KR101876307B1 - 고유동 시멘트계 재료를 이용한 곡면 프리캐스트 구조부재의 제작을 위한 거푸집 장치 및 이를 이용한 곡면 프리캐스트 구조부재의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 고성능 콘크리트 등과 같이 유동성이 매우 높은 고유동(高流動) 시멘트계 재료(High Fluidity Cementitious Composite)를 이용하여 곡면을 가지는 프리캐스트 구조부재를 제작하기 위한 거푸집 장치와, 이를 이용하여 면을 가지는 프리캐스트 구조부재를 제작하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 탄성을 가지고 굴곡될 수 있는 판부재로 이루어진 탄성판과, 상기 탄성판의 종방향 일측에 결합 구비된 수압부재를 포함하는 탄성덮개를 구비하고 있으며, 본체에 고유동 시멘트계 재료가 타설된 후, 수압부재가 종방향으로 가압력을 받아서 탄성판이 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡됨으로써, 굴곡된 탄성판이 본체에 타설된 고유동 시멘트계 재료에 밀착하여 가압하여 타설된 고유동 시멘트계 재료의 상면을 설계된 하향 곡률이 되도록 만들어서 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 거푸집 장치가 제공되며, 이를 이용하여 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하는 방법이 제공된다.

Description

고유동 시멘트계 재료를 이용한 곡면 프리캐스트 구조부재의 제작을 위한 거푸집 장치 및 이를 이용한 곡면 프리캐스트 구조부재의 제작방법{Method and Mold Apparatus for Manufacturing Curved Surface Precast Structure on the based with High Fluidity Cementitious Composite}

본 발명은 고성능 콘크리트 등과 같이 유동성이 매우 높은 고유동(高流動) 시멘트계 재료(High Fluidity Cementitious Composite)를 이용하여 곡면을 가지는 프리캐스트 구조부재를 제작하기 위한 거푸집 장치와, 이러한 거푸집 장치를 이용하여 곡면을 가지는 프리캐스트 구조부재를 제작하는 방법에 관한 것이다.

터널 콘크리트 라이닝, 격납고 콘크리트 라이닝, 조립식 모듈러 LNG 저장탱크 탱크, 유류 조정조, 액화 화학물 저장탱크 등의 구조물은 그 형상이 실린더 또는 크라운(Crown) 등으로 이루어져 있다는 기하적 특성을 지닌다. 실린더 또는 크라운으로 이루어진 기하적 형상은, 외부에서 전달되는 고정하중과 충격하중에 저항하고 내부에서 발생하는 가스압 및 폭발압에 저항하는 성능을 극대화하기 위해서 적용하게 된다. 최근에는 상기한 기하적 특성을 가지는 구조물을 시공함에 있어서, 곡면을 가지는 아치 형태의 프리캐스트 구조부재를 콘크리트, 모르타르 등과 같은 시멘트계 재료를 이용하여 사전에 제작한 후, 프리캐스트 구조부재를 조립하는 방식이 제안되고 있다. 편의상 특허청구범위를 포함한 본 명세서 전체에서는, 이와 같이 아치 형태로 곡면을 가지도록 시멘트계 재료로 사전 제작된 프리캐스트 구조부재를 편의상 "곡면 프리캐스트 구조부재"라고 약칭한다. 대한민국 등록특허공보 제10-1015611호에는 아치 형태의 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작한 후, 이를 조립하여 아치터널을 시공하는 종래 기술의 일예가 개시되어 있다.

종래에는 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작할 때 일반강도 콘크리트를 이용하였으므로, 그 형상이 곡면으로 이루어진 기학적 특성을 갖더라도 콘크리트 슬럼프가 130mm 이하를 유지할 경우에는 완만한 곡률을 가지도록 제작하는데 큰 어려움이 없었다. 그러나 최근에는 고성능 콘크리트 등과 같은 고성능 및 초고성능 시멘트계 재료(시멘트 복합재료)가 개발되면서 구조부재를 제작하는데 이용되는 재료의 강도와 강성이 극히 향상되고, 그에 따라 기존의 동일한 구조 설계하중에서 두께를 작게 하거나 동일한 두께로 설계하중을 크게 증가시킬 수 있는 기술을 개발되고 있다. 그런데 고성능 및 초고성능 시멘트계 재료는 유동성이 매우 큰 "고유동(高流動)의 특성" 특히, 굳지 않은 고유동 시멘트계 재료가 가지고 있는 자기수평(Self Leveling) 특성을 갖고 있기 때문에, 이러한 재료를 이용하여 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하기 위해서는 완전히 폐합된 거푸집 장치를 사용하지 않고는 설계에서 요구하는 곡면 형상을 가지도록 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작할 수 없다,

완전히 폐합된 거푸집 장치를 이용할 경우에는, 일정한 곡률의 작은 거푸집으로 여러 개를 나누어 제작하고 연결하게 된다. 이 경우 곡면 프리캐스트 구조부재의 일정한 곡면 형상을 유지하기 어렵고, 폐합상태에서 시멘트계 재료가 공극 없이 완전 충전되어 있는 상태의 구조부재를 제작하기도 어렵다. 또한 제작 과정에서는, 고유동 시멘트계 재료의 1회 타설 양은 한 개의 조각난 거푸집만큼만 가능하고 다음으로 또다시 한 개의 거푸집을 조립하고 그만큼의 고유동 시멘트계 재료를 타설해야 하며, 이러한 과정을 소요량의 거푸집 조각 수만큼 반복하여야 한다. 이러한 이유 때문에 전체적인 구조부재를 완성하는데 많은 시간과 노력이 들고 제작과정에서 구조부재의 균질한 품질을 확보하기 어렵고 노무비가 증가되는 등의 문제점이 발생한다. 이러한 사항들이 고유동 시멘트계 재료를 이용하여 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하고 이를 활용하는 것을 어렵게 하고 있다,

