KR101033261B1

KR101033261B1 - 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법

Info

Publication number: KR101033261B1
Application number: KR1020090055868A
Authority: KR
Inventors: 이훈희
Original assignee: (주)한미글로벌건축사사무소
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2011-05-09
Also published as: KR20100137696A

Abstract

본 발명은 수직 방향으로 설치된 다수 개의 철근 트러스와 상기 철근 트러스 내외측면에 설치된 철선 거푸집을 이용하여 3차원 곡면의 콘크리트 구조체를 시공할 수 있는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법에 대한 것이다.

본 발명은 임의의 평면 위치에 수직 방향의 기준축을 설정하는 제1단계; 상기 구조체의 수직 레벨을 소정 간격으로 분할 계획하는 제2단계; 수직 철근 트러스가 배근되는 위치마다 각 분할된 높이에서 상기 기준축과 수직 철근 트러스와의 거리를 산정하는 제3단계; 철근 가공장에서 상기 제3단계에서 산정된 거리에 따라 철근을 절곡하여 상기 수직 철근 트러스를 가공하는 제4단계; 구조체가 설치될 위치에 가설용 비계를 설치하는 제5단계; 상기 수직 철근 트러스를 배근하고 수평근으로 수직 철근 트러스를 결속하여 벽체 철근을 배근하는 제6단계; 상기 벽체 철근 내외측에 철망 거푸집을 설치하는 제7단계; 및 상기 내외측 철망 거푸집 사이에 콘크리트를 타설하는 제8단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법을 이용하여 구조물을 시공하는 경우에는 자유로운 성형이 가능한 철망 거푸집과 복잡한 3차원 곡면을 구성하는 철근 트러스를 이용할 수 있어, 공기 단축, 비용 절감 및 시공성 향상이 가능하다.

곡면, 부정형, 거푸집, 철망, 트러스, 콘크리트, 구조물, 철근, 가공

Description

곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법{Construction method of free shaped concrete structure}

종래 아파트, 오피스 등 대부분의 콘크리트 구조체는 벽체, 기둥, 슬래브 등의 직선 부재로 이루어져 있었다. 따라서 콘크리트로 구성된 각 부재를 시공하는 경우, 직선재의 거푸집을 각 부재의 철근 조립체 내외측에 설치하고, 내외측 거푸집 사이에 콘크리트를 타설·양생하는 순서로 시공을 진행하였다.

그러나 최근 벽체나 지붕 등 구조체의 각 부분을 구성하는 부재를 직선 부재가 아닌 구배가 급격히 변화하는 부정형 면을 포함한 곡면을 채용하여 시공하려는 시도가 다수 이루어지고 있다.

이때, 종래의 재래식 합판 거푸집이나 시스템 거푸집, 스틸 거푸집 등 직선 재로 이루어진 거푸집을 채용하여 곡면 콘크리트 구조체 부분을 시공하게 되는 경우, 거푸집 시공에 과다한 노력과 비용이 소요될 뿐만 아니라, 부정형 곡면의 특성상 거푸집의 전용이 어려워, 경제성 있는 시공을 기대하기 어려웠다.

또한, 스틸 거푸집의 경우에는 상당한 중량의 거푸집을 지지하기 위한 별도의 지지 시스템을 고려할 필요가 있으며, 재래식 합판 거푸집은 현장 작업 정밀도가 낮고 전문 작업 인력을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 공정 산정이 어려워 현장 공사일정에 따른 공사수행 가능성이 불투명하다는 문제가 있었다.

아울러 곡면 콘크리트 구조체의 철근 부분에 해당하는 철근 조립체 부분 또한 구조체의 형상에 따라 조립하기 어렵고, 시공 과정 중에 철근 배근 상의 오차가 발견되더라도 그 수정 및 보강에 많은 노력이 소요되므로 시공성 및 경제성이 저하된다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 곡면 콘크리트 구조체의 부정형 곡면 부분을 시공하기 위한 것으로, 구조체의 수직 레벨을 나누고, 각 레벨별 구조체 부분과 기준축과의 수평 방향의 거리를 산정하는 단계를 거쳐 배근된 철근 트러스를 이용함으로써, 부정형 콘크리트 구조체의 정밀 시공이 가능한 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법을 제공하고자 한다.

