KR101268002B1

KR101268002B1 - 단부정착형 강봉을 이용하여 프리텐션에 의한 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 콘크리트 부재의 제작방법

Info

Publication number: KR101268002B1
Application number: KR1020110078755A
Authority: KR
Inventors: 안병록
Original assignee: 주식회사 장헌산업; (주)한맥기술
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-05-27
Also published as: KR20130016680A

Abstract

본 발명은 강봉을 이용하여 프리텐션 방식에 의해 프리스트레스를 도입하되, 프리스트레스가 도입되는 방향으로의 콘크리트 부재 측면에서 강봉이 고정정착부재에 의해 정착됨으로써, 프리스트레스 도입시의 긴장력 손실을 최소화하고, 콘크리트 부재가 슬래브 형상으로 제작되어 교량의 바닥판(deck)으로 이용될 경우, 교량의 거더 상면에서의 전단스터드와 강봉 단부 간의 간섭을 피하면서도 구근 부재를 용이하게 설치할 수 있고, 콘크리트 부재의 제작시, 커플러장치를 이용하여 용이하고 견고하게 강봉들을 상호 연결하여 다수의 콘크리트 부재를 동시에 제작할 수 있도록 하는 새로운 구성의 단부정착형 강봉을 이용하여 프리텐션에 의한 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 콘크리트 부재, 그 연속화구조 및 제작방법에 관한 것이다.

Description

단부정착형 강봉을 이용하여 프리텐션에 의한 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 콘크리트 부재의 제작방법{Manufacturing Method of Prestressed Concrete Member having Prestressing Bar}

본 발명은 프리텐션(pre-tension) 방식으로 프리스트레스(prestress)가 가해진 프리스트레스트 콘크리트 부재, 그 연결구조 및 제작방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 슬래브, 거더 등과 같은 콘크리트 부재를 제작함에 있어서, 강봉을 이용하여 프리텐션 방식에 의해 프리스트레스를 도입하되, 프리스트레스가 도입되는 방향으로의 콘크리트 부재 측면에서 강봉이 고정정착부재에 의해 정착됨으로써, 프리스트레스 도입시의 긴장력 손실을 최소화하고, 콘크리트 부재가 슬래브 형상으로 제작되어 교량의 바닥판(deck)으로 이용될 경우, 교량의 거더 상면에서의 전단스터드와 강봉 단부 간의 간섭을 피하면서도 구근 부재를 용이하게 설치할 수 있고, 콘크리트 부재의 제작시, 커플러장치를 이용하여 용이하고 견고하게 강봉들을 상호 연결하여 다수의 콘크리트 부재를 동시에 제작할 수 있도록 하는 새로운 구성의 단부정착형 강봉을 이용하여 프리텐션에 의한 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 콘크리트 부재, 그 연속화구조 및 제작방법에 관한 것이다.

프리스트레스트 콘크리트 부재(이하, "PC부재"라고 약칭함)를 제작함에 있어서, 프리텐션 방식에서는 긴장재의 양단을 당겨서 고정시킴으로써 긴장재를 긴장한 상태에서 긴장재가 매립되도록 콘크리트를 원하는 부재 형상으로 타설하여 양생시킨 후, 긴장재의 양단을 절단하는 등의 방법으로 긴장재를 릴리스하여 긴장재가 수축하면서 콘크리트 부재에 프리스트레스가 도입도록 한다. 그런데 긴장재가 수축하면서 프리스트레스의 손실이 발생하기 때문에, 긴장재 배치 방향으로의 PC부재 측면 즉, PC부재의 횡방향 측면에서는 긴장재가 더 연장되어 돌출되어 존재하는 것이 일반적이다. 참고로 본 명세서에서 긴장재가 배치되는 방향을 "횡방향"이라고 표기하며, 이에 대해 수직한 방향을 "종방향"이라고 표기한다.

그런데 이와 같이 PC부재의 횡방향 측면으로 긴장재가 더 돌출되어 있는 구성의 PC부재를 슬래브(slab) 형태로 제작하여 교량의 거더 사이의 횡방향 간격에 배치하여 교량 바닥판을 구축하는 경우, PC부재의 횡방향 측면으로 돌출된 긴장재의 돌출단부가, 거더의 상면에 구비된 전단스터드와 간섭되는 현상이 발생하게 된다. 아래에서 선행기술문헌으로 기재한 국내 등록특허 제10-0703134호의 도면 3에는 위에서 설명한 것처럼, PC부재를 슬래브(slab) 형태로 제작하여 교량의 거더 사이의 횡방향 간격에 배치하여 교량 바닥판을 구축하는 예가 소개되어 있다. 물론 국내 등록특허 제10-0703134호에서는 슬래브의 횡방향 측면으로 주철근이 돌출되지만, 슬래브가 PC부재로 제작되는 경우에는 앞서 언급한 것처럼 긴장재가 주철근과 마찬가지로 측면으로 돌출된다.

