KR101903286B1 - 철근콘크리트 프레임의 내진 보강용 pc 벽 패널, 그 제조방법 및 이를 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법 - Google Patents

철근콘크리트 프레임의 내진 보강용 pc 벽 패널, 그 제조방법 및 이를 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법 Download PDF

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Abstract

철근콘크리트 프레임의 내진 보강용 PC 벽 패널, 그 제조방법 및 이를 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 철근콘크리트 기둥 및 보로 구성되는 철근콘크리트 프레임의 개방공간에 설치하여 내진 보강하기 위한 PC 벽 패널에 있어서, 상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 측면에 밀착되는 수직부를 포함하고, 상기 수직부에는 상기 철근콘크리트 기둥에 고정되는 앵커부재의 삽입을 위한 복수의 결합공이 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널이 제공될 수 있다.

Description

철근콘크리트 프레임의 내진 보강용 PC 벽 패널, 그 제조방법 및 이를 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법{Seismic retrofit PC wall panel for RC frame, Manufacturing method thereof, and Construction method of Seismic retrofit structure of RC frame using PC wall panel}
본 발명은 창호 등을 위한 개구부를 자연적으로 형성하여 개방 면적을 최대한 확보하면서도 기존 철근콘크리트 프레임과의 결합이 용이하고, 효율적인 응력 전달로 내진 성능을 극대화할 수 있는 철근콘크리트 프레임의 내진 보강용 PC 벽 패널, 그 제조방법 및 이를 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법에 대한 것이다.
내진 설계가 도입된 1988년 이전에 지어진 건물이나 내진 설계 규정이 적용되지 않았던 기존의 저층 건축물은 내진 보강이 필요하다. 특히, 최근 지진의 발생 횟수 및 진도가 증가함에 따라 학교 건물과 같이 많은 인원이 이용하는 공공건축물은 내진 보강이 시급하다.
종래에는 도 1과 같이 강판 등의 보강재로 철근콘크리트 구조물을 브레이싱 보강하는 보강공법이 많이 개발되었다. 그러나, 보강재와 철근콘크리트 구조물 사이의 접합부분이 취약해 내진 성능이 떨어지고, 보강재와 창호의 간섭으로 개방감이 떨어져 사용성이 저하되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 본 출원인은 도 2에 도시된 PC 부재를 이용하여 충분한 개방 면적을 확보할 수 있으면서 철근콘크리트 구조물의 내진 보강 능력이 뛰어난 PC 부재를 활용한 리모델링 내진보강 접합구조 및 이를 이용한 건물 리모델링 시공 방법에 관한 기술을 출원하여 등록 받은 바 있다. PC 부재는 기둥이나 보에 결합되기 위하여 PC 부재의 측면에 스틸패널부재를 구비한다. 스틸패널부재는 앵커부재를 통해 기둥이나 보에 결합된다. 그러나, PC 부재가 기둥이나 보에 직접적으로 결합되는 것이 아니라 스틸패널부재를 통해 간접적으로 결합되기 때문에, 스틸패널부재의 변형 또는 손상시 내진 성능이 저하되는 문제점이 있었다. 아울러, PC 부재의 외측으로 스틸패널부재가 돌출되기 때문에, PC 부재의 운반 및 적재 효율 면에서 비효율적이며, 강재인 스틸패널부재가 외부로 노출되는 관계상 내화 및 부식 방지를 위한 별도의 처리가 필요한 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0042237호(2012.05.03, 스크립 형태의 강판 부재를 이용한 기존 벽체의 내진 성능 개선 방법) 대한민국 등록특허공보 제10-1346814호(2014.01.03, 노후 철근콘크리트 보-기둥 구조물을 위하여 피씨부재를 활용한 리모델링 내진보강 접합구조 및 이를 이용한 건물 리모델링 시공 방법)
본 발명의 실시예들은 상술한 문제점들이 해소된 철근콘크리트 프레임의 내진 보강용 PC 벽 패널, 그 제조방법 및 이를 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 철근콘크리트 기둥 및 보로 구성되는 철근콘크리트 프레임의 개방공간에 설치하여 내진 보강하기 위한 PC 벽 패널에 있어서, 상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 측면에 밀착되는 수직부를 포함하고, 상기 수직부에는 상기 철근콘크리트 기둥에 고정되는 앵커부재의 삽입을 위한 복수의 결합공이 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널이 제공될 수 있다.
