KR101520002B1 - 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재 - Google Patents

조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PC 부재를 사용하여 선부재로서 축력부재인 기둥이나 면부재로서 축력부재인 벽체나 선부재로서 휨 부재인 큰 보 및 작은 보에 사용하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 일정길이로 형성되는 PC 본체와, PC 본체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하여 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 부재에 있어서, 일정 간격으로 한 쌍의 결합공이 통공되어 형성되는 판 형상의 플레이트가 1쌍이 이격되어 대면하도록 형성되거나 2쌍이 서로 대면하도록 이격되어 PC 본체의 길이방향의 일측 또는 양측 단부에 일단부가 매입되고 타단부가 돌출되도록 구성되되, 플레이트의 PC 본체에 매입되는 부분은 철근의 일측에 용접결합되고, 마주보는 한 쌍의 플레이트의 PC 본체에 매입되는 부분을 상호 연결하도록 양단부가 각각 한 쌍의 플레이트의 결합공에 볼트로 결합되는 연결부재로 이루어지는 플레이트 조립체와; 상부에 개구부가 형성된 U자형 채널과 U자형 채널의 배면에 결합된 복수의 앵커체로 구성되고 U자형 채널의 개구부에 안쪽으로 구부러진 립이 형성되며, PC 본체의 폭방향의 일측 면 또는 폭방향의 대응하는 한 쌍 이상의 면에 일정한 간격으로 2열 이상 매입되어 형성되는 정착 채널;을 포함하여 이루어진다.

Description

조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재{Precast Concrete Member With Assembly Plate And Fixing Channel}
본 발명은 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, 이하 PC) 부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PC 부재를 사용하여 선부재로서 축력부재인 기둥이나 면부재로서 축력부재인 벽체나 선부재로서 휨 부재인 큰 보 및 작은 보에 사용하는 것으로, 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 PC 부재를 이용하여 기둥과 기둥 간의 접합이음, 기둥과 보 간의 접합이음, 보와 보 간의 접합이음 및 벽체와 벽체 간의 접합이음을 손쉽고 간편하게 하며, PC 부재에 정착 채널을 구비함으로서 슬래브에 배근되는 철근을 PC 부재에 손쉽게 결합할 수 있도록 한 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재에 관한 것이다.
종래의 프리캐스트 콘크리트 부재는 PC 부재 접합부의 타원형상의 빈 공간에 고강도 몰탈을 주입하고 스플라이스(splice) 접합부에서 PC 부재의 철근들을 상호 접합하였다. 이와 같은 접합은 스플라이스 접합부에서 고강도 몰탈을 양생하므로 즉각적인 결합력을 확보할 수 없으며 양생품질에 따라 접합성능에 심각한 차이가 발생하는 등의 문제가 있었다.
또 다른 종래의 프리캐스트 콘크리트 부재는 덕타일 로드(ductile rod)로 일컬어지는 접합부재가 매립되고 이 접합부재의 나사공(PC 접합면 최소 4개소)에 결합할 PC 부재를 상호 볼팅접합하여 현장조립하였다. 그러나 상호 볼팅 접합할 마주보는 나사공 각각의 중심위치가 매우 정확해야 볼트체결할 수 있는, 즉 PC공법에서 발행하는 현장시공오차를 흡수할 수 없는 구조이므로 정밀한 위치관리를 위해 많은 노력과 작업시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또 다른 종래의 프리캐스트 콘크리트 부재는 기존 PC 구조물 시공 시 기둥과 큰 보는 기둥에 일체로 브라켓을 구성하고, 보에 브라켓 접합용 철물을 설치하도록 하여 기둥과 큰 보를 체결시키도록 하였다. 그러나 이러한 체결구조는 브라켓이라는 돌출부 때문에 마감이 없는 부위에만 적용이 가능할 뿐만 아니라 PC 부재 간의 접합부는 횡력에 대한 저항능력이 거의 없으며 특히 시공 중 발생하는 횡력에 대하여 무방비 상태이다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1058540호 " 철근 볼트 접합에 의한 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의건식 연결부 개발"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 6a에서와 같이 '나사공(23')이 일측면에 노출되도록 몸체의 일정 높이에 결합구(13)를 갖춘 철근(12)이 매립된 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과; 철근(14)의 일측 선단이 수평으로 돌출되도록 매립된 프리캐스트 콘크리트 보(11,11')로 이루어져, 상기 보 단부의 ㄷ자형 앵글(17)에 고정된 덕트관(18)의 관통공(19)을 통해 상기 나사공(23')에 일측 단부에 나사산이 있는 서레든 바(20)를 체결함으로써 프리캐스트 콘크리트 기둥(10)과 프리캐스트 콘크리트 보(11,11')가 접합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의 접합구조'를 제안한다.