이와 같이 PC부재의 횡방향 측면으로 돌출된 긴장재의 돌출단부가, 거더의 상면에 구비된 전단스터드와 간섭되는 현상이 발생하는 경우에는, 설계단계에서 전단스터드의 종방향 간격을 조정하거나 또는 PC부재의 긴장재 배치 간격을 조정하여 이러한 간섭현상을 피할 수도 있지만, 이 경우 긴장재 배치 간격의 변화로 인하여 PC부재의 강성이 달라지므로 설계시에 이러한 점을 고려하여야 하며, 그에 따라 설계가 매우 어렵고 복잡하게 된다. 이러한 이유에서 현실적으로 설계단계에서 간섭회피를 위한 간격 조정을 하는 것은 현실적이지 못하다.

또한 실제 거더의 제작시에 전단스터드의 위치가 설계 위치와 달라질 수 있으며, 이점은 긴장재의 종방향 배치 간격에서도 마찬가지다. 설계된 내용과 실제 제작된 상태가 상이한 경우, 아무리 간섭현상을 피하도록 설계를 하였더라도 실제 시공 현장에서는 간섭으로 인한 불편함과 문제점이 발생하게 되는 것을 피할 수 없게 된다.

반면에 PC부재를 슬래브(slab) 형태로 제작하여 교량의 거더 사이의 횡방향 간격에 배치하여 교량 바닥판을 구축하는 경우, 횡방향으로 이웃하게 배치되는 슬래브 형태의 PC부재 간의 일체화 및 PC부재와 거더 간의 일체화, 그리고 반사균열 방지 및 PC부재의 횡방향 정착 성능 향상을 위해서는 PC부재의 횡방향 측면으로 긴장재가 돌출되는 것이 필요하다.

따라서 PC부재의 횡방향 정착 성능의 향상과 반사균열 방지라는 효과를 달성하고, PC부재가 교량 바닥판으로 사용되는 경우에 횡방향으로 이웃하게 배치되는 슬래브 형태의 PC부재 간의 일체화 및 PC부재와 거더 간의 일체화를 이룰 수 있으면서도, PC부재의 횡방향 측면으로 돌출되는 긴장재의 돌출단부와 타부재의 철근(앞의 예에서는 교량 거더 상면의 전단스터드) 사이의 간섭을 피할 수 있는 방안의 제시가 절실히 요구되고 있는 상황이다.

대한민국 등록특허 제10-0703134호(2007. 04. 06. 공고)의 도면 3 참조

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 프리스트레스가 도입된 콘크리트 거더, 콘크리트 슬래브 바닥판 등의 PC부재를 제작함에 있어서, PC부재의 횡방향 측면으로 돌출되는 긴장재의 돌출단부와 타부재의 철근(앞의 예에서는 교량 거더 상면의 전단스터드) 사이의 간섭을 피할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 강봉의 긴장에 의해 프리텐션 방식으로 콘크리트에 프리스트레스가 가해지도록 프리스트레스트 콘크리트 부재를 제작하는 방법으로서, 상기 강봉의 직경보다 더 큰 외경을 가지고 있으며 내측은 중앙 관통공을 가진 마감판에 의해 막혀 있으며 외측으로는 개방구가 형성되어 있는 실린더형 부재로 이루어진 고정정착부재의 상기 중앙 관통공에 강봉을 삽입하되, 상기 강봉의 끝단은 중앙 관통공의 직경보다 더 큰 크기로 구근을 형성하여 강봉의 끝단이 상기 중앙 관통공을 관통하여 고정정착부재의 내부에 위치한 상태에서 상기 구근이 마감판에 걸리게 하여 상기 강봉의 양단부 각각에 상기 고정정착부재를 결합하고, 직경이 더 증가된 머리부가 외측 단부에 형성되어 있는 연결핀의 내측 단부를 상기 고정정착부재의 개방구에 분리 가능하게 결합함으로써, 긴장재 조립체를 제작하는 단계; 상기 고정정착부재가 프리스트레스트 콘크리트 부재 제작용 거푸집에 타설되는 콘크리트에 매립되도록 하되 상기 고정정착부재의 외측의 개방구는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 횡방향 측면에 노출되도록, 상기 긴장재 조립체를 거푸집에 배치한 상태에서, 상기 긴장재 조립체에 구비된 연결핀을 외측으로 잡아 당겨 강봉을 긴장시키는 단계; 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계; 및 긴장 상태에 있는 상기 강봉을 릴리스시켜, 상기 강봉에 의해, 양생된 콘크리트에 프리스트레스가 가해지도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 제작방법이 제공된다.

