KR20090050520A - 리브드 하프피씨 바닥판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬래브 전체 두께의 일정 부분을 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, 이하 "피씨"라 함) 판으로 구성한 합성슬래브용 하프피씨 바닥판(Half PC Slab) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상면에 다수개의 리브를 일체로 형성한 리브드 하프피씨 바닥판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면 얇은 판 형상으로 된 평판부의 상부에 길이방향으로 복수개의 리브부가 일체로 형성되도록 성형된 프리캐스트 콘크리트 판과, 상기 리브부 사이에 설치되는 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판을 제공한다.

합성슬래브, 부분PC, 바닥판, 하프피씨

Description

리브드 하프피씨 바닥판 및 그 제조방법{Libbed half PC slab and manufacturing method of the same}

본 발명은 슬래브 전체 두께의 일정 부분을 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, 이하 "피씨"라 함) 판으로 구성하고 그 상부에 콘크리트를 현장 타설하여 일체화시킨 합성슬래브용 하프피씨 바닥판(Half PC Slab)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상면에 다수개의 리브를 일체로 형성한 리브드 하프피씨 바닥판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건설업은 공사현장에서 주문 제작되는 방식이기 때문에 부재의 부품화가 곤란하고, 부품화된 부재의 경우에도 운반을 포함한 조립 및 시공단계에서의 기계화, 자동화는 장비 및 경험부족 등으로 인한 많은 어려움이 있어 노동생산성의 향상이 타업종에 비해 저조한 실정이다. 또한 건설업은 제조업에 비해 노동생산성이 낮은 노동집약형 산업이고, 산업재해 발생율은 타산업에 비해 3~5배 정도로 높아서 노동환경의 개선이 요구되는 업종이다.

이러한 문제점들을 해결하고 노무절감, 공기단축, 작업안전성 확보를 통한 전체 공사비를 절감하기 위해서는 구체의 프리패브화, 하프피씨화, 시스템 거푸집 의 이용, 설계시공의 표준화, 작업 및 공정관리의 합리화 등과 같은 새로운 기법을 도입하는 것이 필요하다. 이러한 배경을 갖고 출현한 공법 중의 하나가 하프피씨 바닥판 공법이다.

하프피씨 바닥판은 완전 피씨 공법의 장점과 현장타설 공법의 장점을 절충·보완한 효과적인 공법으로 공기단축, 시공성 향상을 목적으로 개발된 합성바닥판의 일종이다. 하프피씨 바닥판은 얇은 피씨판을 지지부재(보, 벽 등)에 걸쳐 놓고 그 위에서 상부철근을 배근한 후 나머지 단면인 덧침콘크리트(Topping concrete)를 현장타설콘크리트로 채우는 방식으로 거푸집과 동바리를 거의 사용하지 않는 것으로 구조성능과 시공성을 향상시킨 공법이다.

하프피씨 바닥판으로는 트러스근 보강형, 속빈형 및 더블티형 등이 알려져 있다.

트러스근 보강형 하프피씨 바닥판은 트러스 보강근의 하현재를 두께 40~80mm 정도의 얇은 피씨판에 매입하여 굳힌 후 트러스근(옴니어근 또는 카이저트러스근)의 상현재와 웨브재의 일부를 노출시킨 하프 슬래브로서 현장에서 이 위에 철근 배근 후 현장콘크리트를 타설하여 바닥판을 일체화시킨다. 현장타설콘크리트가 굳을 때까지 트러스근이 피씨판의 휨강도를 높이는 역할도 한다.

속빈형 하프피씨 바닥판은 단면 내부에 연속한 공동을 갖는 프리스트레스트 콘크리트 평판형 하프피씨 바닥판을 말하는 것으로 제품명으로 스판크리트, 다이나스판 등이 있다. 피씨판 두께는 7~30cm이고 프리스트레스가 도입되기 때문에 10m 정도의 스팬까지 사용이 가능하다. 장기 처짐이 극히 적어서 균열에 유리하고 경량 이면서 휨내력이 크다.

더블티형 하프피씨 바닥판은 평평한 피씨판의 하면에 리브가 부착된 것으로 그 형상이 두 개의 T자형 리브를 붙여놓은 것과 같다. 피씨판을 데크 플레이트 형상으로 절곡 성형하여 단면성능이 향상되기 때문에 가설시 저항모멘트가 증가된다.

이들 하프피씨 바닥판의 경우 다음과 같은 문제가 있다.

