KR20040007956A - 요철형 데크플레이트와 아이형 빔의 복합형 합성 바닥판및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데크플레이트에 I형강을 설치하여 콘크리트에 매립하므로써 구조적인 성능이 더욱 향상되어 교량 등의 토목구조물에도 사용할 수 있는 새로운 구조의 복합형 합성 바닥판에 관한 것이다.

본 발명에서는 오목부와 볼록부로 이루어진 요철이 형성되어 있으며, 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 데크플레이트와; 상기 데크플레이트의 상기 오목부에서 상기 데크플레이트와 일체로 결합되어 설치되며 그 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 I형 빔과; 상기 데크플레이트의 상부에서 상기 I형 빔이 내부에 매립되도록 소정 높이로 타설되어 상기 데크플레이트 및 I형 빔과 일체로 결합되는 콘크리트로 이루어지는 구성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법이 제공된다.

본 발명의 복합형 합성 바닥판에 있어서는, 데크플레이트, I형 빔의 하부 플랜지 및 하부 웨브가 바닥판에 작용하는 인장력을 지탱하게 되므로 상당히 큰 하중을 지지할 수 있으며, 그에 따라 교량과 같은 토목구조물에 사용하기에 적합하게 된다.

Description

요철형 데크플레이트와 아이형 빔의 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법{Hybrid Type Composite Deck having Deck Plate and I Beam, and Constructing Method thereof}

본 발명은, 토목구조용 합성 바닥판 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 데크플레이트(deck plate)와 I형 빔을 콘크리트와 일체로 합성하여 형성한 토목구조용 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법에 관한 것이다.

합성 슬래브라고도 불리는 합성 바닥판은 강재판 등으로 이루어진 플레이트를 콘크리트와 합성하여 형성된 바닥판이다. 이러한 종래의 합성 바닥판으로서 널리 알려진 것으로는 데크플레이트형 합성 바닥판이다. 도 5에는 주형(2) 위에 설치된 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)의 형상이 사시도로 도시되어 있는데, 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)은 요철이 형성된 강재판으로 이루어진 데크플레이트(11) 위에 콘크리트(12)를 타설하여 일체화시켜 형성된다.

이러한 데크플레이트형 합성 바닥판(10)의 경우, 바닥판에 작용하는 인장력은 데크플레이트(11)가 부담하게 되며, 압축력은 콘크리트(12)에 의하여 부담하게 된다. 그런데, 통상 콘크리트의 압축강도를 보강하기 위하여 콘크리트 내에는 압축철근(13)을 배근하여 압축철근(13)이 압축력을 분담하도록 한다.

이와 같이, 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)에서는, 압축측의 보강을위하여 압축철근(13)을 배근하게 되므로 그에 따라 작업량과 소요 자재가 늘어나게 되어 공사비 등이 많이 소요되며, 만일 압축철근(13)을 배근하지 아니하는 경우에는 콘크리트(12)의 압축강도를 보강하기 위하여 콘크리트(12)의 단면을 증가시켜야 되므로, 그에 따라 공사비의 증가, 자중의 증가 등의 단점들이 발생하게 된다.

따라서, 위와 같은 단점으로 인하여 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)의 경우, 실제로 건축물의 바닥판 등과 같은 소규모 건축 구조물에 사용되어 왔다.

본 발명은 위와 같은 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판이 가지고 있던 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 데크플레이트에 I형강을 설치하여 콘크리트에 매립하므로써, 구조적인 성능이 더욱 향상되어 교량 등의 토목구조물에도 사용할 수 있으며, 경량화 및 모듈화가 가능하여 경제적인 시공이 가능한 새로운 구조의 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판의 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1의 선B-B에 따른 단면도이다.

도 3은 프리캐스트 방식으로 사전 제작된 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판 모듈의 조립구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 4a 내지 도 4c에는 본 발명의 복합형 합성 바닥판에 구비된 데크플레이트의 볼록부의 다양한 변형 형상을 보여주는 개략적인 단면도로서, 도 4a는 볼록부가 사각형 형상으로 이루어진 것, 도 4b는 볼록부가 반원 내지 타원형 형상으로 이루어진 것, 도 4c는 볼록부가 삼각형 형상으로 이루어진 것을 도시한 것이다.

