KR100646661B1

KR100646661B1 - 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보 및 이를 이용한슬림플로어 구조

Info

Publication number: KR100646661B1
Application number: KR1020050085585A
Authority: KR
Inventors: 홍성걸; 임병호
Original assignee: 지에스건설 주식회사
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2006-11-23

Abstract

본 발명은 철골과 철근콘크리트를 적절하게 조합하여 철근콘크리트 시공되는 인접 기둥 또는 보와의 접합을 원활하게 유도함과 동시에 중앙부의 보춤을 줄일 수 있도록 함으로써 줄어든 중앙부의 보춤 공간을 보를 가로지르는 설비배관의 설치공간으로 활용할 수 있게 한 변형단면 합성보와 이를 이용한 슬림플로어 구조에 관한 것이다.

본 발명은, 철골보; 상기 철골보의 길이방향과 평행하게 철골보의 위 및 아래에 각각 배근되는 상·하부철근; 상기 상·하부철근을 감싸도록 배근되는 띠철근; 및, 상기 철골보의 상부, 상부철근 및 띠철근의 상부가 노출된 상태로 철골보의 하부, 하부철근 및 띠철근의 하부가 매설되도록 타설되는 보콘크리트;를 포함하여 구성되되, 상기 철골보는 중앙부에만 배치되고 상기 상·하부철근, 띠철근 및 보콘크리트는 전체에 걸쳐 배치되도록 함으로써 중앙부는 철골철근콘크리트구조(SRC)로 완성되고 양단부는 철근콘크리트구조(RC)로 완성되며, 상기 철골보가 배치되는 중앙부의 보춤이 양단부의 보춤보다 작게 형성되는 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보를 제공한다.

슬림플로어, 합성보, 층고, 변형단면, 보춤

Description

슬림플로어를 위한 변형단면 합성보 및 이를 이용한 슬림플로어 구조{Hybrid beam for slim-floor and slim-floor structure using the same}

도 1은 종래 각종 합성구조의 일례들(a)과 이러한 구조들에 설비배관이 설치된 상태의 보 구조의 단면 개요도(b)이다.

도 2는 본 발명에 따른 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보의 일실시예를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보의 다른 실시예의 길이방향단면도(a) 및 너비방향단면도(b)이다.

도 4는 도 2의 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보를 이용하여 완성되는 슬림플로어 구조의 시공순서도이다.

도 5는 도 4의 시공순서에 따라 완성된 슬림플로어 구조의 너비방향단면도(a) 및 길이방향단면도(b)이다.

도 6은 도 4의 시공순서에 따라 완성된 슬림플로어 구조에 설비배관이 설치된 상태의 슬림플로어 구조 단면 개요도이다.

도 7은 본 발명에 따른 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보를 일부구간에만 설치한 상태의 개요도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 합성보

110: 철골보 115: 스터드볼트

120: 하부철근 130: 상부철근

140: 띠철근 150: 보콘크리트

200: 슬래브

210: 하프PC슬래브 220: 슬래브철근

250: 슬래브콘크리트

300: 설비배관

본 발명은 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보 및 이를 이용한 슬림플로어 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철골과 철근콘크리트를 적절하게 조합하여 철근콘크리트로 시공되는 인접 기둥 또는 보와의 접합을 원활하게 유도함과 동시에 중앙부의 보춤을 줄일 수 있도록 함으로써 줄어든 중앙부의 보춤 공간을 보를 가로지르는 설비배관의 설치공간으로 활용할 수 있게 한 변형단면 합성보와 이를 이용한 슬림플로어 구조에 관한 것이다.

건설공사에서 가장 중요하고 빈번한 건설재료는 강재와 콘크리트이며, 강재는 인장력에 강하고 콘크리트는 압축력에 효과적인 재료이다. 합성구조는 이 두 재료를 서로 조합하여 각각의 장점을 최대로 이용하는 것으로서, 강재가 압축력을 받는 경우 콘크리트가 좌굴에 효과적으로 저항하게 되므로 전체적으로 합성구조의 압축강도가 증가되는 효과를 기대할 수 있는 구조이다. 이때, 콘크리트는 강재의 방청과 고열로부터 초기에 강재를 보호하는 역할을 하기도 한다.

