KR101917784B1 - 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따르면, 판 상의 콘크리트 몸체와; 프리텐션(pre-tenstion)되어 상기 콘크리트 몸체의 길이 방향을 따라 상기 콘크리트 몸체의 단면 하부에 매입되어 부착되는 긴장재를 포함하되, 상기 긴장재의 양단부는 상기 콘크리트 몸체의 단부로부터 일정 거리가 상기 콘크리트 몸체에 비부착되는, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브가 제공된다.
Description
본 발명은 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 콘크리트에 직접적으로 전달되는 긴장재의 인장력의 일부를 차단하여 인장력을 부담하는 콘크리트 단면을 증가시켜 인장응력을 감소시킴으로써 콘크리트 슬래브의 수평인장균열의 발생을 방지할 수 있는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
프리스트레스트 중공 콘크리트 슬래브는, 슬래브 복부에 길이 방향으로 중공부(hollow core)를 두고 복부 하부에 긴장재 두어 프리스트레스(prestress)를 도입한 콘크리트 바닥구조이다. 슬래브 복부의 중공부는 슬래브의 중량과 재료비용이 감소되는 장점이 있으나, 복부 단면의 감소로 인해 전단에 취약하다는 단점이 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 중공 콘크리트 슬래브의 경우 슬래브 단면의 축소로 인하여 슬래브의 하부에 프리스트레스의 도입에 따라 중공 콘크리트 슬래브의 단부의 긴장재의 부근에서 콘크리트 내 인장응력 발생으로 인하여 수평인장균열(split crack)이 발생 할 수 있다. 수평인장균열은 긴장재 부근의 다짐 불량 등의 시공적인 원인 이외에도 과도한 긴장력으로 인한 콘크리트 강도를 넘어서는 과도한 인장응력(또는 파열응력: bursting stress)의 발생이나, 또는 긴장력 도입 시 불충분한 콘크리트 강도 등의 구조적인 원인으로 초래될 수 있다.
수평인장균열이 발생하면 중공 콘크리트 슬래브의 전단강도가 감소되고, 긴장력 도입 시 더 많은 양의 슬립(slip)이 발생하게 된다.
본 발명은 콘크리트에 직접적으로 전달되는 긴장재의 인장력의 일부를 차단하여 인장력을 부담하는 콘크리트 단면을 증가시켜 인장응력을 감소시킴으로써 콘크리트 슬래브의 수평인장균열의 발생을 방지할 수 있는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 판 상의 콘크리트 몸체와; 프리텐션(pre-tenstion)되어 상기 콘크리트 몸체의 길이 방향을 따라 상기 콘크리트 몸체의 단면 하부에 매입되어 부착되는 긴장재를 포함하되, 상기 긴장재의 양단부는 상기 콘크리트 몸체의 단부로부터 일정 거리가 상기 콘크리트 몸체에 비부착되는, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브가 제공된다.
상기 콘크리트 몸체에는 상기 콘크리트 몸체의 길이 방향을 따라 관통하는 중공부(hollow core)가 형성될 수 있다.
상기 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브는, 상기 긴장재가 슬립(slip)되도록 단부가 삽입되며, 상기 콘크리트의 몸체에 매입되는 비부착용 슬리브(sleeve)를 더 포함할 수 있다.
상기 긴장재는 PS 강연선을 포함할 수 있으며, 상기 PS 강연선의 비부착 길이(lu)는, 아래의 [식 9]를 만족하도록 선택될 수 있다.
[식 9]
여기서,
사용하중에 따른 상기 PS 강연선의 최대 비부착 길이(lu,s)는, 아래의 [식 10]에 의해 산출될 수 있다.
[식 10]
여기서,
극한하중에 따른 상기 PS 강연선의 최대 비부착 길이(lu,u)는, 아래의 [식 11]에 의해 산출될 수 있다.
