KR20160130625A - 삼각망 배근에 의한 psc구조 및 이의 시공방법 - Google Patents

삼각망 배근에 의한 psc구조 및 이의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내진상세가 필요한 기둥 또는 벽체 등과 같은 수직부재에서 철근 내지 PS강재를 자립이 가능한 삼각구도의 삼각망으로 조립하여 배근한 PSC구조와 이의 바람직한 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 삼각망 배근에 의한 PSC구조는, 2본 또는 3본의 제1강봉과 1본의 제2강봉 및 삼각띠철근으로 조립 구성되는 것으로 기둥 또는 벽체 단면에 따라 나란하게 배근되는 복수개의 삼각망; 나란하게 배근된 복수개의 삼각망을 동시에 횡방향으로 둘러 감도록 배근되는 외곽띠철근; 삼각망 및 외곽띠철근이 매설되게 타설되는 콘크리트;를 포함하여 구성되되, 삼각망 중 제1강봉 내지 제2강봉이 긴장 정착되는 PS강재로 마련되는 것을 특징으로 한다. 제1,2강봉과 삼각띠철근이 안정적인 삼각 구도로 구속 응력을 발휘함과 동시에 프리스트레스가 도입됨으로써 콘크리트의 3축 구속을 실현하면서 취성 파괴에 유리하게 저항하도록 한 것이다, 이로써 본 발명에 따른 PSC구조는 전단강도를 증대시키고 내진성능을 향상시킬 수 있다.

Description

삼각망 배근에 의한 PSC구조 및 이의 시공방법{Prestressed Concrete Structure by Triangular Reinforcing Bar Details and Construction Method Thereof}
본 발명은 내진상세가 필요한 기둥 또는 벽체 등과 같은 수직부재에서 철근 내지 PS강재를 자립이 가능한 삼각구도의 삼각망으로 조립하여 배근한 PSC구조와 이의 바람직한 시공방법에 관한 것이다.
철근콘크리트 구조는 철근과 콘크리트를 일체화한 구조로서, 압축력은 콘크리트가 부담하고 인장력과 전단력은 철근이 부담하도록 한 구조이다. 내진설계가 강화되면서 기둥이나 벽체 등 수직부재는 상부하중을 축력으로 받아 지반으로 전달하는 것은 물론 지진과 같은 횡하중을 주요하게 저항하는 구조로 설계되기도 한다. 실제 교각기둥, 지하외벽, 코어벽(core wall), 옹벽, 벽식교각 등은 횡하중 저항이 가능한 구조재로 설계된다.
도 1은 종래 크로스 타이 철근이 배근되는 기둥 내지 벽체의 단면상세로, 각각 중공기둥(a), 중실기둥(b), 내력벽체(c)의 내진설계를 위한 철근 배근상세의 대표적인 예이다. 보는 바와 같이 크로스 타이 철근(12), 띠철근(13) 등을 횡방향으로 배근하여 소성거동을 보이도록 소성설계하는 것이 일반적이다. 횡철근(크로스 타이 철근, 띠철근, 12, 13)이 휨철근(축방향 주철근, 11)을 구속하여 내진성능을 향상시키고, 더불어 전단파괴 발생 시 압축대 콘크리트(14)를 구속하여 압괴를 지연시키고 전단강도를 증대시킨 것이다. 실제 도 1과 같은 배근설계는 경제적 및 구조적인 측면에서 건물, 토목 구조물에 적용되는 실정이며, 실제 심부구속 횡방향철근 상세에 대한 도로교설계기준 내지 콘크리트구조기준이 정립되어 널리 적용되고 있다.
그런데 도 1과 같은 배근설계는 크로스 타이 철근(12) 때문에 시공성이 떨어지는 단점이 있다. 다시 말해 시공현장에서 단면을 가로지르면서 크로스 타이 철근(12)을 배근해야 하는데, 이 배근작업은 상당히 번거로울 뿐만 아니라 오랜 작업시간이 필요하고 또한 경우에 따라 주철근(11)의 전도 방지를 위해 크레인으로 주철근(11) 등을 붙잡은 상태에서 실시해야 하여 크레인 사용 효율을 떨어뜨리기도 한다. 나아가 크로스 타이 철근(12)은 콘크리트 골재와의 간섭으로 콘크리트의 타설을 어렵게 하기도 한다.
위와 같은 문제를 개선하고자 본 발명자는 단면을 가로지르는 크로스 타이 철근의 생략 내지 감축을 도모할 수 있는 삼각철근망 배근구조를 개발한 바 있으며, 개발한 기술은 특허 제10-1195119로 특허받거나 특허출원 제10-2013-0132884호와 특허출원 제10-2014-0072847호로 출원 계속 중에 있다.
