KR101036175B1 - 피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 이용되는 피씨 보의 연속식 결속구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 주차장과 같이 피알씨(PRC) 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 있어서, 피씨 기둥의 양측에 배치되는 피씨 보의 단부에 체결홈과 안치홈부를 각각 형성하여, 서로 마주하는 피씨 보를 연결하도록 별도의 결속철근을 삽입하고, 상기의 체결홈으로 돌출된 결속철근의 단부에는 체결너트를 결합 형성함으로써,

피씨 보 간의 견고한 결속 및 연결 상태가 이루어지므로 피씨 슬래브의 연결 작업 및 콘크리트 토핑 과정에서의 안전사고나 부실한 시공을 예방할 수 있는 것이고, 피씨 기둥에 올려진 피씨 보의 양단이 서로 결속되므로 피씨 보의 결속력이 매우 뛰어나면서도 피씨 기둥과 피씨 보의 일체화된 접합 시공이 이루어지는 것이며 결속철근이 철근의 보강 역할을 수행함에 따라 물리적인 시공 안전성이 탁월한 것이고, 서로 이웃하는 피씨 보의 대향 단부가 결속철근에 의해 서로 연결 시공됨에 따라 구조물 전체의 일체화 시공이 이루어져 하중의 전달과 분산이 효과적으로 이루어지므로, 피씨 기둥이나 피씨 보에 대한 설계 간격이 넓어지면서도 소요 개수의 감소 및 사용 자재의 감소가 가능하게 되어 매우 경제적인 것이다.

구조물, 피알씨, 복합공법, 피씨 기둥, 피씨 보, 피씨 슬래브, 주차장

Description

피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 이용되는 피씨 보의 연속식 결속구조 {Joint structure of PC beam for use in construction of building using PRC integrating method}

본 발명은 지하 주차장과 같은 건축 구조물의 기둥과 보 및 슬래브를 모두 피씨공법에 의해 제작한 후, 현장으로 옮겨진 피씨(PC) 기둥을 기초바닥에 설치하고, 상기 피씨(PC) 기둥에는 피씨(PC) 보를 결속하여 설치하며, 상기의 피씨(PC) 보에는 피씨 슬래브(PC Slab)를 결속하여 설치한 상태에서 콘크리트(Concrete)를 토핑(Topping)하여 시공되는 피알씨(PRC) 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 있어서, 피씨 기둥의 양측으로 연결 설치되는 피씨 보의 결속구조를 개선함에 따라 덧침 콘크리트의 현장 타설시 안전성 확보는 물론 피씨 보 간의 연속성을 실현하면서도, 결합부에 대한 철근 보강 및 고정 효과를 향상시켜 구조물의 시공 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 피씨 보의 결속구조에 대한 것이다.

일반적으로 대형 매장이나 공장과 같이 긴 경간이 요구되는 대공간 건물을 시공하는 피씨(PC)공법으로는 더블 티 슬래브(Double Tee Slab), HCS(Hollow core Slab) 등을 이용한 피알씨(PRC) 복합화 공법(Precast Reinforced Concrete Layer Construction Method)이 있고, 지하 주차장과 같이 하중이 많은 중규모 이하의 건물에 적용하는 피씨공법으로는 하프 피씨 슬래브(Harf PC Slab)를 이용한 피알씨(PRC) 복합화 공법이 있다.

이러한 PRC 복합화 공법은 철근 콘크리트 라멘(Rahmen) 구조의 건물을 PC(Precast Concrete)화하는 공법으로서, 공장에서 제작한 피씨 기둥, 피씨 보, 하프 슬래브 등의 PC부재를 현장으로 운송한 후 이를 양중하여 조립한 상태에서 부재간의 접합부와 하프 슬래브의 상부면에 덧침 콘크리트를 현장에서 타설하여 구조체를 일체화시키는 공법이다.

또한, 근자에 들어서는 기둥과 기둥 사이의 경간을 늘려 안전한 주차 유도와 동시에 차량 회전반경을 여유있게 확보할 수 있게 하면서도, 피씨 기둥이나 피씨 보의 소요 수량을 절감하여 공사비를 절감할 수 있게 한 다양한 시공법이 제안되고 있는 추세이다.

