합성슬래브(Half Slab)

왜 배우는가: 합성슬래브(Half Slab)는 공장에서 만든 반(半)PC 판을 현장 타설과 일체화하는 바닥구조로, 거푸집·동바리를 줄이면서도 구조 성능을 확보하는 방식이다. 전단·일체성 확보는 시험에서 반복해 묻는 핵심 주제이므로 정의와 등장 배경을 정확히 알아야 한다.

출제 이력: 제118회 1교시 7번, 제109회 2교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

합성슬래브(Half Slab)는 공장에서 제작한 반(半)PC판을 거푸집으로 쓰고 현장 타설 콘크리트와 일체화시켜 하나의 슬래브로 거동하게 하는 바닥구조이다.

• 핵심 키워드: 반PC판, 현장 타설 콘크리트, 일체성, 전단 접합, 트러스 철근(격자형 철근), 동바리 감소, 부착·전단 저항

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 바닥판의 아랫부분을 공장에서 미리 만들어 거푸집 역할까지 맡기고, 위쪽은 현장에서 콘크리트를 부어 한 덩어리로 만드는 방식이다. 현장에서 거푸집을 짜고 해체하는 일이 크게 줄어든다.

정식 정의는 다음과 같다. 합성슬래브는 프리캐스트 콘크리트 판(반PC판)과 그 위에 타설하는 현장 콘크리트가 접합면에서 전단력과 수직력을 함께 전달하여 합성 거동을 하도록 설계·시공한 슬래브다. 반PC판은 보통 두께가 얇고, 판 내부에 인장 철근과 함께 트러스 형태의 연결 철근을 배치한다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 반PC판(Half PC Slab): 공장 또는 제작장에서 만든 얇은 콘크리트 판으로, 상부 현장 타설층의 거푸집 역할을 겸한다.
• 합성 거동(Composite Action): 반PC판과 현장 타설층이 접합면에서 힘을 주고받아 한 부재처럼 휨에 저항하는 상태다.
• 일체성: 접합면에서 슬립과 분리가 일어나지 않고 두 층이 함께 변형하는 정도를 말한다.
• 트러스 철근(Lattice Girder): 반PC판에서 상부 현장층으로 올라가 두 층을 잇는 격자형 철근이다. 운반·설치 중 판의 형태를 유지하고 접합 전단을 전달한다.

전단 측면에서 보면, 두 층의 접합면에는 수평 전단력이 생긴다. 이를 전달하지 못하면 접합면에서 미끄러짐이 생기므로, 접합면 거칠기와 연결 철근으로 이 힘을 확보해야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

현장 작업 인력이 줄고 공기 단축 요구가 커지면서, 거푸집과 동바리 설치·해체 공정을 줄이는 공법이 필요해졌다. 완전 PC 바닥판은 현장 타설 일체성이 떨어지고 연결부 시공이 까다로운 문제가 있었다. 합성슬래브는 이 두 방식의 중간에서, 공장 생산 부분의 품질 관리와 현장 타설의 연속성을 함께 얻는 방식으로 자리 잡았다.

구조적으로는 작은 보를 생략할 수 있어 평면 계획이 자유롭고, 현장 타설 콘크리트가 전체 두께를 채워 강성과 진동 성능이 높아진다. 설비 배관을 현장층에 매설할 수 있다는 점도 실무상 장점이다.

다만 반PC판과 현장층이 분리되면 바닥판 전체가 합성 거동을 하지 못하므로, 접합부의 일체성 확보가 공법 성립의 전제가 된다. 이 점이 2교시 문항의 출발점이 된다. 반PC판의 전단철근 배근 역시 이 일체성을 확보하는 수단으로 이해해야 한다.

4. 구성요소·원리·절차

합성슬래브는 공장에서 제작한 하부 PC판(반(半)PC판)과 현장 타설 콘크리트가 일체로 거동하는 바닥판이다. 하부 PC판은 거푸집 역할과 인장 저항을 함께 맡고, 현장 타설층은 전체 두께를 채워 합성 단면을 만든다. 두 층이 함께 휨과 전단에 저항하려면 계면에서 수평 전단력을 전달해야 하며, 이를 담당하는 것이 트러스 철근과 계면 처리다.

하부 PC판의 상면과 현장 타설층 사이 계면에는 수평 전단력이 생긴다. 이 힘은 트러스 철근의 사인장 저항과 계면의 부착·마찰로 전달된다. 따라서 계면 수평 전단력을 트러스 철근과 계면 거칠기로 전달하는 구조가 합성 일체성의 핵심이다. 전단 저항은 계면에서 부착력이 떨어지면 급격히 줄어든다.

계면 전단 전달 원리

계면 전단응력은 수평 전단력을 계면 폭과 길이로 나눈 값으로 본다. 설계에서는 합성 단면의 수평 전단력 V_h를 계면 길이에 걸쳐 나눠 계면 전단응력 v_h = V_h / (b \cdot l)로 검토한다. 여기서 b는 계면 폭(m), l은 전단 길이(m), V_h는 수평 전단력(kN)이다.

시공 절차

• PC판 제작 및 운반 시 균열·손상 여부를 확인한다.
• 가설 지지(동바리 또는 가설 받침)를 설치하고 PC판 수평·레벨을 맞춘다.
• PC판 상면의 레이턴스와 이물을 제거하고 표면을 거칠게 처리한다.
• 트러스 철근과 상부 배근(온도·배력 철근, 연결 철근)을 배근하고 피복을 확보한다.
• 전기·설비 배관과 개구부를 설치한다.
• 살수로 PC판 표면을 적셔 흡수를 억제한 뒤 콘크리트를 타설하고 충분히 다진다.
• 타설 후 습윤 양생을 실시하고, 합성 후 지지(동바리) 제거 시기를 강도 확인 후 결정한다.

5. 관련 법령·기준·표준

합성슬래브의 직접 기준은 콘크리트구조 설계기준(KDS 14 20 계열)과 콘크리트 표준시방서(KCS 14 20 계열)의 프리캐스트·합성 부재 규정이다. 건설공사 품질관리 업무지침은 현장 시험과 품질 확인 절차를 정한다. 아래 표는 시공 시 확인할 기준을 모은 것이다.

• 계면 수평 전단은 계면 거칠기와 트러스 철근으로 전달 한다.
• 현장 타설 콘크리트 강도는 설계기준강도 기준으로 관리한다.

개정 연혁

합성슬래브 관련 설계·시공 기준은 콘크리트 설계기준의 합성부재 규정과 함께 개정되어 왔다.

6. 유형과 비교

합성슬래브는 프리캐스트 부재의 형태와 일체화 방식에 따라 여러 유형으로 나뉜다. 가장 많이 쓰이는 것은 하프 PC(Half PC) 판과 격자형 트러스 철근을 쓰는 방식이다. 유형마다 전단 전달 기구와 시공 편의성이 달라 공법 선정 시 비교 기준이 된다.

표는 유형별 차이를 한눈에 보여준다. 답안에는 일체성 확보 수단이 유형마다 다르다는 점을 함께 쓴다. 트러스 방식은 사재가 전단을 맡고, 하프 PC 판은 현장 타설부와의 계면 전단이 핵심이다.