본 발명은 크로스 타이 철근 배근의 간섭 등으로 시공이 어려웠던 종래 철근콘크리트구조의 시공성 문제를 개선하고자 개발된 삼각철근망 배근구조를 더욱 발전시켜 개발된 것으로서, 기둥 또는 벽체 등과 같은 수직부재에 프리스트레스를 도입하여 내력 증대를 더욱 강화할 수 있는 삼각망 배근에 의한 PSC구조를 제공하는데 기술적 과제가 있다.
또한 본 발명은 삼각망 배근에 의한 PSC구조의 바람직한 시공방법으로 배근의 모듈화를 통해 시공성을 향상시키고 공기를 단축할 수 있는 시공방법을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 기둥 또는 벽체를 위한 PSC구조로서 삼각망 배근에 의한 PSC구조와 이의 바람직한 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 삼각망 배근에 의한 PSC구조는, 2본 또는 3본의 제1강봉과 1본의 제2강봉 및 삼각띠철근으로 조립 구성되는 것으로 제1강봉을 외측에 위치시키면서 기둥 단면에 따라 나란하게 배근되는 복수개의 삼각망; 나란하게 배근된 복수개의 삼각망을 동시에 횡방향으로 둘러 감도록 배근되는 외곽띠철근; 삼각망 및 외곽띠철근이 매설되게 타설되는 콘크리트;를 포함하여 구성되는 기둥으로, 삼각망은 제1강봉 중 삼각구도의 모서리에 위치한 2본을 포함한 강봉이 긴장 정착되는 PS강재로 마련되되 쉬스관 내부에 PS강재가 설치되어 긴장된 후 무수축모르타르의 주입에 의해 정착되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 본 발명에 따른 삼각망 배근에 의한 PSC구조는, 2본 또는 3본의 제1강봉과 1본의 제2강봉 및 삼각띠철근으로 조립 구성되는 것으로 제1강봉과 제2강봉이 이웃하게 위치하도록 벽체 길이방향으로 방향을 바꿔가면서 벽체 단면에 따라 나란하게 배근되는 복수개의 삼각망; 나란하게 배근된 복수개의 삼각망을 동시에 횡방향으로 둘러 감도록 배근되는 외곽띠철근; 삼각망 및 외곽띠철근이 매설되게 타설되는 콘크리트;를 포함하여 구성되는 벽체로, 삼각망은 제1강봉 중 삼각구도의 모서리에 위치한 2본을 포함한 강봉과 제2강봉이 긴장 정착되는 PS강재로 마련되되 쉬스관 내부에 PS강재가 설치되어 긴장된 후 무수축모르타르의 주입에 의해 정착되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 PSC구조의 시공방법은, 제1강봉과 제2강봉을 삼각띠철근으로 연결하면서 삼각망을 조립하는 제1단계; 삼각망 복수개를 기둥 또는 벽체의 단면에 따라 나란하게 배근하고, 나란하게 배근된 복수개의 삼각망을 동시에 횡방향으로 둘러 감으면서 외곽띠철근을 배근하는 제2단계; 제2단계에서 배근된 삼각망 및 외곽띠철근이 매설되게 콘크리트를 타설하는 제3단계;를 포함하여 이루어지되, 삼각망 중 긴장 정착되는 강봉은 제1단계에서 쉬스관을 설치하여 삼각망으로 조립한 후 제3단계에서 콘크리트 타설하고 나서 쉬스관 내부에 PS강재를 설치하여 긴장시킨 다음 쉬스관 내부에 무수축모르타르 주입하여 정착시킴으로써 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 본 발명에 따른 PSC구조의 시공방법은, 제1강봉과 제2강봉을 삼각띠철근으로 연결하면서 삼각망을 조립하고, 조립된 삼각망 복수개를 기둥 또는 벽체의 단면에 따라 나란하게 배근한 후 복수개의 삼각망을 동시에 횡방향으로 둘러 감으면서 외곽띠철근을 배근하고, 배근된 삼각망 및 외곽띠철근이 매설되게 콘크리트를 타설하는 방법으로 소정 크기의 프리캐스트 세그먼트를 제작하되, 삼각망을 긴장 정착되는 PS강재로 마련되는 위치에 쉬스관으로 설치 조립하면서 프리캐스트 세그먼트를 제작하는 제1단계; 시공현장에서 프리캐스트 세그먼트를 적층 설치하되, 상하 프리캐스트 세그먼트 상호간 삼각망의 제1,2강봉을 연결하면서 설치하는 제2단계; 프리캐스트 세그먼트의 쉬스관 내부에 PS강재를 설치하여 긴장시킨 후 무수축모르타르를 주입하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 내진설계에서 2본 또는 3본의 제1강봉과 1본의 제2강봉 및 삼각띠철근에 의한 삼각구도의 삼각망을 배근하는 것으로 충분한 구속효과를 이끌 수 있다. 특히 삼각망 중 제1강봉 내지 제2강봉을 긴장 정착되는 PS강재로 구성하기 때문에 프리스트레스의 도입으로 더욱 효과적으로 내력보강할 수 있다.