트러스근 보강형 하프피씨 바닥판은 트러스근의 제작설비가 별도로 필요하고 상부배근작업이 평판에 비해 불편하며 양중시 균열이 발생될 우려가 있다. 속빈형 하프피씨 바닥판은 두께가 증가하여 층고가 높아지므로 고층건물에 적용시에는 문제가 있다. 더블티형 하프피씨 바닥판은 현장타설 콘크리트의 물량이 증가하고 리브가 하면에 돌출되어 있어 평면구성에 제한을 받는다는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 바닥판 전체의 두께를 증가시키지 않으면서 장스팬화가 가능하고 하면에 보와 같은 돌출부가 없어 평면구성이 자유로우며 자중을 증가시키지 않으면서도 차음 및 단열성능을 향상시킬 수 있고 현장타설 콘크리트의 물량을 감소시킬 수 있는 하프피씨 바닥판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은 얇은 판 형상으로 된 평판부의 상부에 길이방향으로 복수개의 리브부가 일체로 형성되도록 성형된 프리캐스트 콘크리트 판과, 상기 리브부 사이에 설치되는 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판을 제공한다.

이때, 상기 프리캐스트 콘크리트 판의 길이방향의 양끝 부분에는 이웃하는 리브부 사이에 현장타설 콘크리트가 채워지는 포켓이 형성되도록 발포체가 설치되지 않은 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 리브부에는 상부로 돌출되도록 일정간격으로 복수의 전단철근을 더 설치한다.

한편, 상기 발포체는 발포폴리스티렌으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 리브부 중 단부의 리브부에는 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리브부 중 단부의 리브부로부터 외측으로 연장되는 평판부는 중앙부의 평판부의 두께보다 큰 두께를 가지고 단부에는 홈을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판의 제조방법은 롱베드의 하부에 일정간격으로 진동기를 미리 설치하는 공정과, 상기 롱베드 위에 부재 크기에 맞게 양끝, 양측면 셔터 몰드를 설치하는 공정과, 와이어 메쉬, PS강선, 전단철근 등을 배근하는 공정과, 발포폴리스티렌 지지용 스페이서를 설치하는 공정과, 발포폴리스티렌을 배치하는 공정과, 발포폴리스티렌 고정용 앵글을 안착하는 공정과, 앵글에 인양용 헤드 앵커를 고정하는 공정과, 강선을 긴장하는 공정과, 발포폴리스티렌 사이로 콘크리트를 타설하는 공정과, 다짐 및 양생공정과, 강선절단으로 긴장력을 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 종래 더블티 하프피씨 시스템에 비해 판의 하면으로 보 형태가 돌출되지 않기 때문에 자유로운 평면계획이 가능하다.

또한, 리브 사이에 발포폴리스티렌이 채워져 있으므로 현장타설 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있으며 층간 차음 및 충격에도 유리하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 나타낸 사시 도이고, 도 1b는 그 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판은, 얇은 판 형상으로 된 평판부(110)의 상부에 길이방향으로 복수개의 리브부(120)가 일체로 형성되도록 성형된 프리캐스트 콘크리트 판과, 상기 리브부(120) 사이에 설치되는 발포체(200)를 포함한다.

평판부(110)는 덧침 콘크리트 타설을 위한 거푸집으로서 기능함과 아울러 덧침 콘크리트와 일체로 합성되어 합성바닥판을 구성한다. 평판부(110)는 얇은 판으로 구성되기 때문에 휨 보강을 위해 철근 또는 와이어 메쉬(111)가 배근된다.

리브부(120)는 자중을 증가시키지 않으면서 평판부(110)의 강성을 보강하여 바닥판을 장스팬화할 수 있도록 한다. 그 단면형상은 도시된 직사각형 형상에 한정되지 않으며 다양한 단면형상으로 형성될 수 있다. 리브부(120)에는 프리스트레스 도입에 따른 상부 인장에 대응하도록 긴장력에 대응하는 철근(112) 또는 강선이 배근된다.

하프피씨 바닥판은 구조단면의 반정도를 피씨화하기 때문에 구조상 얇은 판 거동을 피할 수 없고 탈형, 운반, 조립시의 현장타설 콘크리트 타설시에 균열이 발생할 수 있다. 따라서 얇은 판의 형태를 갖는 피씨 부재는 판의 보강문제가 제일 큰 과제이다. 이러한 피씨판의 균열은 바닥판 붕괴 및 처짐증가에 영향을 주므로 균열방지를 위한 적절한 조치를 취해야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 얇은 판으로 구성된 평판부(110)의 상면에 리브부(120)를 형성하였다.

