KR101033693B1 - 프리캐스트 콘크리트부재로 조립된 파이프 랙 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저렴한 콘크리트 구조물을 이용하여 원가를 대폭 절감하고 프리캐스트 콘크리트 조립공법을 이용하여 공기를 획기적으로 단축하고, 프리캐스트 콘크리트 부재에 중공부를 형성하여 중량을 가볍게 하여 운송 및 설치작업을 간편하게 하고, 강도의 강화를 위하여 프리텐션 및 포스트 텐션을 적용하고, 또한 장기간 사용이 가능하게 한 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙에 관한 것이다.
본 발명의 파이프 랙은 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 횡방향과 종방향으로 각각 배열되며 기초부(40)(40')에 수직으로 설치되는 4개 이상의 칼럼(10), 상기 횡방향의 2개의 칼럼(10) 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 내부에 중공부(20b)가 형성되어 있고 칼럼(10)과의 사이에 포스트텐션이 적용되어 고정연결구조로 연결되고 각종 파이프들이 배설되는 다수의 횡방향 빔(20)(20'), 그리고 상기 종방향의 2개의 칼럼(10) 사이에 수평으로 설치되는 것으로 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 내부에 중공부(30b)가 형성되어 있고 칼럼(10)과의 사이에 힌지연결구조로 연결되는 다수의 종방향 빔(30)을 포함한다.
파이프 랙, 콘크리트, 프리캐스트, 프리텐션, 포스트텐션

Description

프리캐스트 콘크리트부재로 조립된 파이프 랙{Pipe rack as constructed using precast concrete members}
본 발명은 하역장 또는 공장에서 화학물질, 가스와 같은 각종 원료 등을 운송하기 위한 파이프를 지지하는 파이프 랙(Pipe rack)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저렴한 콘크리트 구조물을 이용하여 원가를 대폭 절감하고 프리캐스트 콘크리트 조립공법을 이용하여 공기를 획기적으로 단축하고, 프리캐스트 콘크리트 부재에 중공부를 형성하여 중량을 가볍게 하여 운송 및 설치작업을 간편하게 하고, 강도의 강화를 위하여 프리텐션 및 포스트 텐션을 적용하고, 또한 장기간 사용이 가능하게 한 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙에 관한 것이다.
하역장 또는 공장에서는 화학물질, 가스와 같은 각종 원료 등을 파이프를 이용하여 운송한다. 이러한 파이프들은 크기 및 형태가 다양한 수많은 파이프들이 이용되므로 이들을 정리하고 지지하는 지지구조물이 필요하게 된다. 이 파이프 지지구조물이 파이프 랙(pipe rack)이다.
이러한 파이프 랙은 종래 H 형강을 이용한 철골구조로 시설하였다. 그러나 종래 철골구조의 파이프 랙은 원자재 및 공사비가 비싸다는 문제점이 있다. 특히 최근 들어 철강류 원자재가 폭등하였고 실예로 1 유니트당 철골 소요량이 700ton인 경우 철골제작, 운반, 가설 그리고 내화처리(fireproofing)까지의 공사비가 37억 5천만원이 소요되는데, 이는 톤당 535만원으로서 종래 보다 공사비용이 대폭 증가하였다. 또 향후에도 철강류 원자재 가격이나 수급 전망이 매우 좋지 않다.
또한 종래 철골구조의 파이프 랙은 공사기간이 길다는 문제점이 있다. 철골구조 특성상 제작 및 설치의 병행작업이 되지 않기 때문에 공기단축이 어렵다. 1 유니트당 철골 소요량이 700ton 규모인 경우, 철골 구매 및 제작기간이 4~5개월, 중동국가의 경우 운반 2개월, 그리고 설치는 6~7개월 이후에야 가능하므로 전체 공기 임팩트(impact)가 2배가량 크다. 더구나 최근 들어 자재 품귀현상이 발생하면서 구매기간의 지연도 공기지연의 요소가 되고 있다.
그에 따라 종래 철골구조의 파이프 랙은 배관공사 지연 및 배관자재 야적문제를 발생시킨다. 파이프 랙의 설치 시점이 늦기 때문에 배관 자재가 있더라도 배관공사가 지연되는 사례가 많고, 또한 파이프 랙 공사용 철골 자재와, 배관자재가 동시에 반입되는 상황이 많아 이 경우 현장 내 자재 야적 공간 부족현상이 야기되고 이로 인하여 작업공간도 부족하여 타 공정의 작업에도 영향을 끼친다.
또한 그로 인하여 예상치 않은 각종 현장관리 문제를 야기 시키는 등 복잡한 문제들이 발생하여 전체 공정에 영향을 초래하게 된다.
그리고 종래의 철골구조의 파이프 랙은 용접 작업으로 인한 품질 및 안전관리상의 문제가 있다. 설치공사의 주 공정이 용접 작업이므로 매 용접 부분마다 그 품질 결과의 확인 및 판단이 용이하지 않으며 또한 용접 작업도중 크고 작은 화재 또는 부상이 많다.