상기 복수의 결합공은 상하 방향으로 1열로 배치될 수 있다.
상기 복수의 결합공은 상하 방향으로 2열로 배치될 수 있다.
상기 복수의 결합공은 상하 방향으로 지그재그로 배치될 수 있다.
상기 결합공은 상기 수직부를 수평 방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
상기 결합공은 상기 수직부를 사선 방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
상기 철근콘크리트 기둥에 접하는 상기 결합공의 단부에는 막음재가 구비될 수 있다.
상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 저면에 밀착되고, 상기 수직부에 연결되어 상기 수직부와 함께 전체적으로 L형을 이루는 수평부를 더 포함할 수 있다.
상기 수직부는 상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 양 측면에 각각 밀착되도록 한 쌍으로 이루어지고, 상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 저면에 밀착되고, 한 쌍의 상기 수직부에 연결되어 한 쌍의 상기 수직부와 함께 전체적으로 U형을 이루는 수평부를 더 포함할 수 있다.
상기 수직부의 상단 및 하단에는 각각 복수의 연결부재가 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 수직부의 하단은 일부분이 상방향으로 함몰되게 형성되고, 상기 연결부재는 상기 수직부의 함몰된 부분에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1항에 따른 PC 벽 패널의 제조방법에 있어서, 상기 PC 벽 패널의 형상에 상응하는 거푸집을 제공하는 단계; 상기 복수의 결합공이 형성될 위치에 상응하게 상기 거푸집 내에 복수의 관형부재를 고정하는 단계; 상기 거푸집 내에 콘크리트를 타설하는 단계; 및 상기 거푸집 내에서 상기 콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널의 제조방법이 제공될 수 있다.
상기 콘크리트가 완전히 경화되면, 상기 콘크리트에서 상기 거푸집을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 관형부재는 상기 PC 벽 패널이 제조된 이후에도 상기 콘크리트에 매립된 상태로 유지될 수 있다.
상기 콘크리트가 완전히 경화되기 전에, 상기 콘크리트에서 상기 관형부재를 인발하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 거푸집은, 상기 PC 벽 패널의 전면 형상에 상응하는 전면 판재; 상기 PC 벽 패널의 후면 형상에 상응하고, 상기 전면 판재에서 이격 배치되는 후면 판재; 및 상기 PC 벽 패널의 측면 형상에 상응하고, 상기 전면 판재와 상기 후면 판재를 연결하는 측면 판재를 포함하고, 상기 측면 판재에는 상기 복수의 관형부재가 고정되는 복수의 관형부재 인발공이 관통하여 형성될 수 있다.
상기 관형부재를 인발하는 단계에서, 상기 관형부재는 상기 관형부재 인발공을 통해 상기 거푸집의 외부로 인발할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1항에 따른 PC 벽 패널을 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법에 있어서, 상기 철근콘크리트 프레임에 설치된 창문 및 조적조를 철거하여 개방공간을 형성하는 단계; 상기 PC 벽 패널을 들어올려 상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간에 설치하는 단계; 상기 결합공에 천공 드릴을 삽입하여 상기 철근콘크리트 기둥에 앵커홀을 형성하는 단계; 상기 결합공에 상기 앵커부재를 삽입하여 상기 앵커홀에 결합하는 단계; 및 상기 결합공에 그라우팅재를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법이 제공될 수 있다.
상기 PC 벽 패널을 설치하는 단계 이후에, 상기 PC 벽 패널이 상기 철근콘크리트 프레임에 밀착되는 부분에 유격이 발생하지 않도록 상기 PC 벽 패널과 상기 철근콘크리트 프레임 사이에 실링재를 주입하는 단계를 더 포함하고, 상기 철근콘크리트 기둥에 접하는 상기 결합공의 단부에는 막음재가 구비될 수 있다.
