KR100356765B1 - 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 포스트 텐션(post tension)에 의하여 수평방향의 프리스트레스를 가하여 수평방향의 내력을 보강한 포스트 텐션 보강방식의 코오벨 구조물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 인장철근 대신에 강연선 또는 강재 볼트와 같은 프리스트레스 부재를 이용하여 코오벨 구조물에 미리 프리스트레스 압축력을 도입하여, 크리프 등에 의하여 코오벨 구조물에 가해질 수평외력을 미리 도입된 프리스트레스 압축력으로 상쇄시키므로써 코오벨 구조물의 수평내력을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물과 그 시공방법이 제공된다.

Description

포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물 및 그 시공방법{Post-tension Type Corbel Structure and Contructuring Method thereof}

본 발명은, 코오벨(Corbel) 구조물에 관한 것으로서, 포스트 텐션(post tension)에 의하여 수평방향의 프리스트레스를 가하여 수평방향의 내력을 보강한 포스트 텐션 보강방식의 코오벨 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

최근 국외에서는 대형 상업용 매장건물 또는 주차장으로 사용되는 구조물의 구조시스템으로서 프리캐스트 프리스트레스트 더블티 슬래브를 이용하여 구조물을 형성하는 예가 증가하고 있다. 최근 우리 나라에서도 생활패턴이 변화하여 대형 쇼핑몰의 건설이 활발하게 진행되고 있으며, 차량이 대중화되어 널리 보급되므로써 대형 주차시설물의 수요가 증가하고 있다. 이러한 대형 쇼핑몰 건물 또는 대형 주차시설물의 경우, 기둥 사이가 종래의 건축구조물에 비하여 상대적으로 긴 스팬을 가진 장스팬 구조물로 이루어진다.

코오벨 구조물은, 이러한 장지간 구조물에서 상부 슬래브의 테두리보 또는 역 T형 보와 상부 슬래브를 지지할 콘크리트 기둥이 연결되는 연결부로서, 상부 구조물을 통하여 기둥으로 전달될 하중이 집중되는 부분이다.

장스팬 구조물의 안정적인 거동을 위해서 우선적으로 달성되어야 할 요건 중의 하나는, 상부 슬래브와 보에 의하여 가해지는 수평하중 및 수직하중을 기둥으로 전달하는 코오벨 구조물이 균열 등의 파괴 없이 제기능을 다할 수 있도록 하는 것이다.

일반적인 종래의 콘크리트 코오벨 구조물의 주된 파괴형태로는 수직하중(Vu)에 의하여 발생하는 전단파괴와, 콘크리트의 건조수축이나 크리프(creep)에 의하여 발생하는 수평하중에 의하여 기둥과 코오벨부의 접합면을 따라 발생하는 균열에 의한 파괴가 있다. 이러한 코오벨 구조물의 파괴는 취성적으로 발생되는데, 코오벨 구조물의 취성적인 파괴는 상부 슬래브 구조물 전체의 구조적 거동에 매우 위험한 요소가 된다.

종래에는 이러한 코오벨 구조물의 파괴에 대비하여, 일반적으로 코오벨 구조물의 내부에는 수평방향의 인장철근을 배근하였다. 도 2는 이러한 인장철근이 배근된 종래의 콘크리트 코오벨 구조물(100)에 수직하중(Vu)이 가해졌을 때, 코오벨 구조물 내부에 발생하는 응력의 자유물체도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 코오벨 구조물(100)에 수직하중(Vu)이 가해지면, 모멘트에 의하여 인장철근(101)에 인장력이 발생하게 되고, 코오벨 구조물(100)의 콘크리트부에는 압축력이 작용하게 되는 Y자 형태의 압축대(102)가 형성된다.

이러한 응력분포에 따라, 종래에는 도 3의 측단면도에 도시된 바와 같이, 콘크리트 코오벨 구조물(100)의 내부에 수평방향의 인장철근(101)과 경사지게 배치된 전단마찰 보강철근(103)으로 이루어진 보강철근조립체(104)를 배근하였다.