한편, 일반 철근 콘크리트를 이용하여 파이프 랙을 시설할 수도 있는데, 이 방식은 파이프 랙은 공사비는 저렴하지만 현장에서 모든 공정을 진행하기 때문에 공기가 길고 공사가 복잡하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 철골구조의 파이프 랙의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 파이프 랙의 제작에 소요되는 부재들을 프리캐스트(precast)방식의 콘크리트 부재로 별도의 공작에서 제작하고 이를 현장에서 조립하도록 함으로써 제작비를 저렴하게 함과 동시에 현장에서의 작업을 단순화시켜 공기를 단축하고 현장 주변을 단순하게 하는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 부재의 중량을 가볍게 하여 운송 및 작업을 편리하게 프리텐션 및 포스트텐션을 적용하여 구조물의 강도를 강화시키며, 지진하중, 풍하중에 유효하게 적응하여 장기간 이용할 수 있는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙은 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 횡방향과 종방향으로 각각 배열되며 기초부에 수직으로 설치되는 4개 이상의 칼럼, 상기 횡방향의 2개의 칼럼 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 칼럼과의 사이에 포스트텐션이 적용되어 고정연결구조로 연결되고 각종 파이프들이 배설되는 다수의 횡방향 빔, 그리고 상기 종방향의 2개의 칼럼 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 다수의 종방향 빔을 포함하는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙에 있어서, 상기 횡방향 빔은 칼럼의 횡방향으로 마주보는 면에, 강판으로 제작되어 칼럼에 고정된 부착형 걸림턱에 지지되며, 상기 종방향 빔은 칼럼의 종방향으로 마주보는 면에 칼럼과 일체로 형성된 일체형 걸림턱에 지지되며; 상기 칼럼과 횡방향 빔 사이의 연결은, 횡방향 빔의 끝단부에 형성된 확장부에 구성된 한개 이상의 포스트텐션 매입부와, 상기 칼럼에 대응되게 구성된 한개 이상의 포스트텐션 당김부에 의하여 포스트텐션을 적용하도록 된 고정연결구조로 되어 있으며; 상기 포스트텐션 매입부는 확장부에 삽입되어 있는 빔덕트와, 상기 빔덕트의 후측에 배치되는 앵커 플레이트로 이루어져 있으며; 상기 포스트텐션 당김부는 칼럼 내부를 수평방향으로 관통하게 삽입된 칼럼 덕트와, 나선이 형성되어 있으며 상기 칼럼 덕트와 빔덕트를 관통하여 앵커 플레이트와 나사결합하는 일체형 스트레스바아와, 상기 일체형 스트레스 바아의 외측에서 와셔를 끼우고 나사체결되는 너트로 이루어져 있으며; 상기 칼럼과 종방향 빔사이의 연결은, 칼럼의 일체형 걸림턱에 각각 홀을 형성하며 또한 종방향 빔의 대응위치에 관통공을 형성하여 상기 홀과 관통공 사이에 철근을 삽입한 후 상기 홀과 관통공에 몰탈을 충전하고, 걸림턱과 종방향 빔 사이에 스페이셔가 배치되고 종방향 빔의 끝단면과 칼럼의 틈새에 몰탈이 충전된 힌지구조로 연결하는 힌지연결구조로 연결되어 있으며; 상기 횡방향 빔와 종방향 빔의 내부에는 각각 중공부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙은 또한 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 횡방향과 종방향으로 각각 배열되며 기초부에 수직으로 설치되는 4개 이상의 칼럼, 상기 횡방향의 2개의 칼럼 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 칼럼과의 사이에 포스트텐션이 적용되어 고정연결구조로 연결되고 각종 파이프들이 배설되는 다수의 횡방향 빔, 그리고 상기 종방향의 2개의 칼럼 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 다수의 종방향 빔을 포함하는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙에 있어서, 상기 횡방향 빔은 칼럼의 횡방향으로 마주보는 면에, 강판으로 제작되어 칼럼에 고정된 부착형 걸림턱에 지지되며, 상기 종방향 빔은 칼럼의 종방향으로 마주보는 면에 칼럼과 일체로 형성된 일체형 걸림턱에 지지되며; 상기 칼럼과 횡방향 빔 사이의 연결은, 횡방향 빔의 끝단부에 형성된 확장부에 구성된 한개 이상의 포스트텐션 매입부와, 