대한민국 등록특허공보 제10-1015611호(2011. 02. 17. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 고유동 시멘트계 재료를 활용하여 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하되, 종래 기술과 달리 고유동 시멘트계 재료를 한 번 타설하여 원하는 곡률의 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작할 수 있게 함으로써 종래 기술의 문제점을 해소하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 고유동 시멘트계 재료를 이용하여 하향 굴곡진 상면을 가지는 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하기 위한 거푸집 장치(100)로서, 상면이 개방된 상자형태로 이루어지고 설계된 곡면 프리캐스트 구조부재의 형상에 맞추어서 종방향으로 가면서 곡선형으로 구부러진 타설공간을 가지는 본체(1); 및 상기 본체(1)의 상면을 덮게 되는 탄성덮개(2)를 포함하며; 탄성덮개(2)는, 탄성을 가지고 굴곡될 수 있는 판부재로 이루어진 탄성판(21)과, 상기 탄성판(21)의 종방향 일측에 결합 구비된 수압부재(22)를 포함하며; 본체(1)에서 전,후방측판(12a, 12b)에는 각각 타설된 고유동 시멘트계 재료가 넘치지 않도록 하는 넘침방지판(13)이 조립 결합되어 있으며; 본체(1)에 고유동 시멘트계 재료가 타설되고 본체(1)의 종방향 일측에서 탄성판(21)의 일측 단부가 이동되지 않는 상태에서 수압부재(22)가 종방향으로 가압력을 받아서 탄성판(21)이 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡됨으로써, 굴곡된 탄성판(21)이 본체(1)에 타설된 고유동 시멘트계 재료에 밀착하여 가압하여 타설된 고유동 시멘트계 재료의 상면을 설계된 하향 곡률이 되도록 만들어서 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 거푸집 장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 고유동 시멘트계 재료를 이용하여 하향 굴곡진 상면을 가지는 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하는 방법으로서, 상면이 개방된 상자형태로 이루어지고 설계된 곡면 프리캐스트 구조부재의 형상에 맞추어서 종방향으로 가면서 곡선형으로 구부러진 타설공간을 가지는 본체(1); 및 상기 본체(1)의 상면을 덮게 되는 탄성덮개(2)를 포함하며; 탄성덮개(2)는, 탄성을 가지고 굴곡될 수 있는 판부재로 이루어진 탄성판(21)과, 상기 탄성판(21)의 종방향 일측에 결합 구비된 수압부재(22)를 포함하며; 본체(1)에서 전,후방측판(12a, 12b)에는 각각 타설된 고유동 시멘트계 재료가 넘치지 않도록 하는 넘침방지판(13)이 조립 결합되어 있는 구성의 거푸집 장치(100)를 이용하는데; 본체(1)를 설치하고, 본체(1)에 고유동 시멘트계 재료를 타설하고, 본체(1)의 종방향 일측에서 탄성판(21)의 일측 단부가 이동되지 않도록 탄성덮개(2)를 설치하여 본체(1)의 상면을 덮은 상태에서, 수압부재(22)에 종방향으로 가압력을 가함으로써, 탄성판(21)이 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡시켜서, 굴곡된 탄성판(21)에 의해 본체(1)에 타설된 고유동 시멘트계 재료가 밀착 가압되도록 하여, 타설된 고유동 시멘트계 재료의 상면이 설계된 하향 곡률이 되도록 만드는 것을 특징으로 하는 고유동 시멘트계 재료를 이용한 곡면 프리캐스트 구조부재의 제작방법이 제공된다.

이러한 본 발명에 따른 거푸집 장치, 및 이를 이용하여 고유동 시멘트계 재료로 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하는 방법에 있어서, 본체(1)는, 바닥판(10), 종방향 양측에 각각 위치하는 좌측판(11a)과 우측판(11b), 및 횡방향 양측에 각각 위치하는 전방측판(12a)과 후방측판(12b)을 포함하며; 본체(1)에서 우측판(11b)의 상단에는, 탄성덮개(2)를 이루는 탄성판(21)의 우측단부가 끼워져서 고정되는 맞물림 고정부재(25)가 고정 설치되어 있으며; 본체(1)에서 좌측판(11a)의 상단에는, 수압부재(22)에 종방향으로 가압력을 가하게 되는 가압변형장치(24)가 구비되고, 가압변형장치(24)는, 외측방향으로 연장되며 좌측판(11a)의 상단에 일체로 설치된 거치선반(240)과, 상기 거치선반(240) 위에 고정 설치되는 반력대(241)를 포함하며, 탄성덮개(2)가 본체(1)의 상면을 덮을 때, 탄성판(21)의 종방향 우측 단부는 맞물림 고정부재(25)에 결합되고, 수압부재(22)는 반력대(241)와 종방향 간격을 두고 거치선반(240) 위에 놓이는 구성을 가질 수 있다.