상기 PC 벽 패널을 설치하는 단계 이전에, 상기 철근콘크리트 프레임에 복수의 연결부재를 설치하는 단계; 및 상기 PC 벽 패널을 구성하는 상기 수직부의 상단 및 하단에 각각 복수의 연결부재가 돌출되도록 형성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 PC 벽 패널을 설치하는 단계 이후에, 상기 수직부의 상단 및 하단과 상기 철근콘크리트 프레임 사이의 공간에 콘크리트 마감재를 타설하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 수직부의 하단은 일부분이 상방향으로 함몰되게 형성되고, 상기 연결부재는 상기 수직부의 함몰된 부분에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, PC 벽 패널의 수직부 등에 형성된 결합공에 앵커부재를 삽입하여 기존 철근콘크리트 프레임에 PC 벽 패널을 직접 고정함으로써, 기존 철근콘크리트 프레임을 간단하게 내진 보강할 수 있으며 응력 전달 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하나 또는 한 쌍의 수직부, 수평부 등을 포함하여 전체적으로 I형, L형 또는 U형을 이루는 PC 벽 패널을 사용함으로써, 충분한 개방 면적을 확보할 수 있고, 그 결과 창호와의 간섭을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 작업자가 결합공을 통해 천공 드릴 또는 앵커부재를 삽입하는 등 PC 벽 패널의 앵커링 작업에 필요한 공간을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, PC 벽 패널의 외측으로 돌출되는 부분이 없으므로 운반 및 적재 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, PC 벽 패널의 외측으로 돌출되는 강재 부분이 없으므로 내화 및 부식 방지를 위한 별도 처리를 할 필요가 없어진다.
도 1은 종래 내진 보강 공법의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 내진 보강 공법에 사용될 수 있는 PC부재의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널을 철근콘크리트 프레임에 설치된 상태로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널을 나타낸 도면이다.
도 5는 결합공의 다른 배치를 나타낸 도면이다.
도 6은 결합공의 또 다른 배치를 나타낸 도면이다.
도 7은 결합공이 사선 방향으로 관통하여 형성된 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 결합공이 사선 방향으로 관통하여 형성된 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 결합공에 구비되는 막음재를 나타낸 도면이다.
도 10은 결합공에 구비되는 막음재의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널을 철근콘크리트 프레임에 설치된 상태로 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 16은 PC 벽 패널을 제조하기 위한 거푸집을 나타낸 도면이다.
도 17은 거푸집 내에서 콘크리트가 완전히 경화되기 전에 관형부재 인발공을 통해 관형부재를 인발하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널을 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법을 나타낸 도면이다.
도 19는 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조를 나타낸 도면이다.
도 20은 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 철근콘크리트 프레임의 내진 보강용 PC 벽 패널, 그 제조방법 및 이를 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널을 철근콘크리트 프레임에 설치된 상태로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 철근콘크리트 프레임(10)은 철근콘크리트 기둥(11) 및 철근콘크리트 보(13)로 구성될 수 있고, 철근콘크리트 프레임(10)에는 철근콘크리트 기둥(11) 및 철근콘크리트 보(13)로 구획되는 개방공간(15)이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널(20)은 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)에 설치됨으로써 철근콘크리트 프레임(10)을 내진 보강할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널(20)은 1개 또는 한 쌍의 수직부(100)를 포함할 수 있다.
수직부(100)는 콘크리트 또는 철근콘크리트 구조물로 이루어질 수 있고, 철골이 매립될 수도 있다.
수직부(100)는 상하 방향으로 연장되는 사각기둥 형상으로 이루어질 수 있어 전체적으로 I형을 이룰 수 있다. PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)에 설치되는 경우, 수직부(100)는 개방공간(15)의 측면 및 저면 일부에 밀착될 수 있다. 이때, 개방공간(15)의 저면은 철근콘크리트 보(13)의 상면을 의미하거나 최하층의 경우에는 기초 상면을 의미할 수 있고, 개방공간(15)의 측면은 철근콘크리트 기둥(11)의 측면을 의미할 수 있다.
수직부(100)는 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)의 양 측면에 각각 밀착되도록 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 그 결과, 한 쌍의 수직부(100) 사이에 창호 등을 설치하기에 충분한 개방 면적을 확보할 수 있다.
수직부(100)에는 PC 벽 패널(20)의 설치 작업시 철근콘크리트 기둥(11)에 고정되는 앵커부재의 삽입을 위한 복수의 결합공(110)이 관통하여 형성될 수 있다. 복수의 결합공(110)은 PC 벽 패널(20)의 설치 작업 현장에서 소요되는 인력, 시간 등을 최소화하기 위하여 PC 벽 패널(20)의 제조 과정에서 형성될 수 있다. 결합공(110)의 내면은 앵커부재, 앵커부재 삽입 후에 주입되는 앵커 주입액 또는 그라우팅재와의 부착력을 높이기 위하여 콘크리트만으로 이루어질 수 있다.
