KR20160000005A - 철물을 이용한 장스판 콘크리트 바닥 보강 신축이음장치와 보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 바닥슬라브를 연결하는 죠인트에 관한 것이다. 본 발명의 철물 죠인트(2a)는 절곡된 철판(27)과 한쪽은 나사산을 갖고 있고 반대편에는 평평한 강봉형태의 볼트(25)와 전체가 나사산을 갖고 있고 한쪽 내부에 평평한 강봉형태의 볼트가 삽입될 수 있도록 비어있는 볼트 (26) 그리고 볼트(25)의 끝단면 볼트(26)의 끝단면에 콘크리트와의 부착을 극대화하기 위한 너트 (21,24) 그리고 절곡된 철판(27)과 일체화를 위하여 용접하여 붙어있는 너트 (22,23)으로 구성된다. 상기 죠인트(2a) 는 절곡된 철판 (27)에 미리 구멍을 뚫어서 볼트 (2b, 2c) 를 삽입하여 너트로 고정하고 전단너트를 설치하고 콘크리트를 타설하는 거푸집 및 다우웰철판 형태로 콘크리트의 수축시 서로 빠질 수 있게 되어 있다. 이 철물 죠인트는 콘크리트 구조물의 바닥슬라브나 포장슬라브내에 위치하여 콘크리트 연결부위를 충분하게 보강을 해주고 또한 신축을 받을 수 있도록 하여 연결부위의 파손이나 건조수축에 대한 보완을 해주고 에지나 코너부위의 약한 재하능력을 강력하게 보강하여 콘크리트 두께를 최소화하게 된다.

Description

철물을 이용한 장스판 콘크리트 바닥 보강 신축이음장치와 보강방법 {reinforcing expansion joint for wide concrete slab by using steel plate and reinforcing method of construction using the same for wide concrete slab}

본 발명은 바닥이나 포장 콘크리트 중 장스판 슬라브의 연결과 죠인트의 파손을 막기 위한 연결장치로서 콘크리트 슬라브판의 수축팽창을 돕고 슬라브 판의 에지부위나 코너부위의 하중전달을 인접슬라브에서 부담할 수 있게 해줌으로써 내하력을 크게 할 수 있게 하고 죠인트 부위가 철물로 되어있어 차량이나 지게차와 같은 운반체로 부터 발생하는 이동하중으로 인한 충격을 견딜수 있도록 하여 슬라브콘크리트의 장기적인 내구성을 증대시켜 포장이나 슬라브의 장기 내구성을 가능하게 한다.

바닥 콘크리트의 수축 팽창을 위한 연결방법은 주로 콘크리트 슬라브 두께의 중간위치에 총길이 200~300mm 정도의 다우웰바를 설치하여 콘크리트를 타설한 후 타설후에 상부에 수축줄눈을 커팅하는 방법을 사용하거나 도1에서 보듯이 철물로 죠인트를 하게 되는 경우에는 철물 양쪽에 콘크리트 두께의 중간위치에 다우웰바(한쪽길이 100~120mm)를 설치하거나 아니면 다이아몬드 다우웰 (50x50~100x100)이나 사각형다우웰 (100x100)을 설치하여 수축팽창을 받게 하고 콘크리트 두께 상부 위치에 끝을 뭉툭하게 만든 매끈한 강봉(길이 100~120mm)을 철물에 용접하여 콘크리트와의 전단 부착을 하는 방법을 사용하였다.

상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다. 전단강봉의 제작이 간단하지 아니하고 전단강봉을 철판죠인트에 용접하고 또한 다우웰 신축을 위해서 강봉이나 사각철판이나 다이아몬드 철판을 철판죠인트 중앙에 설치하기 위해 한쪽은 용접하고 다른 한쪽은 별도의 고정장치가 필요하기 때문에 신축 죠인트를 형성하기 위해 상대적으로 많은 공정을 수행하여야 하므로 그 시공법이 복잡하고 공기가 길어지는 문제점이 있다.

