KR20140033952A - 아치형 슬래브와 이의 제작방법 - Google Patents

아치형 슬래브와 이의 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬래브 내부에 반원형 중공부 구조체를 사용함으로써 반원형 중공부 구조체 상부는 콘크리트만으로 압축력을 지지하게 하고, 반원형 중공부 구조체 하부는 하부(인장)철근으로 인장력을 지지하게 하며, 층간소음을 방지하는 아치형 슬래브와 이의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되며,
소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 설치되고, 슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 슬래브의 하면에 거푸집(9)이 설치되는 단계; 슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되는 단계;
소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치되는 단계; 상기 거푸집(9) 하면에는 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)를 관통하는 앵커볼트(8)를 설치하여 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)가 고정되는 단계;
슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되는 단계; 및 상기 거푸집(9)과 앵커볼트(8)가 해체되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

아치형 슬래브와 이의 제작방법{An arch type slab and thereof manufacturing method}
본 발명은 건축 구조물의 바닥재인 슬래브 구조에 있어서, 슬래브의 내부에 타이드 아치(Tied Arch)형 구조체를 사용함으로써 압축영역의 콘크리트를 절감하여 슬래브의 자중을 감소시키고 층간소음을 방지하며, 인장영역의 콘크리트를 최소화하여 슬래브를 효율적으로 구성한 아치형 슬래브와 이의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축 구조물의 슬래브는 종래기술인 도 1에 도시된 바와 같이, 슬래브(1)의 콘크리트(4) 내부에 장변방향과 단변방향으로 상,하부 철근(2, 3)이 배근되도록 구성되며, 공동주택 등의 경우 층간소음 방지를 위해 슬래브의 콘크리트 두께를 크게 형성하고 있다.
일반적으로 휨재인 일방향 슬래브의 경우 양 단부는 부멘트가, 중앙부는 정모멘트가 작용되며, 단면의 중립축을 중심으로 상부는 압축력을, 하부는 인장력을 지지하는 구조이므로,
인장부분의 콘크리트는 인장력을 지지하지 못하여 철근을 피복하는 두께 이상의 콘크리트는 구조적으로 불필요한 것이며, 슬래브 중앙부의 압축부분은 콘크리트로 압축력을 지지하는 것이 충분하므로 압축철근이 불필요하다.
또한 공동주택은 층간소음을 최소화하기 위해 슬래브의 콘크리트 두께를 크게 형성함으로써 슬래브의 자중이 증가되어 건물 구조시스템이 중량화되며 비경제적이고,
슬래브의 콘크리트 자중은 건물 전체 하중의 30 ~ 50%에 해당하며, 이는 건물 구조시스템과 지진하중 등에도 상당한 영향을 주고 있음을 감안하면, 상기 종래기술의 슬래브는 건물의 자중이 증대되어 구조적, 경제적으로 비효율적인 문제점이 있게 된다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 슬래브 내부에 반원형 중공부 구조체를 사용함으로써 반원형 중공부 구조체의 상부는 콘크리트만으로 압축력을 지지하게 하고, 반원형 중공부 구조체의 하부는 하부(인장)철근으로 인장력을 지지하게 하며, 층간소음을 방지하는 아치형 슬래브와 이의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명은 슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되며,
소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치되고, 슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 슬래브의 하면에 거푸집(9)이 설치되는 단계; 슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되는 단계;
소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치되는 단계; 상기 거푸집(9) 하면에는 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)를 관통하는 앵커볼트(8)를 설치하여 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)가 고정되는 단계;
슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되는 단계; 및 상기 거푸집(9)과 앵커볼트(8)가 해체되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 아치형 슬래브와 이의 제작방법은 슬래브의 콘크리트 내부에 타이드 아치(Tied Arch)형 구조체(반원형 중공부 구조체)를 형성함으로써 상기 타이드 아치형 구조체 상부는 압축영역을 형성하여 콘크리트만으로 상부하중에 의한 압축력을 지지하고, 상기 타이드 아치형 구조체 하부는 인장영역을 형성하여 인장철근에 의해 인장력을 지지하게 함으로써,
슬래브의 압축영역에 사용되는 콘크리트와 철근를 대폭 절감하고, 인장영역에는 인장철근을 피복하는 정도의 콘크리트가 사용되어 인장영역의 콘크리트 두께를 절감하여 슬래브 자중을 대폭 감소시키며, 이로 인해 건물 구조시스템이 전체적으로 경량화되고 재료가 절감되어 경제적인 효과가 있다.
