KR102226759B1 - 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법 - Google Patents

매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법 Download PDF

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Abstract

콘크리트 패널 내에 매립되는 다수의 섬유다발인 스트랜드 각각에 일정한 긴장력이 도입되도록 일괄적으로 긴장력을 도입함으로써, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드 각각에 개별적으로 긴장력을 도입하는 방법에 비하여 도입되는 긴장력을 일정하게 유지함에 따라 품질을 향상시킬 수 있고, 그립, 긴장력 도입장치의 설치 및 해체 시간을 크게 절감함에 따라 콘크리트 패널의 제작속도를 향상시킬 수 있고 제작비를 절감시킬 수 있으며, 또한, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드를 소요 위치(수평방향 및 수직방향)에 정밀하게 배치할 수 있고, 스트랜드를 다층으로 배치가 가능하여 정밀한 제작이 가능하여 품질을 향상시킬 수 있고, 또한, 고가의 섬유다발인 스트랜드에 긴장력을 도입하는 경우 콘크리트 패널의 균열을 방지할 수 있고, 휨강성을 향상시켜 긴장력을 도입하지 않는 경우에 비하여 스트랜드의 소요 수량을 크게 절감할 수 있는, 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법이 제공된다.

Description

매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING PRECAST PRESTRESSED CONCRETE PANEL FOR APPLYING TENSION FORCE TO IMBEDDED STRAND}
본 발명은 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 콘크리트 패널 내에 매립되는 섬유다발인 스트랜드(Strand)에 긴장력을 일정하게 도입하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널(Precast Prestressed Concrete Panel)의 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 시멘트 모르타르 또는 콘크리트로 제작된 프리캐스트 패널이 건설자재로 활용되고 있으나, 부재로 사용하기에는 자중이 크고 운반 및 시공성이 낮은 단점이 있다. 프리캐스트 패널의 자중을 감소시키기 위해서는 박판으로 제작하고 있는데, 이와 같이 박판으로 제작하는 경우, 휨강성이 낮기 때문에 균열 발생 우려가 있고, 이에 따라 보강재를 사용하여 단면을 보강할 필요성이 있다.
또한, 프리캐스트 패널을 철근이나 철망으로 보강하는 경우, 피복두께로 인하여 필요 이상으로 패널의 두께가 두꺼워지고, 특히, 공용중 철근 부식으로 인하여 패널에 열화 또는 손상이 발생할 수 있다. 따라서 비부식성 보강재로 탄소섬유, 아라미드섬유와 같이 고강성, 고탄성 섬유 또는 그리드를 보강재로 적용하여 박판 콘크리트 패널을 제작 및 시공하고 있다. 그러나 통상적으로 비부식성 고강도 섬유는 고가이기 때문에 프리캐스트 패널의 경제성을 약화시키고 있다.
도 1은 철근 보강 콘크리트, 섬유 보강 콘크리트 및 텍스타일 보강 콘크리트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1의 a)에 도시된 바와 같이, 철근 보강 콘크리트(10)는 시멘트 복합체인 모르타르/콘크리트(11) 내에 철근을 종방향 및 횡방향으로 매립하여 형성된다.
또한, 도 1의 b)에 도시된 바와 같이, 섬유 보강 콘크리트(20)는 시멘트 복합체인 모르타르/콘크리트(21) 내에 섬유, 예를 들면, 유리 단섬유(22)를 혼입하여 형성된다.
또한, 도 1의 c)에 도시된 바와 같이, 텍스타일 보강 콘크리트(30)는 시멘트 복합체인 모르타르/콘크리트(31) 내에 격자 형태의 텍스타일 그리드 보강재(32)를 매립하여 형성된다.
통상적으로, 격자 형태의 그리드는 토목공사시 옹벽보강, 사면보강, 지반보강 등의 용도로 사용되는 보강재이다. 이러한 그리드는 내시공성, 마찰특성 등의 특성 외에 그 용도상 높은 인장강도와 낮은 인장 변형률(저신도)이 요구된다.
이러한 그리드를 제조하는 방법으로는 일반적으로 플라스틱을 사출하거나 또는 압출한 후, 소정 간격으로 구멍을 뚫은 다음 일축 또는 이축으로 연신시켜 제조하는 방법을 이용하고 있다. 하지만, 사출된 플라스틱을 이용한 격자형 그리드는 인장강도가 낮고 연속공정으로 제조하기 어려우며, 그 크기나 모양에 있어 형태의 제약을 받는다.
