KR20060093889A - 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 건식 접합구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프리캐스트 콘크리트 보와 기둥부재를 결합하는 접합구조에 관한 것으로서, 기둥의 일정 높이에 나사공(11)이 일측면에서 노출되도록 접합부재(12)가 매립된 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과; 철근(21)의 일측 선단이 수평으로 돌출되도록 배근된 프리캐스트 콘크리트 보(20)와; 상기 보(20)의 수평철근(21)이 삽입될 수 있는 나사공을 포함하고 한편으로는 기둥 나사공(11)에 체결할 숫나사의 관통공(34)으로 형성되는 트랜스퍼 블럭(30)으로 이루어져 상기 트랜스퍼 블럭(30)의 관통공(34)을 통해 상기 기둥 나사공(11)에 볼트(31)를 체결함으로써 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과 프리캐스트 콘크리트 보(20)가 강 접합되도록 구성되어 있다. 기둥과 보의 접합에서 기둥과 기둥 및 보의 접합부가 한곳에 집중되지 않아 경제성과 시공성 및 구조적 효율성이 향상된 강한 접합부를 이루고, 철근의 길이, 굵기와 강도를 조절함으로써 다양한 기둥의 폭에 대응하여 정확하게 맞출 수 있으면서도 요구되는 내력을 만족시킬 수 있으며, 간단히 볼트체결에 의한 시공이 가능하므로 효율적으로 생산속도와 정밀도를 향상시킬 수 있고, 시공의 편리성과 공기의 단축 등을 가져올 수 있으며, 일반적으로 현장에서 사용되는 철판과 철근을 가공하여 사용함으로써 재료비 절감에 의한 경제성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 각별한 장점이 있는 것이다.
프리캐스트 콘크리트, 보 기둥 연결부, 스플라이스 접합, 덕타일 로드(ductile rod).
Description
도 1은 종래 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합상태를 개략적으로 나타낸 일실시예의 투시도,
도 2는 종래 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합상태를 개략적으로 나타낸 일실예의 투시도,
도 3은 도 2에 도시한 덕타일 로드(ductile rod)의 단면도,
도 4는 본 발명 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합구조를 나타낸 투시도,
도 5는 본 발명 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합구조를 나타낸 분해 사시도,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥의 제작 공정도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 보의 제작 공정도,
도 8은 본 발명에 따른 접합부재에 채용된 결합구의 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 프리캐스트 콘크리트 기둥 11, 11' : 나사공
12 : 접합부재 13, 13' : 철근
14 : 플레이트 15 : 와셔
16 : 너트 17 : 결합구
18, 18' : 관통공 19 : 연결봉
20 : 프리캐스트 콘크리트 보 21 : 철근
30 : 트랜스퍼 블럭 31 : 볼트
32 : 연결봉 33 : 철근
34 : 관통공 35 :와셔
본 발명은 프리캐스트 콘크리트 부재를 결합하는 접합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보를 접합하는 접합부재를 조립식으로 구성함으로써 기둥과 보를 저렴한 비용으로 견고하게 접합할 수 있으면서도 기둥과 보의 크기에 관계없이 채용할 수 있고, 시공상 편리성과 공기의 단축을 가능하게 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합구조에 관한 것이다.
일반적으로 공사기간을 단축시키고, 콘크리트의 품질을 높이기 위해 개발된 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete)는 미리 공장에서 타설하여 양생시킨 콘크리트 부재를 현장으로 운반하여 조립함으로써 공사기간을 단축시켜 공사비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 가장 이상적인 조건으로 공장에서 생산된 콘크리트 부 재를 이용함으로써 현장의 기상조건이나 타설하는 인부의 숙련도에 따른 콘크리트의 품질저하를 극복한 것으로서 최근에는 프리캐스트 콘크리트를 이용한 건축공법이 선호되고 있다.
프리캐스트 콘크리트 부재를 이용하는 건축공법중 도 1에 도시한 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보를 접합하는 공법이 종래부터 알려져 있다.
도 1에 도시한 종래의 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보를 접합하는 공법에서의 기둥과 보의 접합은 하부기둥(1)을 설치한 후 하부기둥(1) 위에 일정한 길이(통상 5㎝) 겹쳐서 한쌍의 보(2, 2')를 올려 놓고, 이와 동시에 보(2, 2')에 형성되어 있는 관통공 내에 갈골리 철근(3)을 배설한 후 하부기둥(1)의 상부면과 한쌍의 보(2, 2') 사이 및 슬라브 위에 일정 두께의 토핑콘크리트층(4)을 타설한 후 토핑콘크리트층(4)이 충분히 양생된 후에 상부기둥(1')의 주철근(5) 하부에 형성된 각각의 관통공을 통해서 상기 하부기둥(1)의 상부로 노출된 하부기둥(1)의 주철근(5')을 각각 삽입하여 상기 상부기둥(1')의 주철근(5) 하부에 형성된 타원형상의 공간부내에 각각 고강도 모르타르를 주입하여 스플라이스 접합부(6)에서 주철근(5, 5')을 접합함으로써 기둥과 보를 접합하고 있다.
