KR100646363B1 - 장스팬용 보강데크식 바닥 구조물 및 그 축조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양 거더(girder)의 춤 내에서 가로 걸쳐지는 가설재를 거푸집으로 하여 콘크리트를 타설함으로서 축조되는 바닥구조물 및 공법에 관한 것으로, 종래 단일 형태의 모듈로된 가설재와는 달리 가설재를 시공과정에서는 주로 작업하중을 지지하는 한편 시공 완료 후에는 데크의 보강구조로 기능하는 내력부재와, 주로 거푸집으로만 기능하는 비내력부재로 이원화 시켜 구성함으로서, 보다 장스팬화되는 바닥구조물의 시공을 보다 용이하게 하여, 결과적으로 공기단축과 공비절감도 기할수 있을 뿐 아니라, 외관의 다양화와 함께 방진이나 단열 기능 등을 강화 할 수 있는 장스팬용 바닥 구조물을 제공한다.

장스팬, 보강데크, 거푸집, 슬림데크, 내력부재, 연직구조재, 트러스, 비내력부재

Description

장스팬용 보강데크식 바닥 구조물 및 그 축조 방법{A REINFORCEMENT DECK STRUCTURE FOR A LONG SPAN AND ITS CONSTRUCTION METHOD}

도 1은 종래 페로데크(ferro deck) 방식의 바닥구조를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 슬림데크(slim deck) 방식의 바닥구조를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에서 여러 형태의 내력부재와 비내력부재를 여러형태의 거더에 가설한 구조를 예시한 사시도.

도 4는 도 3의 가설구조에 스틸메쉬를 배설한 후 콘크리트를 타설한 상태를 나타낸 일부 절결 사시도.

도 5는 본 발명의 구성요부인 내력부재의 여러 형태를 예시한 사시도.

도 6은 본 발명에 적용되는 비내력부재의 여러 형태를 예시한 사시도.

도 7은 본 발명에 적용되는 거더(girder)의 여러 형태를 예시한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 거더 12 : 프렌지

20 : 내력부재 22 : 연직구조재

26 : 연접재 30 : 비내력부재

본 발명은 건축물의 바닥구조 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공장제품인 철골이나 RC 또는 PC등으로 된 기둥 및 보를 현장 조립하여 축조한 후, 여기에 콘크리트를 현장 타설하여 일체화된 바닥을 구축하는 공법 및 그 구조물에 관한 것이다.

통상적으로 고층빌딩과 같은 대형 건축물들은 터파기와 함께 기초공사가 어느 정도 마무리되면 공장에서 제작한 철골재나 PC재로된 기둥과 보 부재를 현장에서 조립 축조한 다음 바닥 거푸집을 가설하고, 현장에서 철근을 배근하여 콘크리트를 타설한 후 콘크리트가 경화되면 바닥 거푸집을 해체하는 방식을 층별로 반복함으로서 건축물을 축조하는 방식이 일반적으로 시행되고 있다.

그리고, 최근에는 바닥 거푸집의 가설 및 해체에 따른 수고 및 안전사고를 줄이는 한편, 공사비절감 및 공기 단축을 위하여, 바닥 거푸집을 해체하지 않고 가설재겸 구조재로 겸용하는 방식이 개발되어 활용되고 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같은 페로데크(ferro deck) 방식은 아연도 절곡 강판상에 일정 간격을 두고 이형 철근 트러스를 점용접하여된 거푸집 겸용의 페로데크(ferro deck) 모듈(20)을 I빔과 같은 거더(girder;10)) 위에 배열 고정시킨 다음, 여기에 배력근 등을 배근한 후, 그 위에 콘크리트를 타설하여 그대로 바닥판을 축조하는 방식으로서, 축조된 바닥판은 평평한 슬래브 형태를 이룬다.

