KR20100043728A - 강재를 이용한 프리캐스트 콘크리트 기둥, 강재를 이용한 프리캐스트 콘크리트 보 및 이들을 이용한 프리캐스트 콘크리트 구조물 - Google Patents

강재를 이용한 프리캐스트 콘크리트 기둥, 강재를 이용한 프리캐스트 콘크리트 보 및 이들을 이용한 프리캐스트 콘크리트 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현장이 아닌 공장에서 기성제작되는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 콘크리트 보에 관한 것이며, 또한 이러한 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보를 각각 수직구조물과 수평구조물로서 이용하여 프레임을 형성한 프리캐스트 철근콘크리트 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥은 수직한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 본체와, 콘크리트 본체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하며, 콘크리트 본체의 길이방향을 따라 형성되어, 상단부와 하단부 중 적어도 하나의 단부는 복수의 철근에 결합된 상태로 콘크리트 본체에 매설되며 중앙부에는 외부로 노출되어 있는 노출접합부가 형성되어 있는 지지부재와, 지지부재의 노출접합부에 결합되는 복수의 이음부재를 구비하는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 보는 수평한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트체와, 콘크리트체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하며, 콘크리트체의 단부에는 현장타설될 콘크리트가 충전될 수 있는 수용부가 형성되며, 일단부가 상기 복수의 철근에 결합된 상태로 콘크리트체의 수용부에 설치되되, 타단부에는 콘크리트체에 대하여 돌출되게 배치되는 돌출부가 형성되는 접합체를 더 구비하는 것에 특징이 있다.

Description

강재를 이용한 프리캐스트 콘크리트 기둥, 강재를 이용한 프리캐스트 콘크리트 보 및 이들을 이용한 프리캐스트 콘크리트 구조물{Precast concrete column using steel material, Precast concrete beam using steel material and Precast reinforced concrete construction using the same}
본 발명은 건축구조물과 건축구조물에 사용되는 건축부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공장 등에서 기성제작되는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 콘크리트 보 및 이들을 각각 수직구조부재와 수평구조부재로 이용하여 조립형태로 건축되는 프리캐스트 철근콘크리트 구조물에 관한 것이다.
최근 들어 건축 분야에서도 건설생산성의 향상을 통한 공기 단축 및 경제성 제고의 관점에서 기존의 습식 콘크리트 현장 타설 방식에 근간한 재래식 공법에서 탈피하여, 수직구조물인 기둥과 수평구조물인 보 등 주요 구조부재들을 단위 부재화하여 공장 등에서 기성제작하고, 현장에서는 이들을 조립하여 건축물을 구축하는 방식이 사용되고 있다. 이러한 방식을 사용함에 따라 시공 효울성의 향상과 함께 품질 관리의 용이성, 인력 절감 등의 효과가 발생하는 바, 최근에는 다양한 방식의 조립 공법이 개발되고 있다.
이러한 조립식 공법에는 철골을 이용한 구조가 가장 널리 사용되고 있으며, 최근에는 철근콘크리트 구조로서 이른바 프리캐스트 철근콘크리트 공법도 적용되고 있다. 프리캐스트 철근콘크리트 구조에서는 수직구조부재인 기둥과 수평구조부재인 보를 모두 공장에서 기성 제작된 프리캐스트 철근 콘크리트로 사용하며, 이들을 단위 부재로 하여 결합시켜 나가면서 프레임을 형성하여 건축물을 축조하게 된다.
상기한 바와 같이, 프리캐스트 철근콘크리트 공법의 경우 기성 제작된 부재를 사용함으로써 현장 타설 방식으로 제조된 부재에 비하여 품질이 우수할 뿐만 아니라, 습식 콘크리트의 현장 타설을 최소화시킴으로서 양생기간 등이 획기적으로 축소되어 공기를 단축시킬 수 있는 등 많은 장점에도 불구하고 본 공법이 제한적으로만 적용되고 있는 실정이다.
