KR20210028869A - 중공 슬래브의 설치 구조 - Google Patents

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    • E04B5/02—Load-carrying floor structures formed substantially of prefabricated units
    • E04B5/04—Load-carrying floor structures formed substantially of prefabricated units with beams or slabs of concrete or other stone-like material, e.g. asbestos cement
    • E04B5/043—Load-carrying floor structures formed substantially of prefabricated units with beams or slabs of concrete or other stone-like material, e.g. asbestos cement having elongated hollow cores
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04C5/0645—Shear reinforcements, e.g. shearheads for floor slabs

Abstract

본 발명에 따른 중공 슬래브(Hollow Core Slab, HCS)의 설치 구조는 PC 슬래브 사이의 구조적 취약 부분에 지지부재(데크플레이트, PC판 등)와 전단 보강근을 설치하고 현장 토핑 콘크리트를 타설함으로써 RC 리브 또는 복합 리브를 형성한다.
이에 따라, 본 발명은 PC 슬래브 사이 부분의 강성을 증대하고 수직 및 수평 방향의 전단 저항력을 보강하며 슬래브 단부를 연속적으로 연결할 수 있고, PC 슬래브 연결 부분의 균열을 방지하며, PC 물량을 절감할 수 있다. 그리고, 지지부재를 양측의 PC 슬래브에 걸쳐지도록 설치하므로 지지부재에 작용하는 현장타설 콘크리트 하중이 양측의 PC 슬래브에 전달된다. 아울러, 현장타설 콘크리트의 타설 및 양생 후에는 PC 슬래브와 지지부재의 처짐량이 동일하므로 하부면의 평활도를 확보할 수 있다. 나아가, PC 슬래브의 과도한 캠버(프리스트레스에 의한 솟음)량을 제어할 수 있고, 지지부재를 약 600mm~4000mm의 길이로 제작한 후 PC 슬래브 사이에 끼워 넣는 방식으로 설치하므로 캠버의 영향을 받지 않을 수 있다.

Description

중공 슬래브의 설치 구조{Installation structure of hollow core slab}
본 발명은 중공 슬래브의 설치 구조에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 중공 슬래브(hollow core slab, HCS) 사이의 구조적 취약 부분에 지지부재(데크플레이트, PC판 등)와 전단 보강근 등을 설치한 후 현장 토핑 콘크리트를 타설하여 RC 리브 또는 복합 리브를 형성함으로써 강성을 증대하고 수직 및 수평 방향의 전단력을 보강하며 슬래브 단부를 연속적으로 연결할 수 있고, PC 슬래브 연결 부분의 균열을 방지하고 PC 물량을 절감할 수 있는, 중공 리브 슬래브의 설치 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 슬래브를 시공하는 방법으로는 현장에서 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 슬래브를 만드는 방법과, 공장에서 콘크리트를 타설하여 슬래브를 제작한 후 현장으로 운반하여 설치하는 방법(precast concrete slab, PC 슬래브)이 있다.
PC 슬래브 중에서 HCS(hollow core slab, 중공 슬래브)는, 도 1에 나타난 바와 같이, 슬래브의 길이 방향을 따라 길게 형성된 중공(2)을 갖는다. 그리고, HCS(1, 중공 슬래브)의 양측 단부에는 돌출부(3)가 형성된다. HCS(1)는 그 내부에 중공(2)이 형성되므로 자중이 작으면서도 단면 계수가 크다.
도 2에 나타난 바와 같이, HCS(1)는 그 돌출부(3)가 서로 접하도록 설치되고, 이웃하는 HCS(3) 사이의 공간(4)과 HCS(1)의 상부에는 공사 현장에서 콘크리트가 타설된다. 그리고, HCS(1)의 양측면은 위쪽을 향하는 경사진 면으로 이루어지고 공간(4)의 상단 폭(w1)은 대략 40mm ~ 44mm이다.
그런데, 이러한 설치 구조는 전단 철근을 설치하기가 매우 어렵다. 구체적으로 설명하면, 전단 철근을 설치하기 위해서, 도 3에 나타난 바와 같이, HCS(1)의 일부를 절개하고 중공(2)에 전단 철근(5)을 설치한 후 콘크리트로 중공(2)을 채워야 하는데, 이러한 방법은 작업 시간과 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
아울러, 상기 설치 구조는 HCS(1)의 양측 단부가 이웃하는 HCS(1)의 단부와 핀접합을 이루므로 휨모멘트가 전달될 수 없다는 문제점과, HCS(1)의 연결 부분에 강성이 부족하고 균열이 발생하기 쉽다는 문제점도 갖고 있다.