최근에는 고강도 섬유를 이용하여 격자 형태의 직물로 제직하거나 편직함으로써 텍스타일 그리드 원단을 준비한 다음, 폴리비닐클로라이드, 역청, 아크릴, 라텍스 및 고무계 수지 등의 수지 코팅액으로 그 표면을 피복하고, 이후, 고온 열처리하여 제조한 텍스타일 그리드 보강재가 콘크리트 구조물 신설 및 보강에 효과적으로 활용되고 있다.
또한, 텍스타일 그리드 보강재는 기존의 플라스틱 그리드에 비해 고강도 섬유를 사용하므로 인장강도가 크고 인장 변형률이 낮아 구조물 축조 및 보강에 우수한 구조재료적 특성을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 텍스타일 보강 콘크리트의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 거푸집 겸용 텍스타일 보강 콘크리트 패널을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유리섬유, 탄소섬유, 바잘트섬유 등 고강도 섬유를 격자형태를 갖도록 제직하여 생산된 텍스타일 그리드(Textile Grid: 32)로 형성된 평면 그리드가 건축분야 및 토목분야, 특히, 경량 및 박층 구조의 보강재로 널리 활용되고 있다.
여기서, 텍스타일 그리드(32)를 활용하여 시공되는 텍스타일 보강 콘크리트는 경량 특성으로 인하여 건축부재, 박층 토목구조물용으로 활용되고 있는데, 이러한 텍스타일 보강 콘크리트 구조물은 휨모멘트로 인하여 인장과 압축을 교번으로 받을 수 있기 때문에 텍스타일 그리드 보강재를 2층으로 배치할 수 있다.
통상적으로, 텍스타일 보강 시멘트 복합체(30)는 텍스타일 보강에 따른 휨, 인장성능의 확보를 통하여 구조물의 내하성능, 내진 성능을 기대하고 있으나, 종래의 기술에 따른 텍스타일 보강 시멘트 복합체(30)는 기존의 철근 보강 콘크리트(10)를 대체할 정도로 충분한 휨성능 및 인장성능을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 철근대체재인 텍스타일 그리드 보강재와 콘크리트/몰탈을 결합재로 적용하여 제작된 박판/고강도 콘크리트 패널로서, 거푸집 겸용 텍스타일(30) 보강 콘크리트 패널(40)이 사용되고 있다.
한편, 전술한 고가의 섬유 보강재를 효율적으로 적용하기 위해서는 프리캐스트 패널 제작시 스트랜드(섬유다발) 또는 텍스타일 그리드에 긴장력을 도입하는 방법이 실험실에서 연구되었으나, 작업효율이 낮기 때문에 사용되지 않고 있다. 이것은 패널에 다수로 배치된 스트랜드를 개별로 긴장하고 있기 때문에 스트랜드 수만큼 액츄에이터 등 각각의 긴장장치가 필요하며, 또한, 도입되는 긴장력이 일정하게 유지되지 않는 단점이 있다.
또한, 스트랜드를 개별로 긴장하기 위해서는 스트랜드 수만큼 각각의 그립이 필요하고, 긴장력 도입시 그립의 조립, 긴장 이후 그립의 해체에 따른 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다.
