평면 형상 이외에 사용되는 예를 도시하였다. 도 8a 및 도 8b에는 곡면 형상의 콘크리트 슬래브(3)를 시공하기 위하여 본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)을 적용한 예가 도시되어 있으며, 도 8c 및 도 8d에는 헌치부(35)를 가지는 콘크리트 슬래브(3)를 시공하기 위하여 본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)을 적용한 예가 도시되어 있다. 패널(100)은 가설하고자 하는 슬래브의 형태(곡면형상, 헌치부 등)에 따라, 적절히 제작할 수 있다. 또한, 설치하고자 하는 경간에 맞추어 패널(100)의 복합소재판(1) 및 보강보(2)의 길이를 조정하여 사용할 수 있다.

도 8e에는 터널의 라이닝 콘크리트(13)를 시공하기 위하여 본 고안의 복합소재 스페이스 패널(100)을 적용한 예가 도시되어 있는데, 이 경우, 패널(100)은 라이닝(13)의 곡률에 맞추어 아치형으로 제작될 수 있다.

한편, 슬래브의 가설 면적이 큰 경우에는, 도 9a에 도시된 바와 같이, 패널(100)을 서로 잇대어 연결하여 사용할 수 있는데, 도 9b에 도시된 바와 같이, 패널(100)의 복합소재판(1)을 서로 겹쳐 놓고 볼트, 타이부재 등의 연결수단을 이 용하여 양 복합소재판(1)을 일체로 연결하여 패널(100)을 연결할 수도 있으며, 겹쳐진 복합소재판(1)을 강화섬유 등을 이용하여 재봉하여 연결할 수도 있다. 복합소재판(1)이 샌드위치판으로 구성되는 경우, 요철조립부를 형성하여 양 복합소재판(1)을 서로 연결할 수도 있다. 이러한 패널의 연결방법은, 앞서 설명한 실시예에 한정되지 아니한다.

본 고안에 따른 패널(100)은, 그 상부에 타설한 콘크리트가 소정 강도 이상이 되도록 양생된 후에, 패널(100)을 콘크리트로부터 분리하여 재사용할 수 있다. 패널(100)을 콘크리트로부터 제거하지 않고 구조물에 그대로 남겨둘 수도 있는데, 이 경우, 패널(100)에 의한 구조적인 보강효과가 더해져, 구조물의 안전성이 증가한다.

패널(100)을 콘크리트와 일체로 남겨두는 경우, 콘크리트와 패널(100) 상부면과의 양호한 부착을 위하여, 복합소재판(1)의 상면에 부착개선층(26)을 형성하는 것도 바람직하다(도 10a). 상기 부착개선층(26)은, 예를 들면 복합소재판(1)의 상면에 폴리머 콘크리트, 에폭시 몰탈, 수지 등을 도포한 후 규사 등의 입자물질을 뿌리는 방법에 의하여 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 부착개선층(26)과 패널(100) 상부면과의 부착을 위해서, 패널(100)의 복합소재판(1) 제조시, 복합소재판(1)의 상면에 필플라이(peel ply)를 사용한 후 복합소재를 성형하고, 복합소재가 경화한 후에 필플라이를 제거하여 복합소재판(1)의 상면을 거친 표면층(25) 상태로 만드는 것이 바람직하다.

필요에 따라서는, 패널(100)의 상부면에 앵커(28)를 설치할 수도 있다(도 10b). 상기 앵커(28)는 복합소재판(1)의 제작시 복합소재판(1)과 동일 소재를 이용하여 일체로 성형되어 제작될 수도 있다. 별도의 강재를 부착하여 앵커(28)를 설치할 수도 있다. 상기 앵커(28)의 모양이나 설치 간격은 시공사정에 맞추어 적절히 선택된다.

복합소재로 이루어진 패널(100)의 복합소재판(1)은 투명한 재질로 구성될 수 있는데, 이 경우 도 11에 도시된 바와 같이, 복합소재판(1)에 사용되는 복합소재 내에 격자형 망 등을 이용하여 복합소재판(1)에 일정한 간격의 줄눈(8)을 미리 형성해두면, 패널(100)을 콘크리트와 일체로 남겨두었을 때, 시공시 및 시공후 콘크리트의 품질을 육안으로 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 슬래브 공용시 줄눈(8)을 이용하면 균열 발생시 균열의 크기, 방향 등을 쉽게 조사할 수 있게 된다. 필요에 따라서는, 복합소재에 착색처리를 하여 원하는 색을 갖도록 할 수도 있다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널은, 지상, 지하, 해상, 해저에 건설되는 모든 유형의 건축 및 토목구조물에서 평면 및 곡면형상의 콘크리트 슬래브 및 라이닝 가설시 사용할 수 있는 것으로서, 강화섬유와 수지로 이루어진 적층판 또는 샌드위치판으로된 경량 고강도 고내구성의 복합소재판과 보강보로 구성되며, 상기 패널은 상부에 타설되는 콘크리트의 하중을 지지하기에 충분한 내하력을 가지고 있으므로, 패널의 하부를 지지하기 위한 비계 또는 동바리와 같은 별도의 수직 지지수단이 필요하지 않다. 따라서, 본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 이용하여 콘 크리트 슬래브 및 라이닝을 가설하게 되면, 종래의 가설공법에서 거푸집을 지지하기 위하여 이용하던 비계 또는 동바리 등이 전혀 필요하지 않게 되며, 패널이 거푸집의 기능도 하게 되므로 별도의 거푸집도 전혀 필요하지 않게 된다.

