Precast Concrete 강릉유씨(江陵劉氏) 문희공파(文僖公派) 34세손 2400871 유용신(劉容臣) 김해김씨(金海金氏) 횡성공파(橫城公派) 24세손 2400901 김영학(金榮學)

목 차 서 론 공법의 개요 PC공법과 RC공법의 비교 PC의 제작과정 PC의 시공과정 PC공법의 문제점 및 대안 제시 결 론 목 차 서 론 공법의 개요 PC공법과 RC공법의 비교 PC의 제작과정 PC의 시공과정 PC공법의 문제점 및 대안 제시 결 론 참 고 문 헌

서 론 조사 목적: RC공법의 공기 단축, 품질 확보, 친환경적인 측면에 대한 한계로 인해 서 론 조사 목적: RC공법의 공기 단축, 품질 확보, 친환경적인 측면에 대한 한계로 인해 최근 PC공법은 공장 제작으로 인해 RC공법의 단점을 극복할 수 있는 공법으로 이슈화가 되었다. 그러나 국내는 아직 이해와 기술력 부족으로 부분적으로 사용되고 있다. 따라서, 우리는 이번 발표를 통해 PC공법의 국내 현황을 공장제작에서 부터 현장 조립에 이르기 까지를 조사하고 해외 사례와 함께 앞으로의 발전 방향을 제시할 것이다. 조사 범위: 국내에는 ALL PC화 공법보다는 RC와의 복합하여 부분적으로 시공되고 있다. 따라서 우리는 아파트 지하 주차장 현장에 준하여 현장 조사를 진행하였다.

PC공법의 개요(1)-정의 직접 촬영 ‘PC공법’이란? Precast Concrete의 약자로 현장에서 직접 콘크리트를 타설하는 기존의 방법과는 달리 구조물을 일반공업제품과 같이 부품화하여 기둥, 벽, 보, 바닥 등의 부재를 공장에서 제작한 후 현장에서 양중 장비를 이용하여 조립하는 공법이다.

PC공법의 개요(2)-개발배경 및 변천사 고층화, 대형화에 따른 기존 RC공법의 공기단축의 한계 콘크리트 품질 확보의 필요성 가설 부재의 최소화로 친환경적인 측면 강조 국내에는 1960년대에 최초로 시공 1980년 후반 성행 (ALL PC화 아파트 등장) 접합의 어려움, 누수, 붕괴 등의 이유로 1990년대에는 쇠퇴 RC와 복합하여 지하주차장 및 조형물 등에 사용하며 재기 현재 대형 물류 센터, 반도체 공장, 월드컵 경기장 등에 적용

PC공법의 개요(3)-장, 단점 장점 건설 공기 단축 시공 시 기후의 영향을 받지 않음 최적의 조건으로 양생하므로 품질의 확보 시공 용이 - 규격화 인건비 절약, 안전성 확보 – 성력화 가설공사의 축소로 인한 폐자재, 소음, 분진 등의 공해 감소 단점 자유로운 형상을 만들지 못함(설계상 제약) 초기 투자비 상승 운반비 상승 부재 보관 장소 필요 이음 및 수직도 관리 요구

PC공법의 개요(4)-부재의 종류 COLUMN GIRDER Half SLAB 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 COLUMN PC부재의 COLUMN은 상부는 인양을 위한 인양 고리와 상층의 COLUMN과 GIRDER와의 조립을 위한 철근이 매입되어 있고 하부에는 Anchor 삽입부와 모르타르 주입부가 있다. 1층 1절, 2층 1절 다수 GIRDER GIRDER의 경우 상부는 현장의 철근 배근을 위한 갈고리 모양철근이 매입 되며 거친 마감을 통해 Topping Con’c와의 부착을 용이하도록 한다. 측면의 중앙에는 Beam의 설치 구간이 있다. Half SLAB SLAB부재는 DECK PLATE와 유사하며 절곡을 주어 하중에 쉽게 견딜 수 있도록 하였다. 별도의 인양 고리가 없으며 상부의 철근을 이용한다. T형 SLAB와 Ribbed SLAB가 있다.

