KR101937680B1 - 구조적 강성이 보강된 조립식 pc구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

구조적 강성이 보강된 조립식 pc구조물 및 그 시공방법 Download PDF

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KR101937680B1
KR101937680B1 KR1020180118031A KR20180118031A KR101937680B1 KR 101937680 B1 KR101937680 B1 KR 101937680B1 KR 1020180118031 A KR1020180118031 A KR 1020180118031A KR 20180118031 A KR20180118031 A KR 20180118031A KR 101937680 B1 KR101937680 B1 KR 101937680B1
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Abstract

본 발명은 PC구조물의 시공을 위해 현장에서 배근되는 기초부의 철근 양을 감소시켜 기초부를 시공하는 데에 소요되는 인력과 시간을 줄일 수 있고, 공장에서 내, 외측 PC패널을 일체로 제작하기 용이하면서도 횡 방향으로 작용하는 외력에 크게 저항할 수 있는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 조립식 PC구조물은, 터파기 후 버림콘크리트 타설된 바닥 위에 조립 설치되는 복수 개의 PC기초블록; 상기 복수 개의 PC기초블록 위에 타설되어 형성되는 소정 두께의 기초콘크리트부; 상기 기초콘크리트부의 상면 둘레를 따라 수직으로 설치되면서 내, 외측 PC패널이 일체로 제작되는 복수 개의 더블 PC벽체; 상기 복수 개의 더블 PC벽체에 의해 형성되는 내부 공간에 수직으로 설치되는 복수 개의 PC기둥; 상기 복수 개의 PC기둥의 상부에 설치되는 복수 개의 PC거더; 상기 복수 개의 더블 PC벽체와 상기 PC기둥의 상부를 연결하도록 설치되는 복수 개의 PC슬래브; 및 상기 복수 개의 더블 PC벽체의 사이의 공간과 상기 복수 개의 PC슬래브의 상면으로 소정 두께로 타설되어 형성되는 토핑 콘크리트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물 및 그 시공방법{Prefabricated Precast Structure and Construction Method Thereof}
본 발명은 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기초부, 벽체, 기둥, 거더, 슬래브 등으로 이루어지는 PC 구조물에 있어서, 시공성이 개선되어 설치가 쉽고 빠르면서도 내외측에서 작용하는 하중 및 외력에 충분히 저항할 수 있는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
최근에는 현장에 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설하는 대신, 공장에서 미리 제작된 콘크리트 패널(이하 'PC패널'이라 한다)을 현장으로 운반하여 현장에 시공된 기초 위에 조립한 다음, 내, 외측 PC패널 사이에 콘크리트를 타설하는 프리캐스트 공법(precast method)에 의해 구조물이 시공되고 있다.
이러한 프리캐스트 공법은 거푸집을 설치하고 제거할 필요가 없으므로 시공 시간이 단축되고, 공장에서 미리 제작된 패널을 사용하므로 외벽의 시공 품질이 우수한 장점이 있다.
한편, 조립식 PC구조물이라 하더라도 공장에서 제작된 PC패널을 제외한 다른 부분, 즉 기초부 등은 현장에 거푸집이 설치된 다음 종래와 같이 콘크리트가 타설되어 형성되게 되는데, 이러한 기초부는 터파기된 바닥에 버림콘크리트가 타설된 다음 바닥에 소정 간격으로 교차하도록 복수 개의 바닥 철근이 배근되고, 배근된 바닥 철근과 소정 높이 이격되도록 복수 개의 상부 철근이 배근되며, 상부 철근과 바닥 철근 사이에 복수 개의 앵커철근이 기립 설치된 다음 콘크리트가 타설되어 형성되게 된다.
따라서 작업자가 조립식 PC구조물을 시공하더라도 기초부를 시공하기 위해 여전히 많은 양의 철근을 현장에서 배근해야 하는 문제가 있고, 더욱이 1명의 작업자가 하루에 배근할 수 있는 철근의 양에 한계가 있기 때문에 많은 양의 철근을 배근하기 위해 많은 수의 작업자가 투입되거나 또는 PC구조물의 기초 공사에 소요되는 기간이 길어질 수밖에 없는 문제가 있다.
한편, 위와 같이 현장에 시공된 기초부 위에는 공장에서 제작된 PC패널이 운반되어 조립되게 되는데, 일반적으로 PC패널은 내, 외측 벽을 구성하는 2개의 패널이 서로 소정 간격 이격되어 설치되고, 이렇게 설치된 내, 외측 PC패널 사이에는 현장에서 콘크리트가 타설되어 양생되게 된다.
이때 PC패널 사이로 콘크리트가 타설되게 되면, 콘크리트의 압력에 의해 내, 외측 PC패널 사이의 간격이 벌어지게 되는 등의 문제가 발생하고, 이 경우 PC구조물의 구조적 안전성에 문제가 발생할 수 있기 때문에 콘크리트를 타설하기 전에 내, 외측 PC패널의 설치 간격이 벌어지지 않도록 서로 강건하게 연결하는 작업이 선행된다.
그러나 내, 외측 PC패널을 현장에서 서로 강건하게 연결하기 위해 작업자가 많은 양의 볼트와 너트 등의 체결부재를 설치해야 하는 어려움이 있고, 따라서 최근에는 내, 외측 PC패널을 공장 등에서 일체로 제작하는 방안이 강구되고 있다.