특히, 이 경우, 회전샤프트(242)의 일측이 반력대(241)를 관통 삽입한 후, 수압부재(22)에 형성된 삽입공(220)에 삽입되는데, 회전샤프트(242)의 나사산이 형성된 단부는 수압부재(22)의 삽입공(220)에 나사 결합된 상태로 삽입되어; 회전샤프트(242)의 회전에 의해 수압부재(22)가 종방향으로 이동하게 되어 탄성판(21)이 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡되는 구성을 가질 수도 있고, 이와 달리, 수압부재(22)와 반력대(241) 사이에 잭장치(29)가 배치되어, 잭장치(29)가 신장함에 따라 수압부재(22)가 종방향으로 이동하게 되어 탄성판(21)이 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡되는 구성을 가질 수도 있다.

더 나아가, 본 발명에서 맞물림 고정부재(25)는 횡방향으로 바라본 단면이 한글 ㄷ자 형상을 가지며, ㄷ자 형상에서 개방된 부분이 좌측판(11a)을 향하도록 우측판(11b)의 상단에 고정 설치되며; 탄성덮개(2)가 본체(1)의 상면을 덮을 때 탄성판(21)의 종방향 우측 단부는 맞물림 고정부재(25)에 ㄷ자로 개방된 부분에 삽입되는 구성을 가질 수도 있고, 탄성판(21)이 굴곡된 상태에서, 고정스톱퍼(210)가 넘침방지판(13)의 내면에 돌출되도록 설치되어, 고정스톱퍼(210)의 연직하면이 탄성판(21)의 상면에 밀착됨으로써 탄성판(21)이 상향으로 들리는 것이 방지되는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명에 의하면, 고유동 시멘트계 재료, 특히 슬럼프플로가 550mm 이상의 고유동 및 초유동 시멘트계 재료를 이용하여 하향 굴곡된 곡면을 가지는 아치 형태의 곡면 프리캐스트 구조부재를 설계에 부합되는 형상으로 매우 용이하게 제작할 수 있게 된다.

특히, 종래 기술에서는 상부 거푸집 조각 조립과 고유동 시멘트계 재료 타설을 여러 차례 반복해야 하는 비효율성이 있었으나, 본 발명에서는 고유동 시멘트계 재료를 한 번만 타설하고 한 번의 탄성덮개의 설치만으로도 설계된 곡률의 곡면을 가지는 곡면 프리캐스트 구조부재를 용이하게 제작할 수 있게 되므로, 그만큼 시공효율이 향상되고 공기 단축은 물론이고 제작비도 절감할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명에 따른 거푸집 장치에 구비된 본체의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명에 따른 거푸집 장치의 개략적인 조립 사시도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 1 및 도 2에 도시된 거푸집 장치를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 6은 판형태의 가이드 부재가 거치선반의 횡방향 양측에 각각 설치되어 있는 것을 보여주는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 거푸집 장치에 대한 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 4의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향으로의 단면도이다.
도 8은 도 4의 화살표 B-B에 따른 개략적인 횡방향으로의 단면도이다.
도 9는 도 8의 원 C부분의 개략적인 확대도이다.
도 10은 도 8의 원 D부분의 개략적인 확대도이다.
도 11은 본체 내에 고유동 시멘트계 재료가 타설된 상태를 보여주는 도 8에 대응되는 개략적인 횡방향으로의 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 상태에 후속하여 탄성덮개가 종방향으로 가압되면서 굴곡되는 상태를 보여주는 개략적인 횡방향으로의 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향 반단면 사시도이다.
도 14는 본 발명의 거푸집 장치에서 고정스톱퍼를 더 설치하는 것을 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 반단면 사시도이다.
도 15는 수압부재를 잭장치로 가압하는 구성을 가지는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 4에 대응되는 개략적인 횡방향 반단면 사시도이다.
도 16은 도 15의 원 K부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 17은 도 15의 상태에서 잭장치의 신장에 의해 수압부재가 종방향으로 이동한 상태를 보여주는 도 15에 대응되는 개략적인 확대도이다.

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.

도 1에는 본 발명에 따른 거푸집 장치(100)에 구비된 본체(1)의 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 2 내지 도 3에는 각각 본 발명에 따른 거푸집 장치(100) 전체의 개략적인 분해 사시도가 바라보는 방향을 달리하여 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에는 각각 도 1 및 도 2에 도시된 거푸집 장치(100)를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 조립 사시도가 도시되어 있다. 도 7에는 도 4의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향으로의 반단면 사시도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 4의 화살표 B-B에 따른 개략적인 횡방향으로의 단면도가 도시되어 있다. 도 9에는 맞물림 고정부재(25)에 탄성판(21)의 우측단부가 끼워져 있는 상태를 상세히 보여주는 도 8의 원 C부분의 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 10에는 가압변형장치(24)와 수압부재(22)가 결합되어 있는 상태를 상세히 보여주는 도 8의 원 D부분의 개략적인 확대도가 도시되어 있다.

특허청구범위를 포함한 본 명세서에서, "종방향"은 곡면 프리캐스트 구조부재가 굴곡되면서 연장되는 방향 즉, 도 2에서 화살표 X-X 방향을 의미하며, "횡방향"은 종방향과 수평하게 직교하는 방향 즉, 도 2에서 화살표 Y-Y 방향을 의미한다. 그리고 "두께방향"은 곡면 프리캐스트 구조부재의 두께 방향을 의미한다. 따라서 "좌측" 및 "우측"은 종방향으로의 양측 각각을 의미하며, "전방측" 및 "후방측"은 횡방향으로의 양측 각각을 의미한다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 거푸집 장치(100)는, 상면이 개방된 상자형태로 이루어지고 설계된 곡면 프리캐스트 구조부재의 형상에 맞추어서 종방향으로 가면서 곡선형으로 구부러진 타설공간을 가지는 본체(1)와, 상기 본체(1)의 상면을 덮게 되는 탄성덮개(2)를 포함하는 구성을 가진다. 본체(1)를 구성하는 각각의 판(板)과 탄성덮개(2)의 탄성판(21)에서 시멘트계 재료와 직접 접하게 되는 면을 "내면(內面)"이라고 기재하며, 이와 반대되는 면은 "외면(外面)"이라고 기재한다.

