KR101670575B1 - 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 pc 구조물 - Google Patents

일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 pc 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 부재를 기둥과 보로 구성하는 PC 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PC 기둥과 PC 보의 일체성을 확보하고 PC 보 단부에 소성힌지의 발생을 유도하는 PC 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물은 내부에 중공이 형성된 콘크리트부, 콘크리트부에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근, 주철근을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부에 매립되는 띠철근으로 구성되는 하부 PC 중공 기둥; 하부 PC 중공 기둥의 중공과 연통하는 중공이 중앙부에 형성되고, 중앙부를 중심으로 십자형으로 교차되는 형상으로 구성되며, 각각의 단부에 U자형 후크철근이 돌출되도록 매립되어, 하부 PC 중공 기둥의 상면에 설치되는 PC 격자보; PC 격자보의 중공과 연통하는 중공이 내부에 형성된 콘크리트부, 콘크리트부에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근, 주철근을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부에 매립되는 띠철근으로 구성되어 PC 격자보 상면에 설치되는 상부 PC 중공 기둥; 및 양단에 U자형 후크철근이 돌출되도록 구성되어 PC 격자보 사이에 설치되는 PC 중앙보를 포함하여 구성되며, 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥의 중공에는 현장타설 콘크리트가 충전되어 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥이 일체로 접합되고, 하부 PC 중공 기둥과 상부 PC 중공 기둥의 주철근은 PC 격자보 외측에서 서로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물{Precast concrete structure with monolithic beam-column connection and location adjustable plastic hinge}
본 발명은 프리캐스트 콘크리트 부재로 기둥과 보를 구성하는 PC 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PC 기둥과 PC 보의 일체성을 확보하고 PC 보 단부에 소성힌지의 발생을 유도하는 PC 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 프리캐스트 공법(Precast Method, 이하 'PC 공법'이라 함)은 건축물의 구조부재를 미리 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, 이하 'PC'라 함) 부재로 공장제작하고 현장으로 운송 반입한 다음 양중을 통해 소정 위치에서 조립하는 공법이다.
PC 공법은 건설현장에서 노동력의 부족을 해결하거나 가설자재의 사용을 감소시켜 비용을 절감시키기 위해 사용되며, 공장 제작한 PC 부재를 현장으로 운반 양중하여 설치하는 건식공법의 적용에 의해 거푸집 사용 및 가설 자재 등을 감소시킬 수 있는 등 많은 장점을 갖고 있다.
PC 구조물은 수직구조부재인 기둥과 수평구조부재인 보를 모두 공장에서 기성 제작된 PC 부재로 구성되며, 이들을 단위 부재로 하여 결합시켜 나가면서 프레임을 형성하여 건축물을 축조하게 된다. 상술한 바와 같이 PC 공법의 경우 공장 제작된 PC 부재를 사용함으로써 현장 타설 방식으로 제조된 부재에 비하여 품질이 우수할 뿐만 아니라, 습식 콘크리트의 현장 타설을 최소화시킴으로서 양생기간 등이 획기적으로 축소되어 공기를 단축시킬 수 있는 등의 많은 장점에도 불구하고 제한적으로만 적용되고 있는 실정이다. 이는 PC 공법에서 가장 중요하게 대두되는 기둥과 보의 접합구조 특히 기둥과 보가 하나로 일체화되어 안정성이 보장되는 접합구조가 충분히 확보되어 있지 않기 때문이다. 즉, 수평부재인 보는 하중을 수직부재인 기둥에 전달하는 역할을 수행해야 하는 바 보와 기둥이 매우 견고하게 결합되어야 하며 견고한 구조를 형성하기 위해서는 기둥과 보가 일체화되어야 한다. 그러나 종래의 접합구조는 PC 보에 매설되어 있는 철근을 꺾어서 PC 기둥으로 연결하고 이 이음부위에 콘크리트를 현장 타설하는 정도로 기둥과 보를 접합함으로써 안정성을 충분히 보장하지 못할 뿐만 아니라 시공의 용이성을 저하시켜 전체적으로 PC 공법이 제한적으로 적용되고 있는 실정이다.