둘째, 삼각망 배근으로 기둥 또는 벽체 단면을 가로지르는 크로스 타이 철근을 생략 내지 감축하는 것이 가능하여 경제적인 내진 단면으로 완성할 수 있다. 특히 삼각망은 조립이 간단하여 전반적으로 배근의 간소화를 이끌기 때문에 시공성 향상, 공기단축, 시공원가 절감을 도모할 수 있다.
셋째, 삼각망은 자립이 가능한 구조로 간단하게 선조립하여 모듈화할 수 있기 때문에 철근의 전도 우려없이 현장작업을 안정적으로 간소하게 진행할 수 있으며, 나아가 크레인 전용 지그를 이용한다면 다수개의 삼각망을 동시에 인양하면서 간편하게 배근 작업을 실시할 수 있다. 이로써 고소 작업시 인력 최소화를 통해 안전성을 제고하고 고소작업 할증을 최소화할 수 있다.
넷째, 프리스트레스를 포스트텐션으로 도입하기 위해 쉬스관을 필수적으로 사용하기 때문에 PSC구조재는 쉬스관을 활용하면서 프리캐스트 세그먼트 단위로 제작할 수 있으며, 이로써 현장작업을 간소화할 수 있는 조립식 시공을 구현할 수 있다.
도 1은 종래 크로스 타이 철근이 배근되는 기둥 내지 벽체의 단면상세이다.
도 2는 본 발명에 따른 PSC구조의 일실시예로서, 중공기둥의 단면상세이다.
도 3은 본 발명에 따른 PSC구조의 다른 실시예로서, 중실기둥의 단면상세이다.
도 4는 본 발명에 따른 PSC구조의 또 다른 실시예로서, 내력벽체의 단면상세이다.
도 5는 본 발명에 따른 PSC구조에 적용되는 삼각망의 조립상세이다.
도 6은 본 발명에 따른 PSC구조의 시공방법에서 지그를 이용한 삼각망의 조립상태를 보여준다.
도 7은 본 발명에 따른 PSC구조의 시공방법에서 배근방법을 보여준다.
도 8은 본 발명에 따른 PSC구조의 시공방법에서에서 가이드판의 설치상태를 보여준다.
이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 PSC구조의 다양한 실시예로 각각 중공기둥, 중실기둥, 내력벽체에 대한 단면상세이다. 본 발명은 PSC구조에서 2본 또는 3본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)으로 조립된 삼각구도의 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 배근하되, 삼각망 중 제1강봉(111) 내지 제2강봉(112)을 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련하면서 배근한다는데 특징이 있다. 제1,2강봉(111, 112)과 삼각띠철근(113)이 안정적인 삼각 구도의 구속 응력을 발휘함과 동시에 프리스트레스가 도입됨으로써 콘크리트의 3축 구속을 실현하면서 취성 파괴에 유리하게 저항하도록 한 것이다, 이로써 본 발명에 따른 PSC구조는 전단강도를 증대시키고 내진성능을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 강봉은 콘크리트에 매설되어 콘크리트를 보강하는 강재를 포괄하며, 가령 철근은 물론 강선, 강연선, 봉강 등 긴장 정착되는 PS강재도 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 PSC 중공기둥(100a)의 단면상세이다. 본 발명에서 기둥은 일반적인 건물 기둥은 물론 교량의 교각 등도 포함하며, 도 2에서와 같은 원형 기둥이나 사각형 기둥은 물론 크로스 타이 철근이 배근되는 단면이면 육각형 기둥, 팔각형 기둥, 트랙형 기둥 등도 포함한다. PSC 중공기둥(100a)은, 기둥 단면에 따라 나란하게 배근되는 복수개의 삼각망(110a, 110b); 나란하게 배근된 복수개의 삼각망(110a, 110b)을 동시에 횡방향으로 둘러 감도록 배근되는 외곽띠철근(130); 삼각망(110a, 110b) 및 외곽띠철근(130)이 매설되게 하면서 삼각망(110a, 110b) 내측으로 채워지지 않게 타설되는 콘크리트(140);를 포함하여 구성된다. 여기서 삼각망(110a, 110b)은, 축방향으로 연속선상에 위치하도록 나란히 배근되는 2본 또는 3본의 제1강봉(111); 제1강봉(111) 내측으로 2본 또는 3본의 제1강봉(111) 사이에 위치하도록 축방향으로 배근되는 1본의 제2강봉(112); 제1강봉(111)과 제2강봉(112)을 횡방향으로 연결하여 삼각구도로 구속하도록 배근되는 삼각띠철근(113);으로 조립된다. 이러한 삼각망(110a, 110b)은 제1강봉(111)을 외측에 위치시키면서 기둥 단면에 따라 나란하게 배근된다.