이는 프리캐스트 철근콘크리트 공법에서 가장 중요하게 대두되는 기둥과 보의 접합구조 특히, 기둥과 보가 하나로 일체화되어 안정성이 보장되는 접합구조가 충분히 확보되어 있지 않기 때문이다. 즉, 수평부재인 보는 하중을 수직부재인 기둥에 전달하는 역할을 수행하는 바 보와 기둥이 매우 견고하게 결합되어야 하며, 이렇게 견고한 구조를 형성하기 위해서는 기둥과 보가 일체화되어야 한다. 그러나 종래의 접합구조는 프리캐스트 콘크리트 보에 매설되어 있는 철근을 꺽어서 프리캐스트 콘크리트 기둥으로 연결하고 이 이음부위에 콘크리트를 현장타설하는 정도로 기둥과 보를 접함함으로써 안정성을 충분히 보장하지 못할 뿐만 아니라, 시공의 용이성을 저하시켜, 전체적으로 프리캐스트 철근콘크리트 공법이 제한적으로 적용되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기둥과 보가 일체성을 형성하면서 견고하게 결합될 수 있도록 구조가 개선된 프리캐스트 철근콘크리트 구조물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 위와 같은 프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 시공용이성과 안정성을 보장하기 위한 단위 부재로서 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 프리캐스트 콘크리트 보를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물은 프리캐스트 콘크리트 기둥을 수직구조부재로 사용하며, 프리캐스트 콘크리트 보를 수평구조부재로 사용한다.
본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥은, 수직한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 본체와, 상기 콘크리트 본체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하며, 기성제조되는 것으로서, 상기 콘크리트 본체의 길이방향을 따라 형성되어, 상단부와 하단부 중 적어도 하나의 단부는 상기 복수의 철근에 결합된 상태로 상기 콘크리트 본체에 매설되며 중앙부에는 외부로 노출되어 있는 노출접합부가 형성되어 있는 지지부재와, 수평방향으로 형성되는 프리캐스트 콘크리트 보와 상호 연결되도록, 상기 지지부재의 노출접합부에 결합되는 복수의 이음부재를 구비하는 접합유닛을 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 보는 수평한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트체와, 상기 콘크리트체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하며, 기성제조되는 것으로서, 상기 콘크리트체의 단부에는 현장타설될 콘크리트가 충전될 수 있는 수용부가 형성되며, 일단부가 상기 복수의 철근에 결합된 상태로 상기 콘크리트체의 수용부에 설치되되, 타단부에는 상기 콘크리트체에 대하여 돌출되게 배치되는 돌출부가 형성되어 수직방향으로 형성되는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 상호 연결되는 접합체를 더 구비하는 것에 특징이 있다.
본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 콘크리트 보를 각각 수직구조부재와 수평구조부재로 사용한 프리캐스트 철근콘크리트 구조물에서는, 보와 기둥에 각각 매설된 접합유닛과 접합체 사이에 강접합을 시행함으로써 기둥과 보의 접합 견고성을 향상시킴과 동시에, 보와 기둥의 직접적 접합부위를 포함하여 보와 기둥으로 연결된 영역에 대해서도 콘크리트를 현장타설하여 보와 기둥의 일체성을 향상시킴으로써 전체적으로 구조물의 안정성이 향상된다.
본 발명의 일 실시예에서는 현장 타설되는 콘크리트로서 고인성 시멘트 복합체를 사용하여 인장성능을 향상시켜 접합부위가 취성파괴되는 것을 방지하여 구조물의 안정성이 더욱 향상되었다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 보와 기둥이 접합되는 부분의 위치를 기둥의 내측에 배치함으로써 하중 전달이 효과적으로 이루어지고, 접합부위에 응력이 덜 집중되게 함으로써 구조물의 안정성이 향상된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 구조물의 안정성을 도모함과 동시에 시공성이 향상되어 공기를 감축시킬 수 있다는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 콘크리트 보를 이용한 프리캐스트 철근콘크리트 구조물을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 콘크리트 보를 채용한 프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 개략적 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 프리캐스트 콘크리트 기둥에 채용된 접합유닛의 개략적 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 프리캐스트 콘크리트 보에 채용된 접합체의 개략적 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(100)은 수직구조부재로서 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)이 사용되며, 수평구조부재로서 프리캐스트 콘크리트 보(90)를 사용하여 구조물의 프레임을 형성한다.
본 발명에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(100)에 채용되는 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)은 구조물을 축조하는 현장에서 습식 콘크리트를 타설 및 양생하여 제조되는 것이 아니며, 공장 등에서 기성제작되는 것으로서 콘크리트 본체(10), 복수의 철근(20) 및 접합유닛(30)을 구비한다.
콘크리트 본체(10)는 기둥부재로 사용되는 것이므로 수직한 방향을 따라 길 게 형성되며, 대략 4각의 단면 형상을 가지도록 제조된다. 콘크리트 본체(10)의 내부에는 복수의 철근(20)이 매설된다. 철근(20)도 콘크리트 본체(10)와 마찬가지로 수직방향을 따라 길게 형성되며, 철근의 배치 개수는 설계 하중에 따라 변하는 것으로서, 본 실시예에서는 콘크리트 본체(10)의 둘레방향을 따라 12개 배치된다.