나아가, 상기 설치 구조에서는 HCS(1)에 작용하는 모든 하중이 HCS(1)의 양쪽 단부에 연결된 거더(도면에 미도시)로 전달되는, 일방향 하중 전달이 이루어지므로 집중(국부) 하중에 의해 각각의 슬래브가 상이한 거동을 할 수 있어 균열에 불리하다는 문제점도 갖고 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, PC 슬래브 사이의 구조적 취약 부분에 지지부재(데크플레이트, PC판 등)와 전단 보강근 등을 설치한 후 현장 토핑 콘크리트를 타설하여 RC 리브 또는 복합 리브를 형성하는, 슬래브의 설치 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 지지부재에 작용하는 현장타설 콘크리트 하중이 양측의 PC 슬래브에 전달되는, 슬래브의 설치 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 현장타설 콘크리트의 타설 및 양생 후에 PC 슬래브와 지지부재의 처짐량이 동일하므로 하부면의 평활도를 확보할 수 있고, PC 슬래브의 과도한 캠버(프리스트레스에 의한 솟음)량을 제어할 수 있으며, 지지부재와 전단 보강근을 포함하는 단위 조립체가 약 600mm~4000mm의 길이로 제작된 후 PC 슬래브 사이에 끼워 넣는 방식으로 설치되므로 캠버의 영향을 받지 않는, 슬래브의 설치 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전단 철근을 설치하기 용이한, 슬래브의 설치 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 PC 슬래브 사이의 연결 부분에서 휨모멘트가 전달될 수 있는, 슬래브의 설치 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 PC 슬래브 사이의 연결 부분에서 균열이 발생하는 것을 방지하고 PC(precast concrete) 물량을 절감하는, 슬래브의 설치 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 PC 슬래브의 내부에 중공이 형성되므로 무게가 가볍고 단면 계수가 큰, 슬래브의 설치 구조를 제공하는 데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬래브 설치 구조는, 폭 방향으로 소정 간격 이격되도록 설치된 복수 개의 PC 슬래브(10); PC 슬래브(10) 사이에 형성된 RC 리브(55) 또는 복합 리브(155); 및, 상기 리브(55)(155)와 PC 슬래브(10) 위에 형성된 현장 토핑 콘크리트부(50);를 포함한다.
상기 RC 리브(55) 또는 복합 리브(155)는 양쪽 PC 슬래브(10) 사이에 철근 조립체가 설치된 후 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 이루어진다.
상기 철근 조립체는, PC 슬래브(10) 사이에 설치되고 양쪽 PC 슬래브(10)와 함께 현장 토핑 콘크리트가 타설되는 공간(30)을 형성하는 지지부재(41)(141); 및, 상기 공간(30)에 설치된 철근 유닛;을 포함할 수 있다. 상기 철근 유닛은 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 철근 유닛은 제1,2 전단보강근(44)(45)을 포함할 수 있다.
제1 전단보강근(44)은 PC 슬래브(10)의 길이방향을 따라 소정간격으로 PC 슬래브(10)의 폭 방향으로 설치된다. 제1 전단보강근(44)은 수직 및 수평 방향의 전단력에 저항한다. 그리고, 제2 전단 보강근(45)은 제1 전단보강근(44)과 수직되는 방향으로 양쪽 PC 슬래브(10) 사이에 설치된다.
지지부재(41)(141)의 아랫면은 양측 PC 슬래브(10)의 아랫면과 실질적으로 동일한 높이에 설치되고, 지지부재(41)(141)는 150mm ~ 1200mm의 폭을 가질 수 있다.
상기 철근 조립체는 PC 슬래브(10)의 길이와 실질적으로 동일한 길이를 가질 수도 있지만, 다수 개의 단위 조립체(40)(140)가 PC 슬래브(10) 사이에 연속적으로 설치되어 이루어질 수도 있다. 단위 조립체(40)(140)는 600mm ~ 4000mm의 길이를 가질 수 있다.
제1 전단보강근(44)은 중앙부가 하단을 이루고 양쪽 단부가 상단을 이루되, 상기 하단은 공간(30)의 하부에 위치하거나 지지부재(41)(141)의 내부에 위치하고 상기 상단은 양쪽 PC 슬래브(10)의 윗면에 걸쳐지거나 공간(30) 보다 위쪽으로 연장될 수 있다.
제2 전단 보강근(45)은 PC 슬래브(10)의 길이방향을 따라 연장된 래티스 철근일 수 있다. 래티스 철근의 하단은 지지부재(41)(141)의 내부에 위치하고 래티스 철근의 상단은 공간(30) 보다 위쪽으로 연장될 수 있다.
상기 리브가 RC 리브(55)인 경우, 지지부재(41)는 데크플레이트, FRP, 플라스틱, 시멘트 보드, 금속판, 아연 도강판, 목재 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 지지부재(41)는 밀폐된 아랫면과 양쪽 측면을 갖고 개방된 윗면을 가지며, 상기 개방된 윗면을 통해 제1 전단 보강근(44)의 하단이 지지부재(41)의 내부로 연장될 수 있다.
지지부재(41)의 양측 단부에는 걸림부(41a)가 형성될 수 있다. 걸림부(41a)는 양측 PC 슬래브(10)의 측면 계단턱(16)에 걸쳐지고, 이에 따라 지지부재(41)에 작용하는 하중 중의 적어도 일부가 양측 PC 슬래브(10)에 전달될 수 있다.
지지부재(41)의 개방된 윗면에는 PC 슬래브(10)의 폭 방향으로 지지바(48)가 설치되어 하중을 지지하고 지지부재(41)의 변형을 방지할 수 있다.
상기 리브가 복합 리브(155)인 경우, 지지부재(141)는 프리캐스트 콘크리트로 이루어진 PC판일 수 있다. PC판의 내부에는 제1 전단 보강근(44)의 하단이 매설될 수 있다.
제1 전단 보강근(44)의 상단은 공간(30) 보다 위쪽으로 연장되고, 지지부재(141)와 현장토핑 콘크리트의 하중을 지지하기 위한 하중지지 철근(142)이 구비될 수 있다. 하중지지 철근(142)의 중앙 하단은 지지부재(141)에 매립되고 하중지지 철근(142)의 양쪽단부 상단은 PC 슬래브(10)에 걸쳐지며 지지부재(141)에 작용하는 하중 중 적어도 일부가 양측 PC 슬래브(10)에 전달될 수 있다.
본 발명에 따른 슬래브 설치 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.