또한 슬래브에 타이드 아치형 구조체를 형성함으로써 슬래브 내부에 중공부가 형성되어 층간소음을 방지하므로, 슬래브의 층간소음 방지를 위해 콘크리트 두께를 크게 형성하지 않는 것이 가능하여 슬래브의 콘크리트 두께와 자중를 절감하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술인 철근콘크리트 슬래브의 단면도
도 2(a)는 본 발명의 일실시예인 아치형 슬래브의 제작과정을 나타내는 단면도
도 2(b)는 본 발명의 일실시예인 아치형 슬래브의 단면도
도 2(c)는 본 발명의 다른 실시예인 아치형 슬래브의 단면도
도 3은 본 발명의 슬래브 내부에 반원형 중공부 구조체를 설치하고 상부하중
작용 시 슬래브에 작용하는 내부응력도
도 4는 도 2(a)의 A-A' 단면도
도 5는 도 2(b)의 B-B' 단면도
도 6은 본 발명의 반원형 중공부 구조체를 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 커넥터를 나타내는 단면도
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 일실시예의 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 슬래브 내부에 다수의 반원형 중공부 구조체를 소정 간격으로 설치함으로써 슬래브 상부에서 작용하는 하중에 대해 슬래브의 단위 반원형 중공부 구조체를 중심으로 슬래브 내부에는 타이드 아치(Tied Arch)의 구조적 특성이 작용되어 상기 반원형 중공부 구조체의 상부는 압축력이 작용하여 이를 지지할 수 있도록 콘크리트가 배치되고, 그 하부는 인장력이 작용하여 이를 지지할 수 있도록 인장철근을 배치하여 슬래브 부재를 효율적으로 구성하였으며,
이로 인해 슬래브의 압축영역(반원형 중공부 구조체의 상부 영역)에는 반원형 중공부 구조체의 부피만큼 콘크리트가 절감되고 상부철근이 불필요하게 되며, 슬래브의 인장영역(반원형 중공부 구조체의 하부 영역)에는 인장철근을 피복할 수 있는 정도의 콘크리트 두께가 소요되어 인장영역의 콘크리트를 절감할 수 있게 되고, 또한 슬래브 내부에 반원형 중공부가 형성됨으로써 슬래브의 층간소음이 방지되는 기술적 특징이 있다.
즉, 본 발명은 슬래브 내부에 아치형 구조체(반원형 중공부 구조체)를 연속으로 설치함으로써 단위 아치형 구조체를 중심으로 슬래브 내부에 타이드 아치(Tied Arch)의 구조적 원리가 작용하여, 슬래브를 종래의 휨재에서 축압축력과 축인장력이 주로 작용하는 아치부재로 변환하였으며, 이로 인해 종래의 휨재인 슬래브 부재의 비효율성을 극복한 점에서 기술적 의의가 있다.
도 2(a)는 본 발명의 일실시예인 아치형 슬래브의 제작과정을 나타내는 단면도이고, 도 2(b)는 본 발명의 일실시예인 아치형 슬래브의 단면도이며, 도 2(c)는 본 발명의 다른 실시예인 아치형 슬래브의 단면도이다.
도 2(a)는 아치형 슬래브를 제작하는 과정을 나타내는 단면도로, 슬래브의 하면에 거푸집(9)이 설치되고, 슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치된다.
상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되고, 소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치된다.
상기 거푸집(9) 하면에는 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)를 관통하는 앵커볼트(8)가 설치되어 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)가 고정되고, 슬래브의 하면에서 소정 높이까지 콘크리트(4)가 타설된 후, 상기 거푸집(9)과 앵커볼트(8)가 해체됨으로써 아치형 슬래브가 제작된다.
도 2(b)는 도 2(a)에 의해 제작된 아치형 슬래브로, 슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되며,
소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치되고, 슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되어 아치형 슬래브가 제작된다.
도 2(c)는 본 발명의 다른 실시예로 슬래브의 하면에 데크 플레이트(10)가 설치되며, 상기 데크 플레이트(10)에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 데크 플레이트(10)의 상면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치된다.
소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치된다.
상기 데크 플레이트(10) 하면에는 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)를 관통하는 앵커볼트(8)를 설치하여 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)가 고정되고, 슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되어 아치형 슬래브가 제작된다.
