KR100710984B1 - 개구 형성체에 의하여 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무량판 구조의 철근 콘크리트 구조물에서 기둥 주변의 슬래브에 개구부를 두는 경우에 상기 개구부를 구조적으로 보강하기 위한 개구 형성체 및 그 개구 형성체에 의하여 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 개구 형성체는, 상기 슬래브의 개구부 크기의 내경부를 가지도록 제작된 강관과, 상기 강관의 외주에 방사상으로 형성되는 다수개의 돌출부를 포함하여 이루어진다. 이와 같은 개구 형성체를, 슬래브 거푸집 공사 시 구조체에 설치한 후 콘크리트를 타설하면, 개구 형성체가 상기 다수개의 돌출부에 의해 슬래브 콘크리트 구조체에 일체화 된 무량판 구조물이 구현된다.

개구부, 보강, 슬래브, 무량판, 강관, 스터드, 커플러

Description

개구 형성체에 의하여 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물{Flat Plate Concrete Structure Having Openings Reinforced by Opening Formative Assembly}

도 1은 종래의 무량판 구조물에 있어서 기둥 주변 슬래브의 개구부를 보여주는 요부 사시도이다.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 개구 형성체를 보여주는 사시도 및 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 개구 형성체를 사용하여 타설된 무량판 구조물의 기둥 주변 슬래브를 보여주는 전단면도 및 평단면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 개구 형성체를 보여주는 사시도이다.

도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 개구 형성체를 사용하여 타설된 무량판 구조물의 기둥 주변 슬래브를 보여주는 정단면도 및 평단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기둥 20 : 슬래브

100, 100a : 개구 형성체 110 : 강관

110a : 개구부 111 : 암나사부

120 : 스터드 121 : 축부

122 : 머리부 123 : 수나사부

130 : 스터드 131 : 내경부(암나사부)

140 : 이음용 철근 141 : 수나사부

X1, Y1, Y2, Y3 : 철근

본 발명은 무량판 구조물에서 기둥 주변의 슬래브에 전기, 기계 설비를 위한 개구부를 형성하는 기술에 관한 것으로서, 구체적으로는 상기 개구부를 형성하기 위하여 강관을 사용하며, 상기 강관의 둘레에 스터드나 커플러와 같은 돌출부를 방사상으로 형성하여 개구부 주변을 슬래브 및 기둥 구조물과 일체화되도록 보강함으로써, 무량판 구조물의 콘크리트 슬래브와 구조적인 일체 거동을 확보할 수 있는 새로운 구조의 개구 형성체, 그리고 상기 개구 형성체에 의하여 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물에 관한 것이다.

보를 이용하지 않고 기둥에 의해 직접 슬래브를 떠받치는 구조를 가지는 무량판 콘크리트 구조는, 보와 기둥으로 이루어지는 라멘식 구조에 비해 슬래브의 하중이 기둥으로 온전하게 전달되기 위한 구조적인 고려 사항이 더욱 요구되는 구조 형식이다.

이러한 무량판 구조물에 있어서, 전기, 기계 설비에 필요한 배선 또는 배관을 설치하기 위해서는, 기둥 주변의 슬래브에 수직 관을 매설하여 개구부를 형성하는 경우가 많다.

상기 개구부에 대한 현행 콘크리트 구조 설계 기준에서는, 기본적으로 개구부를 포함하는 슬래브에 대한 강도 해석 및 사용성 해석을 수행한 후, 적절한 크기의 개구부를 설치할 것을 권장하고 있으며, 이에 대한 대안적인 시방으로 양방향 슬래브의 주열대가 겹치는 부분에서 주열대 폭의 1/8을 넘지 않는 범위 안에서 개구부를 허용하고, 개구부에 의해 감소된 철근량은 개구부 주변에 배치하도록 하고 있다.