또한 본 발명에서는 위와 같은 제작방법의 각 단계를 이용하되, 긴장재 조립체를 제작하는 단계를 수행한 후에, 프리스트레스트 콘크리트 부재 제작용 거푸집을 횡방향으로 복수개 간격을 두고 배치한 상태에서 상기 긴장재 조립체를 각각의 거푸집에 배치하고; 이웃한 거푸집에 배치된 각각의 긴장재 조립체 간에 외부로 돌출된 연결핀의 머리부를 커플러장치에 의해 서로 결합하여 일체로 연속되게 만든 후에 강봉을 긴장시키고; 각각의 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후, 커플러장치를 제거하고 긴장 상태에 있는 상기 강봉을 릴리스시켜, 각각의 거푸집에서 양생되어 있는 콘크리트에 대해 각각의 강봉에 의해 프리스트레스가 가해지도록 함으로써, 복수개의 프리스트레스트 콘크리트 부재를 동시에 제작하게 되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 제작방법이 제공된다.

또한 본 발명에서는 위와 같은 제작방법들에 의해 제작된 프리스트레스트 콘크리트 부재가 제공된다.

본 발명에 의하면, 강봉을 이용하여 프리텐션 방식에 의해 프리스트레스를 도입하되, 프리스트레스가 도입되는 방향으로의 콘크리트 부재 측면에서 강봉이 고정정착부재에 의해 정착됨으로써, 프리스트레스 도입시의 긴장력 손실을 최소화할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 의해 제작된 PC부재는, 슬래브 형상으로 제작되어 교량의 바닥판(deck)으로 이용될 경우, 교량의 거더 상면에서의 전단스터드와 강봉 단부 간의 간섭을 피하면서도 구근 부재를 용이하게 설치할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 PC부재는, 동일한 규격의 거푸집에 있는 긴장재 조립체에 구비된 연결핀을 커플러장치로 연결하여, 다수개의 강봉을 동시에 긴장하여, 각각의 거푸집에 타설된 콘크리트에 긴장력을 도입하여, 복수개의 PC부재를 동시에 제작할 수 있으므로, 대량 생산에 따른 비용 절감 효과를 발휘할 수 있다.

또한 이러한 본 발명에 의한 PC부재는 구조해석이 용이하며, 그에 따라 설계 및 시공 신뢰도가 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 PC부재의 제작에 사용되는 긴장재 조립체의 개략적인 사시도이다.
도 2는 강봉의 단부에 고정정착부재 및 연결핀이 결합되는 과정을 순차적으로 보여주는 긴장재 조립체의 일측 단부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3a는 거푸집에 긴장재 조립체를 복수개 나란하게 배치하고 강봉을 긴장하는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 원 C 부분에 대한 개략적인 부분 측면도이다.
도 4는 거푸집에 콘크리트가 타설되어 PC부재가 제작되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따라 프리스트레스가 도입된 상태의 PC부재의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 선 B-B에 따른 단면도이다.
도 7은 복수개의 PC부재가 횡방향으로 간격을 두고 연속배치되어 서로 일체화되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 8은 PC부재가 슬래브로 제작되어 교량의 거더 사이에 배치되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9는 복수개의 PC부재를 동시에 제작하는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 특히, 편의상 아래에서는 본 발명에 따른 PC부재의 일 실시예로서 교량의 거더 사이에 배치되어 교량의 바닥판을 이루게 되는 슬래브 형태의 PC부재를 예시하여 본 발명을 설명하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 PC부재는 이와 같은 교량 바닥판용 슬래브에 한정되지 아니하며, 거더 등과 같은 기타 다양한 형태의 구조부재가 될 수 있다.