상기 칼럼에 대응되게 구성된 한개 이상의 포스트텐션 당김부에 의하여 포스트텐션을 적용하도록 된 고정연결구조로 되어 있으며; 상기 포스트텐션 매입부는 확장부에 삽입되어 있는 빔덕트와, 상기 빔덕트의 후측에 배치되는 앵커 플레이트로 이루어져 있으며; 상기 포스트텐션 당김부는 칼럼 내부를 수평방향으로 관통하게 삽입된 칼럼 덕트와, 나선이 형성되어 있으며 상기 칼럼 덕트와 빔덕트를 관통하여 앵커 플레이트와 나사결합하는 일체형 스트레스바아와, 상기 일체형 스트레스 바아의 외측에서 와셔를 끼우고 나사체결되는 너트로 이루어져 있으며; 상기 칼럼과 종방향 빔 사이의 연결은, 칼럼의 일체형 걸림턱에 앵카볼트를 고정하고 또한 종방향 빔의 대응위치에 관통공을 형성하여 종방향 빔의 관통공을 관통한 앵카볼트의 끝단부에 와셔를 끼워 넣고 너트를 체결하고 상기 와셔 및 너트의 상부에 보호커버를 씌우고 내부에 그라우트를 충전하며, 걸림턱과 종방향 빔 사이에 스페이셔가 배치되고 종방향 빔의 끝단면과 칼럼의 틈새에 몰탈이 충전된 힌지구조로 연결하는 힌지연결구조로 연결되어 있으며; 상기 횡방향 빔과 종방향 빔의 내부에는 각각 중공부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 파이프 랙은 저렴한 콘크리트 구조물로 되어 있으므로 원가를 대폭 절감할 수 있으며 프리캐스트 콘크리트 부재를 조립하는 공법으로 제작하여 공기를 획기적으로 단축할 수 있으며, 프리캐스트 콘크리트 부재에 중공부를 형성하여 중량을 가볍게 하여 운송 및 설치작업을 간편하게 하고, 이와 같이 부재의 중량이 가벼움에도 불구하고 프리텐션 및 포스트 텐션을 가하여 필요한 강도를 하고 확보하고 있다.
본 발명은 또한 칼럼과 횡방향 빔의 연결이 포스트텐션이 적용된 고정구조로 되어 있으므로 지진하중, 풍하중 등의 수평력과 수직하중에 의한 휨모멘트에 유효하게 저항할 수 있으며, 칼럼과 종방향 빔의 연결이 힌지 구조로 되어 있으므로 지진 등에 의한 충격에 파괴되지 않고 장기간 사용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙의 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙의 부분 측면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파이프 랙은 횡방향과 종방향 으로 배열된 4개 이상의 칼럼(10), 다수의 횡방향 빔(20), 그리고 다수의 종방향 빔(30)을 주요 구성부품으로 하고 있다.
각각의 칼럼(10)은 프리캐스트 콘크리트로 제작되며 서로 마주보는 면에 수평의 빔을 설치하는 다수의 걸림턱(11)(12)이 형성되어 있으며 기초부(40)에 수직으로 고정된다.
상기 칼럼(10)의 횡방향으로 마주보는 면에 형성된 걸림턱(11)은 강판으로 제작되어 칼럼(10)에 고정된 부착형 걸림턱이며, 상기 칼럼(10)의 종방향으로 마주보는 면에 형성된 걸림턱(12)은 칼럼(10)과 일체로 형성된 일체형 걸림턱이다.
각각의 횡방향 빔(20)은 횡방향의 2개의 칼럼(10) 사이에 칼럼(10)의 걸림턱(11)에 수평으로 설치되는 것으로 프리캐스트 콘크리트로 제작되며 칼럼(10)과의 사이에 포스트텐션이 적용된다. 횡방향 빔(20)의 상부에는 액체 및 기체 또는 분말 등의 원료 및 연료를 이송시키는 각종 파이프들이 설치된다.
각각의 종방향 빔(30)은 종방향의 2개의 칼럼(10) 사이에, 칼럼(10)의 걸림턱(12)에 수평으로 설치되는 것으로 프리캐스트 콘크리트로 제작된다.
본 발명의 칼럼(10)과 횡방향 빔(20)의 연결은 지진하중, 풍하중 등의 수평력과 수직하중에 의한 휨모멘트에 저항할 수 있도록 고정(Fix) 구조이어야 한다.
그리고 칼럼(10)과 종방향 빔(Longitudinal beam)의 연결은 지진 등의 충격발생시 파괴되지 않도록 힌지(Hinge) 구조이어야 한다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 파이프 랙의 구성부품인 횡방향 빔을 나타내는 것으로서, 도 3a는 평면도, 도 3b는 측면도, 도 3c는 철근 배치도, 도 3d는 도 3c의 A-A 선의 단면도, 도 3e는 도 3c의 B-B 선의 단면도이다.
도시된 바와 같이 횡방향 빔(20)은 중량을 가볍게 하기 위하여 내부에 중공부(20b)가 형성되어 있다. 또한 운송 및 설치를 용이하게 하기 위하여 양측 상면에 리프팅 루프(lifting loop)(20a)가 구성되어 있다. 종방향 철근(20c)과 스터럽(stirrup) 철근(20d)은 일반적인 배근 구조로 되어 있다.