구체적으로 본체(1)는, 바닥판(10), 종방향 양측에 각각 위치하는 좌측판(11a)과 우측판(11b), 및 횡방향 양측에 각각 위치하는 전방측판(12a)과 후방측판(12b)을 포함하고 있어서 상면이 개방된 상자형태로 이루어지고 설계된 곡면 프리캐스트 구조부재의 형상에 맞추어서 종방향으로 가면서 아래로 구부러진 아치형 즉, 곡선형 타설공간을 가지고 있다. 본체(1)에서 우측판(11b)의 상단에는, 탄성덮개(2)를 이루는 탄성판(21)의 우측단부가 끼워져서 종방향으로 이동하지 못하도록 고정되는 맞물림 고정부재(25)가 고정 설치되어 있다. 맞물림 고정부재(25)는 횡방향으로 바라본 단면이 한글 ㄷ자 형태를 가지는 것으로서, 우측판(11b)의 상단에 용접 등의 방법에 의해 고정 설치될 수 있는데, 이 때 ㄷ자 형상에서 개방된 부분이 좌측판(11a)을 향하도록 된다. 이와 같이 맞물림 고정부재(25)가 ㄷ자 형상을 가지고 있게 되면, 탄성판(21)의 종방향 우측 단부를 이동되지 못하도록 맞물림 고정부재(25)에 결합할 때, 탄성판(21)의 종방향 우측 단부를 맞물림 고정부재(25)에 ㄷ자로 개방된 부분에 삽입하기만 하면 충분하므로, 탄성판(21)의 종방향 우측 고정 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

맞물림 고정부재(25)는 횡방향으로 우측판(11b)의 전체 길이만큼 길게 연장될 수도 있지만, 도면에 도시된 것처럼, 횡방향으로 소정 길이를 가질 수 있으며, 복수개로 구비될 수 있다. 맞물림 고정부재(25)가 설치된 측판의 반대쪽 측판 즉, 도면에서 좌측판(11a)의 상단에는 가압변형장치(24)가 일체로 구비되어 있다. 도면에 도시된 실시예에서 가압변형장치(24)는, 우측판(11b)을 향하는 방향과 반대되는 방향(외측방향)으로 연장되며 좌측판(11a)의 상단에 일체로 설치된 거치선반(240)과, 상기 거치선반(240) 위에 고정 설치되는 반력대(241)를 포함하여 구성되어 있다. 반력대(241)는 후술하는 것처럼 탄성덮개(2)를 가압할 때의 반력을 지지하는 부재이다. 도면에 도시된 실시예에서, 반력대(241)는 횡방향으로 길게 연장된 빔 형태의 부재로 이루어져서 거치선반(240)에 일체로 결합되어 있다. 반력대(241)에는, 회전샤프트(242)가 관통 삽입되어 장착된다. 회전샤프트(242)의 외측 단부에는 사람이 회전샤프트(242)를 회전시킬 수 있는 회전 손잡이(243)가 구비되어 있다.

한편, 본체(1)에서 전방측판(12a)과 후방측판(12b)은, 제작하려는 곡면 프리캐스트 구조부재의 형상에 맞추어서, 곡면 프리캐스트 구조부재의 연직두께에 해당하는 폭을 가지고 있으며 전,후방측판(12a, 12b)의 상단 가장자리는 하향으로 볼록한 곡선을 이루고 있는 판부재이다. 본체(1)에 타설된 고유동 시멘트계 재료가 전,후방측판(12a, 12b)의 상단 가장자리로 넘치지 않도록, 전,후방측판(12a, 12b)의 각각에는 넘침방지판(13)이 조립 결합된다. 넘침방지판(13)은, 전,후방측판(12a, 12b)의 각각에서 곡선형 상단 가장자리 위쪽에서부터 좌,우측판(11a, 11b)의 상단까지의 연직높이에서 비어 있는 측면을 가로막게 되는 부재이다. 따라서 넘침방지판(13)은 좌,우측판(11a, 11b)의 상단 높이까지 또는 그보다 더 높게 연장된 상태로 전,후방측판(12a, 12b)의 각각에 설치된다. 도면에 도시된 실시예의 경우에는, 넘침방지판(13)이 조립 결합된 상태에서 본체(1)를 횡방향으로 바라보았을 때, 본체(1)의 상단이 수평면을 이루고 있지만, 도시된 실시예와 달리 넘침방지판(13)은 좌,우측판(11a, 11b)의 상단 높이 이상으로 더 연장될 수도 있다.

도면에 도시된 실시예에서는 넘침방지판(13)을 추후 용이하게 분리하여 제거할 수 있도록, 연결판(130)과 볼트체결 구조를 이용하여 넘침방지판(13)을 전,후방측판(12a, 12b)에 조립 결합하였다. 즉, 전,후방측판(12a, 12b)의 상단에서 전,후방측판(12a, 12b)에 연속하여 넘침방지판(13)을 배치한 후, 연결판(130)을 전,후방측판(12a, 12b)과 넘침방지판(13)에 걸쳐서 외면에 배치하고, 볼트(131)를 전,후방측판(12a, 12b) 및 넘침방지판(13)과 연결판(130)에 관통시킨 후 너트를 체결하는 방식으로 넘침방지판(13)을 전,후방측판(12a, 12b)에 조립 결합하고 있는 것이다. 연결판(130)의 설치 개수와 위치는, 곡면 프리캐스트 구조부재의 크기에 따라 고유동 시멘트계 재료로부터 작용하는 측압을 고려하여 정한다. 넘침방지판(13)을 전,후방측판(12a, 12b)에 용이하게 분리하여 제거할 수 있는 형태로 조립 결합하는 구조 및 방식은 이에 한정되지 아니한다.

