KR100651606B1 - Pc column-beam joint system for underground structure and construction method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조를 나타낸 분해사시도.1 is an exploded perspective view showing the structure of the PC column-beam connection according to the present invention.
도 2는 본 발명에 적용된 와이드 PC 보를 나타낸 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a wide PC beam applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조의 요부를 나타낸 결합사시도.Figure 3 is a perspective view showing the main portion of the PC pillar-beam connection structure according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조를 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view showing the structure of the PC column-beam connection according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조에 있어 접지압 면적을 보여주는 평면도.5 is a plan view showing the ground pressure area in the PC column-beam connection structure according to the present invention.
도 6은 본 발명에 적용된 매입구를 나타낸 사시도.Figure 6 is a perspective view of the inlet applied to the present invention.
도 7a는 접지압 면적에 따른 하중-변위 관계를 나타낸 그래프.7A is a graph showing the load-displacement relationship according to the ground pressure area.
도 7b는 접지압 면적에 따른 최대강도-변위연성도 관계를 나타낸 그래프. Figure 7b is a graph showing the maximum strength-deformation ductility relationship according to the ground pressure area.
도 8은 종래 PC 기둥-보 접합부 구조를 나타낸 분해사시도.Figure 8 is an exploded perspective view showing a conventional PC column-beam connection structure.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10, 10' : 와이드 PC 보 11 : PC 보의 바닥부10, 10 ': wide PC beam 11: bottom of PC beam
12, 12' : PC 보의 측벽부 13 : 보 바닥부의 블럭아웃부(우묵 들어간 부분)12, 12 ': Side wall of PC beam 13: Block out part of beam bottom
14 : 보 측벽부의 블럭아웃부 15 : 관통공14 block out portion of beam
16 : 슬래브 결합용 철근 20, 20' : PC 기둥16: Reinforcing
22, 22' : PC 기둥의 주근 24 : 고정봉22, 22 ': main column of PC column 24: fixed rod
26 : 스플라이스 접합부 26a : 주입구26:
26b : 배출구 30 : 매입구26b: outlet 30: inlet
32 : 매입부 34, 34' : 상, 하부 플레이트32: embedding
36 : 구멍 40 : PC 슬래브36: hole 40: PC slab
42 : 카이저트러스근 50 : 덧침 콘크리트42: kaiser truss muscle 50: overlay concrete
본 발명은 PC 복합화 공법으로 시공되는 지하구조물에 있어서 PC 기둥과 PC 보의 접합부 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to the joint structure of the PC column and PC beam in the underground structure to be constructed by the PC composite method and its construction method.
PC 복합화 공법이란 철근콘크리트 기둥, 보, 슬래브 등 주요 구조 부재의 일부 또는 전체를 공장 제작하여 현장에서 조립·설치하고, 부재 간의 접합부와 슬래브 상부에 현장 콘크리트를 타설하여 구조체를 일체화하는 공법을 말한다.The PC compounding method refers to a method of integrating a structure by installing a part or whole of major structural members such as reinforced concrete columns, beams, and slabs at the factory and assembling and installing them on site, and casting field concrete on the joints between the members and the upper part of the slab.
공장 제작되는 콘크리트 중 프리스트레스를 도입한 콘크리트를 PS콘크리트 또는 PSC라 하고, 보통 콘크리트로 하는 것을 PC콘크리트 또는 PCC라 하는데, 본 명세서에서는 이들을 통칭하여 PC(Precast Concrete)라 한다.Among the concrete produced in the factory, pre-stressed concrete is referred to as PS concrete or PSC, and usually concrete is referred to as PC concrete or PCC. In the present specification, these are collectively referred to as PC (Precast Concrete).
이 공법은 공장 제작 방식과 현장 시공 방식을 조합한 복합 시공법이고, 습 식접합방식(Wet Joint System)에 의한 접합구조이며, 공장 제작, 현장 조립 시공에 의한 공업화 건축이란 점에 특징이 있다. This construction method is a complex construction method that combines a factory production method and a site construction method, is a joining structure by a wet joint system, and is characterized by industrial construction by factory production and field assembly construction.