횡방향 빔(20)은 내부에 프리텐션 강선(20e)을 배치하여 프리텐션을 적용하여 강도를 증가시키고 있다. 횡방향 빔(20)은 중공부(20b)에 의하여 중량을 가볍게 하면서도 프리텐션의 적용으로 인하여 강도를 강화시키고 있다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 파이프 랙의 구성부품인 종방향 빔을 나타내는 것으로서, 도 4a는 평면도, 도 4b는 측면도, 도 4c는 철근 배치도, 도 4d는 도 4c의 A-A 선의 단면도, 도 4e는 도 4c의 B-B 선의 단면도이다.
도시된 바와 같이 종방향 빔(30)도 중량을 가볍게 하기 위하여 내부에 중공부(30b)가 형성되어 있다. 또한 운송 및 설치를 용이하게 하기 위하여 양측 상면에 리프팅 루프(lifting loop)(30a)가 구성되어 있다. 종방향 철근(30c)과 스터럽(stirrup) 철근(30d)은 일반적인 배근 구조로 되어 있다. 종방향 빔(30)은 종방향으로 프리텐션을 가하고 있는 프리텐션 강선(pretension strand)(30e)이 배근되어 있다. 이 프리텐션 강선(30e)으로 인하여 중공부(30b)가 형성되어 있는데도 불구하고 강도는 떨어지지 않는다.
횡방향 빔(20)과 종방향 빔(30)은 파이프 랙의 경간, 수직하중, 지진하중 그리고 구조물 구속조건 등에 따라 면 크기와 프리스트레싱에 필요한 프리텐션 강 선(20e)(30e)의 수가 결정된다. 도 3d 및 도 3e와 도 4d 및 도 4e에 도시된 바와 같이 높은 인장강도(18,600kg/㎠)를 가진 강선(20e)(30e)을 구조특성에 따라 상, 하부에 적절하게 배치하여 콘크리트를 타설하기 전에 잭으로 설계 긴장력에 도달 할 때까지 순서대로 긴장한 다음 콘크리트를 타설 후 양생한다. 콘크리트 설계 강도의 80% 도달 후 외부에 노출된 강선을 절단하면 프리스트레스가 도입됨으로써 단면은 높은 인장력을 받는 탄성체가 된다.
도 5는 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 횡방향 빔의 연결 구조의 일 실시예를 나타내는 부분도면이다.
본 발명의 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙에서, 상기 칼럼(10)과 횡방향 빔(20) 사이의 연결은, 도 1에 도시된 바와 같이 횡방향 빔(20)의 끝단부에 구성된 한개 이상의 포스트텐션 매입부와, 상기 칼럼(10)에 대응되게 구성된 한개 이상의 포스트텐션 당김부에 의하여 포스트텐션(post-tension)을 적용하는 고정구조로 되어 있다.
상기 포스트텐션 매입부는 나선이 형성된 빔매입-스트레스 바아(21), 상기 스트레스 바아(21)의 끝단부에 결합된 앵카 플레이트(22), 상기 빔매입-스트레스 바아(21)의 선단에 결합된 커플러(23), 상기 빔매입-스트레스바아(21)와 커플러(22)가 삽입되는 빔 덕트(24)로 이루어져 있다.
그리고 상기 포스트텐션 당김부는 칼럼(10) 내부를 수평방향으로 관통하게 삽입된 칼럼 덕트(13), 나선이 형성되어 있으며 상기 칼럼 덕트(13)를 관통하여 횡방향 빔(20)의 커플러(23)와 나사결합하는 칼럼삽입-스트레스 바아(14), 상기 칼럼 삽입-스트레스 바아(14)의 외측에서 와셔(15)를 끼우고 나사체결되는 너트(16)로 이루어져 있다.
포스트 텐션의 작업은 잭으로 칼럼삽입-스트레스 바아(14)를 당기면서 너트(16)를 체결하는 방식으로 행한다.
포스트 텐션을 가하면 횡방향 빔(20)은 프리텐션을 적용한 것과 같은 효과를 가지게 되며, 칼럼(10)과 횡방향 빔(20)은 고정연결구조가 되므로 그 연결부에 지진하중, 풍하중 등에 의한 부(負)의 모멘트가 발생하더라도 이 모멘트에 유효하게 저항할 수 있다.
도 6은 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 횡방향 빔의 연결 구조의 다른 실시예를 나타내는 부분도면이고, 도 7은 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 횡방향 빔의 연결 구조의 또 다른 실시예를 나타내는 부분도면이다.
이 실시예에 있어서의 상기 칼럼(10)과 횡방향 빔(20') 사이의 연결은, 횡방향 빔(20')의 끝단부에 형성된 확장부(20'a)에 구성된 한개 이상의 포스트텐션 매입부와, 상기 칼럼(10)에 대응되게 구성된 한개 이상의 포스트텐션 당김부에 의하여 포스트텐션을 적용하는 고정구조로 있다.
