(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (45) 공고일자 2014년10월15일 (11) 등록번호 10-1451267 (24) 등록일자 2014년10월08일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) E04G 13/04 (2006.01) (21) 출원번호 10-2013-0116114 (22) 출원일자 2013 년 09 월 30 일 심사청구일자 (56) 선행기술조사문헌 JP2002242125 A 2013 년 09 월 30 일 (73) 특허권자 삼성물산 ( 주 ) 서울특별시서초구서초대로 74 길 14 ( 서초동 ) 서울시립대학교산학협력단 서울특별시동대문구서울시립대로 163 ( 전농동, 서울시립대학교 ) (72) 발명자 김강수 서울동대문구서울시립대로 163, 3516 호 ( 전농동, 서울시립대학교건설공학관 ) 이득행 서울동대문구서울시립대로 163, 대학관 7422 호 ( 전농동, 서울시립대학교 ) ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 고영회전체청구항수 : 총 7 항심사관 : 서정일 (54) 발명의명칭조립형 PC 부재제작용시스템거푸집및이를이용한 PC 부재생산방법 (57) 요약 본발명은철근이배근되고콘크리트가타설되어형성된하부플랜지및하부플랜지위에결합되는복부로구성된 PC 부재중복부를제작하기위하여설치되는시스템거푸집에서, 하부플랜지에해당되는베이스부재가선제작되되, 베이스부재상부에베이스부재의길이방향을따라양측에이격되어설치되는것으로, ㄱ자의일단부가외측 ( 뒷면에계속 ) 대표도 - 도 2-1 -
으로수직연장된형태로구성되고베이스부재와수직으로맞닿는부분의내측에는길이방향을따라일정간격으로 다수개의끼움홈이형성되는한쌍의측면부재 ; 및, 한쌍의측면부재사이에설치되며단면이 T 자형태로구성 되는것으로, 수직부분의양측면이한쌍의측면부재의끼움홈에삽입되고수평부분이한쌍의측면부재의수평 면에걸쳐짐으로써한쌍의측면부재의양측을폐쇄시키는한쌍의단부마감부재 ; 를포함하여구성되며한쌍의 단부마감부재가설치된한쌍의측면부재사이에콘크리트가타설됨으로써 PC 부재의복부가형성되는것을특징 으로하는조립형 PC 부재제작용시스템거푸집및이를이용한 PC 부재의생산방법에관한것이다. (72) 발명자 박민국 서울동대문구서울시립대로 163, 건설공학관 311 5 호 ( 전농동, 서울시립대학교 ) 임주혁 서울강남구강남대로 362, 워 ) 장수연 ( 역삼동, 대륭강남타 서울강남구강남대로 362 ( 역삼동, 대륭강남타워 ) 최남철 서울강남구강남대로 362( 역삼동, 대륭강남타워 ) 김봉권 충북음성군감곡면가곡로 335, 삼성물산 PC1 공장 강상국 충북음성군감곡면가곡로 335, 삼성물산 PC 1 공 - 2 -
특허청구의범위청구항 1 철근 (S) 이배근되고콘크리트 (C) 가타설되어형성된하부플랜지 (DP) 및상기하부플랜지 (DP) 위에결합되는복부 (A) 로구성된 PC(precast concrete) 부재 (100) 중상기복부 (A) 를제작하기위하여설치되는시스템거푸집 (200) 에서, 상기하부플랜지 (DP) 에해당되는베이스부재 (B) 가선제작되되, 상기베이스부재 (B) 상부에상기베이스부재 (B) 의길이방향을따라양측에이격되어설치되는것으로, ㄱ자의일단부가외측으로수직연장된형태로구성되고상기베이스부재 (B) 와수직으로맞닿는부분의내측에는길이방향을따라일정간격으로다수개의끼움홈 (222) 이형성되는한쌍의측면부재 (220); 및, 상기한쌍의측면부재 (220) 사이에설치되며단면이 T자형태로구성되는것으로, 