KR101560712B1 - 수직구조물용 철근조립체의 제작방법 및 이를 이용한 수직구조물의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기둥 또는 벽체 등의 수직구조물에 매입되는 철근의 조립체를 제작하는 방법으로, (a) 상기 수직구조물에 길이방향으로 설치되는 것으로, 서로 일정간격 이격하여 배치된 한 쌍의 수직철근에 연속된 나선형으로 감싸는 래티스보강근이 결합하여 형성되는 나선보강수직근을 제작하는 단계; (b) 작업대를 바닥에 설치한 후, 상기 작업대 위로 상기 나선보강수직근을 계획된 간격에 맞추어 다수 개 배치하는 단계; (c) 다수 개 배치된 나선보강수직근의 둘레를 따라 상기 나선보강수직근의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 배근되는 후프철근을 결속하여 고정하는 단계; 및, (d) 다수 개 배치된 나선보강수직근의 둘레를 감싸는 형태로서, 상기 나선보강수직근의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 결합되는 수평보강근을 설치하여 철근조립체를 완성하는 단계;를 포함하여 구성되되, 상기 (c)단계의 후프철근과 상기 (d)단계의 수평보강근은 상기 나선보강수직근의 길이 방향으로 서로 엇갈리게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 철근조립체를 제작하는 제1단계;, 철근조립체를 크레인으로 양중하여 시공될 위치에 배치하는 제2단계; 및, 거푸집 설치 후 콘크리트를 타설 및 양생하는 제3단계;로 구성되어 수직구조물을 시공하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직구조물용 철근조립체의 제작방법 및 이를 이용한 수직구조물의 시공방법{Reinforcing bar assembly manufacturing method for vertical structural body and construction method of vertical structure using the same}

본 발명은 벽체 또는 기둥 등의 수직구조물의 골격을 이루는 철근조립체의 제작방법 및 이를 이용한 수직구조물의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 수직철근에 연속된 나선형으로 감싸지는 래티스보강근을 선 조립한 후, 수평방향으로 보강하는 철근을 다수 개 결합함으로써 완성되는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법 및 이와 같은 방법으로 제작된 철근조립체를 바람직하게 이용하여 철근콘크리트 구조의 수직구조물을 시공하는 방법에 관한 것이다.

기둥, 벽체 등과 같은 수직구조물에는 전단력이 작용하게 되는데, 이러한 전단력에 수직구조물이 저항할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

이와 같은 수직구조물에 작용하는 전단력에 대한 내력을 확보하기 위해서는 수직구조물의 두께를 증가시키거나 내부에 별도의 전단보강근을 배근하여야 한다. 그러나 수직구조물의 두께를 증가시키면 시공비가 증가하게 되고, 건축물 내부의 공간활용도가 낮아지게 되므로, 수직구조물 내부에 전단보강근을 배근하여 저항력을 확보하는 것이 바람직하다.

종래에는 개별적인 형태의 전단보강근을 내ㆍ외측 수직철근 사이에 일일이 설치하여 고정하는 방식으로 수직구조물의 전단보강을 하였다.

구체적으로 도 1(a)와 (b)에는 종래에 수직구조물 중 벽체에 전단보강근이 설치된 사시도 및 단면도가 도시되어 있는데, 이때 전단보강근은 격자구조로 배근된 수평철근 사이에 설치되고 양 끝단은 수직철근에 결속된다. 특히 전단보강근은도 1(a)에 도시된 바와 같이 일단이 수평방향으로 직각 절곡되어, 절곡된 부분이 한쪽의 수직철근을 감싸게 되고 타단이 다른 한쪽의 수직철근의 두께방향으로 더 절곡되는데, 그 절곡된 단부가 예각을 이룬다.

그러나 종래의 전단보강근은 예각으로 절곡된 부분이 서로 반대로 향하게 번갈아 가면서 설치해야하고, 개별적으로 설치해야 하기에 필요한 개수만큼 여러 번 반복하여 설치해야 하는 번거로움이 있었다. 따라서 전단보강근의 설치에 많은 노력과 시간이 소요될 뿐만 아니라, 미숙련자의 경우 정확하게 설치하기가 어려워 전단보강근의 설치위치와 설치 간격이 불규칙하게 설치됨으로써 전단력 보강 효과가 제대로 발휘되지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 내진보강용으로 활용되는 특수전단벽의 경우 전단보강근의 배치간격이 벽체 두께의 1/4로 좁아지고, 수평철근 사이의 공간이 매우 협소한 곳에서 전단보강근을 설치해야 하기 때문에 시공성이 많이 떨어졌다.