특히, PC 공법은 물류창고나 주차장 등의 분야에 제한적으로 적용되고 있는데 이는 조립식으로 실행되는 PC 공법의 특성상 내진성능이 문제시 되기 때문으로 지진하중과 같은 횡하중을 받는 PC 구조물은 기둥-보 접합부에서 대부분의 변형이 보의 단부에 집중되어 기둥과 접합부까지 손상이 발생되는 취성적인 거동을 보이게 된다. 지진발생시 기둥과 접합부에 손상이 발생하여 하중경로의 손실이 발생하면 구조물 전체에 갑작스런 붕괴가 발생하게 되며 이에 인명피해가 뒤따르게 되므로 내진성능이 문제시 되는 주거건물에는 PC 공법의 도입이 제한되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제10-1078795호‘프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합부용 거푸집 및 이를 이용한 건축 시공 방법'(특허문헌1)이 있다. 이 특허는 PC형 기둥과 PC형 보의 거푸집으로서 네 개의 유니트 부재로 구성되고, 유니트 부재 각각은 PC형 기둥에 있는 콘크리트 몸체에 인접하는 두 측면과 부분적으로 접촉하도록 절곡된 상태로 형성되어 있는 측벽부, 측벽부의 외측면 상에서 돌출되도록 형성되며 PC형 보에 있는 콘크리트 부재의 일측면 및 하면 일부와 동일 평면상에서 연장되도록 형성된 날개부 및 인접하는 유니트 부재들을 상호 체결하기 위한 체결수단을 포함하고, 날개부는 인접하는 유니트 부재의 날개부와 상호 결합하여 보-거푸집-개구부를 형성하는 거푸집 및 이를 이용한 건축 시공 방법을 제안한다. 이 특허가 제안하는 거푸집은 복수개의 유니트 부재들을 간단히 조립하여 구성되므로 PC형 기둥과 보의 접합부에 거푸집을 용이하게 설치할 수 있어 거푸집 설치에 소요되는 시간과 인력을 절감하고 유니트를 재사용할 수 있다는 장점이 있으나 횡하중을 받는 PC 기둥-보 접합부에서 대부분의 변형이 보의 단부에 집중됨으로써 기둥 및 접합부에 손상이 발생될 수 있다는 문제점을 가진다.
특허등록 제10-1078795호 ‘프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합부용 거푸집 및 이를 이용한 건축 시공 방법'
본 발명은 상술한 종래기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 PC 기둥과 PC 보의 일체성을 확보하는 접합구조를 갖는 PC 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 과제는 횡하중 발생시 변형이 기둥에 접합된 보의 단부에 집중되지 않아 기둥-보 접합부의 손상이 방지되며 지진하중 발생시 지진에 의한 운동에너지를 소성변형으로 소산하여 갑작스런 붕괴를 방지할 수 있도록 충분한 연성 거동을 하는 PC 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 보에 형성되는 소성힌지의 위치 조절이 가능한 PC 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물은 내부에 중공이 형성된 콘크리트부, 콘크리트부에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근, 주철근을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부에 매립되는 띠철근으로 구성되는 하부 PC 중공 기둥; 하부 PC 중공 기둥의 중공과 연통하는 중공이 중앙부에 형성되고, 중앙부를 중심으로 십자형으로 교차되는 형상으로 구성되며, 각각의 단부에 U자형 후크철근이 돌출되도록 매립되어, 하부 PC 중공 기둥의 상면에 설치되는 PC 격자보; PC 격자보의 중공과 연통하는 중공이 내부에 형성된 콘크리트부, 콘크리트부에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근, 주철근을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부에 매립되는 띠철근으로 구성되어 PC 격자보 상면에 설치되는 상부 PC 중공 기둥; 및 양단에 U자형 후크철근이 돌출되도록 구성되어 PC 격자보 사이에 설치되는 PC 중앙보;를 포함하여 구성되며, 하부 PC 중공 기둥과 상부 PC 중공 기둥의 주철근은 PC 격자보 외측에서 서로 연결되고, 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥의 중공에는 현장타설 콘크리트가 충전되어 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥이 일체로 접합되며, PC 중앙보 단부의 돌출된 U자형 후크철근과 PC 격자보 단부의 돌출된 U자형 후크철근을 서로 겹쳐지도록 설치한 후 현장타설 콘크리트를 타설하여 PC 격자보와 PC 중앙보가 일체로 접합되도록 하되, 현장타설 콘크리트가 PC 중앙보나 PC 격자보의 강성과 강도보다 작은 강성과 강도를 가져 PC 격자보와 PC 중앙보의 연결부에 소성힌지가 생기도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
이때, 하부 PC 중공 기둥의 주철근은 하부 PC 중공 기둥의 상면으로 돌출되도록 구성되고, 상부 PC 중공 기둥의 주철근은 상부 PC 중공 기둥의 하면으로 돌출되도록 구성되어, PC 격자보 외측에서 하부 PC 중공 기둥의 주철근과 상부 PC 중공 기둥의 주철근이 커플러로 연결될 수 있다.