도 5는 결합공의 다른 배치를 나타낸 도면, 도 6은 결합공의 또 다른 배치를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 복수의 결합공(110)은 1열, 2열, 지그재그 등의 다양한 형태로 배치될 수 있다. 그 결과, 철근콘크리트 프레임(10)에 지진 하중이 가해졌을 때에 PC 벽 패널(20)에 발생할 수 있는 휨 및 전단 균열을 효과적으로 방지할 수 있다. 일 예시로서, 복수의 결합공(110)은 도 4에 도시된 것처럼 상하 방향으로 1개의 열로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 결합공(110)은 상하 방향으로 상호간에 이격 배치되도록 형성될 수 있다. 다른 예시로서, 복수의 결합공(110)은 도 5에 도시된 것처럼 상하 방향으로 2개의 열로 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 결합공(110)은 수평 방향으로 상호간에 이격 배치되도록 형성될 수 있고, 복수의 쌍의 결합공(110)은 상하 방향으로 상호간에 이격 배치되도록 형성될 수 있다. 또 다른 예시로서, 복수의 결합공(110)은 도 6에 도시된 것처럼 상하 방향으로 지그재그로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 결합공(110)은 상하 방향으로 상호간에 이격 배치되도록 형성되되 2개의 열에 교번적으로 배치되도록 형성될 수 있다.
도 7은 결합공이 사선 방향으로 관통하여 형성된 일 예시를 나타낸 도면, 도 8은 결합공이 사선 방향으로 관통하여 형성된 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 결합공(110)은 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼 수직부(100)를 수평 방향으로 관통하여 형성될 수도 있지만 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 수직부(100)를 사선 방향, 즉 수평 방향에서 하향 또는 상향 경사진 방향으로 관통하여 형성될 수도 있다. 이는 복수의 결합공(110)이 1개의 열로 배치된 경우뿐만 아니라 2개의 열 또는 지그재그로 배치된 경우에도 마찬가지이다.
도 9는 결합공에 구비되는 막음재를 나타낸 도면, 도 10은 결합공에 구비되는 막음재의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 철근콘크리트 기둥(11)에 접하는 결합공(110)의 단부에는 막음재(200)가 채워질 수 있다.
막음재(200)는 결합공(110)의 단부를 폐쇄할 수 있다. 그 결과, PC 벽 패널(20)을 설치한 후에 PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)에 밀착되는 부분에 유격이 발생하지 않도록 철근콘크리트 프레임(10)과 PC 벽 패널(20) 사이에 실링재를 주입하는 경우에 실링재가 결합공(110)에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 막음재(200)는 추후 앵커홀 형성 과정에서 천공 드릴에 의해 파괴될 수 있다.
막음재(200)는 백업재 등 탄성재나 된반죽의 모르타르인 드라이팩 등을 포함할 수 있다.
결합공(110)의 단부에는 막음재(200)에 의한 밀폐가 더욱 용이해질 수 있도록 내경이 감소된 단턱부(120)가 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널(20)은 1개의 수직부(100) 및 수평부(300)를 포함할 수도 있다.
수평부(300)는 콘크리트 또는 철근콘크리트 구조물로 이루어질 수 있고, 철골이 매립될 수도 있다.
수평부(300)는 수평 방향으로 연장되는 사각기둥 형상으로 이루어질 수 있고, 수직부(100)의 하단부에 연결되어 1개의 수직부(100)와 함께 전체적으로 L형을 이룰 수 있다. 수직부(100) 및 수평부(300)는 예를 들어 하나의 거푸집에 의해 일체로 성형될 수 있다. PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)에 설치되는 경우, 수평부(300)는 개방공간(15)의 저면 중 수직부(100)가 밀착된 부분을 제외한 나머지 부분에 밀착될 수 있다. 그 결과, 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15) 중 수직부(100)와 수평부(300)가 설치된 부분을 제외한 나머지 부분에 창호 등을 설치하기에 충분한 개방 면적을 확보할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PC 벽 패널(20)은 한 쌍의 수직부(100) 및 수평부(300)를 포함할 수도 있다.