상기 리브부(120)에는 상부로 돌출되도록 전단철근(300)을 더 설치한다. 프 리캐스트 콘크리트 바닥판과 현장타설 콘크리트을 일체화한 합성 바닥판에 작용하는 전단력은 면외 전단력과 면내 전단력으로 구분되는데, 면외 전단력이 문제로 되는 곳은 1방향판에서 피씨 바닥판 상호간의 측면연결 부위이지만 일반적으로 그 크기가 작아서 크게 문제는 안된다. 면내 전단력은 피씨 바닥판과 현장 타설 콘크리트 사이의 타설 이음면이 가장 크게 문제가 된다. 합성 바닥판이 기존의 현장타설 바닥판과 같은 내력 및 변형 성상을 갖기 위해서는 피씨 바닥판과 현장타설 콘크리트의 타설 이음면에서의 부착강도를 작용하는 면내 전단력 이상으로 확보하여 이음면에서 균열 및 분리현상이 발생하는 것을 방지해야 한다. 전단철근(300)은 피씨 바닥판과 현장타설 콘크리트의 타설 이음면에서의 부착강도를 증진시키는 기계적인 연결장치로서 하프피씨 바닥판과 현장타설 콘크리트 사이의 이음면에서 분리현상이 발생하는 것을 방지한다. 또한 전단철근(130)은 양중시 양중지점의 역할도 병행한다. 이를 위해 전단철근(300)은 도시된 바와 같이 단부를 구부려 갈고리 내지 훅크가 형성된 형상으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 바닥판을 장스팬하고 균열을 억제하기 위해 평판부(110)에는 PS강봉이나 PS강연선으로 구성된 긴장재(130)를 배치하여 프리스트레스를 도입한다.

리브부(120) 사이에는 자중을 증가시키지 않으면서 바닥판의 전체 두께를 증가시켜 현장타설 콘크리트의 양을 줄일 수 있도록 발포체(200)를 설치한다. 발포체(200)로는 이러한 목적에 부합되는 다양한 종류의 것이 사용될 수 있으며 일례로 발포폴리스티렌을 사용할 경우 단열 및 차음 등의 효과를 기대할 수 있다.

이때, 프리캐스트 콘크리트 판의 길이방향의 양끝 부분에는 이웃하는 리브부(120) 사이에 상부 현장타설 콘크리트가 채워지는 포켓(150)을 형성하도록 발포체(200)를 설치하지 않는다. 이 포켓(150)을 이용함으로써 보-슬래브의 접합부 일체성과 슬래브의 연속성을 확보할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 적용한 단위 평면 상세도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판의 중앙부(리브드 구간)의 단면도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판의 단부(솔리드 구간)의 단면도이다.

즉, 도 3, 4b를 참조하면, 보(10) 위에 거치되는 슬래브의 양단부에 포켓(150)이 형성되어 있으므로, 이 포켓(150)에 연결보강철근(160)을 배치하고 현장타설 콘크리트(400, 덧침 콘크리트)를 타설하게 되면 보와 슬래브의 접합부 일체성을 확보할 수 있게 되므로, 보-슬래브 접합부분에 작용하는 부모멘트에 효과적으로 저항할 수 있게 된다.

한편, 바닥판 간의 접합을 위해, 상기 리브부(120) 중 단부의 리브부 측면에는 상하에 전단코터(110a)를 형성하여 그 사이에 홈(140)이 형성되도록 한다. 그리고 인접한 바닥판의 단부에 형성된 홈이 서로 접해 형성되는 공간부에는 덧침콘크리트 타설시 콘크리트로 충전되어 서로 접합된다.

다른 실시예로서 도 2a, 2b에 도시된 바와 같이 리브부 중 단부의 리브부로부터 외측으로 연장되는 평판부(110b)는 중앙부의 평판부의 두께보다 큰 두께를 가지도록 성형하고 그 측면에는 홈(140)을 형성하여 인접한 슬래브의 단부에 형성된 홈이 서로 접해 형성되는 공간부에 덧침콘크리트를 충전해 하프 슬래브를 서로 접합할 수 있다. 즉, 슬래브 간의 이음매에 홈(140)의 양측으로 돌출된 전단코터(Shear-Cotter)(110a)를 설치하여 면내 저항 기구 만들어 준다.

피씨 구조물의 접합부는 제작 조립 및 구조에 있어서 완벽한 일반적인 공법이 개발되어 있지 않기 때문에 각 구조물에서 요구하는 성능을 만족시키기 위한 다양한 접합방식이 시도되고 있는데, 본 발명에서는 리브부의 측면에 전단보강을 위한 전단코터를 설치하고 전단력의 크기에 따라 국부적 또는 전체적으로 전단보강근을 설치하여 홈 속에 덧침 콘크리트를 충전한다. 따라서 큰 휨 및 전단에 저항이 가능하다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 하프피씨 바닥판을 이용한 구조물의 시공방법은, 피씨부재로 된 기둥, 보를 이용해 골조를 만들거나 현장타설 콘크리트로 골조를 만든 후, 본 발명에 따른 하프 슬래브를 보 위에 거치하고 슬래브 철근을 배근한 후 상부 콘크리트를 타설하면 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판의 제조공정을 설명하면 아래와 같다.