습식 접합(wet joint) 건식 접합(dry joint) PC공법의 개요(5)-접합공법 현장 자료 활용 현장 자료 활용 습식 접합(wet joint) 접합부를 무수축성 모르타를 이용 하여 접합하는 방식 건식접합에 비해 시공성이 낮음 조립 시 발생하는 변위를 조정하 기 쉬움 건식 접합(dry joint) 모르타르를 사용하지 않고 용접과 Bolt, Insert 등으로 접합하는 방식 시공성이 우수하나 조립 시 변위 조정이 어려움 접합부가 불에 약해 마감 필요

Pretension 공법 Post tension 공법 PC공법의 개요(6)-Pretension공법과 Post tension공법 초기처짐: 0.24cm 장기처짐: 2.70cm 현장 자료 활용 현장 자료 활용 Pretension 공법 정 의: 강선과 콘크리트의 부착력으로 인장력을 PC부재에 전달하여 장기처짐을 억제하는 공법이다. 원 리: 몰드에 강선에 미리 인장력을 가한 후 콘크리트를 타설한다. 경화 후 인장력을 푼다. ※ 대형부재 제작 시 곡선형태로 배치되어 평활도에 문제가 생김. Post tension 공법 정 의: 각 부재를 강선으로 연결, 긴장 을 주어 반력에 의해 강한 압축 력을 전달하는 접합 공법이다. 원 리: 사전에 Sheath관을 매입한다. 현장에서 강선을 삽입하여 인장력을 주어 고정한다. ※ Pretesion 공법과 원리는 같지만 Post tension은 접합의 의미가 큼.

※ Post tension공법의 모식도 Sheath pipe가 매입 된 각 부재를 조립 1차 긴장 2차 긴장 Sheath pipe가 매입 된 각 부재를 조립 기둥 – 보 - 기둥에 강선을 매입하고 1차 긴장 및 고정 보 – 기둥 – 보에 강선을 매입하고 2차 긴장 및 고정 (여건에 따라 상부에도 가능) ※ 각 부재의 상호간 긴장을 통하여 견고한 접합.

PC공법과 RC공법의 비교(1)-시공성 기존의 RC공법에 비해 초기 투자비가 상승 비교항목 RC공법 PC공법 가격 저가 고가 품질 낮다 높다 공기 길다 짧다 일체성 확보 유리 불리 시공의 유연성 차폐성능 좋다 나쁘다 안전성 양 호 불 량 RC공법 복합화 공법 PC공법 기존의 RC공법에 비해 초기 투자비가 상승 초기 투자비 회수 요건: 대형화, 고층화에 따른 단일 부재의 사용 가설 공사의 생략 절대적인 공사 기간 단축(약 30%)

(부재설계비, TOPPING CONCRETE, PC공법과 RC공법의 비교(2)-경제성 복합화 공법 공사비 RC공법 공사비 주요공사비 (부재설계비, TOPPING CONCRETE, 슬래브 철근 등) 755,270,403원 (CONCRETE , 철근, 거푸집공사 등) 832,244,749원 부속공사비 (ANCHOR, 무수축모르타르, 동바리 등) 17,520,000원 (가설공사, 비계 공사) 40,769,322원 부대비용 (장비비) 18,033,492 ( 면처리) 13,945,454원 총 공사비 790,823,895원 886,959,525원 복합화 공법에서 약 9000만원 정도의 공사비 단축 ※ 부산의 S 현장 1개동 연면적- 8,655㎡ 전체층수- 지하4층, 지상47층

PC의 제작과정(1)-생산 FLOW CHART 철근가공 철근 선 조립 저 장 콘크리트 배합설계 비비기 품질 테스트 공시체 채취 콘크리트 타설 증기 양생 MOLD 탈형 보 수 야 적 최종 검사 출 하 반복

