KR100456192B1 - 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 관한 것으로, 적어도 한면이 평면을 이루며 상기 평면은 제 1 너비를 구비하고, 평면의 외부 방향으로 형성되는 철근이 구비되는 프리캐스트 콘크리트 외부 기둥과 외부 기둥의 상기 평면에 접하는 면과 반대 면을 각각 구비하고, 접하는 면은 외부 기둥의 평면의 수직 중심선으로부터 제 1 간격을 두고 설치되고, 반대 면은 접하는 면보다 좁게 형성되어 상기 평면의 수직 중심선으로부터 제 2 간격을 유지하며 설치되는 두 개의 프리캐스트 콘크리트 외부 벽체(20); 및 외부 기둥(10)과 상기 외부벽체(20)에 형성되는 공간은 작업 현장에서 타설되는 현장타설 콘크리트 (30)가 구비되고, 상기 제 1 간격이 제 2 간격보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 횡압력을 받는 구조물의 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 의해서 달성 가능하다.

Description

외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템{Composition of precast concrete wall and precast concrete column for outdoor to sustain external force}

본 발명은 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 관한 것으로, 특히 현장타설 철근콘크리트구조로 되어있는 지하구조물의 횡압력을 지지하는 외부벽체와 외부기둥을 현장조립 연결이 가능한 형태로 프리캐스트 콘크리트화 하여 완제품으로 공장에서 생산하고 이를 현장에서 간단하게 조립하여 연결 시공함으로써 일체로 외부구조물을 완성하는 지하구조물용 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 현행의 지하구조물 시공은 외부벽체 및 외부기둥이 프리캐스트 콘크리트화 되어있지 않고, 대개 현장타설 철근콘크리트구조로 되어 있기 때문에, 이와 같은 현장타설 철근콘크리트구조로 지하구조물을 시공하기 위해서는 현장에서 가시설물을 설치하고, 다양한 직경의 철근을 배근하며, 거푸집을 설치하며, 콘크리트를 타설하며, 콘크리트를 양생시킨 후, 거푸집을 제거하며, 가시설물을 제거하며, 기타 현장을 정리하며, 오차수정(까내기)등의 공정을 현장에서 시공자가 직접 작업하였다.

그러므로 현장타설 철근콘크리트구조로 지하구조물 외벽을 시공하기 위해서는 현장에서 거푸집 폼, 철근조립 및 콘크리트 타설작업 등의 공정이 수행되고, 이로 인하여 공장생산 프리캐스트 콘크리트 공법에 비하여 공사기간이 장기화되고, 품질저하 및 기타 현장정리에 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

특히 외벽을 제외한 내부 전체가 프리캐스트화 되어 있는 구조물의 경우에는 외부벽체 만을 현장타설 철근콘크리트 구조로 지하구조물을 시공하기 위해서 현장에서 거푸집 폼, 철근조립 및 콘크리트 타설작업 등의 공정이 동일한 구조물에서 별도로 2가지 공정이 병행 수행되므로, 이 현장타설 철근콘크리트 구조의 외부벽체 공사로 인하여 공사기간이 장기화되고, 품질의 저하 및 기타 현장정리에 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지하구조물 등에서 횡압력을 지지하는 외부벽체와 외부기둥의 외부구조물을 프리캐스트 콘크리트화하여 미리 공장에서 생산하고 이를 현장에서 간편하게 조립하여 일체화로 연결을 완료함으로서 횡압력을 지지하는 지하구조물의 등의 외부구조물을 신속하고 간단하게 완성할 수 있도록 한 지하구조물용 프리캐스트 콘크리트 외벽시스템으로 외부벽체와 외부벽체 간의 연속적 연결과 외부벽체와 외부기둥 간의 고정연결공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 지하 주차장을 시공하는 절차를 설명하기 위한 설명도.

도 2는 도 1의 A부분을 확대한 확대도.

도 3은 지하 구조물의 외벽에 토압이 미치는 영향을 설명하기 위한 설명도.