또한, 도 2에 도시된 슬림데크(slim deck)방식은 영국에서 개발된 공법으로서, 거더(10) 위에 배열 고정되는 페로데크 방식과는 달리 보의 춤내 즉, 도 2에서와 같이 비대칭 I빔의 하부 프렌지(12)상에 단면 사다리꼴 형태의 아연도 강판재로된 데크플레이트(20)를 연속적으로 연접 배열한 다음, 중간보용 상하부철근(21)과 스틸메쉬(31) 등을 배근한 후, 콘크리트(50)를 타설하여 바닥판을 축조하는 방식으로서, 축조된 바닥판은 다수의 중간 보에 슬래브가 지지된 구조형태를 이루며 덕트(60)가 거더(10)를 관통하여 설치되어 있다.

상기한 페로데크 방식이나 슬림데크 방식은 모두 바닥용 가설재를 구조재로도 겸용시켜 시공 후 그 자체로 바닥 구조물의 일부를 이루게 하는 것이어서, 종래 거푸집 방식에서와 같이 콘크리트가 28일 강도를 가질 때까지 기다렸다가 매번 가설재인 거푸집을 해체하는 식의 축조방식 때문에 야기되는 공기의 지연이라든가 해체에 따른 수고나 안전사고를 줄일 수 있는 이점이 있다.

그러나, 이들 방식에서도 몇가지 구조적 한계로 인한 문제점이 있다.

즉, 상기한 페로데크 방식은 도 1에서 분명히 드러나듯 페로데크 모듈이 거더(10) 상면에 얹히는 구조로 되어 있어 층고가 불필요하게 높아지는 단점이 있을 뿐만 아니라, 바닥 슬래브의 소요 두께 이상으로는 그 단면 춤을 높일 수 없어 장스팬 구조물에는 적용하기 어려운 실정이며, 이를 굳이 장스팬 구조물에 적용하는 경우에는 바닥 슬래브가 너무 두꺼워지므로 건물의 자중이 증대되는 문제가 야기된다.

도 2에 도시된 슬림데크 방식은 이러한 페로데크 방식의 문제점을 상당부분 해소하여 진일보된 방식이라 할 수 있다.

즉, 이 방식은 바닥 슬래브의 상당부분이 거더의 춤내에 위치하게 되어, 경제적인 층고를 형성할 수 있을 뿐 아니라 데크플레이트의 춤 높이를 거의 거더의 단면 높이 만큼 키울 수 있어, 상기 페로데크 방식보다는 상대적으로 긴 스팬의 구조물에 적용할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 이러한 슬림데크 방식에 사용되는 데크플레이트(20)는 거푸집의 기능은 물론 가설 구조재로서의 기능을 동시에 수행하기 때문에, 예컨대, 데크플레이트 자체는 이를 딛고 작업하는 인부들에 의한 하중은 물론 가설자재 및 장비들에 의한 하중까지 지지할 수 있는 정도의 구조적 강도를 필요로 하기 때문에, 사용재료는 아연도강판 같은 비교적 높은 강성을 갖는 재질을 상당한 두께로 사용할 수밖에 없어 건축비 상승 요인이 될 뿐 아니라 보다 장스팬 구조물에 적용되는 경우에는 가설시 뒤틀림이나 변형이 발생하는 등 취급상 불편함이 따르는 문제가 있었으며, 더욱이 중간보가 형성되는 부위에는 그 상하부에 별도의 철근(21)을 현장 배근하여야 하는 시공상의 번거러움이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래 선행기술의 문제점을 감안하여 경제적인 층고를 형성하면서도 장스팬의 바닥구조물 구축에 적합하도록 가설재의 구조 및 공법을 개선함과 동시에 경제적이고 다양한 재질의 가설재를 폭넓게 선택할 수 있게 함으로 서, 공사비의 절감은 물론 보다 증진된 기능 및 다양한 외관을 갖는 바닥 구조물을 제공함에 그 목적이 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양 거더(girder) 간의 춤내에 가설되는 데크플레이트를 경간 전체에 걸치는 모든 하중을 지지하는 내력부재들과, 주로 거푸집용으로 기능하면서 상기 내력부재상에 걸쳐지는 비내력부재들로 이원화(二元化) 시켜 구성함을 기본적인 특징으로 한다.

