KR20200100730A - 착탈식 바닥 구조 - Google Patents

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Abstract

착탈식 바닥 구조. 바닥 시스템에 사용하기 위한 바닥 플랭크(10)는 세로 가장자리를 따라 상부면 및 의존 리브(14)를 갖는 강화 역U형 프리캐스트 콘크리트 요소를 갖는다. 상기 플랭크는 조립 중에 이격된 수평빔(6)에 지지된다. 상기 플랭크는 그 가장자리를 따라서 접합판(52, 54, 56, 58) 및 볼트(50)에 의해 상호 연결되어 사용에 적합한 바닥 격막 및 표면을 만들어낸다.

Description

착탈식 바닥 구조
본 발명은 학교, 호텔, 오피스, 소매점, 및 기타 건물용의 콘크리트 건물에 사용하기에 적합한 프리캐스트 콘크리트 바닥(precast concrete floor)에 관한 것이다.
본 발명은 종래의 철골 건물에 연결되는 프리캐스트 콘크리트 바닥에도 적용 가능하다. 본 발명은 강철 빔에 거치된 금속 데크 위의 콘크리트로 구성된 건물 바닥을 시공하는 것에 대한 대안이며, 본 발명은 이러한 솔루션과 통합되거나 직접적인 대체안으로서 사용 가능하다.
본 발명은 특히 그 구성을 변경하기 위하여 및/또는 데크 개구를 갖게 하기 위하여 착탈 가능할 필요가 있는 바닥에 적용 가능하다.
프리캐스트 콘크리트 건물의 문제점은 프리캐스트 요소들 사이의 조인트이다. 조인트가 노출되면, 바닥이 설치됨에 따라 조인트가 열리고 닫혀 마감을 손상시킨다. 종래의 해결책은 인시츄 토핑(in situ topping)이나 인시츄 조인트(in situ joint)를 캐스트하는 것이다.
철골 건물은 전형적으로 수평빔에 의해 각 바닥 층이 결합되고 격자 구조(grid structure)로 배열된 일련의 수직 칼럼을 갖는다. 빔에 의해 지지되는 바닥 또는 데크를 만들기 위한 다양한 바닥 시스템이 제안되어 왔다. 기존의 강철과 금속 데크 솔루션은 성형된 금속 데크 위에 콘크리트 층을 갖는 복합 바닥을 만든다. 이러한 솔루션은 규모가 작고 비교적 경량이며 대체 구조와 일치해야 하는 표준 규격이 존재한다.
콘크리트 요소들 사이의 조인트의 일례가 EP2882905(출원인: Laing O'Rourke Plc, 공개일: 2015년 6월 17일)에 기술되어 있다. 조인트는 콘크리트 요소의 인접한 면으로부터 연장되는 확대머리 철근(headed bar)을 그 철근들 사이의 수직 횡 스터드(vertical transverse stud)와 겹치게 함으로써 형성된다. 이러한 조인트 기술은 고체 프리캐스트 평편 슬래브 형태의 콘크리트 요소를 사용해 지지 부재(propping) 또는 토핑(topping)이 없는 바닥을 성공적으로 만들어 왔다. 그러나, 이러한 전략은 인접한 콘크리트 요소들 사이에 조인트를 만들기 위하여 상당한 현장 시공을 필요로 한다. 이렇게 만들어진 조인트는 또한 영구적이다.
그러므로, 프리캐스트 및 조립식(prefabricated) 요소를 사용한 바닥 시스템으로서, 토핑 또는 인시츄 조인트가 필요하지 않으며, 현장에서 쉽게 조립 가능하고, 통상의 골조 건물에서와 유사한 역할을 하며, 무게나 프로파일 깊이 면에서 종래의 솔루션에 대해 경쟁력을 갖는 바닥 시스템을 만들어야 하는 기술적 과제가 있다.
새로운 솔루션이 해결해야 하는 조인트 관련 문제는 바닥 전체에 걸쳐 격막력(diaphragm force)을 전달하는 문제와 바닥이 수직 하중 및 면내 하중을 받을 때 조인트가 열리거나 과도하게 균열되지 않도록 하는 문제를 포함한다.
또한, 프리캐스트 및 조립식 요소를 사용하여, 현장에서 쉽게 조립 가능하고 무게나 프로파일 깊이 면에서 종래의 솔루션에 대해 경쟁력을 갖는 착탈식 바닥 시스템을 만들어야 하는 기술적 과제가 있다.