상기와 같은 목적의 종래 기술로는 등록특허공보 제1630235호의 안전성이 강화된 피씨 트러스 벽체 구조물 및 이를 이용한 지하구조물 시공방법(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.
상기 특허문헌에 개시된 피씨 트러스 벽체 구조물은 기초 콘크리트 상에 수직방향으로 세워지며 소정의 두께를 가진 직사각형 판형상의 프리캐스트 콘크리트 패널로 이루어지며, 복수 개의 패널들이 나란히 연속적으로 설치되어지는 복수의 인장용 피씨패널; 상기 복수의 인장용 피씨패널과 대응되는 위치에 소정의 거리만큼 이격되어 설치되어지며, 기초 콘크리트 상에 수직방향으로 세워지고 소정의 두께를 가진 직사각형 판형상의 프리캐스트 콘크리트 패널로 이루어지며, 복수 개의 패널들이 나란히 연속적으로 설치되어지는 복수의 압축용 피씨패널; 상기 소정의 거리만큼 이격된 인장용 피씨패널과 압축용 피씨패널은 트러스 연결재로 상호 연결하여 일체로 거동되어지도록 하며, 트러스 연결재는 인장용 피씨패널의 내부에 매설되어지는 제1 수직레일과, 압축용 피씨패널의 내부에 매설되어지는 제2 수직레일과, 상기 인장용 피씨패널과 압축용 피씨패널이 서로 일체로 거동될 수 있도록 상기 제1, 2 수직레일을 수평방향으로 연결하며 소정의 간격으로 상하 방향으로 설치되어지는 복수 개의 수평재와, 상기 인장용 피씨패널과 압축용 피씨패널에 가해지는 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있도록 복수개의 수평재 사이에서 경사진 방향으로 연결되어지는 복수개의 경사재를 포함하며, 상기 각 피씨패널에는 복수 개의 트러스 연결재가 설치되어지며, 상기 일 트러스 연결재의 수평재의 일측단부와 이웃한 트러스 연결재의 수평재의 타측단부는 피씨 벽체 구조물의 운반, 양중 및 기립시 길이방향의 외력에 대한 수평변위를 최소화할 수 있도록 단면연결재가 추가로 포함되어 구성된다.
그러나 상기 특허문헌의 트러스 연결재는 피씨패널의 내측에 강건하게 매설되기 위해 피씨패널의 내부에 배근되는 수직 또는 수평의 주철근과 철사 등으로 일일이 연결되어야 하고, 따라서 철근 연결 작업에 많은 시간이 소요되어 내, 외측 PC패널을 일체로 제작하는 데에 많은 어려움이 있다.
더욱이 상기 특허문헌의 트러스 연결재는 피씨패널의 양측을 따라 수직으로 설치되는 구조로 이루어지기 때문에 종 방향으로 작용하는 외력에 저항하는 힘은 보강되는 반면, 지진 등과 같이 횡 방향으로 작용하는 외력에 저항하는 힘은 충분히 보강되지 못하고, 이 때문에 지진 발생 시 상호 연결된 피씨패널이 쉽게 변형되면서 연결이 해제되어 PC구조물의 구조적 안전성이 담보되지 못하는 문제가 있다.
따라서 현장에서 배근되는 철근의 양을 감소시켜 기초부의 시공을 쉽고 빠르게 실시할 수 있고, 내, 외측 PC패널을 공장에서 쉽고 강건하게 일체로 제작할 수 있으면서도 지진 등과 같이 횡 방향으로 작용하는 외력에 크게 저항할 수 있도록 구조가 개선된 PC구조물 및 그 시공 방법의 개발이 요구된다.
KR 10-1630235 B1 (2016. 06. 08.) KR 10-1574253 B1 (2015. 11. 27.) KR 10-1630238 B1 (2016. 06. 08.) KR 10-1720473 B1 (2017. 03. 21.) KR 10-1079512 B1 (2011. 10. 27.) KR 10-1797969 B1 (2017. 11. 09.)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 조립식 PC구조물 및 그 시공방법이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 PC구조물의 시공을 위해 현장에서 배근되는 기초부의 철근 양을 감소시켜 기초부를 시공하는 데에 소요되는 인력과 시간을 줄일 수 있고, 공장에서 내, 외측 PC패널을 일체로 제작하기 용이하면서도 횡 방향으로 작용하는 외력에 크게 저항할 수 있는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 조립식 PC구조물은, 터파기 후 버림콘크리트 타설된 바닥 위에 조립 설치되는 복수 개의 PC기초블록; 상기 복수 개의 PC기초블록 위에 타설되어 형성되는 소정 두께의 기초콘크리트부; 상기 기초콘크리트부의 상면 둘레를 따라 수직으로 설치되면서 내, 외측 PC패널이 일체로 제작되는 복수 개의 더블 PC벽체; 상기 복수 개의 더블 PC벽체에 의해 형성되는 내부 공간에 수직으로 설치되는 복수 개의 PC기둥; 상기 복수 개의 PC기둥의 상부에 설치되는 복수 개의 PC거더; 상기 복수 개의 더블 PC벽체와 상기 PC기둥의 상부를 연결하도록 설치되는 복수 개의 PC슬래브; 및 상기 복수 개의 더블 PC벽체의 사이의 공간과 상기 복수 개의 PC슬래브의 상면으로 소정 두께로 타설되어 형성되는 토핑 콘크리트부를 포함하고, 상기 복수 개의 PC기초블록은, 소정 폭과 길이를 가지도록 형성되는 소정 두께의 베이스블록; 상기 베이스블록의 내부에 매설되면서 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제1 주철근; 상기 베이스블록의 내부에 매설되면서 상기 제1 주철근과 교차하도록 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제2 