탄성덮개(2)는 본체(1)의 개방되어 있는 상면을 덮어서, 곡면 프리캐스트 구조부재의 하향 굴곡된 상면을 성형하게 되는 부재로서, 하나의 판 또는 이음매 없는 용접으로 연결된 스프링 강판, FRP 판 등과 같이 탄성을 가지고 있으며 굴곡될 수 있는 재질로 이루어진 탄성판(21)과, 상기 탄성판(21)의 일단에 일체로 구비되어 종방향으로의 가압력을 받게 되는 수압(水壓)부재(22)를 포함하는 구성을 가지고 있다. 도면에 도시된 실시예에서 수압부재(22)는 횡방향으로 길게 연장된 빔 부재로 이루어져 있고, 수압부재(22)에는 종방향으로 삽입공(220)이 형성되어 있다. 탄성판(21)의 외면에는 탄성덮개(2)를 인양하고 하강하는 등의 취급 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 양중고리(28)가 구비될 수 있다. 도 1 내지 도 5에서는 양중고리(28)를 도시하였으나, 도 7부터는 편의상 양중고리(28)의 도시를 생략하였다. 본 발명에서 탄성판(21)의 두께 및 크기, 맞물림 고정부재(25)의 재질 및 크기, 그리고 양중고리(28)의 위치 및 개수 등은 고유동 시멘트계 재료로 제작하고자 하는 곡면 프리캐스트 구조부재의 크기와 중량에 따라 결정한다.

탄성덮개(2)를 본체(1)에 조립 설치하는 과정을 설명하면, 우선 도면에 도시된 것처럼 양중고리를 이용하여 탄성판(21)을 인양하여, 탄성판(21)의 종방향 우측 단부를 ㄷ자 형상을 가지는 맞물림 고정부재(25)의 개방된 부분에 끼우고 수압부재(22)를 거치선반(240)에 올려놓는다.

이 때, 수압부재(22)는 반력대(241)와 나란하게 위치하게 되며, 거치선반(240) 위에서 종방향으로 이동이 가능한 상태에 있게 된다. 수압부재(22)를 거치선반(240)에 놓을 때, 반력대(241)를 관통해온 회전샤프트(242)의 단부를 수압부재(22)의 삽입공(220)에 삽입한다. 필요에 따라서는 거치선반(240)에서 횡방향 양측으로는 수압부재(22)가 횡방향으로 이동하는 것을 방지하고 수압부재(22)가 종방향으로 가이드되면서 이동될 수 있게 만들기 위한 가이드 부재가 돌출된 상태로 구비될 수 있다. 도 6에는 판형태의 가이드 부재(220)가 거치선반(240)의 횡방향 양측에 각각 설치되어 있는 것을 보여주는 도 4에 대응되는 거푸집 장치에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 이와 같이 가이드 부재(220)가 구비되어 있는 경우, 수압부재(22)의 횡방향 이동이 방지됨과 동시에 수압부재(22)가 종방향으로 이동할 때, 수압부재(22)의 횡방향 양측이 가이드 부재(220)에 밀착한 상태로 이동할 수 있게 되어 수압부재(22)가 원활하게 그리고 비틀림 없이 안정적으로 이동할 수 있게 되는 유리한 효과가 발휘된다. 가이드 부재(220)의 형태는 판(板)부재에 한정되지 않고 다양하게 변화될 수 있다.

위와 같은 방식으로 탄성덮개(2)를 설치하기 전에 본체(1)의 내부에는 고유동 시멘트계 재료를 타설한다. 이 때, 고유동 시멘트계 재료는, 제작하고자 하는 곡면 프리캐스트 구조부재의 체적만큼 타설한다. 즉, 제작하고자 하는 곡면 프리캐스트 구조부재의 체적을 미리 산정하고, 산정된 체적만큼의 양으로 고유동 시멘트계 재료를 타설하는 것이다.

도 11에는 본체(1) 내에 고유동 시멘트계 재료(200)가 타설된 상태를 보여주는 도 8에 대응되는 개략적인 횡방향으로의 단면도가 도시되어 있다. 도 12에는 도 11에 도시된 상태에 후속하여 탄성덮개(2)가 종방향으로 가압되면서 굴곡되는 상태를 보여주는 개략적인 횡방향으로의 단면도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 12에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향 반단면 사시도가 도시되어 있다.

본체(1)는 하향 굴곡된 형상을 가지고 있고, 고유동 시멘트계 재료는 자기수평 특성을 가지고 있으므로, 본체(1)에 고유동 시멘트계 재료가 타설되면 고유동 시멘트계 재료의 타설된 상면은 대체적으로 수평선을 이루게 되는데, 본체(1)의 중앙에서 고유동 시멘트계 재료의 타설 높이는 전,후방측판(12a, 12b)의 상단 이상이 된다. 그러나 본 발명에서는 전,후방측판(12a, 12b)의 각각에는 넘침방지판(13)이 조립 설치되어 있으므로, 전,후방측판(12a, 12b)의 상단 가장자리가 하향 굴곡되어 중앙부분에서 전,후방측판(12a, 12b)의 상단 가장자리 높이가, 고유동 시멘트계 재료의 타설 높이보다 낮더라도 즉, 고유동 시멘트계 재료가 중앙부분에서 전,후방측판(12a, 12b)의 상단 가장자리 높이보다 더 높게 타설되더라도 고유동 시멘트계 재료가 본체(1) 밖으로 넘치지는 않는다.