도 2(a)에서는 원형 중공기둥(100a)을 예시하고 도 2(b)에서는 사각 중공기둥(100a)을 예시하는데, 도 2(b)의 사각 중공기둥(100a)은 모서리에 외부강봉(120)이 더 배근되고 있다. 도 2(b)에서는 외부강봉(120)으로 긴장 정착되는 PS강재(PS)가 적용되고 있으나, 철근이 적용될 수 있음은 물론이다. 도 2의 중공기둥(100a)에서는 2본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)으로 조립된 이등변삼각 구도의 삼각망(110a)이 적용되고 있으나, 3본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)으로 조립된 이등변삼각 구도의 삼각망(110b)이 적용될 수 있음은 물론이다(도 3(b) 참조).
특히 본 발명은 삼각망(110a, 110b)에서 제1강봉(111) 중 삼각구도의 모서리에 위치한 2본을 포함한 강봉을 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 구성한다. 제1강봉(111)이 2본으로 이루어지는 경우에는 2본 모두 긴장 정작되는 PS강재(PS)로 구성하며, 제1강봉(111)이 3본으로 이루어지는 경우에는 모서리의 2본은 필수적으로 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 구성하고 가운데의 1본은 긴장 정착되는 PS강재(PS)는 물론 철근(R)으로도 구성할 수 있다. 제1강봉(111)을 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 구성함으로써 프리스트레스를 도입하여 내력을 더욱 증대시킨 것이다. 삼각망(110, 110b)에서 제1강봉(111)은 기둥 주근으로 설계되어야 하나, 제2강봉(112)은 기둥 주근은 물론 제1강봉(111)과 삼각 구도를 형성시키기 위한 구성으로 강성에 포함되지 않게 단순 조립철근으로 설계되는 것도 가능하다. 이러한 사정에 따라 본 발명은 제1강봉(111)이 필수적으로 PS강재(PS)로 구성되는 반면, 제2강봉(112)은 긴장 정착되는 PS강재(PS)는 물론 철근(R)으로도 구성될 수 있다. 프리스트레스는 포스트텐션으로 도입하며, 구체적으로 도 2에서와 같이 콘크리트(140) 타설 전에 쉬스관(P)을 설치하고 콘크리트(140) 타설 후에 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)를 설치하고 PS강재(PS)를 긴장한 후 무수축모르타르(M)를 주입하여 정착시킨다. 이때 쉬스관(P)은 표면이 요철로 형성된 것을 채택하여 콘크리트와의 부착력 향상을 꾀하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 PSC 중실기둥(100b)의 단면상세이다. PSC 중실기둥(100b)은 삼각망(110a, 110b) 내측까지 콘크리트가 다 채워진다는 점에서만 차이가 있을 뿐 앞서 살펴본 PSC 중공기둥(100a)과 동일하다. 도 3은 PSC 사각 중실기둥(100b)을 예시하는데, 도 3(a)에서는 2본의 제1강봉(111)에 의한 삼각망(110a)을 이용하고, 도 3(b)에서는 3본의 제1강봉(111)에 의한 삼각망(110b)을 이용하고 있다. 특히 도 3(b)에서는 3본의 제1강봉(111) 중 모서리에 위치한 2본은 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련하고 가운데 위치한 1본은 철근(R)으로 마련한 것을 확인할 수 있는데, 이는 양 모서리에서 균형있게 프리스트레스를 도입하여 안정적인 삼각구도로 완성하면서 경제적인 배근설계를 하고자 한 것이다. 물론 도시하지 않았지만 더욱 강화된 내력증대를 위해 삼각망(110a, 110b)에서 제2강봉(112)이나 3본의 제1강봉(111) 중 가운데 위치한 1본을 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 PSC 내력벽체(100c)의 단면상세로, 내력벽체(100c)는 지하외벽, 코어벽(core wall), 옹벽, 벽식교각 등과 같이 전단내력벽체로 설계되는 벽체를 포괄한다. PSC 내력벽체(100c)는 앞서 살펴본 PSC 중실기둥(100a) 내지 중공기둥(100b)과 전반적으로 유사하나, 삼각망(110a', 110b', 110c)의 구성방법과 배치방법에서 약간의 차이가 있다. PSC 내력벽체(100c)에서 삼각망(110a', 110b', 110c)은 제1강봉(111) 중 삼각구도의 모서리에 위치한 2본을 포함한 강봉뿐만 아니라 제2강봉(112)도 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련된다. 내력벽체(100c)에서 나란히 배근되는 제1,2강봉(111, 112)은 모두 주근으로 역할하기 때문에 이를 감안한 결과이다. 이러한 삼각망(110a', 110b', 110c)은 제1강봉(111)과 제2강봉(112)이 이웃하게 위치하도록 복수개가 벽체 길이방향으로 방향을 바꿔가면서 벽체 단면에 따라 나란하게 배근된다.
