KR102535525B1

KR102535525B1 - 프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조 및 시공방법

Info

Publication number: KR102535525B1
Application number: KR1020200166897A
Authority: KR
Inventors: 양근혁; 문주현
Original assignee: 경기대학교 산학협력단
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2023-05-22
Also published as: KR20220077701A

Abstract

본 전단벽과 기초의 연결구조는 수직벽과, 수직벽에 의해 연결되는 제 1, 2 기둥을 갖는 프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조에 관한 것이다. 전단벽은, 제 1 기둥에 설치되는 복수의 제 1 수직철근과, 수직벽에 의해 제 1 기둥과 이격된 제 2 기둥에 매립된 복수의 제 2 수직철근과, 전단벽의 하부에 배치되되, 복수의 제 1, 2 수직철근과 수직하게 배치되는 지지판과, 복수의 제 1, 2 수직철근의 단부에 각각 배치되어, 복수의 제 1, 2 수직철근과 지지판을 연결하는 복수의 제 1, 2 커플러와, 지지판의 상면에서, 복수의 제 1, 2 수직철근과, 복수의 제 1, 2 커플러를 둘러싸도록 형성되되, 제 1, 2 기둥과 수직벽의 몸체를 형성하는 전단벽몸체를 포함한다. 기초는, 그 상면이 지지판의 하면과 마주하며, 매립된 기초철근에 고정되는 기초플레이트를 포함한다. 전단벽은, 지지판이 기초플레이트에 고정됨으로서 기초에 설치된다.

Description

프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조 및 시공방법{Connection structure and construction method between precast shear wall and foundation}

본 발명은 프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조 및 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 프리캐스트 콘크리트 공법이라 함은 건축물을 이루는 주요 구성요소인 기둥, 보, 슬래브 등을 미리 공장에서 단위 유닛의 형태로 제작하고, 이러한 프리캐스트 유닛을 현장으로 반입하여 단순히 조립만 하거나 일부분을 타설함으로써 건축물을 시공하는 공법이다.

이러한 프리캐스트 콘크리트 공법은 현장작업을 최소화할 수 있어 시공효율을 향상시킬 수 있고 공사 기간을 대폭 단축할 수 있으며 일정한 품질을 확보할 수 있는 장점이 있다. 따라서 최근에는 이러한 프리캐스트 콘크리트 공법에 의해 시공되는 건축물이 급속히 증가하는 추세이다.

본 발명의 일 측면은 구조를 개선한 프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조 및 시공방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면은 내구성을 향상시킨 프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조 및 시공방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면은 휨 지배형 PC 전단벽에서 주철근에 의해 발휘되는 휨 내력과 연성의 유지가 가능한 기초와의 완벽한 접합방법을 제시하는 것이다. 제시된 기술은 원터치 커플러를 이용한 접합기술과 설계기술로 구분된다. 특히 이들 접합기술들은 현장에서 바로 연결 체결하는 건식공법으로서 무수축 모르타르의 양생기간이 필요한 기존의 스플라이스 슬리브를 이용한 습식형 접합공법 보다 시공성이 우수하다. 또한 완벽한 접합을 위해서 미리 설치되는 기초부의 강판재는 설계기술을 이용하여 휨 지배형 프리캐스트 전단벽의 안정적인 휨 내력과 연성을 발휘 할 수 있도록 한다.

본 발명의 사상에 따른 전단벽과 기초의 연결구조는 수직벽과, 상기 수직벽에 의해 연결되는 제 1, 2 기둥을 갖는 프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조에 있어서, 상기 전단벽은, 상기 제 1 기둥에 설치되는 복수의 제 1 수직철근; 상기 수직벽에 의해 상기 제 1 기둥과 이격된 상기 제 2 기둥에 매립된 복수의 제 2 수직철근; 상기 전단벽의 하부에 배치되되, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과 수직하게 배치되는 지지판; 상기 복수의 제 1, 2 수직철근의 단부에 각각 배치되어, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과 상기 지지판을 연결하는 복수의 제 1, 2 커플러; 상기 지지판의 상면에서, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과, 상기 복수의 제 1, 2 커플러를 둘러싸도록 형성되되, 상기 제 1, 2 기둥과 상기 수직벽의 몸체를 형성하는 전단벽몸체;를 포함하고, 상기 기초는, 그 상면이 상기 지지판의 하면과 마주하며, 매립된 기초철근에 고정되는 기초플레이트;를 포함하고, 상기 전단벽은, 상기 지지판이 상기 기초플레이트에 고정됨으로서 상기 기초에 설치된다.

상기 복수의 제 1, 2 커플러는, 일단으로 상기 복수의 제 1, 2 수직철근의 단부에 삽입되어 고정되며, 타단이 상기 지지판과 용접되도록 구성될 수 있다.

상기 복수의 제 1, 2 커플러는, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근보다 큰 직경으로 형성되며, 상기 지지판과 용접되어 연결되는 용접부;를 더 포함할 수 있다.

상기 전단벽은, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근, 상기 복수의 제 1, 2 커플러, 상기 지지판, 상기 전단벽몸체를 포함하도록 기제작되어, 상기 기초에 설치되도록 구성될 수 있다.