즉, 등록특허 10-0807395호에 따르면 피씨 콘크리트 기둥 중간부의 양측면에 일체로 돌출 형성되어 지하층의 보를 구성하는 보가 안착되도록 돌출 형성된 중간지지판과, 상기 중간지지판에 매립되고 상부로 돌출된 복수개의 끼움볼트와, 상기 끼움볼트에 삽입되는 복수개의 관통 끼움홀을 양단의 단차부에 구비하여 상기 끼움볼트에 끼움홀이 끼워지고 고정되어 상기 중간지지판에 고정되는 역티형 하프 보와, 상기 피씨 콘크리트 기둥의 상부 양측면에 일체로 돌출 형성되어 지붕층의 보 를 구성하는 보가 고정되도록 돌출 형성된 상부지지판과, 상기 상부지지판에 매립되고 상부로 돌출된 복수개의 끼움볼트와, 상기 끼움볼트에 삽입되는 관통 끼움홀을 양단부에 구비하여 상기 끼움볼트에 끼움홀이 끼워지고 너트로 고정되어 상기 상부지지판에 안착되며 양단부에 요홈이 형성된 장방형 하프보와, 상기 장방형 하부보의 요홈이 상기 피씨 콘크리트 기둥의 중앙부에서 상부로 일정길이 노출되는 수직 주철근을 둘러싸면서 상기 장방형 하프보가 고정되도록 한 지하주차장 골조부의 구조 및 시공방법을 제안한 바 있다.

상기의 지하주차장 골조부의 구조 및 시공방법은, 피씨 콘크리트 기둥의 상부지지판과 지붕층 보에 고정수단을 구비하여 안전성의 문제를 불식시키는 동시에 역티형 하프보를 사용하여 지하층 보 및 슬래브를 접합함에 따라 비용을 절감하고 시공성을 확보하는 효과를 갖도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같은 지하주차장 골조부에 사용되는 피씨 보는 피씨 기둥의 상부지지판 및 중간지지판으로부터 매립 돌출된 끼움볼트와의 결합을 통해 고정력을 의존하는 구조와 방식을 갖고 있어 극히 적은 결합 단면으로 인한 구조적인 취약점을 갖고 있는 것이다.

즉, 상기와 같은 피씨 보에 있어 지하층을 시공하기 위한 피씨 보는 피씨 기둥의 중간지지판 상에 서로 이웃하는 피씨 보의 양단이 걸쳐 올려지게 하되, 이와 같은 과정에서 피씨 기둥의 끼움볼트가 피씨 보의 끼움홀에 삽입되게 하고 끼움홀을 관통하여 노출된 끼움볼트에 너트를 나사 결합함에 따라 상기의 피씨 기둥과 피 씨 보가 서로 결합되게 하고 있으나, 상기와 같은 결합 방식에서는 피씨 슬래브에 작용하는 자동차 등의 하중이 상기의 끼움볼트와 끼움홀의 결합부에 집중적으로 작용하게 되므로 해당 부분의 안전성에 심각한 문제점을 나타내고 있으며 또한 시공시 오차가 발생할 경우 끼움볼트가 끼움홀에 들어가지 않고 벗어나는 것이 있다.

이를 보완하기 위해 다양한 부가 수단을 추가로 시행하거나 지속적이고 반복적인 유지와 보수 작업을 시행하게 되는 폐단이 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 지하층을 구성하기 위한 피씨 보의 경우 피씨 기둥의 양측으로 각기 분리 결합된 방식을 갖고 있어 연속하여 나열 배치된 상태의 슬래브에 의해 고중량의 하중이 피씨 보로 전달되는 경우 단일의 피씨 보에 해당의 하중이 모두 전달되므로 하중의 분산 작용이 거의 일어나지 못하게 되어 역시 구조적인 안전성에 치명적인 결함을 갖고 있는 것이다.

여기에서 상기와 같은 구조적인 안전성에 심각한 문제점을 내포하고 있음에도 부득이 상기와 같은 결합구조를 채택할 수 밖에 없었던 이유로는 지하층의 시공시 수직방향으로 세워 설치된 피씨 기둥으로부터 상기의 피씨 보를 측면 삽입하여 결합하여야 하는 시공법 때문인 것인데, 상기의 피씨 기둥은 지하층과 지붕층을 모두 포함하는 길이를 갖고 있을 것이므로 상기의 피씨 보는 부득이하게 피씨 기둥의 양측으로부터 각기 분리된 상태로 결합되어야 하는 것이고 그에 따라 각각의 피씨 보는 모두 분리 독립된 상태로 결합됨에 따라 상기와 같은 치명적인 구조적 안전성의 문제점을 내포할 수 밖에 없었던 것이다.

