콘크리트 슬래브

Concrete slab
조립 중인 부유 슬래브, 거푸집이 아직 제자리에 있음
현수 슬래브 거푸집 및 철근, 콘크리트 주입 준비 완료.

콘크리트 슬래브는 현대 건축물의 일반적인 구조 요소로서, 주물 콘크리트로 만들어진 평평하고 수평적인 표면으로 구성되어 있다.일반적으로 100~500mm 두께의 강철 보강 슬래브는 바닥과 천장을 시공하는 데 가장 많이 사용되는 반면, 얇은 진흙 슬래브는 외부 포장 작업에 사용될 수 있다.([1][2]아래 참조).

많은 국내 및 산업용 건물에서는 기초 위에 지지되거나 지하에 직접 지지되는 두꺼운 콘크리트 슬라브가 1층 건축에 사용된다.이 슬래브는 일반적으로 지반형 또는 현수형으로 분류된다.슬래브는 기초 위에 직접 놓일 경우 접지력이 있고 그렇지 않을 경우 슬래브가 매달려 있다.[3]다층 건물의 경우 몇 가지 일반적인 슬래브 설계가 있다(자세한 유형은 § 설계 참조).

  • 리브와 블록이라고도 불리는 빔과 블록은 주로 주거용과 산업용 애플리케이션에 사용된다.이 슬래브 타입은 미리 응력된 보와 중공 블록으로 이루어져 있으며, 설정될 때까지 일시적으로 지지되며, 일반적으로 21일 후에 지지된다.
  • 크레인으로 현장 설치 및 프리캐스트되는 중공 코어 슬래브
  • 고층 건물과 초고층 건물에서는 강철 프레임 사이에 더 얇고 미리 주조한 콘크리트 슬래브가 슬링되어 각 층의 바닥과 천장을 형성한다.깁스인사이트 슬래브는 주택뿐 아니라 고층 건물과 대형 복합쇼핑몰에서도 사용된다.이러한 현장 슬래브는 셔터와 보강강을 사용하여 현장에 주조된다.

기술 도면에서는 철근 콘크리트 슬래브를 "r.c. 슬래브" 또는 "r.c."로 축약하는 경우가 많다.계산과 도면은 CAD 소프트웨어에서 구조 엔지니어가 하는 경우가 많다.

열성능

에너지 효율은 새로운 건물 건설의 주요 관심사가 되었으며, 콘크리트 슬래브의 보급은 에너지 낭비를 최소화하기 위해 그 열적 특성을 신중하게 고려해야 한다.[4]콘크리트는 상대적으로 열량이 높고 열전도체가 좋다는 점에서 석조제품과 열특성이 유사하다.

특수한 경우, 예를 들어 원자력 발전소의 Heatsink나 산업용 냉동기의 열 완충제처럼 콘크리트의 열적 특성이 채용되었다.[5]

열전도도

콘크리트 슬래브의 열전도율은 일반적으로 지면으로의 열전달과 관련하여 전도에 의한 고체 질량을 통한 열전달 속도를 나타낸다.열전도율 계수 k는 다른 요인 중에서도 콘크리트의 밀도에 비례한다.[4]전도성에 대한 주요 영향은 수분 함량, 골재 유형, 시멘트 유형, 성분 비율, 온도 등이다.이러한 다양한 요인은 k-값의 이론적 평가를 복잡하게 하는데, 이는 각 성분이 분리되었을 때 전도도가 다르고, 각 성분의 위치와 비율이 전체 전도도에 영향을 미치기 때문이다.이를 단순화하기 위해 골재 입자가 균질 시멘트에 매달려 있는 것으로 간주할 수 있다.캠벨 알렌과 쏜(1963)은 콘크리트의 이론 열전도도를 위한 공식을 도출했다.[5]실제로 이 공식은 거의 적용되지 않지만 이론적 사용과 관련이 있다.이후 발로르(1980년)는 전체 밀도 면에서 또 다른 공식을 개발했다.[6]그러나 이 연구는 속이 빈 콘크리트 블록에 관한 것이며 그 결과는 콘크리트 슬래브에 대해 검증되지 않았다.