PC의 제작과정(2)-Mold 제작 Mold 제작: Steel을 용접하여 제작(전용회수: 80~100회) 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 Mold 제작: Steel을 용접하여 제작(전용회수: 80~100회) Mold 확인: Mold 규격•상태, 용접 이음부위 등을 점검 Mold 청소: 압축공기 또는 비를 이용한 불순물을 제거 박리제살포: 부재의 탈형이 용이하도록 함 직접 촬영

콘크리트 양생 시 Mold가 벌어지는 것을 방지 PC의 제작과정(3)-철근 선 조립 철근 배근이 완료된 모습 긴결재 콘크리트 양생 시 Mold가 벌어지는 것을 방지 COLUMN의 접합부 공간을 확보 하기 위함. 인양고리 및 배선관 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 철근 선 조립: 철근의 배근은 RC와 같음 철근 인양 및 삽입: Mold 내에 각 종 매입물 설치: 배선관, 인양고리 등 철근 및 각종 매입물 상태 확인 후 비닐 씌우기 - 콘크리트 타설 시 철근의 오염을 방지하기 위함. 직접 촬영

PC의 제작과정(4)-타설 및 양생 콘크리트 타설 진동식 다짐: 진동 막대를 삽입, 콘크리트를 밀실하게 함 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 콘크리트 타설 진동식 다짐: 진동 막대를 삽입, 콘크리트를 밀실하게 함 -슬래브는 Mold를 인양 후 진동기에 직접 올려 다짐 (과도한 진동 다심은 블리딩 현상을 초래) 표면의 거친 마감: Topping Con’c 와의 접촉에 유리 증기 양생 직접 촬영

※ PC부재의 증기 양생 목 적: 부재의 초기의 강도 발현과 품질 확보 원 리: Mold를 비닐 코팅막으로 씌움 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 목 적: 부재의 초기의 강도 발현과 품질 확보 원 리: Mold를 비닐 코팅막으로 씌움 보일러로부터 증기가 측면의 파이프로 이동 노즐을 통해 분사 조 건: 온도 50~60 ℃ 양생시간 - 6시간 (동절기 - 10시간) 주의사항: 온도 변화가 10 ℃ 이상 일어나지 않도록 한다. 직접 촬영

PC의 제작과정(5)-탈형 및 후속 작업 탈 형: 24시간 양생 후 탈형 -Mold 청소 작업 후 반복 마감 작업 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 탈 형: 24시간 양생 후 탈형 -Mold 청소 작업 후 반복 마감 작업 -흠집 등을 무수축 모르타르를 이용하여 마감 -철근에 방수 천을 씌워 철근의 부식을 억제 -GIRDER양단에 완충재를 붙여 SLAB 수평 잡기에 용이 야 적: 설계 강도의 70% 이상 발현 후 출하 출하 전 최종 검사: 1차 검사 -외관의 균열, 흠집 등 검사 2차 검사 -1차 검사 + 강도 Test 직접 촬영

PC의 제작과정(6)-부재 강도 시험 압축 강도 시험 방 법: 콘크리트 배합 후 타설 전 일부를 추출하여 공시체를 제작한다. 직접 촬영 인터넷 자료 활용 현장 자료 활용 압축 강도 시험 방 법: 콘크리트 배합 후 타설 전 일부를 추출하여 공시체를 제작한다. 대기/수중에서 각각 양생한 후 압축 강도를 시험한다. Schumidt hammer 방 법: 30mm 간격으로 20개의 점(4X5)을 정한다. hammer로 타격 후 평균값을 계산 한다. 휨 강도 시험 방 법: GIRDER와 SLAB를 시험 기기 위에 올린다. 100ton으로 분당 10m의 속도로 재하하여 휨 강도를 측정한다.

