KR20060022505A - 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와바닥판의 결합 구조 - Google Patents

슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와바닥판의 결합 구조 Download PDF

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KR20060022505A
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Abstract

본 발명은 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 순수 철골구조, 합성 또는 복합된 철골구조 대신 철근콘크리트 보의 일부를 공장 또는 현장에서 미리 제작하여 설치하고 바닥판을 그 상부에 걸쳐 설치함으로써, 고가의 철강재를 최소화 또는 배제한 경제적인 슬림플로어 시스템을 가능하게 하고 다양한 구조형식에 슬림플로어 공법을 도입하기 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조에 관한 것이다.

Description

슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조{combination structure of precast concrete beam and floor plate for slim floor construction method}
도 1 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건축물 바닥 구조를 도시한 횡단면도.
도 6은 도 1 내지 도 5의 A-A선을 취하여 본 종단면도.
도 7은 종래의 바닥 구조를 도시한 횡단면도.
도 8은 슬래브합성데크플레이트를 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 슬래브합성데크플레이트 11 : 상부판
12 : 측면판 13 : 하부판
14a,14b : 골, 산 19 : 인서트 고정홈
110 : 장방형 PC보 130 : 띠철근(전단보강근)
131 : 보하부근(공장 또는 현장시공) 133 : 보상부근(현장시공)
140 : 하부철근 150 : 연속슬래브구간
170 : 횡방향하부근 180 : 와이어 메쉬
190 : 횡방향상부근 210 : U자형 PC보
217 : 다우웰 바(Dowel Bar) 310: 데크플레이트 보강형 PC보
310a : 데크플레이트 310b : PC
319 : 보강 벤드(측면판 벌어짐 방지) 410 : 강판 보강형 PC보
410a : 강판 410b : PC
417 : 스터드 510 : 철근 트러스 보강형 PC보
510a : 철근 트러스 510b : PC
511a : 종방향상부근 513a : 종방향하부근
515a : 래티스근 520 : 측면보강앵글
530 : 하부보조근 540 : 보하부근(보강 필요시 설치)
550 : 상부주근 고정 및 전단보강근
본 발명은 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 순수 철골구조, 합성 또는 복합된 철골구조 대신 철근콘크리트 보의 일부를 공장 또는 현장에서 미리 제작하여 설치하고 바닥판을 그 상부에 걸쳐 설치함으로써, 고가의 철강재를 최소화 또는 배제한 경제적인 슬림플로어 시스템을 가능하게 하고 다양한 구조형식에 슬림플로어 공법을 도입하기 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조에 관한 것이다.
종래, 슬림플로어 공법을 위한 철골보와 바닥판의 결합 구조로서, 예컨대 본 출원인이 실용신안등록출원하여 선등록된 제20-283634호의 공보(도 7 및 도 8 참조)와 한국공개특허 제2004-9564호의 공보에 개시된 것이 제안되어 있다. 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 종래의 바닥 구조(1)는 크게 철골보(30), 철골보(30)의 하부플랜지(33)에 설치되는 합성데크플레이트(10)로 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 바닥 구조의 상면에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 슬래브(34)를 형성한다.
그런데, 콘크리트 슬래브(34)는 철골보(30)의 웨브(31) 또는/및 상부플랜지(32) 부분에서 단절되는 불연속 슬래브를 형성한다. 이 불연속 슬래브는 아래의 도표와 같이, 동일 단면을 기준할 경우 연속 슬래브에 비해 모멘트(응력)가 커 재료비가 많이 들고, 처짐량이 크고 진동 성능에 불리한 단점을 안고 있다.
불연속 슬래브 연속 슬래브 비교
모멘트 (응력) Mmax=wl2/8 Mmax=wl2/9 ~ M=wl2/11 11.2%~27.2% 감소
처짐 δmax1=5wl4/384EI δmax2=wl4/185EI 58.5% 감소
진동수
Figure 112004040533362-PAT00001
Figure 112004040533362-PAT00002
 55.2% 증가
또한, 하부근을 인서트 고정홈(19)에 설치 고정하는 경우에도, 이 하부근은 웨브(31)에 의해 횡방향으로 연속적으로 연결되지 못해 강도가 취약할 수 있다. 이 트러블을 해소하기 위해서는 하부근이 통과할 수 있는 구멍을 웨브(19)에 일일이 천공해야 하는 번거로움이 있다.