도 1에는 본 발명에 따른 PC부재의 제작에 사용되는 긴장재 조립체(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 PC부재에 긴장력 즉, 프리스트레스를 도입하기 위한 긴장재 조립체(1)는, 긴장재에 해당하는 강봉(10)과, 강봉(10)의 양단부에 각각 구비되는 고정정착부재(20)와, 상기 고정정착부재(20)에 분해 가능하도록 조립되는 연결핀(30)을 포함하여 구성된다. 본 발명에서 사용되는 강봉(10)으로는 표면이 거칠지 않은 일반 강재 봉을 이용하여도 무방하지만, 표면에 나선형의 오목한 홈 즉, 나선형 홈이 형성되어 있는 나선이형강봉을 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 나선이형강봉은 콘크리트 내에 매립되었을 때, 나선형 홈에 의해 콘크리트와의 결합력이 증가하게 되고, 이와 같이 콘크리트와 견고한 결합을 이룸으로써 나선이형강봉에 도입된 인장력에 의한 프리스트레스를 효율적으로 콘크리트에 전달할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

본 발명에 따른 PC부재를 제작하기 위해서는 우선 긴장재 조립체(1)를 준비하게 되는데, PC부재의 긴장력 도입 방향의 길이보다 더 긴 길이를 가지도록 강봉(10)을 제단한 후에, 상기 강봉(10)의 양단부에는 고정정착부재(20)를 결합하고, 상기 고정정착부재(20) 각각에는 연결핀(30)을 결합한다. 도 2에는 긴장재 조립체(1)의 일측 단부에 대한 개략적인 단면도로서, 도 2의 (a) 내지 (d)에는 각각 강봉(10)의 단부에 고정정착부재(20)가 결합되는 과정과 연결핀(30)이 결합되는 과정을 순차적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 것처럼, 고정정착부재(20)는, 강봉(10)의 직경보다 더 큰 외경을 가지고 있는데, 내측은 중앙 관통공(21)을 가진 마감판(22)에 의해 막혀 있으며 외측으로는 개방구가 형성되어 있는 실린더형 부재로 이루어져 있다. 참고로 본 명세서에서 "내측"은 횡방향으로 PC부재의 중심을 향하는 방향 즉, 강봉(10)이 수축하면서 프리스트레스가 도입되는 방향을 의미하며, "외측"은 이와 반대로 횡방향으로 PC부재의 중심에서 PC부재의 횡방향 측면을 향하는 방향 즉, 프리스트레스를 위하여 강봉(10)을 인장시키는 방향을 의미한다.

상기 고정정착부재(20)의 상기 중앙 관통공(21)에는 강봉(10)이 관통삽입되는데, 상기 강봉(10)의 끝단은 중앙 관통공(21)의 직경보다 더 큰 크기로 구근(11)이 형성되어 있어, 강봉(10)의 끝단이 상기 중앙 관통공(21)을 관통하여 고정정착부재(20)의 내부에 위치한 상태에서 상기 구근(11)이 마감판(22)에 걸리게 된다. 이러한 구근(11)은 강봉(10)의 단부를 가열하여 무르게 만든 후, 무른 부분을 가압함으로써 만들 수 있다. 이와 같이 강봉(10)의 단부에 형성된 구근(11)이 고정정착부재(20) 내에 위치하는 형태를 이용함으로써 강봉(10)의 단부과 고정정착부재(20)를 용이하고 견고하게 결합할 수 있게 된다.

