KR100619233B1

KR100619233B1 - 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체 그리고 이를이용하여 시공된 건축물 및 시공방법

Info

Publication number: KR100619233B1
Application number: KR1020040051016A
Authority: KR
Inventors: 김대중; 문정호; 임재형; 권기혁
Original assignee: 삼성물산 주식회사; 빌딩닥터그룹(주)
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-09-01
Also published as: KR20060002104A

Abstract

본 발명은 건축물의 고층화 및 대형화 추세에 따라 넓은 내부공간과 층고가 절감된 건축물을 단기간에 완성하여 경제성이 높고 고품질을 달성할 수 있도록 한 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체 그리고 이 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 이용하여 시공된 건축물 및 시공방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 단면이 U자 형상을 가지도록 철근(11, 12)을 종횡으로 배근하여 콘크리트로 만들어지는 기다란 몸체(10)와, 시공시 강연선(4)을 삽입할 수 있도록 상기 몸체(10)의 내부 빈 공간에 길이방향으로 배열되는 하나 이상의 쉬스(sheath)관(20)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체가 제공되는 동시에, 이 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 이용하여 시공된 건축물 및 그 시공방법이 제공된다.

포스트 텐션, 프리캐스트, 콘크리트, 구조체, 건축물

Description

포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체 그리고 이를 이용하여 시공된 건축물 및 시공방법{Post-tensioned precast concrete structure and a building constructed by using the same and method for constructing a building}

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 포스트 텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체의 종단면도 및 평면도,

도 2a는 본 발명에 따른 포스트 텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체의 횡단면도,

도 2b는 서로 조립된 두 개의 상기 포스트 텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체의 횡단면도,

도 3a 내지 도 3f는 상기 포스트 텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 활용하여 건축물을 시공하는 공정을 순차적으로 설명하기 위한 도면,

도 4는 상기 포스트 텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체에 의해 이루어진 건축물의 일부 절결 사시도,

도 5 및 도 6은 상기 포스트 텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체에 의해 이루어진 보와 기둥을 서로 접합한 접합부의 상세도,

도 7은 상기 포스트 텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체에 의해 이루어진 큰 보와 작은 보를 서로 접합한 접합부의 상세도이다.

본 발명은 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트(Post-Tensioned Precast Concrete) 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축물의 고층화 및 대형화 추세에 따라 넓은 내부공간과 층고가 절감된 건축물을 단기간에 완성하여 경제성이 높고 고품질을 달성할 수 있도록 한 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체 그리고 이 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 이용하여 시공된 건축물 및 시공방법에 관한 것이다.

건축물의 고층화 및 대형화의 필요성은 사회적인 요구에 의해서 크게 증가하고 있다. 또한, 기술의 발전과 함께 급변하는 사회적 경향은 구조물을 경제적인 방법에 의해서 단기간에 완성하도록 요구하고 있으며, 구조물의 안전성에 대한 유구도 함께 증가하는 추세에 있다.

따라서 기존의 구조 시스템의 장점을 극대화하면서, 공간의 활용성 및 내구성이 우수하고, 안전성이 높은 구조 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한, 새로운 구조 시스템은 고층화에 따른 층고 단축과 함께 경제성이 높은 구조물의 단기 완성을 위한 자동화를 필요로 한다.

이상과 같은 요구를 만족시킬 대안으로서 프리캐스트 콘크리트(PC; Precast Concrete)와 같은 구조 형식이 공지되어 있다. PC 구조는 경제적으로 고품질의 건축물을 생산할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 공사기간이 짧고 내구성도 높다. 또한, 외관이 미려하다는 점 등의 장점이 있다.

그러나, PC 구조는 부재간의 접합부에서 응력의 불연속성이 나타나고, 횡력에 대한 저항력이 낮아 지진의 위험이 높은 지역에서는 활용되기 어렵다는 문제가 있다.