그러나 상기 배경 기술은 PC 기둥부재 접합부의 타원형상의 빈 공간(6)에 고강도 몰탈을 주입하고 스플라이스 접합부에서 PC 부재의 철근들을 상호 접합하였다. 이와 같은 접합은 스플라이스 접합부에서 고강도 몰탈을 양생하므로 즉각적인 결합력을 확보할 수 없으며 양생품질에 따라 접합성능에 심각한 차이가 발생하는 등의 문제가 있었다. 또한, 덕타일 로드(ductile rod)(7)로 일컬어지는 접합부재가 매립되고 이 접합부재의 나사공(PC접합면 최소 4개소)(9)에 결합할 PC 부재를 상호 볼팅접합하여 현장조립하였다. 그러나 상호 볼팅 접합할 마주보는 나사공 각각의 중심위치가 매우 정확해야 볼트체결할 수 있는, 즉 PC공법에서 발행하는 현장시공오차를 흡수할 수 없는 구조이므로 정밀한 위치관리를 위해 많은 노력과 작업시간이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명의 또 다른 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1071273호 "프리캐스트 콘크리트 기둥"(특허문헌 2)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 6b에서와 같이 '수직한 방향으로 길게 형성되는 PC 본체와, 상기 PC 본체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하며, 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 기둥에 있어서, 상기 PC 본체의 길이방향을 따라 형성되어, 상단부와 하단부 중 적어도 하나의 단부는 상기 PC 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 포함하며, 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 PC 본체의 길이방향을 따라 길게 삽입부가 형성되어, 상기 삽입부에 상기 프리캐스트 콘크리트 보의 단부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 기둥.'을 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 PC 기둥부재 및 보 부재의 단면성능 및 내부 철근의 인장능력의 연속성을 확보할 수 없으며, PC 부재에 대한 슬래브 및 벽체 철근의 결합이 어려운 문제점이 있었다.
특허등록 제1058540호 " 철근 볼트 접합에 의한 프리캐스트 콘크리트 기둥과 보의건식 연결부 개발" 특허등록 제1071273호 "프리캐스트 콘크리트 기둥"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일반적인 기둥 벽체 또는 보 부재로 사용되는 PC 부재에 조립식 플레이트와 정착 채널을 구성하여 PC 부재의 상호결합 시 즉각적인 결합력을 확보할 수 있으며, PC결합위치에서의 시공오차를 용이하게 흡수하고 신속하게 시공할 수 있으며, 콘크리트 본체 내부의 철근 인장능력의 연속성을 확보할 수 있으며, 콘크리트 본체에서 노출된 플레이트는 기둥이나 벽체 보 부재 등의 PC 부재들 간의 결합 시에 타 PC 부재의 단부와 일반적인 철골 볼팅접합으로 연결하면 콘크리트 본체 내부의 철근의 인장능력의 연속성을 확보할 수 있으며, 콘크리트 본체의 측면에 정착 채널을 매입하므로써 결합하고자 하는 PC 부재의 철근 인장능력을 플레이트 조립체와 정착 채널을 통하여 연속적으로 용이하게 수용하며, T형 볼트를 이용하여 후속하는 현장타설 구조부재의 철근이 정착 채널을 통하여 프리캐스트 콘크리트 본체의 측면에 용이하게 정착되도록 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 PC 부재를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 일정길이로 형성되는 PC 본체와, PC 본체의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근을 구비하여 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 부재에 있어서, 일정 간격으로 한 쌍의 결합공이 통공되어 형성되는 판 형상의 플레이트가 1쌍이 이격되어 대면하도록 형성되거나 2쌍이 서로 대면하도록 이격되어 PC 본체의 길이방향의 일측 또는 양측 단부에 일단부가 매입되고 타단부가 돌출되도록 구성되되, 플레이트의 PC 본체에 매입되는 부분은 철근의 일측에 용접결합되고, 마주보는 한 쌍의 플레이트의 PC 본체에 매입되는 부분을 상호 연결하도록 양단부가 각각 한 쌍의 플레이트의 결합공에 볼트로 결합되는 연결부재로 이루어지는 플레이트 조립체와; 상부에 개구부가 형성된 U자형 채널과 U자형 채널의 배면에 결합된 복수의 앵커체로 구성되고 U자형 채널의 개구부에 안쪽으로 구부러진 립이 형성되며, PC 본체의 폭방향의 일측 면 또는 폭방향의 대응하는 한 쌍 이상의 면에 일정한 간격으로 2열 이상 매입되어 형성되는 정착 채널;이 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 제공하고자 한다.
또한, 정착 채널의 립의 내측면에는 톱니형상의 치합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 제공하고자 한다.