그러나 이러한 대안적인 시방에는 개구부의 위치 및 형상 등에 대한 자세한 지침이 없기 때문에, 실제 적용 사례에서는 슬래브와 기둥의 접합부에서의 온전한 응력 전달 및 개구부 주위에 발생 가능한 균열에 대한 제어 등, 구조와 사용성 측면에서 심각한 문제를 유발할 수 있다. 더욱이 국내의 많은 건설 현장에서는 위와 같은 대안적인 시방에 따라 시공하려고 하고 있으나 때로는 주열대 폭의 1/8을 초과하는 크기의 개구부가 발견되기도 하는 등 많은 문제를 안고 있다.

첨부도면 도 1에는 종래의 무량판 구조물에 있어서 기둥(10) 주변 슬래브(20)의 개구부(32)가 도시되어 있다. 참고로 도시의 편의를 위하여 기둥(10) 내에 배근되는 철근은 생략하였다. 종래의 무량판 구조물의 경우, 슬래브(20)의 콘크리트를 타설하기 전에 미리 PVC 관(30)을 매설하여 공간을 확보하는 방식으로 개구부(32)를 형성하였다. 이러한 개구부(32)에 있어서, 상기 PVC 관(30)은 그대로 구조 체에 남겨 두거나 슬래브(20) 양생 후 제거하게 된다. 따라서 상기 PVC 관(30)이 구조체에 남겨진 경우에는 PVC 관(30)의 내경이 개구부(32)를 이루게 되고, PVC 관(30)을 제거한 경우에는 PVC 관(30)의 외경 크기만 한 개구부가 형성된다.

그러나 이와 같은 종래의 개구부에 있어서, 상기한 PVC 관(30)은 단순히 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집의 역할만을 할 뿐, 슬래브(20) 구조물과 기둥(10)의 연속성을 단절시키고 일체화된 구조 거동을 방해함으로써, 해당 부분의 강성을 취약하게 할 뿐만 아니라, 슬래브에 가해지는 하중을 기둥(10)으로 온전히 전달하는 역할을 방해 내지 차단함으로써 전체 무량판 구조물의 안전을 해치는 문제를 일으킨다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 무량판 구조물에서 기둥 주변의 슬래브에 개구부를 형성함에 있어서 개구부에 의한 무량판 구조의 구조적 성능 및 사용성 저하를 방지하기 위하여 제작과 설치가 간편한 장치를 이용하여 개구부 주변을 보강하는 데에 있다.

구체적으로 본 발명의 목적은, 개구부를 형성하기 위하여 강관을 사용하며, 상기 강관의 둘레에 스터드나 커플러와 같은 돌출부를 방사상으로 구비하도록 하여 개구부 주변에서 상기 강관과 슬래브 및 구조물이 일체화되도록 하여 보강함으로써, 무량판 구조물의 콘크리트 슬래브와 구조적으로 일체의 거동을 확보할 수 있는 새로운 구조의 개구 형성체, 그리고 상기 개구 형성체에 의하여 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 목적은, 무량판 구조의 철근 콘크리트 구조물에서 기둥 주변의 슬래브에 개구부를 두는 경우에, 슬래브의 개구부 크기로 제작된 강관을 구비하고, 상기 강관의 둘레에 스터드 또는 커플러 등으로 이루어지는 돌출부를 형성하여 슬래브 거푸집 공사 시 구조체에 매립한 후 콘크리트를 타설하여 슬래브 콘크리트와 일체화시킴으로써 개구부를 구조적으로 보강할 수 있는 새로운 구조의 개구 형성체, 그리고 상기 개구 형성체에 의하여 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물을 제공함으로써 달성된다.

구체적으로 본 발명에 따른 개구 형성체는, 무량판 구조의 철근 콘크리트 구조물에서 기둥 주변의 슬래브에 매립되어 개구부를 형성하기 위한 개구 형성체로서, 상기 개구부의 크기와 단면 형상에 대응한 크기와 단면 형상의 내경부를 가지도록 제작된 강관과, 상기 강관의 외주에 방사상으로 형성되는 다수개의 돌출부를 포함하여, 슬래브 거푸집 공사 시 구조체에 설치한 후 콘크리트를 타설하면 상기 다수개의 돌출부에 의하여 슬래브 콘크리트에 매립되어 일체화되는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 개구 형성체에 있어서, 상기 돌출부는 축부를 가지고 상기 강관의 외주 표면에 고정되는 스터드로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 스터드의 축부의 자유단부에는 머리부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 축부는 상기 강관의 외주에 용접 접합 또는 나사 결합에 의해 고정될 수 있다.