또한, 최근 경제 발전에 따른 건설기술의 다양성과 건설 노동력의 부족에 따라 현장위주의 기존 철근콘크리트 공사방법에서 프리캐스트 공법에 대한 전향적인 검토가 이루어지고 있다. 특히 도심지의 교통 문제, 신속한 공사기간을 고려하면 공장에서 미리 제작한 부재를 현장에서 최소한으로 공사가 이루어지는 공법의 개발이 필요하다고 하겠다.

이와 같이 구조적인 측면, 경제적인 측면, 시공적인 측면 등을 고려하여 제안된 것으로는 철골보(또는 합성보)와 철근콘크리트 슬래브의 조합인 (프리캐스트) 합성구조가 있다.

도 1은 종래 각종 합성구조의 일례들(a)과 이들 합성구조에 설비배관이 설치되는 상태의 보 구조의 단면 개요도(b)이다. 도 1(a)에 보는 바와 같이 종래 합성구조는 철골보(또는 합성보)와 그 위 철근콘크리트 슬래브를 일체화하여 합성하는 방식이 주를 이룬다. 이와 같은 방식이 합성구조가 적용된 건축물에서 설비배관은 도 1(b)에서와 같이 보 하부에 설치되기 마련이므로, 천장고는 바닥에서부터 설비 배관까지의 높이가 될 것이다. 즉, 천장고는 층고에서 보춤과 설비배관의 설치높이를 뺀 높이가 되는 것이다.

한편, 건축공사에서 원가절감을 위한 노력이 여러 방면에서 시도되고 있으며, 층고 절감을 통한 원가절감도 그 중 하나의 방법이다.

지하주차장의 경우 대개 지하 복수층으로 주를 이루고 있으며, 연직하중으로 작용하는 지하주차장 상층부의 차량하중과 마감하중이 건축물의 일반층에 작용하는 하중에 비해 상당히 높기 때문(특히, 지하주차장의 루프층-그 위로 건축물이 시공되지 않고 도로 등이 시공되는 층)에 부재의 단면이 상당히 클 것이 요구된다. 이에 따라, 법적으로 천장고(내부층고, 주차장 바닥면에서 천정 설비까지 높이)가 주행구간 2.3m , 주차구간 2.1m 이상 확보될 것이 규정되어 있다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위해 대부분의 지하주차장은 도 1(b)에서와 같이 설비공간(0.3m이상), 보춤(0.8m-0.9m), 천장고(2.3m)를 포함하도록 하여 대략 3.5m 이상으로 설계되고 있다.

지하주차장의 층고 절감을 위한 방법으로 보의 춤을 줄이고 폭을 늘린 와이드보(wide beam) 시스템이 시도되고 있으나, 지하주차장에 작용하는 높은 하중을 지지하기 위해 필요한 구조성능을 얻기 위해서는 보춤을 줄이는데 한계가 있기 때문에 층고 절감에 큰 효과를 기대하기는 어려웠다. 오히려 상당히 비대해진 보의 폭으로 인한 기둥과의 접합문제, 시공단계에서 처짐의 발생가능성과, 골조의 물량 증가문제 등의 새로운 문제발생이 예상된다.

이에, 본 발명자들은 경제성, 시공성, 구조적 안정성을 확보하는 합성보로서, 설비배관이 지나가는 부분의 보춤을 줄여 변형단면으로 구성함으로써 슬림플로어 구조를 구현할 수 있도록 한 변형단면 합성보와 이를 이용한 슬림플로어 구조를 개발하게 되었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 철골과 철근콘크리트를 적절하게 조합하여 철근콘크리트로 시공되는 인접 기둥 또는 보와의 접합을 원활하게 유도함과 동시에 중앙부의 보춤을 줄일 수 있도록 함으로써 줄어든 중앙부의 보춤 공간을 보를 가로지르는 설비배관의 설치공간으로 활용할 수 있게 되어 전체적으로 동일한 천장고를 가지면서 층고를 저감시킬 수 있게 한 변형단면 합성보를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 층고를 저감시킬 수 있게 한 변형단면 합성보를 적용함으로 동일한 건물높이에 대하여 건축물의 층수를 늘릴 수 있게 되고 나아가 지하공간의 경우에는 터파기량을 감소시키면서 구조재의 사용량을 감소시킬 수 있게 되어 전체적으로 건축물의 경제성에 기여한 슬림플로어 구조를 제공하는 것이다.