수직부분의양측면이상기한쌍의측면부재 (220) 의끼움홈 (222) 에삽입되고수평부분이상기한쌍의측면부재 (220) 의수평면에걸쳐짐으로써상기한쌍의측면부재 (220) 의양측을폐쇄시키는한쌍의단부마감부재 (240); 를포함하여구성되며상기한쌍의단부마감부재 (240) 가설치된상기한쌍의측면부재 (220) 사이에콘크리트 (C) 가타설됨으로써상기 PC부재 (100) 의복부 (A) 가형성되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집. 청구항 2 제1항에서, 상기 PC부재 (100) 의복부 (A) 는, 상기한쌍의측면부재 (220) 가상기베이스부재 (B) 의길이방향을따라양측에이격되는거리및 / 또는상기베이스부재 (B) 와수직으로맞닿는부분의길이가변화됨으로써폭및 / 또는높이가조절되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집. 청구항 3 제1항또는제2항에서, 상기 PC부재 (100) 의복부 (A) 는, 상기한쌍의단부마감부재 (240) 가상기한쌍의측면부재 (220) 의끼움홈 (222) 에삽입되는위치가변화됨으로써길이가조절되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집. 청구항 4 제1항또는제2항에서, 베이스부재 (B) 는긴장재 (T) 및 / 또는전단근 (SR) 을더포함하여구성되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집. 청구항 5 제3항에서, 베이스부재 (B) 는긴장재 (T) 및 / 또는전단근 (SR) 을더포함하여구성되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집. 청구항 6 제4항에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 을이용한 PC부재 (100) 생산방법에서, 상기베이스부재 (B) 를선제작하는단계 ; - 3 -
상기베이스부재 (B) 위에서로마주하도록한쌍의측면부재 (220) 를양측에설치하는측면부재설치단계 ; 상기한쌍의측면부재 (220) 사이에계획된거리만큼이격시켜단부마감부재 (240) 를설치하는단부마감부재설치단계 ; 상기단부마감부재 (240) 가설치된한쌍의측면부재 (220) 사이에콘크리트 (C) 를타설하는콘크리트타설단계 ; 상기콘크리트 (C) 가양생된후상기측면부재 (220) 및단부마감부재 (240) 를탈형하는마무리단계 ; 를포함하여구성되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집을이용한 PC부재생산방법. 청구항 7 제5항에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 을이용한 PC부재 (100) 생산방법에서, 상기베이스부재 (B) 를선제작하는단계 ; 상기베이스부재 (B) 위에서로마주하도록한쌍의측면부재 (220) 를양측에설치하는측면부재설치단계 ; 상기한쌍의측면부재 (220) 사이에계획된거리만큼이격시켜단부마감부재 (240) 를설치하는단부마감부재설치단계 ; 상기단부마감부재 (240) 가설치된한쌍의측면부재 (220) 사이에콘크리트 (C) 를타설하는콘크리트타설단계 ; 상기콘크리트 (C) 가양생된후상기측면부재 (220) 및단부마감부재 (240) 를탈형하는마무리단계 ; 를포함하여구성되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집을이용한 PC부재생산방법. 