도 4는 본 발명에 따른 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외부벽체와 외부기둥 연결공법의 지하1층 프리캐스트 외부벽체와 외부기둥 접합부를 도시한 도 2의 B-B' 방향을 절개한 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외부벽체와 외부기둥 연결공법의 지하1층 프리캐스트 외부벽체와 외부기둥 접합부에 현장 타설 콘크리트가 설치된 도 2의 B-B' 방향을 절개한 단면도.

도 6은 양쪽 철근을 잇는 다양한 방법을 설명하는 설명도.

* 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 프리캐스트 콘크리트 외부기둥

11 : 프리캐스트 콘크리트 외부기둥의 내부철근

12 : 프리캐스트 콘크리트 외부기둥의 외부로 내민 외부철근

20 : 프리캐스트 콘크리트 외부벽체

21 : 프리캐스트 콘크리트 외부벽체의 내층 수평철근

22 : 프리캐스트 콘크리트 외부벽체의 외층 수평철근

50 : 프리캐스트 콘크리트 외부벽체 측면의 내부 경사면

30 : 현장타설 콘크리트 70 : 거푸집

100 : 상부수직단부 110 : 하부수직단부

130 : 내층콘크리트부 140 : 외층콘크리트부

본 발명의 상기 목적은 상부구조물을 지지하며 소정의 폭과 높이 및 길이를 가지는 단면 형상의 프리캐스트 콘크리트로 제조되는 외부기둥과 상기 외부기둥에 배치되며 외력에 대항하며 소정의 폭과 높이 및 길이를 가지는 단면형상의 프리캐스트 콘크리트로 제조되는 복수 개 외부벽체와 상기 외부기둥에 외부벽체를 현장타설 콘크리트로 타설하여 이들 사이를 일체로 연결시키는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 있어서, 상기 외부벽체를 중심을 기준으로 하여 그 일측 단면 형상이 폭이 넓은 내층콘크리트부와 타측 단면 형상이 폭이 좁은 외층콘크리트부로 구성되고, 상기 외층콘크리트부로부터 상기 내층콘크리트부로 소정의 폭과 높이의 비를 갖는 내부 경사면을 구비하고, 상기 내층콘크리트부에는 상기 외부벽체의 수평 방향 전체에 걸쳐서 그 내부에만 매입되는 적어도 하나의 내층 수평철근을 구비하고, 상기 외층콘크리트부에는 상기 외부벽체의 수평 방향 전체에 걸쳐서 매설되며 일단이 외부로 노출되는 직선 형상의 외층 수평철근을 구비하고, 상기 외부기둥을 사이에 두고 이웃하는 상기 외부벽체로부터 벋어 나온 상기 외층 수평철근이 상호 동일한 위치에서 벋어나와 상호 소정의 겹침을 형성하고, 소정의 겹침을 형성하는 상기 외층 수평철근이 타설되는 콘크리트의 접착력에 의해서만 결합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 의해서 달성 가능하다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 지하 1층 주차장을 시공하기 위한 절차를 설명하기 위한 설명도이다. 기초 바닥면에 기초 바닥 슬리브를 타설하여 양성한 후, 프리캐스트 기둥 및 보, 프리캐스트 벽보 (Wall Girder)를 공장에서 제작하여 현장에 반입한다. 현장에 반입된 프리캐스트 기둥과 보를 조립한 후, 지붕층의 바닥에 하프 슬라브를 조립한다. 그런 후 지하 1층 외부벽체의 수직 및 수평접합부를 타설한 후, 하프 슬라브를 동시 타설하여 양생하면 지하 주차장이 완성된다. 그런데 현재까지 지하 주차장 외벽에 프리캐스트 공법을 적용할 수 없었던 것은 주차장 외벽에 미치는 토압에견디는 프리캐스트 외벽을 제작 및 서로 긴결하여 연결하기 어려웠기 때문이었다. 도 2는 본 발명의 프리캐스트 공법의 외벽 시스템을 자세하게 설명하기 위한 도 1의 A부분을 확대한 확대도이다.

