KR101612637B1 - 공기단축형 중공pc부재, 이를 이용한 복합기둥부재, 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조 및 건물 골조의 시공방법 - Google Patents

공기단축형 중공pc부재, 이를 이용한 복합기둥부재, 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조 및 건물 골조의 시공방법 Download PDF

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이득행
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Abstract

본 발명은 강,콘크리트의 최적 합성을 통해 단면성능을 극대화하는 SRC 기둥을 구성함에 있어 현장작업을 간소화하여 공기를 단축할 수 있는 중공PC부재와 중공에 삽입되는 철골부재 및 현장타설 콘크리트를 적용하여 SRC 구조부재로 일체화되는 복합기둥부재 및 이의 접합구조와 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 공기단축형 중공PC부재는 중공을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부; 중공보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공 주위 PC콘크리트부에 매립되는 나선철근; 나선철근의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재; 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근;을 포함하여 길이재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기단축형 중공PC부재, 이를 이용한 복합기둥부재, 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조 및 건물 골조의 시공방법{Hollow PC column for saving construction period, SRC column with the hollow PC, joint structure of SRC and beam and method for constructing frame of buildings}
본 발명은 강,콘크리트의 최적 합성을 통해 단면성능을 극대화하는 SRC 기둥을 구성함에 있어 현장작업을 간소화하여 공기를 단축할 수 있는 중공PC부재와, 중공PC부재의 중공에 삽입되는 철골부재와 현장타설 콘크리트를 적용하여 SRC 구조부재로 일체화되는 복합기둥부재 및 복합기둥부재와 수평부재의 접합구조 그리고 건물 골조의 시공방법에 관한 것이다.
SRC 기둥은 철골 구조와 철근콘크리트 구조가 합성된 기둥으로 주로 고층 건축에 많이 이용되고 있다. 철근콘크리트 구조는 내화성은 좋으나 자중이 무겁고, 고층이 될수록 기둥이 굵어지므로 유효면적이 작아지는 결점이 있으며, 반대로 철골구조는 자중은 가볍지만 내화성이 부족하므로 값비싼 내화피복을 필요로 한다. 따라서 이들의 결점을 보완하고 내화성이 좋고 자중이 가벼우면서 고층 건축에 도입이 유용한 철골철근콘크리트(Steel framed reinforced concrete construction, 이하 SRC) 구조가 개발되어 사용되고 있다.
철골부재로 프레임을 구성하고 철골부재 주위를 철근콘크리트로 감싸는 형식의 시공이 이루어지는데 이는 상당한 공사기간을 요구하며 특히 건축물이 고층화 될수록 공기가 기하급수적으로 증가하는 경향이 있다. 이런 문제점을 개선하기 위하여 현장 작업을 간소화할 수 있는 프리캐스트 콘크리트(Precast concrete, 이하 PC)가 도입되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 10-0684149 ‘건축물의 원심력 중공 프리캐스트 철근콘크리트 기둥과 그 철근콘크리트 기둥의 제조방법 및 철근콘크리트 기둥 시공방법'(특허문헌1)이 있다. 이 특허는 건축물의 골조가 되는 콘크리트 타설 골조구조에 관한 것으로 작업장에서 미리 콘크리트기둥을 제작하여 조립식으로 건축물의 콘크리트 골조를 형성할 수 있는 중공 프리캐스트 철근콘크리트 기둥과 이의 제조 방법 및 시공방법을 제안한다.
이 특허가 제안하는 철근콘크리트 기둥은 원심력을 이용하여 생산하기에 밀도가 높아 강도가 증가하므로 고축력 및 고지진하중에 저항할 수 있다는 장점이 있으나 커플러와 그라우팅 및 복잡한 부속부재가 필요하며 중공 내에 타설될 콘크리트와의 일체성을 보장할 수 없다는 문제점을 가진다.