고유동 시멘트계 재료가 타설된 상태에서 상기한 바와 같이 탄성판(21)의 종방향 우측 단부를 ㄷ자 형상을 가지는 맞물림 고정부재(25)의 개방된 부분에 끼우고 수압부재(22)를 거치선반(240)에 올려놓게 된다. 이 때, 도 10에 상세히 도시된 것처럼, 가압변형장치(24)에서 회전샤프트(242)가 반력대(241)를 관통 삽입하여 설치되는데, 반력대(241)를 관통한 회전샤프트(242)의 단부는 수압부재(22)에 형성된 삽입공(220)에 삽입된다.

도면에 도시된 실시예의 경우, 회전샤프트(242)는 반력대(241)에 삽입된 위치를 고수한 채로 회전하도록 반력대(241)에 관통 삽입되어 있다. 그리고 도면에 도시된 실시예에서 회전샤프트(242)의 단부에는 나사산이 형성되어 있고, 수압부재(22)에 형성된 삽입공(220)의 내면에는 나사부가 형성되어 있어서, 회전샤프트(242)의 나사산이 형성된 단부는 수압부재(22)의 삽입공(220)에 나사 결합된 상태로 삽입된다.

따라서, 위와 같은 형태로 탄성덮개(2)를 설치한 후, 잠금 손잡이(243)를 회전시키게 되면 회전샤프트(242)가 회전하게 되고, 회전샤프트(242)의 나사산과 수압부재(22)의 삽입공(220) 간의 나사 결합에 의해 수압부재(22)는 거푸집 장치선반(24)에 놓인 상태에서 종방향으로 가압되면서 밀려가게 된다. 즉, 수압부재(22)에는 가압력이 작용하게 되고 그에 따라 수압부재(22)가 종방향으로 타측을 향하여 이동하게 되는 것이다. 회전샤프트(242)는, 잠금 손잡이(243)를 이용한 수작업에 의해 회전될 수도 있지만, 전동모터 등과 같은 동력장치에 의해 회전될 수도 있다.

탄성판(21)의 종방향 우측 단부는 맞물림 고정부재(25)에 끼워져서 종방향 이동이 불가능한 상태이므로, 탄성판(21)의 종방향 좌측 단부에 구비된 수압부재(22)가 위에서 설명한 것처럼 종방향으로 이동하게 되면, 탄성판(21)은 가압력에 의해 하향 굴곡되도록 변형된다. 본체(1)에는 고유동 시멘트계 재료가 타설되어 굳지 않은 상태로 존재하고 있으므로, 탄성판(21)이 하향 굴곡되면서 고유동 시멘트계 재료를 가압하게 되고, 이렇게 고유동 시멘트계 재료가 탄성판(21)에 의해 가압되면서 본체(1)의 중앙부분에 있던 고유동 시멘트계 재료는 종방향 양측으로 고르게 밀려가게 된다. 탄성판(21)의 굴곡된 형상이 전,후방측판(12a, 12b)의 상단 가장자리에 일치하게 될 때까지 수압부재(22)는 종방향 이동하게 되며, 이러한 상태에서는 본체(1)에 채워져 있던 고유동 시멘트계 재료는 중앙부분은 물론이고 종방향 양측으로 고르게 분포되면서 고유동 시멘트계 재료가 탄성판(21)의 내면에 밀착하게 된다. 따라서 설계된 곡면 프리캐스트 구조부재의 상면 형상을 가지도록 탄성판(21)에 의한 성형이 이루어지게 된다. 즉, 설계된 형상에 맞는 곡률을 가지도록 하향 아치형태로 구부러진 탄성판(21)에 의해, 본체(1)에 채워진 고유동 시멘트계 재료가 눌리면서 고르게 분포되고, 그에 따라 설계된 형상으로 곡면 프리캐스트 구조부재의 하향으로 굴곡된 곡면이 형성되는 것이다.

탄성판(21)이 설계된 곡률을 가지도록 굴곡된 상태를 안정되게 지속적으로 유지할 수 있도록, 필요에 따라서는 탄성판(21)의 굴곡된 위치를 고정시키는 고정스톱퍼(210)를 설치할 수 있다. 도 14에는 본 발명의 거푸집 장치(100)에서 고정스톱퍼(210)를 더 설치하는 것을 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있다. 도 14에 도시된 것처럼 탄성판(21)이 설계된 하향 곡률을 가지도록 굴곡된 상태에서, 고정스톱퍼(210)의 연직하면이 탄성판(21)의 상면에 밀착되어 탄성판(21)이 상향으로 들리는 것을 방지되도록 고정스톱퍼(210)를 넘침방지판(13)의 내면에 돌출되도록 설치할 수 있는 것이다. 고정스톱퍼(210)는 제거가 용이하도록 접착이나 나사 결합 등의 방식으로 넘침방지판(13)의 내면에 조립 설치하는 것이 바람직하며, 고정스톱퍼(210)는 2개의 넘침방지판(13) 내면에 모두 설치되는 것이 바람직하다. 고정스톱퍼(210)를 절곡가능한 재료로 만들어서 미리 넘침방지판(13)의 내면에 설치해둔 상태에서 탄성판(21)이 휨변형될 때, 탄성판(21)이 고정스톱퍼(210)를 변형시키면서 고정스톱퍼(210)를 타넘어가게 되고, 탄성판(21)이 타넘어간 후에 고정스톱퍼(210)가 다시 원상복귀되도록 구성함으로써, 탄성판(21)이 상향으로 들리는 것이 고정스톱퍼(210)에 의해 방지되도록 할 수도 있다.