또한, 비계 등을 이용한 종래의 가설공법에서는 비계의 붕괴 등 여러 가지 안전사고가 빈번하게 발생하였으나, 본 고안에 따른 복합소재 스페이스 패널을 이용하는 경우, 비계나 동바리가 전혀 필요하지 아니하므로, 비계의 붕괴 등과 같은 안전사고의 발생을 원천적으로 방지할 수 있어 재해예방이 가능하다.

그 뿐만 아니라, 콘크리트의 표면을 복합소재 스페이스 패널로 덮게되므로, 방수, 단열, 방음, 내화효과가 증진된다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널은, 슬래브나 라이닝 시공시 종래의 가설공법에서 사용하던 비계와 같은 장애물이 없으므로, 하부공간을 작업공간으로 확보할 수 있고 타 작업을 병행 시공할 수 있어 공사 기간을 대폭 단축시킬 수 있다.

또한, 제작 조립된 대형 복합소재 패널을 연결부재에 단순히 거치하는 것만으로도 신속하게 현장에 설치할 수 있어, 작업성이 우수하며, 슬래브를 시공하는 경우 패널을 설치한 후 상부면은 패널이 평탄하여 자재의 운반 등을 위한 이동통로 역할을 할 수도 있어 추가적인 공사 기간의 단축이 가능하다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널에 사용되는 복합소재판은 고강도 특성을 가지고 있어 콘크리트 자중을 지지할 수 있는 충분한 강도를 보유하고 있으므로, 콘크리트 시공 후 패널을 콘크리트에 영구 설치해두게 되면, 시공후에도 계속하여 구조물의 자중을 지지할 수 있는 구조보강재 역할을 하므로, 당초설계에 의한 슬래 브나 라이닝의 내하력에 추가하여 구조물의 전체적인 내하강도가 증진되며, 또한 복합소재판과 콘크리트 슬래브 또는 라이닝의 합성작용으로 연성(ductility)이 크게 증가되므로 사용하중 및 파괴하중 하에서 구조적인 안전성이 크게 증가된다. 또한, 외부 부식환경으로부터 콘크리트를 보호하여 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있어 구조물의 내구년한을 현저히 증가시킬 수 있게 된다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널에서는, 보강보가 복합소재판으로부터 매우 간단하게 해체하여 분리할 수 있도록 구성할 수 있으므로, 이와 같은 보강보 분리형 패널 사용시, 슬래브나 라이닝 콘크리트의 양생 후 보강보를 해체하면, 슬래브나 라이닝 하면에는 작은 두께의 복합소재판만 부착되어 있는 형태가 되어, 아파트나 고층건물을 비롯하여 콘크리트 골조건물, 철골건물, 철골 철근콘크리트 건물, 콘크리트 교량, 강재 교량, 지하철 구조물, 지하차도 구조물, 암거, 복개구조물, 상하수도 구조물, 잔교식 항만구조물, 공동구, 터널 등의 모든 건축 및 토목구조물에서 요구되는 건축한계(clearance)를 만족시킬 수 있는 시공이 가능하다. 특히, 철골 건축물에 있어서는, 보강보가 분리된 상태의 복합소재판이 요철 없이 슬래브 하면에 완전 밀착되어 있으므로 층고를 크게 절감할 수 있어 같은 높이의 건물에서 더 많은 층수를 건설할 수 있으므로, 건설비용에 대한 투자효과가 극대화된다.

한편, 본 고안의 복합소재 스페이스 패널은, 복합소재판과 보강보가 일체로 결합되도록 구성할 수 있으며, 이와 같이 보강보 일체형 복합소재 패널을 사용하게 되면, 보강보의 분리가 용이치 못한 구조물의 시공, 예를 들면 고소교량이나 연육 교 등과 같은 구조물의 시공시, 슬래브를 시공한 후 별도의 보강보 해체작업이 필요치 않아 시공이 매우 간편하며, 해체비용이 절감되고 추가적인 공사 기간의 단축이 가능하다.