또한, 본 제1실시예에서는 하나의 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)이 두 개의 층에 걸쳐서 배치되는 이른바 2층 1절의 구조를 이루고, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 중간부에 슬라브(미도시)가 형성된다. 이에 따라, 콘크리트 본체(10)도 상부체(11)와 하부체(12)로 나누어지며, 상부체(11)와 하부체(12) 사이에는 콘크리트가 충전되어 있지 않은 상태로 복수의 철근(20)에 의하여 상호 연결되도록 구성되는 부분이 형성되는데, 이 상부체(11)와 하부체(12)의 사이에 슬라브(미도시)가 형성되는 구조로 이루어진다.
콘크리트 본체(10)의 상부체(11)와 하부체(12) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같은 접합유닛(30)이 결합된다. 접합유닛(30)은 후술할 수평구조부재인 프리캐스트 콘크리트 보(90)와의 결합에 사용되는 부재로서 강재(鋼材)로 이루어지며, 지지부재(31)와 복수의 이음부재(36)를 구비한다.
지지부재(31)는 콘크리트 본체(10)의 길이방향 즉, 수직한 방향을 따라 길게 형성되어 그 상단부는 콘크리트 본체(10)의 상부체(11)에 매설되고, 하단부는 콘크리트 본체(10)의 하부체(12)에 매설되어 고정된다. 이렇게 지지부재(31)의 상단부와 하단부가 콘크리트 본체(10)에 매설되면, 지지부재(31)의 중앙부는 콘크리트 본체(10)에서 상부체(11)와 하부체(12)의 사이에 배치되어 외부로 노출되게 되는 데, 이 부분이 지지부재(31)의 노출접합부(32)를 형성한다.
본 제1실시예에서 지지부재(31)는 사각 기둥 형상으로 내부가 비어 있는 중공형으로 형성된다. 지지부재(31)의 노출접합부(32)에는 지지부재(31)의 내측으로 현장타설되는 콘크리트가 유입될 수 있도록 주입공(33)이 형성되어 있다. 본 실시예에서, 주입공(33)은 지지부재(31)의 4개의 외측면에 모두 형성되어 있다.
지지부재(31)의 상단과 하단에는 각각 커버(34)가 결합된다. 커버(34)는 판 형상으로 형성되어 있으며, 지지부재(31)의 폭보다 넓은 폭으로 형성되어 양측이 지지부재(31)의 외측면에 대하여 돌출된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 커버(34)의 돌출된 양단에 콘크리트 본체(10)에 매설되어 있는 복수의 철근(20)이 용접되어 결합된다. 또한, 커버(34)에는 지지부재(31)의 내측과 외측을 연통시키기 위한 커버(34)를 관통하여 개구부(35)가 형성되어 있다.
뒤에서 상술하겠지만, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 프리캐스트 콘크리트 보(90)와의 1차 결합이 완료되면 공사 현장에서는 지지부재(31)의 내측에 콘크리트를 타설하게 되는데, 현장에서 타설되어 지지부재(31)의 내측에 충전되는 콘크리트가 지지부재(31)의 상하측 커버(34)에 마련된 개구부(35)를 통해 콘크리트 본체(10)의 상부체(11)와 하부체(12)에 연결되어 일체성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(100)에서의 기둥과 보의 일체성에 대해서는 뒤에서 상술하기로 한다.
이음부재(36)는 후술할 프리캐스트 콘크리트 보(90)가 이어져 결합되는 부분으로서, 지지부재(31)의 노출접합부(32)에 결합된다. 이음부재(36)는 대략 'ㄷ'자 형상으로 이루어져, 서로 이격되어 대면하게 배치되는 한 쌍의 연결부(37)와, 한 쌍의 연결부(37)를 이어주는 고정부(38)를 구비한다.
서로 대면하고 있는 한 쌍의 연결부(37)는 콘크리트 본체(10)의 길이방향, 즉 수직방향을 따라 길게 형성되므로, 한 쌍의 연결부(37) 사이에는 길게 공간이 형성되는데, 이 공간은 후술할 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 접합체(80)가 끼워지는 삽입부(39)를 형성한다. 고정부(38)는 용접 등의 방식에 의하여 지지부재(31)에 결합된다.