이와 같은 불연속 슬래브를 해소하기 위한 슬림플로어용 래티스보가 본 출원인이 출원한 공개특허 제2004-21391호의 공보에 개시된 것이 제안되어 있다. 이 슬림플로어용 래티스보에서는 래티스 사이로 타설되는 콘크리트가 일체로 형성되기 때문에, 연속 슬래브를 구현할 수 있다.
그런데, 래티스보는 철골조 슬림플로어 공법으로서, 철골기둥에만 적용된다는 한계성을 갖는다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 연속 슬래브를 형성하면서도, 철근콘크리트, 프리캐스트콘크리트, 철골 등 다양한 구조 형식의 기둥과 접합하여 골조를 형성할 수 있도록 한 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조는 프리캐스트 콘크리트(PC)보와, 상기 PC보의 상면에 길이방향을 따라 설치되는 바닥판을 포함하여 이루어지되,
상기 PC보와 상기 바닥판의 상부에 타설될 슬래브 콘크리트는 연속 일체로 형성되어 있다.
이 구성에 의하면, 하프 PC보의 사용으로 연속 슬래브를 형성하면서도, 철근콘크리트, 프리캐스트콘크리트, 철골 등 다양한 구조 형식의 기둥과 접합하여 골조를 형성할 수 있다.
전술한 구성에서, 상기 PC보가 상면으로부터 철근의 일부가 노출되게 배치되는 U자형 PC보인 경우, 중량이 가벼워 취급이 편리하다. 또한, 상기 U자형 PC보에, 현장 타설되는 콘크리트와 결합되는 접합면에 다우웰 바(Dowel Bar)가 더 설치되 면, 접합면에서의 슬립에 대해 보강을 하여 완전한 합성 구조체를 형성한다는 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 PC보가 상면으로부터 철근의 일부가 노출되게 배치되는 데크플레이트 보강형 PC보로 구현하되, 상기 데크플레이트의 바닥에 절곡돌출부와, 공장에서 타설될 콘크리트와 결합되는 보강 벤드가 더 설치되면, 측판의 벌어짐을 방지할 수 있다.
또한, 상기 PC보가 상면으로부터 철근의 일부가 노출되게 배치되는 강판 보강형 PC보로 구현하되, 상기 강판의 바닥에 스터드가 더 설치되면, 접합면에서 슬라이딩이 발생하지 않도록 하여 완전한 합성 구조체를 형성한다는 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 PC보가 철근 트러스 보강형 PC보로 구현하되, 상기 철근 트러스는 종방향을 따라 배치되는 상부근, 하부근 및 상기 상부근과 하부근을 연결하는 래티스근으로 이루어진 것이, 단면의 높이가 커서 휨강성 및 처짐강성이 증가되어 PC보의 콘크리트량을 감소시킬 수 있고, 중량을 최소화시킬 수 있으며 필요시 상부철근을 현장배근하여 보단부의 추가 전단응력을 보강할 수 있다. 또한, 철근 트러스 보강형 PC보는 철근 트러스에 래티스근이 전단보강재 역할을 하여 일반적인 트러스보에 사용되는 "U"형 전단보강근이 필요없어 운반 및 설치가 용이하다.
한편, 상기 바닥판은 상기 PC보의 상면에 재치되는 하부판과, 상부판과, 이 하부판과 상부판을 연결하여 골과 산을 형성하는 측면판과, 상기 마구리측의 산 부분을 폐쇄하는 엔드 클로우저로 구성되는 슬래브합성데크플레이트로 구현하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 엔드 클로우저가 상기 상부판과 측면판을 압착하여 형성되면, 별도의 폐쇄부자재가 불필요하게 된다.