상기 고정정착부재(20)의 개방된 부분에는 연결핀(30)이 분리가능하게 조립 결합되는데, 이를 위하여 상기 고정정착부재(20)의 외측 개방구가 형성된 부분의 내면에는 연결핀(30)과의 결합을 위하여 나사부(23)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우 연결핀(30)의 내측 단부에도 대응되는 나사부가 형성되어 있어, 상기 연결핀(30)의 나사부 형성 단부가 상기 고정정착부재(20)의 개방된 부분으로 삽입되어 나사부(23)와 나사결합할 수 있다. 상기 연결핀(30)은 강봉(10)을 잡아 당겨서 긴장력을 도입할 때, 인장장치가 직접 물리거나 공지의 커플러 정치 등이 체결되는 부재로서, 연결핀(30)의 외측 단부에는 직경이 더 증가된 머리부(31)가 형성되는 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 강봉(10)의 양단부에 각각 고정정착부재(20)와 연결핀(30)이 결합되어 있는 상태로 복수개의 긴장재 조립체(1)를 사전에 준비해두고, 준비된 긴장재 조립체(1)를 PC부재 제작용 거푸집(200)에 나란하게 배치한다. 이 때, PC 부재가 제작되었을 때, 고정정착부재(20)로부터 연결핀(30)을 자유롭게 제거하거나 또는 연결핀(30)에 대응되는 볼트 부재를 고정정착부재(20)에 자유롭게 결합할 수 있게 하기 위하여, 상기 고정정착부재(20)가, 프리스트레스트 콘크리트 부재 제작용 거푸집(200)에 타설되는 콘크리트에 매립되지만 상기 고정정착부재(20)의 외측 개방구는 PC 부재의 횡방향 측면에 노출되도록, 상기 긴장재 조립체(1)를 거푸집(200)에 배치하게 된다. 이를 위하여 도면에 도시된 것처럼, 거푸집(200)에서 PC부재의 횡방향 측면을 형성하게 되는 하부 횡방향 측면판(201)에는 고정정착부재(20)가 놓일 수 있도록 오목부(202)가 형성되어 있고, 이러한 오목부(202)에 상기 고정정착부재(20)가 걸쳐져 있는 것이 바람직하다. 고정정착부재(20)가 오목부(202)에 걸쳐진 후에는, 반원형의 오목부가 형성된 상부 횡방향 측면판(203)을 상기 하부 횡방향 측면판(201)의 위쪽으로 결합하여 거푸집(200)의 횡방향 측면판을 완성한다.

이와 같이 긴장재 조립체(1)가 PC부재 제작용 거푸집(200)에 배치된 상태에서 긴장재 조립체(1)의 양단을 외측으로 잡아 당겨 강봉(10)을 긴장시킨다. 특히, 상기 긴장재 조립체(1)를 PC부재 제작용 거푸집(200)에 배치할 때, 상기 고정정착부재(20)는 콘크리트에 매립되는 위치에 놓이게 된다. 도 3a에는 거푸집(200)에 긴장재 조립체(1)를 복수개 나란하게 배치한 상태에서 반력대(110)와 잭장치(120)를 이용하여 강봉(10)을 긴장하는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 3b에는 도 3a의 원 C 부분에 대한 개략적인 부분 측면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 강봉(10)의 양단부에 각각 고정정착부재(20)와 연결핀(30)이 결합되어 있는 긴장재 조립체(1)를 거푸집(200)에 배치하되, 상기 긴장재 조립체(1)의 횡방향 일측은 고정시킨 상태에서, 긴장재 조립체(1)의 횡방향 타측에서는 상기 연결핀(30)의 외측단부 즉, 머리부(31)에 커플러장치(40)를 결합하고, 상기 커플러장치(40)에 막대형 인장보조부재(41)를 결합한 후, 막대형 인장보조부재(41)를 반력대(110)와 고정편(130)에 각각 관통시킨 후 인장보조부재(41)의 단부를 고정편(130)에 고정시킨다. 움직이지 않게 고정 설치된 반력대(110)와 움직일 수 있게 구비된 고정편(130) 사이에 잭 장치(120)를 배치하고 잭장치(120)를 신장시켜 고정편(130)을 반력대(110)로부터 이격시켜 외측으로 움직이도록 함으로써 그만큼 강봉(10)을 반력대(110) 방향으로 당겨서 강봉(10)을 긴장시킨다. 반력대(110), 고정편(130) 등을 이용하는 도 3에 도시된 구성은, 강봉(10)의 양단을 당겨서 긴장시키기 위한 일 실시예이며, 강봉(10)을 긴장시키는 방법은 이에 한정되지 아니한다. 따라서 다양한 공지의 방법을 이용하여 강봉(10)의 양단을 외측으로 당겨 고정시킴으로써 강봉(10)을 긴장시킬 수 있다. 즉, 강봉(10)의 양단부에 각각 고정정착부재(20)와 연결핀(30)이 결합되어 있는 상태에서, 연결핀(30)의 머리부(31)를 또다른 인장장치에 체결시켜 연결핀(30)을 강봉(10)과 반대방향으로 당김으로써 강봉(10)을 긴장시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 고정정착부재(20)는 PC부재의 횡방향 측면에 매립되는 것이 바람직한데, 이를 위하여 도면에 도시된 것처럼, 거푸집(200)에서 PC부재의 횡방향 측면을 형성하게 되는 횡방향 측면판(201)에는 고정정착부재(20)가 놓일 수 있도록 오목부(202)가 형성되어 있고, 이러한 오목부(202)에 상기 고정정착부재(20)가 걸쳐져 있는 것이 바람직하다.