k의 실제 값은 실제에 따라 크게 달라지며, 일반적으로 0.8~2.0Wm−1 K 사이에−1 있다.[7]이는 다른 재료와 비교할 때 상대적으로 높다. 예를 들어 목재의 전도도가 0.04 Wm−1 K만큼−1 낮을 수 있다. 열전도 효과를 완화하는 한 가지 방법은 절연재를 도입하는 것이다(§ 절연 참조).

열질량

두 번째 고려사항은 콘크리트 슬래브의 높은 열 질량이며, 이는 벽 및 바닥과 유사하게 적용되거나 열 봉투 내에서 콘크리트를 사용하는 모든 곳에 적용된다.콘크리트는 열량이 상대적으로 높아 주변 온도 변화에 반응하는 데 시간이 오래 걸린다는 의미다.[8]이는 슬래브를 포함한 건물 전체를 데우는 데 시간이 오래 걸리기 때문에 방들이 간헐적으로 가열되고 신속한 대응이 필요할 때 단점이다.그러나 높은 열량은 슬래브가 조절기 역할을 하는 일교차가 큰 기후에 유리해 낮에는 시원하고 밤에는 따뜻함을 유지한다.

일반적으로 콘크리트 슬래브는 R-값으로 암시하는 것보다 성능이 좋다.[4]R-값은 일정한 온도 조건에서 시험하기 때문에 열 질량을 고려하지 않는다.따라서 콘크리트 슬래브가 변동 온도에 노출되면 이러한 변화에 더 느리게 반응하며 많은 경우 건물의 효율을 높인다.[4]실제로 슬래브의 깊이와 구성 등 열 질량 효과에 기여하는 요인은 물론 방향, 창호 등 건물의 다른 특성도 다양하다.

열 질량은 열 확산성, 열 용량 및 절연과도 관련이 있다.콘크리트는 열 확산성이 낮고 열용량이 높으며, 열 질량은 단열재(예: 카펫)에 의해 부정적인 영향을 받는다.[4]

단열재

단열재 없이 지면에 직접 주조된 콘크리트 슬래브는 전도에 의한 상당한 양의 외부 에너지 전달을 유발하여 열 손실이나 원치 않는 열을 발생시킬 수 있다.현대 건축에서 콘크리트 슬래브는 확장된 폴리스티렌과 같은 단열재 층 위에 주조되며, 슬래브에는 바닥 밑 난방 파이프가 포함될 수 있다.[9]단, 실온으로 가열 또는 냉각되지 않은 아웃빌딩에서와 같이 절연되지 않은 슬래브에는 여전히 사용된다(§ 진흙 슬래브 참조).이 경우 슬래브를 골재 기질에 직접 주조하면 1년 내내 슬래브가 기질 온도에 가깝게 유지되며, 결빙과 과열을 모두 방지할 수 있다.

일반적인 절연 슬래브의 종류는 빔과 블록 시스템(위에서 언급함)으로 콘크리트 블록을 확장된 폴리스티렌 블록으로 교체하여 개조한다.[10]이는 절연 효과를 높일 뿐만 아니라 하중 지지 벽과 기초에 긍정적인 영향을 미치는 슬래브의 무게를 감소시킨다.

콘크리트 주입을 위한 거푸집 세트.
콘크리트가 거푸집에 쏟아졌다.이 슬래브는 지반으로 되어 있고 철근으로 보강되어 있다.