1. PC 슬래브 사이의 구조적 취약 부분에 지지부재(데크플레이트, PC판 등)와 전단 보강근 등을 설치한 후 현장 토핑 콘크리트를 타설하여 RC 리브 또는 복합 리브를 형성함으로써 강성을 증대하고 수직 및 수평 방향의 전단 저향력을 보강하며 슬래브 단부를 연속적으로 연결할 수 있다.
2. 지지부재에 작용하는 현장타설 콘크리트 하중이 양측의 PC 슬래브에 전달될 수 있다.
3. 현장타설 콘크리트의 타설 및 양생 후, PC 슬래브와 지지부재의 처짐량이 동일하므로 하부면의 평활도를 확보할 수 있다.
4. PC 슬래브의 과도한 캠버(프리스트레스에 의한 솟음)량을 제어할 수 있으며, 지지부재와 전단 보강근을 포함하는 단위 조립체가 약 600mm~4000mm의 길이로 제작된 후 PC 슬래브 사이에 끼워 넣는 방식으로 설치되므로 캠버의 영향을 받지 않을 수 있다.
5. 전단 철근을 설치하기 용이하다.
6. PC 슬래브 사이의 연결 부분에서 휨모멘트가 전달될 수 있다.
7. PC 슬래브 사이의 연결 부분에서 균열이 발생하는 것을 방지하고 PC(precast concrete) 물량을 줄일 수 있다.
8. PC 슬래브의 내부에 중공이 형성되므로 무게가 가볍고 단면 계수가 크다.
도 1은 종래 기술에 따른 중공 슬래브(HCS, hollow core slab)를 보여주는 단면도.
도 2는 도 1의 HCS가 연속적으로 설치되고, 연속적으로 설치된 HCS의 위에 현장 토핑 콘크리트가 타설된 것을 보여주는 단면도.
도 3은 도 1의 HCS에 전단 철근이 설치된 것을 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 HCS(hollow core slab, PC 슬래브)의 설치 구조를 보여주는 단면도로서, 소정 간격으로 설치된 HCS 사이에 철근 조립체(데크플레이트와 제1,2 전단 보강근 등의 조립체)가 설치되고 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 RC 리브(현장타설 리브)가 형성된 것을 보여주는 단면도.
도 5는 도 4의 철근 조립체를 보여주는 사시도.
도 6은 도 4의 HCS와 철근 조립체를 보여주는 분해 사시도.
도 7은 도 4의 제1 전단 보강근을 보여주는 정면도.
도 8a ~ 8c는 제1 전단 보강근의 변형예를 보여주는 정면도.
도 9는 도 4의 제2 전단 보강근(래티스 철근)을 보여주는 측면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 HCS(hollow core slab, PC 슬래브)의 설치 구조를 보여주는 단면도로서, 소정 간격으로 설치된 HCS 사이에 철근 조립체(PC 판과 제1,2 전단 보강근 등의 조립체)가 설치되고 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 복합 리브가 형성된 것을 보여주는 단면도.
도 11a는 도 10의 철근 조립체를 보여주는 단면도.
도 11b는 도 10의 철근 조립체를 보여주는 측면도.
도 12a ~ 12c는 도 4의 설치 구조의 시공 과정을 순차적으로 보여주는 단면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
아래에서는 본 발명을 설명하기 위해 HCS(중공 슬래브) 위에 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 RC 리브 또는 복합 리브가 형성하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명에 따른 기술적 사상은 HCS(중공 슬래브)에 한정되지 아니하고 일반적인 PC 슬래브에도 적용될 수 있다. 즉, 소정 간격으로 이격되도록 설치된 복수 개의 PC 슬래브 사이에 철근 조립체(지지부재와 제1,2 전단 보강근 등의 조립체)를 설치하고 현장 토핑 콘크리트를 타설하여 RC 리브 또는 복합 리브를 형성할 수도 있는데, 이러한 점은 아래 내용을 참조한 당업자가 쉽게 알 수 있을 것이다.
[제1 실시예]
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 HCS의 설치 구조를 보여주는 단면도로서, 소정 간격으로 설치된 HCS 사이에 철근 조립체가 설치된 후 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 RC 리브(reinforced concrete rib, 현장타설 리브)가 형성된 것을 보여주는 단면도이다. 그리고, 도 5는 철근 조립체를 보여주는 사시도이며, 도 6은 HCS와 철근 조립체를 보여주는 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, HCS(hollow core slab)의 설치 구조(100)는 HCS(10)와, HCS(10) 사이에 형성된 RC 리브(55)와, HCS(10)와 RC 리브(55) 위에 형성된 현장 토핑 콘크리트부(50)를 포함한다.
HCS(hollow core slab, 10)는 길이 방향(x 방향)으로 길게 형성된 몸체(11)와, 몸체(11)의 양쪽 측면에 형성된 측면 계단턱(16)을 포함한다. 몸체(11)와 측면 계단턱(16)은 일체로 형성된다.
몸체(11)의 상부에는 HCS(10)의 길이 방향을 따라 상부 철근(17b)이 길게 연장되도록 설치되고 몸체(11)의 하부에는 HCS(10)의 길이 방향을 따라 하부 철근(17a)이 길게 연장되도록 설치될 수 있다. 바람직하게는 프리스트레스가 하부 철근(17a)에 미리 인가될 수 있다.
이와 같이 프리스트레스가 인가되면 HCS(10)의 길이방향 중앙부가 볼록하게 되는 캠버(도면에는 미도시)가 형성될 수 있다.
몸체(11)의 내부에는 HCS(10)의 길이 방향(x 방향)을 따라 중공(12)이 길게 연장되도록 형성된다. 도면에는 대략 세로축이 긴 타원형 중공(12)이 도시되어 있으나, 중공은 가로축이 긴 타원형, 육각형, 오각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있고 그 개수와 단면적도 필요에 따라 증감될 수 있다.