아울러 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 선행 특허발명으로 "철근콘크리트 기둥용 철근망의 선조립 방법"(등록번호: 10-0863974, 등록일자: 2008년10월10일, 이하 선행 특허발명1)과 "벽체의 전단보강을 위한 일체형 전단보강철근 조립체 및 이를 이용한 벽체의 전단보강철근 배근구조"(공개번호: 10-2011-0001392, 공개일자: 2011년1월6일, 이하 선행 특허발명2)이 있다. 그러나 선행 특허발명1은 철근 선 조립시 여전히 철근조립용 지그(jig)를 이용해야 한다는 한계가 있으며, 선행 특허발명2는 전단보강근이 수직지지철근을 완전히 감싸지 못하고 일부 단면이 개방된 형태로 결속됨으로써 후에 타설되는 콘크리트와의 합성효과가 만족스럽지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 다음과 같은 기술적 과제를 갖는다.

첫째, 본 발명은 나선형의 래티스보강근을 한 쌍의 수직철근에 미리 결합함으로써 현장에서 수직구조물에 적용되는 전단보강근을 간편하고 신속하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 조립된 나선보강수직근(한 쌍의 수직철근과 래티스보강근의 결합으로 형성)을 철근조립용 지지구조체로 활용할 수 있기 때문에 별도의 철근조립용 지그(jig)가 필요없는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법 및 이를 이용한 수직구조물의 시공방법을 제공한다.

둘째, 본 발명은 수직구조물에 설치될 철근을 공장에서 미리 조립하기에 현장에서 조립해야 할 부재 수가 현저하게 줄어들며, 이러한 공장제작으로 인하여 정확한 보강위치에 철근이 결합되는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법 및 이를 이용한 수직구조물의 시공방법을 제공한다.

셋째, 본 발명은 기존의 철근-스터럽 형태로 전단을 보강하는 형태 대신에 나선형 구조의 래티스보강근으로 전단을 보강하고, 이러한 래티스보강근은 폐쇄형ㆍ 직원형의 단면으로 수직철근을 감싸기 때문에 구조성능이 향상되는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법 및 이를 이용한 수직구조물의 시공방법을 제공한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 기둥 또는 벽체 등의 수직구조물에 매입되는 철근의 조립체를 제작하는 방법으로, (a) 상기 수직구조물에 길이방향으로 설치되는 것으로, 서로 일정간격 이격하여 배치된 한 쌍의 수직철근에 연속된 나선형으로 감싸는 래티스보강근이 결합하여 형성되는 나선보강수직근을 제작하는 단계; (b) 작업대를 바닥에 설치한 후, 상기 작업대 위로 상기 나선보강수직근을 계획된 간격에 맞추어 다수 개 배치하는 단계; (c) 다수 개 배치된 나선보강수직근의 둘레를 따라 상기 나선보강수직근의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 배근되는 후프철근을 결속하여 고정하는 단계; 및, (d) 다수 개 배치된 나선보강수직근의 둘레를 감싸는 형태로서, 상기 나선보강수직근의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 결합되는 수평보강근을 설치하여 철근조립체를 완성하는 단계;를 포함하여 구성되되, 상기 (c)단계의 후프철근과 상기 (d)단계의 수평보강근은 상기 나선보강수직근의 길이 방향으로 서로 엇갈리게 설치되는 것을 특징으로 하는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법을 제공한다.