한 쌍의 수직부(100)는 PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)에 설치되는 경우에 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)의 양 측면에 각각 밀착될 수 있고, 수평부(300)는 한 쌍의 수직부(100)의 하단부에 각각 연결되어 PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)에 설치되는 경우에 개방공간(15)의 저면 중 한 쌍의 수직부(100)가 밀착된 부분을 제외한 나머지 부분에 밀착될 수 있으며 한 쌍의 수직부(100)와 함께 전체적으로 U형을 이룰 수 있다. 그 결과, 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15) 중 한 쌍의 수직부(100)와 수평부(300)가 설치된 부분을 제외한 나머지 부분에 창호 등을 설치하기에 충분한 개방 면적을 확보할 수 있다. 수직부(100) 및 수평부(300)는 예를 들어 하나의 거푸집에 의해 일체로 성형될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널을 철근콘크리트 프레임에 설치된 상태로 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널을 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널(20)에서 수직부(100)의 상단 및 하단에는 각각 복수의 연결부재(500)가 돌출되도록 형성될 수 있다.
연결부재(500)는 PC 벽 패널(20)을 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)에 용이하게 삽입하기 위하여 수직부(100)의 상단 및 하단과 철근콘크리트 프레임(10) 사이에 확보되는 여유 공간에 배치됨으로써 추후 타설되는 콘크리트 마감재에 매립될 수 있고, 그 결과 철근콘크리트 프레임(10)과 PC 벽 패널(20) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 PC 벽 패널(20)은 수직부(100)의 상단 뿐만 아니라 하단에도 연결부재(500)가 형성됨에 따라, 추후 지진하중 등의 외력에 의해 철근콘크리트 프레임(10)과 PC 벽 패널(20) 간의 접합부에서 휨 및 전단 균열이 발생하는 것에 대한 구조적 강성 확보를 할 수 있다.
이를 통해, PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)에 보다 안정적으로 접합되어 휨과 전단 위험단면이 한 부분으로 집중되는 것을 방지할 수 있다.
연결부재(500)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 도면상에는 연결부재(500)가 전단 연결재 형상으로 이루어진 구성만을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 후프근 형상 등의 다양한 보강 구조 형상으로 이루어질 수도 있다.
여기서, 수직부(100)의 하단은 일부분이 상방향으로 함몰되게 형성되고, 연결부재(500)는 수직부(100)의 함몰된 부분에 형성될 수 있다. 즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 수직부(100)의 하단 중 측면 부분은 함몰되지 않고 나머지 가운데 부분이 함몰되도록 형성되어 이러한 함몰된 부분에 연결부재(500)가 형성될 수 있다.
이를 통해, PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)에 설치할 때, 함몰되지 않은 수직부(100)의 하단 중 측면 부분이 PC 벽 패널(20)을 철근콘크리트 프레임(10)에 대하여 지지할 수 있다.
따라서, PC 벽 패널(20)을 지지하기 위한 별도의 보조부재를 설치하지 않고서도 연결부재(500)가 철근콘크리트 프레임(10)과 간섭되는 것을 방지하면서 보다 용이하게 PC 벽 패널(20)을 철근콘크리트 프레임(10)에 설치할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널의 제조방법을 나타낸 도면, 도 16은 PC 벽 패널을 제조하기 위한 거푸집을 나타낸 도면, 도 17은 거푸집 내에서 콘크리트가 완전히 경화되기 전에 관형부재 인발공을 통해 관형부재를 인발하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널의 제조방법은 거푸집을 제공하는 단계(S100), 거푸집 내에 관형부재를 고정하는 단계(S110), 거푸집 내에 콘크리트를 타설하는 단계(S120), 거푸집 내에서 콘크리트를 경화시키는 단계(S130), 콘크리트에서 관형부재를 인발하는 단계(S140) 및 콘크리트에서 거푸집을 제거하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
먼저, PC 벽 패널(20)의 형상에 상응하여 전체적으로 I형, L형 또는 U형을 이루는 거푸집(30)을 제공할 수 있다(S110).
거푸집(30)은 전면 판재(400), 후면 판재(410) 및 측면 판재(420)를 포함할 수 있다.
전면 판재(400)는 PC 벽 패널(20)의 전면 형상에 상응하게 형성될 수 있고, 후면 판재(410)는 PC 벽 패널(20)의 후면 형상에 상응하게 형성될 수 있고 전면 판재(400)와 마주보게 전면 판재(400)에서 이격 배치될 수 있으며, 측면 판재(420)는 PC 벽 패널(20)의 측면 형상에 상응하게 형성될 수 있고 전면 판재(400)와 후면 판재(410)를 연결할 수 있다. 전면 판재(400), 후면 판재(410) 및 측면 판재(420)는 못과 같은 고정수단에 의해 상호간에 고정될 수 있다.