주철근; "U"자 모양으로 형성되어 양단이 상기 제1 주철근 또는 상기 제2 주철근에 연결되도록 상기 베이스블록에 매설되고, 호형 절곡된 가운데 부분이 상기 베이스블록의 외측 둘레를 따라 소정 길이 돌출되도록 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 연결철근; 및 상하로 길이를 가지는 "ㅁ"자 모양으로 형성되면서 하부가 상기 제1, 2 주철근에 연결되고, 상부가 상기 베이스블록에서 소정 길이 상향 돌출되도록 설치되는 복수 개의 전단철근을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 베이스블록에 수직으로 소정 높이를 가지도록 돌출되는 측벽체가 일체로 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 베이스블록에 인접하여 설치되는 또 다른 베이스블록과 연결봉에 의해 연결되도록 소정 간격을 두고 복수 개의 장홈과 정착홈이 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
이에 더해 본 발명은 상기 더블 PC벽체가 내부에 소정 간격을 두고 복수 개의 수직철근과 수평철근이 매설되는 소정 크기의 제1 PC패널; 상기 제1 PC패널과 소정 간격 이격되어 설치되면서 내부에 소정 간격을 두고 복수 개의 수직철근과 수평철근이 매설되는 소정 크기의 제2 PC패널; 및 상기 제1, 2 P패널의 상기 수직철근이 관통되도록 연결되어 상기 제1, 2 PC패널에 일체로 연결되는 트러스부재를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 조립식 PC구조물의 시공방법은, 바닥에 소정 깊이로 터파기를 실시하는 터파기 단계; 터파기된 바닥에 소정 두께로 버림콘크리트를 타설하여 소정 두께의 버림콘크리트층을 형성하는 버림콘크리트 타설 단계; 상기 버림콘크리트층 위에 공장에서 미리 제작된 복수 개의 PC기초블록을 안착하고, 인접하여 배치되는 상기 PC기초블록을 상호 연결하는 PC기초블록 설치 단계; 상기 PC기초블록에 콘크리트를 타설하여 기초콘크리트부를 형성하는 기초콘크리트부 형성 단계; 상기 기초콘크리트부 위에 공장에서 미리 일체로 제작된 더블 PC벽체를 운반하여 조립 설치하는 더블 PC벽체 설치 단계; 상기 더블 PC벽체에 의해 형성되는 내측 공간에 소정 간격을 두고 복수 개의 PC기둥을 설치하고, 상기 복수 개의 PC기둥 위에 복수 개의 PC거더를 설치하는 PC기둥 및 PC거더 설치 단계; 상기 더블 PC벽체와 상기 PC거더를 수평으로 연결하도록 복수 개의 PC슬래브를 설치하는 PC슬래브 설치 단계; 및 상기 더블 PC벽체 사이와 상기 PC슬래브 위로 콘크리트를 타설하는 토핑 콘크리트 타설 단계로 이루어지고, 상기 PC기초블록 설치 단계는, 인접하여 위치되는 베이스블록의 둘레를 따라 돌출되는 연결철근을 보조철근 및 철사를 이용하여 상호 연결하는 연결철근 연결 단계; 상기 베이스블록의 상부로 돌출되도록 설치되는 전단철근의 상부에 미리 격자 모양으로 연결된 상부철근을 펼쳐 설치하는 상부철근 설치 단계; 및 상기 전단철근과 상기 상부철근을 "ㄷ"자 모양의 캡철근을 이용하여 연결하는 캡철근 설치 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, PC기초블록을 버림콘크리트 위에 조립 설치하는 것으로 기초부를 시공하기 위해 배근되는 철근의 양을 크게 줄일 수 있고, 이에 의해 기초부를 빠르게 시공할 수 있으므로 PC구조물을 시공하는 데에 소요되는 시간이 단축된다.
또한, 더블 PC벽체의 수직철근이 트러스부재를 관통하도록 설치되므로 수직철근과 트러스부재를 강건하게 연결하기가 용이하면서도 제1, 2 PC패널이 일체로 강건하게 연결될 수 있다.
이에 더해 트러스부재가 제1, 2 PC패널을 따라 횡 방향으로 길이를 가지도록 설치되므로 지진과 같이 횡 방향으로 작용하는 외력에도 충분히 저항할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물의 예를 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 PC기초블록의 예를 보인 사시도.
도 3(a, b)은 본 발명에 따른 PC기초블록의 예를 보인 평면도.
도 4(a, b)는 본 발명에 따른 PC기초블록의 예를 보인 측면도.
도 5(a, b) 및 도 6(a, b)은 본 발명에 따른 PC기초블록의 베이스블록에 측벽체가 형성되는 예를 보인 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 PC기초블록이 조립되는 예를 보인 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 PC기초블록의 장홈과 정착홈에 연결봉이 설치되어 연결되는 예를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 따른 PC기초블록의 연결철근이 조립되는 예를 보인 도면.
도 10은 본 발명에 따른 더블 PC벽체의 예를 보인 도면.
도 11은 본 발명에 따른 트러스부재의 예를 보인 사시도.
도 12(a, b)는 본 발명에 따른 더블 PC벽체가 트러스부재에 의해 일체로 제작되는 예를 보인 도면.
도 13은 본 발명에 따른 더블 PC벽체가 기초콘크리트부에 설치되는 예를 보인 도면.