한 쌍의 연결부(37)에는 서로 대응되는 위치에 각각 관통공(h)이 형성되는데, 수직방향을 따라 서로 이격되어 복수 개 배치된다. 복수의 관통공(h)들 중 최하단에 배치된 관통공(h)에는 볼트(b)가 끼워져 너트(n)에 체결된다. 볼트(b)의 몸통은 한 쌍의 연결부(37) 사이의 삽입부(39)를 가로 질러 배치된다. 이 볼트(b)는 후술할 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 걸쇠부(82)가 걸리게 된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 연결부(37)는 수평방향을 따라 콘크리트 본체(10)의 외측면에 대하여 돌출되게 형성된다.
상기한 구성으로 이루어진 이음부재(36)는 사각 기둥 형상의 지지부재(31)의 4개의 외측면 중 적어도 2개의 외측면에 설치되며, 각 외측면에는 상호 이격되어 2개씩 배치된다.
한편, 본 발명에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(100)에 채용되는 프리캐스트 콘크리트 보(90)는 구조물을 축조하는 현장에서 습식 콘크리트를 타설 및 양생하여 제조되는 것이 아니라, 공장 등에서 기성제작되는 것으로서 콘크리트 체(60), 복수의 철근(70) 및 접합체(80)를 구비한다.
콘크리트체(60)는 보로 사용되는 것이므로 수평한 방향을 따라 길게 형성되며, 대략 4각의 단면 형상을 가지도록 제조된다. 콘크리트체(60)의 내부에는 복수의 철근이 매설된다. 철근(71,72)은 콘크리트체(60)의 길이방향, 즉 수평방향을 따라 배치되는 복수의 세로철근(71)과 복수의 가로철근(72)이 격자형으로 매설된다.
또한, 콘크리트체(60)의 양단부에는 현장타설될 콘크리트가 충전될 수 있도록 오목한 수용부(61)가 형성된다. 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 보(90)가 1차 결합완료된 후 이 수용부(61)에 콘크리트가 충전 및 양생된다.
접합체(80)는 프리캐스트 콘크리트 보(90)를 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)에 결합시키기 위한 부재로서 강재(鋼材)로 이루어지며, 콘트리트체(60)의 수용부(61)에 설치된다. 본 제1실시예에서 접합체(80)는 대략 판 상으로 형성되며, 서로 마주하며 2개 배치된다.
접합체(80)의 일단부는 콘크리트체(60)의 내부에 매설되어 철근(71)에 용접된다. 접합체(80)의 타단부에는 콘크리트체(60)에 대하여 돌출되게 배치된 돌출부(83)가 형성된다. 이 돌출부(83)는 수직방향으로 길게 형성되어 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 접합유닛(30)에 형성된 삽입부(39)에 끼워진다.
프리캐스트 콘크리트 보(90)의 돌출부(83)에도 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 한 쌍의 연결부(37)에 형성된 복수의 관통공(h)과 대응되는 위치에 복수의 결합공(81)이 형성된다. 또한, 접합체(80)의 돌출부(83) 하단에는 오목하게 걸 쇠부(82)가 형성되는데, 이 걸쇠부(82)는 접합체(80)가 접합유닛(30)의 삽입부(39)에 삽입된 상태에서 접합유닛(30)의 최하단에 배치된 관통공(h)에 끼워진 볼트(b)에 걸림으로써, 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 접합체(80)와 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 접합유닛(30)과의 결합을 용이하게 한다.
또한, 접합체(80) 중 콘크리트체(60)의 수용부(61)에 배치된 부분에는 그 내측면에 복수의 쉬어커넥터(85,shear connector)가 결합된다. 이 쉬어커넥터는 접합체(80)의 길이방향과 교차되는 방향으로 형성되어, 현장에서 수용부(61)에 콘크리트가 타설되면 접합체(80)와 콘크리트 사이의 부착력을 증대시킨다. 본 실시예에서 쉬어커넥터로는 통상의 스터드 볼트(85)가 사용된다.