상기한 목적달성을 위해 본 발명은, 철골보; 상기 철골보의 길이방향과 평행 하게 철골보의 위 및 아래에 각각 배근되는 상·하부철근; 상기 상·하부철근을 감싸도록 배근되는 띠철근; 및, 상기 철골보의 상부, 상부철근 및 띠철근의 상부가 노출된 상태로 철골보의 하부, 하부철근 및 띠철근의 하부가 매설되도록 타설되는 보콘크리트;를 포함하여 구성되되, 상기 철골보는 중앙부에만 배치되고 상기 상·하부철근, 띠철근 및 보콘크리트는 전체에 걸쳐 배치되도록 함으로써 중앙부는 철골철근콘크리트구조(SRC)로 완성되고 양단부는 철근콘크리트구조(RC)로 완성되며, 상기 철골보가 배치되는 중앙부의 보춤이 양단부의 보춤보다 작게 형성되는 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보를 제공한다.

또한, 본 발명은, 보 위치에 설치되는 양단부보다 중앙부의 보춤이 작게 형성된 변형단면 합성보; 상기 변형단면 합성보에서 노출된 부분(철골보 상부, 상부철근 및 띠철근의 상부)이 매설되도록 콘크리트를 타설하여 변형단면 합성보와 일체화시공되는 슬래브; 및, 상기 변형단면 합성보의 중앙부에 보춤이 작아서 확보된 공간을 이용하여 설치되는 설비배관;을 포함하여 구성되는 슬림플로어 구조를 제공한다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 슬림플로어를 위한 합성보의 다른 실시예의 길이방향단면도(a) 및 너비방향단면도(b)로서, 도 2 및 도 3의 실시예는 모두 공장제작된 프리 캐스트 부재라는 점에서 공통되나 상부철근(130)의 배근시기(현장 또는 공장 배근) 및 스터드볼트(115)의 접합여부에 따라 구분된다. 합성보를 프리캐스트화하더라도 상부철근(130)은 철골보(110) 및 띠철근(140)과는 달리 보콘크리트에 매립되는 부분없이 완전히 노출되므로 현장 배근도 가능해지는 바, 이를 감안하여 도 2(현장 배근)와 도 3(공장 배근)의 실시예로 구분하여 제안하고 있는 것이다. 나아가, 도 3의 실시예는 추가적으로 H형강 상부플랜지의 상부면에 스터드볼트(115)를 접합하고 있다. 물론, 도 2 및 도 3과 같은 합성보는 그 전체를 현장시공할 수 있음은 당연하다.

본 발명의 변형단면 합성보(100)는 철골과 철근콘크리트가 조합된 합성보로서 중앙부가 철골철근콘크리트구조(SRC)이고 양단부가 철근콘크리트구조(RC)로 완성되되 중앙부가 양단부보다 보춤이 작게 형성되어 양단부에 비해 줄어든 보춤을 설비배관을 위한 공간으로 활용하도록 하는데 특징이 있다. 즉, RC로 완성되는 중앙부는 철골보(110)의 보강으로 구조적인 내력이 향상될 것이므로 보춤의 축소가 가능할 것이며, RC로 완성되는 양단부는 SRC로 완성되는 중앙부에 비해 구조적인 내력이 저하될 것이므로 그 춤을 크게 하여 이를 보완함으로써 전체적으로 단부와 중앙부의 보춤이 달라지는 변형단면을 구현하고 있는 것이다.