측면 판재(420)에는 복수의 관형부재(440)가 고정되는 복수의 관형부재 인발공(430)이 관통하여 형성될 수 있다.
측면 판재(420)는 거푸집(30) 내에 콘크리트(C)를 타설할 수 있도록 거푸집(30)의 상면이 개방되게 형성될 수 있다.
다음으로, PC 벽 패널(20)에서 복수의 결합공(100)이 형성될 위치에 상응하게 거푸집(30) 내에 복수의 관형부재(440)를 고정할 수 있다(S110).
복수의 관형부재(440)는 복수의 관형부재 인발공(430)에 고정됨으로써 PC 벽 패널(20)에서 복수의 결합공(110)이 형성될 위치에 상응하게 거푸집(30) 내에 배치될 수 있다.
다음으로, 거푸집(30) 내에 콘크리트(C)를 타설할 수 있다(S120).
콘크리트(C)는 상술한 것처럼 거푸집(30)의 개방된 상면을 통해 거푸집(30) 내에 타설될 수 있다. 이때, 결합공(110)이 형성될 위치에는 관형부재(440)가 자리잡고 있으므로, 이를 제외한 나머지 공간에만 콘크리트(C)가 채워질 수 있다.
다음으로, 거푸집(30) 내에서 콘크리트(C)를 경화시킬 수 있다(S130).
콘크리트(C)는 완전히 경화될 때까지 거푸집(30) 내에 위치할 수 있다. 콘크리트(C)에 매립된 관형부재(440)는 후술하는 것처럼 콘크리트(C)가 완전히 경화되기 전에 콘크리트(C)에서 인발하거나 콘크리트(C)가 완전히 경화될 때까지 인발하지 않고 PC 벽 패널(20)이 제조된 이후에도 콘크리트(C)에 매립된 상태로 유지될 수 있다. 후자의 경우, 관형부재(440)를 인발하는 작업이 필요하지 않게 되는 장점이 있으며, 이때 관형부재(440)는 철관으로 이루어질 수 있다. 전자의 경우, 관형부재(440)는 스티로폼 또는 PVC관으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 콘크리트(C)가 완전히 경화되기 전에 콘크리트(C)에서 관형부재(440)를 인발할 수 있다(S140).
관형부재(440)는 관형부재 인발공(430)을 통해 거푸집(30)의 외부로 인발할 수 있다.
관형부재(440)는 거푸집(30) 내에 콘크리트(C)가 타설된 이후에 기 설정된 시간이 경과한 후에 콘크리트(C)에서 인발할 수 있다. 기 설정된 시간은 제작 현장의 환경 조건 등에 따라 조정될 수 있다. 만약 콘크리트(C)가 완전히 경화되면, 관형부재(440)를 콘크리트(C)에서 인발할 수 없다. 따라서, 기 설정된 시간은 거푸집(30) 내에 콘크리트(C)를 최초 타설한 시점에서 콘크리트(C)에 매립된 관형부재(440)를 콘크리트(C)에서 인발 가능한 시점까지를 최대 범위로 하여 결정될 수 있다. 관형부재(440)를 콘크리트(C)에서 인발하는 시점에서, 콘크리트(C)는 거푸집(30) 내에서 계속 양생 중인 상태로 서서히 굳기 시작하고 있으므로, 콘크리트(C)에서 관형부재(440)를 인발하더라도 콘크리트(C)의 형태가 무너지는 것을 방지할 수 있다.
콘크리트(C)에 매립된 관형부재(440)를 콘크리트(C)가 완전히 경화되기 전에 인발함으로써, 관형부재(440)에 의해 형성되는 결합공(110)의 내면은 순수하게 콘크리트(C)만으로 이루어질 수 있다. 그 결과, 결합공(110)의 내면과 앵커부재, 앵커부재 삽입 후에 주입되는 앵커 주입액 또는 그라우팅재와의 부착력을 높일 수 있다.
다음으로, 콘크리트(C)가 완전히 경화되면 콘크리트(C)에서 거푸집(30)을 제거할 수 있다(S150).