또는, 하부 PC 중공 기둥의 주철근은 하부 PC 중공 기둥의 상면으로 돌출되도록 구성되고, 상부 PC 중공 기둥의 하단에는 슬리브가 매립되도록 구성되어, 하부 PC 중공 기둥의 돌출된 주철근이 상부 PC 중공 기둥의 슬리브에서 연결될 수 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물은 내부에 중공이 형성된 콘크리트부, 콘크리트부에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근, 주철근을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부에 매립되는 띠철근으로 구성되는 하부 PC 중공 기둥; 하부 PC 중공 기둥의 중공과 연통하는 중공이 중앙부에 형성되고, 중앙부를 중심으로 십자형으로 교차되는 형상으로 구성되며, 각각의 단부에 U자형 후크철근이 돌출되도록 매립되어, 하부 PC 중공 기둥의 상면에 설치되는 PC 격자보; PC 격자보의 중공과 연통하는 중공이 내부에 형성된 콘크리트부, 콘크리트부에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근, 주철근을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부에 매립되는 띠철근으로 구성되어 PC 격자보 상면에 설치되는 상부 PC 중공 기둥; 및 양단에 U자형 후크철근이 돌출되도록 구성되어 PC 격자보 사이에 설치되는 PC 중앙보를 포함하여 구성되며, 하부 PC 중공 기둥과 상부 PC 중공 기둥의 주철근은 PC 격자보를 관통하도록 구성되고, 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥의 중공에는 현장타설 콘크리트가 충전되어 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥이 일체로 접합되며, PC 중앙보 단부의 돌출된 U자형 후크철근과 PC 격자보 단부의 돌출된 U자형 후크철근을 서로 겹쳐지도록 설치한 후 현장타설 콘크리트를 타설하여 PC 격자보와 PC 중앙보가 일체로 접합되도록 하되, 현장타설 콘크리트가 PC 중앙보나 PC 격자보의 강성과 강도보다 작은 강성과 강도를 가져 PC 격자보와 PC 중앙보의 연결부에 소성힌지가 생기도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 하부 PC 중공 기둥의 주철근은 하부 PC 중공 기둥의 상면으로 돌출되도록 구성되고, 상부 PC 중공 기둥의 하단에는 슬리브가 매립되도록 구성되어, 하부 PC 중공 기둥의 돌출된 주철근이 PC 격자보를 관통하여 상부 PC 중공 기둥의 슬리브에서 연결될 수 있다.
한편, PC 격자보의 중앙부에는 상하면으로 돌출되도록 주철근 연결철근이 매립되도록 구성되고, 상부 PC 중공 기둥의 하단과 하부 PC 중공 기둥의 상단에는 각각 슬리브가 매립되도록 구성되어, PC 격자보의 돌출된 주철근 연결철근이 상부 PC 중공 기둥의 슬리브와 하부 PC 중공 기둥의 슬리브에서 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥에 서로 연통되는 중공이 각각 구성되어 중공에 현장타설 콘크리트가 충전되어 상하부 기둥과 보가 일체로 접합되며, 하부 PC 중공 기둥과 상부 PC 중공 기둥의 주철근은 서로 연결되도록 구성되어 기둥-보 접합구조의 일체성이 확보되므로 전체적으로 구조물의 안정성이 향상되는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기둥과 보로 이루어지는 구조물에서 기둥에 접합되는 보의 단부를 구성하는 수단인 PC 격자보와, 보의 중앙부를 구성하는 수단인 PC 중앙보의 연결부에 소성 힌지를 유도하므로, 소성힌지 위치 조절이 가능할 뿐만 아니라 탄성 상태의 강도 요구량보다 구조물이 작은 강도를 갖도록 하는 경제적인 설계가 가능하며, 지진 하중 발생시에는 소성 힌지가 발생하여 구조적으로 가장 안전한 붕괴메커니즘이 발생하도록 유도할 수 있어 구조물의 취성파괴를 방지할 수 있는 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 발명에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 2는 결합단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 3b는 결합단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 4b는 결합단면도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 5b는 결합단면도이다.