이러한 기둥과 보의 접합은 토핑콘크리트층(4)의 양생 및 스플라이스 접합부(6)에서의 고강도 모르타르의 양생으로 인하여 시공 기간이 장시간 소요되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 구조적으로 취약한 부분에 두기둥(1, 1')과 두보(2, 2')의 접합부가 집중되어 구조가 취약하다는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결한 것으로서 도 2에 도시한 종래의 프리캐스트 콘크 리트 기둥과 보를 접합하는 공법은 미리 공장에서 타설하여 양생시킨 프리캐스트 콘크리트 기둥(1, 1')과 프리캐스트 콘크리트 보(2, 2')가 제작되어 준비 되는데 보(2. 2')가 연결될 부위의 기둥(1)에는 상하좌우에 각각 한쌍씩의 덕타일 로드(ductile rod)로 일컬어지는 접합부재(7)가 매립되고, 접합부재(7)의 나사공(7')이 기둥(1)의 외측으로 노출되며, 보(2, 2')의 선단에는 보(2, 2')에 매립된 철근(8)의 선단이 연결블럭(9)에 고정되어 있다. 따라서 연결블럭(9)을 통해 볼트(9')를 상기 접합부재(7)의 나사공(7')에 체결함으로써 간단하게 프리캐스트 콘크리트 기둥(1)과 보(2, 2')를 접합하게 된다.
이러한 프리캐스트 콘크리트 기둥(1)과 보(2, 2')의 접합은 단 볼트 4개만으로 주철근의 연속화가 이루어지고 스플라이스 접합부(6)가 기둥의 어느 높이에서나 가능하므로 기둥과 기둥 및 보의 접합이 한 곳에 집중되지 않으며, 연결 철근이 취약한 토핑에 정착하지 않고 프리캐스트 콘크리트내에 정착하므로 강한 연결부를 이룰수 있는 장점이 있고, 다스팬 보에서 비틀림 또는 휨 하중이 과도할 때 상기 일반철근 연결부를 더욱 강하게 접합할 수 있는 방법으로 이는 연성효과를 증진시킬 수 있고, 특히 예상 지진 하중이 과도할 때 효과적이며, 상하부 철근은 연결부 주위에서 비부착 또는 부분부착으로 처리하여 연결부 내에는 철근의 부착응력에 의한 콘크리트의 응력 전달이 일어나지 않으므로 콘크리트 균열이 발생하지 않고 탄성 거동하게 된다. 즉, 보는 기둥을 중심으로 하여 회전이 허용되므로 건물이 횡변형을 가능하도록 하고 지진으로부터 오는 충격을 완화시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나 도 3에 도시한 바와 같이 접합부재(7)로 사용하는 덕타일 로드 (ductile rod)가 주물제작으로 규격화 되어 길이가 38㎝ 인 단일형상을 갖는 것이기 때문에 설계자의 요구에 맞춰 다양한 형상의 기둥과 보를 접합하는데 활용하기에는 한계가 있을 뿐만 아니라 요구내구력의 크기에 효과적으로 대응할 수 없어 경제성이 떨어지는 단점이 있다. 예컨대 폭 76㎝ 이하의 기둥의 경우 상기한 덕타일 로드를 설치할 수 없을 뿐만 아니라 하나의 덕타일 로드가 64 tonf의 인장력을 지지하게되어 반드시 64 tonf의 배수의 내력을 갖게 되므로 재료적 낭비가 크다고 할 수 있다.
