KR20140011869A - 선조립골조용 박피 영구거푸집 및 그 제작 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선조립골조를 위한 박피 영구거푸집에 관한 것이다.
박피 영구거푸집의 재료를 될수록 경량화 하고 공장에서 선조립골조와 일체로 조립하며 콘크리트가 양생된 후에도 제거하지 않고 그대로 존치해도 별 부담이 되지 않게 한다. 또한 외부보강재를 기둥 표면에 노출시켜서 마감재를 부착하는 바탕재로 활용하고 만약 이를 제거한다고 해도 재활용 폐자재로만 사용하게 한다.
박피 영구거푸집(10)의 구성은 내부보강재(21)와 외부보강재(12) 및 박피(11)로 이루어지며, 내부보강재는 우선 선조립골조의 수직주재인 ㄱ형강에 수평방향 일정 간격으로 용접하는 ㄱ형강 또는 경량 Z형강 바탕재이고, 외부보강재는 박피에 300mm 내외의 간격 수직 방향으로 부착한 ㄱ형강 또는 경량 Z형강이다. 상기 외부보강재로 보강한 박피를 상기 내부보강재에 면하고 3자가 만나는 위치에서 점용접, 팝리벳, 또는 나사못으로 긴결하여 콘크리트의 횡압을 지지하게 할 때 박피가 휨을 일으켜서 곡면을 이루게 하는 선조립 골조용 박피 영구거푸집이다.

Description

선조립골조용 박피 영구거푸집 및 그 제작 공법{Permanent thin skin Concrete Form for the PRC or PSRC ＆ the Assembling Method thereof}

본 발명은 최근 개발된 선조립골조 즉 선조립 철근콘크리트(PRC), 또는 선조립 철골철근콘크리트(PSRC) 골조를 위한 박피 영구거푸집에 관한 것이다.

거푸집은 철근콘크리트 구조나 철골철근콘크리트 골조 공사에서 필수적인 요소이다. 거푸집은 아직 굳지 않은 유동성 콘크리트가 어느 정도 양생될 때까지의 짧은 기간 동안에만 필요하고 그 이후에는 제거해 버리는 가설재이지만 거푸집의 설치와 해체 작업은 전체 콘크리트 공사에 소요되는 비용과 시간 중 매우 큰 부분을 차지하는 번거로운 공정이기도 하다. 거푸집은 비중이 매우 큰 재료인 콘크리트의 압력을 견뎌낼 만큼 단단히 조립하다 보니 해체하는 작업도 그만큼 번거로우며, 강성이 크고 가격은 저렴한 재료를 사용하기 때문에 자연히 무게가 증가한다. 이렇게 무거운 재료를 높은 곳에서 조립하고 해체하는 작업은 상당한 위험성을 수반하는 것이 당연하다. 보나 슬래브 거푸집은 그나마 쉬운 작업에 속하지만 기둥이나 벽체의 거푸집은 일시에 부어넣는 콘크리트의 깊이가 3m, 때로는 6ㅡ10m에 달하므로 어마어마한 압력이 작용하며, 그러한 압력에도 변형을 일으키지 않을 만큼 단단한 거푸집의 소요 내력은 해당 영구구조물의 설계내력을 초과하는 경우도 허다하다.

상기한 바와 같은 이유로, 거푸집의 설치와 해체 작업은 전체 콘크리트 공사에 소요되는 비용과 시간 면에서 매우 큰 부분을 차지하는 번거로운 공정이며 거푸집의 붕괴로 인한 안전사고와 거푸집의 변형으로 인하여 영구구조체 형상이 설계와 불일치하게 되는 문제들이 공사현장에서 끊임없이 발생하고 있다.

따라서 본원 출원인은 최근 PRC 또는 PSRC를 대상으로 하는 영구거푸집을 특허출원(출원번호 10-2012-0018331)하여 공사 현장에 적용중에 있으나 폭 1,500mm가 넘는 대형 콘크리트 기둥 표면이 완벽히 평활하게 마무리될 것을 전제로 하여 4.5mm 가량의 강철제 거푸집판을 사용하므로 비용 측면에서 일반 건물에 사용하기에는 적합하지 않다.