또한 본 발명은 한 쌍의 수직철근과 래티스보강근으로 구성된 나선보강수직근을 작업대 위에 일정 간격으로 다수 개 배치한 후, 후프철근 및 수평보강근을 복수 개 배근하여 철근조립체를 제작하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제작된 철근조립체를 현장에 반입한 후, 크레인으로 양중하여 시공될 위치로 이동시켜 배치하는 제2단계; 및, 상기 제2단계에서 배치된 철근조립체 외측에 거푸집을 설치한 후, 콘크리트를 타설 및 양생하여 수직구조물을 형성하는 제3단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제작된 철근조립체를 이용한 수직구조물의 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 본 발명은 나선형의 래티스보강근과 함께 수직 및 수평철근을 결합하여 수직구조물용 철근조립체를 미리 제작함으로써 현장에서의 시공여건을 개선하고, 공기단축을 통한 공사비를 절감할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 제작된 철근조립체 자체가 철근조립용 지지구조체로 활용됨으로써 별도의 철근조립용 지그(jig)가 필요 없으며, 이로써 지그(jig) 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

둘째, 본 발명은 수직구조물에 설치될 철근을 공장에서 미리 조립하기에 현장에서 조립해야 할 부재 수가 많이 줄어들며, 이러한 공장제작으로 인하여 정확한 보강위치에 철근이 결합됨으로써 구조성능이 향상된다.

또한, 수직구조물용 철근의 조립이 지상에서 이루어지므로 고소작업에 의한 추락사고를 근본적으로 방지할 수 있기에 작업안정성을 향상시킬 수 있다.

셋째, 본 발명은 한 쌍의 수직철근에 나선형으로 감싸는 래티스보강근이 연속적으로 형성됨으로써 수직구조물에 작용하는 하중을 신속하게 지반으로 전달하여 안정적이고 우수한 구조성능을 발휘할 뿐만 아니라, 이러한 래티스보강근은 폐쇄형ㆍ직원형 단면구조로 구성됨으로써 후에 타설되는 콘크리트와 합성될 때 구속효과가 형성되어 콘크리트의 압축성능을 증가시켜준다.

도 1(a)와 (b)는 종래의 수직구조물에 전단보강근이 설치된 사시도 및 단면도를 나타낸 것이다.
도 2(a)와 (b)는 본 발명에 따른 수직구조물용 철근조립체에서 나선보강수직근의 사시도 및 단면상세도를 나타낸 것이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 수직구조물용 철근조립체의 제작과정을 나타낸 것이다.
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 수직구조물용 철근조립체를 이용한 수직구조물의 시공방법의 실시예를 나타낸 것이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 2(a)와 (b)는 본 발명에 따른 수직구조물(V)용 철근조립체(100)에서 나선보강수직근(120)의 사시도 및 단면상세도를 나타낸 것이고, 도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 수직구조물(V)용 철근조립체(100)의 제작과정을 나타낸 것이다.

본 발명은 기둥 또는 벽체 등의 수직구조물(V)에 매입되는 철근의 조립체를 제작하는 방법으로, (a) 수직구조물(V)에 길이방향으로 설치되는 것으로, 서로 일정간격 이격하여 배치된 한 쌍의 수직철근(122)에 연속된 나선형으로 감싸는 래티스보강근(124)이 결합하여 형성되는 나선보강수직근(120)을 제작하는 단계; (b) 작업대(200)를 바닥에 설치한 후, 작업대(200) 위로 나선보강수직근(120)을 계획된 간격에 맞추어 다수 개 배치하는 단계; (c) 다수 개 배치된 나선보강수직근(120)의 둘레를 따라 나선보강수직근(120)의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 배근되는 후프철근(140)을 결속하여 고정하는 단계; 및, (d) 다수 개 배치된 나선보강수직근(120)의 둘레를 감싸는 형태로서, 나선보강수직근(120)의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 결합되는 수평보강근(160)을 설치하여 철근조립체(100)를 완성하는 단계;를 포함하여 구성되되, (c)단계의 후프철근(140)과 (d)단계의 수평보강근(160)은 나선보강수직근(120)의 길이 방향으로 서로 엇갈리게 설치되는 것을 특징으로 한다.

간략히 말해서, 본 발명은 (a) 나선보강수직근(120)을 제작하는 단계, (b) 나선보강수직근(120)을 작업대(200) 위에 배치하는 단계, (c) 후프철근(140)을 결속하여 고정하는 단계 및, (d) 수평보강근(160)을 설치하는 단계로 구성되어 수직구조물(V)용 철근조립체(100)를 제작한다.