도 6은 본 발명의 구조적 거동을 설명하기 위한 모식도이다.
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 발명에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 2는 결합단면도이다.
본 발명에 따른 PC 구조물은 하부 PC 중공 기둥(10), PC 격자보(20), 상부 PC 중공 기둥(30) 및 PC 중앙보(40)를 포함하여 구성된다.
하부 PC 중공 기둥(10)은 PC 길이재로 구성되는 것으로 내부에 중공(11)이 형성된 콘크리트부(12), 콘크리트부(12)에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근(13), 주철근(13)을 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 둘러싸도록 콘크리트부(12)에 매립되는 띠철근(14)을 포함하여 구성된다.
PC 격자보(20)는 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면에 설치되는 것으로, 하부 PC 중공 기둥(10)의 중공(11)과 연통하는 중공(21)이 중앙부(22)에 형성되고, 중앙부(22)를 중심으로 십자형으로 교차되는 형상으로 구성되며, 각각의 단부에 U자형 후크철근(23)이 돌출되도록 매립된다.
PC 격자보 중앙부 상면에는 상부 PC 중공 기둥(30)이 설치되며 상부 PC 중공 기둥(30)의 구성은 하부 PC 중공 기둥(10)과 동일하다.
PC 격자보(20)는 기둥과 보로 이루어지는 구조물에서 기둥에 접합되는 보의 단부를 구성함과 동시에 상하 기둥을 일체로 연결하는 접합구조를 제공하는 수단이다. 접합구조의 일체성 확보를 위하여 본 발명의 하부 PC 중공 기둥(10)과 PC 격자보(20) 및 상부 PC 중공 기둥(30)에는 서로 연통되는 중공(11,21,31)이 각각 구성되어 있으며 중공에는 현장타설 콘크리트(50)가 충전되어 상하부 기둥과 보가 일체로 접합된다. 또한 접합구조의 일체성 확보를 위하여 본 발명의 하부 PC 중공 기둥(10)과 상부 PC 중공 기둥(30)의 주철근(13,33)은 서로 연결되도록 구성된다. 주철근(13,33)의 연결 방법은 여러 방법으로 이루어질 수 있으며 이에 대해서는 후술하기로 한다.
PC 중앙보(40)는 PC 격자보(20) 사이에 설치되는 것으로, 양단에는 U자형 후크철근(41)이 돌출되도록 매립된다. PC 중앙보(40)는 기둥과 보로 이루어지는 구조물에서 보의 중앙부를 구성하는 수단이다. PC 중앙보(40)를 PC 격자보(20) 단부에 설치할 때에는 PC 중앙보(40) 단부의 돌출된 U자형 후크철근(41)과 PC 격자보(20) 단부의 돌출된 U자형 후크철근(23)을 서로 겹쳐지도록 설치한 후 현장타설 콘크리트(50)를 타설하여 일체로 구성하며 현장타설 콘크리트(50)의 타설과 양생 등을 위한 철근배근이나 거푸집 설치 등의 공정은 이 분야에 공지된 임의의 방법을 따르도록 한다. 현장타설 콘크리트(50)의 강성과 강도는 PC 중앙보(40)나 PC 격자보(20)의 강성과 강도보다 작도록 구조계산에 의해 결정되며 이는 소성힌지를 유도하기 위함이다. 소성힌지와 이의 구조적 거동을 후술하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 3b는 결합단면도이다.
상술한 바와 같이, 기둥-보 접합구조의 일체성 확보를 위하여 본 발명의 하부 PC 중공 기둥(10)과 상부 PC 중공 기둥(30)의 주철근(13,33)은 서로 연결되도록 구성되는데, 크게 보의 폭이 기둥 단면의 폭보다 작은 경우와 같거나 큰 경우로 나누어 볼 수 있다.