상기 전단벽몸체의 하면과 상기 지지판과, 상기 기초플레이트는, 순차적으로 넓은 면적으로 구성될 수 있다.

상기 지지판은 상기 기초플레이트에 면접촉된 상태로 상호간에 용접되도록 구성될 수 있다.

상기 지지판은, 상기 전단벽몸체의 하부가 배치되는 설치부; 상기 설치부의 주위로 확장된 확장지지부;를 포함할 수 있다.

상기 확장지지부는, 그 둘레를 따라 상기 기초플레이트에 용접되어 결합될 수 있다.

상기 기초플레이트는, 상기 확장지지부가 안착되는 전단벽설치부; 상기 전단벽설치부의 주위로 확장된 기초확장부;를 포함할 수 있다.

상기 확장지지부는, 상기 설치부의 둘레를 따라 형성된 복수의 결합홀;을 포함하고, 상기 기초확장부는, 상기 복수의 결합홀과 대응되도록 구성되는 복수의 기초홀; 상기 복수의 기초홀과 상기 복수의 결합홀을 관통하되, 너트결합되는 복수의 볼팅부;를 포함할 수 있다.

상기 복수의 볼팅부는, 상기 기초플레이트의 하부에 매립되는 헤드부; 상기 헤드부로로부터 상기 복수의 기초홀을 관통하도록 연장되되, 상기 지지판이 상기 기초플레이트에 안착될 때 상기 복수의 결합홀을 관통하도록 상부를 향해 돌출형성되는 결합부;를 포함할 수 있다.

상기 전단벽몸체는, 콘크리트를 포함할 수 있다.

본 발명의 사상에 따른 전단벽과 기초의 연결방법은 복수의 제 1, 2 수직철근의 단부에 각각 복수의 제 1, 2 커플러를 결합하고, 상기 복수의 커플러를 통해 상기 복수의 제 1, 2 수직철근을 지지판에 용접하여 연결하는 단계(A); 상기 지지판 상부에 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과 상기 복수의 제 1, 2 커플러를 둘러싸도록 콘크리트를 타설하여 전단벽을 제조하는 단계(B); 그 상면이 상기 지지판의 하면과 마주하며, 매립된 기초철근에 고정되는 기초플레이트를 구비한 기초를 형성하는 단계(C); 상기 지지판을 상기 기초플레이트에 고정시켜, 상기 전단벽을 상기 기초에 설치하는 단계(D);를 포함한다.

상기 복수의 제 1, 2 커플러는, 상기 지지판과 용접되어 연결되도록, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근보다 큰 직경으로 형성되는 용접부;를 더 포함할 수 있다.

상기 D 단계는, 상기 기초플레이트에 상기 지지판이 면접촉된 상태로 상기 지지판을 상기 기초플레이트에 용접하여, 상기 전단벽을 상기 기초에 설치할 수 있다.

상기 지지판은, 상기 전단벽몸체의 하부가 배치되는 설치부; 상기 설치부의 주위로 확장된 확장지지부;을 포함할 수 있다.

상기 D 단계는, 상기 확장지지부의 둘레를 따라 상기 기초플레이트에 용접하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 기초플레이트는, 상기 확장지지부가 안착되는 전단벽설치부; 상기 전단벽설치부의 주위로 확장된 기초확장부;를 포함하고, 상기 확장지지부는, 상기 설치부의 둘레를 따라 형성된 복수의 결합홀;을 포함하고, 상기 기초확장부는, 상기 복수의 결합홀과 대응되도록 구성되는 복수의 기초홀; 상기 복수의 기초홀을 관통하는 복수의 볼팅부;를 포함하고, 상기 D 단계는, 상기 복수의 기초홀을 관통하는 상기 복수의 볼팅부가 상기 복수의 결합홀에 각각 관통되어 너트결합됨으로서, 상기 지지판을 상기 기초플레이트에 고정하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 건식공법에 기반한 접합 기술로 프리캐스트 전단벽의 휨 및 연성능력을 극대화시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 강재판의 연결상세를 위한 설계기술로 안전성을 확보할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 현장설치 및 습식공법의 최소화로 시공성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전단벽의 휨내력 및 연성을 유지하면서 시공성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에서, 전단벽의 제조에 관한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 관한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조를 상부에서 바라본 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에서 전단벽과 기초의 가로와 세로의 크기관계에 대한 도면.
도 5, 6, 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조의 연결방법에 관한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 따른 횡방향하중과 횡방향변위의 관계에 관한 그래프.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 관한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조를 상부에서 바라본 도면.
도 11, 12, 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조의 연결방법에 관한 도면.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 따른 횡방향하중과 횡방향변위의 관계에 관한 그래프.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에서, 전단벽의 제조에 관한 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 관한 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조를 상부에서 바라본 도면이다.

프리캐스트(PC) 전단벽(10)은 공장제작으로 기제작되어, 설정된 기초(50)에 설치될 수 있다. 이를 통해 현장작업을 최소화할 수 있으며, 시공효율을 향상시킬 수 있고, 공사기간을 대폭 단축할 수 있다. 또한 전단벽(10)을 기제작한 뒤에 기초(50)에 설치하는 연결구조이므로, 전단벽(10)과 기초(50)의 연결품질을 일정하게 유지할 수 있다.