디자인

지반베어링 슬래브

참고 항목:경사로의 얕은 기초 § 슬래브

"온그라운드" 또는 "슬래브 온 그레이드"라고도 알려진 지반형 슬래브는 일반적으로 국내 및 일부 상업용 바닥에서 사용된다.비활성토와 경사가 적은 현장에 경제적이고 신속한 공사 방식이다.[11]

지반 슬래브의 경우, 점토와 같은 일부 토양은 너무 역동적이어서 전체 면적에 걸쳐 슬래브를 일관되게 지지할 수 없기 때문에 토양 유형 주위에 슬래브를 설계하는 것이 중요하다.이로 인해 균열과 변형이 발생하여 벽면 스터드와 같이 바닥에 부착된 부재의 구조적 결함으로 이어질 수 있다.[11]

콘크리트를 붓기 전에 부지를 평평하게 하는 것은 중요한 단계인데, 경사진 지반이 콘크리트를 고르지 않게 경화시키고 미분 팽창의 원인이 되기 때문이다.어떤 경우에는 자연 경사진 부지가 단순히 오르막 부지의 토사를 제거함으로써 수평을 이루기도 한다.부지가 더 유의한 등급의 경우, 높은 지반의 토양을 제거하고, 낮은 지반에는 충진(충진)을 쌓는 '절토와 충진' 방식의 후보지가 될 수 있다.[12]

내리막 쪽을 채우는 것 외에, 슬래브의 이 부분은 지면으로 확장되는 콘크리트 교각에서 지지될 수 있다.이 경우 슬래브의 사중량이 교각으로 지지되기 때문에 채우기 재료는 구조적으로 덜 중요하다.단, 양생 콘크리트와 철근 배근을 지지하기 위해서는 충전재가 여전히 필요하다.

충전 방법에는 제어된 충전재와 압연 충전재가 있다.[12]

  • 제어 충전: 충전재는 진동 플레이트 또는 롤러에 의해 여러 층으로 압축된다.모래는 약 800 mm 깊이의 영역을 채우며, 진흙은 400 mm 깊이의 영역을 채우는 데 사용될 수 있다.그러나 점토는 모래보다 훨씬 반응성이 높기 때문에 좀 더 아끼고 신중하게 사용해야 한다.점토는 균질하게 만들기 위해 압축하는 동안 촉촉해야 한다.[12]
  • 압연 충진: 충전은 굴착기에 의해 반복적으로 압축되지만, 이 압축 방법은 진동기나 롤러에 비해 효과가 적다.따라서, 최대 깊이에 대한 규제는 일반적으로 더 엄격하다.

적절한 강도를 얻기 위해서는 지반 콘크리트의 적절한 경화가 필요하다.(일부 부유 슬래브처럼 프리캐스트가 아닌) 현장 주입이 불가피하기 때문에 양생 공정을 최적화하기 위한 조건 제어가 어려울 수 있다.이것은 보통 플라스틱(임시적)이나 액체 화합물(영구적) 중 하나의 막에 의해 보조된다.[13]

지반 지지 슬래브는 대개 어떤 형태의 보강으로 보충되는데, 흔히 강철 철근이다.단, 콘크리트 도로와 같은 일부의 경우, 적절히 공학적(아래 참조)된 경우, 비강제 슬래브를 사용하는 것이 허용된다.

부유 슬래브

부유 슬래브의 경우 강도 대 중량 비율을 개선하기 위한 여러 설계가 있다.모든 경우 상단 표면은 평평하게 유지되고 하단부는 다음과 같이 변조된다.