도 4에는 도 3a 및 도 3b에 도시된 상태에 후속하여 거푸집(200)에 콘크리트(2)가 타설된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 앞서 도 3과 관련하여 설명한 것처럼, 강봉(10)을 당겨서 긴장시키고, 이를 유지한 상태에서 도 4에 도시된 것처럼 거푸집(200) 내에 콘크리트(2)를 타설하여 강봉(10)과 고정정착부재(20)가 콘크리트 속에 매립되도록 한다. 콘크리트(2)의 양생이 완료되면, 강봉(10)의 양단부가 고정되어 있던 상태를 해제하는 디텐션(detension) 작업을 수행함으로써 강봉(10)의 양단부가 자유롭게 이동하여 수축될 수 있도록 하고, 그에 따라 콘크리트(2)에 긴장력 즉, 프리스트레스가 도입되도록 한다. 구체적으로 도 3에 도시된 실시예의 경우, 고정편(130)에 고정되어 있던 인장보조부재(41)의 단부를 자유롭게 풀어주고, 커플러장치(40)를 제거한다. 이러한 프리스트레스 도입 작업과 함께 거푸집(200)의 해체 작업을 수행한다.

도 5에는 디텐션 작업과 거푸집 해체 작업이 완료되어 프리스트레스가 도입된 상태의 PC부재(100)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 선 B-B에 따른 단면도가 도시되어 있다. 이와 같이 디텐션 작업과 거푸집 해체 작업이 완료되어 완성된 PC부재(100)는 강봉(10)의 끝단에, 강봉(10)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 고정정착부재(20)가 결합되어 있고, 이러한 고정정착부재(20)는 PC부재의 횡방향 측면에 매립되어 있다. 즉, 강봉(10)의 끝단이 고정정착부재(20)에 의해 PC부재(100)의 횡방향 측면에 각각 매립된 상태로 정착되어 있는 것이다. 따라서 프리스트레싱의 전달길이를 최소화할 수 있으며, PC부재(100)의 횡방향 전체 폭에 걸쳐 균일하게 프리스트레스를 도입할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. 도 5 및 도 6에서는 연결핀(30)이 계속 남아 있는 상태로 도시되어 있지만, PC부재(100)가 완성된 후 상기 연결핀(30)은 제거할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 방법에 의해 제작된 PC부재는 다음과 같은 방식에 의하여 횡방향으로 복수개가 서로 용이하고 견고하게 연속화될 수 있다. 도 7에는 PC부재(100)를 연속적으로 배치하여 서로 연속화시키는 구조 및 방법의 일예로서, 복수개의 PC부재(100)가 횡방향으로 간격을 두고 연속배치되어 서로 일체화되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 강봉(10)이 횡방향으로 배치되도록 본 발명에 따른 복수개의 PC부재(100)를 간격을 두고 이웃하게 배치하고 그 간격 사이에 무수축 모르타르, 무수축 콘크리트 등의 채움재(60)를 타설하여 이웃하는 PC부재(100)를 일체화시킬 때, PC부재의 제작시에 사용하였던 상기 연결핀(30)을 그대로 남겨두어, 상기 연결핀(30)이 채움재 속에 매립되도록 한다. 물론 PC부재의 제작시에 사용되었던 연결핀(30)을 제거한 후, 연결핀(30)의 머리부(31)보다 더 큰 직경을 가지는 외측 단부를 가지며 연결핀(30)보다 더 강성이 우수한 재질로 이루어진 볼트 부재를 상기 고정정착부재(20)에 결합하여, 볼트 부재가 위와 같이 채움재(60) 속에 매립되도록 할 수도 있다. 이 때, 볼트 부재 역시 상기 고정정착부재(20)에 나사결합될 수 있다. 참고로 본 명세서에서 상기 연결핀(30)은 이러한 볼트 부재도 포함하는 의미로 이해되어야 한다.