전단벽(10)과 기초(50)의 연결방법은 지지판(40)을 이용한 건식공법일 수 있다. 지지판(40)은 전단벽(10)에 매립되는 수직철근들(21, 22)이 지지되도록 구성될 수 있다. 지지판(40)은 전단벽(10)의 하부를 형성하도록 구성될 수 있다.

지지판(40)을 이용한 전단벽(10)과 기초(50)의 용접접합 기술은 전단벽(10)의 경계요소내에 배근된 수직철근들을 지지판(40)에 용접하고, 이 지지판(40)을 기초(50)에 설치된 기초플레이트(52)과 용접하는 방법이다. 수직철근들은 제 1, 2 기둥의 수직철근(21, 22, 또는 주철근) 또는 수직벽의 수직철근(15b)을 포함할 수 있다. 전단벽(10)의 수직철근들(21, 22)과 지지판(40)의 용접은 커플러(31, 32)를 통해 수행됨으로서, 열에 의해서 저하되는 수직철근들의 역학적 특성을 보완할 수 있다.

프리캐스트 전단벽(10)은 한 쌍의 기둥과 수직벽(14)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 기둥은 제 1, 2 기둥(11, 12)으로 정의할 수 있다. 제 1, 2 기둥(11, 12)는 수직벽(14)에 의해 상호 이격되게 배치될 수 있다. 전단벽(10)은 한 쌍의 기둥을 통해 기초(50)에 설치될 수 있다. 수직벽(14)은 이를 지지하기 위해 수평방향으로 매립되는 수평철근(15a)과 수직방향으로 매립되는 수직철근(15b)을 포함할 수 있다. 수직벽(14)에는 기초(50)와 연결되는 구조를 생략할 수 있다. 이를 통해 기초(50)에 대한 전단벽(10)의 전단저항을 유지하면서, 불필요한 구성을 최소화 할 수 있다.

프리캐스트 전단벽(10)은 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)과, 지지판(40)과, 복수의 커플러(31, 32)를 포함할 수 있다. 전단벽(10)은 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)과 지지판(40), 복수의 커플러(31, 32)가 연결된 상태에서 공장제작될 수 있다. 이를 통해 전단벽(10)에서의 수직철근의 인장응력을 최대화시킬 수 있다.

복수의 제 1 수직철근(21)은 제 1 기둥(11)에 배치되며, 복수의 제 2 수직철근(22)은 제 2 기둥(12)에 배치될 수 있다. 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)은 각각 제 1, 2 기둥(11, 12)에 매립되도록 구성될 수 있다. 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)은 제 1, 2 기둥(11, 12)에 각각 수직한 방향으로 상호 이격되게 매립될 수 있다.

지지판(40)은 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)을 지지하도록 구성될 수 있다. 지지판(40)은 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)에 수직하게 배치될 수 있다. 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)은 이후 설명하는 복수의 커플러(31, 32)에 의해 지지판(40)에 고정 및 연결될 수 있다. 지지판(40)은 플레이트형상으로 형성될 수 있다. 지지판(40)에는 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)이 복수의 커플러(31, 32)에 의해 지지판(40)에 용접되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않는다. 일례로 추가적으로 수직벽(14)의 수직철근(15b)들도 지지판(40)에 용접될 수도 있다. 지지판(40)은 강재판을 포함할 수 있다.

지지판(40)은 이후 설명하는 전단벽몸체(34)가 배치되는 설치부(42)와, 설치부(42)의 주위로 확장된 확장지지부(44)를 포함할 수 있다. 확장지지부(44)는 한 쌍의 기둥(11, 12)과 수직벽(14)에 대해 수직한 플랜지 형상으로 형성될 수 있다. 이를 통해 전단벽(10)이 기초(50)에 설치될 때, 전단벽(10)이 안정적으로 기초(50)에 지지될 수 있다.

지지판(40)의 가로 및 세로의 크기는 설계된 전단벽(10)의 전단벽몸체(34)하부의 면적보다 약 17% 크게 할 수 있다. 특히 두께는 20 ~ 35mm로서 휨에 의해 발생하는 총 인장력을 저항할 수 있도록 설계될 수 있다.

복수의 커플러(31, 32)는 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)의 단부에 결합될 수 있다. 복수의 커플러(31, 32)는 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)의 단부에 결합되어, 지지판(40)에 연결될 수 있다. 복수의 커플러(31, 32)는 용접을 통해 지지판(40)에 연결될 수 있다. 이에 커플러(31, 32)는 용접커플러(31, 32)로 정의할 수도 있다. 복수의 커플러(31, 32)는 일단은 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)의 적어도 일부가 삽입되도록 구성되며, 이를 통해 복수의 커플러(31, 32)는 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)에 고정배치될 수 있다. 복수의 커플러(31, 32)는 그 타단에 용접되는 용접부(31a, 32a)를 포함할 수 있다. 복수의 커플러(31, 32)는 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)이 고정된 상태에서 용접부(31a, 32a)가 지지판(40)과 용접될 수 있다. 이를 통해 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)은 커플러(31, 32)를 통해 지지판(40)에 고정 및 지지될 수 있다. 커플러(31, 32)의 내부직경 및 높이는 각각 15 ∼ 38 mm 및 20 ∼ 40 mm 일 수 있다.