본 실시예는 기둥 단면의 폭보다 보의 폭이 작게 구성되는 경우로 하부 PC 중공 기둥(10)과 상부 PC 중공 기둥(30)의 주철근(13,33)은 PC 격자보(20) 외측에서 서로 연결되도록 구성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 PC 격자보(20)는 하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13) 사이에 삽입되며 하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13)의 돌출단부는 상부 PC 중공 기둥(30)에 삽입 결합된다. 이를 위해서 하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13)은 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면으로 돌출되도록 구성되고, 상부 PC 중공 기둥(30)의 하단에는 슬리브(35)가 매립되도록 구성되어, 하부 PC 중공 기둥(10)의 돌출된 주철근이 상부 PC 중공 기둥의 슬리브(35)에서 연결된다. 슬리브(35)는 PC 공법에서 흔하게 사용되는 임의의 부재가 사용될 수 있으며 슬리브(35)는 상부 PC 중공 기둥(30)의 공장제작시 미리 매립되어야 한다. 또한, 슬리브(35) 내부로 충진재를 충진하기 위하여 상부 PC 중공 기둥 콘크리트부(32)에는 도시한 바와 같이 충진홀(32h)이 미리 천공되어 있어야 한다.
또한, 도시하지는 않았지만, 하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13)과 상부 PC 중공 기둥(30)의 주철근(33)은 각각 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면과 상부 PC 중공 기둥(30)의 하면으로 돌출되도록 구성되어, PC 격자보(20) 외측에서에서 커플러로 연결될 수도 있으며, 커플러는 이 분야에 공지된 임의의 자재로 선택될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 4b는 결합단면도이다.
본 실시예에서는 보의 폭이 기둥 단면의 폭과 같거나 더 큰 경우에 대하여 설명하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13)은 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면으로 돌출되도록 구성되고, 상부 PC 중공 기둥(30)의 하단에는 슬리브(35)가 매립되도록 구성되어, 하부 PC 중공 기둥(10)의 돌출된 주철근(13)이 PC 격자보(20)를 관통하여 상부 PC 중공 기둥(30)의 슬리브(35)에서 연결된다. 이를 위해 PC 격자보(20)에는 하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13) 상응 위치에 미리 관통홀이 천공되어 있어야 한다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 분해사시도이고 도 5b는 결합단면도이다.
본 실시예에서는 PC 격자보(20)의 중앙부(22)에는 상하면으로 돌출되도록 주철근 연결철근(24)이 매립되도록 구성되고, 상부 PC 중공 기둥(30)의 하단과 하부 PC 중공 기둥(10)의 상단에는 각각 슬리브(35,15)가 매립되도록 구성되어, PC 격자보(20)의 돌출된 주철근 연결철근(24)이 상부 PC 중공 기둥의 슬리브(35)와 하부 PC 중공 기둥의 슬리브(15)에서 연결된다.
도 6은 본 발명의 구조적 거동을 설명하기 위한 모식도이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물의 역학적 거동을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
구조물이 지진에 견딜 수 있는 대표적인 방법으로는 구조물의 강성을 증가시키는 방법과 구조물이 항복상태에 도달한 후에도 지진에 의한 운동에너지를 소성변형으로 소산하여 갑작스런 붕괴를 방지할 수 있도록 충분한 연성을 부여하는 방법이 있다.
구조물의 강성을 증가시키는 방법은 예상되는 지진에 대하여 구조물의 항복이 일어나지 않을 정도의 높은 강도를 가지도록 설계하는 것으로 이는 비경제적이다. 왜냐하면 콘크리트를 뛰어넘은 혁신적인 재료가 개발되지 않는 한 지금의 설계방법으로는 경제성의 문제로 절대적인 안정성을 확보하기는 불가능하다고 할 수 있기 때문이다.
따라서 각국에서 사용하고 있는 내진설계기준들은 구조물의 비탄성 거동을 고려하여 탄성 상태의 강도 요구량보다 작은 강도를 갖도록 설계하고, 지진하중에 대하여 비탄성 영역에서 발생할 수 있는 구조물의 에너지 소산능력을 간접적으로 고려하기 위하는 소성설계법을 도입하고 있다.