그리고, 종래 기술에서는 전단강봉과 다우웰죠인트가 상하로 되어있어 콘크리트 타설작업시 완벽한 다짐이 되지 않을 우려가 있어 가뜩이나 취약해서 보강하는 철물죠인트의 입장에서는 완벽한 시공이 되기 어렵고 비용이 매우 비싸지게 된다.

특히, 바닥 슬라브의 경우에는 콘크리트 바닥판을 완성후에 죠인트부위에 하중이 지지되는 경우와 콘크리트의 curling 이나 warping 이 동시에 작용하는 경우 응력이 매우 크게 작용할 우려가 있고 특히 장스판 슬라브의 경우 죠인트로부터 일정거리까지 넓게 전단력과 모멘트가 발생하는 문제가 있으므로 따라서 상기 영역의 파손을 피하기 위해서는 콘크리트의 단면을 증가시키거나 죠인트 간격을 좁게 하여 비용이 과다하게 높아지는 문제가 있다. 본 발명에서 해결하고자 하는 것은 철판을 절곡하여 거푸집으로 사용하고 사전에 천공된 홀에 규격화된 보강재를 설치하여 정확한 시공이 가능하게 하고 볼트의 각도까지 균일화게 되므로 수축팽창시에 서로 어긋남이 없이 정확한 수축팽창을 하게 하므로 다우웰 기능을 극대화시키고자 하였다. 또한 종래의 철물죠인트의 경우에는 전단부착을 위하여 강봉의 끝을 뭉툭하게 하여 보강하여 너트로 대체하였고 그것만으로는 응력이 큰 에지부에서 불충분하여 나사산을 갖고 있는 볼트를 사용하여 전길이에서의 부착을 크게 하여 내하력을 키우고자 하였다.

철판을 절곡하여 거푸집 및 보강 겸용으로 사용하고 절곡된 철판의 중앙이나 필요한 높이에 설계된 크기와 수량의 구멍을 뚫어 설치하고 철판 좌측에는 한쪽은 나사산을 가지고 다른쪽은 강봉형태의 볼트를 삽입하고 철판 우측에는 전체가 나사산을 가지고 있으나 철판과 닿는 부위쪽에는 내부가 비어있는 형태의 볼트를 반대편에서 들어온 강봉형태를 삽입시키어 연결하도록 하였다. 본 설치는 지그재그로 방향을 반대로 할 수 있고 또한 위 아래로 지그재그로 설치하여 상부의 모멘트와 하부의 모멘트 둘다 역할을 할 수 있다. 상부 하부 모멘트가 필요한 것은 주간에 콘크리트 상부의 온도가 높고 하부가 낮아 하부에서 수축이 되어 에지부분에서는 밑으로 휘게 되고 야간에는 상부가 온도가 낮고 하부가 온도가 높아 반대로 휘게 되므로 상하모멘트 모두를 갖게 하는 것이 필요하므로 상하로 지그재그로 할 필요도 있다. 또한 이 두 개의 볼트는 철판을 중심으로 일자로 연결되고 철판에 용접이 된 철판고정용 너트와 전단용 너트를 각각 갖게 하였다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 철물죠인트 및 이를 이용한 보강공법에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 사전에 철판을 가공할때 구멍을 미리 천공하고 볼트 등을 가공시에 정확한 수치에 의해서 가공을 하므로 현장에서 조립이 쉽고 매우 빠르다. 철물죠인트를 사용함에 의해 바닥슬라브의 에지나 코너부위에 상대적으로 큰힘이 작용하는 부분을 보강할 수 있고 강섬유나 구조용합성섬유 혹은 서로 혼합한 콘크리트에 의해 바닥슬라브의 강도를 보강할 수 있다. 따라서, 바닥슬라브 전체에 걸쳐 철근을 배근하지 않아도 되고, 상대적으로 바닥슬라브의 두께를 줄일 수 있게 된다.