본 발명자의 과거 발명인 선조립 철근콘크리트(PRC) 또는 선조립 철골철근콘크리트(PSRC)의 특성인 자립성과 높은 직진도를 활용하여 상기 선조립 골조의 공장 제작시 골조와 일체로 부착하는, 얇고 가벼우면서도 콘크리트의 압력을 견뎌내는 박피 영구거푸집(10)을 고안하여 현장 거푸집 작업을 생략할 수 있도록 한다. 이 때 외부보강재(12)는 콘크리트 양생 후에도 제거하지 않고 기둥 표면에 잔존시켜 마감재 부착용 바탕재로 활용할 수 있도록 하고, 아울러 필요시 쉽게 제거 가능하도록 고안하여 제거시 청소 및 재활용 수거 작업에 비용을 들이지 않고 바로 고철로 매각할 수 있게 한다.

사각형 볼록렌즈 형태의 입체 패턴들로 인하여 콘크리트 소모량이 지나치게 늘어나거나 지나치게 크게 변형되는 일이 없도록 상기한 얇은 판재들의 변형량을 조절하고 원하는 형태로 조절하는 것도 본 발명의 해결 과제에 포함된다. 또한 평활한 판재를 지지하는 재래식 거푸집골조(본 발명의 내부보강재와 외부보강재에 해당)는 휨과 전단력에만 견뎌도 되지만 상기와 같이 인장력에만 의존하는 박피를 지지하기 위하여서는 상기 휨과 전단에 대한 내력 뿐만 아니라 비틀림 내력을 발휘하는 보강재도 고안하여야 한다.

이제까지의 콘크리트 공사의 상식으로는 평활하지 않은 표면은 곧 공사의 하자를 의미한다. 반면 자연계의 모든 창조물은 평면이나 직선이 아니고 불규칙 또는 규칙이 있는 곡면이다. 이제까지의 거푸집이 무겁고 단단한 재료를 써야만 했던 이유는 이러한 자연의 섭리에 역행하여 어떠한 변형도 용인하지 않는 평탄한 표면을 추구했기 때문이다. 만약 콘크리트의 표면이 인위적인 평면이 아니라 양생 과정에서 발생하는 콘크리트의 압력에 순응하여 규칙성을 가진 곡면 패턴을 갖는 것을 용인하고 이를 적극적으로 조절 및 유도한다면 기둥이나 보의 구조적 특성을 희생하지 않으면서 거푸집에 들어가는 공사비를 획기적으로 절감할 수 있다. 또한 거푸집의 버팀재를 마감재 부착을 위한 바탕재로까지 활용하여 추가적인 원가 절감이 가능하다.

종래의 거푸집은 절대 배가 나와서는 안된다고 여겼기 때문에 높은 휨내력을 가진 재료로만 만들어 왔으나 규칙적 입체패턴을 의도하는 박피 영구거푸집에는 얇은 금속판, 합성수지판, 익스팬디드메탈(Expanded Metal) 또는 섬유시트 등 값싼 재료들도 인장내력이 충분하다면 거푸집의 판재로 이용할 수 있다.

본 발명의 박피 영구거푸집(10)은 콘크리트 양생 후 그대로 방치하는 것을 전제로 하나 외부보강재는 사용자가 원하면 콘크리트 양생 후 제거할 수도 있다. 박피 영구거푸집의 외부보강재(12)는 콘크리트 양생 후에는 마감재를 부착하는 바탕재로 활용될 수 있다. 금속판이나 합성수지판 박피(11)는 콘크리트의 중성화를 방지하는 역할을 하므로 콘크리트의 수명을 연장시키는 장점이 있다. 콘크리트의 압력으로 박피 거푸집이 변형됨으로써 생성되는 규칙적인 패턴(도 4)은 박피의 재료, 거푸집골조의 배열 및 콘크리트 압력의 크기에 따라 달라지므로 이를 건축의 디자인 요소로 적극 활용할 수도 있다.

도 1은 단위 박피 영구거푸집의 사시도,
도 2는 박피 영구거푸집을 PSRC 기둥에 부착한 사시도,
도 3은 박피 영구거푸집을 PSRC 보에 부착한 사시도,
도 4는 박피 영구거푸집을 활용한 기둥의 표면 무늬,
도 5는 재래식 영구거푸집의 사시도이다.
＜도면의 부호에 대한 간단한 설명＞
10 ; 박피 영구거푸집
11 ; 박피
12 ; 외부보강재
13 ; 부착재
20 ; PSRC 기둥
21 ; 내부보강재
22 ; PSRC 보

본 발명의 박피 영구거푸집(10)은 PRC 또는 PSRC 등 선조립 골조에만 적용이 가능한 전용 거푸집이므로 설명을 간략화하기 위하여 이미 특허출원 중인 상기 PRC나 PSRC의 구체적인 기재는 생략하고 박피 영구거푸집에만 초점을 맞추어 설명한다. 또한 철근콘크리트 구조에서는 기둥과 벽체 거푸집에 작용하는 콘크리트 압력이 가장 크므로 본 발명에서는 기둥 거푸집을 실시예로 선정하여 설명한다. 보, 슬래브 등 콘크리트 압력이 작은 부재를 위한 거푸집은 기둥 거푸집에 준하여 간략하게 전용하면 된다.