본 발명의 실시예들은 강화(reinforced) 또는 프리스트레스트(prestressed) 콘크리트 요소로 구성된 주요 프리캐스트 바닥 구성재를 이용한다. 보조 구성재는 각 세로 가장자리(longitudinal edge)를 따라 이어지는 의존 리브(depending rib)를 갖는 역U형 플랭크(inverted U-shaped plank)이다. 이들 보조 구성재는 다른 보조 구성재와 (좁은 그라우팅 간격(grouted gap)을 두고) 세로 변을 따라 당접하여 리브를 갖는 바닥을 만든다. 보조 플랭크는 바닥이 완전한 격막으로서 작용하도록 그라우트 조인트(grouted joint)에 걸쳐 인장력을 전달하는 중간 접합판(connector plate)에 의해 일정한 중심을 두고 서로 연결된다.
보조 구성재의 단부는 전형적으로 칼럼들 사이에 걸쳐 이어지는 주요 빔 요소에 지지된다. 보조 구성재는 주요 빔에서의 그라우트 조인트에 걸쳐 연장되어 주요 빔에서의 균열을 감소시키고 조인트에 연속성을 부여하여 바닥이 완전한 격막으로서 작용하도록 하는 코너 접합판을 갖는다.
주요 빔은 보조 구성재가 지지닙(support nib) 상에 거치될 수 있도록 하는 역T형 프로파일을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 주요 지지빔은 플랭크 아래의 장방형 빔 또는 강철 빔일 수 있다. 보조 플랭크는 이러한 지지빔 상에서 연속적이다.
주요 빔은 보조 플랭크를 지지하며 칼럼 상에 거치된다. 칼럼에 있는 접합판은 보조 플랭크를 주요 빔과 칼럼 상부에 연결한다. 칼럼 접합판은 격막 작용을 조인트에 걸쳐 전달하고, 바닥의 균열을 감소시키고 강철 빔 위에 있는 금속 데크 상의 콘크리트 바닥과 유사한 성능을 발휘하도록 설계되어 있다.
모든 접합판은 조인트에 걸쳐 인장력을 전달하도록 설계되어 있다. 접합판은 바닥 안쪽으로 설치된다. 접합판을 그라우트 또는 콘크리트 조인트에 삽입함으로써 공차가 달성된다.
접합판은 볼트해제 가능하도록 설계되어 있어, 접합판이 제거된 후 콘크리트/스톤 스플리터를 사용하여 그라우트 조인트를 분리함으로써 본 시스템을 착탈 가능하다.
플랭크는 바닥 시스템의 각종 요소가 콘크리트 요소에 볼트 고정된 금속판과 상호 연결될 수 있도록 볼트구멍 및 리세트용의 슬리브(sleeve)를 갖도록 프리캐스트된다. 이들 플랭크는 그라우트 조인트와 함께 완전한 격막을 만든다. 공차를 허용할 필요가 있기 때문에 볼트 조인트(bolted joint) 방식은 일반적으로 불가능하다.
바닥들은 완전한 격막 작용과 적재가능한 표면을 제공하는 일련의 접합판과 그라우트 조인트에 의해 서로 연결된다.
본 발명의 솔루션은 큰 사이즈의 인시츄 조인트 또는 용접 연결(welded connection)의 사용을 피하면서 쉽게 풀 수 있는 볼트를 사용하여 연결을 만든다. 따라서, 본 시스템은 바닥을 제거 또는 재구성하기 위하여 분해 가능하므로 일부의 구성재를 재사용할 수 있다.
요소들은 그 자체로 안정하며 인필(infill) 조인트는 단순하다.
바닥은 지지 부재를 가지고 있지 않고 토핑에도 의지하지 않기 때문에, 현장 조립 후에 바로 설치 가능하다.
바닥들이 볼트해제 가능한 판에 의해 연결되므로, 바닥들은 완전히 착탈 가능하다.
본 발명은 첨부된 청구범위에 정의되어 있다.
본 발명을 잘 이해할 수 있도록 그 일부 실시예를 아래의 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 상세하게 설명한다.
도 1은 싱글 베이 또는 그리드 사각형 내의 바닥부의 아래에서 본 투시도이다.
도 2는 주요빔의 투시도이다.
도 3은 플랭크의 투시도로서, 플랭크가 크레인에 지지되어 제 위치에 자리잡는 방식과 함께 그 내부의 강화구조를 나타내는 투시도도 아울러 도시한다.
도 4는 바닥 베이의 상부에서 본 도이다.
도 5는 2개의 바닥을 나타내는 투시도이다.