따라서, 종래의 피씨 기둥은 부득이하게 중간지지판을 넓고 두껍게 돌출 형 성하여 피씨 보의 안전한 결합 및 시공이 이루어지도록 하고 있으나 역시 상기와 같은 중간지지판에 의한 또 다른 문제점 즉, 피씨 보를 얹어 고정하기 위한 상부지지판과 중간지지판이 피씨 기둥으로부터 일체로 돌출된 형상을 갖고 있어 미관상 좋지 못한 것이고, 상기와 같이 돌출된 상부지지판과 중간지지판은 구조물의 천정부에 대한 공간 침해가 발생하고 있으므로, 피씨 기둥과의 결합부 및 피씨 보에 대한 개선된 구조와 시공법이 절실하게 요구되고 있는 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 콘크리트 미성형부인 중간결합부와 상부결합부를 갖는 피씨 기둥의 양측에 배치되는 피씨 보의 단부에 체결홈을 각기 형성하고, 상기의 체결홈으로부터 피씨 보의 단부를 향하여 개방된 안치홈부를 각각 형성하여, 서로 마주하는 피씨 보의 안치홈부를 연결하도록 별도의 결속철근을 삽입하고, 상기의 체결홈으로 돌출된 결속철근의 단부에는 체결너트를 나사 결합 형성함으로써,

상기의 결속철근에 의해 독립된 피씨 보를 서로 연결하는 효과로 인해 구조물의 시공 과정에서 발생하는 다양한 안전사고를 사전에 예방할 수 있음은 물론 피씨 보 간의 연속성을 실현하여 구조물의 물리적 안전성은 물론 시공 품질을 가일층 향상시킬 수 있는 것이며, 체결철근은 보강 철근의 역할과 동시에 고정 효과를 가일층 향상시키는 특징의 피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 이용되는 피씨 보의 연속식 결속구조를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피씨 기둥에는 콘크리트를 미성형하여 된 중간결합부와 상부결합부를 형성하되, 상기의 중간결합부와 상부결합부 상에 서로 마주하여 안치되는 피씨 보는 별도의 결속철근에 의해 상호 간의 체결이 이루어지도록 구성하되,

피씨 보는 끝단부에 체결홈을 형성하고 상기 체결홈으로부터 외측단을 향하여 관통된 안치홈부를 각기 형성함에 따라, 피씨 기둥 상에 각 끝단이 서로 마주하고 있는 피씨 보의 안치홈부로 상기의 결속철근을 위에서 아래로 끼워 넣고 상기 체결홈의 내측으로 돌출된 결속철근의 끝단부에는 별도의 체결너트를 나사 결합하여 피씨 보 간의 일체화 된 상호 결속이 이루어지도록 구성하여 되는 것이다.

본 발명은, 피씨 보 간의 견고한 결속 및 연결 상태가 이루어지므로 피씨 슬래브의 연결 작업 및 콘크리트 토핑 과정에서의 안전사고나 부실한 시공을 예방할 수 있는 것이고, 피씨 기둥에 올려진 피씨 보의 양단이 서로 결속되므로 피씨 보의 결속력이 매우 뛰어나면서도 피씨 기둥과 피씨 보의 일체화된 접합 시공이 이루어지면서도 결속철근이 철근의 보강 역할을 수행함에 따라 물리적인 시공 안전성이 탁월한 것이다.

또한, 서로 이웃하는 피씨 보의 대향 단부가 결속철근에 의해 서로 연결 시공됨에 따라 구조물 전체의 일체화 시공이 이루어져 하중의 전달과 분산이 효과적으로 이루어지므로, 피씨 기둥이나 피씨 보에 대한 설계 간격이 넓어지면서도 소요 개수의 감소 및 사용 자재의 감소가 가능하게 되어 매우 경제적인 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미 로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 건축 구조물의 골조에 대한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 피씨 보가 피씨 기둥에 결합된 상태의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 피씨 보에 대한 단부 확대 사시도이다.

도시와 같이 본 발명에 의한 건축 구조물은 공장 제작된 피씨 기둥(10)과 피씨 보(20) 및 피씨 슬래브(30)를 현장으로 옮겨, 상기 피씨 기둥(10)에 대한 고정 설치단계와 피씨 보(20)의 결속단계 및 피씨 슬래브(30)에 대한 결속단계를 거쳐 이들 피씨부재 간의 접합부와 피씨 슬래브(30)의 상면에 대한 콘크리트 토핑을 거쳐 시공이 완료되는 것이다. 즉, 상기의 피씨부재들은 공장 제작방법인 피씨(PC)공법에 의한 것이고 이들 피씨부재들을 서로 접합하는 공정은 알씨(RC)공법에 의하므로 이들에 의한 피알씨(PRC) 복합 공법이 수행되는 것이다.