[식 11]
여기서,
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브를 제조하는 방법으로서, 제조하고자 하는 상기 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 개수에 상응하여 긴장재에 복수의 비부착용 슬리브를 끼워 넣고 상기 긴장재를 인장대(tensioning bed)에 설치하여 상기 긴장재를 긴장하는 단계와; 제조하고자 하는 상기 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 각 단부에 상응한 위치에 상기 비부착용 슬리브가 위치하도록 상기 비부착용 슬리브의 위치를 설정하고 고정하는 단계와; 제조하고자 하는 복수의 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 각각에 상응하여 상기 인장대에 굳지 않는 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 몸체를 형성하는 단계와; 상기 콘크리트가 양생되면 상기 긴장재의 정착을 해제하여 상기 콘크리트 몸체에 프리스트레스를 도입하는 단계를 포함하는, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법이 제공된다.
상기 콘크리트 몸체를 형성하는 단계는, 상기 인장대의 길이 방향으로 따라 이동하는 압출식 타설기에 의해 압출성형방식으로 수행될 수 있다.
상기 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계 이후에, 서로 인접하는 상기 콘크리트 몸체 사이의 긴장재를 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트에 직접적으로 전달되는 긴장재의 인장력의 일부를 차단하여 인장력을 부담하는 콘크리트 단면을 증가시켜 인장응력을 감소시킴으로써 콘크리트 슬래브의 수평인장균열의 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 수평인장균열이 발생한 프리캐스트 프리스트레스트 중공 콘크리트 슬래브를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 정면을 간략히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 측면을 간략히 도시한 도면.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면.
도 5는 비부착 구간이 없는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 단면을 도시한 도면.
도 6은 비부착 구간이 없는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 자유물체도(free body diagram)
도 7은 비부착 구간이 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 자유물체도(free body diagram)
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법의 순서도.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법의 흐름도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법에 사용되는 압출식 타설기를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 정면을 간략히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 측면을 간략히 도시한 도면.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면.
도 5는 비부착 구간이 없는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 단면을 도시한 도면.
도 6은 비부착 구간이 없는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 자유물체도(free body diagram)
도 7은 비부착 구간이 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 자유물체도(free body diagram)
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법의 순서도.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법의 흐름도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법에 사용되는 압출식 타설기를 간략히 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 및 그 제조 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 정면을 간략히 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 측면을 간략히 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면이다. 그리고, 도 5는 비부착 구간이 없는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 단면을 도시한 도면이고, 도 6은 비부착 구간이 없는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 자유물체도(free body diagram)이다. 그리고, 도 7은 비부착 구간이 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 자유물체도(free body diagram)이다.
도 1 내지 도 7에는, 콘크리트 슬래브(10), 콘크리트 몸체(12), 굳지 않은 콘크리트(13), 긴장재(14), 수평인장균열(split crack)(15), 중공부(16), 비부착 구간(17), 비부착용 슬리브(sleeve)(18), PS 강연선(19)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)는, 판 상의 콘크리트 몸체(12)와; 프리텐션(pre-tenstion)되어 콘크리트 몸체(12)의 길이 방향으로 따라 콘크리트 몸체(12)의 단면 하부에 매입되어 부착되는 긴장재(14)를 포함하는데, 긴장재(14)의 양단부는 콘크리트 몸체(12)의 단부로부터 일정 거리가 콘크리트 몸체(12)에 비부착된다.
콘크리트 몸체(12)에 매입되는 긴장재(14)의 양단부가 콘크리트 슬래브(10)의 양단부에서 일정 거리 비부착되어 있어, 콘크리트 몸체(12)에 직접적으로 전달되는 긴장재(14)의 인장력의 일부가 차단되어 콘크리트 몸체(12)의 단면 내에 발생하는 인장력이 차단됨과 아울러 비부착된 부분의 콘크리트의 면적이 넓어짐에 따라 상대적으로 인장응력의 크기(인장응력=인장력/콘크리트면적)가 감소됨으로써 긴장재(14) 부근에서 발생하는 수평인장균열(split crack)(15)의 발생이 감소될 수 있는 것이다.