대한민국 등록특허번호 제10-921447호(등록일: 2009년10월06일), 발명의 명칭: "긴장력의 효율적 분배를 통한 콘크리트 구조물 보수 보강공법" 대한민국 등록특허번호 제10-1404487호(등록일: 2014년 5월 30일), 발명의 명칭: "섬유강화플라스틱(FRP) 보강재를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보강 공법" 대한민국 등록특허번호 제10-1930266호(등록일: 2018년 12월 12일), 발명의 명칭: "공동주택의 철근콘크리트 구조물의 내진보강 구조" 대한민국 등록특허번호 제10-1229796호(등록일: 2013년 1월 30일), 발명의 명칭: "구조물 면 보강공법" 대한민국 등록특허번호 제10-2003670호(등록일: 2019년 7월 19일), 발명의 명칭: "텍스타일 그리드 고정장치를 이용한 텍스타일 보강 콘크리트 구조물 및 그 시공방법"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 콘크리트 패널 내에 매립되는 다수의 섬유다발인 스트랜드 각각에 일정한 긴장력이 도입되도록 일괄적으로 긴장력을 도입함으로써, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드 각각에 개별적으로 긴장력을 도입하는 방법에 비하여 도입되는 긴장력을 일정하게 유지함에 따라 품질을 향상시킬 수 있는, 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드를 소요 위치(수평방향 및 수직방향)에 정밀하게 배치할 수 있는, 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법은, 매립되는 스트랜드에 의해 보강되는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법에 있어서, a) 스풀 지지대와 스풀 몸체로 이루어진 스풀을 베이스판의 양 단부에 사선으로 천공된 다수의 고정홀에 각각 설치하는 단계; b) 콘크리트 패널 형성을 위해 서로 대향하는 제1 및 제2 측면 거푸집을 상기 베이스판 상에 설치하는 단계; c) 콘크리트 패널 보강용 스트랜드를 상기 제1 패널 측면 거푸집에 형성된 관통홀을 관통시켜 다수의 스풀 몸체에 권취하고, 상기 제2 패널 측면 거푸집에 형성된 관통홀을 관통하도록 지그재그 방식으로 연결 설치하는 단계; d) 상기 보강용 스트랜드의 일측 또는 양측에 소요 긴장력을 도입하는 단계; e) 상기 긴장력이 도입된 보강용 스트랜드 상면에 충전재를 타설한 후 상면을 미장하는 단계; 및 f) 상기 제1 및 제2 측면 거푸집을 탈형하여 콘크리트 패널을 완성하는 단계를 포함하되, 상기 보강용 스트랜드는 콘크리트 패널 보강을 위한 섬유다발로서, 콘크리트 패널의 길이방향에 평행하도록 배치되고, 상기 보강용 스트랜드는 상기 다수의 스풀에 연속적으로 권취되도록 단지 1개를 연장하여 사용하며; 상기 보강용 스트랜드에 도입되는 긴장력이 일정하게 유지되도록 하나의 긴장력 도입장치에 의해 일괄적으로 긴장력이 도입되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 b) 단계에서 상기 스풀이 상기 제1 및 제2 측면 거푸집 외측으로 배치되도록 상기 제1 및 제2 측면 거푸집을 양측 스풀 사이의 내측에 설치하는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 충전재는 모르타르 또는 시멘트 페이스트인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 f) 단계를 수행하기 전에 상기 충전재를 양생시킨 후, 상기 제1 및 제2 측면 거푸집 밖으로 돌출된 긴장력이 도입된 보강용 스트랜드를 절단할 수 있다.
여기서, 상기 콘크리트 패널에 도입되는 긴장력은 스트랜드의 단면적, 스트랜드의 간격 및 도입 긴장력에 따라 결정될 수 있다.
여기서, 상기 도입 긴장력은 긴장력 도입시 발생하는 상기 스트랜드의 변형률이 상기 스트랜드 최대인장변형률을 초과하지 않도록 결정하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 도입 긴장력은 상기 콘크리트 패널의 제1 수평방향 및 상기 제1 수평방향에 직교하는 제2 수평방향 각각에 도입할 수 있다.
여기서, 상기 스트랜드의 단면적과 도입 긴장력을 일정하게 유지할 경우, 상기 스트랜드의 간격을 조정함으로써 콘크리트 패널에 도입되는 긴장력이 조절될 수 있다.
여기서, 상기 a) 단계의 스풀 몸체의 직경을 가변시켜 상기 스트랜드의 간격을 더욱 정밀하게 조절할 수 있다.
여기서, 상기 스풀은 상기 스트랜드의 간격을 더욱 정밀하게 조절할 수 있도록 대직경 스풀, 중직경 스풀 및 소직경 스풀을 배치할 수 있다.