도 4(a)는 특수철근콘크리트 전단 내력벽체(100c)의 경계요소에 대한 단면상세가 된다. 보는 바와 같이 3본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)에 의한 이등변 삼각구도의 삼각망(110b') 2개를 서로 방향을 바꾸어 나란하게 배근하는 한편, 2본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)에 의한 직각 삼각구도의 삼각망(110c)을 경계요소 일측 단부에 배근하고, 경계요소 타측 단부에 외부강봉(120)을 배근한다. 외부강봉(120)은 삼각망(110b', 110c) 외부에서 제1강봉(111) 또는 제2강봉(112)과 연속선상에 위치하도록 나란하게 배근되면서 외곽띠철근(130)에 둘러 감기게 배근되어 콘크리트(140)에 매설되는데, 도 4(a)에서는 이등변 삼각구도의 삼각망(110b') 바깥에서 제2강봉(112)과 연속선상에 위치하도록 배근되고 있다.
도 4(b)와 도 4(c)는 내력벽체(100c)에서 삼각망(110a', 110b', 110c)이 다양한 구도로 적용된 예를 보여준다. 도 4(b)는 2본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)에 의한 직각 삼각구도의 삼각망(110c) 4개와 외곽띠철근(130)이 배근된 예가 되고, 도 4(c)는 2본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)에 의한 이등변 삼각구도의 삼각망(110a') 4개와 외부강봉(120) 2개 그리고 외곽띠철근(130)이 배근된 예가 된다. PSC 내력벽체(100c)에서 삼각망(110a', 110b', 100c)은 또 다른 형태의 삼각구도로 조립되어 다양하게 배근될 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명에 따른 PSC구조에 적용되는 삼각망의 조립상세로, 3본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112) 및 삼각띠철근(113)에 의한 이등변 삼각구도의 삼각망(110b)의 조립상세이다. 삼각망(110b)은 제1,2강봉(111, 112)으로 긴장 정착되는 PS강재(PS) 내지 철근(R)이 적용되고, 둘러 감는 삼각띠철근(113)으로 폐합철근(113a) 또는 나선철근(113b)이 적용된다. 제1강봉(111) 내지 제2강봉(112)이 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련되는 위치에는 쉬스관(P)으로 조립된다.
본 발명에서 제1,2강봉(111, 112)의 이음, 삼각띠철근(113)과 외곽띠철근(130)의 갈고리 끝단 처리는 통상의 방법(도로교설계기준 등)을 따르면 되며, 또한 삼각띠철근(113)과 외곽띠철근(130)은 폐합철근(113a) 또는 나선철근(113b)으로 채택하여 통상의 방법을 따르면 된다. 가령 소성힌지 구간에서는 제1,2강봉(111, 112)은 겹침이음하지 않으면서 커플러 등을 이용하면서 기계적 이음으로 처리하는데, 제1,2강봉(111, 112)이 긴장 정착되는 PS강재로 마련되는 경우에는 쉬스관을 기계적 이음으로 처리하면 된다. 외곽띠철근(130)을 폐합철근으로 채택한 경우라면 양단을 지름의 6배와 80mm 중 큰 값 이상의 연장길이를 갖는 135°갈고리로 처리하고, 나선철근으로 채용한 경우라면 양단을 지름의 6배와 80mm 중 큰 값 이상의 연장길이를 갖는 135°갈고리로 처리하면서 이 갈고리가 외부강봉(120)에 걸리게 배근하는 한편 소성힌지 구간에서 겹침이음 대신에 기계적 연결이나 완전 용접이음으로 처리한다. 더불어 삼각띠철근(113)의 갈고리는 제1,2강봉(111, 112)에 걸리게 처리하는데, 삼각띠철근(113)의 갈고리가 동일한 제1,2강봉(111, 112)에 연달아 걸리지 않도록 갈고리 위치를 바꿔준다(도 5 참고).
한편 본 발명은 PSC구조의 바람직한 시공방법을 제안하는데, 본 발명에 따른 PSC구조의 시공방법은 크게 현장타설방식과 현장조립방식으로 구분할 수 있다. 현장타설방식은 시공현장에서 삼각망 배근, 콘크리트 타설을 실시하는 방식이고, 현장조립방식은 프리캐스트 세그먼트로 제작한 후 시공현장에서 프리캐스트 세그먼트를 조립하는 방식이다. 도 6 내지 도 8은 PSC 기둥 시공을 위한 삼각망(110a, 110b) 시공모듈을 예시하는데, 이를 참고하여 본 발명에 따른 PSC구조의 시공방법을 살펴본다.