즉, PC 구조는 짧은 건설 공기와 높은 작업 효율성 때문에 주로 단순보와 기둥의 연결에 사용되어 왔으나, 이는 전단벽이나 다른 횡력 저항 요소가 있을 때만 가능하다는 단점이 있다. 또한 단순 경간의 경우, 처짐 증가, 휨 철근의 증가, 기둥 코벨(corbel)과 같은 접합부재의 필요성 등과 같은 단점이 있다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 거푸집 대용으로서 단면이 U자형인 보 내부에 쉬스(sheath)관을 설치하여 이루어지는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 제공함에 의해, 공기 단축 및 고품질을 가능하게 하는 프리캐스트 콘크리트 구조의 장점과, 넓은 내부 공간과 층고 절감을 가능하게 하는 프리스트레스 콘크리트 구조의 장점을 활용하여 시공성과 함께 안정성을 높일 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 단면이 U자 형상을 가지도록 철근을 종횡으로 배근하여 콘크리트로 만들어지는 기다란 몸체와, 시공시 강연선을 삽입할 수 있도록 상기 몸체의 내부 빈 공간에 길이방향으로 배열되는 하나 이상의 쉬스(sheath)관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체가 제공된다.

여기에서, 상기 몸체의 내부에 횡방향으로 배근되어 있는 철근은, 시공시 별도의 철근이 배근되기 위해서, 상기 몸체의 외부로 돌출되는 돌출부가 상단 부분에 형성되어 있다.

또한, 상기 쉬스관은, 상기 몸체의 중앙부분에서는 쉬스관 외주의 적어도 일부가 상기 몸체에 매립됨으로써 이 몸체에 고정되며, 상기 몸체의 양쪽 끝 부분에서는 상기 몸체의 위쪽으로 연장됨으로써, 아래쪽으로 볼록한 형상을 이루도록 배열되어 있다.

또한, 시공시 폭이 넓은 보가 필요할 경우 2개의 상기 몸체를 체결부재로 조립하여 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공장에서 사전에 제작된 상기 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 현장으로 이송하는 단계; 현장에 반입된 상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 현장에서 타설된 콘크리트 기둥의 지판 상에 거치시키는 단계; 슬래브의 콘크리트 타설을 위한 데크를 설치한 후 철근을 배근하는 단계; 상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체와 슬래브가 일체화되도록 콘크리트를 타설하는 단계; 콘크리트의 양생 이후에 쉬스관 내로 강연선을 삽입하는 단계; 매립되어 있는 쉬스관 내의 강연선에 긴장력을 도입하는 단계; 그리고 강연선이 삽입되어 있는 쉬스관 내에 그라우트(grout)를 충전하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 이용한 시공방법이 제공된 다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공장에서 사전에 제작된 상기 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 현장으로 이송하고, 현장에 반입된 상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 현장에서 타설된 콘크리트 기둥의 지판 상에 거치시키고, 슬래브의 콘크리트 타설을 위한 데크를 설치한 후 철근을 배근하고, 상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체와 슬래브가 일체화되도록 콘크리트를 타설하고, 콘크리트의 양생 이후에 쉬스관 내로 강연선을 삽입하고, 매립되어 있는 쉬스관 내의 강연선에 긴장력을 도입하고, 강연선이 삽입되어 있는 쉬스관 내에 그라우트(grout)를 충전하여 시공되는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 이용하여 시공된 건축물이 제공된다.

우선, 도 1a 내지 도 2b를 참조하여 본 발명에 따른 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트(Post-tensioned Precast Concrete) 구조체(1; 이하, "PPC 구조체"라고 한다)의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1a 내지 도 2a에 도시된 바와 같이, 기존의 보(beam)에 비하여 높이가 줄어들고 폭이 넓은 보로서 현장에서 사용될 수 있도록 공장 제작되는, 본 발명에 따른 PPC 구조체(1)는, 단면이 U자 형상을 가지도록 철근(11, 12)을 종횡으로 배근하여 콘크리트로 만들어지는 기다란 몸체(10)와, 시공시 강연선을 삽입할 수 있도록 상기 몸체(10)의 내부 빈 공간에 길이방향으로 배열되는 쉬스(sheath)관(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 몸체(10)의 내부에 배근되어 있는 철근들 중에서 횡방향으로 배근되어 있는 철근(12)은 그 상단 부분이 상기 몸체(10)의 외부로 돌출되어 있다. 이러한 돌출부(12a)는 시공시 별도의 철근(13)이 배근되기 위한 것이다(도 2a 및 도 2b 참조).

상기 쉬스관(20)은, 도 1a 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)의 중앙부분에서는 쉬스관(20) 외주의 적어도 일부가 상기 몸체(10)에 매립됨으로써 이 몸체(10)에 고정된다. 그러나, 상기 몸체(10)의 양쪽 끝 부분에서는, 도 1a에서와 같이 측면에서 관찰하였을 때, 상기 쉬스관(20)은 상기 몸체(10)의 위쪽으로 연장된다.