그리고, 상기 내력부재는 콘크리트와 함께 경화된 후에는 바닥의 보강근으로도 기능하는 연직구조재와 그 하단에 일체로 형성되어 상기 비내력부재와 결합하여 거푸집을 형성하는 연접재로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 양 거더에 먼저 내력부재를 소정간격으로 가로 걸친 후, 상기 간격을 비내력부재로 덮어씌워 가설재겸 거푸집을 구성한 다음, 내력부재를 이루는 연직구조재의 상현부에 필요 철근을 고정시켜 배근한 후, 콘크리트를 타설하여 바닥 구조물을 축조함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 3a는 상자형 철골보(거더)에 트러스형 내력부재와 사다리꼴 형상의 비내력부재를 가설한 구조를 나타낸 사시도이고, 도 3b는 상자형 철골보(거더)에 트러스형 내력부재와 단면사각형상의 스티로풀재로 된 비내력부재를 가설한 구조를 나 타낸 사시도이며, 도 3c는 춤이 높은 비대칭 I형 거더에 앵글로 지지턱을 부설하여 트러스형 내력부재와 비내력부재를 가설한 구조를 나타낸 사시도이고, 도 3d는 RC보(거더)에 트러스형 내력부재와 사다리꼴 형상의 비내력부재를 가설한 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3e는 철근 콘크리트 거더용 목제 거푸집에 트러스형 내력부재와 사다리꼴 형상의 비내력 부재를 가설한 구조를 나타낸 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 대향된 양 거더(10)의 하부 프렌지(12) 상에 소정간격을 두고 내력부재(20)들을 배열 설치한 다음, 이들 간격부에 비내력부재(30)들을 씌워 서로 연접시킴으로서, 기본적인 바닥구조물이 형성된다.

상기 내력부재(20)는 예컨대 트러스재와 같은 연직구조재(22)와 그 하단에 일체로 형성되는 연접재(26)로 구성되며, 상기 연접재(26)는 상기 연직구조재(22)를 중심으로 좌우 대칭구조를 이루면서, 그 양단에는 비내력부재(30)의 양단이 얹혀서 포개지는 절곡된 연결부(27)가 형성되어 있다.

이와 같은 연직구조재(22)는 도 5에 예시된 바와 같은 여러 형태의 트러스재는 물론 기타 여러 형태의 형강재로 대체 사용할 수도 있으나, 경량이면서 구조적으로 우수한 트러스재를 사용함이 바람직하다.

특히, 도 5a에 도시된 바와 같이, 단면 3각 형태의 트러스 구조에서는 상현재(23)와 만나는 좌우 웨브재(24)(24)의 상단 만곡부를 외측으로 벌려 디딤부(25)(25)로 형성할 수 있으며, 이러한 디딤부(25)는 가설재로도 기능하는 내력부재로서 보다 안정된 발판 역할을 기대할 수 있다.

또한, 연접재(26)의 중간부위에는 행거홈(28)을 형성하여, 시공후 천정재를 현수할 수 있게 함이 바람직하며, 또한 연접재(26)의 양측단 연결부(27)도 반드시 절곡부로 할 필요는 없고 비내력부재(30)의 양측단이 단순히 얹힐 수 있도록 평판상으로 형성할 수도 있다.

이러한 내력부재(20)는 그 구조형태가 어떤 것이던지 가설된 데크상에 작용하는 모든 하중을 실질적으로 부담하기 때문에, 연직구조재(22)는 물론 연접재(26)도 상당한 구조적 강도를 갖는 강성재료로 이루어져야 한다.

이와 같은 내력부재(20)는 시공기간 중에는 작업과정에서 발생하는 모든 하중을 대부분 지지하는 가설재로 기능하며, 시공완료 후에는 타설된 콘크리트와 함께 경화되어 중간보로서의 기능을 수행하게 된다.

반면, 인접된 양 내력부재(20) 사이를 채워주는 비내력부재(30)는 타설되는 슬래브용 콘크리트의 거푸집으로 기능할 수 있는 정도의 강도를 갖는 재질이면 충분하므로, 아연도 강판과 같은 강재는 물론 플라스틱재와 같은 각종 고분자 재료나 각종 보드판재 및 다공성 무기질 경량재 등 다양한 재료를 취사선택할 수 있으며, 따라서 선택된 재료에 의해 방진 기능이나 방음 또는 인슈레이숀(insulation) 기능이 보다 강화 될 수 있다.