도 5는 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판의 개략적인 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 복합형 합성 바닥판 2 주형

20 데크플레이트 21 I형 빔

24 오목부 25 볼록부

30 콘크리트 100 바닥판 모듈

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 오목부와 볼록부로 이루어진 요철이 형성되어 있으며, 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 데크플레이트와; 상기 데크플레이트의 상기 오목부에서 상기 데크플레이트와 일체로 결합되어 설치되며 그 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 I형 빔과; 상기 데크플레이트의 상부에서 상기 I형 빔이 내부에 매립되도록 소정 높이로 타설되어 상기 데크플레이트 및 I형 빔과 일체로 결합되는 콘크리트로 이루어지는 구성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판이 제공된다.

또한, 본 발명에서는, 오목부와 볼록부로 이루어진 요철이 형성되고 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되도록 데크플레이트를 제작하는 단계; 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 I형 빔을 상기 데크플레이트의 상기 오목부에 설치하여 상기 데크플레이트와 일체로 결합하는 단계; 상기 I형 빔이 내부에 매립되도록 상기 데크플레이트의 상부에 콘크리트를 소정 높이로 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판의 시공방법이 제공된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용효과에 대하여 설명한다.

도 1은 교량의 바닥판으로 사용되도록 주형(2) 위에 설치되어 있는 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판(1)의 개략적인 사시도로서, 일부분이 내부 구조가 보이도록 도시되어 있다. 도 2는 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판(1)의 구조를 도시하기 위한 상기 도 1의 선B-B에 따른 단면도이다. 후술하는 바와 같이, 아래의 설명에서는 교량의 바닥판으로 시공되는 실시예에 대하여 설명하나, 본 발명의 복합형 합성 바닥판의 용도는 교량의 바닥판에 한정되지 아니한다.

도 1 및 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판(1)은 오목부(24)와 볼록부(25)로 이루어진 요철이 형성된 데크플레이트(20)를 구비하고있다. 본 발명에 있어서, 상기 데크플레이트(20)의 상기 오목부(24)에는 I형 빔(21)이 위치하여 상기 데크플레이트(20)와 일체로 결합되어 설치된다.

상기 I형 빔(21)에는 콘크리트(30)와의 전단합성을 위하여 스터드와 같은 전단연결재(22)가 설치되어 있다. 상기 데크플레이트(20)의 상면에도 스터드와 같은 전단연결재(23)가 설치되어 있다. 상기 전단연결재(22, 23)는 도면에 도시된 스터드에 한정되지 아니하며, 예를 들어 표면 돌기, 거친 표면 등 콘크리트(30)와 전단합성 작용을 할 수 있는 공지의 수단으로 상기 전단연결재(22, 23)를 대신한 수 있다.

한편, 스터드를 이용하여 전단연결재(23)를 설치하는 경우, 그 설치 위치는 도면에 도시된 것처럼 상기 데크플레이트(20)의 볼록부(25) 상면에 한정되는 것이 아니라 바닥판의 크기, 작용 하중 등 설계조건에 따라 적절히 선택하여 설치할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)은 각각 일반 강재로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 아니하며, FRP, 아연도금강판, 스테인레스강 등의 재질로도 이루어질 수 있다. 만일 데크플레이트(20)와 I형 빔(21) 모두가 강재로 이루어진 경우 용접에 의하여 상기 I형 빔(21)을 데크플레이트(20)의 오목부(24)에 일체로 부착할 수 있다. 그 외에 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)이 강재가 아닌 FRP 등으로 이루어진 경우에는 에폭시, 접착제 등을 이용하여 서로 일체화시킬 수 있으며, 또다른 방법으로는 고장력 볼트, 리벳 등의 체결수단이 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)의 하부 플랜지를 관통하도록 설치하여 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)을 일체화시킬 수 있다.