복수의 커플러(31, 32)의 용접부(31a, 32a)는 그 직경이 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)의 직경보다 크도록 구성될 수 있다. 이를 통해 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)의 용접면적을 넓힘으로서, 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)이 지지판(40)에 안정적으로 지지될 수 있다.

전단벽(10)은 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)과 커플러(31, 32), 지지판(40)이 결합된 상태에서 복수의 제 1,2 수직철근과 커플러(31, 32)가 매립되도록, 지지판(40)의 상면에 형성되는 전단벽몸체(34)를 포함할 수 있다. 전단벽몸체(34)는 제 1 기둥(11)의 바디부(35a), 제 2 기둥(12)의 바디부(35b), 수직벽(14)의 바디부(35c)를 포함할 수 있다. 전단벽몸체(34)는 콘크리트를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22), 복수의 커플러(31, 32), 지지판(40)이 결합된 상태에서 콘크리트를 타설하여 전단벽(10)을 형성할 수 있다. 전단벽몸체(34)는 지지판(40)의 설치부(42)에 배치될 수 있다. 커플러(31, 32)는 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)과 지지판(40)을 연결한 상태에서 전단벽몸체(34)에 의해 둘러싸이도록 구성됨으로서, 전단벽(10)을 형성할 수 있다.

이하는 상기 구성에 따른 전단벽(10)의 제조방법에 대해서 설명한다.

도 1의 (a)와 같이 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)의 일단에는 각각 복수의 커플러(31, 32)들이 결합 및 고정될 수 있다. 복수의 커플러(31, 32)들이 결합된 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)에 수직하게 배치되는 지지판(40)을 마련할 수 있다.

이후 도 1의 (b)와 같이, 복수의 커플러(31, 32)는 용접부(31a, 32a)를 통해 지지판(40)과 용접될 수 있다. 이를 통해 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)은 복수의 커플러(31, 32)를 통해 지지판(40)에 용접되어 연결될 수 있다.

이후 도 1의 (c)와 같이, 지지판(40)의 상부에 복수의 제 1, 2 수직철근(21, 22)과 복수의 커플러(31, 32)가 매립되도록 콘트리트를 타설하여 전단벽(10)의 전단벽몸체(34)를 형성할 수 있다. 이러한 과정을 통해 전단벽(10)을 하나의 모듈로 제조할 수 있다.

이하는 본 발명의 실시예에 따른 기초에 관하여 설명한다.

기초(50)는 기초플레이트(52)와 복수의 기초철근(58)을 포함할 수 있다.

기초플레이트(52)는 전단벽(10)이 설치되도록 구성될 수 있다. 자세하게는 전단벽(10)은 지지판(40)이 기초플레이트(52)에 고정됨으로서, 기초(50)에 설치될 수 있다. 전단벽(10)은 지지판(40)이 기초플레이트(52)에 면접촉한 상태에서 고정될 수 있다. 전단벽(10)의 지지판(40)은 전단벽(10)의 제 1, 2 기둥(11, 12), 수직철근들(21, 22)과 수직하게 배치되므로, 기초플레이트(52)와의 면접촉을 통해 전단벽(10)의 수평균형을 만족할 수 있다. 지지판(40)과 기초플레이트(52)를 고정하는 방법은 본 실시예에서와 같이 용접이 될 수도 있으며, 다음 실시예에서와 같이 볼팅결합이 될 수도 있다.

기초플레이트(52)는 그 상면이 지지판(40)의 하면과 마주하도록 기초(50)에 배치될 수 있다. 기초플레이트(52)는 이후 설명하는 매립된 복수의 기초철근(58)에 고정될 수 있다.

기초플레이트(52)는 기초표면(50a)과 단차지게 형성될 수도 있으며, 기초표면(50a)과 단차없이 기초표면(50a)과 나란하게 형성될 수도 있다. 기초플레이트(52)는 강재판을 포함할 수 있다.

기초플레이트(52)는 지지판(40)이 안착되는 전단벽설치부(54, 도 6 참고)와, 전단벽설치부(54)의 주위로 확장된 기초확장부(56, 도 6 참고)를 포함할 수 있다. 기초확장부(56)는 전단벽설치부(54)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 기초확장부(56)를 통해 기초플레이트(52)는 전단벽(10)의 지지판(40)보다 넓은 크기로 형성될 수 있다. 이를 통해 지지판(40)이 안정적으로 기초플레이트(52)에 안착 및 결합될 수 있다. 또한 이후 설명하는 바와 같이, 지지판(40)과 기초플레이트(52)의 용접에 있어서, 용접라인을 일정하게 유지할 수 있으며, 용접되는 부분이 기초플레이트(52) 내에서 이루어지게 함으로서, 용접부(31a, 32a)분의 내구성을 향상시킬 수 있다.

