KR100868557B1 - Ｐｃ블럭 적층시공용 가설구조 및 ｐｃ블럭을 이용한수직구조물 축조 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PC블럭(Precast Concreat Block)을 적층하여 철근콘크리트 수직구조물을 축조하기 위한 가설구조 및 이를 이용한 수직구조물 축조공법에 관한 발명으로서, 수직철근이 매립되어 있지 않은 상태로 제작된 PC블럭을 적층한 후에 수직철근을 연결하여 매립시키는 공법 적용시, 수평바와 인장재와 고정구의 결합을 통해 시공중 상하로 적층된 PC블럭의 안정성을 도모하고, PC블럭간을 밀착시키는 프리스트레스가 도입되도록 구성된 PC블럭 적층시공용 가설구조 및 이를 이용한 수직구조물 축조공법에 관한 것이다.

프래캐스트 콘크리트, 인장재, 쉬스, 수평바

Description

ＰＣ블럭 적층시공용 가설구조 및 ＰＣ블럭을 이용한 수직구조물 축조 공법{Temporary system for vertical structure using precast concreat block and Vertical structure building method using precat concreat}

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 블럭을 적층한 후에 수직철근을 시공하여 교각, 기초 및 건축물 기둥 등의 수직구조물을 구축하는 공법에 관한 것이다.

종래에 교각, 건축물의 기둥 등의 철근 콘크리트 수직구조물을 축조할 때는 일반적으로 시공현장에서 거푸집을 짜고 콘크리트를 타설하는 방식이 이용되는데, 교각의 경우를 예로 들면 기초부를 콘크리트로 타설하고, 상기 기초부 상에 돌출된 철근을 연속화하는 작업을 실시한 후 이 철근들을 감싸도록 거푸집을 설치하여 상기 거푸집 내부에 콘크리트를 타설함으로써 1단계의 성형부를 양생시킨 후 상기 1단계의 성형부 상부에 거푸집을 이음하여 2단계의 성형부를 형성하는 공정을 반복하여 소정의 높이까지 거푸집을 연직방향으로 이동시키며 수직구조물을 성형해 나가는 콘크리트 현장타설방식을 취해 왔다.

그러나 위와 같은 콘크리트 현장타설방식은 선 공정에서 타설된 콘크리트가 양생된 다음에 이후의 거푸집을 설치하고 이 거푸집에 콘크리트를 다시 충진시켜 양생될 때가지 기다려야 하므로 공기(工期)가 길어져 간접비 측면에서 불리한 부분이 발생하고, 또한 거푸집을 단계별로 설치해야 하기 때문에 불필요한 수작업이 증가하여 인건비가 상승하게 된다. 그리고 이러한 수직구조물의 축조는 연직방향으로 비교적 높게 축조되므로 거푸집 설치 및 콘크리트 타설작업이 어렵고, 안전사고 발생의 위험성도 크며, 특히 해상교각을 축조할 때는 해상 배치플랜트에 의한 콘크리트 타설이 필요해 상당한 고가의 공사비가 소요되며, 도심지 고가도로의 교각 축조시에는 교통차단으로 인한 사회간접손실비의 발생이 우려되어 콘크리트를 현장타설하는 것이 더욱 어렵게 된다.

위와 같은 문제점으로 인해 현재는 프리캐스트 콘크리트 공법이 개발되고 있다. 프리캐스트 콘크리트는 거푸집설치, 철근배근, 콘크리트 타설, 양생 등의 일련의 공정을 공장에서 수행토록 함으로써 시공현장에서는 프리캐스트 콘크리트 구체간의 이음작업만을 수행하게 되므로 공기를 단축할 수 있었고, 시공상 난이도와 안전사고 발생율을 줄일 수 있었다. 다만, 현재까지는 수직철근이 매립된 채로 프리캐스트 콘크리트(PC) 블럭을 제작해 왔으며, 이렇게 제작된 PC블럭을 연결하여 수직구조물을 축조할 때에는 수직철근간의 이음이 어려워 이러한 어려움을 해결하는 방법에 주안점을 두고 PC공법이 개량되어 가고 있는 실정이다. 그러나, 수직철근이 매립되어 있는 상태에서 상하부 PC블럭의 수직철근을 연결화는 작업이 쉽지 않고, 상하부 PC블럭의 이음부가 구조적으로 취약하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 출원인은 위와 같은 프리캐스트 콘크리트 공법의 문제점을 해결하기 위해 프리캐스트 블럭을 적층하여 수직구조물을 축조하되, 기초부에서부터 인장재를 연결해 나가며 프리스트레싱을 도입하여 시공중의 안전성을 도모하고, 소정의 높이로 수직구조물을 축조한 후에 수직철근을 삽입하는 방식을 주요 골자로 하는 시공방법에 대해 특허출원(제10-2007-060103호, 2007. 6. 19.)을 하였다.