상기 포스트텐션 매입부는 확장부(20'a)에 삽입되어 있는 빔덕트(24')와, 빔덕트(24')의 외부에 배치되는 앵커 플레이트(22)로 이루어져 있으며, 상기 포스트텐션 당김부는 칼럼(10) 내부를 수평방향으로 관통하게 삽입된 칼럼 덕트(13), 나선이 형성되어 있으며 상기 칼럼 덕트(13)와 빔덕트(24')를 관통하여 앵커 플레이트(22)와 나사결합하는 일체형 스트레스바아(27), 상기 일체형 스트레스 바아(27) 의 외측에서 와셔(15)를 끼우고 나사체결되는 너트(16)로 이루어져 있다.
도 6 및 도 7의 실시예의 경우에는 칼럼(10)의 칼럼 덕트(13)과 횡방향 빔(20')의 빔덕트(24')를 맞추는 작업이 일체형 스트레스 바아(27)를 이들 덕트들에 관통시키는 것만으로 맞추어지므로 연결작업이 용이하게 된다.
이들 실시예에 있어서 빔의 연결작업이 완료된 후 앵커 플레이트(22)의 주위에 보호커버(29)를 설치하여 그라우트(28)를 충전하여 앵커 플레이트(22)와 일체형 스트레스 바아(27)를 고정한다.
또한 도 5 내지 도 7의 실시예에 있어서, 칼럼(10)과 횡방향 빔(20)(20') 사이에는 몰탈(26)로 충전된다. 도 5의 실시예에서는 칼럼덕트(13)와 빔덕트(24) 사이에 고무 링(25)을 배치하여 몰탈(26)이 덕트 내부에 삽입되지 못하도록 하고, 도 7의 실시예에서는 칼럼덕트(13)와 빔덕트(24') 사이에 씨일링(25')을 설치하여 몰탈(26)이 덕트내부로 삽입되지 않도록 한다.
또한 도 6의 실시예서는 칼럼덕트(13)와 빔덕트(24')의 내부에 먼저 파이프(미도시)를 삽입한 후 몰탈(26)을 충전하고 몰탈(26)이 경화된 후 파이프를 빼낸다.
도 5 내지 도 7의 실시예에서, 와셔(15) 및 너트(16)는 칼럼(10)의 내부에 배치되는데 빔의 연결(포스트 텐션)작업이 완료된 후에 함몰부에 몰탈(17)을 충전시킨다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이 칼럼 덕트(13')를 연장하여 와셔(15) 및 너트(16)를 칼럼(10)의 외부로 돌출되게 설치할 수 있으며 그에 따라 포스트 텐션 작 업을 편리하게 할 수 있다. 이 실시예의 경우에는 보호커버(18)를 설치하고 내부에 그라우트(17')를 충전하여 와셔(15) 및 너트(16)를 고정한다.
도 9는 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 종방향 빔의 연결 구조의 일 실시예를 나타내는 부분도면이다.
칼럼(10)과 종방향 빔(30) 사이의 연결은 칼럼(10)의 일체형 걸림턱(12)에 각각 홀(12a)을 형성하고 또한 종방향 빔(30)의 대응위치에 관통공(31)을 형성하여 상기 홀(12a)과 관통공(31) 사이에 철근(32)을 삽입한 후 상기 홀(12a)과 관통공(31)에 몰탈(33)을 충전한 힌지구조로 되어 있다. 걸림턱(12)과 종방향 빔(30)사이에는 스페이셔(32a)가 배치되고 종방향 빔(30)의 끝단면과 칼럼(10)과의 틈새에는 몰탈(33')이 충전된다.
관통공(31)에 몰탈(33)이 주입되어 있으므로 앵카볼트(12a)의 이탈을 방지함과 동시에 관통공(31)에 이물체의 침입을 방지하고 녹이 발생하는 것을 방지한다.
도 10은 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 종방향 빔의 연결 구조의 다른 실시예를 나타내는 부분도면이다.
이 실시예서 칼럼(10)과 종방향 빔(30) 사이의 연결은 칼럼(10)의 일체형 걸림턱(12)에 앵카볼트(12b)를 고정하고 또한 종방향 빔(30)의 대응위치에 관통공(31)을 형성하여, 종방향 빔(30)의 관통공(31)을 관통한 앵카볼트(12b)의 끝단부에 와셔(34)를 끼워 넣고 너트(35)를 체결한 힌지 연결 구조이다. 이 실시예의 경우에도 걸림턱(12)과 종방향 빔(30)사이에 스페이셔(32a)가 배치되고 종방향 빔(30)의 끝단면과 칼럼(10)과의 틈새에는 몰탈(33')이 충전된다.
이 실시예의 경우에는 종방향 빔(30)의 상부면에 와셔(34), 너트(35) 등이 돌출되므로 보호커버(37)를 씌우고 내부에 그라우트(36)를 충전한다. 따라서 앵카볼트(12b), 와셔(34) 및 너트(35)가 보호되고 관통공(31)에 이물체의 침입을 방지하고 녹이 발생하는 것을 방지한다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 기초부의 연결상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 11a의 실시예에서는 칼럼(10)의 내부에 배근된 철근에 기초판(10a)을 용접하고, 이 기초판(10a)을 앵카 볼트(10a)가 배근되어 있는 기초부(40)에 고정함으로써 칼럼(10)을 설치한다.