이와 같이, 데크플레이트(20)의 오목부(24)에 I형 빔(21)을 일체로 설치한 후, 상기 데크플레이트(20) 위로 콘크리트(30)를 타설하여 합성 바닥판(1)을 형성한다. 이때, 합성 바닥판(1)의 표면 평탄성을 위해서 콘크리트(30)의 타설 높이는 상기 I형 빔(21)의 상부 플랜지 상면과 일치시키는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 본 발명에서 데크플레이트(20)에는 I형 빔(21)이 결합되어 보강되어 있으므로, 데크플레이트(20)의 상부에 콘크리트(30)를 타설할 때 발생할 수 있는 변형이 방지되며, 콘크리트(30) 경화후의 하중을 적절히 부담할 수 있게 된다.

앞서 설명하였듯이, 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)에 각각 전단연결재(22, 23)가 설치되고 이 전단연결재(22, 23)가 콘크리트(30)에 매립되므로써, 전단연결재(22, 23)와 콘크리트의 기계적인 전단합성 작용, 그리고 데크플레이트(20)의 표면과 콘크리트(30)의 기계적인 전단합성 작용에 의하여 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)이 콘크리트(30)와 일체로 합성된다.

상기 콘크리트(30)로는 일반적인 포트랜드 시멘트를 이용한 콘크리트를 사용하나, 고강도 콘크리트, 섬유보강 콘크리트 등 다양한 종류의 공지된 콘크리트를 사용하여도 무방하다.

이와 같이, 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)이 콘크리트(30)와 일체로 합성된 본 발명의 복합형 합성 바닥판(1)에 있어서는, 데크플레이트(20)와, I형 빔(21)의 하부 플랜지 및 하부 웨브가 바닥판에 작용하는 인장력을 지탱하게 된다.따라서, 상당히 큰 하중을 지지할 수 있으며, 그에 따라 교량과 같은 토목구조물에 사용하기에 적합하게 된다.

한편, 합성 바닥판(1)에 작용하게 되는 압축력은 콘크리트(30)와, I형 빔(21)의 상부 플랜지 및 상부 웨브가 지탱하게 된다. 따라서, 합성 바닥판(1)에 작용하는 부(-)모멘트에 효율적으로 대응할 수 있게 된다. 특히, 종래의 일반적인 바닥판(1)에서는 압축력의 나누어 부담하기 위한 압축철근의 배근이 필요하였으나, 본 발명의 합성 바닥판(1)에서는 콘크리트(30) 뿐만 아니라 I형 빔(21)의 상부 플랜지 및 상부 웨브가 압축력을 나누어 부담하기 때문에, 반드시 압축철근을 배근하여야 할 필요가 없어지거나 그 필요성이 최소화된다.

이러한 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판(1)은 현장 타설 콘크리트에 의해서만 제작되는 것이 아니라, 프리캐스트 방식으로 제조될 수 있다. 즉, 데크플레이트(20), I형 빔(21) 및 콘크리트(30)로 이루어진 합성 바닥판 모듈을 공장에서 제작한 후 이를 현장으로 이송하여 연결하므로써 전체 교량의 바닥판을 형성할 수 있는 것이다.

도 3에는 이와 같이 프리캐스트 방식으로 사전 제작된 합성 바닥판 모듈(100)의 조립구조가 도시되어 있다. 구체적으로, 프리캐스트 방식으로 합성 바닥판 모듈(100)을 제작하는 경우, 바닥판 모듈(100)의 최외측 I형 빔(21)과 볼록부(25) 상면에는 콘크리트를 타설하지 아니한 상태의 빈 공간으로 남겨둔다. 이와 같이 제작된 바닥판 모듈(100)을 현장으로 이송하여 도 3과 같이 나란하게 배치한 후, 상기 상부가 비어 있는 볼록부(25)를 판재(41)와 연결재(42)(예를 들어 리벳,볼트 등)를 이용하여 연결시킨 후, 그 상부에 콘크리트(30)를 타설하므로써 양측의 바닥판 모듈(100)을 연결시켜 전체 합성 바닥판(1)을 설치하게 된다.

최외측의 볼록부(25)를 길게 하여 나란히 놓여진 양측 바닥판 모듈(100)의 상기 볼록부(25)가 서로 겹치도록 한 후, 연결재(42)로 연결하므로써 상기 판재(41)의 사용을 피할 수도 있다.