특허등록 제10-0684149호 ‘건축물의 원심력 중공 프리캐스트 철근콘크리트 기둥과 그 철근콘크리트 기둥의 제조방법 및 철근콘크리트 기둥 시공방법'
본 발명은 상술한 종래기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 거푸집을 대신하고 철골부재 설치 공간을 부여하며 현장타설 콘크리트가 확실히 구속되어 SRC 구조의 일체화가 보장되는 공기단축형 중공PC부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 과제는 중공PC부재의 중공에 철골부재를 보강하고 현장타설콘크리트로 일체화하는 SRC 구조를 실현함에 있어 철근배근과 철근 조립과정을 간소화하여 공기를 단축하고 접합부를 간소화함과 동시에 접합성능을 증대시켜 공기를 단축할 수 있는 경제적인 복합기둥부재와 이의 접합구조 및 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 공기단축형 중공PC부재는 중공을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부; 중공보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공 주위 PC콘크리트부에 매립되는 나선철근; 나선철근의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재; 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근;을 포함하여 길이재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 중공은 원형으로 구성되고, PC콘크리트부는 사각단면으로 구성될 수 있다.
한편, 주철근 부재는, 다발철근, 대구경철근 또는 ㄱ자 단면의 앵글부재로 구성될 수 있다.
또한, 철골 수직재, 철골 수직재의 양쪽에 결합되는 철골 수평재를 포함하여 십자형으로 구성되는 십자형 접합 모듈의 철골 수직재 하단이 중공에 삽입되고, 십자형 접합 모듈의 철골 수평재에 수평부재가 설치될 수 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재는 중공을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부; 중공 보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공 주위 PC콘크리트부에 매립되는 나선철근; 나선철근의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재; 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근;을 포함하여 길이재로 구성되는 중공PC부재; 중공PC부재의 중공에 삽입되는 철골부재; 및 중공PC부재의 중공에 현장타설되어 철골부재와 중공PC부재를 일체화하는 현장타설콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조는 중공을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부; 중공보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공 주위 PC콘크리트부에 매립되는 나선철근; 나선철근의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재; 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근;을 포함하여 길이재로 구성되되, 길이방향 일정구간에 나선철근과, PC콘크리트부 및 서브나선철근이 생략되어 접합공간이 형성되는 중공PC부재; 중공PC부재의 중공에 삽입되는 철골부재; 접합공간을 회피하여 중공PC부재의 중공에 현장타설되어 철골부재와 중공PC부재를 일체화하는 현장타설콘크리트; 및 중공PC부재의 접합공간에서 철골부재에 직접 접합되는 수평부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 중공PC부재의 접합공간에는, 철골부재에 수직하게 돌출되도록 접합플레이트가 접합되어 접합플레이트에 수평부재가 직접 설치될 수 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 건물 골조의 시공방법은 (a) 중공을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부; 중공보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공 주위 PC콘크리트부에 매립되는 나선철근; 나선철근의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재; 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근;을 포함하여 길이재로 구성되는 중공PC부재;를 공장 제작하고, 현장으로 이송하여 평면계획에 따라 기초의 정해진 위치에 입설하는 단계; (b) 중공PC부재의 중공에 철골부재를 삽입하는 단계; (c) 수평부재를 철골부재에 직접 접합하는 단계; (d) 슬래브 설계 위치에 슬래브 거푸집을 설치하고 중공PC부재의 중공과 슬래브 공간에 콘크리트를 현장 타설하여 일체화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, (a) 단계에서, 중공PC부재의 상단에는 주철근 부재가 상부로 돌출되고 하단에는 주철근 부재가 삽입되는 연결구가 미리 매립되도록 중공PC부재를 공장제작하고, (d)단계 이후에, (e) 상층의 기둥 위치에 중공PC부재를 입설하는 단계; 및 (f) (b)~(e) 단계를 설계 층수까지 반복하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공기단축형 중공PC부재가 거푸집역할을 함으로써 가설공사비를 절감하고 공기가 단축되며, 철근 배근과 철근 조립과정을 간소화할 수 있어 공기가 단축되고 이에 따라 경제성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 접합부의 구성이 간소화되어 공사기간 단축에 크게 기여할 수 있음과 동시에 접합성능이 혁신적으로 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서 제안하는 이중 나선철근은 이중 구속효과를 가져와 합성부재의 축력에 대한 구속 효과가 극대화되어 일체성이 증진되는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재의 단면도이고 도 2는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재의 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 기둥과 수평부재 접합부의 단면도이고 도 5b는 도 5a의 A-A 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 건물 골조의 시공방법을 순차적으로 설명하기 위한 정면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재의 단면도이고 도 2는 사시도이다.
본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재는 공장에서 미리 제작되는 PC 길이재로 구성되는 것으로, 중공(11)을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부(14); 중공(11)보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공(11) 주위 PC콘크리트부(14)에 매립되는 나선철근(12); 나선철근(12)의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재(13); 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근(15);을 포함하여 구성된다.