또한, 정착 채널의 앵커체는, U자형 채널의 배면에 용접 결합되는 스틸 플레이트 형상의 스템과 스템의 외측 단부에 용접 결합되는 스틸 플레이트 형상의 앵커 헤드로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 제공하고자 한다.
또한, 플레이트 조립체의 평면상 상호 교차되는 연결부재의 내측 모서리에는 수직방향으로 보강 앵글이 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 제공하고자 한다.
또한, PC 본체의 폭방향의 일측면에는 수직으로 돌출하도록 다수의 전단 고리 철근이 매입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 제공하고자 한다.
또한, PC 본체의 폭방향의 일측면에는 PC 본체와 직각방향으로 일정 길이 돌출하여 거더 연결부가 일체로 형성되며, 거더 연결부의 길이방향의 외측 단부에 일단부가 매입되고 타단부가 돌출되도록 플레이트 조립체가 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 제공하고자 한다.
또한, 콘크리트 본체의 길이방향 양단부의 양측부에는 각각 조립식 플레이트가 구비되고, 양측의 조립식 플레이트의 사이에는 수직으로 돌출되도록 다수의 고리철근이 매입되어 구성되며, 콘크리트 본체의 폭방향 측면에는 각각 일정한 간격으로 2열 이상 매입되어 형성되는 정착 채널이 구비되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 제공하고자 한다.
본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재는 PC 본체 내부의 철근의 인장능력을 조립식 플레이트 및 정착 채널을 통하여 결합하고자 하는 인접 PC 부재에 동등한 인장능력을 연속적으로 전달할 수 있으며, 후속하는 현장배근철근(예: 슬래브 철근)을 PC 부재의 정착 채널에 볼팅 결합하여 PC 본체의 측면에 정착할 수 있으므로 PC 부재와 현장배근철근 사이의 접합부를 현장에서 용이하고 견고하게 고정할 수 있고, PC 부재 결합 시에 발생하는 시공위치 오차를 정착 채널 및 플레이트 조립체 영역에서 용이하게 흡수하므로 현장시공을 간편하고 신속하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한 플레이트 조립체가 PC 본체 내부의 철근 인장능력의 연속성을 확보하도록 철근배근 열과 나란하게 배치되어 철근과 용접결합 되므로, 사각형, 원형, 비정형 등 다양한 단면형상을 가지는 PC 부재의 경우에도 모두 적용할 수 있으며, 기둥 벽체 보 부재 등으로 사용되는 PC 부재들의 다양한 상호 결합시공에 있어서 각 PC 부재의 플레이트 조립체 및 정착 채널은 견고하고 신속한 PC 부재의 상호 결합시공이 가능하도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재의 정면도이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c는 각각 상기 도 1의 A-A, B-B, C-C의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재에 사용되는 정착 채널의 일 실시예의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재 간의 접합부의 일 실시예의 개략도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재의 다른 실시예들을 도시한 사시도이다.
도 6a, 도 6b는 종래기술의 실시예들로서 프리캐스트 콘크리트 기둥을 도시한 사시도이다.
본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재의 정면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재(1)는 일정 길이로 형성되는 PC 본체(10)와, PC 본체(10)의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근(11)을 구비하여 기성 제조되는 프리캐스트 콘크리트 부재에 플레이트 조립체(20)와 정착 채널(30)을 형성하도록 한 것으로 기둥, 보 및 벽체 등으로 사용될 수 있다.
도 2는 상기 도 1의 A-A, B-B, C-C의 단면도이다.
플레이트 조립체(20)는 플레이트(21) 2개를 이격되어 대면하도록 형성되거나, 도 2a에서와 같이, 플레이트 조립체(20)는 플레이트(21) 4개를 사각의 단면을 형성하도록 배치할 수 있으며, 도 2b에서와 같이, PC 본체(10)에 매입되는 마주보는 플레이트(21)를 연결부재(22)로 상호 체결 결합하도록 하고, 특히, PC 본체(10)에 매입되는 플레이트(21)는 배근된 철근(11)의 열과 나란하게 배치되어 철근(11)의 일측에 용접결합 한다.
일반적으로 프리캐스트 콘크리트 부재의 단면성능은 PC 본체(10)의 단면규격과 내부에 배근된 철근(11)에 의해 결정된다. 이와 같은 프리캐스트 콘크리트 부재 단면성능의 연속성을 확보하기 위해서는 PC 부재의 접합면에서도 PC 부재 내부에 배근된 철근(11)과 동일한 위치 및 인장능력을 확보하여야 한다. 그러므로 이와 같은 철근 위치의 연속성을 확보하고 내부 철근의 단부를 플레이트(21)에 용접고정하여 위치조정이 용이하도록 볼팅 조립방식의 플레이트 조립체(20)를 사용한다. 이에 의해서 PC 본체(10)의 내부에 매입되는 플레이트(21)는 내부 철근(11)의 단부와 용접 접합되고 동시에 내부 철근(11)과 겹침이음되어 철근(11)의 인장능력을 플레이트(21)로 동등하게 전달함으로써 프리캐스트 콘크리트 부재의 단면성능과 인장능력의 연속성을 확보할 수 있는 것이다. 그러나 일반적인 압연 형강을 사용하는 경우, PC 부재의 내부철근과 동일한 위치 및 동일한 인장능력을 확보하기가 어렵다.