도 6은 주요빔과 칼럼의 연결을 상세하게 나타낸 도이다.
도 7은 전형적인 칼럼 연결을 나타내는 분해도이다.
도 8은 2개의 인접한 플랭크의 가장자리를 연결하는 데 사용되는 슬래브 접합판을 나타낸다.
도 9는 제 위치에 있는 빔의 일측에 플랭크를 연결하는 데 사용하기 위한 빔 접합판을 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시한 빔 접합판을 나타낸다.
도 11은 볼트의 요소들을 보여주는 빔 접합판의 분해도이다.
도 12는 전형적인 칼럼, 빔, 플랭크 연결을 나타내는 분해도이다.
여기에 기술된 모듈식 바닥 시스템은 저층 오피스, 소매점, 호텔, 또는 학교와 같은 다층 건물에 설치하기 위한 것이다. 건물은 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 9m×9m, 7.5m×7.5m, 또는 9m×12m의 그리드 구조로 배열된 개개의 층고(floor height)의 칼럼부(2)로 구성된 일련의 수직 칼럼에 의해 정의된다. 도면에는 간략하게 그리드의 싱글 베이가 도시되어 있다. 각 베이에는, 4개의 수직 칼럼부(4)가 한쌍의 평행한 수평 주요빔(6)에 의해 상호 연결된다. 빔들 사이의 바닥은 바닥의 보조 구성재로서 기능하는 일련의 인접한 프리캐스트 콘크리트 플랭크(10)에 의해 만들어진다.
각 콘크리트 플랭크(10)는 세로 측면 가장자리에 달린 단부(12)와 리브(14)를 갖는 길다란 역U형 프리캐스트 콘크리트 요소다. 플랭크는 바닥의 레벨을 정의하는 실질적으로 편평한 상부면을 갖는다. 상부면은 플랭크의 상호 연결을 위한 후술하는 리세스를 갖는다. 플랭크의 하부면은 소피트(soffit)이다. 콘크리트 플랭크는 도 3에 도시된 바와 같은 내부 철근 보강재(20)를 갖도록 프리캐스트된다. 플랭크는 플랭크가 나란히 인접해 있는 깊이측 변 또는 리브를 가지고 있어, 바닥의 하부면에 리브 효과(ribbed effect)를 만들어내고 접속 볼트를 지지하기에 충분한 콘크리트를 제공한다. 각 리브(14)의 외측 하부는 플랭크가 서로 당접할 때 플랭크의 간격을 제어하여, 충진시에, 인접한 플랭크 사이에 전단키(shear key)를 제공하는 그라우트 조인트 존(grout joint zone)을 형성하는 약간의 돌출부(16)를 갖는다. 리브는 편평한 플랭크 면을 지지하는 빔으로서 작용한다.
전형적인 역U 채널 플랭크는 그 측면 가장자리 사이의 폭이 1500 내지 3000㎜이며 리브 깊이는 그 가장자리에서 250 내지 550㎜이며 그 중간 영역에서 120 내지 150㎜이다. 플랭크는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 3개의 플랭크가 그리드 베이를 만들도록 주요빔 사이에서 6 내지 12 m에 걸쳐 연장된다.
세로 빔의 단부(12)는 정사각형일 수 있고, 인접한 빔에 순응하는 크기를 갖고 시공중에 플랭크가 빔(6) 상에 자립할 수 있도록 하는 언더컷 리베이트(undercut rebate)(24)를 가질 수도 있다. 플랭크의 단부는 빔 상의 네오프렌 패드(neoprene pad)(64)에 거치된다. 플랭크 사이의 조인트에는 그라우트 또는 콘크리트 믹스가 충진된다. 접합판(54)은 빔(6)에 걸쳐 플랭크를 연결하므로 최종 조건에서 빔 전체에 걸친 모멘트 연결을 만들어 낸다.
플랭크의 세로 리브(14)는 필요한 경우 설비(service)가 통과하기 위한 공극(aperture)(44)을 구비할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 플랭크에는 제 위치로 들어 올려질 수 있도록 리프팅 포인트(26)가 마련되어 있다. 다른 리프팅 방법으로서 리브에 마련된 설비 관통공(44)을 통해 플랭크가 들어 올려질 수도 있다.