그러나, 상부의 수평방향 인장철근(101)을 구비한 위와 같은 보강철근조립체(104)만으로는, 콘크리트의 건조수축이나 크리프에 의하여 발생하는 수평하중 및 상부 슬래브와 보에 의하여 가해지는 수평하중에 대하여 충분한 내력을 가질 수 없었다.

따라서, 수평하중에 대하여 충분한 내력을 가질 수 있는 새로운 형태의 코오벨 구조물이 요구되었다.

본 발명은, 종래 기술이 가지고 있던 위와 같은 단점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로, 본 발명은 인장철근 대신에 강연선 또는 강재 볼트와 같은 프리스트레스 부재를 이용하여 코오벨 구조물에 미리 프리스트레스 압축력을 도입하여, 크리프 등에 의하여 코오벨 구조물에 가해질 수평외력을 미리 도입된 프리스트레스 압축력으로 상쇄시키므로써 코오벨 구조물의 수평내력을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 위와 같이 프리스트레스 압축력을 도입한 새로운 구조의 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물을 시공할 수 있는 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 상부 슬래브 및 보와 같은 상부구조물을 지지하는 기둥에 소정 길이로 돌출되어 형성되어 있으며, 상부구조물을 직접 지지하여 상기 상부구조물로부터 가해지는 하중을 기둥으로 전달하는 콘크리트 코오벨 구조물로서, 상부구조물을 지지하는 지지면 하부에 프리스트레스 부재를 구비하고 있으며, 상기 프리스트레스 부재를 긴장하여 수평방향의 프리스트레스압축력을 도입하므로써 수평방향의 내력을 보강하는 것을 특징으로 하는 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물이 제공된다.

이와 같이, 본 발명에서는 인장철근 대신에 프리스트레스 부재를 설치하고 프리스트레스 부재를 긴장하여 프리스트레스 압축력을 도입하므로써, 사용상태에서 발생하는 수평하중을 프리스트레스 압축력으로 상쇄시키게 된다.

본 발명에서는, 상기 코오벨 구조물에 콘크리트를 보강하기 위한 보강철근조립체가 배근되며, 상기 프리스트레스 부재는, 강연선으로 이루어진 프리스트레스 강선이며, 상기 프리스트레스 부재는, 상기 보강철근조립체 상부의 콘크리트에 형성된 관통공에 배치되어 긴장된다.

본 발명에서는, 강봉으로 이루어진 볼트를 상기 프리스트레스 부재로 사용하는 실시예가 제공된다.

본 발명에 따르면, 위와 같은 콘크리트 코오벨 구조물을 제작하기 위한 시공방법으로서, 콘크리트를 보강하기 위한 보강철근조립체를 거푸집에 배치하는 단계, 프리스트레스 부재를 장착하기 위한 관통공을 형성하기 위하여 상기 보강철근조립체의 상부에 관부재를 설치한 후 거푸집에 콘크리트를 타설하는 단계 및 콘크리트 양생 완료 후 상기 관통공에 프리스트레스 부재를 설치하고 프리스트레스 부재를 긴장하여 정착하므로써 프리스트레스 압축력을 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물 시공방법이 제공된다.

도 1a는 본 발명에 따른 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물의 일 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도로서, 프리스트레스 부재로서 강연선으로 이루어진 프리스트레스 강선을 사용한 실시예의 측단면도이다.

도 1b는 본 발명에 따른 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물의 또다른 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도로서, 프리스트레스 부재로서 강봉으로 이루어진 볼트를 사용한 실시예의 측단면도이다.

도 2는 종래의 코오벨 구조물에 수직하중이 작용할 때, 코오벨 구조물 내부에서 발생하는 응력의 자유물체도이다.