바닥슬라브 전체에 걸쳐 철근을 배근하지 않아도 되므로 철근배근에 소요되는 작업시간을 제거할 수 있어 상대적으로 용이하게 바닥슬라브를 형성할 수 있게 된다.

그리고 강섬유나 구조용합성섬유 혹은 혼합섬유를 사용하므로 바닥슬라브의 두께를 줄일 수 있어 콘크리트를 형성하기 위한 재료의 소비량을 최소화할 수 있게 되어 공사기간을 단축하고 공사비를 절감할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 신축이음장치를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 철물신축이음장치의 바람직한 정면도
도 3은 본 발명에 의한 철물신축이음장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도
도 4는 철물 신축이음장치를 이용한 바닥슬라브 보강공법을 설명하기 위한 평면도.
도 5는 본 발명 실시예로서 1개 슬라브에 설치한 예
도 6a 본 발명 실시예를 구성하는 강섬유의 도
도 6b 본 발명 실시예를 구성하는 구조용합성섬유의 도

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 통형상을 이루게 형성되고 콘크리트 양쪽 슬라브 사이에 이를 연결해주는 철물죠인트 프레임과, 상기 프레임에 중간에 구멍을 뚫고 양쪽의 프레임과 해당 구멍을 관통하고 한쪽은 나사산을 가지고 다른쪽은 원형의 강봉형태를 가진 볼트와 이 강봉형태가 삽입될 수 있도록 일부가 속이 비고 외부가 나사산을 가진 볼트 그리고 양쪽 모두의 단면에는 전단용 너트가 채워지는 전단부착형 프레임과 양쪽 모두 철판과 맞닿은 곳에 용접하여 고정된 잠금용너트가 채워진 잠금형프레임으로 구성된다. 본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 콘크리트의 신축죠인트 역할, 하중전달 보강역할과 함께 콘크리트를 타설하는 단계에서 거푸집을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다. 상기 콘크리트에는 강섬유나 구조용합성섬유 혹은 혼합섬유가 포함된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 콘크리트를 타설할 때 원하는 높이를 따라 철물죠인트를 설치하는 것을 감안하여 지반을 형성하는 단계와 상기 단계에서 형성된 바닥에 버림콘크리트를 타설하는 단계와, 하중을 지지하는 바닥슬라브를 타설하기 위하여 일정한 높이의 철물죠인트를 배치하는 단계와 상기 철물죠인트가 배치된 버림콘크리트 상에 콘크리트를 일정 높이로 타설하는 단계를 포함하여 구성된다.

상기 콘크리트에는 강섬유나 구조용합성섬유 혹은 혼합섬유가 포함된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 바닥슬라브나 매트를 형성함에 있어서 보강을 최소화할 수 있으면서도 상대적으로 큰 응력이 작용하는 부분의 강도를 보강할 수 있으며 바닥슬라브의 콘크리트 두께를 최소화할 수 있게 된다.

이하 본 발명에 의한 철물죠인트의 바람직한 실시예 및 이를 이용한 보강공법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3a에는 본 발명 실시예의 철물죠인트가 정면으로 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 철물죠인트의 골격을 프레임(31)이 형성한다. 상기 프레임(31)은 일정한 높이의 철판을 상부는 일정한 높이를 절곡하여 상부 콘크리트 타설높이에 맞게 맞추고 하부는 일정한 높이를 절곡하여 하부를 지지하고 설수 있게 하였고 철판의 중앙이나 상부에 일정한 간격으로 보강강봉을 설치하는 데 전단을 위한 너트(33)와 보강 및 콘크리트 부착을 위한 나사산을 가지고 있으나 반대편에는 강봉형태로 가공된 볼트(32) 그리고 상기철판 프레임에 볼트를 고정시키기 위하여 철판에 용접하여 부착한 너트로 구성되고 반대편에는 전단을 위한 너트와 보강 및 콘크리트 부착을 위하여 나사산을 가지고 있으나 일부의 내부가 비어있어 반대쪽에서 들어온 강봉을 삽입하여 구성하고 철판과의 고정을 위한 너트와 콘크리트와의 전단접합을 위한 너트로 구성된다.