2007년 6월 19일자로 출원된 특허출원 제10-2007-060103호는 이러한 가설중의 안정성과 PC블럭의 밀착을 단면내부에서의 긴장작업으로 확보하고 있으나 본 발명은 단면 외부에서의 긴장력 도입을 통한 가설중의 안정성과 상,하층 PC블럭의 밀착을 확보하여 공법의 적용성을 확대시킴을 그 목적으로 한다.

본 발명은 PC블럭(Precast Concreat Block)을 적층하여 철근콘크리트 수직구조물을 축조하기 위한 가설구조 및 이를 이용한 수직구조물 축조공법에 관한 발명으로서, 수직철근이 매립되어 있지 않은 상태로 제작된 PC블럭을 적층한 후에 수직철근을 연결하여 매립시키는 공법 적용시, 수평바와 인장재와 고정구의 결합을 통해 시공중 상하로 적층된 PC블럭의 안정성을 도모하고, PC블럭간을 밀착시키는 프리스트레스가 도입되도록 구성된 PC블럭 적층시공용 가설구조 및 이를 이용한 수직구조물 축조공법에 관한 것이다.

본 발명은 수직철근 배근을 위한 통공이 다수개 형성되어 있는 PC블럭(Precast Concreat Block, P)을 적층하여 철근콘크리트 수직구조물을 축조하기 위한 가설구조로서, 상, 하층 PC블럭의 상부에 횡방향으로 매립된 쉬스; 상기 쉬스를 통해 상, 하층 PC블럭에 각각 횡방향으로 설치되는 수평바; 상기 수평바의 양단 에 결합, 고정되는 고정구; 상, 하층 PC블럭에 설치된 고정구를 수직관통하며 상방향으로 긴장(緊張)된 상태에서 고정되는 인장재; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PC블럭 적층시공용 가설구조를 제공한다.

본 발명은 또한, 수직철근 배근을 위한 통공이 다수개 형성되어 있고, 상단에는 횡방향으로 쉬스가 매립된 PC블럭(Precast Concreat Block, P)을 적층하여 철근콘크리트 수직구조물을 축조하는 공법으로서, (a) 수직구조물 설치부위의 외곽에 인장재를 수직으로 매립시킨 상태로 기초부를 제작하는 공정; (b) 상기 기초부의 상면에 접착제를 바르고 상기 PC블럭을 적층하는 공정; (c) 상기 PC블럭 상단의 쉬스에 수평바를 삽입시키고, 상기 수평바의 양단을 고정구로 고정시키는 공정; (d) 기초부에 매립된 인장재를 연장시켜 상기 고정구를 관통하도록 하고, 상기 인장재를 상방향으로 긴장(緊張)시킨 상태로 고정하는 공정; (e) 접착제를 이용한 PC블럭 적층작업, 수평바 삽입, 고정작업 및 인장재 긴장, 고정작업을 반복하여 소정 높이의 수직구조물을 축조하는 공정; (f) PC블럭을 다수개 적층하여 형성된 연속된 통공에 수직철근을 배근하고 그라우팅하는 공정; (g) 상기 고정구, 수평바 및 연장된 인장재를 해체하고, 쉬스관에 그라우팅하고, 기초부에 매립된 인장재를 절단하여 마무리하는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 PC블럭을 이용한 수직구조물 축조공법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 콘크리트 현장타설을 위한 거푸집 제작 및 콘크리트 양생공정이 불필요하므로 공사비 절감과 공기단축에 유리하다.

둘째, PC블럭을 적층한 후에 수직철근을 삽입하는 방식이므로 PC블럭을 적층(연결)할 때마다 수직철근을 연결시키는 작업이 불필요하다.