도 3은 지하 구조물의 외벽에 토압이 미치는 영향을 설명하기 위한 설명도이다. 지하층으로 깊이 내려 갈수록 토압의 영향은 점점 더 커지게 되어 도 3에서 설명한 바와 같이 프리캐스트 콘크리트 외부기둥 (10)에 설치된 프리캐스트 콘크리트 외부벽체 (20)가 토압의 반대 방향으로 휘어지는 현상이 발생하게 된다. 더욱 상세히 설명하면, 외력에 의해서 외부벽체 (20)의 외층콘크리트부 (140)에는 화살표 방향의 인장력이 작용하고, 내층콘크리트부 (130)에는 화살표 방향의 압축력이 작용하여 외부벽체의 상부콘크리트부의 연결 부위가 현장타설된 콘크리트로부터 이격되는 현상이 나타난다. 이때 내층콘크리트부 (130)의 저면에 전달되는 외력은 기둥에 의한 전단력에 의해서 지지됨을 알 수 있다. 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 외층콘크리트부 (140)에는 외층 수평철근 (22)을 설치하여 상호 이웃하는 외부벽체 (20)가 상호 일체로 연결하는 기능을 하도록 하고, 내층콘크리트부 (130)에 설치되는 내층 수평철근 (21)은 벽체 내에서 절단되도록 함으로써 벽체 제작 및 접합 조작이 용이하도록 하였다. 이때 인가되는 압축력은 콘크리트 부재가 지지하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명에 따른 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외부벽체와 외부기둥 연결 공법의 지하 1층 프리캐스트 외부 벽체와 외부기둥 접합부를 도시한 도 2의 B-B' 방향을 절개한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외부벽체와 외부기둥 연결공법의 지하 1층 프리캐스트 외부벽체와 외부기둥 접합부를 도시한 도 2의 B-B' 방향을 절개한 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 외력을 받는 프리캐스트 콘크리트 외부벽체와 외부기둥 연결공법은 상부구조물을 지지하며 소정의 폭과 높이 및 길이를 가지는 직사각형 단면형상으로 프리캐스트 콘크리트로 제조되는 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)과 상기 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)상에 위치되며 토압을 지지하며 소정의 폭과 높이 및 길이를 가지는 단면형상으로 프리캐스트 콘크리트로 제조되는 프리캐스트 콘크리트 외부벽체(20)와 상기 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)과 상기 프리캐스트 콘크리트 벽체(20)과의 외부에 노출된 공간부를 현장타설 콘크리트(30)로 타설하여 이들 사이를 일체로 연결 시공함을 특징으로 한다.

여기서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)과 프리캐스트 콘크리트 외부벽체 (20)는 이미 공장에서 생산한 기성제품을 사용하고, 이를 현장에서 상기 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)이 세워진 상태에서 프리캐스트 콘크리트 외부벽체(20)의 횡압력에 지지하는 맞물린 걸림턱 형태로 이들을 연결하고, 상기 프리캐스트 콘크리트 외부벽체(20)간은 인장철근 이음내력을 확보한 상태로 좌우 프리캐스트 콘크리트 외부벽체(20)를 연결하며, 상기 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)과 좌우 프리캐스트 콘크리트 외부벽체(20)간을현장타설 콘크리트(30)로 타설하도록 각 부재간 일체성의 확보를 위한 공간부를 구성한다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 외부의 횡토압에 대한 좌우 프리캐스트 콘크리트 외부벽체 (20)의 휨내력을 효과적으로 발휘하기 위해 토압이 인가되는 외부 벽체면 가까이에는 수평방향으로의 외층 수평철근 (22) 이음성능을 확보토록 하고, 상기 프리캐스트 콘크리트 외부벽체(20) 하측으로 내층 수평철근 (21) 은 단절하여 이들간 접합을 용이하도록 하며, 외부 토압에 의한 상기 프리캐스트 콘크리트 외부벽체 (20)의 전단내력을 발휘하도록 하기 위해서, 상기 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)과 맞물린 형태로 그 상태에서 전단접합을 한 후, 상기 프리캐스트 콘크리트 외부벽체(20)와 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)과의 공간부를 현장타설 콘크리트(30)로 타설하여 상기 프리캐스트 콘크리트 외부기둥(10)과의 일체성을 확보토록 한다.