(a)단계는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 수직철근(122)에 연속된 나선형 래티스보강근(124)을 용접 접합하여 일체화하는 단계이다. 이때, 수직철근(122)은 통상적인 주철근을 의미하며 시공하고자 하는 벽체 또는 기둥 등의 수직구조물(V)의 높이에 맞게 제작할 수 있는데, 필요에 따라서는 분절된 상태로 제작된 후 커플러(coupler) 등을 이용하여 서로 연결 설치할 수도 있다.

특히 래티스보강근(124)은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 수직철근(122)과 결합된 형태가 상하로 긴 폐쇄형ㆍ직원형의 단면구조로 구성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 폐쇄형ㆍ직원형의 단면구조로 결합되면서 콘크리트를 감싸는 래티스보강근(124)은 전단보강재 역할과 동시에 수직구조물(V)의 구조성능을 더욱 향상시키기 때문이다. 즉 래티스보강근(124)이 후에 타설되는 콘크리트를 감싸는 구조를 만들고 콘크리트와 합성되면서 구속효과(confinement effect)를 발생시킨다. 그리고 이러한 구속효과는 콘크리트의 압축성능을 증가시켜준다.

또한, 래티스보강근(124)은 한 쌍의 수직철근(122) 사이를 45°~ 75°범위의 나선각으로 연결하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 적절한 피치로 나선을 형성시켜 래티스보강근(124)에 의한 최적의 구조성능을 효율적으로 확보할 수 있기 때문이다.

아울러 본 발명은 (a)단계에서 제작된 나선보강수직근(120)을 도 3a에 도시된 바와 같이 수평으로 배치하면 복부에 일정 간격의 트러스가 있는 빔(beam)의 형태가 되는데, 이는 철근조립시 지지구조체로 활용할 수 있다. 자세히 말해서, 일반적인 철근을 선 조립할 때에는 철근조립용 지그(jig)가 필요한데, 본 발명은 이러한 지그가 필요없이 나선보강수직근(120)을 철근조립용 지지구조체로 이용함으로써 지그 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

(b)단계는 도 3b에 도시된 바와 같이 철근 조립용 전용 작업대(200)를 준비하고 바닥에 설치한 후, 작업대(200) 위에 한 쌍의 수직철근(122)과 래티스보강근(124)이 결합된 나선보강수직근(120)을 수직구조물(V)의 수직철근(122) 배근 간격에 맞추어 배치하는 단계이다.

(c)단계는 도 3c에 도시된 바와 같이 (b)단계에서 배치된 다수 개의 나선보강수직근(120)에 보강용 후프철근(140)을 배근하고 결속하여 고정하는 단계이다. 후프철근(140)은 다수 개의 나선보강수직근(120)을 둘러 감도록 설치되어 수직철근(122)을 횡구속하며, 이에 따라 수직철근(122)의 국부좌굴을 억제하는 역할을 한다. 또한 후프철근(140)은 후에 타설될 콘크리트에 강력한 횡구속력을 제공한다. 이러한 후프철근(140)은 나선보강수직근(120)의 전 길이에 걸쳐 설치하며, 여러 형태와 직경의 이형철근을 적절히 선택하여 높은 구속효과와 부착능력을 발휘하는 것이 바람직하다.

(d) 단계는 후프철근(140)과 엇갈린 형태로 다수 개의 나선보강수직근(120)을 둘러 감도록 수평보강근(160)을 설치하는 단계이다. 이와 같은 수평보강근(160)은 도 3d에 도시된 바와 같이 ㄷ자 형태로 구성될 수 있으며, 나선보강수직근(120)의 3면을 감싸는 형태로 구성되어 후프철근(140)과 함께 수직철근(122)의 좌굴을 억제하는 역할 및 콘크리트에 횡구속력을 제공한다. 이에 따라 수평보강근(160)은 가급적 굵은 직경의 고강도 이형철근을 사용하는 것이 바람직하며, 나선보강수직근(120)의 전 길이에 걸쳐 일정한 간격으로 설치한다.

도 4a와 4b는 본 발명에 따른 수직구조물(V)용 철근조립체(100)를 이용한 수직구조물(V)의 시공방법의 실시예를 나타낸 것이다.