상기 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 있어서, 상기 데크플레이트(20)의 오목부(24) 및 볼록부(25) 형상이 사다리꼴 형상을 가지고 있으나, 상기 오목부(24) 및 볼록부(25)의 형상은 반드시 이에 한정되지 아니하며 다양하게 변화될 수 있다. 구체적으로 도 4a 내지 도 4c에는 상기 볼록부(25)의 다양한 변형 형상들이 도시되어 있는데, 도 4a의 실시예는 상기 오목부(24)와 볼록부(25)가 사각형 형상으로 이루어진 것이며, 도 4b의 실시예에서는 상기 볼록부(25)가 반원 내지 타원형으로 이루어진 것이다. 그 뿐만 아니라, 상기 볼록부(25)의 형상은 도 4c의 실시예에 도시된 것처럼 삼각형 형상으로 이루어질 수도 있다.

본 발명의 합성 바닥판(1)이 설치되는 주형은 강주형에 한정되지 아니하며, 강박스 주형, 콘크리트 주형 등 다양한 형식의 주형이어도 무방하다.

또한, 본 발명의 합성 바닥판(1)에 긴장재를 배치하여 프리스트레싱을 도입할 수도 있으며, 필요에 따라서는 프리플렉스를 도입할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 복합형 합성 바닥판에 있어서는, 데크플레이트, I형 빔의 하부 플랜지 및 하부 웨브가 바닥판에 작용하는 인장력을 지탱하게 되므로 상당히 큰 하중을 지지할 수 있으며, 높은 피로내구성 확보가 가능하며, 그에 따라 교량과 같은 토목구조물에 사용하기에 적합하게 된다.

한편, 합성 바닥판에 작용하게 되는 압축력은 콘크리트, I형 빔의 상부 플랜지 및 상부 웨브가 지탱하게 되므로, 합성 바닥판에 작용하는 부(-)모멘트에 효율적으로 대응할 수 있게 된다. 특히, 종래의 일반적인 바닥판에서는 압축력의 나누어 부담하기 위한 압축철근의 배근이 필요하였으나, 본 발명의 합성 바닥판에서는 반드시 압축철근을 배근하여야 할 필요가 없어지거나 그 필요성이 최소화된다.

따라서, 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판에 의하면, 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판과는 달리, 압축측의 보강을 위하여 압축철근을 배근할 필요가 없어짐에 따라 작업량과 소요 자재를 줄일 수 있어 경제적인 시공을 할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판은 공장에서 모듈화되어 제작된 후 현장으로 이송되어 간편한 방법으로 조립, 시공될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 소규모 건축 구조물에만 사용되어 왔던 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판과는 달리, 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판의 경우, 경량화 및 모듈화가 가능하므로, 교량의 바닥판 등 대규모의 토목 구조물에도 사용될 수 있을 뿐만 아니라 건물, 원자력 발전소, 지중 구조물, 해양구조물 등 다양한 구조물의 바닥판(또는 슬래브) 및 벽체에 적용할 수 있으므로 그 활용범위가 넓어졌다는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구범위 내에서 자유로운 변형과 개선이 이루어질 수 있다.

Claims (2)

1. 오목부(24)와 볼록부(25)로 이루어진 요철이 형성되어 있으며, 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(24)가 구비되어 있는 데크플레이트(20)와;

   상기 데크플레이트(20)의 상기 오목부(24)에서 상기 데크플레이트(20)와 일체로 결합되어 설치되며 그 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(23)가 구비되어 있는 I형 빔(21)과;

   상기 데크플레이트(20)의 상부에서 상기 I형 빔(21)이 내부에 매립되도록 소정 높이로 타설되어 상기 데크플레이트(20) 및 I형 빔(21)과 일체로 결합되는 콘크리트로 이루어지는 구성을 가진 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판.
2. 오목부(24)와 볼록부(25)로 이루어진 요철이 형성되고 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(24)가 구비되도록 데크플레이트(20)를 제작하는 단계;

   외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(23)가 구비되어 있는 I형 빔(21)을 상기 데크플레이트(20)의 상기 오목부(24)에 설치하여 상기 데크플레이트(20)와 일체로 결합하는 단계;

   상기 I형 빔(21)이 내부에 매립되도록 상기 데크플레이트(20)의 상부에 콘크리트(30)를 소정 높이로 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판의 시공방법.