아래 기재하는 각종 규격의 수치는 이해를 돕기 위한 실시예에 불과하며 대상 구조물의 규모에 따라 달리할 수 있다. 또한 설명의 간소화를 위하여 박피 재료의 종류는 얇은 금속판을 기준으로 설명한다.

도 1은 단위 박피 영구거푸집의 실시예로서 표준 높이가 2,400mm이고 기둥폭과 일치하는 두께 1mm 내외의 금속판 박피(11)를 300mm 내외로 나눈 간격에 맞추어 기둥 높이 방향으로 나란하게 ㄱ형강 또는 경량 Z형강 외부보강재(12)를 점용접, 팝리벳, 나사못 또는 접착제 등 부착재(13)로 부착한다.

도 2는 PSRC 기둥의 수직 주재인 ㄱ형강에 수평 방향 300-600mm 간격으로 용접한 ㄱ형강 또는 경량 Z형강 내부보강재(21)를 바탕재로 삼아 상기 박피 영구거푸집을 부착한 실시예이다. 상기 내부보강재는 ㄱ형강이나 경량 Z형강의 플렌지가 외부에 상향으로 돌출되게 부착하여 피복 콘크리트가 쉽게 채워지게 한다.

상기 2,400mm를 표준으로 한 단위 박피 영구거푸집의 외부보강재는 300-600mm간격마다 부착한 내부보강재 사이에 끼게 되는 박피와 겹쳐서 동시에 점용접을 하거나 팝리벳, 나사못 등의 부착재(13)로 긴결한다.

내부보강재와 내부보강재로 ㄱ형강이나 Z형강을 사용하는 이유 중 중요한 한 가지는 박피가 변형을 일으키는 과정에서 이들 지지부재에 작용하는 비틀림응력에 저항하기 위한 것이다.

박피 영구거푸집을 제거하는 경우에도 박피는 존치시키고 외부보강재만 제거한다.

Claims (2)

1. 도 2와 도 3과 같이 선조립골조 중 기둥의 외부면에 박피 영구거푸집(10)을 부착함에 있어서,
   수직 주재인 ㄱ형강의 외부에 수평 방향 300-600mm 간격으로 ㄱ형강 또는 경량 Z형강 내부보강재(21)를 부착하되 피복 콘크리트가 쉽게 채워지도록 플렌지가 외부로 상향 돌출되게 용접하는 단계;
   도 1과 같이 표준 높이가 2,400mm 내외이고 기둥 폭과 일치하는 두께 1mm 내외인 금속재 박피(11), 또는 그와 유사한 인장내력을 갖도록 합성수지, 익스팬디드메탈, 또는 섬유로 만든 박피에 300mm 내외로 나눈 간격에 맞추어 기둥의 높이 방향과 평행하도록 ㄱ형강 또는 경량 Z형강 외부보강재(12)를 점용접, 팝리벳, 나사못, 접착제 등 부착재(13)로 부착하는 단계;
   상기 단위 박피 영구거푸집들의 박피가 상기 내부보강재와 면하도록 하여 외부에 노출되는 외부보강재와 박피와 내부보강재를 겹쳐서 동시에 점용접을 하거나 팝리벳, 나사못 등의 부착재(13) 로 긴결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선조립 골조용 박피 영구거푸집(10) 공법.
2. 도 2 및 도 3과 같이 선조립골조 중 기둥의 외부면에 배열된 수직 주재인 ㄱ형강의 외측에 수평 방향 300-600mm 간격으로 ㄱ형강 또는 경량 Z형강 내부보강재(21)의 플렌지가 외부에 상향으로 돌출되게 부착되어 있고,
   상기 내부보강재의 외부플렌지에는 두께 가 1mm 내외인 금속, 또는 그와 유사한 인장내력을 발휘하는 합성수지, 익스팬디드메탈 또는 섬유 재질의 박피(11)가 부착되어 있고,
   상기 박피(11)의 외부에는 300mm 내외의 수직간격으로 ㄱ형강 또는 경량 Z형강의 외부보강재(12)가 부착되어 있어
   기둥 내부에 콘크리트를 부어 넣었을 때 상기 박피가 외부를 향하여 볼록하게 변형되는 것을 특징으로 하는 선조립 골조용 박피 영구거푸집(10).

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