몸체(11)의 폭 방향(y 방향) 양쪽 측면은 상부면(13)과 중앙면(14) 및 하부면(15)으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상부면(13)과 중앙면(14) 및 하부면(15)은 각각 실질적으로 수직으로 이루어지되, 중앙면(14)이 상,하부면(13)(15) 보다 안쪽에 위치하고 하부면(15)이 가장 바깥쪽에 위치한다. 따라서, 중앙면(14)과 하부면(15)의 사이에는 측면 계단턱(16)이 형성된다. 측면 계단턱(16)에는 지지부재(41)의 걸림부(41a)가 걸려서 지지되도록 설치된다.
바람직하게, 몸체(11)의 양쪽 측면에는 요철(도면에 미도시)이 형성될 수 있다. 요철은 HCS(10)와 RC 리브(55)의 상대적인 회전을 방지한다.
HCS(10)는 폭 방향(y 방향)으로 소정 간격 이격되도록 설치된다. 상기 간격은 150mm ~ 1200mm인 것이 바람직한데, 이 간격에는 철근 조립체가 설치된다.
그리고, 이웃하는 HCS(10)의 측면과 지지부재(41)는
Figure pat00001
형상의 공간(30)을 형성한다. 그리고, 공간(30)에는 제1,2 전단 보강근(44)(45) 등이 설치된 후 현장 토핑 콘크리트가 채워져서 RC 리브(55)가 형성된다. 이와 같이, HCS(10)와 지지부재(41)는 추후 현장 토핑 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집 역할도 하므로, 현장 토핑 콘크리트를 타설하기 위하여 별도의 거푸집을 설치할 필요가 없어진다.
RC 리브(55)는 철근 조립체가 공간(30)에 설치된 후 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 만들어진다. RC 리브(55)는 주방향 휨모멘트 및 전단력에 저항한다.
철근 조립체는 일체형으로 이루어질 수도 있지만 다수 개의 단위 조립체(40)가 연속적으로 배치되어 이루어질 수도 있다.
구체적으로, 철근 조립체는 HCS(10)와 실질적으로 동일한 길이를 가질 수도 있지만(즉, 철근 조립체는 일체형으로 이루어질 수도 있지만), HCS(10)의 캠버를 고려하면 다수 개의 단위 조립체(40)가 연속적으로 배치되어 이루어지는 것(즉, 조립형 철근 조립체)이 바람직하다. 즉, 캠버로 인해 HCS(10)의 중앙이 위로 볼록한 경우, 지지부재(41)와 제2 전단 보강근(45)이 HCS(10)와 동일한 길이를 가지면 지지부재(41)와 제2 전단 보강근(45)이 위로 볼록하게 제작되어야 하는데 이렇게 제작하는 것은 비용이 많이 소요되고 어려우므로, 철근 조립체가 다수 개의 단위 조립체(40)로 이루어지고 다수 개의 단위 조립체(40)가 양쪽 HCS(10) 사이에서 연속적으로 배치되도록 하되, HCS(10)가 10m의 길이를 갖는 경우 단위 조립체(40)는 대략 600mm ~ 4000mm의 길이를 갖는 것이 바람직하다.
단위 조립체(40)의 길이가 600mm 미만인 경우에는 단위 조립체(40)의 개수가 너무 많아지므로 바람직하지 않다. 그리고, 단위 조립체(40)의 길이가 4000mm를 초과하면 HCS(10)가 캠버로 인해 볼록한 반면 단위 조립체(40)는 직선이므로 차이가 생겨서 바람직하지 않다.
단위 조립체(40)는 일체형의 철근 조립체 보다 무게가 가볍고 길이가 짧으므로 운반과 현장 설치가 편리하며 별도 장치가 없더라도 작업자가 수작업으로 양쪽 HCS(10) 사이에 끼워 넣는 방식으로 설치할 수 있으므로 유리하다.
단위 조립체(40)는 지지부재(41)와, 지지부재(41) 위에 설치된 철근 유닛을 포함할 수 있다. 상기 철근 유닛은 전단력 등을 보강하기 위한 것으로서, 양측의 HCS(10) 사이에 설치되어 전단력 등을 보강할 수 있다면 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 철근 유닛은, 도 4~6에 나타난 바와 같이, 제1,2 전단 보강근(44)(45)을 포함할 수 있다.
지지부재(41)는 PC 슬래브(10) 사이에 설치되고, 양쪽 PC 슬래브(41)와 함께 현장 토핑 콘크리트가 타설되는 공간(30)을 형성한다. 그리고, 지지부재(41)는 이웃하는 HCS(10)의 사이에 설치되되, 그 아랫면이 양측 HCS(10)의 아랫면과 실질적으로 동일한 높이에 설치된다. 따라서, 현장토핑 콘크리트의 타설 및 양생 후에는 지지부재(41)와 HCS(10)가 동일한 처짐량을 가지므로 하부 평활도를 확보할 수 있다.
지지부재(41)는 HCS(10) 사이의 간격과 실질적으로 동일한 폭, 예를 들어 150mm ~ 1200mm의 폭을 갖되 HCS(10) 사이에 끼워 넣을 수 있는 폭을 갖는다.
도 4~5에 나타난 바와 같이, 지지부재(41)는 데크플레이트를 벤딩하여 만들어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 지지부재(41)는 예를 들어, FRP, 플라스틱, 시멘트 보드, 금속판, 아연 도강판, 목재 중 어느 하나로 만들어질 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
지지부재(41)는 밀폐된 아랫면과 밀폐된 양쪽 측면을 갖고 개방된 윗면을 가진다. 상기 양쪽 측면에는 측방향으로 돌출된 걸림부(41a)가 형성되고, 걸림부(41a)는 측면 계단턱(16)에 걸려서 지지된다.