예컨대, 비내력부재를 다공성의 무기질 경량재로 하면 단열효과 내지는 방음 방진 효과까지 기대 할 수 있다.

또한, 그 형태도 도 6에 도시된 바와 같이 그 단면이 사다리꼴 모양으로 절곡된 덮개 형태의 것은 물론 그 단면이 채워지거나 비워진 형태의 4각 또는 사다리꼴 형상등 다양한 형태로 설계될 수 있을 뿐만 아니라 노출되는 부분에도 각종 무 늬 모양을 형성할 수 있어, 다양한 외관을 구성할 수 있다.

그러나, 어떠한 형태이던 이들 비내력부재(30)의 하단쪽 좌우 양측단부는 그에 연접되는 내력부재(20)의 양측단 연결부(27)에 대응된 구조로 얹히도록 되어 있어야 한다.

다만, 도 3b에서와 같이 비내력부재를 내화성이 없는 스티로폴과 같은 합성수지재로 하는 경우에는 별도의 내화성 판재(32)를 밑에 깐 다음, 설치함이 바람직하다.

그리고, 도 3에서와 같이 비내력부재(30)가 사다리꼴 모양으로 절곡된 덮개형태의 구조나 속이 빈 다각형태의 구조인 경우에는 양단 마구리 부분에 마개부재(34)를 끼워 줌으로서, 콘크리트 타설시 콘크리트가 새나가지 않도록 하여야 한다.

그리고, 이들 비내력부재(30)는 반드시 상기 내력부재(20)와 같은 길이로 할 필요는 없고 경우에 따라 몇 개 부재로 분할 형성 할 수도 있으며, 또한 콘크리트 접면부에는 철망을 배설하거나 리브(35) 등을 돌설시켜 콘크리트와의 접착 효과를 강화시킬 수도 있다.

또한, 본 발명의 내력부재 및 비내력부재가 거치되는 거더(10)는 도 3 및도 7에 도시된 바와 같이 PC나 RC 및 강재로된 여러 형태의 구조가 선택적으로 채택될 수 있으나, 어느 경우이던 상기 내력 및 비내력부재의 양단이 걸쳐 질 수 있도록 거더의 하부쪽에 프랜지(12)나 지지턱(13)이 형성되어 있어야 한다.

이상과 같은 본 발명의 구조물은 통상의 방식대로 PC 또는 RC 및 철골과 같 은 강재로된 기둥과 거더(10)를 현장에서 일단 조립 축조한 다음, 상기한 양측 거더(10)의 하부 프랜지(12) 상에 내력부재(20)들을 먼저 소정간격으로 가로걸쳐 배열 설치되며, 일단 이와 같이 내력부재가 거더상에 설치되면 이를 발판으로 안정된 작업환경에서 후속공사를 속행할 수 있다.

그 다음 비내력부재(30)들을 상기와 같이 배열된 내력부재(20) 사이의 소정 간격부를 덮게되며, 이때 비내력부재(30)의 양측단부가 연접재(26)의 양측단 연결부(27)상에 얹히는 상태로 연접되도록 한다.

그 다음 도 4에 도시된 바와 같이, 내력부재(20)의 트러스형 연직구조재(22)의 상현재(23)에 연결철근(40)이나 스틸메시(42)등을 고정시켜 배근을 실시한다.

상기와 같이 배근이 완료된 상태에서 콘크리트(50)를 타설하여 다지게 되며, 이렇게 다져진 콘크리트는 내력부재(20)의 연접재(26)와 비내력부재(30)를 거푸집으로 하여 채워진후 이들 거푸집과 함께 경화되어 그대로 바닥슬래브를 이루게 된다.

이때, 거더(10)에 형성된 통공(14)들은 그 구멍을 통하여 콘크리트가 채워져 연통됨으로서, 바닥슬래브와 보(거더) 또는 인접 슬래브들이 전체적으로 일체화된 상태로 경화됨으로서, 안정된 구조물로 축조되는 것이다.

