이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하에서는 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 제1 실시예를 도 2 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 스페이서 및 이를 이용한 슬래브 구조체를 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 스페이서 및 끼움틀을 도시한 사시도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 스페이서 및 끼움틀을 도시한 부분 확대도, 도 5 및 도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 스페이서를 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬래브 구조물은 슬래브 층 내부에 스페이서(10) 및 스페이서 끼움틀(20)을 포함한다. 콘크리트 내부에 스페이서(10)를 삽입함으로써 콘크리트 사용량을 절감할 수 있으며, 스페이서 끼움틀(20)은 스페이서(10)를 고정 지지하고 스페이서 사이의 간격을 유지하는 역할도 수행한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스페이서(10)는 다양한 재질의 재료가 사용될 수 있다. 스페이서(10)는 일반적으로 PP나 PE 계열의 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 나무로 구성된 합판, 알루미늄이 포함된 금속, 스티로폼 등도 사용 가능하다. 이와 달리 다양한 재료가 사용될 수도 있다.

또한, 스페이서(10)는 도 5에 도시된 것처럼 일정한 두께를 가지고 내부가 비어 있는 중공 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 스페이서(10)는 상하로 분할하여 제작 가능하며 상하 부분을 서로 맞대고 열용착 등의 방법에 의해 서로 접합함으로써 내부가 빈(void) 공간을 가진 중공을 형성할 수 있다. 이와 달리 스페이서(10)는 다른 방법에 의해 제조될 수도 있다는 점이 이해될 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 끼움틀(20)은 스페이서(10)를 고정시키고 스페이서의 간격을 일정하게 유지하는 역할을 하며, 상부 선부재(21), 하부 선부재(22), 연결 선부재(23)를 포함할 수 있다.

상부 선부재(21)는 스페이서의 상부에 배치되어 있으며 하부 선부재(22)는 스페이서의 하부에 상부 선부재(21)와 평행하게 배치된다. 연결 선부재(23)는 하부 선부재(22) 및 상부 선부재(21)와 직교하게 배치되어 하부 선부재 및 상부 선부재를 연결 지지한다. 상부 선부재(22)는 하나 또는 두 개 이상의 선부재가 사용될 수 있다.

끼움틀(20)의 연결 선부재(23)는 하면이 개방된 'ㄷ'자 형상으로 이루어져 있으며, 개방된 하면부의 폭이 상면부의 폭보다 더 넓게 형성되어 있기 때문에 스페이서(10)는 하면으로부터 상면 방향으로 끼워지는 것이 바람직하다. 이때, 스페이서(10)는 끼움틀(20)의 복수의 연결 선부재(23) 사이에 끼워져서 고정된다.

이와 같이 구성됨으로써, 스페이서(10)의 끼움틀(20)은 여러 개의 스페이서(10)를 고정하고 간격을 유지하는 것이 가능하게 된다.

끼움틀(20)과 스페이서(10)는 별도로 제작된 뒤 건설 현장에서 서로 결합하여 사용할 수도 있으며, 미리 결합되어 현장에서 시공될 수도 있다.

도 2에 도시된 것처럼, 끼움틀(20)과 스페이서(10)의 상부 및 하부에는 철근(200)이 배치되고, 스페이서(10), 끼움틀(20), 철근(200) 사이에는 콘크리트(100)가 일정 두께로 타설된다. 철근(200)은 상부철근과 하부철근으로 나누어 입체적으로 다양하게 배치될 수 있다. 스페이서(10)가 콘크리트(100) 사이에 배치됨으로써 콘크리트 타설량을 줄일 수 있으며, 원가 절감에도 기여할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 개방형 스페이서(10)의 수평 방향(X)으로 절단한 단면은 원형 형상이며, 그 지름은 A가 된다.

도 5에 도시된 것처럼, 개방형 스페이서의 상면과 하면은 편평하고, 수평 방향(X)으로의 지름(A)은 동일한 길이가 된다. 즉, 상면과 하면 지름은 동일한 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 개방형 스페이서(10)의 상면 및 측면은 폐쇄되어 있으며 하면은 개방되어 있음으로써, 스페이서(10)가 바닥면에 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

상면과 하면 지름이 동일한 원기둥 형상으로 구성됨으로써, 슬래브 층의 콘크리트 타설량을 많이 줄일 수 있게 된다. 또한, 하면을 개방형으로 구성함으로써 콘크리트 타설시 눕혀지거나 이동하지 않고 원하는 자리에 고정적으로 설치하는 것이 가능하게 된다.

이때, 개방형 스페이서(10)의 상면과 측면 사이 모서리(10d)는 서로 직각으로 형성될 수도 있으며 라운딩되어 형성될 수도 있다. 스페이서(10)의 상면 모서리(10d)를 라운딩함으로써 제작시 안정성을 도모하고 힘을 분산시켜 변형이 발생하는 것도 방지하게 된다.