본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재(1)는 기둥 및 보 부재로 모두 사용할 수 있기 때문에, 보 부재인 경우에는 후술하는 도 5a에서와 같이, 플레이트(21) 2개를 이격되어 대면하도록 형성되도록 하여 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 부재(1) 뿐만 아니라 기존 브라켓을 사용하는 기둥과의 결합이 용이하도록 하고, 도 2a 및 도 2b에서와 같이, 기둥 부재로 사용되는 경우에는 4각의 단면을 갖도록 배치되도록 할 수도 있다.
플레이트(21)는 일정 길이와 일정 폭을 갖는 판 형상으로 일정 간격으로 결합공(211)이 통공되어 형성된다. 4개의 플레이트(21)를 사각 단면을 갖도록 배치시에는 인접하는 플레이트(21)간의 모서리가 맞닿지 않고 일정 거리 이격되도록 하여, PC 본체(10)의 내부에 매입되었을 때, 플레이트(21)에 의하여 내부와 외부가 단절되지 않도록 한다.
또한 도시되지는 않았지만, 원형 기둥인 경우에는 플레이트(21)가 곡률을 갖는 형태로 형성되도록 할 수 있으며, 비정형기둥인 경우에는 요구하는 기하학적 위치에 필요한 개소에 마주보는 1쌍 또는 그 이상의 플레이트(21)를 배치할 수 있다.
연결부재(22)는 채널, 앵글, 플레이트 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 연결부재(22)가 교차하는 부분에는 보강 앵글(23)이 결합될 수 있다.
이와 같은 플레이트 조립체(20)의 볼팅 접합부는 스터드를 별도로 구성하지 않고서도 전단 연결재(shear connector)로서 PC 본체(10)와 플레이트(21)를 일체화하는 기능을 한다.
본 발명에서는 도 2b에서와 같이, 수직으로 배근되는 수직 철근(11)의 위치를 그대로 유지하면서, PC 본체(10) 내부에 배근되는 철근(11)의 일측이 플레이트(21)에 용접 접합되도록 한다.
일반적으로 철근콘크리트 부재의 철근 배근 위치는 통상 철근 피복두께를 제외한 최외각이다. 이 철근위치를 그대로 유지하면서 철근의 단부가 플레이트에 용접접합되기 위해서는 플레이트(21)의 위치는 미리 결정된 철근위치에 따라 요구위치에 배치될 수 있는 본 출원의 플레이트 조립체(20)와 같은 조립식 방식이어야 한다. 따라서, PC 본체(10)의 내부에 구성되는 플레이트(21)는 철근(11)의 단부에 용접 접합되서 배치된 철근의 인장능력 이상이 되도록 인장능력의 연속성을 확보할 수 있는 것이다.
도 1에서와 같이, 플레이트(21)는 일단부가 PC 본체(10)의 길이방향의 단부에 매입되고 타단부는 PC 본체(10)에서 돌출되도록 형성되며, 플레이트(21)의 PC 본체(10)에 매입되는 부분은 상호 마주보는 플레이트(21)를 각각 연결부재(22)로 결합하도록 하는데, 연결부재(22)는 채널, 앵글, 플레이트 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 양단부가 각각 마주보는 플레이트(21)의 내측면에 접하여 볼트(24)로 결합되도록 한다. 이와 같은 연결부재(22)는 마주보는 플레이트(21)간의 간격을 유지되도록 하면서 상호 결합되도록 하여 강성을 높이도록 하는 것이다.
본 발명에서는 연결부재(22)는 ㄷ자 형상을 갖도록 절곡된 플레이트 형상으로 절곡된 양단부가 각각 마주보는 플레이트(21)의 결합공(211)에 볼트(24)로 결합되도록 구성하였다.
일반적으로 강재 플레이트인 경우에는 스터드 용접을 하여 콘크리트와 일체성을 확보한다. 그러나 본 발명의 플레이트 조립체(20)는 강재 플레이트(21)를 연결부재(22)로 볼팅 접합하는 방식이므로 PC 본체(10)와의 일체성확보를 위한 스터드 용접을 대체할 수 있으며, 플레이트(21)와 볼팅조립되는 연결부재(22)는 플레이트(21)의 필요한 요구위치(높이)를 확보하는 수단임과 동시에 전단보강철근의 역할을 수행한다.