콘크리트 몸체(12)는, 폭(b)에 비해 높이(h)가 낮은 판 상으로 제조되어 콘크리트 슬래브(10)의 본체를 이루게 된다. 콘크리트 몸체(12)는, 굳지 않은 콘크리트(13)를 거푸집에 타설하고 양생하여 형성되거나, 굳지 않은 콘크리트(13)를 압출식 타설기로 타설하여 압출식 공법에 의해 형성될 수 있다. 한편, 콘크리트 몸체(12)에는 콘크리트 몸체(12)의 길이 방향을 따라 관통하는 복수의 중공부(hollow core) (16)가 형성되어 중공의 콘크리트 슬래브(10)의 본체를 이룰 수 있다.
이하에서는, 길이 방향으로 복수의 중공부(16)가 형성되어 있는 중공의 콘크리트 슬래브(10)를 중심으로 설명하기로 한다.
긴장재(14)는, 프리텐션(pre-tension)되어 콘크리트 몸체(12)의 길이 방향을 따라 콘크리트 몸체(12)의 단면 하부에 매입되어 콘크리트 몸체(12)에 부착된다.
콘크리트의 인장강도는 압축강도의 1/10 ~ 1/13 정도로서 매우 작기 때문에, 콘크리트 슬래브의 상부에서 하중이 작용하는 경우 콘크리트 슬래브의 하부에는 인장응력이 발생하여 휨균열이 발생하고 인장응력이 콘크리트의 인장강도를 초과하는 경우 파괴가 일어날 수 있다. 이와 같이 하중에 의하여 콘크리트 슬래브에 일어나는 인장응력을 상쇄하기 위하여 긴장재로 콘크리트 몸체의 단면 하부에 미리 압축응력을 줄 수 있는데, 이와 같이 미리 압축응력이 도입된 콘크리트를 프리스트레스트 콘크리트(prestressed concrete)라 한다.
긴장재(14)에 프리스트레스를 도입하는 방법으로는 긴장재(14)의 긴장 시기에 따라 프리텐션(pre-tension) 방식과 포스트 텐션(post-tension) 방식으로 구분되는데, 본 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)는 프리텐션 방식에 의해 콘크리트 몸체(12)에 긴장력이 도입된다. 프리텐션 방식은, 긴장재(14)에 인장력을 주어 긴장해 놓은 채 콘크리트를 타설하고 콘크리트가 양생되면 긴장재(14)의 인장력을 풀어서 콘크리트에 압축의 프리스트레스를 도입하는 방법으로서, 콘크리트와 긴장재(14)의 부착에 의해 프리스트레스가 도입된다.
콘크리트 몸체(12)에 프리스트레스를 도입하기 위한 긴장재(14)로는 PS 강선, PS 강연선(19) 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 여러 개의 소선(素線, strand)을 꼬아 형성되는 PS 강연선(19)을 긴장재(14)로서 사용한 형태를 제시한다.
프리텐션 방식에 의해 콘크리트 몸체(12)에 프리스트레스트를 도입하는 과정에서 긴장재(14)는 콘크리트 몸체(12)의 길이 방향을 따라 콘크리트 몸체(12)의 단면 하부에 매입되어 부착되는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 긴장재(14)의 양단부가 콘크리트 몸체(12)의 양단부로부터 각각 일정 거리만큼 콘크리트 몸체(12)에 비부착되도록 구성된다. 즉, 긴장재(14)의 양단부가 콘크리트 몸체(12)에 부착되지 않도록 긴장재(14)의 단부에 비부착 구간(17)을 마련하는 것이다.
본 실시예에서는 긴장재(14)의 단부에 비부착 구간(17)을 형성하기 위하여, 튜브 형상의 비부착용 슬리브(sleeve)(18)를 긴장재(14)의 양단부에 각각 끼운 상태에서 긴장재(14)가 콘크리트 몸체(12)에 매입되도록 콘크리트를 타설하고 양생하여 긴장력 도입 시 비부착용 슬리브(18)의 내부에서 긴장재(14)의 단부에 긴장력이 전달되지 않도록 구성하였다.