이러한 변형단면 합성보는 전체를 SRC구조로 완성하는 것보다 강재의 사용량을 줄여 경제성을 확보함과 동시에 (철골)철근콘크리트구조로 완성되는 인접 보부재 및/또는 기둥과의 접합부의 처리에서 연속성 및 일체성을 확보할 수 있다는 점에서 유리하다. 또한, 보춤을 줄여서 확보되는 합성보의 중앙부는 보를 가로질러 설치되는 설비배관의 설치공간으로 활용할 수 있게 되며, 그 결과 설비배관(300) 설치높이의 전체 또는 일부가 보춤으로 수용되므로 동일한 천장고를 확보함에 층고를 절감시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

이와 같은 변형단면 합성보에서 보춤이 커지는 일단부는 보의 스팬(ℓ)의 1/4로 하고, 보춤이 작아지는 중앙부는 보의 스팬의 1/2로 함이 바람직하다. 이는 보 스팬에서 ℓ/4 지점이 완성된 구조물에서의 모멘트가 0이 되므로, 이 지점에서 단면구조를 변형시키는 것이 구조적인 안정성과 경제성을 고려할 때 가장 바람직하기 때문이다. 다만, 중앙부에만 배치되어 중앙부의 보춤을 줄이는데 기여하는 철골보(110)는 RC구조의 양단부에 안정적으로 정착하여야 할 것이므로, 철골보로는 실질적으로 변형단면 합성보의 전체길이보다는 짧지만 보춤이 작아지는 중앙부의 길이보다는 더 긴 부재가 필요하게 될 것이다.

본 실시예들은 RC로 완성되어 합성보(100)의 양단부를 하부철근(120)이 합성보(100) 전체에 걸쳐 배치되도록 배근되는 제1철근(120a)과 상기 제1철근(120a) 아래로 합성보(100)의 양단부에만 배치되도록 배근되는 제2철근(120b)의 이중철근으로 구성되도록 배근설계하여 합성보(100)의 중앙부가 양단부보다 보춤이 작아지도록 형성하고 있다.

도 4는 도 2의 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보를 이용하여 완성되는 슬림플로어 구조의 시공순서도이고, 도 5는 도 4의 시공순서에 따라 완성된 슬림플로어 구조의 너비방향단면도(a) 및 길이방향단면도(b)이며, 도 6은 도 4의 시공순서 에 따라 완성된 슬림플로어 구조에 설비배관이 설치된 상태의 슬림플로어 구조 단면 개요도이다. 이들을 참고하여 본 발명의 슬림플로어 구조를 설명한다.

도 4에서는 공장에서 미리 제작된 도 2의 변형단면 합성보(100)를 채택하여 상부철근(130)을 도 4(c) 및 4(b)에서와 같이 슬래브철근(220)과 함께 현장에서 배근하고 있다. 이와 같이 변형단면 합성보(100)를 프리캐스트 부재로 채택하는 것은 현장작업을 줄임과 동시에 상부철근(130) 배근을 반드시 현장 진행되는 슬래브철근(220) 배근과정에 포함되도록 함으로써 프리캐스트 변형단면 합성보(100)의 양중 무게를 줄이는데 효과가 있다.

본 발명의 슬림플로어 구조는 도 2 및 도 3과 같은 변형단면 합성보(100); 상기 변형단면 합성보에서 노출된 부분(철골보 상부, 상부철근 및 띠철근의 상부)이 매설되도록 콘크리트를 타설하여 변형단면 합성보(100)와 일체화시공되는 슬래브(200); 및, 상기 변형단면 합성보(100)의 중앙부에 보춤이 작아서 확보된 공간을 이용하여 설치되는 설비배관(300);를 포함하여 구성된다. 전술하고 있는 바와 같이 변형단면 합성보(100)의 중앙부는 보춤이 작게 형성되므로 이렇게 확보된 공간을 통해 보를 가로지르는 설비배관(300)을 설치할 수 있게 되는 바, 층고 절감효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 따른 슬림플로어 구조에서 변형단면 합성보를 공장에서 제작된 프리캐스트 부재로 시공되는 경우에는 슬래브(200)를 거푸집의 해체가 불필요한 영구 슬래브거푸집을 이용하여 시공하는 것이 시공성 면에서 바람직하다. 영구 슬래브거푸집은 (합성)데크플레이트, 하프PC슬래브(210) 등을 이용할 수 있으며, 변형단 면 합성보(100) 사이에 변형단면 합성보의 보콘크리트(150) 상부면에 거치되어 설치된다. 이와 같은 영구 슬래브거푸집 위와 변형단면 합성보 위로는 슬래브철근(220)이 배근되며, 상기 변형단면 합성보(100)에서 노출된 부분과 상기 슬래브철근이 매설되도록 현장에서 슬래브콘크리트(250)를 타설하면 변형단면 합성보(100)와 슬래브(200)의 일체화된다.