먼저 현장타설방식을 살펴본다. 우선 2본 또는 3본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112)을 삼각띠철근(113)으로 연결하면서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)으로 조립한다(제1단계). 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)은 도 6에서와 같이 지그(Z1, Z2)를 이용하면 간단하게 조립할 수 있다. 즉 한 쌍의 지그(Z1, Z2)에 2본 또는 3본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112)을 위치 고정한 상태에서 삼각띠철근(113)을 연결하면서 조립하는 것이다. 한편 제1강봉(111) 내지 제2강봉(112)이 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련되는 위치에는 쉬스관(P)으로 설치하면서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 조립한다.
이어 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)과 외곽띠철근(130)을 설치하는데(제2단계), 본 단계는 구체적인 방법에 따라 도 7에서와 같이 3가지로 구분할 수 있다. 첫 번째 방법은 도 7(a)와 같이 시공위치에서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)과 외곽띠철근(130)을 조립하는 방법으로, 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 하나의 시공모듈로 한 방식이 된다. 즉 기둥 내지 벽체의 시공위치에서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 기둥 내지 벽체 단면에 맞게 배열하면서 설치한 후, 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 외곽으로 외곽띠철근(130)을 둘러 감는다.
두 번째 방법은 도 7(c)와 같이 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 외곽으로 외곽띠철근(130)을 둘러 감아 기둥망 내지 벽체망으로 조립한 후 기둥망 내지 벽체망을 시공위치에 설치하는 방법으로, 기둥망 내지 벽체망을 하나의 시공모듈로 한 방식이다. 즉 시공할 위치에서 기둥 또는 벽체에 배근될 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 전부와 필요에 따른 외부강봉(120)을 배열하고 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)과 외부강봉(120) 외곽으로 외곽띠철근(130)을 둘러 감아 기둥망 내지 벽체망으로 조립한 후 크레인으로 양중하여 시공위치에 설치한다.
세 번째 방법은 앞서 살펴본 첫 번째 방법과 두 번째 방법을 절충한 방법으로, 도 7(b)에서와 같이 복수개의 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 전용 지그를 이용하여 크레인으로 동시에 인양하면서 벽체 위치에 설치하는 방식이다. 즉, 시공할 기둥 내지 벽체에서 일정 구간에 배근될 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 동시에 전용 지그에 매달아 크레인으로 양중하여 벽체 위치에 설치한 후, 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 외곽으로 외곽띠철근(130)을 둘러 감는 방법이 된다. 필요에 따른 외부강봉(120)은, 도 7(b)에서와 같이 복수개의 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)과 함께 전용 지그에 매달에 양중하여 설치할 수 있으며, 도시하지 않았지만 외곽띠철근(130) 설치 과정에서 설치하는 것도 가능하다.
이와 같이 본 발명은 기둥 내지 벽체 주근이 되는 제1,2강봉(111, 112)을 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 내지 기둥망 또는 벽체망 등으로 자립이 가능한 상태로 설치하기 때문에 전도의 우려 없이 안정적으로 설치할 수 있다. 한편 기초(F) 상단에 철근삽입구멍(H)이 형성된 가이드판(GP)을 매설한 후 가이드판의 강봉삽입구멍(H)에 제1강봉(111) 또는 제2강봉(112)을 끼움 설치하면서 제2단계를 실시한다면(도 8 참조), 배근작업은 더욱 용이하게 진행할 수 있다.
마지막으로 제2단계에서 설치된 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 내지 외곽띠철근(130), 외부봉강(120) 등이 매설되게 콘크리트(140)를 타설하고, 프리스트레스를 도입한다. 프리스트레스는 제1단계에서 설치된 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)를 설치하여 긴장시킨 다음 쉬스관(P) 내부에 무수축모르타르(M)를 주입하여 정착시키는 방식으로 도입한다. 이로써 PSC구조가 완성된다.
다음으로 현장조립방식을 살펴본다. 우선 제작환경, 시공환경 등을 고려하여 적절한 시공단위 크기로 프리캐스트 세그먼트를 제작한다(제1단계). 프리캐스트 세그먼트는 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 조립한 후 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)과 외곽띠철근(130)을 설치한 다음 콘크리트(140)를 타설하는 과정으로 제작한다. 이러한 제작과정은 공장에서 실시한다는 점에서 차이가 있을 뿐 앞서 살펴본 현장타설방식과 전반적으로 유사하다. 제1강봉(111)과 제2강봉(112)을 삼각띠철근(113)으로 연결하면서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 조립하고, 조립된 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 기둥 또는 벽체의 단면에 따라 나란하게 배근한 후 복수개의 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 동시에 횡방향으로 둘러 감으면서 외곽띠철근(130)을 배근하고, 배근된 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 및 외곽띠철근(130)이 매설되게 콘크리트(140)를 타설하면서 소정 크기의 프리캐스트 세그먼트를 제작하는 것이다. 이때 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)은 제1,2강봉(111, 112) 중 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련되는 위치에 쉬스관(P)으로 설치하면서 조립하며, 나아가 제1,2강봉(111, 112) 중 철근(R)으로 마련되는 위치에도 쉬스관(P)으로 설치하면서 조립할 수도 있다.