비부착용 슬리브(18)는 내부에 관통부가 형성되는 튜브 형태로서, 긴장재(14)가 슬립(slip)되도록 긴장대의 단부가 삽입된 상태에서 콘크리트의 몸체에 매입된다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)의 수평인장균열(15) 방지 효과에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 6은 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)의 자유물체도로서, 콘크리트 슬래브(10)의 내부에는 길이 방향으로 중공부(16)가 형성되고 긴장재(14)로서 PS 강연선(19)을 사용한 형태이다.
이때, 수평인장균열(15)을 발생시키는 y방향 인장력(T)는 x=h/4에 위치한다고 가정한다. (H. Nilson (1987). "Design of Prestressed Concrete 2nd edition." John Wiley & Sons, Incorporated.) 또한, 일반적으로 수평인장균열(15)의 길이가 전달길이(ltr)와 유사하다는 점을 바탕으로, 인장력(T)와 평형을 이루는 압축력(C )은 x= ltr에서 작용한다고 가정하였다.
도 6에 나타낸 자유물체도에서 x 방향 힘과 모멘트에 대한 평형조건을 적용하면 인장력(T)과 전단력(V )을 다음의 [식 1]과 [식 2]로 산정할 수 있다.
[식 1]
[식 2]
여기서,
상기 [식 1]과 [식 2]로 산정된 인장력(T)과 전단력(V)에 의한 인장응력(σy)과 전단응력(τ)은 다음의 [식 3]과 [식 4]와 같다.
[식 3]
[식 4]
여기서,
그리고, 인장응력(σy)와 전단응력(τ)이 작용하는 x=h/4에서 작용하는 y-z평면에서 작용하는 압축응력(σx)은 다음의 [식 5]와 같다.
[식 5]
여기서,
[식 3], [식 4] 및 [식 5]을 이용하여 주응력(σ1)을 산정하면 [식 6]과 같다.
[식 6]
상기 [식 6]에 의한 주응력(σ1)이 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)를 구성하는 콘크리트 몸체(12)의 인장강도(fct)보다 크면 수평인장균열(15)이 발생하게 된다.
상기 [식 6]에 의하면, 인장응력(σy)와 전단응력(τ)이 증가함에 따라서 주응력(σ1)이 증가하게 되므로, 도 7과 같이, 콘크리트 몸체(12)의 양단부에서 긴장재(14)가 비부착되는 비부착 구간(17)을 두어 인장력(T)와 전단력(τ)이 작용하는 면적 와 를 증가시킴으로써 인장응력과 전단응력을 감소시키고 주응력(σ1)을 줄일 수 있다.
[식 7]
[식 8]
수정된 [식 7] 및 [식 8]를 적용하여 아래의 [식 9]을 만족하도록 긴장재(14) 단부의 비부착 길이(lu)를 산정할 수 있다.
[식 9]
상기 [식 9]를 만족하는 긴장재(14)의 비부착 길이(lu)를 적용하여 긴장재(14)의 단부를 콘크리트 몸체(12)에서 비부착 시킴으로써 주응력(σ1)의 크기가 감소되어 수평인장균열(15)의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 긴장재(14)의 단부의 비부착로 인한 내력저하에 따른 콘크리트 슬래브(10)의 안정성에 대한 검토가 필요하다.
사용하중에 따른 긴장재(14)의 최대 비부착 길이(lu,s)는 [식 10]과 같고, 극한하중에 따른 긴장재(14)의 최대 비부착 길이(lu,u)는 [식 11]과 같다.