명세서 [0001] 기술분야본발명은조립형 PC부재를제작하기위한시스템거푸집및이를이용한 PC부재생산방법에관한것으로, 더욱상세하게는단면의변화가가능토록해주는시스템거푸집을이용하여 PC부재의폭, 높이, 길이를유동적으로조절할수있는조립형 PC부재제작용시스템거푸집및이를이용한 PC부재의생산방법에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] [0007] 배경기술일반적으로 PC( 프리캐스트콘크리트 ) 부재는콘크리트작업이용이하며외기의영향을적게받는장소에서생산할수있으므로양질의부재를경제적으로얻을수있으며, 콘크리트의기계화작업을가능케함으로써현장에서의시공성이양호하다. 또한, PC부재를건축물의시공에활용할경우전체적인공사비용을절감시키며, 공사기간을대폭적으로단축시키는효과를기대할수있다. 이러한 PC부재를생산하는방법으로는몰드생산방식과베드생산방식이있다. 몰드생산방식은몰드 ( 형틀, 거푸집 ) 에서 PC제품을제작하는방식이다. 이러한몰드생산방식은거푸집형태가고정되어있어 PC부재의단면및길이가획일적으로제작되기때문에특정형태의 PC부재생산이제한적이며, 그활용성과경제성이저하된다는문제점이있다. 베드생산방식은몰드없이일정길이의베드위에서전용타설기계를이용하여 PC부재를제작하는방식이다. 이러한베드생산방식은생산성이우수하지만, 고가의별도생산설비가필요하기때문에 HCS(Hollow Core Slab) 와같은특정 PC부재의생산에만적용되고있다. 또한베드생산방식은폭과높이의제한이있다는한계가있다. 특히교량이나각종건축물에사용되는기둥및보는그설계에따라여러종류의형상과치수로제작되어야하는데반하여, 종래고정식강재형틀의경우절단및용접으로인하여그단면형상의변경이나재사용이실질적으로어렵기때문에기존의강재형틀을고철로매각하고, 고가의원자재를다시구매하여새로운강재형틀을신규로제작함으로써결과적으로원가상승의문제점을야기하였으며, 한편으론숙련된작업자의인력의존도가높은점또한원가상승의다른원인이된다. 다시말해서, 종래의 PC부재제작용거푸집은폭을조정할수없는고정식이다. 즉, 종래의 PC부재제작용거푸집은동일규격의거푸집으로폭및높이가불변이기때문에단일거푸집으로이종이상의 PC부재를생산할수없는한계가있다. - 4 -
[0008] 상술한바와같이 1 거푸집 -1 PC 부재의생산시스템으로는다양한단면이요구되는구조물의 PC 부재를효율적으 로제작하기어렵다. 따라서다양한 PC 부재제작에적합하도록단면의가변성과생산성을확보할수있는시스 템거푸집이필요한실정이다. 발명의내용 [0009] [0010] [0011] 해결하려는과제본발명은상기한바와같은종래의제반문제점을해소하기위해서제시되는것이다. 그목적은다음과같다. 본발명은종래의 PC부재의제작방법과다르게 PC부재를하부플랜지, 복부, 상부플랜지, 슬래브등으로요소들을나누며, 이중에서하부플랜지에해당하는베이스부재를먼저프리스트레스트콘크리트또는철근콘크리트로대량생산하고 PC부재의용도및소요강도에따라복부의폭및높이를조절할수있는조립형 PC부재제작용시스템거푸집및이를이용한 PC부재의생산방법을제공하고자한다. 또한, 본발명은 PC부재의길이를유동적으로조절할수있도록거푸집내에끼움홈이형성되고, 이홈이 PC부재의길이방향전단키 (shear key) 역할을할수있는조립형 PC부재제작용시스템거푸집및이를이용한 PC부재의생산방법을제공하고자한다. [0012] 과제의해결수단상기한기술적과제를해결하기위해본발명은철근이배근되고콘크리트가타설되어형성된하부플랜지및하부플랜지위에결합되는복부로구성된 PC부재중복부를제작하기위하여설치되는시스템거푸집에서, 하부플랜지에해당되는베이스부재가선제작되되, 베이스부재상부에베이스부재의길이방향을따라양측에이격되어설치되는것으로, ㄱ자의일단부가외측으로수직연장된형태로구성되고베이스부재와수직으로맞닿는부분의내측에는길이방향을따라일정간격으로다수개의끼움홈이형성되는한쌍의측면부재 ; 및, 한쌍의측면부재사이에설치되며단면이 T자형태로구성되는것으로, 수직부분의양측면이한쌍의측면부재의끼움홈에삽입되고수평부분이한쌍의측면부재의수평면에걸쳐짐으로써한쌍의측면부재의양측을폐쇄시키는한쌍의단부마감부재 ; 를포함하여구성되며한쌍의단부마감부재가설치된한쌍의측면부재사이에콘크리트가타설됨으로써 PC부재의복부가형성되는것을특징으로하는조립형 PC부재제작용시스템거푸집및이를이용한 PC부재의생산방법을제공한다. [0013] [0014] [0015] [0016] 발명의효과본발명에따르면다음과같은효과가기대된다. 첫째, 본발명은하부플랜지에해당하는베이스부재를먼저프리스트레스트콘크리트또는철근콘크리트로대량생산하고 PC부재의소요강도에따라복부의폭, 높이를조절할수있는조립형 PC부재제작용시스템거푸집이구비됨으로써 PC부재의설계및제작에유연성과생산성을확보할수있다. 둘째, 본발명은 PC부재의길이를유동적으로조절할수있도록거푸집내에끼움홈을형성하고, 이홈이 PC부재의길이방향전단키 (shear key) 의역할을할수있는조립형 PC부재제작용시스템거푸집이구비됨으로써현장타설콘크리트와일체성이확보되며구조적안정성이향상된다. 셋째, 본발명은단면의가변성이있는시스템거푸집을이용함으로써하나의거푸집으로다양한 PC부재를제작할수있기에, 별도의거푸집제작및설치가불필요하여공기를단축시킬수있으며원가가절감된다. [0017] 도면의간단한설명 도 1(a) 는본발명에따른조립형 PC 부재제작용시스템거푸집에서베이스부재의사시도이고, 도 1(b) 는베이스 부재의다양한실시예를나타낸단면도이다. 도 2 는본발명에따른조립형 PC 부재제작용시스템거푸집에서베이스부재위에시스템거푸집이설치된것을 나타낸사시도이다. - 5 -
도 3(a) 와 (b) 는본발명에따른조립형 PC부재제작용시스템거푸집의개념도이다. 도 4(a) 내지 (c) 는본발명에따른조립형 PC부재제작용시스템거푸집에서측면부재의다양한실시예를나타낸다. 도 5는본발명에따른조립형 PC부재제작용시스템거푸집을이용하여생산된 PC부재가슬래브와결합된실시예를나타낸단면도이다. [0018] [0019] [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] 발명을실시하기위한구체적인내용이하첨부한도면과함께상기와같은본발명의개념이바람직하게구현된실시예를통하여본발명을더욱상세하게설명한다. 본발명은철근 (S) 이배근되고콘크리트 (C) 가타설되어형성된하부플랜지 (DP) 및하부플랜지 (DP) 위에결합되는복부 (A) 로구성된 PC부재 (100) 중복부 (A) 를제작하기위하여설치되는시스템거푸집 (200) 에서, 하부플랜지 (DP) 에해당되는베이스부재 (B) 가선제작되되, 베이스부재 (B) 상부에베이스부재 (B) 의길이방향을따라양측에이격되어설치되는것으로, ㄱ자의일단부가외측으로수직연장된형태로구성되고베이스부재 (B) 와수직으로맞닿는부분의내측에는길이방향을따라일정간격으로다수개의끼움홈 (222) 이형성되는한쌍의측면부재 (220); 및, 한쌍의측면부재 (220) 사이에설치되며단면이 T자형태로구성되는것으로, 수직부분의양측면이한쌍의측면부재 (220) 의끼움홈 (222) 에삽입되고수평부분이한쌍의측면부재 (220) 의수평면에걸쳐짐으로써한쌍의측면부재 (220) 의양측을폐쇄시키는한쌍의단부마감부재 (240); 를포함하여구성되며한쌍의단부마감부재 (240) 가설치된한쌍의측면부재 (220) 사이에콘크리트 (C) 가타설됨으로써 PC부재 (100) 의복부 (A) 가형성되는것을특징으로한다. 