KR20210109281A - 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조 - Google Patents

장스팬용 무지보 데크플레이트 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상호간에 이격되어 설치되는 2개의 보거푸집(GF);
상기 2개의 보거푸집(GF) 상단에 마주보도록 설치되는 2개의 추력방지대(200);
상기 2개의 추력방지대(200) 상호간을 연결하여 설치되는 지지대(300);
양단을 상기 2개의 추력방지대(200)에 지지하여 아치형으로 설치되는 데크(100);
철근(미도시) 배근 후 상기 보거푸집(GF) 내부와 상기 데크(100) 상부에 타설되고 양생되는 콘크리트(C);
를 포함하여 구성되되,
상기 데크(100)가 슬래브 거푸집을 대체하여 수직으로 설치되는 슬래브 거푸집 가설지주가 필요 없는 것을 특징으로 하는 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공한다.

Description

장스팬용 무지보 데크플레이트 구조{deck plate structure for long span without support}
본 발명은 건축물에서 철근콘크리트 슬래브의 영구거푸집에 관한 것으로써, 철근콘크리트 슬래브공사 중의 시공하중을 받치기 위해 거푸집 하부에 설치하는 가설지주 없이 장스팬에 적용 가능한 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조에 관한 것이다.
철근콘크리트 구조는 액체상태의 콘크리트를 거푸집에 타설하여 굳힘으로서 구조체를 형성하기 때문에 조형이 매우 뛰어난 공법이다.
그러나 구조적인 기능은 콘크리트가 경화된 후에야 가능하므로, 액체상태 중에는 거푸집이 구조적인 기능을 대신하여야 한다.
슬래브 거푸집의 경우 거푸집널을 장선, 멍에, 동바리로 구성된 가설지주로 받쳐주는 것으로, 액체상태의 콘크리트를 포함한 자재 및 시공하중이 거푸집널→장선→멍에→동바리→바닥면(하중을 버틸 능력이 있는)으로 전달된다.
거푸집널, 장선 그리고 명에는 슬래브와 평행하게 설치되는 것이나 동바리는 수직방향으로 세워지는 것으로 슬래브 콘크리트가 경화되어 구조적으로 기능하기 전까지는 해체할 수 없어, 슬래브 하부에서의 다른 공정에 제한을 주는 등 작업공간 활용의 방해요인이 된다.
또한, 콘크리트 경화 후에는 콘크리트슬래브 면에 붙어있는 거푸집널, 장선 그리고 명에를 해체해야 하므로 낙하 등 위험을 내포하며, 소음도 커서 도심지에서는 민원의 원인이 된다.
이에 가설지주 없이 슬래브 설치가 가능한 다양한 무지보 공법이 제안되고 있어, 특히 강판을 절곡하여 판강성을 높여 거푸집으로 사용하여 콘크리트 슬래브공사 중의 시공하중을 부담하여 무지보공법을 구현한 데크플레이트공법은 철골구조의 기본이 되었다.
또한, 데크플레이트 절곡면을 평탄하게 한 T형 데크플레이트나 철근이 트러스 형식으로 기조립되어 일체화된 데크플레이트가 개발되어 철근콘크리트구조에도 쉽게 적용할 수 있고 시공성 향상 및 노동력절감에 따른 공기단축이 가능하여 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 공법은 스팬이 4m정도가 한계로, 주차장과 같은 8m X 8m 규모의 철근콘크리트 슬래브를 형성하기 위해서는 중간에 작은 보(Beam)를 설치하여야 한다.
작은 보 없이 8m 정도의 장스팬에 적용하기 위해, 데크플레이트의 춤(높이)을 높이고 부재 강성을 보강한 ‘춤이 깊은 건축용 합성 데크플레이트(등록특허 10-0379783)’가 제안되어 적용되고 있으나, 데크플레이트 측판의 좌굴로 춤의 높이가 제한되어, 시공성을 고려한 취급 적용 가능한 스팬은 9m이나 6m이상의 스팬에서는 가설지주가 필요한 단점이 있다.
이를 위한 대안으로 데크플레이트 측판에 파형보강근을 용접하여 보강한 ‘트러스근 일체형 데크플레이트(등록특허 10-0963579)’가 제안되었으나, 제작이 복잡하여 비경제적이고 자중 증가로 인력으로 설치가 어려워 적용에는 한계가 있어, 작은 보 없이 8m 정도의 장스팬에 무지보로 적용하면서 인력으로 설치가 가능한 기술의 개발이 요구된다.