  • 골판지 슬래브는 콘크리트를 더 흔히 데크업이라고 부르는 골판지 강판에 부을 때 설계된다.이 강철 트레이는 슬래브의 강도를 향상시키고 슬래브가 자체의 무게로 휘어지는 것을 방지한다.골절은 한 방향으로만 진행된다.
  • 갈비뼈 슬라브는 한 방향으로 훨씬 더 강한 힘을 준다.이는 교각이나 기둥 사이에 하중을 견디는 콘크리트 빔과 수직 방향으로 가는 더 얇고 일체형 리브를 사용하여 달성된다.목공에서 유추하는 것은 비어와 조이스트의 하위층일 것이다.리브 슬래브는 골판지나 평판 슬래브에 비해 하중 비율이 높지만 와플 슬래브에 비해 떨어진다.[14]
  • 와플 슬래브는 슬래브 아래의 오목한 세그먼트의 행렬을 사용하여 양방향에 힘을 더한다.[15]이는 지반베어링 버전인 와플 슬래브 파운데이션에서 사용하는 원리와 동일한 원리다.와플 슬래브는 보통 동등한 강도의 늑골 슬래브보다 더 깊으며, 따라서 더 무겁기 때문에 더 강한 기초가 필요하다.그러나 진동 저항과 토양 이동에 중요한 특징인 2차원에서 기계적 강도를 증가시킨다.[16]
다층 건물에 사용된 와플 슬래브의 노출된 밑면

비강제 슬래브

비강제 슬래브 또는 "플레인"[17] 슬래브는 드물게 사용되며, 한 가지 예외는 진흙 슬래브(아래 참조)이다.그것들은 한때 미국에서 흔했지만, 강화된 지반 지지 슬래브의 경제적 가치는 많은 엔지니어들에게 더 매력적이 되었다.[9]철근 배근 없이 이들 슬래브의 전체 하중은 콘크리트의 강도에 의해 지지되며, 이것이 활력소가 된다.그 결과, 정적 또는 동적 하중에 의해 유발되는 응력은 균열을 방지하기 위해 콘크리트의 휨 강도 한계 내에 있어야 한다.[18]비보강 콘크리트는 상대적으로 장력이 매우 약하므로 반응성 토양, 풍력 상승, 열팽창, 균열 등에 의한 인장응력의 영향을 고려하는 것이 중요하다.[19]압착되지 않은 슬래브의 가장 일반적인 용도 중 하나는 콘크리트 도로다.

진흙 슬래브

랫드 슬래브라고도 하는 진흙 슬래브는 보다 일반적인 부유 슬래브 또는 접지력 슬래브(보통 50~150mm)보다 얇으며, 일반적으로 보강재가 없다.[20]따라서 하위 플로어, 크롤 스페이스, 경로, 포장 및 수평 조정 표면과 같은 임시 또는 저사용 목적에 맞게 경제적이고 설치가 용이하다.[21]일반적으로 평평하고 깨끗한 표면을 필요로 하는 용도에 사용할 수 있다.여기에는 더 큰 구조 슬래브의 베이스 또는 "하위 슬래브"로 사용하는 것이 포함된다.울퉁불퉁하거나 가파른 표면에서는 철근과 방수막을 설치할 수 있는 평면을 제공하기 위해 이 준비조치가 필요하다.[9]이 어플리케이션에서 진흙 슬래브는 플라스틱 바 의자가 부드러운 표토 속으로 가라앉는 것을 방지하는데, 이것은 강철의 불완전한 커버로 인해 폭음을 야기할 수 있다.때때로 진흙 슬라브는 굵은 골재 대신 쓰일 수도 있다.진흙 판은 일반적으로 표면이 적당히 거칠고, 부유물로 마감된다.[9]

진흙 슬래브 주입을 위한 기판 및 철근 준비

지지 축

편도 슬래브

단방향 슬래브는 짧은 축에만 모멘트저항보강이 있으며, 긴 축의 모멘트가 무시할 수 있을 때 사용한다.[22]그러한 설계에는 골판 슬래브와 늑골 슬래브가 포함된다.비보강 슬래브는 반대쪽 두 면에서만 지지되는 경우(즉, 한 축에서 지지되는 경우) 단방향으로 간주할 수 있다.단방향 보강 슬래브는 하중 유형에 따라 2방향 비보강 슬래브보다 강할 수 있다.