그리고, 상기 개방된 윗면을 통해 제1 전단 보강근(44)의 하단이 지지부재(41)의 내부로 연장될 수 있다. 아울러, 상기 개방된 윗면을 통해 제2 전단 보강근(45)의 하단이 지지부재(41)의 내부로 연장될 수 있다. 그리고, 상기 개방된 윗면을 통해 현장 토핑 콘크리트가 지지부재(41)의 내부에 채워진다.
바람직하게, 지지부재(41)의 개방된 윗면에는 HCS(10)의 폭 방향(y 방향)으로 지지바(48)가 설치되어 하중을 지지하고 변형을 방지한다. 지지바(48)는 HCS(10)의 폭방향으로 설치되되, 그 양쪽 단부가 상기 윗면에 용접 등으로 결합된다. 지지바(48)는 HCS(10)의 길이방향을 따라 소정 간격으로 설치된다.
제1 전단 보강근(44)은 HCS(10)의 폭 방향(y 방향)으로 설치되되, HCS(10)의 길이 방향(x 방향)을 따라 소정 간격으로 설치된다. 바람직하게, HCS(10)의 길이방향 양쪽 단부에 설치되는 단위 조립체(40)에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 촘촘하게 설치되고, HCS(10)의 길이방향 중앙부에 설치되는 단위 조립체(40)에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 넓은 간격으로 설치될 수 있다.
한편, 철근 조립체가 일체형인 경우, HCS(10)의 길이방향 양쪽 단부에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 촘촘하게 설치되고 HCS(10)의 길이방향 중앙부에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 넓은 간격으로 설치될 수 있다.
제1 전단 보강근(44)은 수직 및 수평 방향의 전단력을 보강하고 제2 전단 보강근(45)의 위치를 고정하며 HCS(10)의 연결 부분에서 균열이 발생하는 것을 방지한다.
제1 전단 보강근(44)은 그 중앙부가 하단을 이루고 양쪽 단부가 상단을 이루되, 상기 하단은 지지부재(41)의 내부에 위치하거나 공간(30)의 하부에 위치하고 상기 상단은 양쪽 HCS(10)의 윗면에 걸쳐지거나 공간(30) 보다 위쪽으로 연장될 수 있다. 바람직하게, 제1 전단 보강근(44)은 도 7에 나타난 바와 같이
Figure pat00002
와 같은 형상을 가질 수 있다.
더욱 바람직하게, 제1 전단 보강근(44)은 상기 상단을 연결하는 직선 형상의 철근(47)을 더 포함할 수 있다. 철근(47)은 양쪽 HCS(10)의 윗면에 걸쳐지도록 설치된다.
제1 전단 보강근(44)은 다양한 형상으로 만들어질 수 있는데, 도 8a ~ 8c는 제1 전단 보강근(41)의 변형예를 보여준다.
한편, 제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 길이 방향을 따라 연장되도록 설치된다. 따라서, 제2 전단 보강근(45)은 제1 전단 보강근(44)과 수직을 이루는 방향으로 설치된다.
제2 전단 보강근(45)은 지지부재(41)와 동일한 길이를 갖는다. 즉, 제2 전단 보강근(45)은 지지부재(41)의 한쪽 끝단에서부터 다른쪽 끝단까지 연장된다.
제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 길이 방향을 따라 설치된 래티스 철근일 수 있다. 도 9에 나타난 바와 같이, 상기 래티스 철근은 HCS(10)의 사이에서 전단력을 보강하기 위한 철근으로서, 두 개의 수평 철근(45a)(45b)과, 두 수평철근(45a)(45b)을 연결하도록 산과 골이 반복 형성된 연결철근(45c)을 포함한다.
바람직하게, 제2 전단 보강근(45)의 하단은 지지부재(41)의 내부에 위치하고 제2 전단 보강근(45)의 상단은 공간(30) 보다 위쪽으로 연장된다.
제2 전단 보강근(45)은 하부 철근(46)을 더 포함할 수 있는데, 하부 철근(46)은 지지부재(41)의 내부에서 HCS(10)의 길이 방향을 따라 연장되도록 설치된다.
철근 조립체가 일체형인 경우, 제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 전체 길이(L)에 걸쳐서 연장되도록 설치되거나 HCS(10)의 양쪽 끝단에서부터 L/6 ~ L/3의 구간(즉, 부모멘트가 작용하는 구간)에만 설치될 수도 있다.
그리고, 철근 조립체가 다수 개의 단위 조립체(40)로 이루어지는 경우, 제2 전단 보강근(45)은 모든 단위 조립체(40)에 설치되거나 HCS(10)의 양쪽 끝단에서부터 L/6 ~ L/3의 구간(즉, 부모멘트가 작용하는 구간)의 단위 조립체(40)에만 설치될 수 있다.
현장 토핑 콘크리트부(55)는 HCS(10)와 RC 리브(55)의 위에 타설된 현장 토핑 콘크리트와, 현장 토핑 콘크리트의 내부에 매설된 철근(도면에 미도시)으로 이루어진다. 상기 현장 토핑 콘크리트는 RC 리브(55)를 이루는 콘크리트와 동시에 타설될 수 있다.