또한 일반적으로 덕타일 로드는 기둥에 8개가 삽입되므로 기둥에 삽입된 덕타일 로드 각각의 중심선을 정확하게 보의 트랜스퍼 블럭(transfer block) 중심선과 일치시키기 어려워 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 아울러 덕타일 로드 하나의 비용이 약 70 ~ 80 US$에 이르러 2개의 보와 1개의 기둥을 접합시킬 경우에 접합부의 비용에만 약 560 ~ 640 US$의 비용이 소요되어 경제성이 떨어지는 결점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합에서 야기되는 각종 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 경제성과 시공성 및 효율성이 향상된 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 건식 접합구조를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 4개의 암나사와 1개의 나사산이 있는 철근, 일정 개수의 와셔를 조립하여 보와 접합되는 프리캐스트 콘크리트 기둥의 접합부재를 이룰 수 있으므로 철근의 길이, 굵기와 강도를 조절함으로써 다양한 기둥의 폭에 대응하 여 정확하게 맞출 수 있으면서도 요구되는 내력을 만족시킬 수 있는 기둥과 보의 건식 접합구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 조립식으로 프리캐스트 콘크리트 공장에서 양방향으로 2개, 4개, 8개씩 접합부재가 일체화 되어 기둥에 매설되므로 보다 효율적으로 생산속도와 정밀도를 향상시킬 수 있는 기둥과 보의 건식 접합구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공사현장에서 기둥과 보의 접합시에 기존의 습식공법 및 건식과 습식을 혼합하여 사용하는 공법에 비하여 시공의 편리성과 공기의 단축 등을 가져올 수 있는 건식 접합공법에 채용할 수 있는 기둥과 보의 건식 접합구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기존의 덕타일 로드를 사용한 공법과 비교할 때 일반적으로 현장에서 사용되는 철근과 철판 등을 가공하여 활용함으로써 재료비 절감에 의한 경제성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 기둥과 보의 건식 접합구조를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 나사공(11)이 일측면에 노출되도록 몸체의 일정 높이에 접합부재(12)가 매립된 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과; 철근(21)의 일측 선단이 수평으로 돌출되도록 매립된 프리캐스트 콘크리트 보(20)와; 상기 수평으로 돌출된 철근(21)의 일측 선단이 삽입되어 고정된 트랜스퍼 블럭(30)으로 이루어져 상기 트랜스퍼 블럭(30)의 관통공(34)을 통해 상기 나사공(11)에 볼 트(31)를 체결함으로써 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과 프리캐스트 콘크리트 보(20)가 접합되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 접합부재(12)는 나사선이 있는 철근(13, 13')의 중앙부에 플레이트(14)를 끼워 와셔(15)와 너트(16)의 체결로 고정하고, 상기 철근(13, 13')의 양단부에 결합구(17)를 나사결합한 것이고, 상기 결합구(17)는 일측 단부에 상기 철근(13, 13')을 체결하기 위한 나사공(11')이, 타측 단부에 트랜스퍼 블럭(30)을 매개로 볼트(31)가 체결되는 나사공(11)을 각각 형성한 것이다.
특히 도 3에 도시한 종래의 접합부재(7)인 덕타일 로드가 단일 형상의 일체형으로 규격화 되어 있는 것인데 비하여 본 발명에 있어서의 접합부재(12)는 철근(13, 13')과 플레이트(14) 및 결합구(17)를 조립함으로써 구성되는 조립구조를 갖는 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 건식 접합구조를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합구조를 나타낸 투시도, 도 5는 본 발명 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합구조를 나타낸 분해 사시도, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥의 제작 공정도, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 보의 제작 공정도, 도 8은 본 발명에 따른 접합부재에 채용된 결합구(17)의 단면도로서, 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥은 도 6a 내지 도 6d에 도시한 바와 같은 공정으로 제작한다.
즉, 도 6a에 도시한 바와 같이 외주에 나사선이 형성된 철근(13, 13')과 관통공(18, 18')이 형성된 플레이트(14)를 준비하여 도 6b에 나타낸 바와 같이 플레이트(14)의 관통공(18, 18')에 철근(13, 13')을 끼워 철근(13, 13')의 중앙부에 플레이트(14)를 위치시킨 다음 와셔(15)와 너트(16)를 체결하여 철근(13, 13')에 플레이트(14)를 고정시키다. 여기서 필요에 따라 다수의 와셔(15)를 사용할 수도 있다.
다음으로 도 6c에 나타낸 바와 같이 결합구(17)의 철근 체결용 나사공(11')에 철근(13, 13')의 양단부를 나사결합함으로써 접합부재(17)가 구성된다. 이러한 접합부재(17)의 구성은 철근(13, 13')과 플레이트(14) 및 결합구(17)가 조립구조를 이루므로 현장에서 사용되는 철판과 철근을 가공하여 사용할 수 있는 특징이 있을 뿐만 아니라 요구되는 강도조건에 따라 관통공(18, 18')과 철근(13, 13')의 수효를 용이하게 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
계속해서 도 6d에 나타낸 바와 같이 2개의 접합부재(12)를 연결봉(19)으로 결합시켜 세트를 이루도록 하여 이에 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)을 제작하되 접합부재(12)의 결합구(17)에 형성된 볼트 체결용 나사공(11)이 기둥(10)의 외측으로 노출되도록 한다.