또한, 개방형 스페이서(10)의 상면에는 소정 크기의 상면 구멍(10a)이 형성될 수 있다. 공기 구멍(10a)은 열팽창에 의한 손상을 방지하며, 생산 및 보관의 편의성을 높이고 시공 후의 구조적 안전성이 보장되게 한다.

스페이서의 구멍(10a) 둘레에는, 도 5에 도시된 것처럼, 외부로 튀어나온 돌출부(10b)가 형성되는 것이 바람직하다. 돌출부(10b)가 형성됨으로써 구멍 내부로 콘크리트가 들어가는 것을 방지하며, 소음, 진동 효과를 감소시키는 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기 개방형 스페이서(10)의 측면에는 하나 이상의 측면 구멍(10c)이 형성될 수도 있다. 측면 구멍(10c)이 형성됨으로써 공기가 더욱 용이하게 순환될 수 있으며 이를 통해 스페이서의 구조적 안정성이 더욱 보장될 수 있다.

이때, 개방형 스페이서(10)는 하면으로부터 상면까지의 수직방향 길이(B)는 하면의 수평방향 길이(A)의 0.3 내지 5배인 것이 바람직하다. 스페이서의 수평방향 길이(A), 즉 지름(A)은 일반적으로 270mm가 많이 사용되며 수직방향 길이(B)는 일반적으로 110mm 내지 440mm가 많이 사용된다. 이와 달리 지름이 커지거나 작아질 수 있으며 이에 따라 높이도 달라질 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 것처럼, 스페이서(10)는 상면 지지프레임(11)이 배치될 수도 있다. 스페이서(10)의 상면 지지프레임(11)은 스페이서의 상면에 원형 형상으로 형성되고 일정 두께로 외부를 향해 볼록하게 튀어나와 있는 형태로 구성되어 있다. 상면 지지프레임(11)은 콘크리트의 자중으로 인한 힘을 스페이서(10)에서 지지하게 하고 스페이서 형상을 유지시키는 역할을 한다. 본 실시예와는 달리 상면 지지프레임(11)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 것처럼, 스페이서(10)는 측면 지지프레임(12)이 배치될 수도 있다. 스페이서(10)의 측면 지지프레임(12)은 스페이서의 측면에 원주면을 따라 일정 두께로 외부를 향해 볼록하게 튀어나와 있는 형태로 구성되어 있다. 측면 지지프레임(12)은 콘크리트의 자중으로 인한 힘을 스페이서(10)에서 지지하게 하고 스페이서 형상을 유지시키는 역할을 한다. 본 실시예와는 달리 측면 지지프레임(12)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.

다음으로, 제2 실시예를 도 7 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사다리꼴 스페이서 및 끼움틀을 도시한 사시도, 도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사다리꼴 스페이서를 도시한 수직 및 수평 단면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 개방형 스페이서(30)의 수평 방향(X)으로 절단한 단면은 원형 형상이며, 그 지름은 A가 된다.

도 7 및 도 8에 도시된 것처럼, 개방형 스페이서(30)의 상면과 하면은 편평하고, 상면의 수평 방향(X)으로의 지름(A)은 하면의 수평방향(X)으로의 지름(A)보다 작은 사다리꼴 형상으로 이루어져 있다. 이때, 개방형 스페이서(30)의 상면과 측면은 폐쇄되어 있으며 하면은 개방되어 있다.

상면 지름을 하면 지름보다 더 작은 사다리꼴 형상으로 구성함으로써, 콘크리트 타설시 눕혀지거나 이동하지 않고 원하는 자리에 안정적으로 설치하는 것이 가능하게 된다.

본 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 개방형 스페이서(30)는 일반적으로 PP나 PE 계열의 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 나무로 구성된 합판, 알루미늄이 포함된 금속, 스티로폼 등도 사용 가능하다.

또한, 개방형 스페이서(30)의 상면과 측면 사이 모서리(30d)는 서로 직각으로 형성될 수도 있으며 라운딩되어 형성될 수도 있다.

또한, 개방형 스페이서(30)는 상면 구멍(30a), 돌출부(30b), 측면 구멍(30c)이 형성될 수 있으며, 공기가 순환되게 하는 역할을 하는 것은 위에서 설명한 내용과 동일하다.

또한, 개방형 스페이서(30)는 상면 지지프레임(31)과 측면 지지프레임(32)이 형성될 수 있다. 이때, 개방형 스페이서(30)는 하면으로부터 상면까지의 수직방향 길이(B)는 하면의 수평방향 길이(A)의 0.3 내지 5배인 것이 바람직하다.