단방향 슬래브의 보강 요건 계산은 극도로 지루하고 시간이 많이 소요될 수 있으며, 최상의 설계를 완전히 확신할 수는 없다.[citation needed]사소한 사업 변경이라도 보강 요건을 다시 계산해야 할 수 있다.단방향 슬래브의 구조 설계 시 고려해야 할 요인은 다음과 같다.

  • 부하계산
  • 벤딩 모멘트 계산
  • 허용 가능한 굴곡 깊이 및 편향
  • 철근의 종류 및 분포

양방향 슬래브

2방향 슬래브에는 양방향으로 보강에 저항하는 모멘트가 있다.[23]이것은 무거운 하중, 진동 저항, 슬래브 아래의 간격 또는 기타 요소와 같은 적용 요건으로 인해 구현될 수 있다.단, 2방향 슬래브의 요건을 지배하는 중요한 특성은 두 수평 길이의 비율이다. : < 2} 서 은(는) 짧은 이고l y {\{은(는) 긴 치수라면 설계 시 양방향의 모멘트를 고려해야 한다.[24]즉 축비가 2보다 크면 2방향 슬래브가 필요하다.

비보강 슬래브는 양쪽 수평 축에서 지지되는 경우 양방향이다.

건설

콘크리트 슬래브는 미리 조립(예비)하거나 현장에서 시공할 수 있다.

조립식

조립식 콘크리트 슬래브는 공장에서 제작되어 현장으로 운반되며, 강철 또는 콘크리트 빔 사이에 제자리에 내려질 준비가 되어 있다.그들은 (공장에서), 사후 (현장에서) 스트레스를 받거나, 또는 스트레스를 받지 않을 수 있다.[9]벽 지지 구조물을 정확한 치수로 제작하지 않으면 슬래브가 맞지 않을 수 있다.

현장

현장 콘크리트 슬래브는 습식 콘크리트를 붓는 복싱의 일종인 거푸집을 이용해 건물 부지에 지어진다.슬래브를 보강할 경우 철근 또는 금속 막대는 콘크리트를 주입하기 전에 거푸집 안에 위치시킨다.[25]플라스틱 테이프가 부착된 금속이나 플라스틱 바의자는 철근의 밑부분과 옆부분을 막아 콘크리트가 설치되면 철근의 전체를 감싸는 데 사용된다.이 개념은 콘크리트 표지로 알려져 있다.지반 지지 슬래브의 경우, 형태는 지면에 밀어넣은 측면 벽으로만 구성될 수 있다.매달린 슬래브의 경우 거푸집은 트레이처럼 형성되며 콘크리트가 굳을 때까지 종종 임시 비계에 의해 지지된다.

조형물은 나무 판자와 판자, 플라스틱 또는 강철로 만들어진다.상업용 건물 부지에서는 플라스틱과 철강이 노동력을 절약하면서 인기를 얻고 있다.[26]예를 들어, 구체적인 정원 길을 만들 때, 저예산이나 소규모 일자리에서는 나무 판자가 매우 흔하다.콘크리트가 굳어진 후에는 목재를 제거하거나 영구적으로 남겨둘 수 있다.