이와 같은 슬림플로어 구조는 지하주차장과 같이 높은 하중을 지지하기 위해 보춤이 큰 부재가 요구되어 층고가 커질 수밖에 없는 경우에 적용하면 더욱 유리할 것이며, 특히 도 7에서와 같이 보를 가로지르는 설비배관이 설치되는 구간에만 선택적으로 채용하는 것이 바람직하겠다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 철골과 철근콘크리트를 적절하게 조합하여 중앙부와 양단부를 이질 구조(중앙부-철골철근콘크리트구조(SRC), 양단부-철근콘크리트구조(RC))로 완성함과 동시에 중앙부의 보춤을 양단부보다 작은 합성보를 제작함으로써, RC의 양단부에 의해 동일 동종구조로 시공되는 인접 기둥 또는 보와의 접합부 처리가 원활하게 이루어지게 되고, 나아가 줄어든 SRC의 중앙부 보춤 공간을 보를 가로지르는 설비배관의 설치공간으로 활용할 수 있게 되어 전체적으로 동일한 천장고를 가지면서 층고를 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 층고를 저감시킬 수 있는 변형단면 합성보를 적용함으로 동일한 건물높이에 대하여 건축물의 층수를 늘릴 수 있게 되고 나아가 지하공간의 경우에는 터파기량 및 구조재의 감소로 연결되어 전체적으로 건축물의 경제성에 기여할 것으로 기대된다.

Claims

철골보;

상기 철골보의 길이방향과 평행하게 철골보의 위 및 아래에 각각 배근되는 상·하부철근;

상기 상·하부철근을 감싸도록 배근되는 띠철근; 및,

상기 철골보의 상부, 상부철근 및 띠철근의 상부가 노출된 상태로 철골보의 하부, 하부철근 및 띠철근의 하부가 매설되도록 타설되는 보콘크리트;

를 포함하여 구성되되,

상기 철골보는 중앙부에만 배치되고 상기 상·하부철근, 띠철근 및 보콘크리트는 전체에 걸쳐 배치되도록 함으로써 중앙부는 철골철근콘크리트구조(SRC)로 완성되고 양단부는 철근콘크리트구조(RC)로 완성되며, 상기 철골보가 배치되는 중앙부의 보춤이 양단부의 보춤보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보.
제1항에서,

상기 하부철근은 변형단면 합성보 전체에 걸쳐 배치되도록 배근되는 제1철근;과 상기 제1철근 아래로 변형단면 합성보의 양단부에만 배치되도록 배근되는 제2철근;으로 구성되어 변형단면 합성보의 중앙부가 양단부보다 보춤이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보.
제2항에서,

상기 변형단면 합성보에서 보춤이 크게 형성된 양단부가 각각 보 스팬(ℓ)의 1/4 길이를 가지도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보.
제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에서,

상기 철골보는 H형강으로 상부플랜지 위에 스터드가 더 접합되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어를 위한 변형단면 합성보.
보 위치에 설치되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 변형단면 합성보;

상기 변형단면 합성보에서 노출된 부분(철골보 상부, 상부철근 및 띠철근의 상부)이 매설되도록 콘크리트를 타설하여 변형단면 합성보와 일체화시공되는 슬래브; 및,

상기 변형단면 합성보의 중앙부에 보춤이 작아서 확보된 공간을 이용하여 설치되는 설비배관;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 구조.
제5항에서,

상기 변형단면 합성보는 공장에서 제작된 프리캐스트 부재이며,

상기 슬래브는 변형단면 합성보 사이에 변형단면 합성보의 보콘크리트 상부면에 거치되어 설치되는 영구 슬래브거푸집; 상기 영구 슬래브거푸집 위 및 변형단면 합성보 위로 배근되는 슬래브철근; 및, 상기 변형단면 합성보에서 노출된 부분과 상기 슬래브철근이 매설되도록 타설되는 현장타설 슬래브콘크리트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬림플로어 구조.