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널을 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법을 나타낸 도면, 도 19는 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조를 나타낸 도면, 도 20은 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PC 벽 패널을 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법은 철근콘크리트 프레임에 개방공간을 형성하는 단계(S200), PC 벽 패널을 설치하는 단계(S210), 실링재를 주입하는 단계(S220), 앵커홀을 형성하는 단계(S230), 앵커부재를 결합하는 단계(S240) 및 그라우팅재를 충전하는 단계(S250)를 포함할 수 있다.
먼저, 철근콘크리트 프레임(10)에 설치된 창문 및 조적조를 철거하여 개방공간(15)을 형성할 수 있다(S200).
다음으로, PC 벽 패널(20)을 들어올려 철근콘크리트 프레임(10)의 개방공간(15)에 설치할 수 있다(S210).
PC 벽 패널(20)의 설치 작업은 수직부(100)가 개방공간(15)의 측면에 밀착되고 수평부(300)가 개방공간(15)의 저면에 밀착되게 이루어질 수 있다.
다음으로, PC 벽 패널(20)이 철근콘크리트 프레임(10)에 밀착되는 부분에 유격이 발생하지 않도록 철근콘크리트 프레임(10)과 PC 벽 패널(20) 사이에 실링재를 주입할 수 있다(S220).
막음재(200)는 철근콘크리트 기둥(11)에 접하는 결합공(110)의 단부를 폐쇄함으로써 실링재가 결합공(110)에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 결합공(110)에 천공 드릴을 삽입하여 철근콘크리트 기둥(11)에 앵커홀(17)을 형성할 수 있다(S230).
막음재(200)는 앵커홀(17)의 형성 과정에서 천공 드릴에 의해 파괴되어 천공될 수 있다.
다음으로, 결합공(110)에 앵커부재(40)를 삽입하여 앵커홀(17)에 결합할 수 있다(S240).
앵커부재(40)는 앵커홀(17)에 끼워맞춤 될 수 있고, 앵커부재(40) 결합 후에 주입되는 앵커 주입액에 의해 앵커홀(17) 및 결합공(110)에 고정될 수 있다.
다음으로, 결합공(110)의 나머지 공간에 그라우팅재(50)를 충전할 수 있다(S250).
그라우팅재(50)는 무수축 모르타르를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법은, S210 단계 이전에, 철근콘크리트 프레임(10)에 복수의 연결부재(70)를 설치하는 단계(S201) 및 PC 벽 패널(20)을 구성하는 수직부(100)의 상단 및 하단에 각각 복수의 연결부재(500)가 돌출되도록 형성하는 단계(S203)를 더 포함하고, S210 단계 이후에, 수직부(100)의 상단 및 하단과 철근콘크리트 프레임(10) 사이의 공간에 콘크리트 마감재(60)를 타설하는 단계(S260)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 복수의 연결부재(70)는 철근콘크리트 프레임(10)에 천공 드릴을 사용하여 연결부재 결합공을 형성한 후에 연결부재 결합공에 결합될 수 있다.
여기서, 수직부(100)의 하단은 일부분이 상방향으로 함몰되게 형성되고, 연결부재(500)는 수직부(100)의 함몰된 부분에 형성될 수 있다. 즉, 도 20에 도시된 바와 같이, 수직부(100)의 하단 중 측면 부분은 함몰되지 않고 나머지 가운데 부분이 함몰되도록 형성되어 이러한 함몰된 부분에 연결부재(500)가 형성될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
C: 콘크리트 10: 철근콘크리트 프레임
11: 기둥 13: 보
15: 개방공간 17: 앵커홀
20: PC 벽 패널 30: 거푸집
40: 앵커부재 50: 그라우팅재
60: 콘크리트 마감재 70: 연결부재
100: 수직부 110: 결합공
120: 단턱부 200: 막음재
300: 수평부 400: 전면 판재
410: 후면 판재 420: 측면 판재
430: 관형부재 인발공 440: 관형부재
500: 연결부재

Claims (21)

  1. 철근콘크리트 기둥 및 보로 구성되는 철근콘크리트 프레임의 개방공간에 설치하여 내진 보강하기 위한 PC 벽 패널에 있어서,
    상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 측면에 밀착되는 수직부를 포함하고,
    상기 수직부에는 상기 철근콘크리트 기둥에 고정되는 앵커부재의 삽입을 위한 복수의 결합공이 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 결합공은 상하 방향으로 1열로 배치되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 결합공은 상하 방향으로 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 결합공은 상하 방향으로 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합공은 상기 수직부를 수평 방향으로 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합공은 상기 수직부를 사선 방향으로 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 철근콘크리트 기둥에 접하는 상기 결합공의 단부에는 막음재가 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 저면에 밀착되고, 상기 수직부에 연결되어 상기 수직부와 함께 전체적으로 L형을 이루는 수평부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수직부는 상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 양 측면에 각각 밀착되도록 한 쌍으로 이루어지고,
    상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간의 저면에 밀착되고, 한 쌍의 상기 수직부에 연결되어 한 쌍의 상기 수직부와 함께 전체적으로 U형을 이루는 수평부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수직부의 상단 및 하단에는 각각 복수의 연결부재가 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수직부의 하단은 일부분이 상방향으로 함몰되게 형성되고,
    상기 연결부재는 상기 수직부의 함몰된 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널.