따라서 공장에서 제작하고 현장 조립 시공하므로 구조물의 품질이 좋고 시공이 간편하며, 지하 공사를 조기에 완료할 수 있어 공사기간이 단축되며, 특히 인력 및 가설재 투입이 적어 재해 발생 우려가 적은 장점이 있다.Therefore, the quality of the structure is good and the construction is easy because it is manufactured at the factory, and the construction is easy, and the construction period can be shortened by the early completion of the underground construction. In particular, there is little concern about the occurrence of disaster due to the low input of manpower and temporary materials.
도 8은 종래 PC 기둥과 PC 보의 접합부 구조를 나타낸 것으로, 하부 기둥(3) 위에 소정의 길이(대략 15mm)를 걸쳐서 한 쌍의 PC 보(1,1')를 설치하고, PC 보(1,1') 위에 다시 하프 PC 슬래브를 설치한 후, 현장에서 보- 기둥 접합부와 슬래브 상부에 콘크리트(8)를 타설하고, 콘크리트(8)가 충분히 양생된 후 상부 기둥(2)의 주근(4) 하부에 형성된 관통공을 통해 하부 기둥(3)의 상부로 노출된 하부 기둥(3)의 주근(5)을 삽입하고 상부 기둥(2)의 주근(4) 하부에 형성된 타원형상의 스플라이스 접합부(6) 내로 주입구(6a)를 통해 고강도 모르타르를 주입하여 스플라이스 접합부(6) 내에서 하부 기둥(3)의 주근(5)과 상부 기둥(2)의 주근(4)이 연결되도록 하였다.FIG. 8 shows a structure of a junction between a PC pillar and a PC beam, and a pair of
그러나 이 경우 보- 기둥 접합부 내 기둥 주근(5)과 접합부 보강 후프근 및 보 하부돌출철근(7)과의 간섭이 발생하고 보-기둥 접합부를 조립하는 과정에서도 순서에 맞춰 시공되어야 하기 때문에 시공이 어려울 뿐만 아니라 철근이 복잡하게 배치된 접합부 내에 콘크리트를 채워넣는 것이 어려워 시공상 개선될 사항이 많이 남아있다. In this case, however, the construction of the beam-column connection has to be carried out in order, even if the interference between the column root (5) and the joint reinforcement hoop and the lower beam-reinforcing bar (7) occurs. Not only is it difficult, but it is also difficult to fill concrete in the joints where the rebars are placed in complex, and there are many improvements to the construction.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 창작된 것으로, 접지압 면적을 증가시켜 기둥 외부면의 전단 마찰 저항 능력을 증가시킴으로서 PC 보에 하부돌출철근이 없는 접합부 상세가 되며 그에 따라 접합부 내 배근의 복잡성을 간략화할 수 있고, 연결재 배근 공정이 생략되며, 시공순서에 제약을 받지 않기 때문에 시공성이 매우 우수하면서도 일체성을 확보할 수 있는 PC 구조 지하구조물의 기둥-보 접합부 구조 및 그 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and by increasing the ground pressure area to increase the shear frictional resistance of the outer surface of the column, the details of the joint without the bottom protruding reinforcement in the PC beam, and accordingly the It provides the structure of the column-beam joint structure and the construction method of PC structure underground structure, which can simplify the complexity, omit the connecting material reinforcement process, and is not restricted by the construction order. Its purpose is to.
즉, 본 발명은 PC 기둥-보 접합부 구조에 관한 것으로서 그 적용은 지하구조물에 한정된다. That is, the present invention relates to a PC column-beam connection structure, the application of which is limited to underground structures.
구조물 설계에 있어서 시공중 또는 완성 후 구조물에 작용하는 활하중, 고정하중, 풍하중, 지진하중, 토압과 유체압 외에 프리스트레스 힘, 크레인 하중, 진동, 충격, 건조수축, 크리프와 온도변화 및 탄성수축, 받침점의 부동침하 등 각종 하중 및 외적 작용의 영향을 고려하여야 하는데, 콘크리트구조설계기준(건설교통부 제정)에서는 지하구조물과 같이 고정하중이 지배적인 구조물의 경우 최대 소요강도를 계산하는 식에서 1.4D의 D대신에 1.1D를 대입하도록 하고 있다. Prestressing force, crane load, vibration, impact, dry shrinkage, creep and temperature change, elastic shrinkage, support point in addition to live load, fixed load, wind load, earthquake load, earth pressure and fluid pressure Consider the effects of various loads and external actions such as floating settling.In the Concrete Structural Design Standard (established by the Ministry of Construction and Transportation), the maximum required strength is calculated instead of 1.4D in the case of the structure where the fixed load is dominant like the underground structure. It is supposed to assign 1.1D to.