소성설계(Plastic design, 塑性設計)란 구조물의 종국한계상태로서 소성 붕괴를 직접 고찰의 대상으로 하고 안정성에 대하여 보다 합리적으로 설계하려는 방법으로 이는 탄성허용응력도 설계법에 대비되는 설계법으로 단면이 항복하여 골조 속에 충분한 수의 소성힌지가 생겨서 골조가 붕괴 메커니즘에 이르렀을 때의 하중을 산출하여 외력과 비교해서 안전성을 검정하는 설계법이다.
소성힌지(Plastic moment hinge)란, 휨을 받는 보에 있어서 그 재료의 탄성한계 이상으로 하중을 증가시키면 보의 가장 바깥 가장자리부터 소성역에 들어가며 마침내 보의 단면 전역이 소성역에 들어간다. 즉, 중립축의 한쪽은 소성 압축되고 다른 쪽은 소성 인장을 받는다. 이 상태에서 보는 휨 모멘트가 일정한 값을 유지한 상태 그대로 흡사 힌지처럼 회축(回軸)을 계속한다. 이 상태의 단면의 역학적 상태를 소성힌지라 한다. 즉, 구조물 내에 한 개의 부재가 소성상태에 도달하더라도 구조물은 붕괴되지 않으며 파괴응력 상태에 달하지 못한 다른 부재들이 초과하중을 부담하게 된다.
지진이란 홍수 및 가뭄과 같은 자연재해와는 달리 구조물의 수명기간 동안 빈번히 발생할 확률이 있는 것이 아니므로 사회적인 합의하에 경제성을 도모하기 위하여 부분적인 파손은 인정하되 가장 기본적인 목적인 인명의 손상이 최소가 되도록 구조적으로 가장 안전한 붕괴메커니즘이 발생하도록 소성힌지를 유도하는 것이다.
본 발명에 따르면, 기둥과 보로 이루어지는 구조물에서 기둥에 접합되는 보의 단부를 구성하는 PC 격자보(20)와, 보의 중앙부를 구성하는 PC 중앙보(40)를 연결함에 있어서, 연결부에 PC 중앙보(40)나 PC 격자보(20)의 강성과 강도보다 작은 강성과 강도를 갖는 현장타설 콘크리트(50)를 구성함으로써 PC 격자보(20)와 PC 중앙보(40)의 연결부가 극한 하중하에서 소성 힌지로 작용하게 된다. 소성 힌지를 유도함에 있어서 PC 격자보(20)와 PC 중앙보(40)의 길이를 조절하는 방법으로 자유롭게 그 위치를 조절할 수 있어 효율적이다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 하부 PC 중공 기둥과 PC 격자보 및 상부 PC 중공 기둥에 서로 연통되는 중공이 각각 구성되어 중공에 현장타설 콘크리트가 충진되어 상하부 기둥과 보가 일체로 형성되며, 하부 PC 중공 기둥과 상부 PC 중공 기둥의 주철근은 서로 연결되도록 구성되어 기둥-보 접합구조의 일체성 확보된다.
또한, 기둥과 보로 이루어지는 구조물에서 기둥에 접합되는 보의 단부를 구성하는 수단인 PC 격자보와, 보의 중앙부를 구성하는 수단인 PC 중앙보의 연결부에 소성힌지를 유도하므로, 탄성 상태의 강도 요구량보다 작은 강도를 갖도록 경제적인 설계가 가능하며, 지진 하중 발생시에는 소성힌지가 발생하여 구조적으로 가장 안전한 붕괴메커니즘이 발생하도록 유도할 수 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: 하부 PC 중공 기둥 11: 하부 PC 중공 기둥 중공
12: 하부 PC 중공 기둥 콘크리트부 13: 하부 PC 중공 기둥 주철근
14: 하부 PC 중공 기둥 띠철근 15: 하부 PC 중공 기둥 슬리브
20: PC 격자보 21: PC 격자보 중공
22: PC 격자보 중앙부 23: PC 격자보 U자형 후크철근
24: 주철근 연결철근 30: 상부 PC 중공 기둥
31: 상부 PC 중공 기둥 중공
32: 상부 PC 중공 기둥 콘크리트부 32h: 충진홀
33: 상부 PC 중공 기둥 주철근 34: 상부 PC 중공 기둥 띠철근
35: 상부 PC 중공 기둥 슬리브 40: PC 중앙보
41: 중앙보 U자형 후크철근 50: 현장타설 콘크리트