이때의 피씨 기둥(10)은 수직의 길이방향을 따라 내부에 철근이 매립된 상태의 콘크리트 부재로서, 상기의 피씨 기둥(10)의 중간부와 상부에는 매립된 철근이 노출되는 상태의 콘크리트 미성형부인 중간결합부(11)와 상부결합부(12)를 갖고 있는 것이다. 또한, 상기의 도시에서는 단일의 중간결합부(11) 만이 형성된 상태로 도시하였으나 이와 같은 경우는 단일의 지하층과 지붕층만으로 이루어진 경우에 해당되는 것이고, 다층의 지하층을 갖도록 구조물을 시공하고자 하는 경우에는 상기의 중간결합부(11)를 균일 간격으로 더 형성하면 되는 것이고, 이들 중간결합부(11)의 간격과 개수는 시공하고자 하는 구조물의 층고와 층수에 따라 결정될 것이다.

이와 같은 피씨 기둥(10)의 중간결합부(11)와 상부결합부(12)에는 지하층과 지붕층을 시공하기 위한 피씨 보(20)의 단부가 연결 형성되는 것인데, 상기의 피씨 보(20)의 단부는 별도의 결속철근(70)을 통해 피씨 기둥(10)에 대하여 끝단부가 서로 마주하고 있는 두 개의 피씨 보(20)에 대한 결속이 이루어지는 것이다.

즉, 상기의 피씨 기둥(10)의 중간결합부(11)와 상부결합부(12) 상에 서로 이웃하는 피씨 보(20)의 끝단부를 도 4 및 도 5의 도시와 같이 동시에 올려놓은 상태에서 피씨 보(20)의 단부에 형성된 안치홈부(22)를 통해 별도의 결속철근(70)을 상측으로부터 하측으로 삽입하여 고정하면 되는 것이다.

여기서, 상기의 피씨 보(20)에는 끝단부에 요홈 형태로 된 체결홈(21)이 형성되어 있고, 상기의 체결홈(21)으로부터 끝단면을 향하여 관통된 안치홈부(22)가 형성되어 있는 것으로서, 서로 마주하고 있는 두 개의 피씨 보(20)에 대하여 상기의 결속철근(70)을 각각의 안치홈부(22) 상에 동시에 삽입하게 되면, 상기의 결속철근(70)은 각 끝단부가 서로 다른 피씨 보(20)의 체결홈(21) 내측으로 돌출되는 것이다.

이에 따라 상기와 같이 체결홈(21)의 내측으로 돌출된 상태의 결속철근(70) 에 별도의 와셔판(72)을 삽입한 상태로 체결너트(71)를 나사 결합하면 상기와 같이 서로 마주하고 있는 두 개의 피씨 보(20)는 서로 연결된 상태를 형성하게 되는 것이다.

특히, 상기의 결속철근(70)은 양단에 나사부(73)가 형성되어 있으므로 체결너트(71)의 조립이 용이한 것이고, 결속철근(70)에 삽입되어 체결홈(21)의 내측면에 밀착되는 와셔판(72)은 상기와 같이 회전 결합되는 체결너트(71)에 의해 콘크리트 성형된 피씨 보(20)가 파손되는 것을 방지하면서도 와셔판(72)이 갖는 전체 면적에 의해 상호 간의 체결단면을 확장시키는 역할을 수행하게 되므로 더욱 견고한 체결 및 고정이 이루어질 수 있는 것이다.

이러한 상태에서 상기의 피씨 보(20)를 이용하여 피씨 슬래브(30)를 고정 설치한 후, 피씨 기둥(10)과 피씨 보(20) 간의 체결부 및 피씨 슬래부(30) 상면에 대한 바닥층을 형성하기 위한 덧침 콘크리트층(60)을 타설 형성하게 되면, 도 6의 도시와 같이 상기의 결속철근(70)은 덧침 콘크리트층(60) 내에 완전히 매립되면서 양측의 피씨 보(20)를 연속방향으로 일체화 결합시키는 역할을 수행하게 되는 것이다.