프리캐스트 콘크리트 보(90)의 접합체(80)의 돌출부(83)가 프리캐스트 콘크리트 기둥(50) 접합유닛(30)의 삽입부(39)에 끼워진 상태에서 볼트(m)가 관통공(h)과 결합공(81)에 끼워지고 너트(f)가 볼트(m)에 체결되면, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 1차 결합이 완료된다. 다수의 볼트(m)과 너트(f)의 체결을 통해 1차 결합이 이루어지는 과정에서, 프리캐스트 콘크리트 보(90)에 형성된 걸쇠부(82)가 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)에 기체결되어 있는 볼트(b)에 걸린 상태를 유지하므로 1차 결합을 안전한 상태에서 행할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(100)에서는, 상기한 바와 같이, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 프리캐스트 콘크리트 보(90)를 1차 결합시키게 되는데, 도 4를 참조하면 1차 결합과정에서는 양단에 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)이 설치된 상태에서, 프리캐스트 콘크리트 보(90)를 상부로부터 하부로 수직하게 하강시킨다. 프리캐스트 콘크리트 보(90)가 수직하강되면 프리캐스트 콘크리트 보(90)에 대하여 돌출된 돌출부(83)가 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)에 대하여 돌출된 한 쌍의 연결부(37) 사이에 형성된 삽입부(39)에 끼워지며, 이렇게 돌출부(83)가 삽입부(39)에 끼워진 상태에서 볼트(m)와 너트(f)를 체결함으로써 1차 결합이 완료된다.
상기한 바와 같이, 1차 결합이 완료되면, 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 수용부(61)를 포함하여 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 프리캐스트 콘크리트 보(90)가 서로 결합되는 부위에 거푸집(미도시)을 세운 후, 거푸집 내부로 콘크리트를 충전한다. 콘크리트는 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 수용부(61)와, 돌출부(83)와 삽입부(39)가 결합된 부분에 충전되며, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 지지부재(31)에 형성된 주입공(33)을 통해 접합유닛(30)의 내부에도 채워진다. 또한, 이 콘크리트는 접합유닛(30)의 지지부재(31) 상단 및 하부에 마련된 개구부(35)를 통해 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 콘크리트 본체(10)와도 연결된다.
상기한 바와 같이, 콘크리트가 프리캐스트 콘크리트 기둥(50) 및 프리캐스트 콘크리트 보(90)가 직접적으로 연결되는 접합부위는 물론 접합부위로부터 연장된 영역 즉, 프리캐스트 콘크리트 기둥(90)에서는 접합유닛(30)의 내측 및 프리캐스트 콘크리트 보(90)에서는 충전부(61)까지 일체로 타설 및 양생됨으로써 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 보(90)의 일체성을 향상시킬 수있다.
또한, 본 제1실시예에서는 현장타설하는 콘크리트는 합성섬유가 보강된 이른바 고인성 시멘트 복합체가 사용된다. 위와 같이, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50) 과 보(90)가 접합되는 부분에는 응력이 집중되어 취성 파괴가 발생할 위험이 있는 바, 인장 성능이 우수한 고인성 시멘트 복합체를 사용하면 취성파괴를 방지하고 연성변형을 유도함으로써 구조물의 안정성을 확보할 수 있다.
상기한 바와 같이, 거푸집을 형성하여 접합부위에 콘크리트를 타설 및 양생하고 거푸집을 제거하면 본 발명의 제1실시예에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(100)이 완성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(100)은 본 발명에 따라 새롭게 고안된 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 보(90)를 1차 결합시켜 안정성을 확보한 후, 고인성 시멘트 복합체를 현장타설하여 2차 결합을 함으로써 결합과정이 매우 안전하게 진행될 뿐만 아니라, 접합부위에서 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 보(90)의 일체성이 향상되어 구조적 성능이 향상된다는 장점이 있다.
본 발명의 제2실시예는 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 보를 채용한 프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 개략적 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 결합과정을 설명하기 위한 개략적 정면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2실시예에 따른 프리캐스트 철근콘크리트 구조물(200)은 제1실시예와 모든 구성이 동일하다, 다만, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 콘크리트 본체(10) 중 상부체(11)가 제거되고 하부체(12)만 남아 있다는 점과, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)에 채용된 접합유닛(30)에서 이음부재(46)의 크기가 제1실시예와 다르다는 점에서 차이가 존재한다.