도 11b의 실시예에서는 기초부(40')에 칼럼(10)의 하단부를 삽입할 수 있는 삽입홈을 형성하고 이 삽입홈에 칼럼(10)의 하단부를 삽입한 후 틈새에 콘크리트(42)를 타설함으로써 칼럼(10)을 설치한다.
본 발명의 파이프 랙은 저렴한 콘크리트 구조물로 되어 있으므로 원가를 대폭 절감할 수 있으며, 또한 횡방향 빔(20)과 종방향 빔(30)에 중공부(20b)(30b)를 형성하여 중량을 가볍게 하여 운송 및 설치작업을 간편하게 하고, 이와 같이 부재의 중량이 가벼움에도 불구하고 프리텐션 및 포스트 텐션을 적용하여 필요한 강도를 하고 확보하고 있다.
본 발명은 또한 칼럼(10)과 횡방향 빔(20)(20')의 연결이 고정구조로 되어 있으므로 지진하중, 풍하중 등의 수평력과 수직하중에 의한 정(+)의 휨모멘트와 부(-)의 휨모멘트에 유효하게 저항할 수 있으며, 칼럼(10)과 종방향 빔(30)의 연결이 힌지 구조로 되어 있으므로 지진 등에 의한 충격을 흡수하므로 전체적인 구조물이 파괴되지 않고 장기간 사용할 수 있다.
본 발명은 걸림턱(12)과 종방향 빔(30) 사이에 스페이셔(32a)가 배치되어 있고 종방향 빔(30)의 끝단면과 칼럼(10)의 틈새에 몰탈(33')이 충전되어 있으므로 종 방향 빔(30)이 앵카볼트(12a)(12b)를 중심으로 용이하게 회동하며 종방향 빔(30)이 칼럼(10) 사이에서 실질적인 힌지 운동이 일어난다.
본 발명의 파이프 랙은 프리캐스트 콘크리트 공법을 이용하여 제작에서 설치작업까지 병행 작업이 되므로 상당히 공기를 단축할 수 있으며 또한 구조물 접합용 접 작업이 없으므로 공기가 추가적으로 단축된다. 실례로 1 유니트당 철골조 700ton 규모인 경우 구매, 제작, 운반 그리고 설치까지 10개월 이상 소요되지만 본 공법에 따르면 4~5개월 미만으로써 공기가 절반밖에 되지 않아 그 효과가 대단히 크다.
그리고 공사비가 대폭 절감된다. 최근 1년새 유류 및 철강 원자재는 100%이상 폭등하였지만 시멘트는 6% 내외의 인상에 그쳤다. 철골조로 구조물을 공사할 경우 톤당 535만원이 소요 되지만 프리스트레스 또는 포스트 스트레스 구조물로 할 경우 자재 및 설치를 포함하여 70% 내외에서 공사 할 수 있어서 대폭적인 원가절감 효과가 있다.
본 발명의 파이프 랙은 또한 구조물의 연결이 확실하다. 제작에서부터 설치, 연결까지 단계별 그리고 완성 후까지 구조물의 기능이 확실하고 연결 작업이 간편하고 현장에서 결과를 직접 확인할 수 있다.
종래 철근 콘크리트 구조인 파이프 랙의 경우에는 부재 중량이 무거워 현장에서 장비로 취급하기가 까다롭지만 복합적 프리스트레스드 프리캐스트 공법이 적용된 본 발명의 파이프 랙은 철근량도 줄이고 중량도 가벼워 경제적 효과는 물론 설치도 용이하다.
본 발명의 파이프 랙은 필요에 따라 경간장(Span Length)을 철골조의 2배 이상 연장 할 수 있는 구조이기 때문에 그에 따른 경제성 및 공기단축 효과가 있다.
그리고 본 발명은 파이프 랙의 상부공사를 먼저 함으로써 파이프 배관공사 시점을 앞당길 수 있으므로 공기단축 효과가 있으며 또한 배관자재가 현장에 입고 되었을 때 즉시 파이프 랙에 적치함으로써 현장 도로 통행이 용이할뿐더러 타 공정 설치 작업에도 지장을 초래하지 않게 된다. 따라서 종합적으로 이루어져야 할 프랜트 현장에서는 상당한 현장 운영효과가 발휘된다.
또한 철골조의 파이프 랙의 경우 설치 후 별도로 쇼트크레트(Shotcrete) 등으로 내화처리를 하여야 하므로 추가 비용 및 공기가 소요되고 현장이 그로인해 지저분한 경우에 발생하는데 반해서 본 발명은 내화 처리가 필요하지 않으므로 그로인한 비용절감 및 공기단축 효과가 있으며 현장도 깨끗하다.