특히, 상기의 피씨 보(20)에 형성된 안치홈부(22)는 피씨 보(20)의 전체 두께에 대하여 절반에 해당하는 깊이로 형성하는 것이 가장 이상적인 것으로서, 상기와 같은 깊이를 갖는 안치홈부(22)로 삽입된 결속철근(70)은 피씨 보(20)의 중심부를 연속하여 연결한 결과를 갖게 되므로 피씨 보(20)의 횡방향 또는 종방향으로 작용하는 하중이나 부하 및 진동으로부터 편하중 없이 가장 안정적으로 이를 지지 및 일체화 결속시키는 위치일 것이다.

이에 따라, 상기와 같은 결속철근(70)에 의한 분리 구성물인 피씨 보(20)의 결속구조는, 피씨 보(20)의 연속 구조를 실현하면서도 이들 결합부에서의 보강 철근의 역할을 겸하게 되는 것이며, 전체 구조물 간의 견고하고 우수한 물리적 강성을 유지시킬 수 있어 매우 효과적인 것이다.

특히, 상기의 결속철근(70)은 서로 마주하고 있는 피씨 보(20)의 상측으로부터 단순히 하향 삽입하여 체결하는 과정만으로도 견고한 조립이 이루어지므로 작업성이 매우 뛰어나면서도 설치 및 고정력이 우수한 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 건축 구조물의 골조에 대한 사시도

도 2는 본 발명의 피씨 보가 피씨 기둥에 결합된 상태의 사시도

도 3은 본 발명의 피씨 보에 대한 단부 확대 사시도

도 4는 본 발명의 피씨 보가 피씨 기둥에 결합된 상태의 평면도

도 5는 본 발명의 피씨 보가 피씨 기둥에 결합된 상태의 측단면도

도 6은 본 발명의 피씨 보가 피씨 기둥에 결합된 상태에서의 덧침 콘크리트 시공상태의 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 피씨 기둥 11 : 중간결합부

12 : 상부결합부

20 : 피씨 보 21 : 체결홈

22 : 안치홈부

30 : 피씨 슬래브

60 : 덧침 콘크리트층

70 : 결속철근 71 : 체결너트

72 : 와셔판 73 : 나사부

Claims (4)

1. 피씨 기둥(10)과 피씨 보(20) 및 피씨 슬래브(30)를 공장으로부터 제작하여 현장으로 옮긴 후, 서로 결속된 피씨 기둥(10)과 피씨 보(20) 및 피씨 슬래브(30) 간의 접합부와 피씨 슬래브(30)의 상면에 덧침 콘크리트를 토핑하는 단계로 이루어지는 피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 있어,

   피씨 기둥(10)에는 콘크리트를 미성형하여 된 중간결합부(11)와 상부결합부(12)를 형성하되, 상기의 중간결합부(11)와 상부결합부(12) 상에 서로 마주하여 안치되는 피씨 보(20)는 별도의 결속철근(70)에 의해 상호 간의 체결이 이루어지도록 구성하되,

   피씨 보(20)는 끝단부에 체결홈(21)을 형성하고 상기 체결홈(21)으로부터 외측단을 향하여 관통된 안치홈부(22)를 각기 형성함에 따라, 피씨 기둥(10) 상에 각 끝단이 서로 마주하고 있는 피씨 보(20)의 안치홈부(22)로 상기의 결속철근(70)을 위에서 아래로 끼워 넣고 상기 체결홈(21)의 내측으로 돌출된 결속철근(70)의 끝단부에는 별도의 체결너트(71)를 나사 결합하여 피씨 보(20) 간의 일체화 된 상호 결속이 이루어지도록 구성하여 됨을 특징으로 하는 피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 이용되는 피씨 보의 연속식 결속구조.
2. 제 1항에 있어서,

   체결홈(21)으로 돌출된 결속철근(70)에는, 별도의 와셔판(72)을 삽입 형성한 상태로 체결너트(71)를 결합함으로써, 체결너트(71)의 회전에 의해 피씨 보(20)가 파손되는 것이 방지되도록 구성함을 특징으로 하는 피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 이용되는 피씨 보의 연속식 결속구조.
3. 제 1항에 있어서,

   결속철근(70)은, 양단에 체결너트(71)를 나사 결합시키기 위한 나사부(73)를 형성하여 구성함을 특징으로 하는 피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 이용되는 피씨 보의 연속식 결속구조.
4. 제 1항에 있어서,

   피씨 보(20)의 안치홈부(22)는, 상부가 개방된 형태로 결속철근(70)의 설치가 위쪽에서 쉽게 넣을 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 피알씨 복합화 공법에 의한 건축 구조물에 이용되는 피씨 보의 연속식 결속구조.

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