상기한 본 발명의 개구 형성체에 있어서, 상기 돌출부는 소정 직경의 내경부를 가지는 커플러로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 커플러의 내경부에는 추가적인 겹침 이음 길이를 가지는 이음용 철근을 슬래브 콘크리트 타설에 앞서 사전에 결합시킨 구성으로 하여, 슬래브 철근과 연결시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 상기 커플러의 내경부와 이음용 철근은 용접 접합 또는 나사 결합에 의해 고정될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물은, 상기한 본 발명의 개구 형성체를 거푸집 공사 시 슬래브 구조체에 설치한 후 콘크리트 타설함으로써, 상기 개구 형성체의 내경부가 개구부를 이루고, 개구 형성체 외주의 다수개의 돌출부가 슬래브 콘크리트에 매립되어 개구 형성체가 상기 돌출부에 의하여 슬래브 콘크리트에 일체화를 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 슬래브 구조체에 다수개의 돌출부에 의하여 일체로 매립된 개구 형성체는, 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집의 역할을 할 뿐만 아니라, 구조물과 일체화되어 슬래브 구조물의 구조적 성능(휨강도와 전단강도)을 향상시키고, 또한 개구부가 있는 무량판 구조물의 슬래브에 가해지는 하중을 기둥으로 온전히 전달하는 역할을 함으로써, 구조물의 강도를 향상시키고 안전에 기여한다.

본 발명에 따른 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물에 있어서, 상기 다수개의 돌출부는 축부를 가지는 스터드 또는 내경부를 가지는 커플러로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 커플러의 내경부에는 추가적인 겹침 이음 길이를 가지는 이음용 철근이 슬래브 콘크리트 타설에 앞서 사전에 결합되고, 상기 이음용 철근에는 개구부 주변에 배근되는 슬래브 철근이 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 예시 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 2a 및 도 2b에는 각각 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 개구 형성체의 사시도와 단면도가 도시되어 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 개구 형성체(100)는 내부가 빈 중공(中空)의 강관(110)과, 상기 강관(110)의 외주에 방사상으로 형성되는 다수개의 돌출부를 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 상기 강관(110)은, 무량판 구조의 철근 콘크리트 구조물에서 기둥 주변의 슬래브에 매립됨으로써, 그의 내경부가 개구부(110a)를 형성하게 된다. 도면에 도시된 실시예에서, 상기 돌출부는, 축부(121)를 가지면서 강관의 외주에 사전에 고정 설치되는 스터드(120)로 구성될 수 있다. 이 경우 상기 스터드(120)의 축부(121)의 자유단부에는 머리부(122)가 더 형성되는 것이 바람직하다. 상기 스터드(120)는, 상기 강관(110)의 외주에, 구조 거동상 필요한 지점에 필요한 개수로 구비된다.

이와 같은 돌출부 즉, 스터드(120)는, 매끄러운 강관(110) 표면의 돌기로서 작용하여 강관(110)이 매립되는 슬래브 콘크리트와의 부착력을 증대시켜 구조적으로 일체화 되도록 하는 역할을 한다. 또한 머리부(122)는 슬래브 콘크리트와의 부착력을 극대화시키는 역할을 한다.

또한, 상기 스터드(120)는, 도 2a에 도시된 것과 같이, 그의 축부(121)를 상 기 강관(110)의 외주에 용접 접합에 의하여 고정시킬 수 있으며, 도 2b에 도시된 것과 같이, 강관(110)의 외주에 나사 결합에 의하여 고정시킬 수 있다. 나사 결합에 의해 고정하는 경우에는 강관(110)의 외주에 일정 깊이의 암나사부(111)를 형성하고, 축부(121)의 고정 단부에 수나사부(123)를 형성하여, 공장 또는 현장에서 나사 체결한다.