도 14는 본 발명에 따른 PC슬래브의 예를 보인 사시도.
도 15(a, b)는 본 발명에 따른 PC슬래브의 예를 보인 측면도.
도 16은 본 발명에 따른 PC슬래브의 장홈과 정착홈에 연결봉이 설치되어 연결되는 예를 보인 도면.
도 17은 본 발명에 따른 PC슬래브가 연결철근을 이용하여 연결되는 예를 보인 도면.
도 18은 본 발명에 따른 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물의 시공방법을 보인 시공 순서도.
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 PC기초블록이 조립되는 예를 보인 도면.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.
본 발명은 PC구조물의 시공을 위해 현장에서 배근되는 기초부의 철근 양을 감소시켜 기초부를 시공하는 데에 소요되는 인력과 시간을 줄일 수 있고, 공장에서 내, 외측 PC패널을 일체로 제작하기 용이하면서도 횡 방향으로 작용하는 외력에 크게 저항할 수 있는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물 및 그 시공방법을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명의 조립식 PC구조물은 도 1에 도시된 바와 같이 PC기초블록(100), 기초콘크리트부(200), 더블 PC벽체(300), PC기둥(400), PC거더(500), PC슬래브(600) 및 토핑 콘크리트부(700)를 포함한다.
PC기초블록(100)은 기초부의 하부철근과 전단철근이 공장에서 미리 배근되어 소정 크기로 제작된 다음 현장에서 조립되고, 이에 의해 현장에서 간단한 철근 배근만으로 기초부를 빠르게 형성시킬 수 있도록 하는 구성이다.
이러한 PC기초블록(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 소정 폭과 길이를 가지도록 형성되는 정사각형 또는 직사각형 모양의 베이스블록(110)과, 상기 베이스블록(110)의 내부에 매설되면서 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제1 주철근(120)과, 상기 베이스블록(110)의 내부에 매설되면서 제1 주철근(110)과 교차하도록 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제2 주철근(130)과, "U"자 모양으로 형성되어 양단이 제1 주철근(120) 또는 제2 주철근(130)에 연결되도록 베이스블록(110)에 매설되고 호형 절곡된 가운데 부분이 베이스블록(110)의 외측 둘레를 따라 소정 길이 돌출되도록 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 연결철근(140) 및 상하로 길이를 가지는 "ㅁ"자 모양으로 형성되면서 하부가 제1, 2 주철근(110, 120)에 연결되고 상부가 베이스블록(110)에서 소정 길이 상향 돌출되도록 설치되는 복수 개의 전단철근(150)을 포함한다.
이때 베이스블록(110)은 도 3(a, b)과 도 4(a, b)에 도시된 바와 같이 소정 길이를 가지는 직사각형 모양으로 형성되는 블록과, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 길이 방향(상대적으로 길이가 긴 방향) 일측면을 따라 측벽체(111)가 일체로 형성되는 블록, 그리고 도 5(b)에 도시된 바와 같이 폭 방향(상대적으로 길이가 짧은 방향) 일측면을 따라 측벽체(111)가 일체로 형성되는 블록과, 도 6(a, b)에 도시된 바와 같이 폭과 길이 방향을 따라 역 "ㄱ"자 또는 "ㄴ"자 모양으로 측벽체(111)가 일체로 형성되는 블록을 포함하여 구성되고, 이에 의해 기초부의 외측 둘레를 따라 측벽체(111)가 연결되어 적절한 콘크리트 타설 공간이 형성되도록 복수 개의 PC기초블록(100)이 배치되게 된다.
또한, 베이스블록(110)에는 도 7에 도시된 바와 같이 "T"자 모양의 장홈(112)과 소정 크기의 정착홈(113)이 소정 간격을 두고 복수 개 형성되고, 이러한 장홈(112)과 정착홈(113)에는 도 8에 도시된 바와 같이 소정 길이를 가지는 연결봉(B)이 삽입된 다음 연결봉(B)의 양단에 너트가 조립되어 인접하여 설치되는 한 쌍의 PC기초블록(100)이 일정하게 밀착되어 고정되게 된다.
그리고 연결철근(140)은 도 9에 도시된 바와 같이 서로 인접하여 배치되는 한 쌍의 베이스블록(110) 사이에 서로 소정 폭 중첩되도록 수평으로 소정 길이 돌출되고, 이에 의해 소정 폭 중첩된 연결철근(140)의 상부와 하부를 따라 복수 개의 보조철근(141)을 철사로 연결하여 고정하는 것으로 전후좌우 방향으로 인접하여 배치되는 복수 개의 베이스블록(110)이 상호 강건하게 연결되게 된다.
이에 더해 전단철근(150)은 하부가 제1, 2 주철근(120, 130)에 의해 강건하게 고정된 상태로 베이스블록(110)에 매설되고, 상부는 측벽체(111)의 높이에 대응하여 수직으로 돌출되며, 이러한 전단철근(150)의 상부에 상부철근(160)이 안착되어 설치되게 되면서 바닥에서 소정 높이 이격되도록 현장에서 상부철근(160)을 쉽게 설치할 수 있게 된다.