이어 프리캐스트 세그먼트를 시공현장에 반입하고 적층 설치한다(제2단계). 상하 프리캐스트 세그먼트 상호간 삼각망의 제1,2강봉(111, 112)을 연결하면서 적층 설치한다. 삼각망의 제1,2강봉(111, 112) 위치에 쉬스관(P)이 설치된 경우에는 상하 쉬스관(P)끼리 위치를 맞추는 것으로 단순 연결하거나 또한 기계적 이음으로 연결하며, 철근이 그대로 설치되는 경우에는 철근끼리 기계적 이음으로 연결한다. 기계적 이음은 통상의 커플러 이음으로 처리하면 된다.
마지막으로 프리캐스트 세그먼트의 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)를 설치하여 긴장시킨 후 무수축모르타트(M)를 주입한다(제3단계). 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)에서 제1,2강봉(111, 112) 중 철근(R)으로 마련되는 위치에도 쉬스관(P)으로 설치되었다면, 이 쉬스관(P) 내부에도 철근(R)을 설치한 후 무수축모르타르(M)를 주입한다. 이로써 PSC구조가 완성된다. 이와 같은 현장조립방식은 콘크리트 타설을 위한 현장작업을 생략할 수 있어 공기단축을 이끌 수 있다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으며, 다만 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
100a: 중공기둥
100b: 중실기둥
100c: 내력벽체
110a, 110a', 110b, 110b', 100c: 삼각망
111: 제1강봉
112: 제2강봉
113: 삼각띠철근
113a: 폐합띠철근
113b: 나선철근
120: 외부강봉
130: 외곽띠철근
140: 콘크리트
R: 철근
P: 쉬스관
PS: PS강재
M: 무수축모르타르
Z1, Z2: 지그
F: 기초
GP: 가이드판
H: 강봉삽입구멍

Claims (13)

  1. 기둥을 위한 PSC구조로서,
    축방향으로 연속선상에 위치하도록 나란히 배근되는 2본 또는 3본의 제1강봉(111); 상기 제1강봉(110) 내측으로 2본 또는 3본의 제1강봉(110) 사이에 위치하도록 축방향으로 배근되는 1본의 제2강봉(112); 상기 제1강봉(111)과 제2강봉(112)을 횡방향으로 연결하여 삼각구도로 구속하도록 배근되는 삼각띠철근(113);으로 조립 구성되는 것으로, 상기 제1강봉(111)을 외측에 위치시키면서 기둥 단면에 따라 나란하게 배근되는 복수개의 삼각망(110a, 110b);
    나란하게 배근된 상기 복수개의 삼각망(110a, 110b)을 동시에 횡방향으로 둘러 감도록 배근되는 외곽띠철근(130);
    상기 삼각망(110a, 110b) 및 외곽띠철근(130)이 매설되게 타설되는 콘크리트(140);
    를 포함하여 구성되는 기둥(100a, 100b)로,
    상기 삼각망(110a, 110b)은, 제1강봉(111) 중 삼각구도의 모서리에 위치한 2본을 포함한 강봉이 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련되되, 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)가 설치되어 긴장된 후 무수축모르타르(M)의 주입에 의해 정착되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 삼각망 배근에 의한 PSC구조.
  2. 제1항에서,
    상기 콘크리트(140)는, 삼각망(110a, 110b) 내측으로 다 채워진 중실 콘크리트이거나 삼각망(110a, 110b) 내측으로 채워지지 않은 중공 콘크리트인 것을 특징으로 하는 삼각망 배근에 의한 PSC구조.
  3. 벽체를 위한 PSC구조로서,
    축방향으로 연속선상에 위치하도록 나란히 배근되는 2본 또는 3본의 제1강봉(111); 상기 제1강봉(110)에 이격하여 평행하게 축방향으로 배근되는 제2강봉(112); 상기 제1강봉(111)과 제2강봉(112)을 횡방향으로 연결하여 삼각구도로 구속하도록 배근되는 삼각띠철근(113);으로 조립 구성되는 것으로, 제1강봉(111)과 제2강봉(112)이 이웃하게 위치하도록 벽체 길이방향으로 방향을 바꿔가면서 벽체 단면에 따라 나란하게 배근되는 복수개의 삼각망(110a', 110b', 110c);
    나란하게 배근된 상기 복수개의 삼각망(110a', 110b', 110c)을 동시에 횡방향으로 둘러 감도록 배근되는 외곽띠철근(130);
    상기 삼각망(110a', 110b', 110c) 및 외곽띠철근(130)이 매설되게 타설되는 콘크리트(140);
    를 포함하여 구성되는 벽체(100c)로,
    상기 삼각망(110a', 110b', 110c)은, 제1강봉(111) 중 삼각구도의 모서리에 위치한 2본을 포함한 강봉과 제2강봉(112)이 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련되되, 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)가 설치되어 긴장된 후 무수축모르타르(M)의 주입에 의해 정착되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 삼각망 배근에 의한 PSC구조.