[문헌 1] 대한민국 등록특허 제0379783호 ‘춤이 깊은 건축용 합성 데크플레이트’, 2003년03월29일 [문헌 2] 대한민국 등록특허 제0963579호 ‘트러스근 일체형 데크플레이트’, 2010년06월07일
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.
첫째, 작은 보가 필요 없고 8m 정도의 장스팬에서도 가설지주 없이 철근콘크리트 슬래브공사가 가능한 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공하고자 한다.
둘째, 인력으로 설치가 가능한 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상호간에 이격되어 설치되는 2개의 보거푸집(GF);
상기 2개의 보거푸집(GF) 상단에 마주보도록 설치되는 2개의 추력방지대(200);
상기 2개의 추력방지대(200) 상호간을 연결하여 설치되는 지지대(300);
양단을 상기 2개의 추력방지대(200)에 지지하여 아치형으로 설치되는 데크(100);
철근(미도시) 배근 후 상기 보거푸집(GF) 내부와 상기 데크(100) 상부에 타설되고 양생되는 콘크리트(C);
를 포함하여 구성되되,
상기 데크(100)가 슬래브 거푸집을 대체하여 수직으로 설치되는 슬래브 거푸집 가설지주가 필요 없는 것을 특징으로 하는 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.
첫째, 슬래브 거푸집이 아치구조를 형성하여 작은 보가 필요 없고 8m 정도의 장스팬에서도 가설지주 없이 철근콘크리트 슬래브공사가 가능한 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공한다.
둘째, 효율적은 구조로 부재하중을 낮추어 인력으로 설치가 가능한 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공한다.
셋째, 철골구조 및 철근콘크리트구조에 적용 가능한 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공한다.
넷째, 데크플레이트 슬래브에서 누수 시 위치파악이 안되어 수선이 불가능한 문제에 대하여, 데크플레이트가 아치로 경사져 있어 선홈통 역학을 하여 누수에 대한 처리가 쉬운 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조를 제공한다.
도 1은 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 결합사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 시공과정을 순서대로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 콘크리트 타설 하중에 대한 구조해석 결과로 기성안과의 상대 비교한 응력도이다.
도 6은 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 콘크리트 타설 하중에 대한 구조해석 결과로 기성안과의 상대 비교한 연직방향의 변형도이다.
도 7은 도 5 에 의해 유추한 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 콘크리트 타설 시의 응력흐름을 설명한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 다른 실시예이다.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 결합사시도이고,
도 2는 도 1의 분해사시도이며,
도 3은 도 2의 상세도이다.
그리고 도 4는 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 시공과정을 순서대로 도시한 것이다.
도시된 바와 같이,
본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조는,
상호간에 이격되어 설치되는 2개의 보거푸집(GF);
상기 2개의 보거푸집(GF) 상단에 마주보도록 설치되는 2개의 추력방지대(200);
상기 2개의 추력방지대(200) 상호간을 연결하여 설치되는 지지대(300);
양단을 상기 2개의 추력방지대(200)에 지지하여 아치형으로 설치되는 데크(100);
철근(미도시) 배근 후 상기 보거푸집(GF) 내부와 상기 데크(100) 상부에 타설되고 양생되는 콘크리트(C);
를 포함하여 구성되되,
상기 데크(100)가 슬래브 거푸집을 대체하여 수직으로 설치되는 슬래브 거푸집 가설지주가 필요 없는 것을 특징으로 한다.
그리고
상기 콘크리트(C) 양생 후,
상기 지지대(300)는 분리되는 것을 특징으로 하며,
경우에 따라 상기 데크(100)도 상기 지지대(300)와 함께 분리될 수 있다.
더욱 구제적으로 설명하면,
상기 지지대(300)는 양단에 구멍(311)이 형성된 연결부(310)가 일체로 구성되고,
상기 추력방지대(200)는 L형 또는 C형 앵글로 제작된다.
그리고 상기 지지대(300)와 상기 추력방지대(200)는 고정구(400)로 체결되게 된다.
상기 고정구(400)는 L형볼트(410)와 너트(420)로 구성되되,
상기 L형볼트(410)는 고리부(411)와 수나사부(412)로 구성되고,
상기 고리부(411)가 상기 구멍(311)에 삽입된다.
이때 상기 고리부(411)가 상기 구멍(311)에 고정되지 않고 단순히 끼워지는 것이 중요하다.