제2실시예에서는 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)에 채용된 접합유닛(30)의 한 쌍의 연결부(37)가 콘크리트 본체(10)에 대하여 돌출되어 있지 않고 내측에 형성된다. 이에, 제2실시예에서도 제1실시예와 같이 콘크리트 본체(10)의 상부체(11)가 그대로 남아 있으면, 2개의 프리캐스트 콘크리트 기둥(50) 사이로 프리캐스트 콘크리트 보(50)를 삽입시켜 결합시킬 수 없게 된다. 즉, 제2실시예에서 상부체(11)가 그대로 남아 있다고 전제했을 때, 첫 번째 경우 즉 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 길이가 서로 이격되어 설치된 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 외측면 사이의 거리와 동일한 경우에는 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 돌출부(83)가 프리캐스트 콘크리트 기등(50)의 내측에 마련된 한 쌍의 연결부(37) 사이의 삽입부(39)로 끼워질 수 없게 된다. 또한, 두 번째 경우, 즉 프리캐스트 콘크리트 보(90)의 길이가 서로 이격되어 설치된 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)들의 삽입부(39) 사이의 거리와 동일하다면 프리캐스트 콘크리트 보(90)는 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)들의 외측면 사이로 삽입 자체가 불가능하게 된다.
따라서, 제2실시예에서와 같이 접합유닛(30)의 이음부재(46)에 마련된 한 쌍의 연결부(47)가 콘크리트 본체(10)의 내측에 배치될 때에는 콘크리트 본체(10)의 상부체가 제거되어야, 도 7에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 콘크리트 보(90)가 프리캐스트 콘크리트 기둥(50) 사이로 삽입되어 결합시킬 수 있다. 결합 방식은 볼트와 너트를 이용한 1차 결합과, 거푸집을 설치하고 고인성 시멘트 복합체를 타설 및 양생하는 2차 결합으로 이루어지며, 이러한 방식은 제1실시예와 완전히 동일한 바 이에 대한 설명은 제1실시예에서의 설명으로 대체하기로 한다.
한편, 제2실시예에서는 제1실시예와 달리 콘크리트 본체(10)의 상부체가 제거된 형태이므로, 상기한 바와 같이, 프리캐스트 콘크리트 기등(50)과 보(90)의 결합이 완료된 후, 또는 2차 결합을 수행할 때 접합유닛(30)의 상부 쪽에 거푸집을 형성하여 콘크리트를 타설 및 양생시킴으로서 상부체(미도시)를 형성하여야 한다. 이렇게 최종적으로 상부체를 형성하고 나면 결과적으로 제1실시예와 제2실시예는 동일한 형상으로 형성된다.
다만, 제2실시예는 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)과 보(90)가 직접적으로 접합되는 부분이 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)의 내측에 위치한다는 점인데, 이러한 구성은 역학적인 측면에서 볼 때 구조물의 안정성을 향상시키게 된다. 즉, 수평구조부재인 프리캐스트 콘크리트 보(90)는 슬라브에서 걸리는 하중을 수직구조부재인 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)에 전달하는 역할을 수행하는 바, 결합부위가 수직구조부재의 내측에 위치되면 하중의 전달이 효과적으로 일어날 뿐만 아니라, 접합부에서 받는 응력도 감소될 수 있기 때문이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1실시예와 제2실시예는 종래의 프리캐스트 공법에서 보에 매설된 철근을 수직하게 꺽어서 기둥에 매설하는 형태로 이음하던 방식에서 탈피하여, 접합유닛(30)과 접합체(80)를 1차적으로 강재접합(강접합)함과 동시에 고인성 시멘트 복합체를 타설 및 양생하여 2차 접합함으로써, 접합부위의 견고함을 향상시킴과 동시에 기둥과 보의 일체성을 증가시켜 전체적으로 구조물의 안정성이 향상된다는 이점이 있다. 또한, 종래의 공법에서 시공 의 용이성이 저하되었던 반면 특히 제1실시예에서는 시공이 매우 용이하게 이루어진다는 장점이 있다.
지금까지, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)에 채용되는 접합유닛(30)의 지지부재(31)는 중공형으로 이루어져 보와 기둥에 대한 2차 결합 즉, 콘크리트를 현장 타설할 때 지지부재(31)의 내측 중공부가 콘크리트로 충전되는 것으로 설명하였으나, 지지부재(31)의 내측이 공장 등에서 미리 콘크리트로 충전되어 제조될 수도 있다. 이러한 형태의 지지부재(131)가 채용된 접합유닛(130)이 도 8에 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)을 공장 등에서 제조할 때 지지부재(131)의 내측에도 함께 콘크리트(p)를 충전시킨다. 이는 프리캐스트 콘크리트 기둥(50)을 제조할 때 지지부재(131)의 내측에 콘크리트(p)를 함께 충전하는 것이 제조의 용이성과 경제성에 있어 유리하기 때문이다. 지지부재(131)에 형성되어 있는 구멍은 기성 제작된 지지부재(131)의 내측에 콘크리트(p)가 완전히 충전되었는지를 확인하기 위한 관찰창(132)이다.