현장 토핑 콘크리트부(50)는 대략 100mm ~ 200mm의 두께로 형성될 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
[제2 실시예]
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 HCS(hollow core slab)의 설치 구조를 보여주는 단면도로서, 소정 간격으로 설치된 HCS(PC 슬래브) 사이에 철근 조립체(PC 판과 제1,2 전단 보강근 등 포함)가 설치되고 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 복합 리브가 형성된 것을 보여주는 단면도이다. 그리고, 도 11a는 철근 조립체를 보여주는 단면도이며, 도 11b는 철근 조립체를 보여주는 측면도이다. 한편, 본 명세서에서 '복합 리브'는 프리캐스트 콘크리트와 현장 타설 콘크리트 및 철근 조립체가 협력하여 이루는 리브를 의미한다.
도면을 참조하면, 상기 설치 구조(200)는 HCS(10)와, HCS(10) 사이에 형성된 복합 리브(155)와, HCS(10)와 복합 리브(155) 위에 형성된 현장 토핑 콘크리트부(50)를 포함한다. 상기 구성 요소 중에서 HCS(10)와 현장 토핑 콘크리트부(50)는 제1 실시예의 HCS(10) 및 현장 토핑 콘크리트부(50)와 각각 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
복합 리브(155)는 철근 조립체가 HCS(10) 사이에 설치된 후 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 만들어진다. 복합 리브(55)는 주방향 휨모멘트 및 전단력에 저항한다.
철근 조립체는 일체형으로 이루어질 수도 있지만 다수 개의 단위 조립체(140)가 연속적으로 배치되어 이루어질 수도 있다. 상기 일체형 철근 조립체는 HCS(1측)와 실질적으로 동일한 길이를 갖고 상기 조립형 철근 조립체는 HCS(10) 보다 짧은 길이 예를 들어, HCS(10)가 10m의 길이를 갖는 경우 단위 조립체(140)는 대략 600mm ~ 4000mm의 길이를 갖는다. 상기 일체형 철근 조립체와 상기 조립형 철근 조립체의 장단점은 상술한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 단위 조립체(140)의 길이가 상기 범위를 벗어난 경우의 문제점은 상술한 바와 동일하다.
단위 조립체(140)는 지지부재(141)와, 지지부재(141)의 위에 설치된 철근 유닛을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 철근 유닛은 양측의 HCS(10) 사이에 설치되어 전단력 등을 보강할 수 있다면 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 철근 유닛은, 도 10~11b에 나타난 바와 같이, 제1,2 전단 보강근(44)(45)을 포함할 수 있다.
지지부재(141)는 이웃하는 HCS(10)의 사이에 설치되되, 그 아랫면이 양측 HCS(10)의 아랫면과 실질적으로 동일한 높이에 설치된다. 따라서, 현장토핑 콘크리트의 타설 및 양생 후에는 지지부재(141)와 HCS(10)가 동일한 처짐량을 가지므로 하부 평활도를 확보할 수 있다.
지지부재(141)는 이웃하는 HCS(10) 사이의 간격과 동일한 폭, 예를 들어 150mm ~ 1200mm의 폭을 가질 수 있다. 바람직하게, 지지부재(141)는 프리캐스트 콘크리트로 이루어진 판(이하, 'PC 판'이라 함)이다.
지지부재(141)의 내부에는 하중지지 철근(142)의 하단과 제1 전단 보강근(44)의 하단 및 제2 전단 보강근(45)이 매립될 수 있다.
하중지지 철근(142)은 그 중앙부가 하단을 이루고 양쪽 단부가 상단을 이루되, 상기 하단은 지지부재(141)의 내부에 매립되고 상기 상단은 양쪽 HCS(10)의 윗면에 걸쳐진다. 바람직하게, 하중지지 철근(142)은
Figure pat00003
와 같은 형상을 가질 수 있다.
더욱 바람직하게, 하중지지 철근(142)의 상단에는 직선 형상의 보강재(143)가 결합될 수 있다. 보강재(143)는 하중지지 철근(142)의 상단과 결합되고, 그 양쪽 단부는 양쪽 HCS(10)의 윗면에 걸쳐지도록 설치된다. 철근, 강봉, 각봉, 앵글(angle), 철판 등이 보강재(143)로서 사용될 수 있다. 하중지지 철근(142)과 보강재(143)는 현장타설 콘크리트와 제1,2 전단 보강근(44)(45) 등의 하중을 지지할 수 있도록 소정 간격으로 설치되는데, 바람직하게는, 제1 전단 보강근(44)의 간격과는 별도로 약 300mm ~ 1800mm의 간격으로 설치된다.
제1 전단 보강근(44)은 공간(30)에 설치되어 수직 및 수평 방향의 전단 저항력을 증가시키고 제2 전단 보강근(45)의 위치를 고정하며 HCS(10)의 연결 부분에서 균열이 발생하는 것을 방지한다. 제1 전단 보강근(44)은 HCS(10)의 폭 방향으로 설치되되, HCS(10)의 길이방향을 따라 소정 간격으로 설치된다. 바람직하게, HCS(10)의 길이방향 양쪽 단부에 설치되는 단위 조립체(140)에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 촘촘하게 설치되고 HCS(10)의 길이방향 중앙부분에 설치되는 단위 조립체(140)에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 넓은 간격으로 설치된다.
마찬가지 원리로, 철근 조립체가 일체형이면 HCS(10)의 길이방향 양쪽 단부에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 촘촘하게 설치되고 HCS(10)의 길이방향 중앙부분에는 제1 전단 보강근(44)이 상대적으로 넓은 간격으로 설치된다.
제1 전단 보강근(44)은 그 중앙부가 하단을 이루고 양쪽 단부가 상단을 이루되, 상기 하단은 지지부재(141)의 내부에 매립되고 상기 상단은 공간(30) 보다 위쪽으로 연장되도록 설치된다. 바람직하게, 제1 전단 보강근(44)은
Figure pat00004
와 같은 형상을 갖는 스터럽 철근일 수 있다.