[식 10]: 사용하중에 따른 긴장재(14)의 최대 비부착 길이
[식 11]: 극한하중에 따른 긴장재(14)의 최대 비부착 길이
여기서,
상기의 [식 9]를 만족하는 긴장재(14)의 비부착 길이(lu)가 상기 [식 10]이나 [식 11]의 값보다 큰 경우에는 사용하중 또는 극한하중 작용 시 안정성에 문제가 발생할 수 있으므로 콘크리트의 강도를 증가시키거나, 긴장력의 감소, 콘크리트 슬래브(10)의 단면의 크기 증가 등을 고려하여야 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법의 순서도이고, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법의 흐름도이다. 그리고, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법에 사용되는 압출식 타설기(30)를 간략히 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 13에는, 콘크리트 슬래브(10), 콘크리트 몸체(12), 굳지 않은 콘크리트(13), 긴장재(14), 비부착용 슬리브(18), 인장대(tensioning bed)(20), 고정단(22), 정착구(24), 가동단(26), 잭(jack)(28), 압출식 타설기(30), 호퍼(32), 몰드부(34), 기둥체(36)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법은, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)를 제조하는 방법으로서, 제조하고자 하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)의 개수에 상응하여 긴장재(14)에 복수의 비부착용 슬리브(18)를 끼워 넣고 긴장재(14)를 인장대(20)(tensioning bed)에 설치하여 긴장재(14)를 긴장하는 단계와; 제조하고자 하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)의 각 단부에 상응한 위치에 비부착용 슬리브(18)가 위치하도록 비부착용 슬리브(18)의 위치를 설정하고 고정하는 단계와; 제조하고자 하는 복수의 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10) 각각에 상응하여 인장대(20)에 굳지 않는 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 몸체(12)를 형성하는 단계와; 콘크리트가 양생되면 긴장재(14)의 정착을 해제하여 콘크리트 몸체(12)에 프리스트레스를 도입하는 단계를 포함한다.
이하에서는 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 실시예에 따른 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법을 자세히 살펴보기로 한다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 제조하고자 하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)의 개수에 상응하여 긴장재(14)에 복수의 비부착용 슬리브(18)를 끼워 넣고, 긴장재(14)를 인장대(20)(tensioning bed)에 설치하여 긴장재(14)를 긴장한다(S100). 긴장재(14)에 대한 한 번의 프리스트레싱으로 하나의 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)를 제조하거나 복수의 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)를 제조할 수 있다.
본 실시예에서는 긴장재(14)에 대한 한 번의 프리스트레싱으로 3개의 단위 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)를 제조하는 방법을 제시한다.
콘크리트 슬래브(10)의 하부에는 다수의 긴장재(14)가 배치(도 2 참조)되어 콘크리트 슬래브(10)에 압축의 긴장력이 도입되는데, 각 긴장재(14)에 대해서 그 양단부 각각에 비부착 구간(17)을 형성하여야 하므로 단위 콘크리트 슬래브(10) 별로 두 개의 비부착용 슬리브(18)가 필요하다. 도 9를 참조하면, 한 번의 프리스트레싱으로 3개의 단위 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)를 제조하여야 하므로 각 긴장재(14) 별로 총 6개의 비부착용 슬리브(18)를 끼워 넣는다.
인장대(20)(tensioning bed)는 긴장재(14)의 양단을 정착한 후 긴장재(14)를 인장하여 긴장시키는 장치로서, 인장대(20)의 고정단(22)에 긴장재(14)의 일단을 정착구(24)를 통해 고정하고, 인장대(20)의 고정단(22)에 대향하여 위치하는 가동단(26)에는 긴장재(14)의 타단을 정착구(24)를 통해 고정한 후, 잭(28)(jack)을 작동시켜 긴장재(14)를 잡아 당기면 긴장재(14)가 늘어나면서 긴장된다. 긴장재(14)가 긴장된 상태에서 긴장재(14)가 매입되도록 인장대(20)에 굳지 않은 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 몸체(12)를 형성한 후 긴장재(14)의 정착을 해제하여 콘크리트 몸체(12)에 프리스트레스를 도입하게 된다.