어떤 경우에는 거푸집이 필요하지 않다. 예를 들어 벽돌이나 블록 기초 벽으로 둘러싸인 지반 슬라브는 벽이 트레이의 측면 역할을 하고 하드코어(고무)는 기초 역할을 한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Garber, G. 콘크리트 바닥의 설계 및 시공2부.암스테르담:버터워스 하이네만, 2006년 47년 인쇄
  2. ^ 던컨, 체스터 1세건축가와 엔지니어를 위한 토양과 재단뉴욕: 반 노스트와 라인홀드, 1992. 299.인쇄하다
  3. ^ "Ground slabs - Introduction". www.dlsweb.rmit.edu.au. Retrieved 2017-12-07.
  4. ^ a b c d e Cavanaugh, Kevin; et al. (2002). Guide to Thermal Properties of Concrete and Masonry Systems: Reported by ACI Committee 122. American Concrete Institute.
  5. ^ a b Campbell-Allen, D.; Thorne, C.P. (March 1963). "The thermal conductivity of concrete". Magazine of Concrete Research. 15: 39–48. UDC 691.32.001:536.21:691.322.
  6. ^ Valore, R.C., Jr. (February 1980). "Calculation of U-values of Hollow Concrete Masonry". Concrete International. 2: 40–63.
  7. ^ Young, Hugh D. (1992). "Table 15.5". University Physics (7th ed.). Addison Wesley. ISBN 0201529815.
  8. ^ Sabnis, Gajanan M.; Juhl, William (2016). "Chapter 4: Sustainability through Thermal Mass of Concrete". Green Building with Concrete: Sustainable Design and Construction (2nd ed.). Taylor & Francis Group. ISBN 978-1-4987-0411-3.
  9. ^ a b c d e Garber, George (2006). Design and Construction of Concrete Floors (2nd ed.). Amsterdam: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-6656-5.
  10. ^ "Thermal Insulation of Floors" (PDF). Dow Construction Products. p. 11. Retrieved 9 May 2019.
  11. ^ a b McKinney, Arthur W.; et al. (2006). Design of Slabs-on-Ground: Reported by ACI Committee 360 (PDF). American Concrete Institute.
  12. ^ a b c Staines, Allan (2014). The Australian House Building Manual. Pinedale Press. pp. 40–41. ISBN 978-1-875217-07-6.
  13. ^ "Concrete in Practice 11 - Curing In-Place Concrete" (PDF). Engineering.com. National Ready Mixed Concrete Association. Archived from the original (PDF) on 4 April 2019. Retrieved 4 April 2019.
  14. ^ "Ribbed Slabs Datasheet" (PDF). Kaset Kalip. Archived from the original (PDF) on 29 March 2018. Retrieved 4 April 2019.
  15. ^ "Ribbed and waffle slabs". www.concretecentre.com. Retrieved 2019-04-04.
  16. ^ Concrete Framed Buildings: A Guide to Design and Construction. MPA The Concrete Centre. 2016. ISBN 1-904818-40-4.
  17. ^ Garrison, Tim (19 February 2014). "Clearing the confusion on 'plain concrete'". Civil & Structural Engineer. Archived from the original on 8 May 2019. Retrieved 8 May 2019.
  18. ^ Walker, Wayne. "Reinforcement for slabs on ground". Concrete Construction. Retrieved 8 May 2019.
  19. ^ "Rupture depth of an unreinforced concrete slab on grade" (PDF). Aluminium Association of Florida, Inc.
  20. ^ Arcoma, Peter. "What is a mud slab?". Builder-Questions.com. Retrieved 8 May 2019.
  21. ^ Postma, Mark; et al. "Floor Slabs". Whole Building Design Guide. National Institute of Building Sciences. Retrieved 8 May 2019.
  22. ^ Gilbert, R. I. (1980). UNICIV Report 211 (PDF). University of New South Wales.
  23. ^ Prieto-Portar, L. A. (2008). EGN-5439 The Design of Tall Buildings; Lecture #14: The Design of Reinforced Concrete Slabs (PDF). Archived from the original (PDF) on 2017-08-29. Retrieved 2019-04-04.
  24. ^ "What is the difference between one way and two way slab?". Basic Civil Engineering. 16 June 2019. Retrieved 8 July 2019.
  25. ^ Concrete Basics: A Guide to Concrete Practice (6th ed.). Cement Concrete & Aggregates Australia. 2004. p. 53.
  26. ^ Nemati, Kamran M. (2005). "Temporary Structures: Formwork for Concrete" (PDF). Tokyo Institute of Technology. Archived from the original (PDF) on 12 July 2018. Retrieved 4 April 2019.

외부 링크