이는 지하구조물의 지배하중은 중력하중 즉, 고정하중을 지배하중으로 보고 평가함을 의미한다. 또한 지하구조물의 지진하중에 의한 진동 특성은 지반 속에서의 지반운동에 순응하여 구조물이 진동하기 때문에 상대적으로 큰 지진 피해를 받는 교량, 건물 등의 지상구조물과 다르기 때문이다. This means that the dominant load of the underground structure is considered to be the gravity load, that is, the fixed load as the dominant load. In addition, the vibration characteristics of the underground structures due to the earthquake load are different from the ground structures such as bridges and buildings, which are subject to relatively large earthquake damage because the structures vibrate in response to the ground motion in the ground.
이와 같이 지하구조물에서는 원래 지반에 대해 상대적인 진동을 일으키기 어렵고 일단 일어난 진동도 곧 소멸된다. 그러므로 지하구조물은 지진시 지반에 변위 나 변형이 생기면 그것에 따라 주위에 끌려 운동한다.As such, it is difficult to cause relative vibration in the underground structure and the vibration once generated disappears soon. Therefore, underground structures will be dragged around if any displacement or deformation occurs in the ground during an earthquake.
따라서 본 발명은 지하구조물의 이러한 거동특성을 고려하였으며 지하구조물의 거동특성에 적합한 PC 기둥-보 접합부 구조를 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention considers this behavior of the underground structure and its object is to provide a PC column-beam connection structure suitable for the behavior of the underground structure.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 적용된 PC 보를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조의 요부를 나타낸 결합사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 PC 기둥-보 접합부 구조에 있어 접지압면적을 보여주는 평면도이고, 도 6은 본 발명에 적용된 매입구를 나타낸 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a PC column-beam connection structure according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a PC beam applied to the present invention, Figure 3 is a coupling showing the main portion of the PC column-beam connection structure according to the
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기둥-보 접합부 구조는 1개층 단위로 제작되고 단부에 나사산이 가공된 고정봉(24)이 돌출되게 매설된 PC 기둥(20) 위에 한 쌍의 와이드 PC 보(10, 10')의 단부가 상기 고정봉(24)에 삽입되어 보 방향으로 적어도 100mm 이상 보 직각 방향으로 적어도 50mm 이상 걸쳐지도록 설치하고 상기 와이드 PC 보(10, 10')를 관통한 고정봉(24)의 단부에 너트를 체결한 후 상기 PC 기둥과 보의 접합부(도 4, 5에서 "B" 영역)에 콘크리트를 타설하여 일체화시킨 것이다.As shown in FIG. 1, the column-beam joint structure according to the present invention is a pair of wide PCs on a
본 발명에 있어서 PC 보(10, 10')는 기둥 폭에 대한 보 폭의 비율 즉, 보-기둥 폭비가 1.67 내지 2.00이 되는 와이드(Wide) PC 보로 하였으며, 실험결과 보-기둥 폭비가 증가함에 따라 강도는 12~16% 증가하였으며 변위 연성도는 16~26% 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 보-기둥 폭비가 증가함에 따라 콘크리트 단면이 증가하여 압축측 내력이 증가함으로써 철근의 항복 이후 거동을 증가시키고 이로 인하여 PC 보의 강도 및 변위 연성도가 증가하는 것으로 판단된다.In the present invention, the
도 2를 참조하여 본 발명에 적용된 와이드 PC 보(10, 10')를 상세히 살펴보면, 와이드 PC 보(10, 10')는 바닥부(11)와 상기 바닥부(11)의 양측 단부로부터 상방향으로 일체로 돌출 형성되며 서로 소정 간격으로 이격된 양측벽부(12, 12')로 구성되어 대략 "U"자 형상을 이루며, 상기 바닥부(11)와 양측벽부(12, 12')의 양단부는 블럭아웃(Block-out)되어 소정 깊이로 우묵 들어가 있으며(도 2에서 도면번호 "13"은 바닥부(11)의 블럭아웃부를 나타내고, 도면번호 "14"는 양측벽부(12, 12')의 블럭아웃부를 나타낸다), 하부돌출철근은 제거되어 있으며, 양측벽부(12, 12')의 상부에는 단부에 후크가 형성된 다수의 슬래브 결합용 철근(16)이 소정 길이로 돌출되어 있다.Looking at the