다른 한편, 상기 PC보의 횡방향을 가로질러 배치되도록, 상기 슬래브합성데크플레이트의 하부판에 하부근이 더 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬래브합성데크플레이트의 상방에 와이어 메쉬와 상부근이 더 배치되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
실시예 1 : 장방형 PC보
도 1 및 도 6은 본 실시예1에 따른 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조를 도시한 횡단면도 및 종단면도이다. 도 1 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예1의 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조(100)는 크게 프리캐스트 콘크리트(PC)보(110), PC보(110)의 상면에 길이방향을 따라 설치되는 바닥판(10)으로 구성된다. 또한, 이 PC보(110)에는 그 상면으로부터 일부가 노출되는 철근(130)이 배치 설치되는 것이 바람직하다. 이 철근(130)은 전단보강근으로 이용된다.
전술한 구성에서, 바닥판(10)은 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이, 슬래브합성데크플레이트(10)로서, PC보(110)의 상면에 재치되는 하부판(13), 상부판(11), 이 하부판(13)과 상부판(11)을 연결하여 골(14a)과 산(14b)을 형성하는 측면판(12) 및 엔드 클로우저(end closure)로 구성되어 있다.
하부판(13)의 중심에는 인서트 고정홈(19)이 형성되고, 하부판(13)의 외측단에는 연결부(15a)(15b)가 절곡 형성되어 있다. 엔드 클로우저는 마구리측의 산 부분(14b)을 폐쇄하는 철판으로서, 용접이나 패스너 등을 사용하여 고정한다. 따라서, 타설되는 콘크리트가 산 부분(14b)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 별도의 철판을 사용함이 없이, 본 출원인이 출원한 공개실용신안 제1994-20812호의 공보에 개시된 바와 같이, 상부판(11)과 측면판(12)을 압착하여 양단의 산 부분(14b)이 폐쇄된 엔드 클로우저를 갖는 합성데크플레이트가 사용될 수 있다.
PC보(110)는 보의 형태에 필요한 몰드를 제작하여 최종 제작될 보 단면의 일부를 부분적으로 콘크리트를 타설하여 경화시킨 PC보로서, 이러한 형태의 PC를 하프(half) PC이라 하며, 시공 중 필요한 하부철근(140)과 철근(130)을 동시에 설치하여 제작하게 된다. 또한, 공장 제작 또는 현장 시공되는 보하부근(131)과, 현장 시공되는 보상부근(133)이 더 배치될 수 있다.
이 PC보(110)는 양단 기둥(철근콘크리트, PC, 철골 기둥 등)에 상단 및 옆면 브래킷에 걸친다. 이때, 시공 중 안정성을 확보하기 위해 부분적으로 동바리를 설치하거나, 기둥과 볼트 또는 용접으로 접합시킨다.
따라서, PC보(110)는 장스팬 건물에서도 폭이 넓은 보로 제작 설치하여 층고를 최소화할 수 있다. 또한, 철근콘크리트구조와 비교하여 볼 때, 바닥판 및 보에 거푸집이 필요 없어 현장관리 및 시공성이 향상되고, 공기단축이 가능하다. 게다가, 기존 철골조 슬림플로어 공법과 같이 철골기둥에만 적용되던 한계성을 극복하여, 철근콘크리트, PC, 철골 등 다양한 구조형식의 기둥과 접합하여 골조를 형성할 수 있다.
이와 같은 장방형 PC보와 바닥판의 결합 구조(100)에 콘크리트를 현장에서 타설하면, 바닥판과 PC보가 철근(130)과 콘크리트로 완전 일체화된 연속 합성바닥판 구조(150)를 구현하여, 휨저항력, 처짐 및 진동성능이 불연속 합성바닥판 보다 향상된 경제적인 합성바닥판을 형성시킨다.
특히, 연속 슬래브(150)가 골(14a)을 따라 연속적으로 형성되기 때문에, 적은 재료로도 충분한 강도를 얻을 수 있다. 또한, 골(14a)을 따라 연속 슬래브(150)가 형성되어 있기 때문에, 하부근(170)을 하부판(13)에 설치하는 경우에도 간단히 연속적으로 연결할 수 있다. 따라서, 전술한 이점을 얻을 수 있음은 자명하다 할 것이다.