여기서, 상기 a) 단계의 스풀 몸체는 상기 스풀 지지대 상에 체결되고, 상기 스트랜드의 수직방향 위치를 자유롭게 조절할 수 있도록 상기 스풀 지지대 위치를 가변시켜 상기 스풀 몸체를 수직방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 콘크리트 패널 내에 매립되는 다수의 섬유다발인 스트랜드 각각에 일정한 긴장력이 도입되도록 일괄적으로 긴장력을 도입함으로써, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드 각각에 개별적으로 긴장력을 도입하는 방법에 비하여 도입되는 긴장력을 일정하게 유지함에 따라 품질을 향상시킬 수 있고, 그립, 긴장력 도입장치의 설치 및 해체 시간을 크게 절감함에 따라 콘크리트 패널의 제작속도를 향상시킬 수 있고 제작비를 절감시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드를 소요 위치(수평방향 및 수직방향)에 정밀하게 배치할 수 있고, 스트랜드를 다층으로 배치가 가능하여 정밀한 제작이 가능하여 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 고가의 섬유다발인 스트랜드에 긴장력을 도입하는 경우 콘크리트 패널의 균열을 방지할 수 있고, 휨강성을 향상시켜 긴장력을 도입하지 않는 경우에 비하여 스트랜드의 소요 수량을 크게 절감할 수 있다.
도 1은 철근 보강 콘크리트, 섬유 보강 콘크리트 및 텍스타일 보강 콘크리트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 텍스타일 보강 콘크리트의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 거푸집 겸용 텍스타일 보강 콘크리트 패널을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 B-B 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에서 수직방향 위치를 조절하는 스풀을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에서 측면 거푸집을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에서 제1 및 제2 방향에서 긴장력을 도입하는 측면 거푸집을 나타내는 도면이다.
도 11은 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널 제작 방법의 동작흐름도이다.
도 12a 내지 도 12g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널 제작 방법을 구체적을 설명하기 위한 단면도들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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.
[매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널(100)의 제작 장치]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4의 a)는 콘크리트 패널 제작장치를 나타내고, 도 4의 b)는 콘크리트 패널 제작장치에 의해 제작된 콘크리트 패널의 단면을 나타내는 도면이다.
도 4의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치는, 베이스판(210), 스풀(220), 제1 측면 거푸집(230a) 및 제2 측면 거푸집(230b)을 포함하며, 상기 스풀(220)은, 후술하는 도 8에 도시된 바와 같이, 스풀 몸체(221) 및 스풀 지지대(222)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치의 경우, 먼저, 베이스판(210) 상면에 서로 이격되어 마주보도록 스풀 지지대(222)와 스풀 몸체(221)을 양 직선상으로 설치하고, 상기 베이스판(210) 상면의 양 직선상으로 설치된 스풀(220) 사이의 내측에 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 설치하여, 상기 스풀(220)이 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b) 외측으로 배치된다.
이때, 1개의 스트랜드(110)를 서로 마주보는 상기 스풀(220) 사이에 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 가로지르도록 연속 배치하고, 상기 1개의 스트랜드(110)에 상기 스풀(220)을 이용하여 긴장력을 도입할 수 있다. 여기서, 상기 스트랜드(110)는 콘크리트 패널의 길이방향에 평행하도록 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 대직경 스풀(220a), 중직경 스풀(220b) 및 소직경 스풀(220c)을 사선으로 천공된 고정홀(h1, h2)에 배치하여 상기 스트랜드(110)의 간격을 용이하게 조절할 수 있다. 즉, 상기 대직경 스풀(220a)의 직경(d1), 상기 중직경 스풀(220b)의 직경(d2) 및 소직경 스풀(220c)의 직경(d3)에 따라 상기 스트랜드(110)의 간격을 용이하게 조절할 수 있다.
이후, 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b) 내부에 위치한 스트랜드(110)들이 매립되도록 충전재(120)를 타설 및 양생시킴으로써 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널을 제작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치를 나타내는 평면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 A-A 라인을 절개선으로 하는 단면도이고, 도 7은 도 4에 도시된 B-B 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 보강용 스트랜드(110)에 도입되는 긴장력이 일정하게 유지되도록 하나의 긴장력 도입장치(도시되지 않음)에 의해 일괄적으로 긴장력이 도입될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에 의해 제작되는 콘크리트 패널(100)에 도입되는 긴장력은 스트랜드(110)의 단면적, 스트랜드의 간격, 도입 긴장력에 따라 결정될 수 있다. 이때, 상기 스트랜드(110)의 단면적과 도입 긴장력을 일정하게 유지할 경우, 상기 스트랜드(110)의 간격을 조정함으로써 콘크리트 패널(100)에 도입되는 긴장력을 조절할 수가 있다.