기초플레이트(52)는 프리캐스트 전단벽(10)의 지지판(40)보다 약 40% 크게 형성될 수 있다. 즉, 기초확장부(56)는 전단벽설치부(54)의 40% 크기로 형성될 수 있다. 기초플레이트(52)는 그 두께가 30 ~ 45mm로 설계되어, 휨에 의해 발생하는 총 인장력으로부터 변형을 저항할 수 있도록 구성될 수 있다.

복수의 기초철근(58)은 기초(50)에 매립되도록 구성될 수 있다. 복수의 기초철근(58)은 기초플레이트(52)의 하면에 결합되며, 기초(50)의 내부에 매립되도록 구성될 수 있다. 복수의 기초철근(58)은 그 직경이 전단벽(10)의 수직철근들(21, 22)보다 크도록 구성될 수 있다. 이를 통해 안정적으로 전단벽(10)이 기초(50)에 지지될 수 있다.

기초(50)는 복수의 기초철근(58)에 고정된 기초플레이트(52)가 기초(50)의 상부로 노출되도록 기제조될 수 있다. 이러한 구성을 통해 기초(50)를 하나의 모듈로 형성할 수 있다. 전단벽(10)과 기초(50)를 모듈화시킴으로서, 기초(50)에 대한 전단벽(10)의 설치를 용이하게 할 수 있다. 또한 기초(50)에 대한 전단벽(10)의 설치와 연동하여 전단벽(10)의 수평균형을 만족할 수 있으며, 전단벽(10) 양단에서의 결합력을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에서 전단벽과 기초의 가로와 세로의 크기관계에 대한 도면이다.

전단벽몸체(34)의 하면, 지지판(40), 기초플레이트(52)는 순차적으로 넓은 면적으로 구성될 수 있다.

전단벽몸체(34)하면의 가로길이를 L1, 지지판(40)의 가로길이를 L2, 기초플레이트(52)의 가로길이를 L3라 정의할 수 있다. L1의 길이를 A이라 할 때, L2는 1.1~1.3A일 수 있으며, L3는 1.2~1.5A일 수 있다.

또한 전단벽몸체(34)하면의 세로길이를 W1, 지지판(40)의 세로길이를 W2, 기초플레이트(52)의 세로길이를 W3라 정의할 수 있다. W1의 길이를 B이라 할 때, W2는 1.1~1.3B일 수 있으며, W3는 2.6~2.8B일 수 있다.

상기와 같이, 전단벽몸체(34)의 하면, 지지판(40), 기초플레이트(52)이 순차적으로 면적이 커지게 구성함으로서, 전단벽몸체(10a)가 지지판(40)에 안정적으로 지지되고, 지지판(40)이 안정적으로 기초플레이트(52)에 안착 및 결합될 수 있다.

이하는 상기 구성에 따른 전단벽과 기초의 연결방법에 대해서 설명한다.

도 5, 6, 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조의 연결방법에 관한 도면이다.

도 1에서와 같이 기제조된 전단벽(10)을 마련할 수 있다. 전단벽(10)의 제조에 관해서는 도 1에 관한 설명을 참고한다.

기초(50)는 그 상면이 지지판(40)의 하면과 마주하며, 매립된 기초철근(58)에 고정된 기초플레이트(52)를 구비하도록 형성할 수 있다.

이후 도 5 내지 7에서와 같이, 전단벽(10)을 기초플레이트(52)가 마련된 기초(50)에 결합할 수 있다.

자세하게는 전단벽(10)을 지지판(40)의 하면이 기초플레이트(52)의 전단벽설치부(54)의 상면과 면접촉하도록 전단벽(10)을 기초(50)에 세울 수 있다.

이후, 지지판(40)의 확장지지부(44)의 둘레를 따라 지지판(40)과 기초플레이트(52)를 용접(W)하여 양 구성을 결합할 수 있다. 지지판(40)을 기초플레이트(52)에 용접(W)함으로서, 전단벽(10)은 기초(50)에 설치 및 고정될 수 있다. 용접(W)은 모살용접을 포함할 수 있다. 이 때 용접의 유효목 두께는 0.707s 일 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 따른 횡방향하중과 횡방향변위의 관계에 관한 그래프이다.

RC(Reinforced concrete)전단벽은 기초에 전단벽을 위한 수직철근을 설치하고, 수직철근에 콘크리트를 타설함으로서 전단벽을 설치하는 방법이다. 도 8에서와 같이 프리캐스트 전단벽(10)과 기초(50)를 연결하는 구조는 기존의 RC전단벽과 유사한 전단응력을 가질 수 있으며, 나아가 전단벽(10) 또는 전단벽(10)과 기초(50)를 기제조하여 설치할 수 있으므로, 제조공정을 간소화시킬 수 있다. 또한 설치장소 및 설치환경에 따라 전단벽(10)의 두께, 크기, 형상등을 다양하게 제조 및 모듈화 시킬 수 있어서, 전단벽(10) 설치를 보다 용이하게 할 수 있다.

이하는 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 관하여 설명한다. 설명에 있어서, 앞서 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다.

앞선 실시예에서 전단벽(10)과 기초(50)가 용접에 의해 결합되었다. 본 실시예에서는 전단벽(10)과 기초(50)는 볼팅결합을 통해 결합될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 관한 도면, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조를 상부에서 바라본 도면이다.