또한, 슬래브합성데크플레이트(10)의 상방에는 와이어 메쉬(180)와 상부근(190)이 배치되는 것이 바람직하다.
실시예 2 : U자형 PC보
도 2는 본 실시예2에 따른 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조를 도시한 횡단면도이다. 본 실시예2의 결합 구조(200)는 실시예1의 결합 구조(100)와 그 구조 및 기능을 유사하지만, 실시예2의 PC보(210)는 실시예1의 PC보(110)와 달리 U자형(채널단면형) PC보(210)로 구현된 것에 차이가 있 다.
따라서, U자형 PC보(210)는 거푸집의 기능도 하게 된다. 따라서, 실시예1의 PC보(110)보다 가벼워 취급이 편리하다는 이점이 있다. 또한, 채널단면 중심 부근에 다우웰 바(dowel bar)(217)가 설치되는 것이 강도 보강 측면에서 바람직하다.
실시예 3 : 데크플레이트가 보강된 PC보
도 3은 본 실시예3에 따른 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조를 도시한 횡단면도이다. 본 실시예3의 PC보(310)는 실시예1,2의 PC보(110,210)와 그 구조 및 기능이 거의 유사하나 데크플레이트가 포함되어 별도의 몰드 없이 하프 PC보를 제작할 수 있다는 점에 차이가 있다.
즉, 데크플레이트가 보강된 PC보(310)로서, 데크플레이트(310a)와 PC(310b)가 일체로 구성되어 있다. 데크플레이트(310a)는 바닥판(311), 이 바닥판(311)의 양단에 절곡 형성된 측판(313), 이 측판(313)의 상단이 절곡된 재치판(315)으로 구성된 보강형 몰드이다.
데크플레이트(310a)는 아연도금강판으로 제작하는 것이 녹 방지 측면에서 바람직하다.
또한, 데크플레이트(310a)의 바닥판(311)에는 절곡돌출부(317)가 더 형성됨으로써, PC(310b)와의 결합력을 높일 수 있다(공개특허공보 제2001-93458호 참조).
게다가, PC보(310)에는 상면에 일부 노출된 보강 벤드(bend)(319)가 더 설치되어, 측판(313)의 벌어짐을 방지할 수 있다.
실시예 4 : 강판이 보강된 PC보
도 4는 본 실시예4에 따른 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조를 도시한 횡단면도이다. 본 실시예4의 PC보와 바닥판의 결합 구조(400)는 실시예3의 결합 구조(300)와 그 구조 및 기능이 유사하지만, 실시예4의 PC보(410)는 실시예1의 PC보(310)와 달리 PC(410b)을 강판(410a)으로 보강한 PC보인 것에 차이가 있다.
강판(410a)은 전술한 데크플레이트(310a)와 마찬가지로, 바닥판(411), 이 바닥판(411)의 양단에 절곡 형성된 측판(413), 이 측판(413)의 상단이 절곡된 재치판(415)으로 구성된 보강형 몰드이다. 또한, 강판(410a)의 바닥판(411)에는 스터드(417)가 더 설치됨으로써, 콘크리트와의 결합력을 높일 수 있다.
실시예5 : 철근 트러스가 보강된 PC
도 5는 본 실시예5에 따른 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조를 도시한 횡단면도이다. 본 실시예5의 결합 구조(500)는 실시예3,4의 결합 구조(300,400)와 그 구조 및 기능은 유사하지만, 실시예5의 PC보(510)는 실시예3,4의 PC보(310,410)와 달리 철근 트러스(510a)가 보강된 PC보라는 것에 차이가 있다.
즉, PC보(510)는 철근 트러스(510a)가 PC(510b)에 매입된 보로서, 콘크리트의 두께를 최소화할 수 있다. 또한, 철근 트러스(510a)의 설치로 인해, 횡방향하부근(170)을 설치하지 않아도 강성을 충분히 할 수 있어, 작업성을 향상시킬 수 있다.