그리고 상기 강관(110)의 단면은 슬래브의 개구부 형태 및 크기에 따라 원형, 정방형, 장방형, 또는 다른 다각형의 형태로 이루어질 수 있다. 또한 강관(110)에 용접된 스터드(120)의 개수는 원형 강관의 경우 1열에 4개씩 1열 이상, 각형 강관의 경우에는 각 모서리에 1개씩 1열 이상으로 설치하는 것이 적당하다.

이와 같은 개구 형성체(100)를 슬래브 거푸집 공사 시 구조체에 미리 설치한 후 콘크리트를 타설하게 되면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같이, 강관(110)의 외주에 형성된 다수개의 돌출부(스터드(120))가 슬래브 콘크리트(20)에 매립됨으로써 개구 형성체(100)가 슬래브와 구조적으로 일체화된다.

또한, 상기한 개구 형성체(100)는, 종래에 일반적으로 사용되고 있는 PVC 관에 비하여 강성이 현저히 큰 강관(110)으로 이루어지므로, 주된 구조체를 이루는 콘크리트보다 압축강도가 높을 뿐만 아니라 콘크리트에 비하여 인장강도도 현저히 우수하고, 돌출부(스터드(120))에 의하여 콘크리트 구조체와 일체 거동을 할 수 있으므로 슬래브에 개구부(110a) 발생으로 인한 구조적인 취약점을 보완해주는 역할을 하며, 또한 개구부 주변에 발생하기 쉬운 균열을 억제하여 사용성 저하를 방지할 수 있게 된다.

첨부도면 도 4에는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 개구 형성체(100a)를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 개구 형성체(100a)는 제1실시예에 따른 개구 형성체(100)와 돌출부의 구성만이 상이하고 나머지의 구성은 동일하다. 제1실시예와 동일한 부분에 대하여는 동일한 참조부호를 부여하여 설명한다.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 개구 형성체(100a)는, 그의 돌출부가 소정 직경의 내경부(131)를 가지는 커플러(130)로 이루어질 수 있다.

특히, 돌출부를 커플러(130)로 구성하는 경우에는, 도시된 것과 같이 커플러(130)의 내경부(131)에 이음용 철근(140)을 사전에 결합시켜 구성하는 것이 바람직하다. 상기 이음용 철근(140)은 슬래브 철근과 연결할 수 있도록 겹침 이음 길이를 갖는다. 상기 이음용 철근(140)의 겹침 이음 길이는, 통상적인 겹침 이음용 철근과 마찬가지로, 철근 직경의 40 ~ 50배 정도의 길이가 적당하다고 할 수 있으며, 공장 또는 현장에서 커플러(130)에 고정 또는 정착시킨다. 이러한 커플러(130) 및 이음용 철근(140)의 개수나 크기는 개구부를 통과하는 슬래브 철근의 개수와 직경에 맞추어 제작한다.

상기 커플러(130)에 대한 상기 이음용 철근(140)의 고정 방법은, 상기 커플러(130)의 내경부(131)에 이음용 철근(140)을 삽입한 후 용접 접합하여 고정하거나, 도시된 실시예와 같이, 커플러(130)의 내경부(131)에 일정 깊이의 암나사부(참조부호 생략)를 형성하고, 이음용 철근(140)의 단부에 일정 길이의 수나사부(141) 를 형성하여 나사 결합하는 방식에 의하여 고정한다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 제2실시예에 의한 커플러(130)는, 전술한 스터드(120)와 마찬가지로, 개구 형성체(100a)의 강관(110)과 콘크리트 구조물의 부착력을 증대시키는 역할을 한다. 또한, 이음용 철근(140)을 더 구비하는 경우에는 이음용 철근(140)을 강관(110)에 고정하기 위한 매개물의 역할을 한다.