본 발명은 파이프 랙의 상부 공사에서 용접작업이 전혀 필요 없기 때문에 그로인한 공기 지연이 없으며 현장에서의 화재나 부상이 없어서 안전관리 효과가 있다.
콘크리트의 경우 압축강도는 사전에 시험과정을 거치므로 향후 패턴을 예측할 수 있으며 실제로도 매번 공시체로 압축강도 시험을 통하여 그 결과를 알 수 있어 품질 관리가 용접 작업에 비해 상당히 용이하다.
본 발명은 프리스트레스 인장력 및 신율결과는 현장에서 각각 압력 게이지 및 계산 근거자료로 바로 파악할 수 있기 때문에 공사에 따른 품질 관리가 용이하다.
본 발명은 또한 제작장 조성 및 각종 자재 발주 및 반입까지의 소요 기간이 약 2개월로서, 구조물의 제작이 파이프 랙의 하부 파일 작업 및 기초부(40)(40')의 공사 기간동안 병행하여 이루어지므로 실질적으로 공기 임팩트(impact)가 없다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구의 범위에 속한다 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙의 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙의 부분 측면도,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 파이프 랙의 구성부품인 횡방향 빔을 나타내는 것으로서, 도 3a는 평면도, 도 3b는 측면도, 도 3c는 철근 배치도, 도 3d는 도 3c의 A-A 선의 단면도, 도 3e는 도 3c의 B-B 선의 단면도,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 파이프 랙의 구성부품인 종방향 빔을 나타내는 것으로서, 도 4a는 평면도, 도 4b는 측면도, 도 4c는 철근 배치도, 도 4d는 도 4c의 A-A 선의 단면도, 도 4e는 도 4c의 B-B 선의 단면도,
도 5는 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 횡방향 빔의 연결 구조의 일 실시예를 나타내는 부분도면,
도 6은 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 횡방향 빔의 연결 구조의 다른 실시예를 나타내는 부분도면,
도 7은 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 횡방향 빔의 연결 구조의 또 다른 실시예를 나타내는 부분도면,
도 8은 도 5 내지 7에서 스트레스 바아 장착구조의 다른 실시예를 나타내는 단면도,
도 9는 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 종방향 빔의 연결 구조의 일 실시예를 나타내는 부분도면,
도 10은 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 종방향 빔의 연결 구조의 다른 실시예를 나타내는 부분도면,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 파이프 랙의 구성 부품인 칼럼과 기초부의 연결상태를 나타내는 부분 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 칼럼(column) 10a: 기초판
11: 부착형 걸림턱 12 : 일체형 걸림턱
12a: 홀(hole) 12b: 앵카 볼트
13, 13': 칼럼 덕트 14: 칼럼삽입-스트레스바아
15 : 와셔 16: 너트
17 : 몰탈 17': 그라우트(grout)
18 : 보호커버
20, 20': 횡방향 빔 20'a : 확장부
20a : 리프팅 루프 20b : 중공부
20c: 종방향 철근 20d: 스터럽(stirrup) 철근
20e: 프리텐션 강선
21 : 빔매입-스트레스 바아 22 : 앵커 플레이트
23 : 커플러 24, 24': 빔덕트
25 : 고무링 25': 씨일링
26: 몰탈 27 : 일체형 스트레스 바아
28: 그라우트 29: 보호커버
30: 종방향 빔 30a : 리프팅 루프
30b : 중공부 30c: 종방향 철근
30d: 스터럽(stirrup) 철근 30e: 프리텐션 강선
31: 관통공
32 : (직선) 철근 32a: 스페이셔
33, 33': 몰탈 34: 와셔
35: 너트 36: 그라우트
37: 보호커버
40, 40' : 기초부 41: 앵커볼트
42: 콘크리트

Claims (6)

  1. 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 횡방향과 종방향으로 각각 배열되며 기초부(40)(40')에 수직으로 설치되는 4개 이상의 칼럼(10), 상기 횡방향의 2개의 칼럼(10) 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 칼럼(10)과의 사이에 포스트텐션이 적용되어 고정연결구조로 연결되고 각종 파이프들이 배설되는 다수의 횡방향 빔(20'), 그리고 상기 종방향의 2개의 칼럼(10) 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 다수의 종방향 빔(30)을 포함하는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙에 있어서,