볼트와 너트를 이용한 전단벽(10)과 기초(50)의 접합기술은 전단벽(10)의 경계요소내에 배근된 수직철근들(21, 22)을 지지판(40)에 용접하고, 이 지지판(40)을 기초(50)에 설치된 기초플레이트(52)와 볼팅하는 방법이다. 수직철근들은 제 1, 2 기둥의 수직철근(21, 22, 또는 주철근) 또는 수직벽의 수직철근(15b)을 포함할 수 있다.

지지판(40)은 확장지지부(44)에 형성되는 복수의 결합홀(46)을 포함할 수 있다. 복수의 결합홀(46)은 확장지지부(44)에 형성되되, 전단벽몸체(34)가 형성되는 설치부(42)의 주위를 따라 형성될 수 있다.

지지판(40)은 설계된 전단벽(10)의 전단벽몸체(34)하부의 면적보다 약 37% 크게 할 수 있다. 특히 두께는 20 ~ 35mm로서 휨에 의해 발생하는 총 인장력을 저항할 수 있도록 설계될 수 있다. 결합홀(46)의 직경은 25 ~ 40mm로 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 전단벽(10)의 제조방법은 앞선 실시예에서와 동일하게 제조될 수 있다.

기초플레이트(52)는 전단벽(10)이 설치되도록 구성될 수 있다. 기초플레이트(52)는 기초표면(50a)과 단차지게 형성될 수도 있으며, 기초표면(50a)과 단차없이 기초표면(50a)과 나란하게 형성될 수도 있다.

기초플레이트(52)는 지지판(40)이 안착되는 전단벽설치부(54)와, 전단벽설치부(54)의 주위로 확장된 기초확장부(56)를 포함할 수 있다. 기초확장부(56)는 전단벽설치부(54)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 기초확장부(56)를 통해 기초플레이트(52)는 전단벽(10)의 지지판(40)보다 넓은 크기로 형성되므로, 전단벽(10)의 지지판(40)이 안정적으로 기초플레이트(52)에 안착 및 결합될 수 있다. 또한 이후 설명하는 바와 같이, 지지판(40)과 기초플레이트(52)의 볼팅에 있어서, 볼팅결합부분을 일정하게 유지할 수 있으며, 볼팅되는 부분이 기초플레이트(52) 내에서 이루어지게 함으로서, 볼팅부(54a)분의 내구성을 향상시킬 수 있다.

기초플레이트(52)는 복수의 볼팅부(54a)와 복수의 기초홀(54b)를 포함할 수 있다.

복수의 볼팅부(54a)는 전단벽설치부(54)에 배치될 수 있다. 전단벽설치부(54)에는 복수의 결합홀(46)과 대응되는 복수의 기초홀(54b)이 형성되며, 복수의 볼팅부(54a)는 복수의 결합홀(46)과 복수의 기초홀(54b)을 관통하여 너트결합될 수 있다. 복수의 기초홀(54b)은 복수의 결합홀(46)과 대응되는 크기로 형성될 수 있으며, 25 ~ 40mm의 직경으로 형성될 수 있다. 복수의 볼팅부(54a)는 그 직경이 22 ~ 36 mm로 형성될 수 있다.

복수의 볼팅부(54a)는 헤드부(54aa)와 결합부(54ab)를 포함할 수 있다. 헤드부(54aa)는 기초플레이트(52)의 하부에 매립되도록 배치될 수 있다. 결합부(54ab)는 헤드부(54aa)로부터 복수의 기초홀(54b)을 관통하도록 연장되되, 지지판(40)이 기초플레이트(52)에 안착될 때, 복수의 결합홀(46)을 관통하도록 상부를 향해 돌출형성될 수 있다. 이를 통해, 복수의 볼팅부(54a)는 복수의 기초홀(54b)에 삽입된 상태로 기초플레이트(52)의 상부로 돌출되도록 구성될 수 있다. 기초(50)는 기초플레이트(52)에 복수의 볼팅부(54a)가 매립된 상태로 기제조 될 수 있다. 기초플레이트(52)에 상부로 결합부(54ab)가 돌출되게 형성된 복수의 볼팅부(54a)는 전단벽(10)의 지지판(40)의 복수의 결합홀(46)에 각각 삽입될 수 있도록 구성된다. 복수의 볼팅부(54a)는 복수의 결합홀(46)에 삽입된 뒤 너트에 의해 고정될 수 있다. 이러한 구성을 통해 전단벽(10)의 지지판(40)과 기초(50)의 기초플레이트(52)를 상호간에 고정시킬 수 있다.

도 11, 12, 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조의 연결방법에 관한 도면이다.

도 11 내지 13에서와 같이, 전단벽(10)을 기초플레이트(52)가 마련된 기초(50)에 결합할 수 있다.

전단벽(10)을 지지판(40)의 하면이 기초플레이트(52)의 전단벽설치부(54)의 상면과 면접촉하도록 전단벽(10)을 기초(50)에 세울 수 있다.

이 과정에서 기초플레이트(52)의 복수의 볼팅부(54a)는 지지판(40)의 복수의 결합홀(46)에 각각 삽입될 수 있다.