상기와 같은 PC기초블록(100)의 구성에 의해 터 파기된 바닥에 소정 두께로 버림콘크리트를 타설하여 버림콘크리트층(2)을 형성하고, 이렇게 형성된 버림콘크리트층(2) 위에 공장에서 미리 제작된 복수 개의 PC기초블록(100)을 측벽체(111)의 방향에 맞추어 배치하며, 배치된 복수 개의 PC기초블록(100)을 연결철근(140)과 연결봉(B)을 이용하여 상호 강건하게 고정하고, 고정된 PC기초블록(100)의 전단철근(150) 위에 상부철근(160)을 설치한 다음 하부가 개방된 "ㄷ"자 모양의 캡철근(170)을 삽입하여 전단철근(150)과 상부철근(160)을 상호 연결하며, 이렇게 상부철근(160)의 설치가 완료되고 나면 기초콘크리트를 측벽체(111)의 높이까지 타설하는 것으로 기초부의 시공이 완료되게 된다.
기초콘크리트부(200)는 PC기초블록(100)에 의해 형성되는 소정 크기의 공간 내에 타설되어 형성되는 구성으로, 이러한 기초콘크리트부(200)의 상면에는 필요에 따라 후술되는 더블PC벽체(300)가 안착 설치되기 위한 소정 깊이의 설치홈(도면부호 없음)이 형성된다.
더블 PC벽체(300)는 기초콘크리트부(200)에 기립(수직) 설치되어 구조물의 내외 벽체를 형성하는 구성이다.
이러한 더블 PC벽체(300)는 도 10에 도시된 바와 같이 내부에 소정 간격을 두고 복수 개의 수직철근(311)과 수평철근(312)이 매설되는 소정 크기의 제1 PC패널(310)과, 상기 제1 PC패널(310)과 소정 간격 이격되어 설치되면서 내부에 소정 간격을 두고 복수 개의 수직철근(321)과 수평철근(322)이 매설되는 소정 크기의 제2 PC패널(320) 및 상기 제1, 2 P패널(310, 320)의 수직철근(311, 321)이 관통되도록 연결되어 제1, 2 PC패널(310, 320)에 일체로 연결되는 복수 개의 트러스부재(330)를 포함한다.
이때 제1, 2 PC패널(310, 320)의 하부에는 소정 크기를 가지는 슬리브(313, 323)가 수직철근(311, 321)의 하단에 삽입되어 고정되고, 이러한 슬리브(313, 323)에 기초콘크리트부(200)의 상면으로 소정 길이 상향 돌출되도록 설치된 앵커철근(도시하지 않음)이 삽입되게 된다.
그리고 트러스부재(330)는 도 11에 도시된 바와 같이 제1, 2 PC패널(310, 320)이 서로 이격된 간격만큼의 폭을 가지는 제1 트러스(331)와, 상기 제1 트러스(331)와 평행하도록 소정 간격 이격되어 위치되는 제2 트러스(332) 및 상기 제1, 2 트러스(331, 332)를 상호 대각선 또는 "X"자 모양으로 연결하는 복수 개의 연결앵글(333)을 포함한다.
이때 제1, 2 트러스(331, 332)에는 길이를 따라 소정 간격을 두고 복수 개의 관통공(331A, 332A)이 형성되고, 이러한 관통공(331A, 332A)에 제1, 2 PC패널(310, 320)의 수직철근(311, 321)이 관통 삽입되어 트러스부재(330)에 의해 제1, 2 PC패널(310, 320)이 강건하게 연결되게 된다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 공장에서 제1 PC패널(310)을 만들기 위해 수직철근(311)과 수평철근(312)을 형틀(도시하지 않음) 내에 배치시킬 때, 도 12에 도시된 바와 같이 복수 개의 트러스부재(330)가 소정 간격을 두고 배치되고, 이렇게 배치된 복수 개의 트러스부재(330)에 형성된 관통공(331A, 332A)에 맞추어 복수 개의 수직철근(311)이 관통 삽입되며, 이렇게 설치된 수직철근(311)과 직교하도록 복수 개의 수평철근(312)이 설치되고, 복수 개의 수직철근(311)의 일단에 각각 슬리브(313)가 삽입 설치된 다음 형틀에 콘크리트가 주입되어 제1 PC패널(310)이 제조된다.
그런 다음, 형틀이 180°로 회전되어 복수 개의 트러스부재(330)에 형성된 또 다른 관통공(331A, 332A)에 복수 개의 수직철근(321)이 관통 삽입되고, 이렇게 설치된 수직철근(321)과 직교하도록 복수 개의 수평철근(322)이 설치되며, 복수 개의 수직철근(321)의 일단에 각각 슬리브(323)가 삽입 설치된 다음 형틀에 콘크리트가 주입되어 제2 PC패널(320)이 제조되고, 그 결과 제1, 2 PC패널(310, 320)이 복수 개의 트러스부재(330)에 의해 상호 일체로 강건하게 연결된 상태로 제조되게 된다.
상기와 같은 더블 PC벽체(300)는 도 13에 도시된 바와 같이 크레인 등을 이용하여 기초콘크리트부(200)에 설치된 앵커볼트(도면부호 없음)가 슬리브(313, 323)에 삽입되도록 하여 기립 설치되고, 제1, 2 PC패널(310, 320) 중 일측에는 지지대가 설치되며, 무수축 모르타르가 기초콘크리트부(200)와 더블 PC벽체(300) 사이로 타설되어 더블 PC벽체(300)가 기초콘크리트부(200)에 강건하게 고정 설치된다.
이러한 더블 PC벽체(300)는 지진 등에 의해 횡 방향으로 큰 외력이 작용하더라도 수직철근(311, 321)이 직접 관통되도록 하여 횡 방향으로 설치된 복수 개의 트러스부재(330)에 의해 제1, 2 PC패널(310, 320)이 서로 분리되는 것이 효과적으로 방지되고, 이에 의해 PC구조물의 구조적인 안전성이 담보된다.