아울러 본 발명은 자유로운 성형이 가능한 철망 거푸집을 가설재로 이용함으로써, 간단한 시공으로 공사비 절감 및 공기 단축이 가능한 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 수직 방향으로 설치된 다수 개의 철근 트러스와 상기 철근 트러스 내외측면에 설치된 철선 거푸집으로 3차원 곡면의 콘크리트 구조체를 시공하기 위한 것으로, 임의의 평면 위치에 수직 방향의 기준축을 설정하는 제1단계; 상기 구조체의 수직 레벨을 소정 간격으로 분할 계획하는 제2단계; 수직 철근 트러스가 배근되는 위치마다 각 분할된 높이에서 상기 기준축과 수직 철근 트러스와의 거리를 산정하는 제3단계; 철근 가공장에서 상기 제3단계에서 산정된 거리에 따라 철근을 절곡하여 상기 수직 철근 트러스를 가공하는 제4단계; 구조체가 설치될 위치에 가설용 비계를 설치하는 제5단계; 상기 수직 철 근 트러스를 배근하고 수평근으로 수직 철근 트러스를 결속하여 벽체 철근을 배근하는 제6단계; 상기 벽체 철근 내외측에 철망 거푸집을 설치하는 제7단계; 및 상기 내외측 철망 거푸집 사이에 콘크리트를 타설하는 제8단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법을 이용하여 구조물을 시공하는 경우에는 자유로운 성형이 가능한 철망 거푸집과 복잡한 3차원 곡면을 구성하는 철근 트러스를 이용할 수 있어, 공기 단축, 비용 절감 및 시공성 향상이 가능하다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법의 단계별 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

본 발명의 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법은 수직 방향으로 설치된 다수 개의 철근 트러스(100)와 상기 철근 트러스(100) 내외측면에 설치된 철망 거푸집(200)으로 3차원 곡면의 콘크리트 구조체를 시공하기 위한 것으로, 임의의 평면 위치에 수직 방향의 기준축을 설정하는 제1단계; 상기 구조체의 수직 레벨을 소정 간격으로 분할 계획하는 제2단계; 수직 철근 트러스(100)가 배근되는 위치마다 각 분할된 높이에서 상기 기준축과 수직 철근 트러스(100)와의 거리를 산정하는 제3단계; 철근 가공장(300)에서 상기 제3단계에서 산정된 거리에 따라 철근을 절곡하여 상기 수직 철근 트러스(100)를 가공하는 제4단계; 구조체가 설치될 위치에 가설용 비계를 설치하는 제5단계; 상기 수직 철근 트러스(100)를 배근하고 수평근으로 수직 철근 트러스(100)를 결속하여 벽체 철근을 배근하는 제6단계; 상기 벽체 철근 내외측에 철망 거푸집(200)을 설치하는 제7단계; 및 상기 내외측 철망 거푸집(200) 사이에 콘크리트를 타설하는 제8단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

우선 본 발명은 임의의 평면 위치에 수직 방향의 기준축을 설정하는 제1단계와 상기 구조체의 수직 레벨을 소정 간격으로 분할 계획하는 제2단계로부터 시작된다(도 1a).

도 1a에서는 3개의 독립된 원형 구조체로 이루어지는 콘크리트 구조물에 대한 실시예를 도시하는 입단면도로, 독립된 원형 구조체가 모이는 부분의 높이와 시공성을 고려하여 지표면 상부에 위치하는 구조물 부분의 수직 레벨을 소정 간격으로 분할하고, 각 레벨을 존(Zone) 1, 2, 3, 4로 계획하였다.

다음으로, 본 발명은 도 1d에 도시된 바와 같이, 수직 철근 트러스(100)가 배근되는 위치마다 각 분할된 높이에서 상기 기준축과 수직 철근 트러스(100)와의 거리를 산정하는 제3단계; 를 실시한 후, 철근 가공장(300)에서 상기 제3단계에서 산정된 거리에 따라 철근을 절곡하여 상기 수직 철근 트러스(100)를 가공하는 제4단계; 를 거치게 된다.