건물 슬래브 시공시, 비계 등을 이용한 종래의 가설공법에서는, 하부층의 슬래브가 소정 강도 이상으로 양생된 후에야 상부층의 슬래브 시공을 위한 비계를 설치할 수 있었다. 따라서, 슬래브가 아래층부터 소정 시간 간격을 두고 순차적으로 시공될 수밖에 없었으므로, 전체 구조물을 시공하기 위해서는 오랜 공사 시간이 소요되었다. 특히, 아파트나 콘크리트 골조건물 등과 같은 구조물의 슬래브를 시공함에 있어서, 비계를 이용한 종래의 가설공법에서는 한층씩 슬래브를 시공하고, 양생된 슬래브 위에 다시 비계를 설치한 후 다음 층의 슬래브를 시공하는 방법으로 공사가 진행되므로 전체 공사 기간이 길어질 수밖에 없었다.

그러나, 앞서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 이용하여 슬래브를 가설하게 되면, 비계를 사용하지 않으면서도 패널이 거푸집 역할을 하므로, 벽체 또는 골조를 계속해서 시공해 올라가면서 수개층의 슬래브를 동시에 타설하여 시공할 수 있으며, 슬래브 콘크리트가 완전한 강도를 발현하지 않는 정도로 불완전하게 양생된 상태에서도 패널이 자중을 지지하고 있으므로, 수개층의 내부 공사를 동시에 진행할 수 있어 콘크리트 건물의 시공속도를 획기적으로 빠르게 할 수 있으며, 그에 따라 전체적인 공사 기간을 단축시켜 공사비를 현저하게 절감할 수 있게 된다.

교량 슬래브의 시공에 본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 사용하면, 비계 등을 이용한 종래의 가설공법에 비하여, 비계나 동바리의 설치 없이도 단순거치된 복합소재 패널 위에 교량 전구간의 슬래브 콘크리트를 일시에 타설할 수 있으므로 교량 공사에 소요되는 기간을 대폭 단축할 수 있다.

콘크리트 박스형 구조물의 슬래브 시공의 경우, 종래의 비계가설공법에서는 구간별로 박스구조를 완성한 후에 다음 구간을 시공하게 되므로, 전체 공사 기간이 길었으나, 본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 사용하면 박스구조의 벽체를 연속적으로 시공해 나가면서 설치된 벽체에 곧바로 복합소재 패널을 단순거치한 후 슬래브 콘크리트를 타설 해나가거나 또는, 우선 벽체만 연속적으로 시공한 후 시공된 벽체 위에 패널을 거치한 후 전구간의 슬래브 콘크리트를 일시에 타설할 수 있으므로 전체 공사 기간을 대폭 단축할 수 있다.

잔교식 항만 구조물의 슬래브 시공의 경우, 본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 사용하면, 종래의 비계가설공법에서는 잠수부에 의해 조립 설치되었던 비계나 동바리가 필요 없으므로, 단순거치된 복합소재 패널 위에 잔교 전구간의 슬래브 콘크리트를 일시에 타설할 수 있으므로 공사 기간을 대폭 단축할 수 있다.

터널 라이닝 콘크리트를 시공하는 경우, 이동식 아치형 형틀을 사용하는 종래의 시공방법에서는 이동식 형틀 구간에서만 라이닝 콘크리트의 타설이 가능하였을 뿐만 아니라, 콘크리트가 양생되는 과정에서는 형틀을 이동할 수 없어 공사 기간이 길었다. 그러나, 본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 사용하여 터널 라이닝을 시공하는 경우에는, 터널 굴착 직후 시점부터, 철근 조립 이후에 터널 종방향으로 길이의 제한 없이 패널을 연속적으로 설치해 나가면서 라이닝 콘크리트 타설 작업을 연속해서 진행할 수 있으므로, 라이닝 콘크리트 시공속도를 획기적으로 단축할 수 있다. 또한, 콘크리트 시공 후, 패널을 영구히 설치하여두면, 방수기능을 가진 패널에 의하여, 시공후 발생할 수 있는 터널 누수에 따른 문제를 사전에 방지할 수 있으며, 매끈하게 제작된 복합소재의 표면이 그대로 외부로 노출되므로 터널내의 미관을 수려하게 만들고, 누적된 먼지의 물청소를 용이하게 할 수 있게 된다. 또한, 필요에 따라서는 패널을 야광처리할 수 있는데, 이 경우 야간에 터널내부가 명료히 구분되어 교통안전에도 도움을 줄 수 있다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 이용하여 슬래브나 라이닝의 가설한 후에, 그 하면에 패널을 영구히 남겨두게 되면, 복합소재 패널이 콘크리트의 보호막 역할을 하게 되므로, 특히 항만구조물 등과 같이 염해를 받는 구조물이나 교량, 터널 등 외부부식환경에 접해 있는 구조물인 경우 철근부식이나 콘크리트의 열화를 크게 지연시켜 준다. 따라서, 구조물의 내구성이 향상되며, 그에 따라, 내구년한이 증가되어, 건설비용에 대한 투자효과를 크게 증대시켜준다. 또한, 건축구조물의 경우, 슬래브 하면에 본 고안의 복합소재 스페이스 패널을 영구히 설치하여 두면, 별도의 외장공사 없이도 그대로 천정으로 사용할 수 있으며, 특히 아파트 슬래브인 경우 상층으로부터의 방수, 보온단열, 방음효과를 가질 수 있고, 패널 제작시 난연성 수지를 사용하거나 난연제 등으로 처리하게 되면 내화효과까지 가질 수 있는 장점이 있다.