도 1(a) 는본발명에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 에서베이스부재 (B) 의사시도이고, 도 1(b) 는베이스부재 (B) 의다양한실시예를나타낸단면도이다. 베이스부재 (B) 는도 1(a) 에도시된바와같이본발명의시스템거푸집 (200) 을지지하고 PC부재 (100) 의복부 (A) 와결합되기위해선제작되는것으로, 철근 (S) 이배근되고콘크리트 (C) 가타설되어형성되며소정의단면형상을가진부재이다. 그리고베이스부재 (B) 는인장강도와전단강도의향상을위해긴장재 (T) 및전단근 (SR) 이더포함되어구성될수있다. 이러한베이스부재 (B) 는그길이, 강도, 프리스트레싱방식및긴장재 (T) 설치방식이그사용위치, 기능상의목적, 설계방식등에따라다양하게변경될수있다.( 도 1(b)) 또한베이스부재 (B) 는공장에서제작되어품질관리가매우용이하다는장점이있으며, 특히긴장재 (T) 가포함된경우공장또는현장부근제작장에서프리텐션또는포스트텐션방식으로설계에따라도입되도록할수있어제작효율성이향상된다. 즉베이스부재 (B) 는필요에따라프리스트레스트콘크리트또는철근콘크리트로구성될수있다. 도 2는본발명에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 에서베이스부재 (B) 위에시스템거푸집 (200) 이설치된것을나타낸사시도이고, 도 3(a) 와 (b) 는본발명에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 의개념도이며, 도 4(a) 내지 (c) 는본발명에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 에서측면부재 (220) 의다양한실시예를나타낸것이다. 본발명의시스템거푸집 (200) 은도 2에도시된바와같이선제작된베이스부재 (B) 위에설치되는것으로, PC부재 (100) 의복부 (A) 가형성되기위한틀의역할을한다. 이러한시스템거푸집 (200) 은측면부재 (220) 와단부마감부재 (240) 로구성된다. 측면부재 (220) 는베이스부재 (B) 상부에베이스부재 (B) 의길이방향을따라양측에이격되어설치되는것으로, PC 부재 (100) 의복부 (A) 가형성되기위한형틀의역할을한다. 이러한측면부재 (220) 는ㄱ자부재의일단부가외측으로수직연장된형태를가지고ㄱ자부분의수직부분은베이스부재 (B) 의상부면에맞닿는데, 이수직부분의내측은길이방향을따라일정간격으로끼움홈 (222) 이형성된다. 끼움홈 (222) 은후술할단부마감부재 (240) 가삽입되어결합되는부분이고, PC부재 (100) 성형후에는 PC부재 (100) 의길이방향전단키의역할을한다. 따라서본발명은끼움홈 (222) 에의해 PC부재 (100) 와현장타설콘크리트 (C) 와의합성성능이확보에유리한특징이있다. 본발명은도 3(a) 와 (b) 에도시된바와같이한쌍의측면부재 (220) 가베이스부재 (B) 의길이방향을따라양측에이격되는거리및 / 또는베이스부재 (B) 와수직으로맞닿는부분의길이가변화됨으로써 PC부재 (100) 복부 (A) 의폭및 / 또는높이가조절될수있다. 즉, 측면부재 (220) 는도 4(a) 내지 (c) 에도시된바와같이베이스부재 (B) 의형상에따라그형태및위치를변화시킬수있다. 이와같이본발명은 PC부재 (100) 의설계및제작의유연성과생산성을확보할수있으며, 선제작된베이스부재 (B) 의크기, 스팬의길이, 복부 (A) 의크기에따라 - 6 -