또한, 지금까지 접합유닛(30)의 한 쌍의 연결부(37)가 모두 평평한 판상인 것으로 설명 및 도시하였으나, 접합체(80)의 돌출부(83)가 한 쌍의 연결부(37) 사이의 삽입부(39)로 삽입되는 것을 용이하게 하기 위하여, 삽입부(39)의 입구측, 즉 한 쌍의 연결부(37)의 상단부는, 도 8에 도시된 바와 같이, 외측으로 벌어지게 형성할 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다 양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 콘크리트 보를 채용한 프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프리캐스트 콘크리트 기둥에 채용된 접합유닛의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 프리캐스트 콘크리트 보에 채용된 접합체의 개략적 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 결합과정을 설명하기 위한 개략적 정면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 개략적 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스트 보를 채용한 프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 개략적 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 결합과정을 설명하기 위한 개략적 정면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 형태와 다른 형태의 접합유닛을 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,200 ... 프리캐스트 철근콘크리트 구조물 10 ... 콘크리트 본체
11 ... 상부체 12 ... 하부체
20 ... 철근 30 ... 접합유닛
31 ... 지지부재 32 ... 노출접합부
33 ... 주입공 34 ... 커버
36 ... 이음부재 37 ... 한 쌍의 연결부
38 ... 고정부 39 ... 삽입부 50 ... 프리캐스트 콘크리트 기둥 60 ... 콘크리트체
61 ... 수용부 71,72 ... 철근
80 ... 접합체 83 ... 돌출부
90 ... 프리캐스트 콘크리트 보

Claims (18)

  1. 수직한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 본체와, 상기 콘크리트 본체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하며, 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 기둥에 있어서,
    상기 콘크리트 본체의 길이방향을 따라 형성되어, 상단부와 하단부 중 적어도 하나의 단부는 상기 콘크리트 본체에 매설되며 중앙부에는 외부로 노출되어 있는 노출접합부가 형성되어 있는 지지부재와,
    수평방향으로 형성되는 프리캐스트 콘크리트 보와 상호 연결되도록, 상기 지지부재의 노출접합부에 결합되는 복수의 이음부재를 구비하는 접합유닛을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이음부재는 서로 대면하여 이격되게 배치되며, 볼트가 삽입될 수 있도록 상호 대응되는 위치에 각각 복수의 관통공이 형성되어 있는 한 쌍의 연결부를 구비하며,
    상기 한 쌍의 연결부 사이에는 상기 콘크리트 본체의 길이방향을 따라 길게 삽입부가 형성되어, 상기 삽입부에 상기 프리캐스트 콘크리트 보의 단부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 콘크리트 본체의 중앙에 설치되어 상기 지지부재의 상단부와 하단부는 모두 상기 콘크리트 본체에 매설되며,
    상기 이음부재의 한 쌍의 연결부는 상기 콘크리트 본체의 외측면에 대하여 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 콘크리트 본체의 상부에 설치되어 상기 지지부재의 하단부는 상기 콘크리트 본체에 매설되고 상단부는 외부로 노출되며,
    상기 이음부재의 한 쌍의 연결부는 상기 콘크리트 본체의 외측면에 대하여 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  5. 재2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 연결부의 최하측에 형성된 관통공에는 볼트가 끼워져 결합되어, 상기 볼트는 상기 삽입부를 가로 질러 결합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 삽입부의 입구측이 넓게 형성되도록, 상기 한 쌍의 연결부의 상단부는 외측으로 벌어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는 사각기둥 형상이며,
    상기 지지부재의 4개의 면 중 적어도 2개의 면에 상기 이음부재가 각각 2개씩 배치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 중공형으로 이루어지며,
    상기 지지부재의 노출접합부에는 현장에서 타설되는 콘크리트가 상기 지지부재의 내부로 주입될 수 있도록 주입공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지부재의 상단과 하단에는 각각 커버가 결합되며,
    상기 커버에는 상기 지지부재의 내측과 연통되도록 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 중공형으로 이루어지며,
    상기 지지부재의 내측 중공부에는 기성 타설된 콘크리트가 충전되어 있으며,
    상기 지지부재에는 상기 중공부에 콘크리트가 충전되어 있는지를 확인하기 위한 관찰공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.