본 발명은 제작된 철근조립체(100)를 이용한 수직구조물(V)의 시공방법으로, 한 쌍의 수직철근(122)과 래티스보강근(124)으로 구성된 나선보강수직근(120)을 작업대(200) 위에 일정 간격으로 다수 개 배치한 후, 후프철근(140) 및 수평보강근(160)을 복수 개 배근하여 철근조립체(100)를 제작하는 제1단계; 제1단계에서 제작된 철근조립체(100)를 현장에 반입한 후, 크레인(C)으로 양중하여 시공될 위치로 이동시켜 배치하는 제2단계; 및, 제2단계에서 배치된 철근조립체(100) 외측에 거푸집(F)을 설치한 후, 콘크리트를 타설 및 양생하여 수직구조물(V)을 형성하는 제3단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

특히 제2단계는 철근의 배근 및 조립이 완료된 철근조립체(100)를 타워크레인(C) 등으로 천천히 들어올린 후, 들어올린 철근조립체(100)를 벽체 또는 기둥 등의 수직구조물(V)의 골조 조립위치로 이동시키는 것이다. 그리고나서 수직구조물(V)의 수직 주철근과 연결하여 세울 수 있다. 이처럼 본 발명은 지상에서 철근 조립작업이 이루어지므로 고소작업에 의한 추락사고를 예방할 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

V: 수직구조물 F: 거푸집(미도시부호)
C: 크레인 100: 철근조립체
120: 나선보강수직근 122: 수직철근
124: 래티스보강근 140: 후프철근
160: 수평보강근 200: 작업대

Claims (5)

1. 기둥 또는 벽체 등의 수직구조물(V)에 매입되는 철근의 조립체를 제작하는 방법으로,
   (a) 상기 수직구조물(V)에 길이방향으로 설치되는 것으로, 서로 일정간격 이격하여 배치된 한 쌍의 수직철근(122)에 연속된 나선형으로 감싸는 래티스보강근(124)이 결합하여 형성되는 나선보강수직근(120)을 제작하는 단계;
   (b) 작업대(200)를 바닥에 설치한 후, 상기 작업대(200) 위로 상기 나선보강수직근(120)을 계획된 간격에 맞추어 다수 개 배치하는 단계;
   (c) 다수 개 배치된 나선보강수직근(120)의 둘레를 따라 상기 나선보강수직근(120)의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 배근되는 후프철근(140)을 결속하여 고정하는 단계; 및,
   (d) 다수 개 배치된 나선보강수직근(120)의 둘레를 감싸는 형태로서, 상기 나선보강수직근(120)의 길이 방향으로 일정 간격마다 복수 개 결합되는 수평보강근(160)을 설치하여 철근조립체(100)를 완성하는 단계;
   를 포함하여 구성되되,
   상기 (d)단계의 수평보강근(160)은 'ㄷ'형상의 단면으로 구성되어 다수 개 배치된 나선보강수직근(120)의 3면을 감싸는 구조로 설치되고,
   상기 (c)단계의 후프철근(140)과 상기 (d)단계의 수평보강근(160)은 상기 나선보강수직근(120)의 길이 방향으로 서로 엇갈리게 설치되는 것을 특징으로 하는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법.
2. 제1항에서,
   상기 (a)단계의 래티스보강근(124)은 한 쌍의 수직철근(122)과 결합된 형태가 상하로 긴 폐쇄형ㆍ직원형의 단면구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법.
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 (a)단계의 래티스보강근(124)은 한 쌍의 수직철근(122) 사이를 45°~ 75°범위의 나선각으로 연결하는 것을 특징으로 하는 수직구조물용 철근조립체의 제작방법.
5. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 따라 제작된 철근조립체(100)를 이용한 수직구조물(V)의 시공방법으로,
   한 쌍의 수직철근(122)과 래티스보강근(124)으로 구성된 나선보강수직근(120)을 작업대(200) 위에 일정 간격으로 다수 개 배치한 후, 후프철근(140) 및 수평보강근(160)을 복수 개 배근하여 철근조립체(100)를 제작하는 제1단계;
   상기 제1단계에서 제작된 철근조립체(100)를 현장에 반입한 후, 크레인(C)으로 양중하여 시공될 위치로 이동시켜 배치하는 제2단계; 및,
   상기 제2단계에서 배치된 철근조립체(100) 외측에 거푸집(F)을 설치한 후, 콘크리트를 타설 및 양생하여 수직구조물(V)을 형성하는 제3단계;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직구조물용 철근조립체를 이용한 수직구조물의 시공방법.
   

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