중공(11)은 단면내에 공간을 비워둠으로써 후술되는 철골부재를 보강할 수 있는 공간을 제공하는 수단이며, 기둥과 보의 연결 혹은 슬래브 타설시 수평철근을 갈고리 철근으로 사용할 수 있도록 갈고리 철근이 삽입될 수 있도록 하는 공간을 제공한다.
PC콘크리트부(14)는 일반 콘크리트로 원심성형될 수 있으며, 높은 인장강도 및 화해폭렬 방지가 필요할 때에는 SFRC, PE 섬유, PVA 섬유 보강콘크리트가 사용될 수 있다. 원심성형으로 제작될 때에는 중공(11)은 원형으로 구성되며 PC콘크리트부(14)의 단면형상은 사각단면, 원형단면 등의 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
나선철근(12)은 일반 철근콘크리트 기둥에서 사용되는 나선철근과 같은 것으로 일정한 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 구성되어, 철근과 콘크리트로 이루어지는 합성부재인 중공PC부재의 축력에 대한 구속효과를 증진시킨다.
주철근 부재(13)는 PC콘크리트부(14)를 보강하여 PC콘크리트부(14)와 함께 축력에 저항하는 것으로 나선철근의 외주면에 길이방향으로 접합된다. 주철근 부재(13)로는 도 1과 2에 도시된 바와 같이 다발철근이 사용될 수 있다. PC콘크리트부(14)의 외형이 도시된 바와 같이 사각단면인 경우에 주철근 부재(13)는 사각단면의 각 모서리측으로 배치되는 것이 바람직하며 PC콘크리트부(14)의 외형이 원형이 원형이 경우에는 나선철근(12)의 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다.
서브나선철근(15)은 주철근 부재(13)을 내부에 두도록 구성되며, 상술한 나선철근(12)과 마찬가지로 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 구성되어 나선철근(12)과 함께 이중 나선으로 구성되어 구속효과를 극대화시키는 수단이다. 서브나선철근(15)은 일부는 PC콘크리트부(14)에 매립되고 일부는 중공(11)으로 돌출된다. PC콘크리트부(14)에 매립된 서브나선철근(15)은 중공PC부재의 축력에 대한 구속효과를 증진시키고 중공(11)으로 돌출된 서브나선철근(15)은 후술되는 현장타설콘크리트와의 부착력 증진과 함께 구속효과를 증진시킨다. 서브나선철근(15)은 피치를 조절하여 나선철근(12)을 회피하도록 배근된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재의 단면도이다.
주철근 부재(13)는 앞서 설명한 다발철근에 한정되지 않고, 도 3a에 도시된 바와 같이 앵글부재(13a)가 사용될 수도 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이 대구경철근(13b)이 사용될 수도 있다. 앵글부재나 대구경철근을 이용하여 주철근으로 구성하면 철근 배근이 간소화되므로 공기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재의 단면도이다.
앞선 실시예에서는 서브나선철근(15)이 원형 단면을 형성하는 나선형으로 이루어지는 것을 도시하고 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 도 4에 도시된 바와 같이 타원형이나 세모형으로 다양하게 구성될 수 있으며 주철근 부재(13)의 형상에 따라 탄력적으로 선택되어질 수 있다.
이상과 같이 구성된 공기단축형 중공PC부재는 그 자체로 기둥 부재로 사용되거나, 내부 중공에 콘크리트를 채워 기둥 부재로 사용되거나, 내부 중공에 철골부재를 삽입한 후 콘크리트를 충전하여 SRC 기둥 형태로 사용될 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 기둥과 수평부재 접합부의 단면도이고 도 5b는 도 5a의 A-A 단면도이다.
본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재(10)를 기둥으로 사용할 때에는 도 5에 도시된 바와 같이 십자형 접합 모듈(70)을 구성하여 수평부재(40)를 설치할 수 있다. 십자형 접합 모듈(70)은 철골 수직재(71)에 철골 수평재(72)를 양쪽, 또는 사방에 용접 또는 볼트 접합으로 공장에서 선제작한 것으로, 중공PC부재(10)의 중공(11)에 십자형 접합 모듈(70)의 철골 수직재(71) 하단을 삽입하고 철골 수평재(72)에 수평부재(40)를 설치하는 방식으로 기둥과 수평부재의 접합부를 형성할 수 있다. 수평부재(40)가 철골구조로 형성되는 경우에는(미도시) 십자형 접합 모듈(70)의 철골 수평재(72)에 수평부재(40)를 용접, 볼트 접합 등의 공지의 방법 즉, 이미 여러가지 방법으로 검증되어 있는 기존 철골부재의 접합구조를 그대로 이용하는 것이 가능하다.