이후, 복수의 볼팅부(54a)와 복수의 결합홀(46)을 너트를 통해 체결함으로서, 지지판(40)과 기초플레이트(52)를 결합할 수 있다. . 지지판(40)을 기초플레이트(52)에 볼팅결합함으로서, 전단벽(10)은 기초(50)에 설치 및 고정될 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단벽과 기초의 연결구조에 따른 횡방향하중과 횡방향변위의 관계에 관한 그래프이다.

RC(Reinforced concrete)전단벽은 기초에 전단벽을 위한 수직철근을 설치하고, 수직철근에 콘크리트를 타설함으로서 전단벽을 설치하는 방법이다. 도 14에서와 같이, 프리캐스트 전단벽(10)과 기초(50)를 연결하는 구조는 기존의 RC전단벽과 유사한 전단응력을 가질 수 있으며 또한 전단벽(10)을 기제조하여 기초(50)에 설치할 수 있으므로, 제조공정을 간소화시킬 수 있다. 또한 설치장소 및 설치환경에 따라 전단벽(10)의 두께, 크기, 형상등을 다양하게 제조 및 모듈화 시킬 수 있어서, 전단벽(10) 설치를 보다 용이하게 할 수 있다.

이하는 프리캐스트 전단벽(10)의 지지판(40)의 설계에 관하여 설명한다.

프리캐스트 전단벽(10)에 용접될 지지판(40)의 두께는 휨에 의해 발생하는 총 인장력에 의한 변형을 저항할 수 있도록 설계한다. 휨에 의해 발생하는 총인장력(

)은 설계기준 코드인 KBC 2016에 의해서 다음과 같이 산정할 수 있다.

- (1)

여기서,

는 인장강도를,

는 수직철근들 중 수평하중에 대한 인장주철근들의 총 단면적을 의미한다. 지지판(40)의 두께는 식(1)에 의해 발생된 인장력에 의한 휨변형이 1 mm 이하일 때로 결정하며, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

- (2)

여기서,

는 지지판(40)의 두께를,

는 지지판(40)의 처짐량을,

은 지지판(40) 단부로부터 프리캐스트 전단벽(10)에서 상기 단부와 인접한 수직철근까지의 거리(도 4의 L),

는 지지판(40)의 세로 길이(전후방향 폭)를,

는 지지판(40)의 탄성계수를 의미한다.

도 2 내지 도 8에서의 지지판(40)을 이용한 용접접합기술에서 모살용접의 전단저항력도 식 (1)에 의해 발생된 인장력보다 크도록 설계하며, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

- (3)

여기서,

는 강도감소계수(= 0.75)를,

는 용접재의 공칭인장강도를,

는 용접두께를,

은 용접면 수를,

는 용접 길이를 의미한다.

도 9 내지 도 14에서의 볼트와 너트를 이용한 접합기술에서 기초(50)에 매립된 볼트의 인장력도 식 (1)에 의해 발생된 인장력 보다 크도록 설계하며, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

- (4)

여기서,

는 강도감소계수(= 0.75)를,

은 볼트의 수를,

는 볼트의 공칭인장강도를,

는 볼트의 공칭단면적을 의미한다. 또한, 지지판(40)은 체결된 너트에 의한 지압력에 안전하도록 다음의 식을 만족하여야 한다.

- (5)

여기서,

는 강도감소계수(= 0.75)를,

은 볼트의 수를,

는 지지판(40)의 공칭인장강도를,

는 너트와 지지판(40)이 맞닿는 지압면적을 의미한다.

결과적으로 이러한 완벽한 접합을 위한 설계기술로 휨 지배형 프리캐스트 전단벽(10)의 안정적인 휨 내력과 연성을 발휘 할 수 있도록 한다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10 : 전단벽 11, 12 : 제 1, 2 기둥
21, 22 : 제 1, 2 수직철근 31, 32 : 커플러
40 : 지지판 42 : 설치부
44 : 확장지지부 50 : 기초
50a : 기초표면 52 : 기초플레이트
54 : 전단벽설치부 56 : 기초확장부