  12. 제1항에 따른 PC 벽 패널의 제조방법에 있어서,
    상기 PC 벽 패널의 형상에 상응하는 거푸집을 제공하는 단계;
    상기 복수의 결합공이 형성될 위치에 상응하게 상기 거푸집 내에 복수의 관형부재를 고정하는 단계;
    상기 거푸집 내에 콘크리트를 타설하는 단계; 및
    상기 거푸집 내에서 상기 콘크리트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 콘크리트가 완전히 경화되면, 상기 콘크리트에서 상기 거푸집을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 관형부재는 상기 PC 벽 패널이 제조된 이후에도 상기 콘크리트에 매립된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 콘크리트가 완전히 경화되기 전에, 상기 콘크리트에서 상기 관형부재를 인발하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 거푸집은,
    상기 PC 벽 패널의 전면 형상에 상응하는 전면 판재;
    상기 PC 벽 패널의 후면 형상에 상응하고, 상기 전면 판재에서 이격 배치되는 후면 판재; 및
    상기 PC 벽 패널의 측면 형상에 상응하고, 상기 전면 판재와 상기 후면 판재를 연결하는 측면 판재를 포함하고,
    상기 측면 판재에는 상기 복수의 관형부재가 고정되는 복수의 관형부재 인발공이 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 관형부재를 인발하는 단계에서,
    상기 관형부재는 상기 관형부재 인발공을 통해 상기 거푸집의 외부로 인발하는 것을 특징으로 하는 PC 벽 패널의 제조방법.
  18. 제1항에 따른 PC 벽 패널을 이용한 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법에 있어서,
    상기 철근콘크리트 프레임에 설치된 창문 및 조적조를 철거하여 개방공간을 형성하는 단계;
    상기 PC 벽 패널을 들어올려 상기 철근콘크리트 프레임의 개방공간에 설치하는 단계;
    상기 결합공에 천공 드릴을 삽입하여 상기 철근콘크리트 기둥에 앵커홀을 형성하는 단계;
    상기 결합공에 상기 앵커부재를 삽입하여 상기 앵커홀에 결합하는 단계; 및
    상기 결합공에 그라우팅재를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 PC 벽 패널을 설치하는 단계 이후에,
    상기 PC 벽 패널이 상기 철근콘크리트 프레임에 밀착되는 부분에 유격이 발생하지 않도록 상기 PC 벽 패널과 상기 철근콘크리트 프레임 사이에 실링재를 주입하는 단계를 더 포함하고,
    상기 철근콘크리트 기둥에 접하는 상기 결합공의 단부에는 막음재가 구비되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 PC 벽 패널을 설치하는 단계 이전에,
    상기 철근콘크리트 프레임에 복수의 연결부재를 설치하는 단계; 및
    상기 PC 벽 패널을 구성하는 상기 수직부의 상단 및 하단에 각각 복수의 연결부재가 돌출되도록 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 PC 벽 패널을 설치하는 단계 이후에,
    상기 수직부의 상단 및 하단과 상기 철근콘크리트 프레임 사이의 공간에 콘크리트 마감재를 타설하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 수직부의 하단은 일부분이 상방향으로 함몰되게 형성되고,
    상기 연결부재는 상기 수직부의 함몰된 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 프레임 내진 보강 구조의 시공방법.
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KR102397000B1 (ko) 2022-02-03 2022-05-16 김건우 건물의 횡저항 성능 향상을 위한 보강된 pc전단벽

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