따라서, 쉬스관(20)은 직선형상을 이루도록 배열되는 것이 아니라, 아래쪽으로 볼록한 원호형상을 이루도록 배열되어 있다. 이 때, "쉬스관(20)이 원호형상을 이룬다"는 말에 있어서, 원호형상이란 완벽한 원의 일부로서의 원호만을 의미하지는 않는다. 즉, 쉬스관(20)이 중앙부분은 상기 몸체(10)와 접촉되고 양쪽 끝 부분은 상기 몸체(10)의 위쪽으로 연장되도록 대략 원호형상으로 배열되는 이유는, 시공시 이 쉬스관(20)의 내부에 삽입되는 강연선(긴장재)이 보의 발생응력 곡선형상에 따라서 대략 원호형상을 이루도록 배열되기 때문으로, 필요에 따라서 복수개의 곡률반경을 가지도록 설계 및 배열될 수 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 쉬스관(20)은 하나의 몸체(10) 내에 복수개가 배열될 수도 있다.

또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 다양한 폭을 가지는 넓은 보의 효율적인 생산을 위하여 기본 몰드로 생산한 후, 폭이 넓은 보가 필요할 경우 2개의 몸체(10)를 볼트(14)와 같은 체결부재로 조립하여 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 PPC 구조체(1)를 이용하여 건축물을 시공하는 공정을 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 설명한다.

시공시 거푸집 대용으로 활용되는 상기 PPC 구조체(1)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 공장에서 사전에 제작된 후 현장으로 이송된다.

현장에 반입된 PPC 구조체(1)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 현장에서 타설된 콘크리트 기둥(2)의 지판(2a) 상에 거치된다. 이때 PPC 구조체(1)가 기둥의 지판(2a) 상이 걸쳐지는 걸침길이는 뉴질랜드의 프리캐스트 콘크리트 구조물의 사용지침에서 제안하고 있는 7.5㎝ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

계속해서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 슬래브의 콘크리트 타설을 위한 데크(3)(또는 하프 슬래브)가 설치된 후 철근을 배근한다.

철근 배근 및 강연선 삽입이 완료되면, 도 3d에 도시된 바와 같이, 콘크리트를 타설하여 상기 PPC 구조체(1)와 슬래브를 일체화한다.

콘크리트의 양생 후에는, 도 3e에 도시된 바와 같이, 매립되어 있는 쉬스관(20) 내로 긴장재로서의 강연선(4)을 삽입하고, 쉬스관(20) 내의 강연선(4)에 긴장력을 도입(포스트 텐션)한다. 강연선에 긴장력을 도입하기 위한 장치 및 도입 방법은 공지된 것이므로 상세하게 설명하지 않는다.

최종적으로, 도 3f에 도시된 바와 같이, 강연선(4)이 삽입되어 있는 쉬스관(20) 내에 그라우트(grout)를 충전함으로써 시공공정을 완료한다.

긴장력이 도입되어 있는 강연선은 쐐기 등의 정착구에 의해서 고정적으로 장착되는 것이 바람직하다.

도 4에는 상기 PPC 구조체를 이용하여 이루어진 건축물의 일부 절결 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는 기둥에 4방향으로 보(PPC 구조체)가 설치되어 이루어진, 건축물의 내부에 위치되는 접합부의 상세도가 도시되어 있고, 도 6에는 기둥에 3방향으로 보(PPC 구조체)가 설치되어 이루어진, 건축물의 외벽 부근에 위치되는 접합부의 상세도가 도시되어 있다. 그리고, 도 7에는 폭인 넓은 보(PPC 구조체)와 폭이 좁은 보(PPC 구조체)가 엇갈리는 접합부의 상세도가 도시되어 있다.

도 7에서와 같이 기둥 이외의 위치에서 보(PPC 구조체)가 서로 엇갈리게 배치되는 경우에는, 상기 PPC 구조체(1)를 제작할 때 폭이 넓은 보로서의 PPC 구조체의 소정 위치에 폭이 좁은 보로서의 PPC 구조체가 얹혀질 수 있는 지지부를 형성해 둔다. 이와 같이 폭이 좁은 보를 폭이 넓은 보의 지지부 상에 얹어 지지하기 위해서, 폭이 좁은 보는 폭이 넓은 보에 비하여 높이를 소정치수만큼(대략 10㎝ 정도) 낮게 제작하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 거푸집 대용으로서 단면이 U자형인 보 내부에 쉬스(sheath)관을 설치하여 이루어지는 PPC 구조체를 제공함에 의해, 공기 단축 및 고품질을 가능하게 하는 프리캐스트 콘크리트 구조의 장점과, 넓은 내부 공간과 층고 절감을 가능하게 하는 프리스트레스 콘크리트 구조의 장점을 활용하여 시공성과 함께 안정성을 높일 수 있게 된다.