왜냐하면, 상기 콘크리트(C) 양생 후 상기 지지대(300)를 분리할 때 원터치식으로 밀거나 타격하여 손쉽게 분리하기 위함이다.
상기 지지대(300)는 인장재로써 형강 혹은 강연선(prestressing strand) 등으로 제작이 가능하며, 상술한 과정을 통해 분리하여 재사용이 가능하다.
상기 데크(100)는 상부에서 가해지는 콘크리트(C) 하중 및 압력을 지지하기 위하여 아치형으로 구성되며,
도시된 바와 같이 단면상 굴곡을 형성하여 단면 저항력을 증대할 수 있다.
구체적으로 상기 데크(100)는 공장에서 스팬에 맞추어 제작되며, 단면은 슬래이트와 같은 물결모양(波形)이 바람직하나 기성의 요철(凹凸)이나 상부 혹은 하부에 ‘T’형으로 절곡된 돌기를 갖는 데크플레이트도 가능하고, 폭은 규격화되며 양단에는 상기 데크(100)가 연속되어 설치되도록 겹침이음이 가능한 형태로 가공되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 데크플레이트(100)가 내화성능이 있는 경우 철근이 경감되어 경제적이다.
본 발명은 상기 지지대(300)가 긴장된 상태로, 상기 고정구(400)에 의해 상기 추력방지대(200)에 고정되어, 상기 데크(100)와 활모양으로 결속하여, 상기 데크(100)가 아치구조(Arch-Construction)를 형성하고,
상기 지지대(300)가 상기 데크(100)가 밖으로 펴지려고 하는 추력(thrust)을 부담하며 독립적인 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 시공과정을 순서대로 도시한 것이다.
이해를 위해 철근은 도시하지 않았다.
본 발명은 양단에 보가 있는 일방향 철근콘크리트 슬래브 구조로,
① 양단에 보거푸집(GF)이 설치된 후, 상기 추력방지대(200)를 보거푸집(GF) 상부에 맞추어 시공 시의 충격에 벗어나지 않도록 고정하고,
② 상기 지지대(300)의 연결구(310)에 상기 L형볼트(410)의 고리부(411)와 결합하고, 상기 L형볼트(410)의 수나사부(412)가 상기 추력방지대(200)의 구멍을 관통하여 상기 너트(420)와 결합하여 상기 지지대(300)를 상기 추력방지대(200)에 고정하고,
③ 상기 데크(100)를 판개하고,
④ 철근 배근 후 콘크리트(C)를 타설하고,
⑤ 콘크리트(C) 양생 후에 슬래브(S) 하부에서 상기 지지대(300)의 연결구(310)에서 상기 L형볼트(410)의 고리부(411)를 이탈시켜 상기 지지대(300)를 제거하여 완성하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지대(300)는 상기 데크(100)에서 전달되는 추력에 맞추어 1개 이상 균형에 맞게 설치한다. 또한, 상기 지지대(300)는 콘크리트(C) 양생 후에는 제거하여도 구조적으로 문제가 없으나, 슬래브 처짐방지에 도움이 되고 배관 받침 등 다른 용도로 사용도 가능하여 존치하여도 문제가 없다.
도 5는 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 콘크리트 타설 하중에 대한 구조해석 결과로 기성안과의 상대 비교한 응력도이다.
도 6은 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 콘크리트 타설 하중에 대한 구조해석 결과로 기성안과의 상대 비교한 연직방향의 변형도이다.
도 7은 도 5 에 의해 유추한 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 콘크리트 타설 시의 응력흐름을 설명한 개념도이다.
도 5 내지 6에서 상부가 기성안이고 하부가 본 발명의 결과이며, 도 5에는 (a) 모멘트, (b) 전단력, (c) 길이 방향 축력분포를 도시하였고 단위는 kNm 와 kN 이고, 도 6에서 회색선은 변형전의 부재를 나타내며, 단위는 cm이다.
해석은 8m x 8m모듈의 주차장을 대상으로 하여 양단에 보가 슬래브를 받아주는 형태로, 데크플레이트가 보 거푸집 위에 놓여 일단은 핀(pin) 타단은 롤러(roller)로 고정되는 것으로 가정하고, 보 폭 0.4m를 고려하여 스팬은 7.6m를 적용하였다.