상기 철물죠인트는 양쪽슬라브의 맞닿은 면을 보강하기 위한 것으로서 양쪽슬라브가 수축시 서로 간격이 벌어짐을 허용하고 하중이 재하된 경우 한쪽에 재하된 하중을 접속된 슬라브에서도 하중을 지지하여 하중을 분산하는 효과가 커서 응력을 대폭으로 감소시키는 효과가 있어 단면을 대폭 감소시키는 역할을 한다. 보강볼트는 통상 1m 폭당 5개~10개 정도를 설치하고 양쪽을 합한 볼트의 총길이는 200~1000mm가 된다.

그리고, 상기 철물죠인트(30)는 상기 프레임(31)과 볼트(32)를 공장에서 미리 제작하여 사용한다. 상기 철물죠인트를 평면으로 도4a 로 다시 보면 철판(41)프레임과 한쪽에 나사산을 갖는 볼트(42)가 다른쪽에는 나사산이 없는 강봉(43) 그리고 이와 결합하는 일부가 속이 비어있는 나사산이 있는 볼트 (43)로 구성되고 각각의 슬라브에서 콘크리트와의 부착을 극대화하기 위한 전단용 너트( 47, 48) 그리고 이러한 다우웰을 철판프레임(41)에 고정하기 위하여 각각에서 고정용 너트 (45,46)를 사용하는 것으로 구성된다.

다음으로 상기 철물죠인트(30)를 사용하여 바닥슬라브나 매트를 보강하는 공법을 설명하기로 한다.

도 5에는 본 발명에 의한 철물죠인트 보강공법을 사용한 슬라브의 구성이 도시되어 있다. 이를 참고하여 슬라브 보강공법을 설명한다.

먼저, 건축물이 들어설 지반을 원하는 높이와 원하는 지내력까지 다짐작업을 실시한다. 다짐작업이 완료되면 비닐을 깔고 버림콘크리트를 타설한다. 이때 버림 콘크리트는 통상 12~18MPa 강도로서 50mm 정도의 두께로 타설한다. 설계에 따라 버림콘크리트 타설을 생략할 수 있다. 버림 콘크리트가 완성되면 철물죠인트를 설치하고 콘크리트의 움직임을 제어할 수 있는 구조용섬유를 넣은 콘크리트를 타설한다.

해당 슬라브 공법은 6m ~80m 의 장스판 슬라브에 적용한다.

21,24 : 콘크리트 부착용너트
22,23 : 철물 고정용너트
25: 콘크리트 부착용 다우웰강재로서 한쪽은 나사산을 갖고 있고 반대쪽은 강봉형태로 되어있는 볼트
26: 콘크리트 부착용 다우웰강재로서 강봉형태의 볼트가 삽입될 수 있도록 내부를 파낸 반 파이프 형식의 볼트
27: 절곡 철판

Claims (5)

1. 통형상을 이루고 있는 슬라브 연결 철물죠인트
2. 철물에 홀을 뚫고 그 홀에 한쪽은 나사산을 갖고 있으면서 반대쪽은 강봉형태를 갖는 볼트와 이의 결합이 될 수 있도록 일부가 속이 비어있고 바깥쪽 모든 길이는 나사산을 갖고 있는 볼트
   
3. 양쪽 끝단을 너트로 채워 콘크리트와의 전단부착을 극대화한 형태
4. 볼트의 위치를 상하로 하여 상하 모멘트 보강 형태
5. 상기 철물 죠인트들을 연결하여 하나의 슬라브 스팬을 형성시켜 죠인트 부위에서의 강도를 극대화시키고 내부에 강력한 앙카링을 가진 강섬유나 구조용합성섬유 혹은 혼합섬유를 포함하는 콘크리트를 타설하여 슬라브의 내하력을 증대시켜 단면을 줄일수 있도록 하는 슬라브보강공법
   
   
   
   

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