도 5b에 도시된 바와 같이 수평부재(40)가 U형 단면 PC보(40a)로 형성되는 경우에는 십자형 접합 모듈(70)의 철골 수평재(72)가 PC보(40a) U형 단면내에 위치한 상태에서 현장타설콘크리트(30)를 타설하면 기둥-보 접합부가 일체로 형성된다. 이때 십자형 접합 모듈(70)에는 스터드를 미리 설치하여 합성성능을 확보하는 것이 바람직하다. 기둥과 십자형 접합 모듈(70) 및 PC보(40a)는 현장 타설 콘크리트에 의해 합성되므로 상 하부 기둥 및 양쪽 보에 작용하는 하중의 전달은 모두 철골부재인 십자형 접합 모듈(70)에 의해 가능하기 때문에 기둥 및 보의 철근 이음을 생략할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재의 단면도이다.
본 발명에 따른 복합기둥부재는 중공PC부재의 중공에 철골부재를 삽입한 후 콘크리트를 충전하여 SRC 기둥 형태로 사용되는 것으로, 중공PC부재(10), 중공PC부재(10)의 중공(11)에 삽입되는 철골부재(20); 및 중공PC부재(10)의 중공(11)에 현장타설되어 철골부재(20)와 중공PC부재(10)를 일체화하는 현장타설콘크리트(30)를 포함하여 구성된다. 즉, 철골 구조와 철근콘크리트 구조가 일체화되는 SRC 구조로 형성되는 것으로 중공PC부재(10)는 현장타설콘크리트(30)의 거푸집 역할을 함으로 가설공사비를 절감하고 공기를 단축시켜 경제성이 향상된다. 철골부재(20)은 축강도를 증진시키고 후술되는 수평부재와의 접합이 용이하여 공기단축을 실현한다. 현장타설콘크리트(30)는 중공PC부재(10)와 철골부재(20)를 일체화시키는데 특히 중공PC부재(10)의 중공(11) 내부로 돌출된 서브나선철근(15)에 의해 구속되어 보다 효율적인 일체화가 가능해진다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조의 사시도이다.
본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재는 철골부재(20)에 수평부재(40)가 직접 접합되는 기둥과 수평부재의 접합부 구조를 가진다.
이를 위해서 중공PC부재(10)에는 길이방향 일정구간에 나선철근(12)과, PC콘크리트부(14) 및 서브나선철근(15)이 생략되어 접합공간이 형성되고, 이 접합공간에서 수평부재(40)가 철골부재(20)에 직접 접합된다.
수평부재(40)가 철골부재(20)에 직접 접합되므로써 접합부가 간소화되고 빠른 시공이 가능해져서 공기가 단축되는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조의 단면도이다.
본 실시예는 수평부재(40)가 철골 구조 또는 합성 구조로 형성될 때 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조를 설명하기 위한 것으로, 도 8a에 도시된 바와 같이 철골부재(20)의 일면에 접합플레이트(50a)를 수직하게 돌출되도록 용접한 후 접합플레이트(50a)에 수평부재(40)를 볼트결합하는 방식으로 간단하고 용이하게 수평부재(40)를 철골부재(20)에 직접 접합할 수 있다. 앞서 설명한 다양한 실시예 중에서 주철근 부재(13)가 앵글부재(13a)로 구성되는 실시예가 있었는데(도 3a 참고), 이때에는 도 8b에 도시된 바와 같이 앵글부재(13a)에 직접 수평부재(40)를 결합하고 앵글부재(13a) 사이에 스티프너(50c)를 설치하여 접합부를 보강할 수 있다.
이외에도 접합용 앵글부재나 다양한 연결철물(50)을 철골부재(20)에 결합하고 연결철물(50)에 수평부재(40)를 볼트결합하는 방식으로 간단하고 용이하게 수평부재(40)를 철골부재(20)에 직접 접합할 수 있는 등 이미 여러가지 방법으로 검증되어 있는 기존 철골부재의 접합구조를 그대로 이용하는 것이 가능하여 별도의 접합부 설계나 자재를 생략할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조의 단면도이다.