또한, 상기 베이스판(210)의 양 단부에는 다수의 고정홀(h1, h2)이 사선으로 천공되며, 이를 활용하여 상기 다수의 고정홀(h1, h2) 각각에 상기 스풀(220)을 고정할 경우, 상기 스트랜드(110)의 간격을 정밀하게 조절할 수 있다. 또한, 스풀 몸체(221)의 직경은 다양한 크기로 제작할 수 있고, 상기 스풀 몸체(221)의 직경을 활용하여 상기 스트랜드(110)의 간격을 더욱 정밀하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 스풀(220)은 대직경 스풀(220a), 중직경 스풀(220b) 및 다수의 소직경 스풀(220c)을 사선 방향으로 천공된 고정홀에 설치할 수 있다.
또한, 도입 긴장력은 긴장력 도입시 발생하는 상기 스트랜드(110)의 변형률이 상기 스트랜드(110)의 최대인장변형률을 초과하지 않도록 결정하는 것이 바람직하다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에서 수직방향 위치를 조절하는 스풀을 나타내는 도면으로서, 도 8의 a)는 스풀을 베이스판의 고정홀에 고정시킨 것을 나타내며, 도 8의 b)는 스풀 지지대를 수직방향으로 상승시킨 것을 나타내는 도면이고, 도 8의 c)는 스풀 몸체가 다층으로 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 8의 a)에 도시된 바와 같이, 스풀(220)의 스풀 지지대(222)를 베이스판(210)의 고정홀에 나사체결 방식으로 고정할 수 있고, 이후, 도 8의 b)에 도시된 바와 같이, 스풀 지지대(222)를 조절함으로써, 스트랜드(110)를 권취하는 스풀 몸체(221)의 수직방향 높이를 조절할 수 있다. 즉, 상기 스트랜드(110)의 수직방향 위치를 자유롭게 조절할 수 있도록 상기 스풀(220)을 수직방향으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 스풀(220)의 스풀 지지대(222)를 조절하여 상기 스풀 몸체(221)를 수직방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 다수의 스풀(220)에 상기 스트랜드(110)를 설치하는 경우, 상기 스트랜드(110)를 2개 이상 다층으로 설치할 수도 있다. 예를 들면, 도 8의 c)에 도시된 바와 같이, 상기 스트랜드를 권취하는 상기 스풀 몸체를 다층(221a, 221b)으로 형성하여 상기 스트랜드가 다층(110a, 110b)으로 배치될 수도 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에서 측면 거푸집을 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에서 제1 및 제2 방향에서 긴장력을 도입하는 측면 거푸집을 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작장치에서 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)의 경우, 각각 스트랜드(110)가 관통하는 다수의 관통홀(h3, h4)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(h3, h4)을 통해 상기 스풀(220)을 경유하는 하나의 스트랜드(110)가 연장 설치되고, 전술한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하나의 스트랜드(110)의 일측 단부는 고정부에 고정되고, 타측 단부에서 하나의 긴장력 도입장치에 의해 일괄적으로 긴장력이 도입됨에 따라 상기 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드에 일정한 긴장력이 도입될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 방향(B-B 단면 방향)으로 긴장력을 도입하는 것을 예시하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 동일한 제작장치와 구성을 상기 제1 방향의 직각방향(A-A 단면 방향)으로 추가함으로써 제2 방향으로도 긴장력을 도입할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드를 소요 위치(수평방향 및 수직방향)에 정밀하게 배치할 수 있고, 스트랜드를 다층으로 배치가 가능하여 정밀한 제작이 가능하여 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 고가의 섬유다발인 스트랜드에 긴장력을 도입하는 경우 콘크리트 패널의 균열을 방지할 수 있고, 휨강성을 향상시켜 긴장력을 도입하지 않는 경우에 비하여 스트랜드의 소요 수량을 크게 절감할 수 있다.
[매립 스트랜드(110)에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널(100)의 제작 방법]
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널 제작 방법의 동작흐름도이고, 도 12a 내지 도 12g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널 제작 방법을 구체적을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11, 도 12a 내지 도 12g를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널 제작 방법은, 먼저, 도 12a에 도시된 바와 같이, 스풀 지지대(222)와 스풀 몸체(221)로 이루어진 스풀(220)을 베이스판(210)의 양 단부에 사선으로 천공된 다수의 고정홀(h1, h2)에 각각 설치한다(S110). 여기서, 상기 스풀 몸체(221)의 직경을 가변시켜 상기 스트랜드(110)의 간격을 더욱 정밀하게 조절할 수 있고, 또한, 상기 스풀 지지대(222)는 상기 스풀 몸체(221)을 수직방향으로 이동시킴에 따라 콘크리트 패널 보강용 스트랜드(110)의 수직방향 위치를 자유롭게 조절할 수 있다.