  11. 수평한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트체와, 상기 콘크리트체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하며, 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 보에 있어서,
    상기 콘크리트체의 단부에는 현장타설될 콘크리트가 충전될 수 있는 수용부가 형성되며,
    일단부가 상기 콘크리트체의 내부에 매설된 상태로 상기 콘크리트체의 수용부에 설치되되, 타단부에는 상기 콘크리트체에 대하여 돌출되게 배치되는 돌출부가 형성되어 수직방향으로 형성되는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 상호 연결되는 접합체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 보.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접합체의 돌출부는 상기 콘크리트체의 길이방향과 수직한 방향으로 길게 형성되며, 볼트가 삽입될 수 있는 복수의 결합공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 보.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접합체는 서로 이격되어 상기 콘크리트체에 2개 배치되는 것을 특징으 로 하는 프리캐스트 콘크리트 보.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 접합체의 돌출부 하단에는 볼트가 걸릴 수 있도록 오목하게 걸쇠부가 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 보.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 접합체 중 상기 수용부에 배치된 부분에는 현장타설되는 콘크리트와의 부착력을 증가시키기 위하여 상기 접합체에 길이방향에 대하여 교차하는 방향으로 형성된 복수의 쉬어커넥터가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 보.
  16. 수직구조부재로서 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 기둥과, 수평구조부재로서 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 보에 의하여 구조물의 프레임이 구축되는 프리캐스트 철근콘크리트 구조물에 있어서,
    상기 프리캐스트 콘크리트 기둥은, 수직한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 본체와, 상기 콘크리트 본체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근 및 상기 콘크리트 본체의 길이방향을 따라 형성되어, 상단부와 하단부 중 적어도 하나의 단부는 상기 콘크리트 본체에 매설되며 중앙부에는 외부로 노출되어 있는 노출접합부가 형성되어 있는 지지부재와 상기 지지부재의 노출접합부에 결합되는 복수 의 이음부재를 구비하는 접합유닛을 구비하며,
    상기 프리캐스트 콘크리트 보는, 수평한 방향으로 길게 형성되며 단부에는 현장타설될 콘크리트가 충전될 수 있는 수용부가 형성되어 있는 콘크리트체와, 상기 콘크리트체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근 및 일단부가 상기 콘크리트체에 매설된 상태로 상기 콘크리트체의 수용부에 설치되되, 타단부에는 상기 콘크리트체에 대하여 돌출되게 배치되는 돌출부가 형성되는 접합체를 구비하며,
    상기 프리캐스트 콘크리트 기둥의 이음부재와 상기 프리캐스트 콘크리트 보의 돌출부가 상호 결합된 상태에서, 상기 프리캐스트 콘크리트 보의 수용부에 콘크리트가 현장 타설 및 양생됨으로써 상기 프리캐스트 콘크리트 기둥과 프리캐스티 콘크리트 보가 상호 접합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 철근콘크리트 구조물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프리캐스트 콘크리트 기둥의 이음부재는 서로 대면하여 이격되게 배치되며 볼트가 삽입될 수 있도록 상호 대응되는 위치에 각각 복수의 관통공이 형성되어 있는 한 쌍의 연결부를 구비하며,
    상기 한 쌍의 연결부 사이에는 상기 콘크리트 본체의 길이방향을 따라 길게 삽입부가 형성되고,
    상기 지지부재는 4각 기둥 형상으로서 상기 이음부재는 상기 지지부재의 4면 중 적어도 2개의 면에 각각 2개씩 배치되며,
    상기 프리캐스트 콘크리트 보의 접합체의 돌출부는 상기 콘크리트체의 길이방향과 수직한 방향으로 길게 형성되며, 볼트가 삽입될 수 있는 복수의 결합공이 형성되어,
    상기 프리캐스트 콘크리트 보의 돌출부가 상기 프리캐스트 콘크리트 기둥의 삽입부에 끼워진 상태에서 볼트가 상기 한 쌍의 연결부의 관통공과 상기 돌출부의 결합공에 함께 끼워져 체결됨으로써 상기 프리캐스트 콘크리트 보가 상기 프리캐스트 콘크리트 기둥에 접합되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 철근콘크리트 구조물.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 프리캐스트 콘크리트 기둥의 지지부재는 중공형으로 이루어지며,
    상기 지지부재의 노출접합부에는 현장에서 타설되는 콘크리트가 상기 지지부재의 내부로 주입될 수 있도록 주입공이 형성되어, 상기 프리캐스트 콘크리트 보의 수용부와 상기 지지부재의 내부에 현장타설되는 콘크리트가 함께 충전되며,
    상기 현장타설되는 콘크리트는 고인성 시멘트 복합체인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 철근콘크리트 구조물.
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