비부착용 슬리브(18)의 설치 순서는, 긴장재(14)에 비부착용 슬리브(18)를 끼워 넣은 후 긴장재(14)의 양단을 인장대(20)의 고정단(22) 및 가동단(26)에 각각 정착하거나, 긴장재(14)의 일단을 인장대(20)의 고정단(22)이나 가동단(26)에 설치한 후 비부착용 슬리브(18)를 긴장재(14)에 끼워 긴장재(14)의 타단을 인장대(20)에 고정하는 것도 가능하다. 본 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 긴장재(14)의 일단을 고정단(22)에 고정한 후 긴장재(14)의 타단을 통해 복수의 비부착용 슬리브(18)를 끼워 놓고 긴장재(14)의 타단을 가동단(26)에 고정하였다. 긴장재(14)의 타단이 인장대(20)의 가동단(26)에 정착되면 가동단(26)의 잭(28)을 작동시켜 긴장재(14)를 잡아 당겨 긴장재(14)를 긴장시킨다.
다음에, 도 10에 도시된 바와 같이, 제조하고자 하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)의 각 단부에 상응한 위치에 비부착용 슬리브(18)가 위치하도록 비부착용 슬리브(18)의 위치를 설정하고 고정한다(S200). 각 비부착용 슬리브(18)는 콘크리트 슬래브(10)의 단부에 배치되어야 하므로, 제조하고자 하는 단위 콘크리트 슬래브(10)의 단부의 위치를 확인하고 콘크리트의 타설 위치를 고려하여 비부착용 슬리브(18)를 이동시켜 긴장재(14)에 비부착용 슬리브(18)를 고정한다. 이 때 비부착용 슬리브(18) 내부로 굳지 않은 콘크리트(13)가 스며들지 않도록 비부착용 슬리브(18) 단부에 테이핑 처리를 할 수 있다.
다음에, 도 11에 도시된 바와 같이, 제조하고자 하는 복수의 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10) 각각에 상응하여 인장대(20)에 굳지 않는 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 몸체(12)를 형성한다(S300). 긴장재(14)가 일정 위치에 매입되도록 인장대(20) 상부에 제조하고자 하는 콘크리트 슬래브(10)에 상응하여 거푸집을 형성하고 거푸집에 굳지 않은 콘크리트(13)를 타설하거나 인장대(20) 상부에서 인장대(20)의 길이 방향으로 압출식 타설기(30)를 이동시키면서 제조하고자 하는 콘크리트 슬래브(10)에 상응하여 콘크리트를 압출성형 방식으로 타설한 후, 일정 기간 동안 콘크리트를 양생하여 인장대(20) 상부에 콘크리트 몸체(12)를 형성한다. 본 실시예에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 3개의 콘크리트 몸체(12)가 형성되도록, 압출식 타설기(30)를 이용하여 콘크리트를 타설하고 양생한 형태를 제시한다.
도 13은 콘크리트의 압출성형을 위한 압출식 타설기(30)를 간략히 도시한 도면으로서, 호퍼(32)를 통해 굳지 않은 콘크리트(13)가 투입되면 굳지 않은 콘크리트(13)가 압출식 타설기(30)의 내부의 몰드부(34)에 유입되어 일정 형상으로 성형되고 이와 동시에 압출식 타설기(30)를 이동시켜 일정 단면을 갖는 긴 선형의 콘크리트 몸체(12)를 형성할 수 있다. 콘크리트 슬래브(10)의 내부에 길이 방향으로 중공부(16)를 형성하는 경우에는 압출식 타설기(30) 내부의 몰드부(34)에는 중공부 형성용 기둥체(36)가 형성될 수 있다.
다음에, 도 12에 도시된 바와 같이, 콘크리트가 양생되면 긴장재(14)의 정착을 해제하여 콘크리트 몸체(12)에 프리스트레스를 도입한다(S400). 단위 콘크리트 슬래브(10)의 콘크리트 몸체(12)가 양생되면 긴장재(14)의 정착을 서서히 풀어서 콘크리트 몸체(12)에 압축의 프리스트레스를 도입하게 된다.