    상기 횡방향 빔(20')은 칼럼(10)의 횡방향으로 마주보는 면에, 강판으로 제작되어 칼럼(10)에 고정된 부착형 걸림턱(11)에 지지되며, 상기 종방향 빔(30)은 칼럼(10)의 종방향으로 마주보는 면에 칼럼(10)과 일체로 형성된 일체형 걸림턱(12)에 지지되며;
    상기 칼럼(10)과 횡방향 빔(20') 사이의 연결은, 횡방향 빔(20')의 끝단부에 형성된 확장부(20'a)에 구성된 한개 이상의 포스트텐션 매입부와, 상기 칼럼(10)에 대응되게 구성된 한개 이상의 포스트텐션 당김부에 의하여 포스트텐션을 적용하도록 된 고정연결구조로 되어 있으며;
    상기 포스트텐션 매입부는 확장부(20'a)에 삽입되어 있는 빔덕트(24')와, 상기 빔덕트(24')의 후측에 배치되는 앵커 플레이트(22)로 이루어져 있으며;
    상기 포스트텐션 당김부는 칼럼(10) 내부를 수평방향으로 관통하게 삽입된 칼럼 덕트(13)와, 나선이 형성되어 있으며 상기 칼럼 덕트(13)와 빔덕트(24')를 관통하여 앵커 플레이트(22)와 나사결합하는 일체형 스트레스바아(27)와, 상기 일체형 스트레스 바아(27)의 외측에서 와셔(15)를 끼우고 나사체결되는 너트(16)로 이루어져 있으며;
    상기 칼럼(10)과 종방향 빔(30) 사이의 연결은, 칼럼(10)의 일체형 걸림턱(12)에 각각 홀(12a)을 형성하며 또한 종방향 빔(30)의 대응위치에 관통공(31)을 형성하여 상기 홀(12a)과 관통공(31) 사이에 철근(32)을 삽입한 후 상기 홀(12a)과 관통공(31)에 몰탈(33)을 충전하고, 걸림턱(12)과 종방향 빔(30) 사이에 스페이셔(32a)가 배치되고 종방향 빔(30)의 끝단면과 칼럼(10)의 틈새에 몰탈(33')이 충전된 힌지구조로 연결하는 힌지연결구조로 연결되어 있으며;
    상기 횡방향 빔(20')와 종방향 빔(30)의 내부에는 각각 중공부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙.
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  6. 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 횡방향과 종방향으로 각각 배열되며 기초부(40)(40')에 수직으로 설치되는 4개 이상의 칼럼(10), 상기 횡방향의 2개의 칼럼(10) 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 칼럼(10)과의 사이에 포스트텐션이 적용되어 고정연결구조로 연결되고 각종 파이프들이 배설되는 다수의 횡방향 빔(20'), 그리고 상기 종방향의 2개의 칼럼(10) 사이에 수평으로 설치되는 것으로서 프리텐션이 적용된 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 다수의 종방향 빔(30)을 포함하는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙에 있어서,
    상기 횡방향 빔(20')은 칼럼(10)의 횡방향으로 마주보는 면에, 강판으로 제작되어 칼럼(10)에 고정된 부착형 걸림턱(11)에 지지되며, 상기 종방향 빔(30)은 칼럼(10)의 종방향으로 마주보는 면에 칼럼(10)과 일체로 형성된 일체형 걸림턱(12)에 지지되며;
    상기 칼럼(10)과 횡방향 빔(20') 사이의 연결은, 횡방향 빔(20')의 끝단부에 형성된 확장부(20'a)에 구성된 한개 이상의 포스트텐션 매입부와, 상기 칼럼(10)에 대응되게 구성된 한개 이상의 포스트텐션 당김부에 의하여 포스트텐션을 적용하도록 된 고정연결구조로 되어 있으며;
    상기 포스트텐션 매입부는 확장부(20'a)에 삽입되어 있는 빔덕트(24')와, 상기 빔덕트(24')의 후측에 배치되는 앵커 플레이트(22)로 이루어져 있으며;
    상기 포스트텐션 당김부는 칼럼(10) 내부를 수평방향으로 관통하게 삽입된 칼럼 덕트(13)와, 나선이 형성되어 있으며 상기 칼럼 덕트(13)와 빔덕트(24')를 관통하여 앵커 플레이트(22)와 나사결합하는 일체형 스트레스바아(27)와, 상기 일체형 스트레스 바아(27)의 외측에서 와셔(15)를 끼우고 나사체결되는 너트(16)로 이루어져 있으며;
    상기 칼럼(10)과 종방향 빔(30) 사이의 연결은, 칼럼(10)의 일체형 걸림턱(12)에 앵카볼트(12b)를 고정하고 또한 종방향 빔(30)의 대응위치에 관통공(31)을 형성하여 종방향 빔(30)의 관통공(31)을 관통한 앵카볼트(12b)의 끝단부에 와셔(34)를 끼워 넣고 너트(35)를 체결하고 상기 와셔(34) 및 너트(35)의 상부에 보호커버(37)를 씌우고 내부에 그라우트(36)를 충전하며, 걸림턱(12)과 종방향 빔(30) 사이에 스페이셔(32a)가 배치되고 종방향 빔(30)의 끝단면과 칼럼(10)의 틈새에 몰탈(33')이 충전된 힌지구조로 연결하는 힌지연결구조로 연결되어 있으며;
    상기 횡방향 빔(20')와 종방향 빔(30)의 내부에는 각각 중공부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 부재로 조립된 파이프 랙.
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