한편 위의 실시예에서는 탄성판(21)을 설계된 곡률을 가지도록 하향 굴곡시키기 위하여 수압부재(22)를 종방향으로 이동시킴에 있어서, 가압변형장치(24)에 회전샤프트를 설치하여 회전샤프트의 나사결합 및 회전에 의한 가압력을 이용하였지만, 수압부재(22)의 종방향 이동을 위한 가압력을 수압부재(22)에 가하는 방식은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에서 수압부재(22)에 종방향 가압력을 가하기 위하여 좌측판(11a)의 상단에 구비되는 가압변형장치(24)는, 상기한 회전샤프트를 이용한 방식에 한정되지 않는 것이다.

도 15에는 잭장치(248)를 이용하여 수압부재(22)를 종방향으로 밀어주는 구성을 가지는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 4에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 16에는 도 15의 원 K부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있으며, 도 17에는 도 15의 상태에서 잭장치(29)의 신장에 의해 수압부재(22)가 종방향으로 이동한 상태를 보여주는 도 15에 대응되는 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 도 15 내지 도 17에 예시된 것처럼 거치선반(240) 위에 수압부재(22)를 종방향으로 간격을 두고 반력대(241)와 나란하게 위치시키고, 반력대(241)와 수압부재(22) 사이에 신축 가능한 잭장치(29)를 설치한 후, 잭장치(29)를 신장시킴으로써 수압부재(22)를 반력대(241)로부터 멀어지도록 밀어서 가압하는 방식을 이용할 수도 있다. 더 나아가 본 발명에서 수압부재(22)가 종방향으로 이동하도록 가압력을 가하는 방식은 위에서 예시한 회전샤프트를 이용한 것이나 잭장치를 이용한 것에 한정되지 아니하며, 기타 다양한 방식을 이용할 수도 있다.

타설된 고유동 시멘트계 재료의 양생이 완료되면, 수압부재(22)의 가압 상태를 해제하여 탄성판(21)이 곡면 프리캐스트 구조부재의 구부러진 상면으로부터 분리되도록 한 후, 수압부재(22)의 제거, 본체(1)의 해체 등의 작업을 통해 곡면 프리캐스트 구조부재의 제작을 완료한다.

위에서 설명한 본 발명에 따른 거푸집 장치(100)에 의하면, 하향으로 구부러진 곡면으로 이루어진 상면을 가지는 곡면 프리캐스트 구조부재를, 고유동 시멘트계 재료에 의해 매우 용이하게 제작할 수 있게 된다.

1: 본체
2: 덮개부재
21: 탄성판
22: 수압부재

Claims (8)

1. 고유동 시멘트계 재료를 이용하여 하향 굴곡진 표면을 가지는 곡면 프리캐스트 구조부재를, 하향 굴곡진 표면이 상면에 해당하는 상태로 제작하기 위한 거푸집 장치로서,
   바닥판, 종방향 양측에 각각 위치하는 좌측판과 우측판, 및 횡방향 양측에 각각 위치하는 전방측판과 후방측판을 포함하고 있어서 상면이 개방된 상자형태로 이루어지고 설계된 곡면 프리캐스트 구조부재의 형상에 맞추어서 종방향으로 가면서 곡선형으로 구부러진 타설공간을 가지는 본체; 및 상기 본체의 상면을 덮게 되는 탄성덮개를 포함하며;
   탄성덮개는, 탄성을 가지고 굴곡될 수 있는 판부재로 이루어진 탄성판과, 횡방향으로 연장된 빔 부재로 이루어져서 상기 탄성판의 종방향 일측에 결합 구비된 수압부재를 포함하며;
   본체에서 전,후방측판에는, 각각의 곡선형 상단 가장자리 위쪽에서부터 좌,우측판의 상단까지의 연직높이 사이의 비어 있는 측면을 가로막아서, 본체의 타설공간에서 고유동 시멘트계 재료가 전,후방측판의 상단 가장자리 높이보다 전,후방측판의 중앙부분에 더 높게 타설되더라도, 고유동 시멘트계 재료가 전, 후방측판 밖으로 넘치지 않도록 하는 넘침방지판이 조립 결합되어 있으며;
   본체에 고유동 시멘트계 재료가 타설되고 본체의 종방향 일측에서 탄성판의 일측 단부가 이동되지 않는 상태에서 수압부재가 종방향으로 가압력을 받아서 탄성판이 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡됨으로써, 굴곡된 탄성판이 본체에 타설된 고유동 시멘트계 재료에 밀착하여 가압하여 타설된 고유동 시멘트계 재료의 상면을 설계된 하향 곡률이 되도록 만들어서 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하게 되는데;
   본체에서 우측판의 상단에는, 탄성덮개를 이루는 탄성판의 우측단부가 끼워져서 고정되는 맞물림 고정부재가 고정 설치되어 있으며;
   본체에서 좌측판의 상단에는, 수압부재에 종방향으로 가압력을 가하게 되는 가압변형장치가 구비되어 있는데;
   가압변형장치는, 외측방향으로 연장되며 좌측판의 상단에 일체로 설치된 거치선반과, 횡방향으로 연장된 빔 부재로 이루어져서 상기 거치선반 위에 일체로 결합 설치되는 반력대와, 수압부재의 횡방향 이동을 방지하고 수압부재가 종방향으로 가이드되면서 이동되도록 판형태로 이루어져서 거치선반의 횡방향 양측에 각각 설치되는 가이드 부재를 포함하며;
   탄성덮개가 본체의 상면을 덮을 때, 탄성판의 종방향 우측 단부는 맞물림 고정부재에 결합되고, 수압부재는 반력대와 종방향 간격을 두고 나란하게 거치선반 위에 놓이며, 수압부재와 반력대 사이에 잭장치가 배치되어, 잭장치가 신장함에 따라 수압부재는, 횡방향 양측이 가이드 부재에 밀착한 상태로 종방향으로 이동하게 되어 탄성판이 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡되며;
   탄성판이 굴곡된 상태에서, 고정스톱퍼가 넘침방지판의 내면에 돌출되도록 설치되어, 탄성판이 휨변형되면서 탄성판이 고정스톱퍼를 타넘어가고, 탄성판이 고정스토퍼를 타넘어간 후에는 탄성판의 상면이 고정스톱퍼의 연직하면에 밀착됨으로써 탄성판이 상향으로 들리는 것이 방지되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 거푸집 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   맞물림 고정부재는 횡방향으로 바라본 단면이 한글 ㄷ자 형상을 가지며, ㄷ자 형상에서 개방된 부분이 좌측판을 향하도록 우측판의 상단에 고정 설치되며;
   탄성덮개가 본체의 상면을 덮을 때 탄성판의 종방향 우측 단부는 맞물림 고정부재에 ㄷ자로 개방된 부분에 삽입되는 것을 특징으로 하는 거푸집 장치.
   