PC의 제작과정(6)-적재 및 출하 출 하 설계 강도의 70% 이상 발현 후 출하 최종 검사의 합격 부재 직접 촬영 직접 촬영 출 하 설계 강도의 70% 이상 발현 후 출하 최종 검사의 합격 부재 ※ 중량의 부재로서 이동 시 부재의 낙하를 충분히 고려하여 고임목과 고정벨트 설치 직접 촬영

※ PC부재의 적재 원칙 25ton Trailer 또는 Cargo 트럭을 이용하여 운반 고임목 고정밸트 고임목 고임목 고임목 고임목 고임목 25ton Trailer 또는 Cargo 트럭을 이용하여 운반 고임목을 2개점에서 지지하며 부재가 긴 경우는 처짐이 우려 되는 부위에 고임목 추가 장거리 운행시 고임목 위에 고무 시트를 설치

PC의 시공과정(1)-현장소개 및 적용 사유 위 치: 인천시 남동구 논현동 174-1 규 모: 지하 2층, 지상 32층 5개동 위 치: 인천시 남동구 논현동 174-1 규 모: 지하 2층, 지상 32층 5개동 총 세대 수: 594세대 공사 기간: 2007.9.6~2010.12.31 대지 면적: 40,031,000.0㎡ 연 면 적: 127,721,886.1㎡ 건축 면적: 5,145,767.2㎡ 용 도: 공동주택 시 공 사: (주)현대건설 설 계 사: (주)문종합건축사 사무소 감 리 사: (주)상지엔지니어링

PC의 시공과정(2)-조립 FLOW CHART 수직 부재 수평 부재 COLUMN 조립 GIRDER 조립 BEAM 조립 정위치 보정 SUPPORT 설치 SLAB 조립 SUPPORT 설치 강관 동바리 설치 수직도 측량 및 보정 기둥하부 그라우팅 보강 철근 배근 및 콘크리트 타설

PC의 시공과정(3)-현장 공정표 RC와의 접촉부 및 장비의 이동 경로를 고려하여 PC공법의 적용 부위를 9개 구간으로 NO. 구분 수량(매) 물량(㎥) 1 SLAB 1430 2292.52 2 GIRDER 973 1903.78 3 COULMN 250 604.59 합계 2653 4800.89 1구간 2구간 3구간 4구간 5구간 6구간 7구간 8구간 9구간 RC와의 접촉부 및 장비의 이동 경로를 고려하여 PC공법의 적용 부위를 9개 구간으로 나누며 현장의 지하 2층 주차장 시공에 필요한 부재의 수량은 위의 표와 같음 전체 부재 생산량은 공장 1일 생산량 200㎥ 기준으로 약 24일이 소요

PC의 시공과정(4)-고정용 ANCHOR 인발강도 실험 현장 자료 활용 현장 자료 활용 현장 자료 활용 시험 목적: 최초 PC의 접합부인 COLUMN과 Anchor간 이음이 중요함. 기초 콘크리트의 철근 배근과 Anchor사이에 간섭이 있을 수 있으므로 허용 오차범위를 최대 30º로 한다. Anchor 수직 인발 강도 시험 (목표 인발 강도: 135Mpa) 실제 시험 값: 136Mpa 30º 빗천공 시 인발 강도 시험 (목표 인발 강도: 135Mpa) 실제 시험 값: 170Mpa 현장 자료 활용

PC의 시공과정(5)-고정용 ANCHOR 설치(1) 215mm 이상 현장 자료 활용 현장 자료 활용 현장 자료 활용 먹메김: 천공할 위치를 정확하게 표시 천 공: Drilling을 통한 천공(215mm 이상) 천공 깊이 확인 압축 공기를 이용한 구멍 내 불순물 제거 현장 자료 활용