셋째, 설치 및 해체가 용이한 가설구조로 상, 하층 PC블럭을 고정시켜 줌으로써 시공중의 안전성을 확보할 수 있다.

넷째, 고정구, 수평바, 인장재 등의 가설부재는 재활용이 가능하여 건설폐기물 발생을 감소시킬 수 있다.

Ⅰ. PC블럭 적층시공용 가설구조

도 1은 본 발명에 따른 PC블럭 적층시공용 가설구조의 정면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 PC블럭 적층시공용 가설구조 제1, 2실시예의 횡단면도이다.

본 발명에 따른 PC블럭 적층시공용 가설구조는 도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 PC블럭(P, P1, P2), 쉬스(20), 수평바(30), 고정구(40) 및 인장재(50)를 포함하여 구성된다.

본 발명은 PC블럭의 적층시공을 위한 가설구조에 관한 것으로서, 본 발명에 적용되는 PC블럭(P)은 수직철근 배근을 위한 통공이 다수개 형성되어 있어, 다수개를 적층하여 소정의 높이를 이루도록 한 후에 수직철근을 삽입할 수 있도록 구성된 것이다.

일반적인 PC블럭은 수직철근이 삽입된 상태로 제작되는데, 그러한 경우에는 상, 하층 PC블럭을 적층하는 과정중에 수직철근의 연결작업을 수행해야 하고, 상, 하층 PC블럭의 이음부마다 거푸집을 대고 콘크리트 현장타설을 수행해야 하는 점 등의 단점이 있었다는 것은 위의 [발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]에서 설명한 바 있다.

따라서, 본 발명의 PC블럭(P)은 수직철근이 삽입되어 있지 않고 상하방향의 통공(h)만이 다수개 형성된 채로 제작된 것이라는 점이 주요한 특징이다.

상기 쉬스(20)는 상, 하층 PC블럭(P1, P2)의 상부에 횡방향으로 매립된 것으로서, 수평바(30)를 자유로이 설치하고, 해체할 수 있는 통로를 제공해 준다. 따라서, 상기 수평바(30)는 상기 쉬스(20)를 통해 상, 하층 PC블럭에 각각 횡방향으로 설치되며, 상기 수평바(30)의 양단은 고정구(40)와 결합하게 된다. 또한, 상기 인장재(10)는 상, 하층 PC블럭(P1, P2)에 설치된 상기 고정구(40)를 수직관통하며 상방향으로 긴장(緊張)된 상태에서 고정됨으로써, 상, 하층 PC블럭(P1, P2)은 강한 밀착상태를 이루게 되어, PC블럭이 일체화되기 전에도 시공중의 안전성을 확보할 수 있게 된다. 상기 인장재(10)로는 강봉, 철근, PS강선 등을 사용할 수 있다.

이 때, 상기 쉬스(20)는 상, 하층 PC블럭(P1, P2)의 상부에 2개씩 매립되어 각각 수직교차하도록 배치할 수 있다. 이에 따라 PC블럭 둘레의 4지점에 인장재(10)를 설치하여, PC블럭 적층시공중의 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 PC블럭의 적층시공 중의 안정성 확보의 메카니즘을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 PC블럭 외부에 설치된 인장재(50)를 상방향으로 잡아당겨 긴장시킴으로써, 상, 하층 PC블럭을 밀착시키고, 프리스트레스를 도입하도록 구성되어 있다. 부연하면, 상기 인장재(50)에 작용하는 인장력은 상기 수평바(30)에 의해 PC블럭(P)간의 압축력으로 전달되는 것이고, 상기 고정구(40)가 인장재(50) 및 수평바(30)와 결합하여, 상기 인장재(50)에 가해지는 인장력을 상기 수평바(30) 및 PC블럭(P)에 가해지는 압축력으로 변환하는 매개체 역할을 하는 것이다.

따라서, 상기 고정구(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 구성할 수 있다.

즉, 상기 고정구(40)는 상기 수평바(30)와의 결합을 위해 수평홀(43)이 형성된 수평바고정부(41) 및 상기 인장재(10)의 관통, 고정을 위한 수직홀(44)이 형성된 인장재고정부(42)를 포함하여 구성할 수 있다.