5. 삭제
6. 고유동 시멘트계 재료를 이용하여 하향 굴곡진 상면을 가지는 곡면 프리캐스트 구조부재를 제작하는 방법으로서,
   바닥판, 종방향 양측에 각각 위치하는 좌측판과 우측판, 및 횡방향 양측에 각각 위치하는 전방측판과 후방측판을 포함하고 있어서 상면이 개방된 상자형태로 이루어지고 설계된 곡면 프리캐스트 구조부재의 형상에 맞추어서 종방향으로 가면서 곡선형으로 구부러진 타설공간을 가지는 본체; 및 상기 본체의 상면을 덮게 되는 탄성덮개를 포함하며; 탄성덮개는, 탄성을 가지고 굴곡될 수 있는 판부재로 이루어진 탄성판과, 횡방향으로 연장된 빔 부재로 이루어져서 상기 탄성판의 종방향 일측에 결합 구비된 수압부재를 포함하며; 본체에서 전,후방측판에는, 각각의 곡선형 상단 가장자리 위쪽에서부터 좌,우측판의 상단까지의 연직높이 사이의 비어 있는 측면을 가로막아서, 본체의 타설공간에서 고유동 시멘트계 재료가 전,후방측판의 상단 가장자리 높이보다 전,후방측판의 중앙부분에 더 높게 타설되더라도, 고유동 시멘트계 재료가 전, 후방측판 밖으로 넘치지 않도록 하는 넘침방지판이 조립 결합되어 있고; 본체에서 우측판의 상단에는, 탄성덮개를 이루는 탄성판의 우측단부가 끼워져서 고정되는 맞물림 고정부재가 고정 설치되어 있으며; 본체에서 좌측판의 상단에는, 수압부재에 종방향으로 가압력을 가하게 되는 가압변형장치가 구비되어 있는데; 가압변형장치는, 외측방향으로 연장되며 좌측판의 상단에 일체로 설치된 거치선반과, 횡방향으로 연장된 빔 부재로 이루어져서 상기 거치선반 위에 일체로 결합 설치되는 반력대와, 수압부재의 횡방향 이동을 방지하고 수압부재가 종방향으로 가이드되면서 이동되도록 판형태로 이루어져서 거치선반의 횡방향 양측에 각각 설치되는 가이드 부재를 포함하는 구성의 거푸집 장치를 이용하는데;
   본체를 설치하고, 본체에 고유동 시멘트계 재료를 타설하고, 본체의 종방향 일측에서 탄성판의 일측 단부가 이동되지 않도록 탄성덮개를 설치하되, 탄성판의 종방향 우측 단부를 맞물림 고정부재에 결합하고, 수압부재를 반력대와 종방향 간격을 두고 나란하게 거치선반 위에 놓고, 수압부재와 반력대 사이에 잭장치를 배치하여 잭장치를 신장시켜서, 수압부재의 횡방향 양측이 가이드 부재에 밀착한 상태로 수압부재를 종방향으로 이동시켜서 탄성판을 설계된 곡률을 가지도록 하향으로 굴곡시켜서, 굴곡된 탄성판에 의해 본체에 타설된 고유동 시멘트계 재료가 밀착 가압되도록 하여, 타설된 고유동 시멘트계 재료의 상면이 설계된 하향 곡률이 되도록 만들고;
   탄성판이 굴곡된 상태에서, 고정스톱퍼를 넘침방지판의 내면에 돌출되도록 설치하여 고정스톱퍼의 연직하면이 굴곡된 상태의 탄성판의 상면에 밀착되게 만들어서 탄성판이 상향으로 들리는 것이 방지된 상태로 고유동 시멘트계 재료를 양생시키는 것을 특징으로 하는 고유동 시멘트계 재료를 이용한 곡면 프리캐스트 구조부재의 제작방법.
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