다음으로, 제3 실시예를 도 10 내지 도 12를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 반구형 스페이서 및 끼움틀을 도시한 사시도, 도 11 및 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반구형 스페이서를 도시한 수직 및 수평 단면도이다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 개방형 스페이서(50)는 수평방향(X)으로 절단한 단면은 원형 형상으로 이루어져 있다.

도 11에 도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 개방형 스페이서(50)의 수평 방향(X)으로 절단한 단면은 원형 형상이다. 개방형 스페이서(50)는 상면이 볼록한 돔 또는 반구 형상으로 이루어질 수 있다. 이때, 개방형 스페이서(50)의 상면은 폐쇄되어 있으며 하면은 개방되어 있는 것이 바람직하다.

개방형 스페이서(50)를 볼록한 돔 또는 반구 형상으로 구성함으로써, 콘크리트 타설시 눕혀지거나 이동하지 않고 원하는 자리에 안정적으로 설치하는 것이 가능하게 된다.

본 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 개방형 스페이서(50)는 일반적으로 PP나 PE 계열의 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 나무로 구성된 합판, 알루미늄이 포함된 금속, 스티로폼 등도 사용 가능하다.

또한, 개방형 스페이서(50)는 상면 구멍(50a), 돌출부(50b), 측면 구멍(50c)이 형성될 수 있으며, 공기가 순환되게 하는 역할을 하는 것은 위에서 설명한 내용과 동일하다.

또한, 개방형 스페이서(50)는 상면 지지프레임(51)과 측면 지지프레임(52)이 형성될 수 있다. 이때, 개방형 스페이서(50)는 하면으로부터 상면까지의 수직방향 길이(B)는 하면의 수평방향 길이(A)의 0.3 내지 5배인 것이 바람직하다.

다음으로, 제4 실시예를 도 13 내지 도 18을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 혼합형 스페이서 및 끼움틀을 도시한 사시도, 도 14 내지 도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 혼합형 스페이서 및 연결부재를 도시한 사시도, 도 17 및 도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 혼합형 스페이서를 도시한 수직 및 수평 단면도이다.

도 17 및 도 18에 도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 개방형 스페이서(70)의 수평방향(X)으로 절단한 단면은 원형 형상으로 이루어져 있다. 이때, 개방형 스페이서(70)는 볼록한 돔 또는 반구 형상의 반구부(B2) 및 상기 반구부의 아래에 연결되며 수직 방향(Y)으로 절단한 단면은 사다리꼴 형상인 사다리꼴부(B1)를 포함한다. 본 실시예는 제2 실시예와 제3 실시예를 조합한 형태의 스페이서에 관한 것이다.

반구부(B2)에는, 도 13에 도시된 것처럼, 서로 교차되고 일정 두께로 외부로 돌출된 지지 프레임(70b)이 형성될 수 있다. 또한, 사다리꼴부는, 상면의 수평방향(X)으로의 지름(A)이 하면의 수평방향(X)으로의 지름(A)보다 더 작은 사다리꼴 형태로 구성되어 있다. 이때, 개방형 스페이서(70)의 하면은 개방되어 있는 것이 바람직하다.

개방형 스페이서(70)의 상부는 볼록한 형상으로 하고 하부는 사다리꼴 형상으로 구성함으로써, 콘크리트 타설시 눕혀지거나 이동하지 않고 원하는 자리에 안정적으로 설치하는 것이 가능하게 된다.

본 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 개방형 스페이서(70)는 일반적으로 PP나 PE 계열의 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 나무로 구성된 합판, 알루미늄이 포함된 금속, 스티로폼 등도 사용 가능하다.

또한, 개방형 스페이서(70)는 상면 구멍(70a)이 형성될 수 있으며, 공기가 순환되게 하는 역할을 하는 것은 위에서 설명한 내용과 동일하다.

이때, 개방형 스페이서(70)는 하면으로부터 상면까지의 수직방향 길이(B)는 하면의 수평방향 길이(A)의 0.3 내지 5배인 것이 바람직하다

한편, 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 개방형 스페이서(70)의 측면에는, 원주면을 따라 일정한 깊이의 홈(71)이 형성될 수 있다. 이때, 개방형 스페이서(70)의 측면에 형성된 홈(71)에는 일정 간격을 두고 관통 구멍(72)이 형성될 수 있다. 관통 구멍(72)은 후술하는 연결부재(80)를 스페이서와 고정되도록 하는 역할을 수행한다. 관통 구멍(72)은 사각 형상일 수 있으며, 원형이나 다른 형상으로 구성될 수도 있다.