본 실시예는 수평부재(40)가 PC보나 RC보 및 콘크리트 슬래브로 형성될 때 복합기둥부재와 수평부재의 접합구조를 설명하기 위한 것으로, 도 9에 도시된 바와 같이 수평적인 연속화를 위하여 연속철근(60) 및 철근을 90도로 절곡하여 절곡된 부분이 중공PC부재(10)의 중공(11) 내에 삽입되도록 갈고리 철근(60a)을 배근하는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명에 따른 공기단축형 중공PC부재를 이용한 건물 골조의 시공방법을 순차적으로 설명하기 위한 정면도이다.
먼저, 공장제작된 공기단축형 중공PC부재(10)를 현장으로 이송하고 설계도면을 확인하여 평면계획에 따라 기초의 정해진 위치에 공기단축형 중공PC부재(10)를 입설한다(a단계).
중공PC부재(10)의 수송 및 설치는 이 분야에 공지된 임의의 방법을 따르면 된다. 건축물이 2개층 이상의 복수층으로 구성되는 경우에는 중공PC부재(10)를 공장제작할 때 수직 연속화를 위하여 주철근 부재(13)가 상부로 돌출되도록 제작하는 것이 바람직하다.
다음으로, 중공PC부재(10)의 중공(11)에 철골부재(20)를 삽입한다(b단계).
중공PC부재(10)의 중공(11)은 철골부재(20)의 설치공간을 제공하며 별도의 거푸집 없이 콘크리트를 타설하여 복합화할 수 있는 수단이다.
이어서, 수평부재(40)를 철골부재(20)에 직접 연결한다(c단계).
도시된 바와 같이 수평부재(40)를 철골부재(20)에 직접 접합하면 접합부가 간소화되고 빠른 시공이 가능해져서 공기가 단축되는 효과가 있다.
계속해서, 슬래브 설계 위치에서 슬래브 거푸집을 이 분야에 공지된 임의의 방법으로 설치하고 중공PC부재(10)의 중공(11)과 슬래브 공간에 현장타설콘크리트(30)를 타설 양생하여 일체화한다(d단계).
이때 중공PC부재(10)의 중공(11) 내부로 돌출된 서브나선철근(15)에 의해 콘크리트가 이중으로 구속되어 보다 효율적인 일체화가 가능해진다.
구조계산에 의한 필요에 따라 수평 연속철근을 배근하거나, 갈고리 철근, 수직 연속철근을 중공PC부재(10)의 중공(11)에 삽입하여 수평 및 수직 연속성을 유지할 수 있다.
마지막으로, 상층의 기둥 위치에 중공PC부재(10)를 입설한다(e단계).
주철근 부재(13)가 연속되도록 상층 중공PC부재(10)의 하단에는 주철근 부재(13)를 삽입할 수 있는 이 분야에 공지된 임의의 슬리브 등의 연결도구가 미리 매립되어질 수 있다.
본 설명에서는 기둥이 일개층으로 구성되고 수평부재 및 슬래브가 설치된 후 상층의 기둥이 구성되는 것을 기본으로 도시 및 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 앞서 도 6에서 살펴본 바와 같이 중공PC부재의 길이방향 일정구간에 접합공간이 형성되고, 이 접합공간에서 수평부재(40)가 철골부재(20)에 직접 접합되는 복수층의 기둥(2절 이상)으로 구성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 공기단축형 중공PC부재가 거푸집역할을 함으로써 가설공사비를 절감하고 공기가 단축되며, 철근 배근과 철근 조립과정을 간소화할 수 있어 공기가 단축되고 이에 따라 경제성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 접합부의 구성이 간소화되어 공사기간 단축에 크게 기여할 수 있음과 동시에 접합성능이 크게 증대된다.
또한, 본 발명에서 제안하는 이중 나선철근은 이중 구속효과를 가져와 합성부재의 축력에 대한 구속 효과가 극대화되어 일체성이 증진되는 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 중공PC부재 11: 중공
12: 나선철근 13: 주철근 부재
14: PC콘크리트부 15: 서브나선철근
20: 철골부재 30: 현장타설콘크리트
40: 수평부재 50: 연결철물
60: 연속철근 60a: 갈고리철근

Claims (9)

  1. 중공(11)을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부(14);
    중공(11)보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공(11) 주위 PC콘크리트부(14)에 매립되는 나선철근(12);
    나선철근(12)의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재(13);
    주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근(15);을 포함하여 길이재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재.