이와 같이 형성되는 플레이트 조립체(20)는 도 2b에서와 같이, 연결부재(22)가 평면상 상호 교차되는 형상으로 형성되는데, 상호 교차되는 연결부재(22)의 내측 모서리에는 수직방향으로 보강 앵글(23)이 결합되어 구성되도록 하여, 보강과 동시에 플레이트 조립체(20)의 형상을 유지하도록 한다.
보강 앵글(23)은 ㄴ형 단면을 갖는 앵글을 사용할 수도 있으며, 다양한 단면을 갖는 부재로 대체할 수도 있다. 보강 앵글(23)은 PC 본체(10)에 대하여 수직으로 형성되며, 연결부재(22)가 형성되는 부분에만 구성하도록 한다.
플레이트(21)는 일단이 PC 본체(10)에 매입되고 타단이 PC 본체(10)에서 돌출되도록 형성되기 때문에, 매입되는 플레이트(21)는 PC 본체(10) 내부에 배치된 철근과 용접되어 철근의 인장능력 이상을 확보한 인장 연속성을 갖게 된다.
또한, 기존의 부재간의 결합을 위하여 철근의 연결을 위한 커플러결합방식을 사용하였지만, 본 발명에서는 PC 본체(10)의 단부의 외측으로 플레이트(21)를 돌출시켜, 노출된 부분이 보 부재 등의 결합시에 보 부재의 단부와 일반적인 철골 볼팅접합(고장력볼팅접합)으로 연결하면 배근된 철근의 인장력에 대한 연속성을 확보할 수 있게 한다.
이와 같은 방식은 종래의 커플러방식의 단점인 위치의 정확성요구도 줄여주어 시공상의 결합오차를 수용하므로 시공성을 향상시킬 수 있다.
도 2c에서와 같이, 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재(1)에서의 정착 채널(30)은 PC 본체(10)의 측면에 매입되어 형성된다. 도 2c에서는 편의상 PC 본체(10) 내부의 철근(11)을 생략하여 도시하였다.
정착 채널(30)을 PC 본체(10)에 매입시에는 폭 방향의 여러 개의 면 중 1개 또는 그 이상의 면에 매입하여 형성할 수 있으며, 바람직하게는 PC 본체(10)의 길이방향으로 정착 채널(30)의 길이방향이 배치되어 매입되도록 하며, 정착 채널(30)의 U자형 본체(31)의 개구부(312)가 PC 본체(10)의 외부면으로 노출되도록 한다.
도 3은 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재에 사용되는 정착 채널의 일 실시예의 사시도이다.
도 3에서와 같이, 정착 채널(30)은 상부에 개구부(312)가 형성된 U자형 채널(31)과 U자형 채널(31)의 배면에 결합된 앵커체(32)로 구성되고 U자형 채널(31)의 개구부(312)에 안쪽으로 구부러진 립(311)이 형성된다.
정착 채널(30)의 앵커체(32)는 PC 본체(10)내부에서 정착력을 발휘하는 앵커 헤드(39)와 정착력을 채널에 전달하는 스템(stem)(38)으로 구성될 수 있으며, 앵커체(32)는 U자형 채널(31)의 배면에 스틸 플레이트 형상의 스템(38)이 용접결합되고 스템(38)의 타단부에 스틸 플레이트 형상의 앵커 헤드(39)가 용접결합되도록함으로써 높은 인장력이 작용할 경우 PC 부재 내에서 더욱 우수한 정착성능을 발휘하도록 할 수 있다.
도 3에 도시된 정착 채널(30)의 앵커체(32)는 일예를 들어 설명한 것이며, 스터드 형상(stud-type) 등 다양한 형상의 앵커체(32)가 U자형 채널(31)의 배면에 결합될 수 있다.
또한, 정착 채널(30)의 립(311)의 내측면은 바람직하게는 톱니형상의 치합부(313)가 형성되도록 하여, 정착 채널(30)의 U자형 채널(31)과 T형 볼트(35)의 볼팅 결합시에 U자형 채널(31)의 개구부(312)에서 T형 볼트(35)이 미끄러짐 없이 견고하게 고정되도록 한다. 이때, 정착 채널(30)의 립(311)의 내측면과 접하는 T형 볼트(35)의 헤드부분에도 톱니형상의 치합부를 형성하여 립의 치합부와 맞물려 결합된 위치에서 이탈되지 않도록 할 수 있다.