도 3은 종래의 코오벨 구조물의 개략적인 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 코오벨 구조물 2 보강철근조립체

3 조립철근 4 수평중간철근

5 프리스트레스 부재 6 관통공

20 주 기둥 21 수직철근부재

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용효과에 대하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b에는 본 발명에 따른 코오벨 구조물(1)의 일 실시예에 대한 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 코오벨 구조물(1)은 주 기둥(20)에 일체로 되어 있는 콘크리트 구조물로서, 주 기둥(20)으로부터 소정 길이 만큼 양측으로 대칭이 되도록 돌출되어 있다. 그러나, 본 발명에 따른 코오벨 구조물(1)은 도 1a에 도시된 바와 같은 양측으로 대칭이 되도록 돌출된 형태에 한정되지 아니하며, 주 기둥으로부터 일측으로만 돌출된 형태로도 구성될 수 있으며, 양측의 돌출 형상이 대칭이 아니어도 무방하다.

본 발명에 따른 코오벨 구조물(1)의 내부에는 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 보강철근조립체(2)가 배근된다. 보강철근조립체(2)는 코오벨 구조물(1)의 돌출형상에 맞추어 절곡된 조립철근(3)과, 양측의 조립철근(3)을 연결하는 수평중간철근(4)으로 구성된다. 일반적으로 조립철근(3)의 단부는 주 기둥(20)에 묻혀있으며, 도 1a 및 도 1b에서 조립철근(3)은, 코오벨 구조물(1)의 형상에 맞추어 "??"자 형상으로 절곡되어 있다. 도 1a 및 도 1b에서 부재번호 21은 주 기둥(20) 내부에 배근된 수직철근(21)이며, 부재번호 22는 수직철근(21)을 둘러싸고 있는 횡방향 보강철근(22)이다.

본 발명에 따른 코오벨 구조물(1)에는 수평방향으로 프리스트레스 압축력이 도입된다. 이를 위하여 본 발명에서는, 보강철근조립체(2)의 상부에 수평방향의 인장철근이 구비되어 있는 종래의 코오벨 구조물과는 달리, 인장철근이 배근되는 위치 즉, 상부 구조물을 지지하는 지지면의 하부에 수평방향으로 프리스트레스 압축력을 도입할 수 있도록 프리스트레스 부재가 장착된다.

구체적으로, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 코오벨 구조물(1)에는 보강철근조립체(2)의 상부에 프리스트레스 부재(5)가 설치될 수 있는 관통공(6)이 형성되며, 상기 관통공(6)에는 프리스트레스 부재(5)가 배치된다. 상기 관통공(6)에 배치된 프리스트레스 부재(5)는 긴장되어 소정의 프리스트레스 압축력이 도입된 후 정착장치(7)에 의하여 코오벨 구조물(1)에 정착된다.

상기 프리스트레스 부재(5)로는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 강연선으로 이루어진 프리스트레스 강선이 사용될 수 있으며, 필요에 따라서는 도 1b에 도시된 바와 같이 강봉으로 이루어진 볼트(5′)를 사용할 수도 있다.

위와 같은 본 발명에 따른 코오벨 구조물(1)의 시공방법을 살펴보면, 우선 조립철근(3)과 수평중간철근(4)으로 이루어진 보강철근조립체(2)를, 주 기둥(20)의 수직철근(21)과 함께 거푸집(도시되지 않음)내에 배근한다.

프리스트레스 부재(5)를 장착하기 위한 관통공(6)을 형성하기 위하여 상기 보강철근조립체(2)의 상부에 관부재를 설치하고, 콘크리트를 타설한다. 콘크리트의 양생이 완료된 후, 관통공(6)에 프리스트레스 부재(5)를 장착하고 프리스트레스 부재(5)를 긴장하여 정착부재(7)로 정착시키므로써 프리스트레스 압축력을 도입한다.