한편, 제1 전단 보강근(44)은 다양한 형상으로 이루어질 수 있는데, 예를 들어, 도 8a ~ 8c와 같은 형상을 가질 수 있다.
한편, 제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 길이 방향을 따라 연장되도록 설치된다. 따라서, 제2 전단 보강근(45)은 제1 전단 보강근(44)과 수직을 이루는 방향으로 설치된다.
제2 전단 보강근(45)은 제1 전단 보강근(44)의 하단에 결합된 철근과, 제1 전단 보강근(44)의 상부에 결합된 철근을 포함한다. 상기 철근 중 제1 전단 보강근(44)의 하단에 결합된 철근은 지지부재(141)의 내부에 매설된다.
한편, 도면에는 직선 철근이 제2 전단 보강근(45)으로 도시되었지만, 래티스 철근이 제2 전단 보강근(45)으로 사용될 수도 있다.
제2 전단 보강근(45)은 지지부재(141)와 동일한 길이를 갖는다. 즉, 제2 전단 보강근(45)은 지지부재(141)의 한쪽 끝단에서부터 다른쪽 끝단까지 연장된다. 그리고, 철근 조립체가 일체형인 경우, 제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 전체 길이(L)에 걸쳐서 설치되거나 HCS(10)의 양쪽 끝단에서부터 L/6 ~ L/3의 구간(즉, 부모멘트가 작용하는 구간)에만 설치될 수도 있다. 한편, 철근 조립체가 조립형인 경우, 제2 전단 보강근(45)은 모든 단위 조립체(140)에 설치되거나 HCS(10)의 양쪽 끝단에서부터 L/6 ~ L/3의 구간(즉, 부모멘트가 작용하는 구간)에 설치되는 단위 조립체(140)에만 설치될 수도 있다.
[슬래브 시공 방법]
그러면, 본 발명에 따른 슬래브 설치구조(100)의 시공방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 12a에 나타난 바와 같이, 여러 개의 HCS(10)를 폭 방향으로 소정 간격으로 이격되도록 설치한다. 이 때, HCS(10)의 상단 사이에 간격재(210)를 삽입하여 상기 간격을 일정하게 맞춘다. 간격재(210)는 HCS(10)의 상단과 형합하는 턱(212)을 갖는데, 이 턱(212)이 HCS(10)의 상단에 맞춰지는 것에 의해 간격이 일정하게 맞춰질 수 있다.
이어서, 도 12b에 나타난 바와 같이, HCS(10) 사이에 지지부재(41)를 끼워맞춤 방법으로 설치한다. 지지부재(41)의 양측 단부에는 걸림부(41a)가 형성되어 있는데, 걸림부(41a)가 양측 HCS(10)의 측면 계단턱(16)에 걸쳐지도록 설치한다. 지지부재(41)는 대략 600mm ~ 4000mm의 길이를 가지므로 끼워 맞추기가 용이하다.
다음으로, 도 12c에 나타난 바와 같이, 지지부재(41) 위에 제1,2 전단 보강근(44)(45)을 설치한다. 조립형 철근 조립체인 경우 제2 전단 보강근(45)은 지지부재(41)의 한쪽 끝단에서 다른쪽 끝단까지 연장되도록 설치되고 일체형 철근 조립체인 경우 제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 전체 길이에 걸쳐서 연장되도록 설치될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 조립형 철근 조립체인 경우 제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 양쪽 끝단에서부터 L/6 ~ L/3의 구간(즉, 부모멘트가 작용하는 구간)의 지지부재(41)에만 설치될 수도 있고 일체형 철근 조립체인 경우 제2 전단 보강근(45)은 HCS(10)의 양쪽 끝단에서부터 L/6 ~ L/3의 구간(즉, 부모멘트가 작용하는 구간)의 지지부재(41)에만 설치될 수도 있다.
철근 조립체의 설치가 완료되면, HCS(10)와 지지부재(41)의 위에 현장 토핑 콘크리트를 타설하여 RC 리브(55)와 현장 토핑 콘크리트부(50)를 형성한다. 이 때, HCS(10)의 측면과 지지부재(41)가 거푸집 역할을 하므로 RC 리브(55)를 형성하기 위해 별도의 거푸집을 설치할 필요가 없다.