본 고안의 복합소재 스페이스 패널에 사용되는 복합소재는 투명하게 제작될 수 있으므로, 콘크리트 타설시 품질관리와 완공 후 공용중 콘크리트 균열 등 결함 사항을 점검할 수 있어 유지관리에 매우 효과적이다. 한편, 복합소재에 착색제를 첨가하여 소정의 색깔을 갖도록 할 수 있으므로, 상황에 맞는 미려한 외관을 얻을 수 있게 된다.

이상에서는 본 고안에 따른 실시예를 기준으로 본 고안의 구성과 특징을 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 아니하며, 본 고안의 기술적 사상에 따라 자유로운 변형이 가능하다.

Claims (18)

1. 건축 및 토목구조물의 슬래브 또는 라이닝 가설에 사용되는 패널(100)로서,

   섬유강화 복합소재로 이루어진 복합소재판으로 구성되어 슬래브 또는 라이닝 가설시 타설된 콘크리트에 의한 하중을 지지하고 분배하는 복합소재판(1)과;

   상기 복합소재판(1)의 배면에 설치되어 상기 복합소재판(1)을 지지하므로써 상기 복합소재판(1)에 가해지는 하중에 의한 변위를 제어하는 보강보(2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 보강보(2)는, 상기 체결수단에 의하여 상기 복합소재판(1)에 대하여 착탈될 수 있는 보강보 연결재(4)에 의하여, 분리 해체가 가능하도록 상기 복합소재판(1)의 배면에 부착되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 보강보(2)는 상기 복합소재판(1)의 배면에 일체로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재 스페이스 패널(100)은, 연결부재(5)에 의하여 구조물의 지지부(6)에 단순거치되어 설치되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재판(1)은 섬유강화 복합소재 적층판(200)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재판(1)은, 상부면과 하부면에 각각 섬유강화 복합소재 적층판(200)이 구비되며 상기 상부면 및 하부면의 적층판(200) 사이에는 코아재료(201)가 구비되어 있는 샌드위치 구조의 샌드위치판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
7. 제5항에 있어서, 상기 적층판(200)은, 강화섬유와 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
8. 제7항에 있어서, 상기 적층판(200)에 사용되는 강화섬유는, 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드섬유이며, 상기 적층판(200)에 사용되는 수지는, 폴리에스터, 비닐에스터, 페놀 또는 에폭시인 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
9. 제6항에 있어서, 상기 적층판(200)은, 강화섬유와 수지로 이루어지며, 상기 코아재료(201)는, 경질발포폼, 하니콤코아, 목재코아 또는 부직포코아로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
10. 제9항에 있어서, 상기 강화섬유의 섬유배열 방향 및 섬유량, 코아재료의 종류 및 두께는, 가설하고자 하는 슬래브 또는 라이닝에 재하되는 하중에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강보(2)가 복합소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강보(2)가 강재로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강보(2)는, 이종의 소재가 서로 합성되어 이루어진 이종소재 합성형 보강보로 이루어지며,

    상기 복합소재판(1)에서 최대 변위 발생구역에만 상기 이종소재 합성형 보강보가 장착되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재판(1)은, 콘크리트 타설시 품질관리와 시공후 사용중 콘크리트의 결함을 점검할 수 있도록 투명복합소재로 이루어지며, 상기 복합소재판(1)에는 일정한 눈금의 격자망 형태의 줄눈(8)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재판(1)은 내화처리된 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재 스페이스 패널(100)은, 슬래브 또는 라이닝의 가설 후 콘크리트와 일체로 남겨지게 되며,

    콘크리트와 패널(100)과의 양호한 부착을 위하여, 상기 패널(100)의 일면에는 거친 표면과 앵커(28)를 가진 콘크리트 부착개선층(26)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재 스페이스 패널(100)은, 가설하고자 하는 슬래브 또는 라이닝의 형상에 따라 평면, 곡면, 또는 평면과 곡면의 조합된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.
18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합소재판(1)은 착색처리된 것을 특징으로 하는 복합소재 스페이스 패널.