보다 상세히 설명하면, 외부벽체의 공장제작 시 외층 수평철근(22)는 프리캐스트 벽체의 외부측 수평방향 철근으로서 벽체 측면에서 외부로 벋어 나온 형태로 제작하여 현장 콘크리트가 타설되는 영역부에서 좌우벽체간 외부 수평철근의 상호 교차영역을 갖도록 형성되어 인장철근의 이음성능이 효과적으로 확보되어 내력을 발휘하고, 벽체 내측인 압축측에서는 콘크리트가 압축력을 효과적으로 지지하므로 내층 수평 철근(21)은 좌우벽체 조립작업의 효율성을 발휘하기 위하여 외부 프리캐스트 벽체면 (20)내에서 단절되는 구성을 지닌다. 이러한 구성으로 인하여 도 2에서 설명한 바와 같이 휨 현상을 보상할 수 있다. 즉, 교차된 외층 수평철근 (22)에 콘크리트가 타설되면 좌우 외부벽체 (20)가 상호 일체가 되어 하나의 부재로 형성되는 지지효과를 가져오기 때문이다.

이 때 외부기둥의 내부에는 내부 철근 (11)과 외부 철근 (12)이 구비되며, 외부 철근은 상기 외층 수평철근 (22)이 맞물리는 부분을 관통하도록 형성하는 것이 바람직하다. 외층 수평철근(22)과 외부철근(12)이 인접한 영역에 매설됨으로써 외부 기중 (10)과 외부 벽체(20)가 하나의 부재로 형성된 효과를 가져오게 된다. 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 외부기둥 (10)과 만나는 외부벽체 (20)는 서로 L2 의 거리를 유지하며, 외부벽체 (20)의 다른 면은 서로 L3 거리만큼 이격되어 형성되어 있다. 또한 L2 와 L3 에는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 서로 단차지게 형성됨으로써 향후 콘크리트가 타설되는 공간을 확보하며, 기둥과 맞물려 걸침으로서 횡토압에 견딜 수 있는 구조로 형성되어 있다.

즉, 횡토압에 견딜 수 있도록 프리캐스트 외부벽체(20)를 중심을 기준으로 하여 그 일측 단면형상이 저부는 폭이 넓은 내층콘크리트부 (130)와 타측 단면형상이 폭이 좁은 외층콘크리트부 (140)로 구성하고, 외층콘크리트부 (140)으로부터 내층콘크리트부 (130)로 소정의 폭과 높이의 비를 갖는 프리캐스트 콘크리트 외부벽체 측면의 내부 경사면 (50)으로 구성되도록 하였다. 또한 상기 내부 경사면 (50)은 그 일단이 외층콘크리트부 (140)의 하부에서 상부로 수직으로 꺽여 올라가는 상부수직단부 (100)와 타단은 내층콘크리트부(130)의 상부에서 하부로 수직으로 꺽여 내려가는 하부수직단부(110)로 구성되도록 하였다. 상기 경사면은 외부 기둥(10)의 수평면을 기준으로 0도 내지 60도로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.비록 설명의 편의상 외부벽체 (20)가 외층콘크리트부 (140)와 내층콘크리트부 (130)으로 구분되어 구성된 듯이 설명하였지만, 실제 사용에 있어서는 하나의 재질로서 구성된다.

또한, 도 4와 도 5에서 도시한 바로는 이웃하는 외부벽체 (20)로부터 도출된 외층 수평철근 (22)이 상호 교차되는 것으로 도시되었지만, 도 5에 도시한 바와 같이 외층 수평철근 (22)의 끝단을 후크 (갈고리) 형태로 하거나, 양쪽 철근을 나사선 또는 철근 용접으로 잇거나 또는 이음철물 (커플러)로 연결하는 등 현장에서 콘크리트가 타설되었을 때, 이웃하는 외부벽체 (20)를 물리적으로 연결되는 모든 실시예를 포함하는 것으로 이해되어져야 한다.

