1. 플랫 슬래브 구조(Flat slab)

23년 4월 발생한 인천 검단신도시 아파트 주차장 붕괴사고로 전국이 떠들썩했습니다. 

이 사고로 인해 플랫 슬래브 구조방식이 이슈로 떠올랐고 왜 이러한 사고가 발생하였는지에 대해 플랫 슬래브 구조에 대해 알아보면서 살펴보겠습니다.

인천 검단신도시 아파트 주차장 붕괴사고(23.04)

우리나라에서 사용되는 철근 콘크리트 건축물은 대부분 기둥-보 구조로 되어있습니다. 그러나 최근 들어 건물의 고층화 및 대형화 추세에 따라 플랫 슬래브 구조(Flat Slab Structure)라는 새로운 형태의 구조 방식이 도입되고 있습니다.

 플랫 슬래브 구조는 기존의 기둥-보 구조와는 달리 바닥판 전체를 하나의 보로 간주하며, 그 위에 벽체나 지붕틀을 설치하는 구조방식입니다.

 이러한 플랫 슬래브 구조는 지진 발생 시에도 큰 하중을 견딜 수 있어 내진 설계 적용이 가능하다는 장점이 있다. 이번에는 플랫 슬래브 구조의 특징과 장단점 등을 살펴보겠습니다.

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1. 개요

플랫 슬래브 구조란 기둥 위에 보 없이 바닥판만을 설치하고 그 위에 다시 수평부재인 장선을 깐 다음 콘크리트를 타설함으로써 건물 전체를 일체화시킨 구조방식임.

>>플랫 슬래브 구조는 지진 발생 시 횡력에 취약하다는 단점이 있지만,

철근콘크리트구조 중 가장 경제적인 방식이기 때문에 최근에는 고층건물에도 많이 적용되고 있음.

플랫 슬래브 구조

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2. 설계 시 주의사항

일반적으로 플랫 슬래브 구조는 기둥-보 구조보다는 강도가 약하지만 보 없이 바닥판만으로 구성되어 있기 때문에 넓은 공간을 확보할 수 있고, 단면 크기 조절이 용이하며, 시공비가 적게 든다는 장점이 있음.

하지만 큰 하중을 받는 곳에는 사용하지 않는 것이 좋음.

특히 지진 발생 시 횡력에 대한 저항능력이 취약하기 때문에 내진설계 대상 건축물에서는 적용해서는 안됨.

 그리고 콘크리트 타설 후 거푸집 제거 작업 중 철근 노출 및 파손 가능성이 높아 숙련된 기술자가 필요함.

또 하나의 단점은 균열발생 빈도가 높다는 점이다.

>>따라서 이러한 문제점들을 고려하여 계획단계에서부터 철저한 검토가 이루어져야 함.

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3. 장단점

장점 : 바닥판 위에 보 없이 기둥만으로 구성된 건축구조로서 가장 단순한 구조이며 공장생산이 가능하고 시공성이 우수함.

단점 : 경제적인 이유로 많이 사용되고 있지만 내화성능 및 내진성능이 취약하며 층간소음 발생 우려가 큼.

>>이러한 단점을 보완하기 위해 최근에는 다양한 방법들이 연구되고 있음

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4. 시공법

일반적인 철근콘크리트구조에서는 기둥 및 보 주위에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설 하지만 플랫 슬래브 구조에서는 바닥판 위에 직접 콘크리트를 타설 하기 때문에 작업공간 확보 차원에서 철골보 또는 강관틀비계를 사용하지 않고 바로 동바리를 설치하거나 합판거푸집을 이용하기도 함.

일반철골조와는 달리 이음매 없는 일체형 부재이기 때문에 내화피복 두께 규정이 없어 화재 발생 시 연소 확대 방지를 위해 불연재료 이상의 재료로 마감해야 함.

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5. 시공 시 주의사항

1) 정확한 설계 및 계획 :  플랫 슬래브 구조의 성공적인 시공을 위해 정확한 설계 및 계획이 필수적임. 구조 설계와 디자인에 대한 명확한 이해와 건물의 특성에 따라 적절한 자재 및 시공 방법을 선택해야 함.

2) 수 지반 처리 : 플랫 슬래브 구조의 안정성을 확보하기 위해 기초 및 지반 처리에 특히 신경 써야 하고, 부지의 지반 특성을 분석하고, 필요한 경우 지반 보강 작업을 수행해야 함.

3) 철근 및 철근 바인더 :  철근 설정 및 바인딩이 플랫 슬래브 구조의 내구성 안전성에 큰 영향을 미침. 따라서 철근은 설계도에 따라 정확하게 배치하고, 철근바인더 작업은 꼼꼼하게 수행해야 함.

4) 콘크리트 품질관리 : 슬래브의 튼튼한 구조를 위해 콘크리트의 품질 관리가 중요함. 적절한 물량과 혼합비를 유지하고, 콘크리트의 빈 곳 없이 균일하게 타설 하여 건조 시 왜곡이 발생하지 않도록 주의해야 함.

5) 폼워크와 타설작업 : 강력하고 안정적인 폼워크 시스템이 필요하며, 이를 통해 콘크리트가 완전히 경화될 때까지 슬라브의 형태를 유지해야 함. 또한 콘크리트가 고르게 분포되도록 충분한 진동기를 사용하여 거품이 없는 타설 작업을 수행해야 함.

6) 안전 관리 : 플랫 슬래브 구조 시공 시 안전사고가 발생하지 않도록 충분한 안전장치와 규정을 마련하여 작업자들이 안전하게 작업할 수 있도록 해야 함.

7) 숙련된 기술자 및 시공팀 : 플랫 슬래브 구조의 시공은 전문적인 기술과 경험이 요구하기 때문에 숙련 기술자와 시공 팀이 참여하여 정확하고 안전한 시공이 가능하도록 조직해야 함.

>>이러한 점들을 지키지 않았기 때문에 붕괴 사고가 발생한 것임.

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6. 정리

구조물 건설 시 플랫 슬래브 공법(flat slab method)이란 바닥판 콘크리트 타설 후 거푸집을 제거하지 않고 그대로 양생 시키는 방법으로서 주로 공장에서 제작하여 현장에서는 조립만 하는 프리캐스트 방식 중 하나임.

이러한 플랫 슬래브 공법은 기존의 기둥-보 형식의 라멘조 건물과는 달리 부재 간의 접합부가 단순화되어 공기단축 및 공사비 절감 효과가 있음.

또한 철근콘크리트공사의 품질관리 측면에서도 유리함.

하지만 다른 공법에 비해 작업자의 숙련도가 요구되며, 특히 하부층에서의 진동발생 시 상부슬래브와의 마찰력 감소로 인해 균열 발생 가능성이 높음.

>>따라서 추후 플랫 슬래브 공법의 안전성에 관해 보다 많은 시공 사례와 연구가 이루어질 필요가 있음.