콘크리트가 타설되는 슬래브 두께는 본 발명이 보와 접하는 부분(이하‘단부’로 표기)에서 50cm부터 중앙에서 12cm로 아치를 형성하며 점차적으로 줄어들고, 기성안은 기본 슬래브 두께가 10cm이고 하부로 돌출되는 장선부까지의 두께는 35cm이며, 작업하중은 일괄 1.5kN/㎡으로 가력하였다.
데크플레이트의 두께는 공통으로 1.4mm, 데크플레이트의 춤은 본 발명이 5cm이고 기성의 경우 25cm를 적용하였다. 본 발명에서의 지지대(300)는
Figure pat00001
48.6mm 두께 2.3mm의 파이프를 적용하였다.
도 5의 응력도에서 기성안은 휨응력과 그로 인한 전단력이 발생하여 춤이 높고 두께가 얇은 측판에 불리하게 작용하여 좌굴의 위험성이 높은 것에 반하여,
본 발명은 휨응력이나 전단력은 극히 미세하며 길이 방향으로 압축력만 발생하는 것이 확인되어, 본 발명이 기성안보다 단면효율이 탁월하다.
도 6의 변형도에서 부재 중앙에서의 연직방향에 대한 처짐비가 기성안이 1/106(처짐량/스팬)인 것에 대하여 본 발명은 1/333로 기성안보다 1/3 정도 처짐에 효과적으로, 기성안이 7.6m의 스팬에서는 한 곳 이상의 가설지주가 필요한 것에 반하여 본 발명은 가설지주 없이 설치할 수 있다.
상기의 결과로 콘크리트(C) 타설 하중에 대한 본 발명의 응력흐름(stress flow)은,
① 콘크리트(C) 타설 하중이 상기 데크(100)의 아치구조에 의해 상기 데크(100)에 면외하중이 아닌 면내하중으로 작용하고,
② 상기 데크(100)의 양단에서 상기 데크(100)를 받아주는 상기 추력방지대(200)를 바깥으로 밀어내려는 추력으로 작용하고,
③ 외부로 벌어지려는 상기 추력방지대(200)를 상기 지지대(300)가 잡아, 상기 지지대(300)의 내부에는 인장력이 작용하여, 모든 힘(응력)은 평형상태를 이루며 안정한 상태가 된다.
도 8은 본 발명의 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조의 다른 실시예이다.
도시된 바와 같이,
본 발명의 다른 실시예는,
상기 데크(100)의 양단 상부에서,
상기 콘크리트(C) 타설 전,
경량성형체(500)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예는 단부에 사다리꼴 모양의 경량성형체(500)를 추가적으로 포함하되,
아치구조의 특성상 슬래브두께는 중앙부가 가장 얇고 단부로 갈수록 두꺼워져 구조적으로 유리하나, 아치가 높아질수록 많은 양의 콘크리트(C)가 필요하여 하중부담과 경제적인 손실로, 이에 대하여 구조적으로 문제없는 범위 내에서 단부에 상기 경량성형체(500)를 설치하여 콘크리트(C) 양을 줄여 하중과 경제성에 효과적인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
GF: 보거푸집
C: 콘크리트
100: 데크
200: 추력방지대
300: 지지대
310: 연결부
311: 구멍
400: 고정구
410: L형볼트
411: 고리부
412: 수나사부
420: 너트
500: 경량성형체

Claims (3)

  1. 상호간에 이격되어 설치되는 2개의 보거푸집(GF);
    상기 2개의 보거푸집(GF) 상단에 마주보도록 설치되는 2개의 추력방지대(200);
    상기 2개의 추력방지대(200) 상호간을 연결하여 설치되는 지지대(300);
    양단을 상기 2개의 추력방지대(200)에 지지하여 아치형으로 설치되는 데크(100);
    철근(미도시) 배근 후 상기 보거푸집(GF) 내부와 상기 데크(100) 상부에 타설되고 양생되는 콘크리트(C);
    를 포함하여 구성되되,
    상기 데크(100)가 슬래브 거푸집을 대체하여 수직으로 설치되는 슬래브 거푸집 가설지주가 필요 없는 것을 특징으로 하는 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조.
  2. 제1항에서,
    상기 콘크리트(C) 양생 후,
    상기 지지대(300)는 분리되는 것을 특징으로 하는 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 데크(100)의 양단 상부에는,
    상기 콘크리트(C) 타설 전,
    경량성형체(500)가 설치되는 것을 특징으로 하는 장스팬용 무지보 데크플레이트 구조.
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