또, 본 발명에 의하면, 폭이 넓고 높이가 낮은 보를 사용하여 층고를 저감할 수 있는 동시에, 긴장재를 이용함으로써 장 경간을 만들 수 있으므로 자유로운 공간 구성이 가능하게 된다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 PPC 구조체는 속이 빈 중공의 구조로서 거푸집 대용으로 활용이 가능하므로 현장에서의 시공공정을 간소화할 수 있는 동시에 덧침 콘크리트의 타설공정을 통하여 기둥과 보, 혹은 보와 보 사이의 접합부를 일체화할 수 있다. 그에 따라 프리캐스트 콘크리트 구조의 연속성 확보가 가능하게 된다.

또, 본 발명에 의하면, 대략 원호형상을 가지도록 배치된 긴장재에 의해서 일반적인 철근 콘크리트 보에 비하여 단면을 작게 할 수 있어 부재의 자중이 경감되며, 하중에 의한 처짐을 감소시킬 수 있게 된다.

Claims

단면이 U자 형상을 가지도록 철근(11, 12)을 종횡으로 배근하여 콘크리트로 만들어지는 기다란 몸체(10)와, 시공시 강연선(4)을 삽입할 수 있도록 상기 몸체(10)의 내부 빈 공간에 길이방향으로 배열되는 하나 이상의 쉬스(sheath)관(20)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체.
제 1 항에 있어서,

상기 몸체(10)의 내부에 횡방향으로 배근되어 있는 철근(12)은, 시공시 별도 의 철근(13)이 배근되기 위해서, 상기 몸체(10)의 외부로 돌출되는 돌출부(12a)가 상단 부분에 형성되어 있으며,

상기 쉬스관(20)은, 상기 몸체(10)의 중앙부분에서는 쉬스관(20) 외주의 적어도 일부가 상기 몸체(10)에 매립됨으로써 이 몸체(10)에 고정되며, 상기 몸체(10)의 양쪽 끝 부분에서는 상기 몸체(10)의 위쪽으로 연장됨으로써, 아래쪽으로 볼록한 형상을 이루도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체.
제 1 항에 있어서,

시공시 폭이 넓은 보가 필요할 경우 2개의 상기 몸체(10)를 체결부재(14)로 조립하여 사용하는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체.
공장에서 사전에 제작된 상기 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체(1)를 현장으로 이송하는 단계;

현장에 반입된 상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체(1)를 현장에서 타설된 콘크리트 기둥(2)의 지판(2a) 상에 거치시키는 단계;

슬래브의 콘크리트 타설을 위한 데크(3)를 설치한 후 철근을 배근하는 단계;

상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체(1)와 슬래브가 일체화되도록 콘크리트를 타설하는 단계;

콘크리트의 양생 이후에 쉬스관(20) 내로 강연선(4)을 삽입하는 단계;

매립되어 있는 쉬스관(20) 내의 강연선(4)에 긴장력을 도입하는 단계; 그리고

강연선(4)이 삽입되어 있는 쉬스관(20) 내에 그라우트(grout)를 충전하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 이용한 시공방법.
공장에서 사전에 제작된 상기 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체(1)를 현장으로 이송하고, 현장에 반입된 상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체(1)를 현장에서 타설된 콘크리트 기둥(2)의 지판(2a) 상에 거치시키고, 슬래브의 콘크리트 타설을 위한 데크(3)를 설치한 후 철근을 배근하고, 상기 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체(1)와 슬래브가 일체화되도록 콘크리트를 타설하고, 콘크리트의 양생 이후에 쉬스관(20) 내로 강연선(4)을 삽입하고, 매립되어 있는 쉬스관(20) 내의 강연선(4)에 긴장력을 도입하고, 강연선(4)이 삽입되어 있는 쉬스관(20) 내에 그라우트(grout)를 충전하여 시공되는 것을 특징으로 하는 포스트-텐션드 프리캐스트 콘크리트 구조체를 이용하여 시공된 건축물.