이와 같이, 본 발명의 코오벨 구조물(1)에서는, 종래의 코오벨 구조물에서 사용되던 인장철근 대신에, 프리스트레스 강선 또는 볼트로 이루어진 프리스트레스 부재(5)를 배치하고 긴장하여 프리스트레스 압축력을 도입하므로써, 사용하중 상태에서 코오벨 구조물(1)에 가해지는 수평외력을 프리스트레스 압축력으로 상쇄시키게 되는 것이다. 따라서, 본 발명의 코오벨 구조물(1)에 따르면, 수평하중에 대한 수평내력이 증진되며, 코오벨 구조물에 발생하는 균열에 대한 제어가 용이하게 이루어질 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 코오벨 구조물에 의하면, 인장철근 대신에 프리스트레스 부재를 배치하고, 콘크리트의 양생 후 프리스트레스 부재를 긴장하여 소정의 프리스트레스 압축력을 도입하므로써, 사용하중 상태에서 가해지는 수평하중에 의한 외력을 프리스트레스 압축력과 상쇄시키게 되므로 코오벨 구조물이 가지는 수평내력이 증진된다.

또한, 종래의 코오벨 구조물에서는, 인장철근에 의하여 수평내력이 정해지므로, 한번 인장철근이 배근되면 구조물이 가지는 수평내력을 추후 하중에 맞추어 증가시키는 것이 불가능하나, 본 발명의 코오벨 구조물에서는, 프리스트레스 부재에 도입될 프리스트레스의 양을 용이하게 조절할 수 있으므로, 콘크리트가 양생된 상태라도 구조물의 수평내력을 추후에 하중에 맞추어 증진시키는 것이 가능하다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구범위 내에서 자유로운 변형과 개선이 이루어질 수 있다.

Claims (4)

1. 기둥(20)에 소정 길이로 돌출되어 형성되어 있으며, 상부 슬래브 및 보를 지지하여 상기 상부 슬래브 및 보로부터 가해지는 하중을 기둥(20)으로 전달하는 콘크리트 코오벨 구조물(1)로서,

   상부 슬래브 및 보를 지지하는 지지면 하부에 프리스트레스 부재(5, 5′)를 구비하고 있으며,

   상기 프리스트레스 부재(5, 5′)를 긴장하여 수평방향의 프리스트레스 압축력을 도입하므로써 수평방향의 내력을 보강하는 것을 특징으로 하는 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물.
2. 제1항에 있어서, 상기 코오벨 구조물(1)에는 콘크리트를 보강하기 위한 보강철근조립체(2)가 배근되며,

   상기 프리스트레스 부재(5, 5′)는, 강연선으로 이루어진 프리스트레스 강선이며,

   상기 프리스트레스 부재(5, 5′)는, 상기 보강철근조립체(2) 상부의 콘크리트에 형성된 관통공(6)에 배치되어 긴장되는 것을 특징으로 하는 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물.
3. 제1항에 있어서, 상기 코오벨 구조물(1)에는 콘크리트를 보강하기 위한 보강철근조립체(2)가 배근되며,

   상기 프리스트레스 부재(5, 5′)는, 강봉으로 이루어진 볼트이며,

   상기 프리스트레스 부재(5, 5′)는, 상기 보강철근조립체(2) 상부의 콘크리트에 형성된 관통공(6)에 배치되어 긴장되는 것을 특징으로 하는 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물.
4. 기둥(20)에 소정 길이로 돌출되어 형성되어 있으며, 상부 슬래브 및 보를 지지하여 상기 상부 슬래브 및 보로부터 가해지는 하중을 기둥(20)으로 전달하는 콘크리트 코오벨 구조물(1)을 제작하기 위한 시공방법으로서,

   콘크리트를 보강하기 위한 보강철근조립체(2)를 거푸집에 배치하는 단계;

   프리스트레스 부재(5, 5′)를 장착하기 위한 관통공(6)을 형성하기 위하여 상기 보강철근조립체(2)의 상부에 관부재를 설치한 후 거푸집에 콘크리트를 타설하는 단계; 및

   콘크리트 양생 완료 후, 상기 관통공(6)에 프리스트레스 부재(5, 5′)를 설치하고, 프리스트레스 부재(5, 5′)를 긴장하여 정착하므로써, 프리스트레스 압축력을 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포스트 텐션 보강방식 코오벨 구조물 시공방법.