여기에서 상기 수직 철근 트러스(100)는 상호 평행하게 배치되는 주근(120), 상기 주근(120) 측면에 용접 결합되는 래티스근(140), 상기 래티스근(140)의 정점들에 용접 결합되어 정점들을 연결하는 현재(160)로 구성 가능하다(도 3c 참조).

이러한 수직 철근 트러스(100)는 콘크리트의 타설시 타설압을 받는 부분이며, 래티스근(140)의 정점은 래티스근(140)의 상하 절곡점을 의미한다.

물론 다수 개의 수직 철근 트러스(100)는 도 1h에서와 같이, 횡방향으로 배치된 수평철근에 의해 상호 연결되어 콘크리트 구조체를 구성하는 벽체 철근을 이루게 된다.

한편, 상기 제3단계의 실시 이전에, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 각 수직 레벨의 분할된 높이에서 각 수직 레벨 존 별로 수평면을 구획하고(도 1b), 구획된 수직 레벨 존에 따라 철근 배근도를 정리하여(도 1c), 철근이 하중을 안정적으로 지지하도록 균등하게 배치되는지 확인함이 바람직하다.

한편, 상기 제4단계의 수직 철근 트러스(100) 가공은 도 2에 도시된 가공대(400)와 도 3a 내지 도 3c의 수직 철근 트러스(100)를 가공하는 과정을 통하여 이루어지는바, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

그리고 상기 4단계의 실시 후에는, 구조체가 설치될 위치에 가설용 비계를 설치하는 제5단계가 실시된다(도 1e).

도 1e의 실시예에서는 구조체의 외측에 가설용 비계를 설치하는 것에 더하여, 지표면으로부터 4, 8, 13, 18m 높이에 제작된 철근 트러스(100)를 용접 고정할 수 있는 골조체를 설치하였다.

다음으로, 도 1g와 같이 상기 수직 철근 트러스(100)를 배근하고, 도 1h와 같이 수평근으로 수직 철근 트러스(100)를 결속하여 벽체 철근을 배근하는 제6단계; 를 실시한다.

물론, 상기 제6단계의 실시 이전에, 도 1f에서와 같이, 수직 철근 트러스(100)의 배근 간격을 미리 표시하여 둠이 바람직하다.

그리고 배근이 완료된 상기 벽체 철근의 내외측에 철망 거푸집(200)을 설치하는 제7단계; 및 상기 내외측 철망 거푸집(200) 사이에 콘크리트를 타설하는 제8단계; 를 통하여 본 발명의 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법을 완료한다.

이때, 상기 철망 거푸집(200)은 도 4에서와 같이 구조체의 형상에 따라 원하는 방향으로 성형이 가능한 것으로, 메탈라스(220); 시멘트 페이스트의 과도한 유출을 방지하기 위해 메탈라스(220) 내측에 결합되는 망 부재(240); 및 상기 메탈라스(220) 외측에 결합되는 와이어메쉬(260); 로 구성 가능하다.

여기에서 메탈라스(220)는 콘크리트 구조체를 소정의 형태 및 치수로 유지하 는 종래 거푸집의 주요 기능을 대체하는 부분이다.

그리고 망 부재(240)는 시멘트 페이스트의 유출을 적절하게 유지하는 역할을 수행하는 것으로, 철망 거푸집(200)과 콘크리트 구조체와의 일체화에 기여함과 동시에 적절한 요철면을 형성하여 미장 마감시 부착력을 증진시킨다. 이러한 망 부재(240)로는 분진망 또는 철망 등 인접하는 망 사이의 간격이 비교적 촘촘한 것을 사용함이 바람직하다.

또한, 와이어메쉬(260)는 콘크리트의 타설압으로부터 망 부재(240)와 메탈라스(220)의 모양을 유지시켜, 망 부재(240)와 메탈라스(220)가 콘크리트에 안정적으로 정착할 수 있게 하는 보강재의 역할을 수행하며, 와이어메쉬(260)는 콘크리트의 타설 양생 후 제거 가능하다.