다음으로, 콘크리트 패널(100) 형성을 위해 서로 대향하는 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 상기 베이스판(210) 상에 설치한다(S120). 구체적으로, 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 스풀(220)이 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b) 외측으로 배치되도록 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 양측 스풀(220) 사이의 내측에 설치한다.
다음으로, 도 12c에 도시된 바와 같이, 콘크리트 패널 보강용 스트랜드(110)를 상기 제1 패널 측면 거푸집(230a)에 형성된 관통홀(h3)을 관통시켜 다수의 스풀 몸체(221)에 권취하고, 상기 제2 패널 측면 거푸집(230b)에 형성된 관통홀(h4)을 관통하도록 지그재그 방식으로 연결 설치한다(S130). 여기서, 상기 보강용 스트랜드(110)는 콘크리트 패널 보강을 위한 섬유다발일 수 있다. 이때, 상기 보강용 스트랜드(110)는 상기 다수의 스풀(220)에 연속적으로 권취되도록 단지 1개를 연장하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 스트랜드를 권취하는 상기 스풀 몸체를 다층으로 형성하여 상기 스트랜드가 다층으로 배치될 수 있다.
다음으로, 상기 보강용 스트랜드(110)의 일측 또는 양측에 소요 긴장력을 도입한다(S140). 구체적으로, 도 12d에 도시된 바와 같이, 상기 콘크리트 패널(100)에 도입되는 긴장력은 스트랜드(110)의 단면적, 스트랜드의 간격, 도입 긴장력에 따라 결정될 수 있다. 또한, 상기 도입 긴장력은 긴장력 도입시 발생하는 상기 스트랜드(110)의 변형률이 상기 스트랜드(110)의 최대인장변형률을 초과하지 않도록 결정하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 스트랜드(110)의 단면적과 도입 긴장력을 일정하게 유지할 경우, 상기 스트랜드(110)의 간격을 조정함으로써 콘크리트 패널(100)에 도입되는 긴장력이 조절될 수 있다. 또한, 상기 도입 긴장력은 콘크리트 패널의 제1 수평방향 및 상기 제1 수평방향에 직교하는 제2 수평방향 각각에 도입될 수 있다.
다음으로, 도 12e에 도시된 바와 같이, 상기 긴장력이 도입된 보강용 스트랜드(110) 상면에 충전재(120)를 타설한 후 상면을 미장을 실시한다(S150). 여기서, 상기 충전재(120)는 모르타르 또는 시멘트 페이스트일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
다음으로, 도 12f에 도시된 바와 같이, 상기 충전재(120)를 양생시킨 후, 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b) 밖으로 돌출된 긴장력이 도입된 보강용 스트랜드(110)를 절단한다(S160).
다음으로, 도 12g에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 탈형하여 콘크리트 패널(100)을 완성할 수 있다(S170).