  4. 제3항에서,
    상기 삼각망(110a', 110b', 110c)은,
    3본의 제1강봉(111)에 의한 이등변 삼각구도(110a', 110b')나, 2본 또는 3본의 제1강봉(111)에 의한 직각 삼각구도(110c)로 조립 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 삼각망 배근에 의한 PSC구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 삼각망의 삼각띠철근(113)은,
    폐합철근(113a) 또는 나선철근(113b)으로 마련되는 것을 특징으로 하는 삼각망 배근에 의한 PSC구조.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 PSC구조를 시공하는 방법으로,
    제1강봉(111)과 제2강봉(112)을 삼각띠철근(113)으로 연결하면서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 조립하는 제1단계;
    삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 기둥 또는 벽체의 단면에 따라 나란하게 배근하고, 나란하게 배근된 복수개의 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 동시에 횡방향으로 둘러 감으면서 외곽띠철근(130)을 배근하는 제2단계;
    제2단계에서 배근된 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 및 외곽띠철근(130)이 매설되게 콘크리트(140)를 타설하는 제3단계;를 포함하여 이루어지되,
    삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 중 긴장 정착되는 PS강재는, 상기 제1단계에서 쉬스관(P)을 설치하여 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)으로 조립한 후 제3단계에서 콘크리트(140)를 타설하고 나서 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)를 설치하여 긴장시킨 다음 쉬스관(P) 내부에 무수축모르타르(M) 주입하여 정착시킴으로써 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제1단계는, 한 쌍의 지그(Z1, Z2)에 2본 또는 3본의 제1강봉(111)과 1본의 제2강봉(112)을 위치 고정한 상태에서 삼각띠철근(113)을 연결하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
  8. 제6항에서,
    상기 제2단계는, 기둥 또는 벽체의 시공위치에서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 배근한 후 외곽띠철근(130)을 둘러 감으면서 실시하는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
  9. 제6항에서,
    상기 제2단계는,
    삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 배열하고 외곽띠보강(130)을 둘러 감아 기둥망 또는 벽체망으로 조립한 후, 기둥망 또는 벽체망을 크레인으로 양중하여 기둥 또는 벽체의 시공위치에 설치하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
  10. 제6항에서,
    상기 제2단계는,
    삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 동시에 전용 지그에 매달아 크레인으로 양중하여 기둥 또는 벽체의 시공위치에 설치한 후, 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 외곽으로 외곽띠철근(130)을 둘러 감으면서 실시하는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
  11. 제6항에서,
    상기 제2단계는,
    기초(F) 상단에 강봉삽입구멍(H)이 형성된 가이드판(GP)을 매설한 후 가이드판의 강봉삽입구멍(H)에 제1강봉(111) 또는 제2강봉(112)을 끼움 설치하여 정착시키는 것으로 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 설치하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 PSC구조를 시공하는 방법으로,
    제1강봉(111)과 제2강봉(112)을 삼각띠철근(113)으로 연결하면서 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 조립하고, 조립된 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 복수개를 기둥 또는 벽체의 단면에 따라 나란하게 배근한 후 복수개의 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 동시에 횡방향으로 둘러 감으면서 외곽띠철근(130)을 배근하고, 배근된 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c) 및 외곽띠철근(130)이 매설되게 콘크리트(140)를 타설하는 방법으로 소정 크기의 프리캐스트 세그먼트를 제작하되, 상기 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 제1,2강봉(111, 112) 중 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련되는 위치에 쉬스관(P)으로 설치 조립하면서 프리캐스트 세그먼트를 제작하는 제1단계;
    시공현장에서 프리캐스트 세그먼트를 적층 설치하되, 상하 프리캐스트 세그먼트 상호간 삼각망의 제1,2강봉(111, 112)을 연결하면서 설치하는 제2단계;
    적층 설치된 프리캐스트 세그먼트의 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)를 설치하여 긴장시킨 후 무수축모르타르(M)를 주입하는 제3단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
  13. 제12항에서,
    상기 제1단계는, 상기 삼각망(110a, 110a', 110b, 110b', 110c)을 제1,2강봉(111, 112)이 설치되는 위치 모두에 쉬스관(P)으로 설치 조립하면서 실시하고,
    상기 제3단계는, 제1,2강봉(111, 112) 중 긴장 정착되는 PS강재(PS)로 마련되는 위치에는 쉬스관(P) 내부에 PS강재(PS)를 설치하여 긴장시킨 후 무수축모르타르(M)를 주입하는 한편, 제1,2강봉(111, 112) 중 철근(R)으로 마련되는 위치에는 쉬스관(P) 내부에 철근(R)을 설치하여 무수축모르타르(M)를 주입하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 PSC구조의 시공방법.
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