PC기둥(400)과 PC거더(500)는 공장에서 미리 제작된 다음 현장에서 조립 설치되는 것으로, 이때 PC기둥(400)은 기초콘크리트부(200)에 소정 간격을 두고 복수 개가 수직으로 설치되고, PC거더(500)는 PC기둥(400)의 상부에 안착되어 PC기둥(400)을 수평으로 연결하도록 설치된다.
PC슬래브(600)는 PC거더(500)와 제1 PC패널(310)을 이용하여 구조물의 내측 천장을 이루도록 수평으로 설치되는 구성이다.
이러한 PC슬래브(600)는 도 14 및 도 15(a, b)에 도시된 바와 같이 소정 폭과 길이를 가지는 정사각형 또는 직사각형 모양으로 형성되는 슬래브블록(610)과, 상기 슬래브블록(610)의 둘레를 따라 "ㄴ"자 또는 역 "ㄴ"자 모양으로 소정 길이 돌출되도록 설치되는 복수 개의 연결철근(620)과, 상기 연결철근(620)에 일단이 연결되면서 타단이 슬래브블록(610)의 상면으로 소정 길이 돌출되는 "ㅁ"자 단면 모양의 전단철근(630)을 포함한다.
이때 슬래브블록(610)의 내부에는 서로 소정 간격 이격되어 교차되도록 제1, 2 주철근(611, 612)이 매설되고, PC기초블록(100)과 같이 장홈(640)과 정착홈(650)이 서로 소정 간격 이격되어 복수 개가 형성되고, 이러한 장홈(640)과 정착홈(650)에는 도 16에 도시된 바와 같이 소정 길이의 연결봉(B')이 설치된 다음 연결봉(B')의 양단에 너트가 조립되어 인접 설치되는 슬래브블록(610)이 상호 밀착되도록 강건하게 연결된다.
그리고 슬래브블록(610)의 상면 중앙 쪽에는 길이를 따라 소정 간격을 두고 사다리꼴 단면 모양의 요홈부(613)가 복수 개 형성되는데, 이러한 요홈부(613)에 의해 슬래브블록(610)의 자중이 감소됨과 동시에 슬래브블록(610)의 중앙 부분에 작용하는 인장모멘트가 감소되어 슬래브블록(610)의 단면 효율성이 증대되게 된다.
또한, 연결철근(620)은 슬래브블록(610)이 인접 설치됨에 따라 도 17에 도시된 바와 같이 자연스럽게 소정 폭 중첩되고, 이러한 연결철근(620)의 상부 또는 하부를 따라 보조철근(621)이 철사로 고정되어 상호 강건하게 연결되게 된다.
상기와 같은 PC슬래브(600)의 구성에 의해 더블 PC벽체(300)의 상단과 PC거더(500)가 수평으로 연결되도록 설치된 다음, 연결봉(B')과 연결철근(620)에 의해 연결되고, 이에 의해 복수 개의 PC슬래브(600)가 강건하게 조립되게 된다.
토핑 콘크리트부(700)는 더블 PC벽체(300)의 제1, 2 PC패널(310, 320) 사이에 형성되는 공간과 PC슬래브(600)의 상면으로 콘크리트를 타설하여 PC구조물(1)의 지붕을 형성하는 구성이다.
이상과 같이 구성되는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물은 도 18에 도시된 바와 같이 터파기 단계(S10), 버림콘크리트 타설 단계(S20), PC기초블록 설치 단계(S30), 기초콘크리트부 형성 단계(S40), 더블 PC벽체 설치 단계(S50), PC기둥 및 PC거더 설치 단계(S60), PC슬래브 설치 단계(S70) 및 토핑 콘크리트 타설 단계(S80)에 따라 시공되고, 이하에서는 이러한 조립식 PC구조물의 시공방법에 따라 설명한다.
(1) 터파기 단계(S10)
이 단계는 조립식 PC구조물(1)이 설치될 바닥을 소정 깊이로 터파기를 실시하는 것으로, 이때 지반의 붕괴 등을 방지하기 위해 흙막이 등을 설치하거나 적절한 경사면을 형성하여 주변 지반이 쉽게 무너져 내리지 않도록 시공된다.
(2) 버림콘크리트 타설 단계(S20)
이 단계는 터파기된 바닥에 소정 두께로 버림콘크리트(leveling concrete)를 타설하여 소정 두께의 버림콘크리트층(2)을 형성하는 것으로, 이러한 버림콘크리트 타설 단계(S20)에 의해 후술되는 PC기초블록(100)의 수평 설치가 용이해진다.
(3) PC기초블록 설치 단계(S30)
이 단계는 버림콘크리트층(2) 위에 공장에서 미리 제작된 복수 개의 PC기초블록(100)을 안착하고, 인접하여 배치되는 PC기초블록(100)을 상호 연결하는 것으로, 이러한 PC기초블록 설치 단계(S30)는 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 버림콘크리트층(2) 위에 복수 개의 PC기초블록(100)을 배치하고, 인접하여 위치되는 PC기초블록(100), 즉 베이스블록(110)의 둘레를 따라 돌출되는 연결철근(140)을 보조철근(141) 및 철사를 이용하여 상호 연결하는 연결철근 연결 단계(S31)와, 베이스블록(110)의 상부로 돌출되도록 설치되는 전단철근(150)의 상부에 미리 격자 모양으로 연결된 상부철근(160)을 펼쳐 설치하는 상부철근 설치 단계(S32) 및 상기 전단철근(150)과 상기 상부철근(160)을 하부가 개방된 "ㄷ"자 모양의 캡철근(170)을 이용하여 연결하는 캡철근 설치 단계(S33)를 포함한다.