본 발명의 다른 실시예에 사용되는 데크 플레이트(10)는 반원형 중공부 구조체(6) 및 스페이서(7)가 앵커볼트(8)에 의해 일체화된 슬래브 구조체로 공장에서 제작되어 현장에 설치된 후, 하부철근(3)을 배근하고 콘크리트(4)를 타설한 아치형 슬래브로 제작될 수 있다.
도 3은 본 발명의 슬래브 내부에 반원형 중공부 구조체를 설치한 상태에서 상부하중 작용 시 슬래브에 작용하는 내부응력도로, 슬래브 상부에서 하중이 작용하는 경우, 슬래브의 콘크리트 내부는 타이드 아치(Tied Arch)의 구조적 원리가 작용하여 반원형 중공부 구조체를 중심으로 상부는 압축력이 작용하고, 하부는 인장력이 작용하는 것을 나타내고 있다.
도 4는 도 2(a)의 A-A' 단면도이며, 도 5는 도 2(b)의 B-B' 단면도로, 도 4, 5는 슬래브의 상부와 하부에서 반원형 중공부 구조체와 장,단변방향의 스페이서 및 하부철근의 배치를 나타내고 있으며, 도 5에서 스페이서(7)는 장,단변방향의 하부철근(3) 사이에 소정 간격으로 장,단변방향에 배치되고 있다.
도 6은 본 발명의 반원형 중공부 구조체를 나타내는 단면도로, 상기 반원형 중공부 구조체(6)는 내부가 중공부이고 소정 두께로 형성된 반원형 구조체로 스틸, FRP(Fiber Reinforced Plastic) 등의 내구성 있는 재질로 제작된다.
도 7은 본 발명의 커넥터를 나타내는 단면도로, 반원형 중공부 구조체를 복수로 연장하여 설치하는 경우 상기 반원형 중공부 구조체(6)들은 커넥터(11)로 연결되며,
상기 커넥터(11)는 상부가 소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체로 형성되고, 하부는 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서로 형성되며, 상기 커넥터의 반원형 중공부 구조체와 상기 직육면체 형상의 스페이서는 용접 등에 의해 일체로 결합되어 구성된다.
1 : 슬래브 2 : 상부철근
3 : 하부철근 4 : 콘크리트
5 : 아치형 슬래브 6 : 반원형 중공부 구조체
7 : 스페이서 8 : 앵커볼트
9 : 거푸집 10 : 데크 플레이트
11 : 커넥터 Lx : 슬래브 단변
Ly : 슬래브 장변 W : 상부하중

Claims (4)

  1. 슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되며,
    소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치되고,
    슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 아치형 슬래브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반원형 중공부 구조체를 복수로 연장하여 설치하는 경우 상기 반원형 중공부 구조체(6)들은 커넥터(10)로 연결되며,
    상기 커넥터는 상부가 소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체로 형성되고, 하부는 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서로 형성되며, 상기 커넥터의 반원형 중공부 구조체와 상기 직육면체 형상의 스페이서는 일체로 결합되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 아치형 슬래브.
  3. 슬래브의 하면에 거푸집(9)이 설치되는 단계;
    슬래브의 하면에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 슬래브의 하면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되는 단계;
    소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치되는 단계;
    상기 거푸집(9) 하면에는 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)를 관통하는 앵커볼트(8)를 설치하여 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)가 고정되는 단계;
    슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되는 단계; 및
    상기 거푸집(9)과 앵커볼트(8)가 해체되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 아치형 슬래브의 제작방법.
  4. 슬래브의 하면에 데크 플레이트(10)가 설치되는 단계;
    상기 데크 플레이트(10)에서 소정 높이에 장,단변방향으로 하부철근(3)이 설치되고, 상기 데크 플레이트(10)의 상면에는 장, 단변방향에 각각 소정 간격으로 내부가 중공부인 직육면체 형상의 스페이서(7)가 설치되는 단계;
    소정 길이를 갖는 반원형 중공부 구조체(6)는 상기 장변방향 스페이서(7) 상면에 설치되어 슬래브의 단변방향으로 소정 간격으로 배치되는 단계;
    상기 데크 플레이트(10) 하면에는 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)를 관통하는 앵커볼트(8)를 설치하여 상기 장변방향 스페이서(7)와 상기 반원형 중공부 구조체(6)가 고정되는 단계; 및
    슬래브의 하면에서 상면까지 소정 높이로 콘크리트(4)가 타설되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 아치형 슬래브의 제작방법.
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