이때, 상기 철망 거푸집(200)은 망 부재(240)와 메탈라스(220)가 와이어메쉬(260)와 철근 결속선으로 결합되어 이루어질 수 있는데, 망 부재(240)와 메탈라스(220)를 먼저 결속한 다음 이를 와이어메쉬(260)에 결속시키거나, 망 부재(240), 메탈라스(220), 와이어메쉬(260)를 동시에 묶어 결속할 수 있다.

아울러 본 발명에서 철망 거푸집(200)에는 콘크리트 타설을 위한 개구부로서의 주입공이 다수 개 형성될 수 있다. 상기 주입공은 작업성을 고려하여 높이 1800mm 이내의 위치에서 ㄷ자형 등 다양한 형상으로 철망 거푸집(200)을 절개하는 방식으로 철망 거푸집(200)의 상단을 수평으로 열어 형성할 수 있으며, 콘크리트 타설 후에는 결속하여 막는다.

다음으로, 본 발명에서 사용된 가공대(400)와 가공장(300)에 대하여 설명한다.

도 2는 가공대(400)의 사시도이고, 도 3a 내지 도 3c는 가공장(300)에서 수직 철근 트러스(100)를 가공하는 과정을 도시하는 사시도이다.

본 발명의 제4단계에서는 철근 가공장(300)에서 수직 철근 트러스(100)를 가공하는데, 철근 가공장(300)은 상부에 복수의 삽입공(412)이 형성된 철근 가공대(400)를 상호 이격되도록 평행하게 다수 개 배치하여 설치되는 것으로, 상기 제3단계에서 산정된 거리에 위치한 삽입공(412)에 성형봉(500)을 상부가 돌출되도록 삽입하여 상기 성형봉(500)을 기준으로 철근의 절곡이 가능한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 철근 가공대(400)는 복수의 열로 다수 개의 삽입공(412)이 천공된 상부판(410); 상기 상부판(410) 양 측면에서 하향 절곡되어 형성된 수직판(420); 상기 양 수직판(420)의 하단에서 외측으로 수직 절곡되어 형성된 지지판(430); 상기 상부판(410) 밑으로 소정 간격 이격되어 상기 양 수직판(420)에 결합된 것으로 상기 상부판(410)의 삽입공(412)과 동일한 수평 위치에 삽입공(412)이 형성된 중간판(440); 및 상기 수직판(420) 하부 및 지지판(430)이 매설되는 콘크리트 베이스(450); 로 구성 가능하다.

여기에서 가공대(400)는 수직 및 수평 방향의 판이 연속으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는바, 가공대(400)는 철판이나 합성수지 등을 직접 절곡하거 나 절곡된 형상으로 성형하여 제작 가능하다.

또한, 상부판(410)과 중간판(440)에 형성된 삽입공(412)은 철근을 구부려 가공할 때 상당한 지압력을 받는 부분이므로, 상부판(410)과 중간판(440)의 삽입공(412) 주변은 일정 크기 이상의 강도를 지닐 것을 요한다.

한편, 콘크리트 베이스(450)는 철근 가공대(400)의 하부가 정착되는 부분으로, 철근을 가공할 때 외력에 대하여 철근 가공대(400)의 위치를 고정하는 역할을 한다. 콘크리트 베이스(450)는 도 2에서는 미도시되었으나, 도 3a 내지 도 3c에서 확인 가능하다.

이러한 수직 철근 트러스(100)의 가공에는 도 3a에서와 같이 철근 가공장(300)을 제작한 다음, 상기 제3단계에서 산정된 거리에 주근(120)이 위치할 부분을 고려하여 삽입공(412)에 성형봉(500)을 꽂는 과정이 수반된다(도 3b).