Claims (6)

  1. 내부에 중공(11)이 형성된 콘크리트부(12), 콘크리트부(12)에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근(13), 주철근(13)을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부(12)에 매립되는 띠철근(14)으로 구성되는 하부 PC 중공 기둥(10);
    하부 PC 중공 기둥(10)의 중공(11)과 연통하는 중공(21)이 중앙부(22)에 형성되고, 중앙부(22)를 중심으로 십자형으로 교차되는 형상으로 구성되며, 각각의 단부에 U자형 후크철근(23)이 돌출되도록 매립되어, 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면에 설치되는 PC 격자보(20);
    PC 격자보(20)의 중공(21)과 연통하는 중공(31)이 내부에 형성된 콘크리트부(32), 콘크리트부(32)에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근(33), 주철근(33)을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부(32)에 매립되는 띠철근(34)으로 구성되어 PC 격자보(20) 상면에 설치되는 상부 PC 중공 기둥(30); 및
    양단에 U자형 후크철근(41)이 돌출되도록 구성되어 PC 격자보(20) 사이에 설치되는 PC 중앙보(40);를 포함하여 구성되며,
    하부 PC 중공 기둥(10)과 상부 PC 중공 기둥(30)의 주철근(13,33)은 PC 격자보(20) 외측에서 서로 연결되고, 하부 PC 중공 기둥(10)과 PC 격자보(20) 및 상부 PC 중공 기둥(30)의 중공(11,21,31)에는 현장타설 콘크리트(50)가 충전되어 하부 PC 중공 기둥(10)과 PC 격자보(20) 및 상부 PC 중공 기둥(30)이 일체로 접합되며,
    PC 중앙보(40) 단부의 돌출된 U자형 후크철근(41)과 PC 격자보(20) 단부의 돌출된 U자형 후크철근(23)을 서로 겹쳐지도록 설치한 후 현장타설 콘크리트(50)를 타설하여 PC 격자보(20)와 PC 중앙보(40)가 일체로 접합되도록 하되, 현장타설 콘크리트(50)가 PC 중앙보(40)나 PC 격자보(20)의 강성과 강도보다 작은 강성과 강도를 가져 PC 격자보(20)와 PC 중앙보(40)의 연결부에 소성힌지가 생기도록 유도하는 것을 특징으로 하는 일체식 접합부 및 소성힌지 구현이 가능한 PC 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13)은 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면으로 돌출되도록 구성되고,
    상부 PC 중공 기둥(30)의 주철근(33)은 상부 PC 중공 기둥(30)의 하면으로 돌출되도록 구성되어,
    PC 격자보(20) 외측에서 하부 PC 중공 기둥의 주철근(13)과 상부 PC 중공 기둥의 주철근(33)이 커플러로 연결되는 것을 특징으로 하는 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13)은 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면으로 돌출되도록 구성되고,
    상부 PC 중공 기둥(30)의 하단에는 슬리브(35)가 매립되도록 구성되어,
    하부 PC 중공 기둥(10)의 돌출된 주철근이 상부 PC 중공 기둥의 슬리브(35)에서 연결되는 것을 특징으로 하는 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물.