이때, 와이드 PC 보(10, 10')의 바닥부(11)과 양측벽부(12, 12')의 단부를 블럭아웃시킴으로서 상기 PC 기둥(20)과 보(10, 10')의 접합부(도 4, 5에서 "B" 영역)에 콘크리트가 채워지는 공간부를 형성하게 되며 이 공간부에 채워진 콘크리트는 4방향으로 모두 구속되므로 접합부의 일체성을 높이는 효과를 가져온다.At this time, by joining the
도 3, 4를 참조하여 기둥-보 접합부를 보다 자세히 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 보(10, 10')는 기둥(20)에 매설된 고정봉(24)을 통해 기둥(20)에 볼트 결합되는데 그에 따라 기둥-보 접합부의 전단슬립강도를 볼트결합의 프리텐션 힘으로 저항하게 하여 반복 작용하중에 의한 층간 인장력에 저항케 한다. Looking at the column-beam junction in more detail with reference to Figures 3 and 4, as shown in Figure 3, the beams (10, 10 ') is to the
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 기둥(20) 상면에 걸쳐지는 보(10, 10)의 걸침길이를 늘려 즉, 접지압 면적(도 5에서 "A" 면적)을 증대시켜 기둥 외부면의 전단 마찰 저항 능력을 증가시킴으로서 보의 하부돌출철근을 없애는 것이 가능하고, 블럭아웃된 보의 바닥부(11)와 양측벽부(12, 12')에 의해 기둥 걸침면 내부가 4방향으로 모두 구속되어 진다.In addition, as shown in FIG. 5, the shear length of the outer surface of the column is increased by increasing the span length of the
도 6은 기둥(20)에 매설된 고정봉(24)이 관통하는 위치의 보(10)에 매입되는 매입구(30)을 도시한 것으로, 매입구(30)는 보(10)에 매입되는 매입부(32)와 매입부(32)의 상, 하부에 결합되고 보(10)의 바닥부(11) 외부로 노출되는 상, 하부 플레이트부(34, 34')로 구성된다. 이때, 매입부(32)는 도시된 바와 같이 매입부(32)에 채워지는 몰탈과 PC 보 사이의 결합력을 고려하여 원통형 철망으로 구성하는 것이 바람직하나 통상의 파이프 또는 주름진 파이프로 구성할 수도 있다. 6 illustrates a buried
이하에서는 본 발명에 따른 기둥-보 접합부의 시공방법을 도 1 및 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a construction method of the column-beam joint according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 4.
먼저, 공장 제작되어 현장에 반입된 PC 기둥(20)을 소정 위치에 설치하고, 기둥(20)에 매입된 고정봉(24)을 관통하도록 기둥(20) 위에 소정의 길이(보 방향으로 적어도 100mm, 보 직각 방향으로 적어도 50mm)를 걸쳐서 한 쌍의 와이드 PC 보(10, 10')를 설치한 다음, 보(10, 10')를 관통한 고정봉(24)에 너트를 결합시켜 기 둥(20)과 보(10, 10')를 볼트 결합시킨다. First, the PC pillar 20 factory-fabricated and brought into the site is installed at a predetermined position, and a predetermined length (at least 100 mm in the beam direction) is provided on the
다음으로, 보(10, 10') 위에 하프 PC 슬래브(40)를 설치하고, 슬래브(40) 상부에 철근(44, 46)을 배근한 다음, 현장에서 보- 기둥 접합부와 슬래브 상부에 덧침 콘크리트(50)를 타설하면 된다. Next, the
한편, 기둥(20) 위에 다시 기둥(20')을 설치하고 할 경우에는 콘크리트(50)가 충분히 양생된 후 슬래브(50) 위에 설치될 기둥(20')의 주근(22') 하부에 형성된 관통공을 통해 하부 기둥(20)의 상부로 노출된 하부 기둥(20)의 주근(22)을 삽입하고 상부 기둥(20')의 주근(22') 하부에 형성된 타원형상의 스플라이스 접합부(26) 내로 주입구(26a)를 통해 고강도 모르타르를 주입하여 스플라이스 접합부(26) 내에서 하부 기둥(20)의 주근(22)과 상부 기둥(20')의 주근(22')이 연결되도록 하면 된다.On the other hand, in the case of installing the pillar 20 'on the
도 7a는 기존 PC 기둥-보 접합부 구조에 적용된 것처럼 기둥에 걸쳐지는 보의 걸침길이를 15mm하고 보의 하부돌출철근의 길이를 60mm로 한 시험체(기준 시험체, SI167-156HG)와 걸침길이 50mm로 하고 하부돌출철근 제거한 본 발명에 의한 시험체(S167-500HG)의 하중-변위곡선을 나타내고, 도 7b는 최대강도와 연성도 비교 그래프이다. 여기서, 기준시험체와 본 발명에 의한 시험체는 모두 1/2로 축소한 시험체이다.Figure 7a is a test body (reference specimen, SI167-156HG) and the length of the strenght with a length of 15mm and the length of the lower protruding reinforcing bar of the beam as the applied to the existing PC column-beam connection structure and the length of 50mm The load-displacement curve of the test body (S167-500HG) according to the present invention with the lower protruding rebar removed is shown, and FIG. 7B is a graph showing a comparison between maximum strength and ductility. Here, both the reference test body and the test body according to the present invention are test bodies reduced to 1/2.