또한, 현장배근철근과 정착 채널(30)을 상호 결합하고자 하는 경우, 도 3에서와 같이 T볼트와 철근이 결합된 전용의 T형 볼트(35)를 사용하거나 T형 볼트(35)와 나사산이 형성된 철근(36) 상호간을 철근 커플러(37)로 결합하는 방식을 사용할 수 있다.
상기와 같이 형성되는 정착 채널(30)은 PC 본체(10)의 길이방향의 특정 높이에만 형성될 수도 있고, PC 본체(10)의 길이방향의 일정 간격으로 다수로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재의 접합부 접합의 일 실시예의 개략도이다.
특히, 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재(1)에 있어서, 플레이트 조립체(20) 및 정착 채널(30)의 역할 및 기능을 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에서는 기둥 부재, 보 부재 모두 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재(1)를 활용할 수 있으며, 도 4에서는 편의상 기둥 부재(1), 상부 기둥 부재(1a), 보 부재(1b)로 각각 도시하였다.
도 4에서와 같이, 기둥과 기둥 부재의 접합시에는 상부 기둥 부재(1a)의 하단부의 플레이트 조립체(20a)와 하부의 기둥 부재(1)의 상단부의 플레이트 조립체(20)를 접합 플레이트 등의 보조철물(48)을 이용하여 견고하게 볼팅 접합하도록 한다.
즉, 기둥 부재(1)(1a)의 플레이트 조립체(20)(20a)는 기둥 부재(1)(1a) 내부 철근의 인장능력과 위치를 동등하게 연속적으로 전달하는 부분이다. 따라서, 플레이트 조립체(20)(20a)와 접합용 보조철물(48)을 견고하게 볼팅결합한다. 즉 철골공사처럼 간단한 볼팅접합에 의해 PC 기둥 부재의 내부철근의 인장능력을 동일하게 결합하는 인접 PC기둥에 전달함으로써 PC기둥 접합부를 견고하게 결합한다.
또한, 상기에서와 같이, 기둥 부재(1)(1a)를 플레이트 조립체(20)(20a)를 사용하여 결합할 때 접합용 보조철물(48)에 미리 가동된 슬럿 홀(slot hole) 등의 수단으로 기둥 부재(1)(1a) 간의 접합부의 위치오차 조정이 용이하므로 결합작업이 편리하다. 물론 이와같이 결합된 기둥 부재(1)(1a)의 접합부는 볼팅작업을 완료한 후 접합부를 감싸는 보강 철근 및 콘크리트 타설을 추가로 시공 할 수 있을 것이다.
본 발명에서 기둥과 보 부재의 접합시에는 기둥 부재(1)의 측면부의 정착채널(30)에 보 부재(1b)의 플레이트 조립체(20b)를 스플리트 티, 앵글 등 의 접합용 보조철물(46)을 이용하여 견고하게 볼팅 접합하도록 한다.
보 부재(1b)의 플레이트 조립체(20b)는 내부 철근의 인장능력과 위치를 동등하게 연속적으로 전달하는 부분이다. 이 플레이트 조립체(20b)와 스플리트 티, 앵글 등 의 접합용 보조철물(46)을 볼팅결합하고 보조철물(46)을 기둥 부재(1)의 정착 채널(30)에 T볼트(35)로 견고하게 볼팅결합한다. 여기서 보 부재(1b)의 내부철근 중 하부철근은 하부 보조철물(스플리트 티)를 통하여 기둥 부재(1) 하부의 정착 채널(30) 개구부(312)에 볼팅 결합되며, 보 부재(1b)의 내부철근 중 상부철근은 상부 보조철물(스플리트 티)를 통하여 기둥 부재(1) 상부의 정착 채널 (30)의 개구부(312)에 볼팅 결합될 수 있다.
즉 간단한 볼팅접합에 의해 보 부재(1b)의 상부 및 하부철근의 인장능력을 동일하게 기둥 부재(1)에 전달함으로써 PC접합부를 견고하게 결합한다.
또한, 보 부재(1b)를 기둥 부재(1)의 정착 채널(30)에 결합할 때 U자형 채널(31)의 U자형 개구부(312)를 따라 높이에 대한 위치오차 조정이 용이하므로 결합작업이 편리하며, 결합시 플레이트 조립체(20b)와 접합용 보조철물(46)의 슬럿 홀(slot hole) 등을 이용하여 PC 보 부재와 기둥면 사이의 수평방향 위치오차 조정이 용이하므로 결합작업이 편리하다. 물론 이와같이 결합된 PC접합부는 볼팅작업을 완료한 후 접합부를 감싸는 보강 철근 및 콘크리트 타설을 추가로 시공 할 수 있을 것이다.