  4. 내부에 중공(11)이 형성된 콘크리트부(12), 콘크리트부(12)에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근(13), 주철근(13)을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부(12)에 매립되는 띠철근(14)으로 구성되는 하부 PC 중공 기둥(10);
    하부 PC 중공 기둥(10)의 중공(11)과 연통하는 중공(21)이 중앙부(22)에 형성되고, 중앙부(22)를 중심으로 십자형으로 교차되는 형상으로 구성되며, 각각의 단부에 U자형 후크철근(23)이 돌출되도록 매립되어, 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면에 설치되는 PC 격자보(20);
    PC 격자보(20)의 중공(21)과 연통하는 중공(31)이 내부에 형성된 콘크리트부(32), 콘크리트부(32)에 길이방향으로 매립된 복수의 주철근(33), 주철근(33)을 둘러싸도록 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 콘크리트부(32)에 매립되는 띠철근(34)으로 구성되어 PC 격자보(20) 상면에 설치되는 상부 PC 중공 기둥(30); 및
    양단에 U자형 후크철근(41)이 돌출되도록 구성되어 PC 격자보(20) 사이에 설치되는 PC 중앙보(40);를 포함하여 구성되며,
    하부 PC 중공 기둥(10)과 상부 PC 중공 기둥(30)의 주철근(13,33)은 PC 격자보(20)를 관통하도록 구성되고, 하부 PC 중공 기둥(10)과 PC 격자보(20) 및 상부 PC 중공 기둥(30)의 중공(11,21,31)에는 현장타설 콘크리트(50)가 충전되어 하부 PC 중공 기둥(10)과 PC 격자보(20) 및 상부 PC 중공 기둥(30)이 일체로 접합되며,
    PC 중앙보(40) 단부의 돌출된 U자형 후크철근(41)과 PC 격자보(20) 단부의 돌출된 U자형 후크철근(23)을 서로 겹쳐지도록 설치한 후 현장타설 콘크리트(50)를 타설하여 PC 격자보(20)와 PC 중앙보(40)가 일체로 접합되도록 하되, 현장타설 콘크리트(50)가 PC 중앙보(40)나 PC 격자보(20)의 강성과 강도보다 작은 강성과 강도를 가져 PC 격자보(20)와 PC 중앙보(40)의 연결부에 소성힌지가 생기도록 유도하는 것을 특징으로 하는 일체식 접합부 및 소성힌지 구현이 가능한 PC 구조물.
  5. 제4항에 있어서,
    하부 PC 중공 기둥(10)의 주철근(13)은 하부 PC 중공 기둥(10)의 상면으로 돌출되도록 구성되고,
    상부 PC 중공 기둥(30)의 하단에는 슬리브(35)가 매립되도록 구성되어,
    하부 PC 중공 기둥(10)의 돌출된 주철근(13)이 PC 격자보(20)를 관통하여 상부 PC 중공 기둥(30)의 슬리브(35)에서 연결되는 것을 특징으로 하는 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물.
  6. 제4항에 있어서,
    PC 격자보(20)의 중앙부(22)에는 상하면으로 돌출되도록 주철근 연결철근(24)이 매립되도록 구성되고,
    상부 PC 중공 기둥(30)의 하단과 하부 PC 중공 기둥(10)의 상단에는 각각 슬리브(35,15)가 매립되도록 구성되어,
    PC 격자보(20)의 돌출된 주철근 연결철근(24)이 상부 PC 중공 기둥의 슬리브(35)와 하부 PC 중공 기둥의 슬리브(15)에서 연결되는 것을 특징으로 하는 일체식 접합부 및 소성힌지 위치 조정이 가능한 PC 구조물.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6833263B2 (ja) * 2016-06-28 2021-02-24 西松建設株式会社 柱梁の接合構造および接合部材の製造方法
US10718114B2 (en) * 2017-10-30 2020-07-21 Samsung C&T Corporation High-damping reinforced concrete (RC) lattice beam and substructure using same
KR102012336B1 (ko) * 2017-10-30 2019-08-21 삼성물산 주식회사 고감쇠 rc 격자보 및 이를 이용한 고감쇠 rc 격자보 구조물
CN208918133U (zh) * 2018-07-24 2019-05-31 浙江大学宁波理工学院 一种装配式混凝土梁连接结构
CN109457799A (zh) * 2018-12-11 2019-03-12 上海建工五建集团有限公司 一种预制梁柱核心区的莲藕梁单元及安装方法
CN109653350B (zh) * 2019-01-31 2024-01-19 山东建筑大学 一种混合配筋内埋式低预应力干式梁柱节点及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224581A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Shimizu Corp 中空プレキャスト柱
JP2013019194A (ja) * 2011-07-12 2013-01-31 Taisei Corp プレキャストコンクリート部材の接合構造

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06146399A (ja) * 1992-11-04 1994-05-27 Nippon Splice Sleeve Kk プレキャスト鉄筋コンクリート部材による建物の軸組 構築方法
JPH06322821A (ja) * 1993-05-14 1994-11-22 Kajima Corp 柱・梁接合部構造
KR101078795B1 (ko) 2009-11-27 2011-11-01 (주)케이에이치하우징솔루션스 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합부용 거푸집 및 이를 이용한 건축 시공 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224581A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Shimizu Corp 中空プレキャスト柱
JP2013019194A (ja) * 2011-07-12 2013-01-31 Taisei Corp プレキャストコンクリート部材の接合構造

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