한쌍의측면부재 (220) 의규격및배치를조절하여콘크리트 (C) 타설이용이하도록구성된다. 아울러측면부재 (220) 는콘크리트 (C) 타설압에저항하여일정한형상이유지될수있다면금속, 비금속, 합성수지등다양한재료로구성될수있다. 아울러도면에도시되지는않았지만측면부재 (220) 에보강재가결합되어콘크리트 (C) 타설시측면부재 (220) 가견고히고정되도록구성될수있다. [0025] [0026] [0027] [0028] 단부마감부재 (240) 는베이스부재 (B) 위의양측에설치된한쌍의측면부재 (220) 사이에끼워져결합되는것으로, 단면이 T자형으로구성된부재이다. 이러한단부마감부재 (240) 는한쌍의측면부재 (220) 의길이방향양측으로개구된부분을폐쇄시키는역할을한다. 즉단부마감부재 (240) 는한쌍의측면부재 (220) 의양측을폐쇄시킴으로써 PC부재 (100) 의복부 (A) 를형성하기위한콘크리트 (C) 가타설되는공간을형성해준다. 이때단부마감부재 (240) 는 T자의수직부분이상술한한쌍의측면부재 (220) 에형성된끼움홈 (222) 에슬라이딩방식으로삽입됨으로써결합고정되고, 수평부분은측면부재 (220) 의수평되는면에걸쳐지게된다. 여기서단부마감부재 (24 0) 의수직부분과측면부재 (220) 의끼움홈 (222) 은견고하게결합되도록그폭이대응되는것이바람직하다. 그리고단부마감부재 (240) 는한쌍의측면부재 (220) 의끼움홈 (222) 에삽입되는위치가변화됨으로써길이가조절될수있다. 다시말해서, 구조물의길이에따라단부마감부재 (240) 의삽입되는위치를달리하여 PC부재 (100) 의길이를조절할수있는것이다. 또한단부마감부재 (240) 는측면부재 (220) 와마찬가지로콘크리트 (C) 타설압에저항하여일정한형상이유지될수있다면금속, 비금속, 합성수지등다양한재료로구성될수있다. 본발명에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 을이용한 PC부재 (100) 생산방법은베이스부재 (B) 를선제작하는단계 ; 베이스부재 (B) 위에서로마주하도록한쌍의측면부재 (220) 를양측에설치하는측면부재 (220) 설치단계 ; 한쌍의측면부재 (220) 사이에계획된거리만큼이격시켜단부마감부재 (240) 를설치하는단부마감부재 (240) 설치단계 ; 단부마감부재 (240) 가설치된한쌍의측면부재 (220) 사이에콘크리트 (C) 를타설하는콘크리트 (C) 타설단계 ; 콘크리트 (C) 가양생된후측면부재 (220) 및단부마감부재 (240) 를탈형하는마무리단계 ; 를포함하여구성되는것을특징으로한다. 도 5는본발명에따른조립형 PC부재 (100) 제작용시스템거푸집 (200) 을이용하여생산된 PC부재 (100) 가슬래브와결합된실시예를나타낸단면도이다. 본발명은도 5에도시된바와같이상술한생산방법에의해제작된 PC 부재 (100) 와슬래브를연결하고그위로콘크리트 (C) 를타설하여구조물이완성되는것을특징으로한다. 간략히말해서, 구조물의각섹션은서로다른크기의높이또는두께를가질수있으면이경우종래에는다양한거푸집을준비해야하는문제점이있었다. 그러나본발명은 PC부재 (100) 의폭, 크기, 길이가조절될수있는시스템거푸집 (200) 이구비됨으로써종래의문제점이해결될수있는방안을제시한것이다. [0029] [0030] 본발명은상기에서언급한바와같이바람직한실시예와관련하여설명되었으나, 본발명의요지를벗어남이 없는범위내에서다양한수정및변형이가능하며, 다양한분야에서사용가능하다. 따라서본발명의청구범위는이건발명의진정한범위내에속하는수정및변형을포함한다. [0031] 부호의설명 S: 철근 C: 콘크리트 DP: 하부플랜지 A: 복부 T: 긴장재 SR: 전단근 B: 베이스부재 R: 롤러 100: PC부재 - 7 -
200: 시스템거푸집 220: 측면부재 222: 끼움홈 240: 단부마감부재 도면 도면 1-8 -
도면 2 도면 3-9 -
도면 4 도면 5-10 -