도 3의 (a)에서는 상기 인장재고정부(42)가 상기 수평바고정부(41)의 측부에 횡으로 이어진 상태를 도시하였고, 도 3의 (b)에서는 상기 인장재고정부(42)가 상기 수평바고정부(41)의 후단에 종으로 이어진 상태를 도시한 것이다. 그러나, 상기 고정구(40)는 수평바(30) 및 인장재(10)와 동시에 결합할 수 있는 구조이면 어떠한 형태로든지 변경하여 적용할 수 있다.

한편, 다수개의 PC블럭(P)을 축조한 상태에서 PC블럭의 상하방향으로 형성된 통공(h)에 수직철근을 각각 배근하고 모르타르를 그라우팅하여 PC블럭간의 일체성을 확보한 후에는 상기 인장재(10), 고정구(40) 및 수평바(30)를 손쉽게 해체하고 재활용할 수 있어, 가설부재 해체에 따른 공기지연문제와 가설부재의 폐기처분에 따른 환경문제를 극소화시킬 수 있다.

Ⅱ. PC블럭을 이용한 수직구조물 축조 공법

본 발명은 PC블럭(Precast Concreat Block, P)을 적층하여 철근콘크리트 수직구조물을 축조하는 공법에 관한 것이다. 본 발명에서는 PC블럭은 수직철근 배근을 위한 통공이 다수개 형성되어 있고, 상단에는 횡방향으로 쉬스가 매립된 PC블럭을 이용한다. (이에 대한 이유는 전술한 바와 같다.)

도 4a 내지 도 4p는 본 발명에 따른 PC블럭을 이용한 수직구조물 축조공법을 시공순서별로 도시한 것으로서, 이하에서는 각 공정을 첨부한 도면과 함께 설명하 기로 한다.

1. (a) 공정

본 공정은 수직구조물 설치부위의 외곽에 인장재(10a)를 수직으로 매립시킨 상태로 기초부(B)를 제작하는 공정이다. (도 4a 참조)

상기 기초부(B)는 일반적인 콘크리트 현장타설 방식으로 제작할 수 있으며, 인장재(10a)를 기초부(B)에 매립시켜 둠으로써, 상기 인장재(10b)를 기초부(B)와 제1층의 PC블럭(P1)간의 밀착 및 프리스트레스 도입에 활용할 수 있다.

2. (b) 공정

본 공정은 상기 기초부(B)의 상면에 접착제를 바르고 상기 PC블럭(P1)을 적층하는 공정이다. (도 4b 참조)

상기 접착제도 기초부와 PC블럭 및 PC블럭간의 일체성확보에 일조하는 것으로서, 에폭시(epoxy)수지 등을 이용할 수 있다.

3. (c) 공정

본 공정은 상기 PC블럭(P1) 상단의 쉬스(20)에 수평바(30)를 삽입시키고, 상기 수평바(30)의 양단을 고정구(40)로 고정시키는 공정이다. (도 4c 및 도 4d 참조)

4. (d) 공정

본 공정은 기초부(B)에 매립된 인장재(10b)를 연장시켜 상기 고정구(40)를 관통하도록 하고, 상기 인장재(10b)를 상방향으로 긴장(緊張)시킨 상태로 고정하는 공정이다. (도 4e 및 도 4f 참조)

기초부(B)에 매립된 인장재(10a)는 커플러(50)를 이용하여 다른 인장재(10b)와 연결함으로써 시공자가 의도하는 길이로 연장시킬 수 있다. 이렇게 연장된 인장재는 PC블럭(P1) 상단에 수평바(30)의 양단에 결합, 고정된 고정구(40)를 관통하며, 상방향으로 긴장된 상태에서 고정됨으로써, 상기 PC블럭(P1)에는 압축력이 가해져, 상기 기초부(B)와 밀착된다.

5. (e) 공정

본 공정은 접착제를 이용한 PC블럭(P2, P3, P4) 적층작업, 수평바(30) 삽입, 고정작업 및 인장재(10c, 10d)의 연결, 긴장, 고정작업을 반복하여 소정 높이의 수직구조물을 축조하는 공정이다. (도 4g 내지 도 4j 참조)

6. (f) 공정

본 공정은 PC블럭(P)을 다수개 적층하여 형성된 연속된 통공(h)에 수직철근(60)을 배근하고 모르타르(70)로 그라우팅하는 공정이다. (도 4k 및 도 4l 참조)

7. (g) 공정

본 공정은 상기 고정구(40), 수평바(30) 및 연장된 인장재(10b, 10c, 10d)를 해체하고, 쉬스(20)에 모르타르(70')로 그라우팅하고, 기초부(B)에 매립된 인장재(10a)를 절단하여 마무리하는 공정이다. (도 4m 내지 도 4p 참조)

도 1은 본 발명에 따른 PC블럭 적층시공용 가설구조의 정면도이다.