다음에, 도 12에 도시된 바와 같이, 서로 인접하는 콘크리트 몸체(12) 사이의 긴장재(14)를 절단한다(S500). 긴장재(14)의 긴장 해제에 따라 각 콘크리트 몸체(12)에 대해 프리스트레스가 도입되면 서로 인접하는 콘크리트 몸체(12) 사이의 긴장재(14)를 절단하여 단위 단위 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(10)를 제조한다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 콘크리트 슬래브 12: 콘크리트 몸체
13: 굳지 않은 콘크리트 14: 긴장재
15: 수평인장균열(split crack) 16: 중공부
17: 비부착 구간 18: 비부착용 슬리브(sleeve)
19: PS 강연선 20: 인장대(tensioning bed)
22: 고정단 24: 정착구
26: 가동단 28: 잭(jack)
30: 압출식 타설기 32: 호퍼
34: 몰드부 36: 기둥체
13: 굳지 않은 콘크리트 14: 긴장재
15: 수평인장균열(split crack) 16: 중공부
17: 비부착 구간 18: 비부착용 슬리브(sleeve)
19: PS 강연선 20: 인장대(tensioning bed)
22: 고정단 24: 정착구
26: 가동단 28: 잭(jack)
30: 압출식 타설기 32: 호퍼
34: 몰드부 36: 기둥체
Claims (9)
- 판 상의 콘크리트 몸체와;
프리텐션(pre-tenstion)되어 상기 콘크리트 몸체의 길이 방향을 따라 상기 콘크리트 몸체의 단면 하부에 매입되어 부착되는 긴장재를 포함하되,
상기 콘크리트 몸체의 양단부에서 상기 긴장재 부근의 수평인장균열이 감소되도록 상기 긴장재의 양단부는 상기 콘크리트 몸체의 단부로부터 일정 거리가 상기 콘크리트 몸체에 비부착되고,
상기 콘크리트 몸체에는 상기 콘크리트 몸체의 길이 방향을 따라 관통하는 중공부(hollow core)가 형성되고,
상기 긴장재는 PS 강연선을 포함하며,
상기 PS 강연선의 비부착 길이(lu)는, 아래의 [식]을 만족하도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브.
[식]
여기서,
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 긴장재가 슬립(slip)되도록 단부가 삽입되며, 상기 콘크리트의 몸체에 매입되는 비부착용 슬리브(sleeve)를 더 포함하는 것을 특징으로, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브.
- 삭제
- 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브를 제조하는 방법으로서,
제조하고자 하는 상기 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 개수에 상응하여 긴장재에 복수의 비부착용 슬리브를 끼워 넣고 상기 긴장재를 인장대(tensioning bed)에 설치하여 상기 긴장재를 긴장하는 단계와;
제조하고자 하는 상기 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 각 단부에 상응한 위치에 상기 비부착용 슬리브가 위치하도록 상기 비부착용 슬리브의 위치를 설정하고 고정하는 단계와;
제조하고자 하는 복수의 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 각각에 상응하여, 길이 방향을 따라 관통하는 중공부(hollow core)가 형성되도록 상기 인장대에 굳지 않는 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 몸체를 형성하는 단계와;
상기 콘크리트가 양생되면 상기 긴장재의 정착을 해제하여 상기 콘크리트 몸체에 프리스트레스를 도입하는 단계를 포함하되,
상기 긴장재는 PS 강연선을 포함하고,
상기 콘크리트 몸체의 양단부에서 상기 긴장재 부근의 수평인장균열이 감소되도록 상기 비부착용 슬리브에 의해 상기 긴장재의 양단부는 상기 콘크리트 몸체의 단부로부터 일정 거리가 상기 콘크리트 몸체에 비부착되며,
상기 비부착용 슬리브에 의한 상기 PS 강연선의 비부착 길이(lu)는, 아래의 [식]을 만족하도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법.
[식]
여기서,
- 제7항에 있어서,
상기 콘크리트 몸체를 형성하는 단계는,
상기 인장대의 길이 방향으로 따라 이동하는 압출식 타설기에 의해 압출성형방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계 이후에,
서로 인접하는 상기 콘크리트 몸체 사이의 긴장재를 절단하는 단계를 더 포함하는, 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 슬래브 제조 방법.
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