이에 따라, 상기 보강용 스트랜드(110)에 도입되는 긴장력이 일정하게 유지되도록 하나의 긴장력 도입장치에 의해 일괄적으로 긴장력이 도입될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트 패널 내에 매립되는 다수의 섬유다발인 스트랜드 각각에 일정한 긴장력이 도입되도록 일괄적으로 긴장력을 도입함으로써, 콘크리트 패널 내에 매립되는 스트랜드 각각에 개별적으로 긴장력을 도입하는 방법에 비하여 도입되는 긴장력을 일정하게 유지함에 따라 품질을 향상시킬 수 있고, 그립, 긴장력 도입장치의 설치 및 해체 시간을 크게 절감함에 따라 콘크리트 패널의 제작속도를 향상시킬 수 있고 제작비를 절감시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널
110: 스트랜드(Strand)(또는 섬유다발)
120: 충전재(모르타르 또는 시멘트 페이스트)
210: 베이스판 220: 스풀(Spool)
221: 스풀 몸체 222: 스풀 지지대
220a: 대직경 스풀 220b: 중직경 스풀
220c: 소직경 스풀
230a: 제1 측면 거푸집 230b: 제2 측면 거푸집
h1, h2: 스풀 지지대 고정홀 h3, h4: 관통홀

Claims (15)

  1. 매립되는 스트랜드에 의해 보강되는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법에 있어서,
    a) 스풀 지지대(222)와 스풀 몸체(221)로 이루어진 스풀(220)을 베이스판(210)의 양 단부에 사선으로 천공된 다수의 고정홀(h1, h2)에 각각 설치하는 단계;
    b) 콘크리트 패널(100) 형성을 위해 서로 대향하는 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 상기 베이스판(210) 상에 설치하는 단계;
    c) 콘크리트 패널 보강용 스트랜드(110)를 상기 제1 패널 측면 거푸집(230a)에 형성된 관통홀(h3)을 관통시켜 다수의 스풀 몸체(221)에 권취하고, 상기 제2 패널 측면 거푸집(230b)에 형성된 관통홀(h4)을 관통하도록 지그재그 방식으로 연결 설치하는 단계;
    d) 상기 보강용 스트랜드(110)의 일측 또는 양측에 소요 긴장력을 도입하는 단계;
    e) 상기 긴장력이 도입된 보강용 스트랜드(110) 상면에 충전재(120)를 타설한 후 상면을 미장하는 단계; 및
    f) 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 탈형하여 콘크리트 패널(100)을 완성하는 단계를 포함하되,
    상기 보강용 스트랜드(110)는 콘크리트 패널 보강을 위한 섬유다발로서, 콘크리트 패널의 길이방향에 평행하도록 배치되고, 상기 보강용 스트랜드(110)는 상기 다수의 스풀(220)에 연속적으로 권취되도록 단지 1개를 연장하여 사용하며;
    상기 보강용 스트랜드(110)에 도입되는 긴장력이 일정하게 유지되도록 하나의 긴장력 도입장치에 의해 일괄적으로 긴장력이 도입되는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 스풀(220)이 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b) 외측으로 배치되도록 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b)을 양측 스풀(220) 사이의 내측에 설치하는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충전재(120)는 모르타르 또는 시멘트 페이스트인 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 f) 단계를 수행하기 전에 상기 충전재(120)를 양생시킨 후, 상기 제1 및 제2 측면 거푸집(230a, 230b) 밖으로 돌출된 긴장력이 도입된 보강용 스트랜드(110)를 절단하는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 패널(100)에 도입되는 긴장력은 스트랜드(110)의 단면적, 스트랜드의 간격 및 도입 긴장력에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도입 긴장력은 긴장력 도입시 발생하는 상기 스트랜드(110)의 변형률이 상기 스트랜드(110)의 최대인장변형률을 초과하지 않도록 결정하는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 도입 긴장력은 상기 콘크리트 패널(100)의 제1 수평방향 및 상기 제1 수평방향에 직교하는 제2 수평방향 각각에 도입할 수 있는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 스트랜드(110)의 단면적과 도입 긴장력을 일정하게 유지할 경우, 상기 스트랜드(110)의 간격을 조정함으로써 콘크리트 패널(100)에 도입되는 긴장력이 조절되는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계의 스풀 몸체(221)의 직경을 가변시켜 상기 스트랜드(110)의 간격을 더욱 정밀하게 조절하는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스풀(220)은 상기 스트랜드(110)의 간격을 더욱 정밀하게 조절할 수 있도록 대직경 스풀(220a), 중직경 스풀(220b) 및 소직경 스풀(220c)을 배치하는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계의 스풀 몸체(221)는 상기 스풀 지지대(222) 상에 체결되고, 상기 스트랜드(110)의 수직방향 위치를 자유롭게 조절할 수 있도록 상기 스풀 지지대(222) 위치를 가변시켜 상기 스풀 몸체(221)를 수직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 스트랜드를 권취하는 상기 스풀 몸체를 다층으로 형성하여 상기 스트랜드가 다층으로 배치되는 것을 특징으로 하는 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법.
  15. 제1항, 제2항 및 제5항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 매립 스트랜드에 긴장력을 도입한 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 제작 방법에 의해 제작된 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널.
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WO2023049881A1 (en) * 2021-09-26 2023-03-30 Pvt Clean Energy Llc Tailoring thermoelastic constants of cellular and lattice materials with pre-stress for lightweight structure

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