또한, 상기한 통공(14)은 덕트(60)를 설치시 관통공으로서도 기능하게 된다.

본 발명은 이상과 같은 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 당업자 간에 다양한 변경실시가 가능할 것이며, 이러한 변경실시 역시 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 소위 슬림데크 방식에서 가설재로 사용되고 있는 단일형태의 데크플레이트와는 달리 경간 전체에 걸친 모든 하중을 부담하는 내력부재와 주로 거푸집 기능을 수행하는 비내력부재로 이원화 시켜 구성함을 기술적 특징으로 하고 있으며, 이러한 기술적 특징에 의하여 다음과 같은 기술 효과가 기대된다.

첫째, 경간의 전 하중을 지지하는 내력부재가 구조적으로 강화되고 안정된 구성이기 때문에, 결과적으로 보다 장스팬용 바닥구조물의 축조에 적합하며, 따라서 보다 효율적인 실내 공간을 갖는 건축물을 설계할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 전술한 바와 같이 본 발명의 내력부재는 구조적으로 안정되어 있어 가설시 종래 데크 플레이트에서와 같은 뒤틀림이나 변형이 발생하지 않을 뿐 아니라, 특히 비내력 부재는 분할시공이 가능하므로 그 취급이 용이한 이점이 있으며, 또한 내력부재를 이루는 연직구조재 자체가 콘크리트 중간보의 보강근 역할을 하므로, 종래 기술에서와 같이 숙련공에 의한 별도 중간보의 배근이 필요 없어 결과적으로 시공의 편의성과 함께 공기 단축 및 공사비 절감의 효과가 있다.

셋째, 본 발명에서의 비내력부재는 아연도 강판과 같은 강재 이외에도 여러재질 즉 플라스틱재, 석고보드, 각종 무기질 경량재등을 선택적으로 채택할 수 있을 뿐 아니라 그 형태도 다양화 할 수 있어, 그 외관의 다양화와 함께 방진이나 방음, 단열 기능 등이 강화된 바닥 슬래브를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 양쪽 거더(girder)의 춤내에 가설되는 데크플레이트에 콘크리트를 타설하여 중간보와 함께 슬래브가 축조되는 바닥구조물에 있어서,

   상기 데크플레이트를 내력부재와 비내력부재로 이원화시켜 분리 구성하되,

   상기 내력부재는 연직구조재와 그 하단에 일체적으로 결합된 연접재로 구성하고,

   상기 연접재의 양 측단 연결부상에 상기 비내력부재의 양측단 연결부가 얹힌 상태로 연결되어 구성됨을 특징으로 하는 장스팬용 보강데크식 바닥구조물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연직 구조재는 트러스 구조로 하고, 상기 트러스의 상현재와 만나는 웨브재의 상단 만곡부를 외측으로 벌려 디딤부를 구성하여 됨을 특징으로 하는 장스팬용 보강데크식 바닥구조물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 연접재의 중간 부위에는 행거홈을 형성하고, 좌우 양단부에는 절곡홈을 형성하여 됨을 특징으로 하는 장스팬용 보강데크식 바닥구조물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 비내력부재를 다공성의 무기질 경량재로 구성함을 특징으로 하는 장스팬용 보강데크식 바닥구조물.
5. 양쪽 거더의 춤내에 걸쳐진 가설재를 거푸집으로하여 여기에 필요 배근을 한 다음 콘크리트를 타설함으로서 일체로된 바닥구조물을 축조함에 있어서,

   내력부재와 비내력부재로 구분 제작된 가설재중 먼저 내력부재를 양 거더의 춤내에 소정간격으로 가로 걸쳐 고정 설치하는 단계와;

   상기한 내력부재간의 간격을 비내력부재로 덮어 씌워 연접시키되, 상기한 내력부재의 연결부상에 비내력부재의 연결부가 얹히도록 연접하여 함께 거푸집을 이루는 단계와;

   상기 내력부재를 이루는 연직구조재의 상현재에 배력근을 고정시켜 배근시키는 단계와;

   상기 거푸집에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 장스팬용 보강데크식 바닥 구조물의 축조방법.

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