1 : 중공 슬래브(hollow core slab) 2 : 중공
3 : 돌출부 4 : 중공 슬래브 사이의 공간
5 : 전단 철근 10 : PC 슬래브(HCS)
11 : 몸체 12 : 중공
13 : 상부면 14 : 중앙면
15 : 하부면 16 : 측면 계단턱
17a : 하부 철근 17b : 상부 철근
30 : PC 슬래브와 지지부재로 둘러싸인 공간
40 : 단위 조립체
41 : 지지부재 41a : 걸림부
44 : 제1 전단 보강근 45 : 제2 전단 보강근
45a, 45b : 수평철근 45c : 연결 철근
46 : 하부 철근 47 : 직선 형상의 철근
48 : 지지바 50 : 현장 토핑 콘크리트부
55 : RC 리브 140 : 단위 조립체
142 : 하중지지 철근 143 : 직선 형상의 보강재
155 : RC 리브
100, 200 : PC 슬래브의 설치 구조
210 : 간격재 212 : 턱

Claims (13)

  1. 폭 방향으로 소정 간격 이격되도록 설치된 복수 개의 PC 슬래브(10);
    PC 슬래브(10) 사이에 형성된 RC 리브(55) 또는 복합 리브(155); 및,
    상기 리브(55)(155)와 PC 슬래브(10) 위에 형성된 현장 토핑 콘크리트부(50);를 포함하고,
    상기 RC 리브(55) 또는 복합 리브(155)는 양쪽 PC 슬래브(10) 사이에 철근 조립체가 설치된 후 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 이루어지며,
    철근 조립체는,
    PC 슬래브(10) 사이에 설치되고, 양쪽 PC 슬래브(10)와 함께 현장 토핑 콘크리트가 타설되는 공간(30)을 형성하는 지지부재(41)(141); 및,
    상기 공간(30)에 설치되어 전단력을 보강하는 철근 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 철근 유닛은 제1 전단보강근(44)을 포함하고, 제1 전단보강근(44)은 PC 슬래브(10)의 길이방향을 따라 소정간격으로 PC 슬래브(10)의 폭 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 전단보강근(44)과 수직되는 방향으로 양쪽 PC 슬래브(10) 사이에 설치된 제2 전단 보강근(45)을 포함하고,
    지지부재(41)(141)의 아랫면은 양측 PC 슬래브(10)의 아랫면과 실질적으로 동일한 높이에 설치되고, 지지부재(41)(141)는 150mm ~ 1200mm의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  4. 폭 방향으로 소정 간격 이격되도록 설치된 복수 개의 PC 슬래브(10);
    PC 슬래브(10) 사이에 형성된 RC 리브(55) 또는 복합 리브(155); 및,
    상기 리브(55)(155)와 PC 슬래브(10) 위에 형성된 현장 토핑 콘크리트부(50);를 포함하고,
    상기 RC 리브(55) 또는 복합 리브(155)는 양쪽 PC 슬래브(10) 사이에 철근 조립체가 설치된 후 현장 토핑 콘크리트가 타설되어 이루어지며, 철근 조립체는 다수 개의 단위 조립체(40)(140)가 양쪽 PC 슬래브(10) 사이에서 연속적으로 배치되어 이루어지고,
    단위 조립체(40)(140)는,
    PC 슬래브(10) 사이에 설치되고, 양쪽 PC 슬래브(10)와 함께 현장 토핑 콘크리트가 타설되는 공간(30)을 형성하는 지지부재(41)(141); 및,
    상기 공간(30)에 설치되어 전단력을 보강하는 철근 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 철근 유닛은 제1 전단보강근(44)을 포함하고, 제1 전단보강근(44)은 PC 슬래브(10)의 길이방향을 따라 소정간격으로 PC 슬래브(10)의 폭 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 전단보강근(44)과 수직되는 방향으로 양쪽 PC 슬래브(10) 사이에 설치된 제2 전단 보강근(45)을 포함하고,
    지지부재(41)(141)의 아랫면은 양측 PC 슬래브(10)의 아랫면과 실질적으로 동일한 높이에 설치되고, 지지부재(41)(141)는 150mm ~ 1200mm의 폭을 가지며,
    지지부재(41)(141)와 제2 전단 보강근(45)은 각각 PC 슬래브(10)의 길이 보다 짧은 길이를 갖되 600mm ~ 4000mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  7. 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 전단보강근(44)은 중앙부가 하단을 이루고 양쪽 단부가 상단을 이루되, 상기 하단은 공간(30)의 하부에 위치하거나 지지부재(41)(141)의 내부에 위치하고 상기 상단은 양쪽 PC 슬래브(10)의 윗면에 걸쳐지거나 공간(30) 보다 위쪽으로 연장된 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  8. 제3항 또는 제6항에 있어서,
    제2 전단 보강근(45)은 PC 슬래브(10)의 길이방향을 따라 연장된 래티스 철근이고, 래티스 철근의 하단은 지지부재(41)(141)의 내부에 위치하고 래티스 철근의 상단은 공간(30) 보다 위쪽으로 연장된 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 리브는 RC 리브(55)이고,
    지지부재(41)는 데크플레이트, FRP, 플라스틱, 시멘트 보드, 금속판, 아연 도강판, 목재 중 어느 하나로 이루어지되, 지지부재(41)는 밀폐된 아랫면과 양쪽 측면을 갖고 개방된 윗면을 가지며,
    상기 개방된 윗면을 통해 제1 전단 보강근(44)의 하단이 지지부재(41)의 내부로 연장되는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    지지부재(41)의 양측 단부에는 걸림부(41a)가 형성되고, 걸림부(41a)는 양측 PC 슬래브(10)의 측면 계단턱(16)에 걸쳐지며, 지지부재(41)에 작용하는 하중 중의 적어도 일부가 양측 PC 슬래브(10)에 전달되는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    지지부재(41)의 개방된 윗면에는 PC 슬래브(10)의 폭 방향으로 지지바(48)가 설치되어 하중을 지지하는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 리브는 복합 리브(155)이고,
    지지부재(141)는 프리캐스트 콘크리트로 이루어진 PC판이고, PC판의 내부에는 제1 전단 보강근(44)의 하단이 매설된 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 전단 보강근(44)의 상단은 공간(30) 보다 위쪽으로 연장되고, 지지부재(141)와 현장토핑 콘크리트의 하중을 지지하기 위한 하중지지 철근(142)이 구비되며,
    하중지지 철근(142)의 중앙 하단은 지지부재(141)에 매립되고 하중지지 철근(142)의 양쪽단부 상단은 PC 슬래브(10)에 걸쳐지며 지지부재(141)에 작용하는 하중 중 적어도 일부가 양측 PC 슬래브(10)에 전달되는 것을 특징으로 하는, 슬래브의 설치 구조.
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