그리고 도 3c에서와 같이, 가공대(400) 상부에 주근(120)을 수평 방향으로 위치시킨 다음, 성형봉(500)에 지지시켜 절곡하고, 절곡된 주근(120)에 래티스근(140)을 용접한 후, 래티스근(140)의 정점에 현재(160)를 결합시켜 철근 트러스(100)의 제작을 완료한다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 특허청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법의 단계별 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 2는 가공대의 사시도이다.

도 3a 내지 도 3c는 가공장에서 수직 철근 트러스를 가공하는 과정을 도시하는 사시도이다.

도 4는 철망 거푸집의 사시도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

100: 철근 트러스 120: 주근

140: 래티스근 160: 현재

200: 철망 거푸집 220: 메탈라스

240: 망 부재 260: 와이어메쉬

300: 가공장 400: 가공대

410: 상부판 412: 삽입공

420: 수직판 430: 지지판

440: 중간판 450: 콘크리트 베이스

500: 성형봉

Claims

수직 방향으로 설치된 다수 개의 철근 트러스(100)와 상기 철근 트러스(100) 내외측면에 설치된 철망 거푸집(200)으로 3차원 곡면의 콘크리트 구조체를 시공하기 위한 것으로,

임의의 평면 위치에 수직 방향의 기준축을 설정하는 제1단계;

상기 구조체의 수직 레벨을 소정 간격으로 분할 계획하는 제2단계;

수직 철근 트러스(100)가 배근되는 위치마다 각 분할된 높이에서 상기 기준축과 수직 철근 트러스(100)와의 거리를 산정하는 제3단계;

철근 가공장(300)에서 상기 제3단계에서 산정된 거리에 따라 철근을 절곡하여 상기 수직 철근 트러스(100)를 가공하는 제4단계;

구조체가 설치될 위치에 가설용 비계를 설치하는 제5단계;

상기 수직 철근 트러스(100)를 배근하고 수평근으로 수직 철근 트러스(100)를 결속하여 벽체 철근을 배근하는 제6단계;

상기 벽체 철근 내외측에 철망 거푸집(200)을 설치하는 제7단계; 및

상기 내외측 철망 거푸집(200) 사이에 콘크리트를 타설하는 제8단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법.
제1항에서,

상기 제4단계의 철근 가공장(300)은 상부에 복수의 삽입공(412)이 형성된 철근 가공대(400)를 상호 이격되도록 평행하게 다수 개 배치하여 설치한 것으로, 상기 제3단계에서 산정된 거리에 위치한 삽입공(412)에 성형봉(500)을 상부가 돌출되도록 삽입하여 상기 성형봉(500)을 기준으로 철근을 절곡 가공하는 것을 특징으로 하는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법.
제2항에서,

상기 철근 가공대(400)는

복수의 열로 다수 개의 삽입공(412)이 천공된 상부판(410);

상기 상부판(410) 양 측면에서 하향 절곡되어 형성된 수직판(420);

상기 양 수직판(420)의 하단에서 외측으로 수직 절곡되어 형성된 지지판(430);

상기 상부판(410) 밑으로 소정 간격 이격되어 상기 양 수직판(420)에 결합된 것으로 상기 상부판(410)의 삽입공(412)과 동일한 수평 위치에 삽입공(412)이 형성된 중간판(440); 및

상기 수직판(420) 하부 및 지지판(430)이 매설되는 콘크리트 베이스(450); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법.
제1항에서,

상기 수직 철근 트러스(100)는

상호 평행하게 배치되는 주근(120), 상기 주근(120) 측면에 용접 결합되는 래티스근(140), 상기 래티스근(140)의 정점들에 용접 결합되어 정점들을 연결하는 현재(160)로 구성되는 것을 특징으로 하는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법.
제1항에서,

상기 철망 거푸집(200)은

메탈라스(220);

시멘트 페이스트의 과도한 유출을 방지하기 위해 메탈라스(220) 내측에 결합되는 망 부재(240); 및

상기 메탈라스(220) 외측에 결합되는 와이어메쉬(260); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법.
제5항에서,

상기 외이어메쉬는 콘크리트의 타설 양생 후 제거되는 것을 특징으로 하는 곡면 콘크리트 구조체의 시공 방법.