여기서 결합구(17)는 도 8의 단면도에 나타낸 바와 같이 철근 체결용 나사공(11')과 볼트 체결용 나사공(11)이 형성되어 있는 것으로서 철근 체결용 나사공(11')에 철근(13, 13')의 양단부가 체결되는 조립식으로 접합부재(12)가 구성되므로 기둥의 폭크기에 대응하도록 철근(13, 13')의 길이를 조절함으로써 즉, 기둥의 폭크기에 알맞는 길이의 철근(13, 13')을 사용함으로써 간단하게 다양한 크기의 기둥에 결합부재(12)를 채용할 수가 있다.
한편 프리캐스트 콘크리트 보는 도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같은 공정으로 제작한다.
즉, 도 7a에 도시한 바와 같이 트랜스퍼 블럭(30, 30')과 연결봉(32)을 준비하여 도 7b에 도시한 바와 같이 연결봉(32, 32')의 상하 선단에 트랜스퍼 블럭(30, 30')을 끼우고, 트랜스퍼 블럭(30, 30')에 수평으로 철근(33)의 일측 선단을 끼워 고정한다. 다음으로 도 7c에 도시한 바와 같이 상기 철근(33)에 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 보(20)를 제작한다.
상기한 바와 같이 하여 제작한 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과 프리캐스트 콘크리트 보(20)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 트랜스퍼 블럭(30, 30')에 형성된 관통공(34)을 통해서 상기 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)에 매입된 접합부재(22)에 있는 결합구(17)의 볼트 체결용 나사공(11)에 볼트(31)를 체결함으로써 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과 프리캐스트 콘크리트 보(20)가 견고하게 접합된다. 이때 결합구(17)의 선단과 트랜스퍼 블럭(30, 30) 사이에는 통상적으로 와셔(35)를 삽입하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 건식 접합구조는 접합부재를 철근과 플레이트 및 결합구의 조립구조로 구성하고, 접합부재에 보에 결합된 트랜스퍼 블럭을 통해 볼트를 체결하여 기둥과 보를 결합함으로써 기둥 과 기둥 및 보의 접합부가 한곳에 집중되지 않아 경제성과 시공성 및 구조적 효율성이 향상된 강한 접합부를 이룰 수 있는 장점이 있다.
또한 4개의 암나사와 1개의 나사산이 있는 철근, 수개의 와셔를 조립하여 보와 결합되는 프리캐스트 콘크리트 기둥의 접합부재를 이룰 수 있으므로 철근의 길이, 굵기와 강도를 조절함으로써 다양한 기둥의 폭에 대응하여 정확하게 맞출 수 있으면서도 요구되는 내력을 만족시킬 수 있고, 프리캐스트 콘크리트 공장에서 양방향으로 2개의 접합부재가 일체화 되어 기둥에 매설되므로 보다 효율적으로 생산속도와 정밀도를 향상시킬 수 있는 각별한 장점이 있다.
뿐만 아니라 공사현장에서 기둥과 보의 접합시에도 기존의 습식공법 및 건식과 습식을 혼합하여 사용하는 공법에 비하여 간단히 볼트의 체결에 의한 시공이 가능하므로 시공의 편리성과 공기의 단축 등을 가져올 수 있으며, 일반적으로 현장에서 사용되는 철근과 철판 등을 활용함으로써 재료비 절감에 의한 경제성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 특별한 장점이 있다.
Claims (3)
- 나사공(11)이 일측면에 노출되도록 몸체의 일정 높이에 접합부재(12)가 매립된 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과; 철근(21)의 일측 선단이 수평으로 돌출되도록 매립된 프리캐스트 콘크리트 보(20)와; 상기 수평으로 돌출된 철근(21)의 일측 선단이 삽입되어 고정된 트랜스퍼 블럭(30)으로 이루어져 상기 트랜스퍼 블럭(30)의 관통공(34)을 통해 상기 나사공(11)에 볼트(31)를 체결함으로써 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과 프리캐스트 콘크리트 보(20)가 접합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 건식 접합구조.
- 제 1항에 있어서, 상기 접합부재(12)가 나사선이 있는 철근(13, 13')의 중앙부에 플레이트(14)를 끼워 와셔(15)와 너트(16)의 체결로 고정하고, 상기 철근(13, 13')의 양단부에 결합구(17)를 나사결합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 건식 접합구조.
- 제 2항에 있어서, 상기 결합구(17)가 일측 단부에 상기 철근(13, 13')을 체결하기 위한 나사공(11')이, 타측 단부에 트랜스퍼 블럭(30)을 매개로 볼트(31)가 체결되는 나사공(11)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 건식 결합구조.
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