바람직하게는 L2/L3의 비율은 상한치 1.0 내지 하한치 0.1 범위를 갖도록 구성되는 것이 바람직하며, 상한치보다 클 경우에는 외측 수평 내민철근의 겹침길이가 부족하여 좌우벽체의 인장철근의 이음성능을 발휘하는데 문제가 발생하며, 또한 현장 콘크리트 타설시 충진 작업공간이 협소하여 좌우 벽체간의 접합성능이 저하하는 문제가 발생한다. 반면 하한치 보다 작은 값을 가질 경우에는 수평철근 내민길이가 과도하여 경제성 및 제작과 조립성이 저하하는 문제가 있다.

또한 L2/L1의 비율은 상한치 0.3내지 하한치 0.8 범위를 갖도록 구성되는 것이 바람직하며, 상한치보다 클 경우에는 횡토압에 대한 전단내력이 저하하로 기둥과 벽체가 맞물린 면에서 전단파괴 또는 압괴가 발생하여 지지구조의 내력이 저하하는 문제가 발생하며, 반면 하한치 보다 작은 값을 가질 경우에는 기둥과 벽체간의 현장 콘크리트 타설공간이 협소하게 되어 콘크리트의 현장타설시 밀실하게 충진이 어려워 공극이 생겨 이음부가 부실해지는 문제가 발생한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

예를 들어 본 발명은 지하 구조물에서 사용되는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 관하여 설명하였지만, 외력이 가해지는 지역에 설치되어 구조체 기능을 하는 프리캐스트 콘크리트 외벽에 폭 넓게 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지하구조물용 프리캐스트 콘크리트 외부벽체와 외부기둥 연결공법은 프리캐스트 콘크리트 외부벽체 및 외부기둥을 공장에서 생산하므로 품질의 향상, 반복생산 가능, 대량 생산화, 현장 공사기간 단축, 생산성 증대효과가 있다.

또한, 현장에서 간단하게 조립연결 하므로 현장 인건비가 감소되고, 자재투입량이 감소되며, 현장정리가 용이해 진다.

부가적으로 프리캐스트 콘크리트 외부벽체와 프리캐스트 콘크리트 외부기둥간을 일체화로 연결하므로 기존 철근콘크리트 구조와 동일한 지지내력 발현으로 안정성 확보를 도모할 수 있는 이점이 있다.

또한 프리캐스트 콘크리트 외부벽체의 내층 수평철근 (21)이 벽체 내면에서 단절되므로 벽체 제작 및 정합 조정이 용이하게 되는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 상부구조물을 지지하며 소정의 폭과 높이 및 길이를 가지는 단면 형상의 프리캐스트 콘크리트로 제조되는 외부기둥과 상기 외부기둥에 배치되며 외력에 대항하며 소정의 폭과 높이 및 길이를 가지는 단면형상의 프리캐스트 콘크리트로 제조되는 복수 개 외부벽체와 상기 외부기둥에 외부벽체를 현장타설 콘크리트로 타설하여 이들 사이를 일체로 연결시키는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템에 있어서,

   상기 외부벽체를 중심을 기준으로 하여 그 일측 단면 형상이 폭이 넓은 내층콘크리트부와 타측 단면 형상이 폭이 좁은 외층콘크리트부로 구성되고, 상기 외층콘크리트부로부터 상기 내층콘크리트부로 소정의 폭과 높이의 비를 갖는 내부 경사면을 구비하고,

   상기 내층콘크리트부에는 상기 외부벽체의 수평 방향 전체에 걸쳐서 그 내부에만 매입되는 적어도 하나의 내층 수평철근을 구비하고,

   상기 외층콘크리트부에는 상기 외부벽체의 수평 방향 전체에 걸쳐서 매설되며 일단이 외부로 노출되는 직선 형상의 외층 수평철근을 구비하고, 상기 외부기둥을 사이에 두고 이웃하는 상기 외부벽체로부터 벋어 나온 상기 외층 수평철근이 상호 동일한 위치에서 벋어나와 상호 소정의 겹침을 형성하고, 소정의 겹침을 형성하는 상기 외층 수평철근이 타설되는 콘크리트의 접착력에 의해서만 결합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 외벽 시스템.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 외부기둥으로부터 상기 외부벽체 방향으로 외부철근이 노출되고, 상기 외부철근이 상기 외층 수평철근과 연결되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 외벽 시스템.
6. 삭제