Claims

수직벽과, 상기 수직벽에 의해 연결되는 제 1, 2 기둥을 갖는 프리캐스트 전단벽과 기초의 연결구조에 있어서,
상기 전단벽은,
상기 제 1 기둥에 설치되는 복수의 제 1 수직철근;
상기 수직벽에 의해 상기 제 1 기둥과 이격된 상기 제 2 기둥에 매립된 복수의 제 2 수직철근;
상기 전단벽의 하부에 배치되되, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과 수직하게 배치되는 지지판;
상기 복수의 제 1, 2 수직철근의 단부에 각각 배치되어, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과 상기 지지판을 연결하는 복수의 제 1, 2 커플러;
상기 지지판의 상면에서, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과, 상기 복수의 제 1, 2 커플러를 둘러싸도록 형성되되, 상기 제 1, 2 기둥과 상기 수직벽의 몸체를 형성하는 전단벽몸체;를 포함하고,
상기 기초는,
그 상면이 상기 지지판의 하면과 마주하며, 매립된 기초철근에 고정되는 기초플레이트;를 포함하고,
상기 전단벽은, 상기 지지판이 상기 기초플레이트에 고정됨으로서 상기 기초에 설치되는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1, 2 커플러는,
일단으로 상기 복수의 제 1, 2 수직철근의 단부에 삽입되어 고정되며, 타단이 상기 지지판과 용접되도록 구성되는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 제 1, 2 커플러는,
상기 복수의 제 1, 2 수직철근보다 큰 직경으로 형성되며, 상기 지지판과 용접되어 연결되는 용접부;를 더 포함하는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 1 항에 있어서,
상기 전단벽은,
상기 복수의 제 1, 2 수직철근, 상기 복수의 제 1, 2 커플러, 상기 지지판, 상기 전단벽몸체를 포함하도록 기제작되어, 상기 기초에 설치되도록 구성되는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 1 항에 있어서,
상기 전단벽몸체의 하면과 상기 지지판과, 상기 기초플레이트는,
순차적으로 넓은 면적으로 구성되는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 1 항에 있어서,
상기 지지판은 상기 기초플레이트에 면접촉된 상태로 상호간에 용접되도록 구성되는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 1 항에 있어서,
상기 지지판은,
상기 전단벽몸체의 하부가 배치되는 설치부;
상기 설치부의 주위로 확장된 확장지지부;를 포함하는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 7 항에 있어서,
상기 확장지지부는,
그 둘레를 따라 상기 기초플레이트에 용접되어 결합되는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 7 항에 있어서,
상기 기초플레이트는,
상기 확장지지부가 안착되는 전단벽설치부;
상기 전단벽설치부의 주위로 확장된 기초확장부;를 포함하는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 9 항에 있어서,
상기 확장지지부는,
상기 설치부의 둘레를 따라 형성된 복수의 결합홀;을 포함하고,
상기 기초플레이트는,
상기 복수의 결합홀과 대응되도록 구성되는 복수의 기초홀;
상기 복수의 기초홀과 상기 복수의 결합홀을 관통하되, 너트결합되는 복수의 볼팅부;를 포함하는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 볼팅부는,
상기 기초플레이트의 하부에 매립되는 헤드부;
상기 헤드부로로부터 상기 복수의 기초홀을 관통하도록 연장되되, 상기 지지판이 상기 기초플레이트에 안착될 때 상기 복수의 결합홀을 관통하도록 상부를 향해 돌출형성되는 결합부;를 포함하는 전단벽과 기초의 연결구조.
제 1 항에 있어서,
상기 전단벽몸체는,
콘크리트를 포함하는 전단벽과 기초의 연결구조.
복수의 제 1, 2 수직철근의 단부에 각각 복수의 제 1, 2 커플러를 결합하고, 상기 복수의 커플러를 통해 상기 복수의 제 1, 2 수직철근을 지지판에 용접하여 연결하는 단계(A);
상기 지지판 상부에 상기 복수의 제 1, 2 수직철근과 상기 복수의 제 1, 2 커플러를 둘러싸도록 콘크리트를 타설하여 전단벽을 제조하는 단계(B);
그 상면이 상기 지지판의 하면과 마주하며, 매립된 기초철근에 고정되는 기초플레이트를 구비한 기초를 형성하는 단계(C);
상기 지지판을 상기 기초플레이트에 고정시켜, 상기 전단벽을 상기 기초에 설치하는 단계(D);를 포함하는 전단벽과 기초의 연결방법.
제 13 항에 있어서,
상기 복수의 제 1, 2 커플러는,
상기 지지판과 용접되어 연결되도록, 상기 복수의 제 1, 2 수직철근보다 큰 직경으로 형성되는 용접부;를 더 포함하는 전단벽과 기초의 연결방법.
제 13 항에 있어서,
상기 D 단계는,
상기 기초플레이트에 상기 지지판이 면접촉된 상태로 상기 지지판을 상기 기초플레이트에 용접하여, 상기 전단벽을 상기 기초에 설치하는 전단벽과 기초의 연결방법.
제 13 항에 있어서,
상기 지지판은,
상기 전단벽몸체의 하부가 배치되는 설치부;
상기 설치부의 주위로 확장된 확장지지부;을 포함하는 전단벽과 기초의 연결방법.
제 16 항에 있어서,
상기 D 단계는,
상기 확장지지부의 둘레를 따라 상기 기초플레이트에 용접하는 단계;를 포함하는 전단벽과 기초의 연결방법.
제 16 항에 있어서,
상기 기초플레이트는,
상기 확장지지부가 안착되는 전단벽설치부;
상기 전단벽설치부의 주위로 확장된 기초확장부;를 포함하고,
상기 확장지지부는,
상기 설치부의 둘레를 따라 형성된 복수의 결합홀;을 포함하고,
상기 기초플레이트는,
상기 복수의 결합홀과 대응되도록 구성되는 복수의 기초홀;
상기 복수의 기초홀을 관통하는 복수의 볼팅부;를 포함하고,
상기 D 단계는,
상기 복수의 기초홀을 관통하는 상기 복수의 볼팅부가 상기 복수의 결합홀에 각각 관통되어 너트결합됨으로서, 상기 지지판을 상기 기초플레이트에 고정하는 단계;를 포함하는 전단벽과 기초의 연결방법.