PC의 시공과정(5)-고정용 ANCHOR 설치(2) ANCHOR 길이: 450mm 기둥 접합 길이: 235mm 접착제 시공: Chemical Anchor용 접착제 (2시간 내에 경화되므로 그 전에 Anchor 삽입) Anchor 삽입(허용 오차 범위 30º) Anchor 안전 보양: 부속물과 Anchor를 안전띠로 감아 장비나 인력에 의한 Anchor 훼손을 방지

PC의 시공과정(6)-COLUMN설치 기둥의 중심을 잡기 위한 50X50(mm) LEVELING SHIM 설치(중앙에만) 현장 자료 활용 현장 자료 활용 현장 자료 활용 직접 촬영 기둥의 중심을 잡기 위한 50X50(mm) LEVELING SHIM 설치(중앙에만) 무수축성 모르타르 주입 (물: 3.7L, 레미탈: 25kg, 강도: 75Mpa이상) 하부의 주입구로 넣어 상부의 토출구에서 흘러 나올 때까지 주입 후 막음 기둥의 2면에 Support 세우기

PC의 시공과정(7)-GIRDER설치 COLUMN과 COLUMN 사이에 걸침 (걸침 길이: 약 20mm) 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 COLUMN과 COLUMN 사이에 걸침 (걸침 길이: 약 20mm) COLUMN과 GIRDER의 철근을 상호 용접하여 정착 하단의 중앙부에 SUPPORT 설치 중공부위에 현장 철근 배근 (D22, L=2500mm)

PC의 시공과정(8)-SLAB설치 GIRDER와 GIRDER사이에 SLAB 걸침 직접 촬영 직접 촬영 GIRDER와 GIRDER사이에 SLAB 걸침 (요구 평활도: ±5mm), 걸침 길이: 3cm) SLAB 상부근 현장 배근 SLAB 연결부 하부에 보강철근 배근 SURPPORT 설치 (SLAB 하단 1/3지점마다 700mm 간격) ※ 걸침의 단차가 허용치 이상인 경우 Grinding을 통해 평활도를 맞추어 준다. 직접 촬영 직접 촬영

PC의 시공과정(9)-Topping Concrete 직접 촬영 직접 촬영 직접 촬영 목 적: 지하 1층 Topping Concrete를 초기에 전체 타설하게 되면 작업자와 장비의 이동에 제한이 있게 된다. 따라서 지하 PC공사가 끝나기 전까지 일부를 비워둔다. 이때 정착 철근이 바깥까지 나가 있게 되면 작업에 제한이 있다. 따라서 철재망을 설치하여 모멘트가 약한 ¼지점까지만 Topping Concrete를 先타설한다.

PC공법의 문제점 JOINT 부분 접합의 어려움(누수, 방음, 단열 등) 설계상의 제약 25층 이상 시공 시 수직도 확보의 어려움 부재의 중량화 국내의 기술 부족 ※ 사고 사례 이천 물류센터 붕괴사고 05년 10월 6일 경기 이천시 GS물류센터 신축공사장 6명 사망, 5명이 부상 대한건축학회 - 붕괴사고의 원인을 하나의 기둥으로 3개 층을 지탱하는 3층 1절 PC기둥 때문이라고 지적 이 공법을 국내에 처음 적용하여 구조적 안정성에 대한 사전검증이 없었음을 지적 인터넷 자료 활용

PC공법의 문제점의 대안 제시(1) PC부재의 경량화 및 대형화 경량화 - 동일한 무게의 더 큰 부재 생산 가능 대형화 – 접합 부위의 감소 접합부의 시공 상태확인을 위한 검사 -울산 월드컵 경기장 공사 시에는 접합부 강도 확인을 위한 Mock-up test를 실시. 2. 철저한 시공 계획 수립을 통한 초기 투자비 회수 -적절한 작업 인원 배치 3. 철저한 생산 및 운반 계획을 통한 부재 보관 장소 축소 해외 선진 PC공법 도입을 통한 국내 기술력 향상 APC(Architectural Precast Concrete): 미국에서 성행되는 공법 PC부재가 구조체 역할을 함께 외장재의 역할을 하는 공법