또한, 도 4에서 보는 바와같이, 기둥 부재(1)에 구비된 정착 채널(30)로 인하여 예를 들어 슬래브철근과 같은 현장배근철근(50)을 정착 채널(30)에 고정하기 용이하므로 현장 타설 슬래브 철근을 기둥 부재(1)에 견고하게 결합할 수 있게 된다. 또한, 현장배근철근을 결합할 때 U자형 채널(31)의 U자형 개구부(312)를 따라 높이에 대한 위치오차 조정이 용이하므로 결합작업이 편리하다.
그러나 기존 PC접합부 공법에서는 PC기둥에 천공 홀을 뚫고 슬래브철근을 관통시키거나 강연선을 기둥 관통 후 긴장시켜 접합부를 결합하고 있는 실정이다. 그리고 PC 부재에서의 천공 홀에 대한 위치오차를 수용하기 어려워 시공성이 저하하는 문제점이 있었다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재는 보 부재, 벽체 부재 및 보 연결을 위한 다른 실시예의 기둥 부재로 모두 사용할 수 있으며, 도 5a는 본 발명이 보 부재로 사용된 경우의 사시도이며, 도 5b는 벽체 부재, 도 5c는 기둥-보 연결 부재로 사용된 경우를 나타내는 사시도이다.
도 5a는 본 발명에 의한 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재를 보 부재로 사용한 것으로서, 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 부재(1)를 수평으로 위치하여 보 부재로 사용될 경우에는 보 부재의 양단부에는 대면하는 1쌍의 조립식 플레이트(20)를 구비하고 폭방향의 대응하는 측면에는 정착 채널(30)을 구비하며, 수평한 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 본체(10)의 상부면에는 수직으로 돌출하도록 다수의 전단 고리 철근(15)이 매입되어 구성된다.
이 전단 고리 철근(15)은 보 부재 상부에 설치되는 슬래브 부재와의 일체성을 확보하는 역할을 한다. 또한 이와 같이, 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 부재(1)를 보 부재로 사용하고자 하는 경우, 양단부에 긴장재에 의한 부가적인 압축력을 도입하여 프리스트레스트 콘크리트(prestressed concrete)화 하기 용이하므로, 일반적인 현장타설 콘크리트 보에 비하여 장스팬의 보 시공이 가능하다.
도 5b는 본 발명에 의한 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 벽체 부재로서, 수직 및 수평 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 본체의 상하면의 좌우단부에는 각각 플레이트 1쌍이 대면하도록 플레이트 조립체(20)가 구비되고 그 사이는 수직으로 돌출되도록 다수의 고리철근(57)이 매입되어 구성될 수 있으며, 수직 및 수평 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 본체의 좌우측면과 전후측면에는 각각 일정한 간격으로 2열 이상 매입되어 형성되는 정착 채널(30)이 구성될 수 있다. 여기서 벽체 상하면의 다수의 고리철근(57)은 플레이트 볼팅 접합되는 부분을 제외한, 하부 및 상부의 벽체철근을 이음하는 역할을 한다.
또한 벽체 좌우측면의 정착 채널이 매입된 부분을 제외한 영역에 수평방향으로 고리철근을 매입하여 구성할 수 있을 것이다. 또한 도 5b에서 정착 채널(30)간의 사이의 중앙부에는 콘크리트가 비어 있고 벽체 철근이 노출된 상태의 중공부(56)가 형성되도록 벽체를 제작함으로써 현장타설되는 콘크리트 및 철근이 관통하도록 할 수도 있다.
도 5c는 기둥-보 연결 부재로 사용된 경우를 나타내는 사시도이다.
또한, 도 5c에서와 같이, PC 본체(10)의 일측면에는 수평으로 일정 길이 돌출하여 콘크리트로 형성되는 거더 연결부(40)가 일체로 형성되도록 하여, 보 부재의 결합이 용이하도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재(1)가 기둥 부재로 사용되는 경우에는, 일측면 또는 1개 이상의 측면에는 같은 높이에서 플레이트 조립체(20)가 거더 연결부(40)의 길이방향의 외측 단부에 일단부가 매입되고 타단부가 돌출되도록 구성되어, 보와의 결합시 거더 연결부(40)의 플레이트 조립체(20)와 결합되도록 하여 결합이 용이하도록 한다.
거더 연결부(40)에 형성되는 플레이트 조립체(20)는 PC 본체(10)에 형성되는 플레이트 조립체(20)와 동일하게 형성되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
거더 연결부(40)의 상부면에는 수직으로 돌출하도록 다수의 전단 고리 철근(45)이 매입되어 구성되도록 하여, 상부에 슬래브 콘크리트의 타설시 합성이 용이하도록 한다.