상기와 같은 PC기초블록 설치 단계(S30)에 의해 작업자가 버림콘크리트층(2) 위에 바닥철근과 전단철근 등을 직접 배근할 필요 없이 복수 개의 PC기초블록(100)을 안착하여 상호 연결시킨 다음, 상부철근(160)과 캡철근(170)만을 설치하는 것으로 기초부 형성을 위한 철근의 배치가 쉽고 빠르게 완료된다.
(4) 기초콘크리트부 형성 단계(S40)
이 단계는 PC기초블록(100)의 설치가 완료되고 나면, PC기초블록(100)에 의해 형성되는 공간에 콘크리트를 타설하여 기초콘크리트부(200)를 형성하는 것으로, 이렇게 콘크리트가 타설되고 나면 기초콘크리트부(200)가 충분히 경화될 수 있도록 소정 기간 양생된다.
(5) 더블 PC벽체 설치 단계(S50)
이 단계는 기초콘크리트부(200)가 충분히 양생되고 나면, 공장에서 미리 일체로 제작된 더블 PC벽체(300)를 운반하여 조립 설치하는 것으로, 이때 더블 PC벽체(300)는 바닥에 미리 설치된 앵커철근이 더블 PC벽체(300)의 저면에 구비되는 슬리브(313, 323)에 삽입되도록 위치를 맞추어 안착된다.
그리고 제1 PC벽체(310)를 지지하도록 복수 개의 지지대(도시하지 않음)가 설치되고, 이에 의해 더블 PC벽체(300)가 임의로 쓰러지지 않도록 고정된다.
그런 다음, 더블 PC벽체(300)와 기초콘크리트부(200)가 서로 맞닿는 경계 부분과 슬리브(313, 323)의 내부에 무수축 모르타르(초속경 모르타르)가 주입되고, 이에 의해 더블 PC벽체(300)가 기초콘크리트부(200)에 강건하게 고정되게 된다.
(6) PC기둥 및 PC거더 설치 단계(S60)
이 단계는 더블 PC벽체(300)에 의해 형성되는 내측 공간에 소정 간격을 두고 복수 개의 PC기둥(400)을 설치하고, 복수 개의 PC기둥(400)에 복수 개의 PC거더(500)를 설치하는 것으로, 이러한 PC기둥(400)과 PC거더(500)는 후술되는 PC슬래브(600)의 길이에 맞추어 일정한 간격으로 설치된다.
(7) PC슬래브 설치 단계(S70)
이 단계는 위에서 설치된 더블 PC벽체(300)와 PC거더(500)를 수평으로 연결하도록 복수 개의 PC슬래브(600)를 설치하는 것으로, 이때 인접 설치되는 PC슬래브(600)는 연결봉(B')을 이용하여 소정 간격으로 밀착된 다음, 연결철근(620)을 따라 보조철근(621)을 철사로 연결하여 강건하게 연결된다.
(8) 토핑 콘크리트 타설 단계(S80)
이 단계는 더블 PC벽체(300) 사이와 PC슬래브(600) 위로 콘크리트를 타설하는 지붕을 형성하는 것으로, 타설된 콘크리트가 충분히 경화되고 나면 조립식 PC구조물(1)의 시공이 완료된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 PC기초블록을 버림콘크리트 위에 조립 설치한 다음 간단한 철근 배근만으로 기초부를 빠르게 시공할 수 있고, 더블 PC벽체의 트러스부재가 수직철근을 관통하도록 설치되어 제1, 2 PC패널이 일체로 강건하게 연결되며, 횡 방향으로 설치되는 복수 개의 트러스부재에 의해 지진과 같이 횡 방향으로 작용하는 외력에 대해 충분히 저항할 수 있도록 강성이 보강된다.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 당업자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.