PC공법의 문제점의 대안 제시(2)-해외 사례 인터넷 자료 활용 인터넷 자료 활용 인터넷 자료 활용 <2006년 미국의 NEBADA 주에서 시공된 PC현장> 해외에서는 PC부재의 경량화와 대형화, Post tension에 대한 기술 개발로 인해 고층 주상복합 아파트, 호텔, 빌딩, 경기장 등 여러 건축물에 널리 사용되고 있다. APC공법으로 PC부재가 구조체 뿐 아니라 외장재의 역할까지 하는 공법 PC구조 + PC Curtain wall PC구조체를 Curtain wall의 panel로 사용

PC공법의 문제점의 대안 제시(3)-해외 사례 인터넷 자료 활용 인터넷 자료 활용 인터넷 자료 활용 <2007년 미국 뉴욕시의 Long island ‘SHEA Stadium’> 철골 구조와 PC구조를 함께 사용하여 경기장을 짓는 모습 외 부: 전체적인 철골 구조에 부분적으로 PC구조를 사용하고 마감으로 PC curtain wall을 사용하였다. 내 부: 관람석 전체에 PC부재를 사용하였다.

결 론 PC공법은 기존 RC공법의 공기단축 한계를 극복하기 위하여 개발되었다. 하지만 JOINT부위의 접합문제와 차폐성능의 약화로 현재에는 지하주차장과 옥탑 조형물 등에 주로 사용되고 있다. PC부재의 단가가 비싼 것은 사실이지만 반면에 공기의 단축으로 인한 공사비가 축소된다. 또한 안전성이 확보되므로 사고의 우려가 적은데 이것은 돈으로 환산할 수 없는 가치 일 것이다. 특히, PC공법은 폐자재가 적어 최근에 강조되는 친환경적인 측면에서 효율적이다. 따라서 우리는 PC공법의 전문인력 양성과 꾸준한 연구를 통해 더욱더 효과적인 PC 신 공법을 개발 해야 할 것이다.

참고 문헌 서 적 건축시공 1 - 강경인 외 6명 (도서출판 대가) 건축시공학 - 이찬식 (한솔아카데미) 서 적 건축시공 1 - 강경인 외 6명 (도서출판 대가) 건축시공학 - 이찬식 (한솔아카데미) 건설관리지침서 - 대한건축학회 PC공법의 국내외 현황분석 - 강수민 외 1명 (대림기술정보) ∙ 현장 방문 자료 현대 힐스테이트 PC공법 시공계획서 지하주차장 공법 제안서 - 화성 산업 장스팬고하중 리브 스래브 시스템 소개 자료 – 가야 PC 논 문 유대호 외 3명- 한국건설관리학회 학술발표대회 논문집-프리캐스트 콘크리트 복합화 공법의 경제성 분석에 관한 연구 권희성 외 5명- 대한건축학회 학술발표대회 논문집-고강도 모르타르의 상압증기양생에 의한 강도발현에 관한 연구 안성훈 외 2명- 대한건축학회 논문집(구조계) - 건설업의 PC 기술 활성화 방안에 관한 연구 현장방문 (주)동서 PCC 이천 공장(이형준 과장, 옹정열 기사) - 5월 9일 9~11:30 (주)현대 힐스테이트 논현동 현장(신국호 기사) - 5월 13일 10~12:00 (1차 방문), 5월 16일 10~11:30 (2차 방문) (주)대우 푸르지오 중동 재건축 현장( 김인호 대리) - 5월 19일 13~15:00 (주)가야 PC 인천 공장(상무) - 5월 31일 15~18:00 사진자료(사진찰영/현장협조/인터넷/전 체) : 51/28/12/91

!? PC공법 발표를 마치겠습니다. 감 사 합 니 다 ! 질의 & 응답 ?