이음용 철근(140)을 사용하여 무량판 구조물의 주된 구조체를 이루는 철근들과 연결된 형태에 대한 개략적인 예가, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 가상선의 테두리로 나타낸 'A1' 영역, 'A2' 영역, 및 'A3' 영역에 도시되어 있다.

도면에서 보는 바와 같이, 개구부(110a)를 통과하는 위치에서 슬래브에 배근되는 철근(X1)을 개구부(110a) 주변으로 우회시킬 필요가 없이, 원래 위치대로 배근한 후, 커플러(130)에 체결된 이음용 철근(140)에 겹침 이음 할 수 있다. 따라서 개구부가 형성된 위치에서 슬래브 철근의 구조적 연속성을 확보할 수 있으므로, 개구 형성체(100a)가 구조적으로 슬래브와 일체화된 무량판 구조물이 구현된다. 도면에서 참조번호 Y1은 개구부(110a) 주변에 배치되는 또 다른 슬래브 철근(Y1)이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 개구 형성체는 강관으로 이루어지면서, 강관의 외주에 돌출부가 설치된 구조를 가져, 개구부 형성을 위한 거푸집의 역할 뿐만 아니라, 구조물과 일체화되어 슬래브 구조물의 휨 강도와 전단 강도를 향상시켜 무량판 구조물에서 기둥 주변의 슬래브에 존재하는 개구부를 구조적으 로 보강할 수 있고, 개구부 주변에 발생하는 균열을 억제하여 사용성 저하를 방지할 수 있다. 또한 그에 따라 개구부가 있는 무량판 구조물의 슬래브에 가해지는 하중을 기둥으로 온전히 전달하는 역할을 함으로써, 구조물의 강도를 향상시키고 안전에 기여한다.

또한, 강관의 외주에 스터드 또는 커플러 등으로 이루어지는 돌출부가 설치되어 콘크리트 슬래브 구조체에 매립되는 형태로 이루어짐으로써, 콘크리트와의 부착력이 증대되어 구조체와의 일체화를 한층 향상시켜 전체 무량판 구조물과 구조적인 일체 거동을 보장할 수 있다.

또한, 커플러에 이음용 철근을 더 설치하는 경우에는, 개구부를 통과하는 위치에 배근된 슬래브 철근을 개구부 주변으로 우회시킬 필요 없이 원래 위치에 배근한 후 커플러에 체결되어 있는 이음용 철근과 겹침 이음 할 수 있으므로 구조적인 연속성을 극대화시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 기둥 주변의 슬래브 콘크리트(20)에 개구부(110a)가 형성된 무량판 구조물로서,

   상기 개구부(110a)의 크기와 단면 형상에 대응한 크기와 단면 형상의 내경부를 가지도록 제작된 강관(110)과, 그 외주에 소정 직경의 내경부를 가진 다수개의 커플러(130)가 방사상으로 형성되어 있으며, 겹침 이음 길이를 가지고 있어 슬래브 콘크리트(20)에 배근되는 슬래브 철근과 연결될 이음용 철근(140)이 슬래브 콘크리트(20)의 타설에 앞서 미리 상기 커플러(130)의 내경부에 미리 결합되어 있는 구조의 개구 형성체를, 슬래브 콘크리트(20) 타설시에 미리 설치하여 상기 슬래브 콘크리트(20) 속에 일체로 매립하여 상기 강관(110)의 내경부가 상기 개구부(110a)를 이루도록 하며;

   상기 개구 형성체를 설치함에 있어서 슬래브 콘크리트(20) 타설 전에, 개구부 주변에 배근되는 슬래브 철근을 상기 이음용 철근(140)과 연결하여, 상기 개구 형성체가 슬래브 콘크리트(20)에 매립 설치되었을 때 상기 이음용 철근(140)이 슬래브 철근과 연결된 상태에서 슬래브 콘크리트(20) 속에 매립되도록 함으로써 상기 개구 형성체가 슬래브 콘크리트(20)와 일체화를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 보강된 개구부를 가지는 무량판 구조물.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images