도 7a, 7b에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 시험체는 기준 시험체와 비교하여 최대하중은 3.5% 감소하였으나 변위 연성도는 72% 증가하였다. 즉, 미소한 내력 저하는 나타났지만 초기 강성을 시험체의 항복 내력까지 동일한 기울기를 가지 고 유지하고 있으며, 항복내력 이후 낮은 열화 성능을 보이며 최종 실험 종료시까지 소성적으로 변형할 수 있는 능력 즉, 연성능력을 나타내고 있다. 따라서 지진에 의한 과도한 변형이 발생하더라도 구조물의 붕괴를 방지하면서 충분한 변형에너지 소산능력을 나타낼 수 있는 지하구조물 PC 기둥-보 접합부 구조형식으로 판단된다.As shown in Figure 7a, 7b the test specimen according to the invention the maximum load was reduced by 3.5% compared to the reference specimen, but the displacement ductility increased by 72%. In other words, a slight decrease in strength was shown, but the initial stiffness was maintained with the same slope up to the yield strength of the test specimen, and the ability to deform plastically until the end of the final experiment, ie, the ductility ability, showed low deterioration performance after the yield strength. Indicates. Therefore, it is considered to be a structural form of PC column-beam connection of underground structures that can exhibit sufficient strain energy dissipation while preventing the collapse of the structure even if excessive deformation is caused by the earthquake.
도 7b에서 변위 연성도는 일반적으로 극한변위와 항복변위와의 비로 정의되며, 본 발명의 시험체의 경우 종래 접합 상세보다 약 72%가 향상된 연성도 4이상의 값을 가지고 있는 것으로 나타났다.In FIG. 7B, the displacement ductility is generally defined as the ratio between the extreme displacement and the yield displacement, and the test specimen of the present invention has a ductility of 4 or more, which is about 72% improved from the conventional joint details.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 접지압 면적을 증가하여 기둥 외부면의 전단 마찰 저항 능력을 증가시키고 기둥과 보를 볼트 결합시킴으로서 PC 보에 하부돌출철근이 없는 접합부 상세가 되며 그에 따라 접합부 내 배근의 복잡성을 간략화할 수 있고, 연결재 배근 공정이 생략되며, 시공순서에 제약을 받지 않기 때문에 시공성이 매우 우수하면서도 일체성을 확보할 수 있다.As described above, according to the present invention, by increasing the ground pressure area to increase the shear friction resistance of the outer surface of the column and bolting the column and the beam, the details of the joint without the bottom protruding reinforcement in the PC beam, and accordingly the complexity of the reinforcement in the joint It can be simplified, and the connector reinforcement step is omitted, and since the construction order is not restricted, the workability is very excellent and the integrity can be secured.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Thus, the claims will cover any modifications or variations that fall within the spirit of the invention.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102204561B1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-01-19 | 홍종규 | Joint structure of PC column and PC flat plate with Super speed PC system |
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2005
- 2005-08-24 KR KR1020050077674A patent/KR100651606B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102204561B1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-01-19 | 홍종규 | Joint structure of PC column and PC flat plate with Super speed PC system |
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