볼트 슬리브(32)를 둘러싸는 접합판용의 리세스(30)가 세로 가장자리를 따라 플랭크의 상부면에 프리캐스트된다. 볼트 슬리브는 상부면으로부터 리브(14)까지 연장된다. 볼트 슬리브(42)를 둘러싸는 리세스(40)는 플랭크 단부의 각 모서리에 형성된다. 이들 리세스(30, 40)는, 예를 들어 깊이가 20㎜로, 바닥 시스템의 구성재들을 접합하는 데 사용되는 각종 접합판(52, 54, 56, 58)을 수용하기에 충분한 깊이를 가진다. 조립 중에 시공 작업을 필요로 하는 용접 또는 인시츄 조인트가 아니라 접합판(52, 54, 56, 58) 및 볼트(50)를 사용하는 것을 통해 본 바닥 시스템이 착탈 가능하게 된다.
바람직하게는, 빔(6)은 도 2에 도시된 바와 같은 하부 플랜지(34) 및 웹(36)을 갖는 역T형 부분으로 구성된다. 하부 돌출 플랜지(34)는 조립 중에 리브(14)의 기부(base)를 지지하며, 이 지지면 상에는 네오프렌 패드(64)가 마련될 수 있다. 빔(6)에는 필요에 따라 설비의 통과를 위한 관통공 또는 공극(38)이 마련될 수 있다.
접합판(52, 54, 56, 58)은 도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같은 다양한 구성을 가질 수 있다. 플랭크에 프리캐스트된 볼트 슬리브(32, 42)에 캐스트되고 협동하는 볼트(50)가 접합판에 연결된 상태로 접합판에 구비된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 각 볼트(50)는 접시 헤드(counter sunk head)(53) 및 나사형 스터드(threaded stud)(55)를 사용해 조립된다. 헤드(53)는 접합판에 마련된 구멍에 수납되고 나사형 슬리브 커플러(threaded sleeve coupler)(51)에 의해 스터드(55)에 연결된다.
접합판과 볼트가 조립되면, 이들은 그라우팅(62)에 의해 제 위치에 고정되어 모멘트 연속성(moment continuity)을 제공한다. 접시 헤드(53)는 간단히 풀릴 수 있어 접합판(52, 54, 56, 58)의 제거를 용이하게 한다. 접합판이 제거되면, 패널은 프리캐스트 유닛들 사이에 인장 성능(tensile capacity)을 갖지 않으므로 추후 재사용을 위해 콘크리트 스플리터에 의해 분리될 수 있다.
주요빔(6)은 도 12에 도시된 바와 같이 빔을 관통하는 나사형 바(74)에 의해 칼럼(4)에 볼트 고정된다. 칼럼이 빔의 폭보다 얇다면, 나사형 바는 주요빔(6)의 웹(36)을 관통하게 된다. 칼럼 접합판(56)은 슬리브에 캐스트된 볼트(50)를 통해 주요빔을 인접한 플랭크에 연결한다. 칼럼 접합판은 표준 칼럼슈(column shoe)(72)에 연결하기 위한 나사형 바(70)를 갖도록 구성될 수 있고, 또는 강철 또는 콘크리트 칼럼에 연결되도록 구성될 수도 있다. 접합판(52)은 인접한 플랭크를 연결한다. 접합판(54)은 주요 지지빔에 걸쳐 이어지고, 접합판(58)은 플랭크 아래의 다른 지지빔을 연결하는 데 사용될 수 있다.
이상 설명한 구성재들로 이루어진 본 바닥 시스템은 많은 시공 단계를 거치지 않고도 현장에서 조립 가능하다. 플랭크는 빔 상에서 자립하고 있으므로 시공중 어떠한 지지 부재도 필요없다.

Claims (2)

  1. 바닥 시스템(flooring system)으로서,
    세로 가장자리에 상부면 및 의존 리브(depending rib)(14)를 갖는 강화 역U형 프리캐스트 콘크리트 요소(reinforced, inverted U-shaped, precast concrete element)를 각각 포함하는 플랭크(plank)(10)로서, 제거 가능한 볼트를 수납하기 위한 슬리브(sleeve)(32, 42)가 상기 플랭크의 상기 상부면으로부터 상기 리브로 연장되며 플랭크에 미리 형성되어 있는, 상기 플랭크(10); 및
    인접한 플랭크를 연결하기 위한 제거 가능한 볼트(50)를 갖고 있어 완전한 격막 바닥을 만들어내는 접합판(52, 54, 56)을 포함하는, 바닥 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 볼트 슬리브(32, 42)를 둘러싸는 리세스(30, 40)가 상기 플랭크의 상부면에 미리 형성되어 상기 접합판을 수납하는, 바닥 시스템.
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