긴장재가 횡방향으로 배치되어 있는 복수개의 PC부재를 서로 횡방향으로 일체화시킴에 있어서, PC부재의 횡방향 측면으로 긴장재가 돌출되어 이웃하는 PC부재 사이의 간격에 채워지는 채움재에 매립되면, PC부재의 연결부에서의 반사균열 발생을 방지하고 PC부재의 횡방향 정착 성능을 향상시키는 효과를 발휘하게 된다. 본 발명에서도 이와 마찬가지로, PC부재(100)의 횡방향 측면에는 연결핀(30)이 조립 결합되어 존재할 수 있으며, 이 경우, 연결핀(30)이 이웃하는 PC부재(100) 사이에 채워지는 채움재(60)에 매립되므로, 마치 긴장재가 돌출되어 채움재에 매립되는 것과 동일한 효과를 발휘하게 된다. 즉, PC부재(100)의 횡방향 측면으로 돌출되어 구비되는 연결핀(30)이 PC부재 사이의 간격에 채워지는 채움재에 매립됨으로써 반사균열을 방지하고 PC부재의 횡방향 정착 성능을 향상시키는 효과를 발휘하게 되는 것이다.

더 나아가, 연결핀(30)은 분리가 가능하므로, 도면에 도시된 것처럼 일측 PC부재(100)와 그에 이웃하는 PC부재 사이에서 엇갈린 위치의 연결핀(30)을 서로 제거하여, 연결핀(30)이 종방향으로 서로 겹치는 위치에 놓이도록 할 수 있다.

특히, 본 발명에서 상기 연결핀(30)은 앞서 설명한 것처럼 외측단부에 머리부(31)가 형성되어 있다. 따라서 이웃하는 PC부재를 서로 멀어지도록 하는 힘이 작용하게 될 때, 상기 연결핀(30)의 머리부(31)는 이러한 힘에 저항하도록 버튼 헤드 효과(Button Head Effect)를 발휘하여 앵커작용을 하게 되며, 그 결과로 PC부재 사이의 결합력이 더욱 증진되고, PC부재가 견고하게 서로 연결되어 연속화되도록 하는 효과가 발휘된다. 더 나아가, 연결핀(30)은 분리가 가능하므로, 도면에 도시된 것처럼 일측 PC부재와 그에 이웃하는 PC부재 사이에서 엇갈린 위치의 연결핀(30)을 서로 제거하여, 연결핀(30)이 종방향으로 서로 겹치는 위치에 놓이도록 할 수 있다.

도 8에는 PC부재(100)를 연속적으로 배치하여 서로 연속화시키는 구조 및 방법의 또다른 예로서, PC부재(100)가 슬래브로 제작되어 교량의 거더 사이에 배치되기 위하여 교량 거더(300) 위에 놓여 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 PC부재(100)를 슬래브 형태로 제작하여 교량의 거더 사이에 배치되는 바닥판으로 사용되는 경우, 거더(300)의 상면에 PC부재의 가장자리가 걸쳐진 상태로 놓일 수 있는데, 이 때 연결핀(30)을 그대로 남겨두어도 무방하다. 한편, 이와 같이 연결핀(30)이 존재하고 있는 슬래브 형태의 PC부재(100)를 거더(300)의 상면에 걸쳐 놓을 때, 연결핀(30)이 거더(300)의 상면에 구비된 전단스터드(210)와 간섭을 일으킬 수 있다. 본 발명에서는 연결핀(30)을 용이하게 제거할 수 있으므로, 이와 같이 연결핀(30)과 전단스터드(210) 간에 간섭이 일어나는 경우, 해당 부분에서 연결핀(30)을 제거함으로써 용이하게 간섭을 방지할 수 있게 된다. 즉, 설계단계에서 전단스터드의 교축방향 간격을 조정하거나 또는 PC부재의 긴장재 배치 간격을 조정하지 않더라도, 현장에서 연결핀(30)과 거더의 전단스터드 간에 간섭이 발생하는 위치에서만 연결핀(30)을 제거하면 되므로, 용이하게 간섭 현상을 피할 수 있고, 간섭 현상으로 인한 불편함과 문제점도 모두 해결할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 다음과 같은 방법을 통해서 복수개의 PC부재를 동시에 제작할 수 있다. 도 9에는 복수개의 PC부재를 동시에 제작하는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

구체적으로 복수개의 거푸집(200)을 횡방향으로 간격을 두고 연속하게 배열한 후, 강봉(10)의 끝단에 고정정착부재(20)와 연결핀(30)이 결합되어 있는 긴장재 조립체(1)를 각각의 거푸집(200)에 배치한다. 이 때, 이웃하게 배치된 거푸집에 각각 놓인 강봉(10)의 끝단에 구비된 연결핀(30)은 거푸집(200) 사이의 간격에서 서로 마주하게 되는데, 서로 마주하는 연결핀(30) 사이에 커플러장치(40)를 설치하여 연결핀(30)이 커플러장치(40)에 의해 서로 연결되도록 한다. 이와 같은 구성에 의해 각각의 거푸집에 배치된 강봉(10)이 서로 일체로 연결되는 것이다.