미설명된 참조부호 520은 측면보강앵글이고, 530은 하부보조근, 540은 PC보 하부근, 550은 상부근 고정 및 전단 보강 필요시 설치되는 보강근이다.
본 실시예5의 철근 트러스(510a)로는 종방향상부근(511a), 종방향하부근(513a) 및 이를 연결하는 종방향래티스근(515a)으로 구성되어 있지만, 이에 한정하지 않고 다른 형태의 철근 트러스도 채택 결합됨은 당업자라면 자명하다 할 것이다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 PC보는 현장 거푸집이 없는 철골보의 장점과, 바닥판과 보의 콘크리트가 현장 타설되어 완전한 강체구조물의 장점을 동시에 구현할 수 있는 것이다.
본 발명의 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 하프 PC보의 설치로 인해, ①장스팬 건물에서도 폭이 넓은 보로 제작 설치하여 층고를 최소화할 수 있고, ②철근콘크리트구조와 비교하여 볼 때, 바닥판 및 보에 거푸집이 필요 없어 현장관리 및 시공성이 향상되고, 공기단축이 가능하고, ③기존 철골조 슬림플로어 공법과 같이 철골기둥에만 적용되던 한계성을 극복하여, 철근콘크리트, PC, 철골 등 다양한 구조형식의 기둥과 접합하여 골조를 형성할 수 있고, ④바닥판과 PC보가 타설된 콘크리트로 완전 일체화된 연속 합성바닥판 을 구현하여, 휨저항력, 처짐 및 진동성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
둘째, 상기 하프 PC보가 채널횡단면을 가짐으로써, 그 중량이 가벼워 운반 등의 취급이 편리하다.
셋째, 상기 PC보가 데크플레이트 또는 강판으로 보강됨으로써, 별도의 몰드 없이 하프 PC보를 제작하는 동시에 강도를 보강하여 PC의 두께를 줄일 수 있다.
넷째, 상기 슬래브합성데크플레이트의 하부판에 설치된 하부근이 상기 보의 횡방향을 가로질러 배치됨으로써, 하부근을 횡방향으로 연속적으로 연결할 수 있어 연속보로 거동할 수 있다.

Claims (13)

  1. 프리캐스트 콘크리트(PC)보와,
    상기 PC보의 상면에 길이방향을 따라 설치되는 바닥판를 포함하여 이루어지되,
    상기 PC보와 상기 바닥판의 상부에 타설될 슬래브 콘크리트는 연속 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 PC보는 상면으로부터 철근의 일부가 노출되게 배치되는 U자형 PC보인 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 U자형 PC보에는 현장 타설되는 콘크리트와 결합되는 다우웰 바(Dowel Bar)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 PC보는 상면으로부터 철근의 일부가 노출되게 배치되는 데크플레이트 보강형 PC보인 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 데크플레이트의 바닥에 절곡돌출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 데크플레이트 보강형 PC보에, 현장에서 타설될 콘크리트와 결합되는 보강 벤드가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 PC보는 상면으로부터 철근의 일부가 노출되게 배치되는 강판 보강형 PC보인 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 강판의 바닥에 스터드가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 PC보는 철근 트러스 보강형 PC보로서,
    상기 철근 트러스는 종방향을 따라 배치되는 상부근, 하부근 및 상기 상부근과 하부근을 연결하는 래티스근으로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바닥판은 상기 PC보의 상면에 재치되는 하부판과, 상부판과, 이 하부판과 상부판을 연결하여 골과 산을 형성하는 측면판과, 상기 마구리측의 산 부분을 폐쇄하는 엔드 클로우저로 구성되는 슬래브합성데크플레이트인 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 엔드 클로우저는 상기 상부판과 측면판을 압착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 PC보의 횡방향을 가로질러 배치되도록, 상기 슬래브합성데크플레이트의 하부판에 하부근이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 슬래브합성데크플레이트의 상방에 와이어 메쉬와 상부근이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 공법을 위한 프리캐스트 콘크리트보와 바닥판의 결합 구조.
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