1: 조립식 PC구조물 2: 버림콘크리트층
100: PC기초블록 110: 베이스블록
111: 측벽체 112: 장홈
113: 정착홈 120: 제1 주철근
130: 제2 주철근 140: 연결철근
141: 보조철근 150: 전단철근
160: 상부철근 170: 캡철근
200: 기초콘크리트부 300: 더블 PC벽체
310: 제1 PC패널 311: 수직철근
312: 수평철근 313: 슬리브
320: 제2 PC패널 321: 수직철근
322: 수평철근 323: 슬리브
330: 트러스부재 331: 제1 트러스
331A: 관통공 332: 제2 트러스
332A: 관통공 333: 연결앵글
400: PC기둥 500: PC거더
600: PC슬래브 610: 슬래브블록
611: 제1 주철근 612: 제2 주철근
613: 요홈부 620: 연결철근
621: 보조철근 630: 전단철근
640: 장홈 650: 정착홈
700: 토핑 콘크리트부 B, B': 연결봉

Claims (5)

  1. 터파기 후 버림콘크리트 타설된 바닥 위에 조립 설치되는 복수 개의 PC기초블록(100);
    상기 복수 개의 PC기초블록(100) 위에 타설되어 형성되는 소정 두께의 기초콘크리트부(200);
    상기 기초콘크리트부(200)의 상면 둘레를 따라 수직으로 설치되면서 내, 외측 PC패널(310, 320)이 일체로 제작되는 복수 개의 더블 PC벽체(300);
    상기 복수 개의 더블 PC벽체(300)에 의해 형성되는 내부 공간에 수직으로 설치되는 복수 개의 PC기둥(400);
    상기 복수 개의 PC기둥(400)의 상부에 설치되는 복수 개의 PC거더(500);
    상기 복수 개의 더블 PC벽체(300)와 상기 PC기둥(400)의 상부를 연결하도록 설치되는 복수 개의 PC슬래브(600); 및
    상기 복수 개의 더블 PC벽체(300)의 사이의 공간과 상기 복수 개의 PC슬래브(600)의 상면으로 소정 두께로 타설되어 형성되는 토핑 콘크리트부(700);
    를 포함하고,
    상기 복수 개의 PC기초블록(100)은,
    소정 폭과 길이를 가지도록 형성되는 소정 두께의 베이스블록(110);
    상기 베이스블록(110)의 내부에 매설되면서 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제1 주철근(120);
    상기 베이스블록(110)의 내부에 매설되면서 상기 제1 주철근(120)과 교차하도록 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제2 주철근(130);
    "U"자 모양으로 형성되어 양단이 상기 제1 주철근(120) 또는 상기 제2 주철근(130)에 연결되도록 상기 베이스블록(110)에 매설되고, 호형 절곡된 가운데 부분이 상기 베이스블록(110)의 외측 둘레를 따라 소정 길이 돌출되도록 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 연결철근(140); 및
    상하로 길이를 가지는 "ㅁ"자 모양으로 형성되면서 하부가 상기 제1, 2 주철근(110, 120)에 연결되고, 상부가 상기 베이스블록(110)에서 소정 길이 상향 돌출되도록 설치되는 복수 개의 전단철근(150);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스블록(110)에는,
    수직으로 소정 높이를 가지도록 돌출되는 측벽체(111)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스블록(110)에는,
    인접하여 설치되는 또 다른 베이스블록(110)과 연결봉(B)에 의해 연결되도록 소정 간격을 두고 복수 개의 장홈(112)과 정착홈(113)이 형성되는 것을 특징으로 하는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 더블 PC벽체(300)는,
    내부에 소정 간격을 두고 복수 개의 수직철근(311)과 수평철근(312)이 매설되는 소정 크기의 제1 PC패널(310);
    상기 제1 PC패널(310)과 소정 간격 이격되어 설치되면서 내부에 소정 간격을 두고 복수 개의 수직철근(321)과 수평철근(322)이 매설되는 소정 크기의 제2 PC패널(320); 및
    상기 제1, 2 P패널(310, 320)의 상기 수직철근(311, 321)이 관통되도록 연결되어 상기 제1, 2 PC패널(310, 320)에 일체로 연결되는 트러스부재(330);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물.
  5. 조립식 PC구조물의 시공방법에 있어서,
    바닥에 소정 깊이로 터파기를 실시하는 터파기 단계(S10);
    터파기된 바닥에 소정 두께로 버림콘크리트를 타설하여 소정 두께의 버림콘크리트층을 형성하는 버림콘크리트 타설 단계(S20);
    상기 버림콘크리트층 위에 공장에서 미리 제작된 복수 개의 PC기초블록(100)을 안착하고, 인접하여 배치되는 상기 PC기초블록(100)을 상호 연결하는 PC기초블록 설치 단계(S30);
    상기 PC기초블록(100)에 콘크리트를 타설하여 기초콘크리트부(200)를 형성하는 기초콘크리트부 형성 단계(S40);
    상기 기초콘크리트부(200) 위에 공장에서 미리 일체로 제작된 더블 PC벽체(300)를 운반하여 조립 설치하는 더블 PC벽체 설치 단계(S50);
    상기 더블 PC벽체(300)에 의해 형성되는 내측 공간에 소정 간격을 두고 복수 개의 PC기둥(400)을 설치하고, 상기 복수 개의 PC기둥(400) 위에 복수 개의 PC거더(500)를 설치하는 PC기둥 및 PC거더 설치 단계(S60);
    상기 더블 PC벽체(300)와 상기 PC거더(500)를 수평으로 연결하도록 복수 개의 PC슬래브(600)를 설치하는 PC슬래브 설치 단계(S70); 및
    상기 더블 PC벽체(300) 사이와 상기 PC슬래브(600) 위로 콘크리트를 타설하는 토핑 콘크리트 타설 단계(S80);
    로 이루어지고,
    상기 PC기초블록 설치 단계(S30)는,
    인접하여 위치되는 베이스블록(110)의 둘레를 따라 돌출되는 연결철근(140)을 보조철근(141) 및 철사를 이용하여 상호 연결하는 연결철근 연결 단계(S31);
    상기 베이스블록(110)의 상부로 돌출되도록 설치되는 전단철근(150)의 상부에 미리 격자 모양으로 연결된 상부철근(160)을 펼쳐 설치하는 상부철근 설치 단계(S32); 및
    상기 전단철근(150)과 상기 상부철근(160)을 "ㄷ"자 모양의 캡철근(170)을 이용하여 연결하는 캡철근 설치 단계(S33);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 강성이 보강된 조립식 PC구조물의 시공방법.
KR1020180118031A 2018-10-04 2018-10-04 구조적 강성이 보강된 조립식 pc구조물 및 그 시공방법 KR101937680B1 (ko)

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