즉, 수직한 방향으로 길게 형성되는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 본체(10)의 측면에는 수평방향으로 일정 길이 돌출한 거더 연결부(40)가 일체로 형성되며, 거더 연결부(40)의 길이방향의 외측 단부에 플레이트 조립체(20)가 매입되어 구성된다. 물론 거더 연결부(40)의 상부면에는 수직으로 돌출하도록 다수의 전단 고리 철근(15)이 매입되어 구성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재는 PC기둥, PC벽체, PC보(girder, beam)로 사용될 수 있으며 이와같은 PC 부재들 사이의 접합부를 현장에서 볼팅방식으로 견고하게 결합할 수 있다. 또한 현장타설 구조부재의 철근이 정착 채널을 통하여 프리캐스트 콘크리트 본체의 측면에 용이하게 정착되도록 하며, PC 부재의 플레이트 또는 정착 채널에 견고하고 용이하게 (고장력) 볼팅접합방식으로 현장조립하므로, 정밀한 결합위치를 필요로 하는 기존 PC 부재 철근결합방식(커플러 방식)의 작업의 어려움, 결합신뢰성 문제를 해소하는 매우 유용한 효과가 있다
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
1 : 프리캐스트 콘크리트 부재
10 : PC 본체
11 : 철근
15 : 전단 고리 철근
20 : 플레이트 조립체
21 : 플레이트
22 : 연결부재
23 : 보강 앵글
30 : 정착 채널
32 : 앵커체
38 : 스템
39 : 앵커 헤드
40 : 거더 연결부
50 : 현장배근철근
57 : 고리 철근

Claims (7)

  1. 일정길이로 형성되는 PC 본체(10)와, PC 본체(10)의 내부에 길이방향을 따라 매설되는 복수의 철근(11)을 구비하여 기성제조되는 프리캐스트 콘크리트 부재에 있어서,
    일정 간격으로 한 쌍의 결합공(211)이 통공되어 형성되는 판 형상의 플레이트(21)가 1쌍이 이격되어 대면하도록 형성되거나 2쌍이 서로 대면하도록 이격되어 PC 본체(10)의 길이방향의 일측 또는 양측 단부에 일단부가 매입되고 타단부가 돌출되도록 구성되되, 플레이트(21)의 PC 본체(10)에 매입되는 부분은 철근(11)의 일측에 용접결합되고, 마주보는 한 쌍의 플레이트(21)의 PC 본체(10)에 매입되는 부분을 상호 연결하도록 양단부가 각각 한 쌍의 플레이트(21)의 결합공(211)에 볼트(24)로 결합되는 연결부재(22)로 이루어지는 플레이트 조립체(20)와;
    상부에 개구부(312)가 형성된 U자형 채널(31)과 U자형 채널(31)의 배면에 결합된 복수의 앵커체(32)로 구성되고 U자형 채널(31)의 개구부(312)에 안쪽으로 구부러진 립(311)이 형성되며, PC 본체(10)의 폭방향의 일측 면 또는 폭방향의 대응하는 한 쌍 이상의 면에 일정한 간격으로 2열 이상 매입되어 형성되는 정착 채널(30);이 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    정착 채널(30)의 립(311)의 내측면에는 톱니형상의 치합부(313)가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    정착 채널(30)의 앵커체(32)는, U자형 채널(31)의 배면에 용접 결합되는 스틸 플레이트 형상의 스템(38)과 스템(38)의 외측 단부에 용접 결합되는 스틸 플레이트 형상의 앵커 헤드(39)로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재.
  4. 청구항 1에 있어서,
    플레이트 조립체(20)의 평면상 상호 교차되는 연결부재(22)의 내측 모서리에는 수직방향으로 보강 앵글(23)이 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재.
  5. 청구항 1에 있어서,
    PC 본체(10)의 폭방향의 일측면에는 수직으로 돌출하도록 다수의 전단 고리 철근(15)이 매입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재.
  6. 청구항 1에 있어서,
    PC 본체(10)의 폭방향의 일측면에는 PC 본체(10)와 직각방향으로 일정 길이 돌출하여 거더 연결부(40)가 일체로 형성되며,
    거더 연결부(40)의 길이방향의 외측 단부에 일단부가 매입되고 타단부가 돌출되도록 플레이트 조립체(20)가 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재.
  7. 청구항 1에 있어서,
    콘크리트 본체(10)의 길이방향 양단부의 양측부에는 각각 조립식 플레이트(20)가 구비되고, 양측의 조립식 플레이트(20)의 사이에는 수직으로 돌출되도록 다수의 고리철근(57)이 매입되어 구성되며,
    콘크리트 본체(10)의 폭방향 측면에는 각각 일정한 간격으로 2열 이상 매입되어 형성되는 정착 채널(30)이 구비되는 것을 특징으로 하는 조립식 플레이트와 정착 채널을 구비한 프리캐스트 콘크리트 부재.
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