개방형 스페이서의 측면 홈(71)에 형성된 관통 구멍(72)에는 'ㄷ'자 형상의 연결부재(80)가 결합될 수 있다. 도 15 및 도 16에 도시된 것처럼, 연결부재(80)는 'ㄷ'자 형상으로 이루어져 있으며 상면(82) 및 측면(81)으로 구성되어 있다.

도 14에 도시된 것처럼, 연결부재(80)를 두 개의 스페이서의 홈(71)에 형성된 관통구멍(72)에 끼움으로써 개방형 스페이서를 안정적으로 고정할 수 있게 된다.

다음으로 도 19를 참조하여 제5 실시예를 구체적으로 설명하기로 한다.

도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 하면 지지형 스페이서를 도시한 수직 단면도이다.

도 19에 도시된 것처럼, 개방형 스페이서(10)는 개방되어 있는 하면 내부를 향해 돌출 형성된 하면 지지부(10e)를 더 포함할 수 있다. 스페이서의 측면으로부터 개방되어 있는 하면 내부를 향한 하면 지지부(10e)가 형성됨으로써 콘크리트 타설시 안정적으로 위치를 고정할 수 있게 된다. 개방향 스페이서의 하면 지지부(10e)는 본 실시예에서 도시한 형태의 스페이서 이외에 다양한 형상의 스페이서에 사용될 수 있다.

다음으로는 도 20 내지 도 24를 참조하여 본 발명에 따른 개방형 스페이서를 사용함으로써 도출되는 효과를 설명하기로 한다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 구조체 및 스페이서를 도시한 단면도, 도 21 및 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브에 있어서 스페이서를 삽입한 상태와 제거한 상태를 도시한 사시도, 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서의 높이에 따른 수직 단면을 도시한 다이어그램, 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서를 포함한 슬래브를 건축물에 시공한 상태를 도시한 평면도이다.

도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 스페이서(10)를 사용한 상태와 제거한 상태를 비교하면 콘크리트(100)의 사용량이 절감됨을 명확히 알 수 있다.

스페이서를 사용한 상태를 도시한 단면도가 도 20에 도시되어 있다. 스페이서(10)가 차지하는 부피만큼은 콘크리트(100)가 타설되지 않음으로써 콘크리트 사용량 및 무게를 절감할 수 있게 된다.

이를 구체적으로 살펴보면, 스페이서(10)가 삽입된 경우에는 스페이서(10)의 부피만큼 콘크리트 사용량이 절감된다. 만약 600mm 두께의 슬래브 층에 콘크리트를 타설한다고 가정하면, 스페이서(10)가 삽입되지 않은 경우에는 전체 두께인 600mm 에 콘크리트가 타설되어야 하는 반면 스페이서(10)를 삽입한 경우에는 스페이서(10)의 부피로 인해 대략 400mm 두께 정도의 콘크리트가 타설되면 된다. 즉, 스페이서가 삽입되지 않은 경우의 콘크리트 두께 600mm에 비해 약 30% 정도의 콘크리트 타설양이 줄어듦을 알 수 있다.

도 23에 도시된 바와 같이 스페이서(10)의 지름과 수직 방향 높이를 변화시키더라도 콘크리트 타설량이 10% 내지 50% 절감된다.

한편, 스페이서(10)가 삽입된 경우와 삽입되지 않은 경우의 강성을 비교해 보면, 스페이서를 삽입한 슬래브 구조체와 동일한 강성을 갖는 등가강성의 슬래브 두께는 단면 2차 모멘트를 이용해서 도출할 수 있다. 스페이서를 삽입한 슬래브 구조체의 경우에 전체가 콘크리트로 채워진 슬래브와 비교하여 강성에도 큰 차이가 발생하지 않게 된다.

이는 스페이서(10)를 삽입한 슬래브 구조체가 H빔의 형태와 유사한 형태를 갖기 때문이다. 즉, 스페이서(10)의 공간을 제외하면 도 20에 도시된 단면은 대략 H빔의 형태가 되며, 이는 재료를 최대한 줄이면서 강성을 확보하는 구조가 된다.

이와 같이, 세로 방향으로 길이가 긴 스페이서를 콘크리트 내부에 삽입함으로써 콘크리트 무게 및 사용량은 크게 절감할 수 있는 반면에 콘크리트 강성은 크게 차이가 나지 않는 슬래브 구조체를 제작 및 시공할 수 있음을 알 수 있다.

도 24에는 주상복합 건물에 스페이서가 삽입된 슬래브 구조체가 설치된 평면도가 도시되어 있다. 이와 같이 전체 바닥 면을 콘크리트로 타설하지 않고 스페이서를 이용해 콘크리트 두께 및 사용량을 줄임으로써 이산화탄소의 배출량도 크게 절감할 수 있게 된다.