도 5는 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판 제조장치를 이용해 바닥판을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 6은 제조장치의 정면도이다.

1) 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 제조하기 위한 롱베드의 하부에 일정간격으로 진동기(미도시)를 미리 설치한다.

2) 롱베드 위에 부재 크기에 맞게 양끝, 양측면 셔터 몰드(510)를 설치한다.

3) 와이어 메쉬, PS강선, 전단철근 등을 배근한다.

4) 발포폴리스티렌 지지용 스페이서(520)를 설치한다. 스페이서의 높이는 평판부 두께로 한다.

5) 발포폴리스티렌(200)을 배치한다.

6) 발포폴리스티렌 고정용 앵글(530)을 안착한다. 앵글(530)은 타설시 휨방지 브릿지 역할을 겸용한다.

7) 앵글(530)에 인양용 헤드 앵커(540)를 고정한다.

8) 강선을 긴장한다.

9) 발포폴리스티렌 사이로 콘크리트를 타설한다.

10) 다짐 및 양생한다.

11) 강선절단으로 긴장력을 도입한다.

이상과 같은 제조방법의 특징은 종래 더브티형 하프피씨 바닥판의 경우 리브가 하부에 돌출된 형태로 몰드를 제작하고 상부를 평평하게 하는데 그와 반대로 생산하는 것이며, 이는 하프피씨 바닥판과 현장타설 콘크리트와의 접합면 전단강도 확보 및 부재의 일체적 거동에 유리하며 전체 슬래브 두께를 줄여주는 장점이 있다.

또한 상부로 리브를 돌출시키기 위해 리브형태의 상부몰드를 별도로 제작하지 않고 영구 매입형 발포폴리스티렌을 활용하여 리브단면을 형성하고 단열, 충격, 흡음 등의 기능을 강화하는 부가적인 장점이 있고 이는 불필요한 단면의 콘크리트를 제거함으로서 현장타설 콘크리트 물량 및 구조물 전체 중량을 감소시켜 골조 공 사비 및 내진성능 향상에 도움을 준다.

이상과 같은 본 발명에 따른 생산방법은 생산성 향상, 경제성 향상, 유효공간 최대화 및 층고 절감 등의 건설시장 요구에 최대한 대응할 수 있는 생산방법이라 할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 나타낸 사시도이다.

도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 나타낸 단면도이다.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 나타낸 사시도이다.

도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 적용한 단위 평면 상세도이다.

도 4a는 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판의 중앙부(리브드 구간)의 단면도이다.

도 4b는 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판의 단부(솔리드 구간)의 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판 제조장치를 이용해 바닥판을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 리브드 하프피씨 바닥판을 제조하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.

Claims (7)

1. 얇은 판 형상으로 된 평판부(110)의 상부에 길이방향으로 복수개의 리브부(120)가 일체로 형성되도록 성형된 프리캐스트 콘크리트 판과,

   상기 리브부(120) 사이에 설치되는 발포체(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프리캐스트 콘크리트 판의 길이방향의 양끝 부분에는 이웃하는 리브부(120) 사이에 현장타설 콘크리트가 채워지는 포켓(150)이 형성되도록 발포체(200)가 설치되지 않은 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 리브부(120)에는 상부로 돌출되도록 복수의 전단철근(300)이 설치된 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판.
4. 제3항에 있어서,

   상기 발포체(200)는 발포폴리스티렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판.
5. 제4항에 있어서,

   상기 리브부 중 단부의 리브부 측면에는 홈(140)이 형성된 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판.
6. 제4항에 있어서,

   상기 리브부 중 단부의 리브부로부터 외측으로 연장되는 평판부(110b)는 중앙부의 평판부의 두께보다 큰 두께를 가지고 단부에는 홈(140)이 형성된 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판.
7. 롱베드의 하부에 일정간격으로 진동기를 미리 설치하는 공정과, 상기 롱베드 위에 부재 크기에 맞게 양끝, 양측면 셔터 몰드를 설치하는 공정과, 와이어 메쉬, PS강선, 전단철근 등을 배근하는 공정과, 발포폴리스티렌 지지용 스페이서를 설치하는 공정과, 발포폴리스티렌을 배치하는 공정과, 발포폴리스티렌 고정용 앵글을 안착하는 공정과, 앵글에 인양용 헤드 앵커를 고정하는 공정과, 강선을 긴장하는 공정과, 발포폴리스티렌 사이로 콘크리트를 타설하는 공정과, 다짐 및 양생공정과, 강선절단으로 긴장력을 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 리브드 하프피씨 바닥판의 제조방법.

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