도 2a는 본 발명에 따른 PC블럭 적층시공용 가설구조 제1실시예의 횡단면도이다.

도 2b는 본 발명에 따른 PC블럭 적층시공용 가설구조 제2실시예의 횡단면도이다.

도 3은 본 발명의 고정구의 모식도이다.

도 4a 내지 도 4p는 본 발명에 따른 PC블럭을 이용한 수직구조물 축조공법을 시공순서별로 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 10a, 10b, 10c, 10d : 인장재 20 : 쉬스

30 : 수평바 40 : 고정구

50 : 커플러 60 : 수직철근

70 : 모르타르(통공) 70' : 모르타르(쉬스)

B : 기초부 P, P1, P2, P4 : PC블럭

h, h0, h1, h2 : 통공

Claims (4)

1. 수직철근 배근을 위한 통공이 다수개 형성되어 있는 PC블럭(Precast Concreat Block)을 적층하여 철근콘크리트 수직구조물을 축조하기 위한 가설구조로서,

   상, 하층 PC블럭의 상부에 횡방향으로 매립된 쉬스(20);

   상기 쉬스(20)를 통해 상, 하층 PC블럭에 각각 횡방향으로 설치되는 수평바(30);

   상기 수평바(30)의 양단에 결합, 고정되는 고정구(40);

   상, 하층 PC블럭(P)에 설치된 고정구(40)를 수직관통하며 상방향으로 긴장(緊張)된 상태에서 고정되는 인장재(10); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PC블럭 적층시공용 가설구조.
2. 제1항에서,

   상기 쉬스(20)는 상, 하층 PC블럭의 상부에 2개씩 매립되어 각각 수직교차하도록 배치된 것을 특징으로 하는 PC블럭 적층시공용 가설구조.
3. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 고정구(40)는, 상기 수평바(30)와의 결합을 위해 수평홀(43)이 형성된 수평바고정부(41) 및 상기 인장재(10)의 관통, 고정을 위한 수직홀(44)이 형성된 인장재고정부(42)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 PC블럭 적층시공용 가설구조.
4. 수직철근 배근을 위한 통공이 다수개 형성되어 있고, 상단에는 횡방향으로 쉬스가 매립된 PC블럭(Precast Concreat Block, P)을 적층하여 철근콘크리트 수직구조물을 축조하는 공법으로서,

   (a) 수직구조물 설치부위의 외곽에 인장재(10a)를 수직으로 매립시킨 상태로 기초부(B)를 제작하는 공정;

   (b) 상기 기초부(B)의 상면에 접착제를 바르고 상기 PC블럭(P1)을 적층하는 공정;

   (c) 상기 PC블럭(P1) 상단의 쉬스(20)에 수평바(30)를 삽입시키고, 상기 수평바(30)의 양단을 고정구(40)로 고정시키는 공정;

   (d) 기초부(B)에 매립된 인장재(10b)를 연장시켜 상기 고정구(40)를 관통하도록 하고, 상기 인장재(10b)를 상방향으로 긴장(緊張)시킨 상태로 고정하는 공정;

   (e) 접착제를 이용한 PC블럭(P2, P3, P4) 적층작업, 수평바(30) 삽입, 고정작업 및 인장재(10c, 10d)의 연결, 긴장, 고정작업을 반복하여 소정 높이의 수직구조물을 축조하는 공정;

   (f) PC블럭(P)을 다수개 적층하여 형성된 연속된 통공(h)에 수직철근(60)을 배근하고 모르타르(70)로 그라우팅하는 공정;

   (g) 상기 고정구(40), 수평바(30) 및 연장된 인장재(10b, 10c, 10d)를 해체하고, 쉬스(20)에 모르타르(70')로 그라우팅하고, 기초부(B)에 매립된 인장재(10a)를 절단하여 마무리하는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 PC블럭을 이용한 수직구조물 축조 공법.

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