  2. 제1항에 있어서,
    중공(11)은 원형으로 구성되고,
    PC콘크리트부(14)는 사각단면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재.
  3. 제1항에 있어서,
    주철근 부재(13)는,
    다발철근, 대구경철근 또는 ㄱ자 단면의 앵글부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재.
  4. 제1항에 있어서,
    철골 수직재(71), 철골 수직재(71)의 양쪽에 결합되는 철골 수평재(72)를 포함하여 십자형으로 구성되는 십자형 접합 모듈(70)의 철골 수직재(71) 하단이 중공(11)에 삽입되고, 십자형 접합 모듈(70)의 철골 수평재(72)에 수평부재(40)가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재.
  5. 중공(11)을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부(14); 중공(11)보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공(11) 주위 PC콘크리트부(14)에 매립되는 나선철근(12); 나선철근(12)의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재(13); 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근(15);을 포함하여 길이재로 구성되는 중공PC부재(10);
    중공PC부재(10)의 중공(11)에 삽입되는 철골부재(20); 및
    중공PC부재(10)의 중공(11)에 현장타설되어 철골부재(20)와 중공PC부재(10)를 일체화하는 현장타설콘크리트(30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재.
  6. 중공(11)을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부(14); 중공(11)보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공(11) 주위 PC콘크리트부(14)에 매립되는 나선철근(12); 나선철근(12)의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재(13); 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근(15);을 포함하여 길이재로 구성되되,
    길이방향 일정구간에 나선철근(12)과, PC콘크리트부(14) 및 서브나선철근(15)이 생략되어 접합공간이 형성되는 중공PC부재(10);
    중공PC부재(10)의 중공(11)에 삽입되는 철골부재(20);
    접합공간을 회피하여 중공PC부재(10)의 중공(11)에 현장타설되어 철골부재(20)와 중공PC부재(10)를 일체화하는 현장타설콘크리트(30); 및
    중공PC부재(10)의 접합공간에서 철골부재(20)에 직접 접합되는 수평부재(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    중공PC부재(10)의 접합공간에는,
    철골부재(20)에 수직하게 돌출되도록 접합플레이트(50a)가 접합되어 접합플레이트(50a)에 수평부재(40)가 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재를 이용한 복합기둥부재와 수평부재의 접합부 구조.
  8. (a) 중공(11)을 갖도록 일정단면으로 프리캐스트되는 PC콘크리트부(14); 중공(11)보다 큰 지름을 갖고 길이방향으로 일정 피치를 갖도록 나선형상으로 구성되어 중공(11) 주위 PC콘크리트부(14)에 매립되는 나선철근(12); 나선철근(12)의 외주면에 길이방향으로 접합되는 복수의 주철근 부재(13); 주철근 부재를 내부에 포함하고 길이방향 일정 피치를 갖는 나선형상으로 구성되어 일부가 중공으로 돌출되는 서브나선철근(15);을 포함하여 길이재로 구성되는 중공PC부재(10);를 공장 제작하고, 현장으로 이송하여 평면계획에 따라 기초의 정해진 위치에 입설하는 단계;
    (b) 중공PC부재(10)의 중공(11)에 철골부재(20)를 삽입하는 단계;
    (c) 수평부재(40)를 철골부재(20)에 직접 접합하는 단계;
    (d) 슬래브 설계 위치에 슬래브 거푸집을 설치하고 중공PC부재(10)의 중공(11)과 슬래브 공간에 콘크리트를 현장 타설하여 일체화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재를 이용한 건물 골조의 시공방법.
  9. 제8항에 있어서,
    (a)단계에서,
    중공PC부재(10)의 상단에는 주철근 부재(13)가 상부로 돌출되고 하단에는 주철근 부재(13)가 삽입되는 연결구가 미리 매립되도록 중공PC부재(10)를 공장제작하고,
    (d)단계 이후에,
    (e) 상층의 기둥 위치에 중공PC부재(10)를 입설하는 단계; 및
    (f) (b)~(e) 단계를 설계 층수까지 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기단축형 중공PC부재를 이용한 건물 골조의 시공방법.
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