복수개의 거푸집에 각각 배치된 강봉(10)이 일체로 연속하게 된 상태에서, 최외측에 있는 거푸집에 배치되는 강봉(10)의 단부를 긴장한다. 예를 들면 앞서 도 4 내지 도 5에서 예시된 방식으로 강봉(10)을 긴장하는 것이다. 따라서 각각의 거푸집에 배치된 강봉(10)은 각각 긴장된 상태가 되는데, 후속하여 각각의 거푸집에 콘크리트를 타설하고, 거푸집에 타설된 콘크리트가 소정 강도 이상으로 양생되면 최외측 거푸집에 배치된 강봉(10)의 단부를 릴리스하고 커플러장치(40)를 제거하여 각각의 강봉(10)을 자유롭게 릴리스시킴으로써, 각각의 거푸집에 의해 제작되는 PC부재에 배치된 각각의 강봉(10)에 의해 각각의 PC부재에 프리스트레스가 가해지도록 한다. 이와 같이, 본 발명에서는 다수개의 강봉(10)을 동시에 긴장하여 복수개의 PC부재를 동시에 제작할 수 있으며, 따라서 대량 생산에 따른 비용 절감 효과를 발휘할 수 있다.

1: 긴장재 조립체
2: 콘크리트
10: 강봉
20: 고정정착부재
30: 연결핀
40: 커플러장치

Claims

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강봉(10)의 긴장에 의해 프리텐션 방식으로 콘크리트에 프리스트레스가 가해지도록 프리스트레스트 콘크리트 부재를 제작하는 방법으로서,
상기 강봉(10)의 직경보다 더 큰 외경을 가지고 있으며 내측은 중앙 관통공(21)을 가진 마감판(22)에 의해 막혀 있으며 외측으로는 개방구가 형성되어 있는 실린더형 부재로 이루어진 고정정착부재(20)의 상기 중앙 관통공(21)에 강봉(10)을 삽입하되, 상기 강봉(10)의 끝단은 중앙 관통공(21)의 직경보다 더 큰 크기로 구근(11)을 형성하여 강봉(10)의 끝단이 상기 중앙 관통공(21)을 관통하여 고정정착부재(20)의 내부에 위치한 상태에서 상기 구근(11)이 마감판(22)에 걸리게 하여 상기 강봉(10)의 양단부 각각에 상기 고정정착부재(20)를 결합하고, 직경이 더 증가된 머리부(31)가 외측 단부에 형성되어 있는 연결핀(30)의 내측 단부를 상기 고정정착부재(20)의 개방구에 분리 가능하게 결합함으로써, 긴장재 조립체(1)를 제작하는 단계;
프리스트레스트 콘크리트 부재 제작용 거푸집(200)을 횡방향으로 복수개 간격을 두고 배치한 상태에서, 각각의 거푸집(200)에 대해, 상기 고정정착부재(20)가 상기 거푸집(200)에 타설되는 콘크리트에 매립되지만 상기 고정정착부재(20)의 외측의 개방구는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 횡방향 측면에 노출되도록, 상기 긴장재 조립체(1)를 각각의 거푸집(200)에 배치하는 단계;
횡방향으로 이웃한 거푸집(200)에 배치된 각각의 긴장재 조립체(1)에 대해, 외부로 돌출된 연결핀(30)의 머리부(31)를 커플러장치(40)에 의해 서로 결합하여 상기 긴장재 조립체(1)를 횡방향으로 일체로 연속되게 만든 후에 강봉(10)을 긴장시키는 단계;
상기 각각의 거푸집(200)에 콘크리트(2)를 타설하여 양생시키는 단계; 및
상기 커플러장치(40)를 제거하고 긴장 상태에 있는 상기 강봉(10)을 릴리스시켜, 각각의 거푸집(200)에서 양생되어 있는 콘크리트(2)에 대해 각각의 강봉(10)에 의해 프리스트레스가 가해지도록 하는 단계;를 포함함으로써,
복수개의 프리스트레스트 콘크리트 부재를 동시에 제작하게 되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 부재의 제작방법.
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