프리캐스트 콘크리트 공법 / PC

현대 건축의 특징으로 새로운 형태의 구조로 프리캐스트 콘크리트구조를 들 수 있다. 전통적인 철근콘크리트조는 무른 상태의 콘크리트를 현장에서 타설하여 양생 및 경화시키는 과정을 거치는 전통적인 습식공법이다.

하지만 전통적인 습식공법은 현장에서 많은 시간과 인력의 투입이 필요로 한다. 이러한 단점을 해결하기 위해 벽과 바닥 등의 부재를 비교적 안정적이고 안전한 장소인 공장에서 생산하여 현장에서 조립하는 건축물을 프리캐스트 콘크리트라고 한다.

이렇게 공장에서 생산되는 PC 구조물은 기후에 좌우되지 않는 부재생산, 현장 작업의 기계화, 품질의 안정성, 노무량의 절감 등의 이점을 갖고 있다. 그러나 설계, 부재 제작, 시공의 일관된 시스템이 요구되고 부재제작을 위한 공장시설이 요구도리 뿐 아니라, 이를 가동하기 위한 충분한 수요량이 확보되어야 한다는 경제적 문제가 있고 건축물의 형태가 어느 정도 한정지어 진다는 디자인상의 단점뿐 아니라 구조적인 일체화가 안되는 단점도 있다.

PC조로서는 벽식구조의 바닥과 벽을 PC부재로 대치한 형식의 벽식PC조, 강재와 콘크리트로 이미 만들어 놓은 기둥, 보, 벽판, 바닥판, 가새 등을 현장에서 조립해 나가는 형식의 라멘식 PC가 대표적이다.

PC조의 주요 부재는 공장에서 생산된다. 바닥과 벽 등의 패널을 생산하는 거푸집의 설치 방식에는 수평으로 설치하고 콘크리트를 타설하는 플랫형과 연직으로 나란히 설치, 타설하는 배터리형의 2종류가 있다. PC공장은 이러한 거푸집 외에도 증기양생의 설비가 필요한 정도로 극히 간단한 것 이다. 

한편, 운반은 트럭에 의한 경우가 거의 대부분인데 중량이 큰 만큼 중요하다. 큰 건설현장의 경우에는 현장 프리패브라 하여 부지 및 그 주위에 PC공장을 가설하고 부재를 생산하는 방식을 취하는 경우도 있다. PC판을 달아맬 때와 운반시에 최대응력이 생기는 경우가 많아 판의 설계시 충분히 검토를 할 필요가 있다.

벽식PC조의 경우 기본적으로 현장타설에 의한 것과 동일한 부재가 공장에서 생산되므로 다음과 같은 이점이 있다.

1. 큰크리트 밀실한 충전

2. 콘크리트의 충분한 양생

3. 철근의 정확한 배근

 

접합부에 대해서는 공법상, 패널에 매입된 철근과 철근을 접합하고 그라우트나 콘크리트를 타설하는 방법과 패널단부에 매입된 강판과 강판을 용접으로 접합하고 조인트 그라우트로 채우는 방법으로 나뉘어진다. 전자는 힘의 분산이 이루어져 좋으나 그만큼 접합개소가 맣게되고 시공품질에 의해 결과가 좌우됙 쉽다는 문제점이 있다. 후자는 시공의 신뢰성이 높고 접합개소는 적어도 되나 힘을 집중적으로 처리할 필요가 생긴다. 

라멘식 PC조의 경우 벽식 PC조가 벽판, 슬래브판 등을 조립해서 건물을 형성하는데 비해, 라멘골조에서 사용하는 기둥과 보 부재를 PC화 해서 조립하는 구조를 말한다. PC부재는 일반적으로 철근콘크리트구조체이지만 부재간의 접합을 용이하게 하기 위해 철골을 매입하기도 한다.

 

벽식 PC구조가 횡력에 약하기 때문에 고층화 시키기 어려운 점을 개선하기 위해 개발된 구조이다. 그러나 기둥과 보 이외의 부재를 전부 PC화 하는 것은 어렵기에 현장타설 콘크리트를 적절히 혼용하여 사용한다. 한편 부재의 절점을 두는 방법에는 두 가지가 있는데, 하나는 기둥과 보를 각각 단일부재로 형성시켜 보 부재를 기둥머리부에 얹는 방식과 기둥과 보의 중간부분을 절점으로 하여 십자 형태의 PC부재를 만들어 각기 기둥 중간 및 보 중간에서 연결하는 방식이 있다. 전자를 단일부재방식, 후자를 복합부재방식이라 한다.

부재제작 측면에서 보면 전자의 경우가 쉽고 시공도 간편한 편인데, 후자의 경우는 제작이나 시공이 어렵지만 구조상 취약한 기둥과 보의 접합부를 사전에 일체화했다는 장점이 있다.

 

PC고조는 생산성 및 시공성 측면에서 매우 큰 장점을 가지고 있지만, 접합부의 강성이 일체식구조인 현장타설 콘크리트조에 비해 부족하다는 구조적인 취약점을 가지고 있다. 따라서 양자의 장점을 취하여 전체를 PC로 하는 것이 아니라 현장타설 콘크리트와 혼합하여 사용해 전체적으로 일체화 시킨 것을 부분 PC조라 한다. 부분 PC구조는 크게 두가지로 분류한다. 전체 구조시스템 내에서 일부 부위를 PC부재로 하는 경우와 한 부위에 대해서 부분적으로 PC를 사용하는 2가지 방식이 있다.

전자는 철근콘크리트구조나 철골구조로 하고 PC부재의 장점을 살릴수 있는 부분은 PC부재를 혼합해서 사용하는 방법으로 철근이나 거푸집 작업이 어려운 보, 슬래브, 계단 등을 공장생산해서 조립하는 방법이며 복합화구법이라 부른다.

 

후자의 사례로는 보나 슬래브에 있어서 부재의 하부 반을 PC부재로 하고 상부의 반 두께를 철근콘크리트로 합성한다. 이때 PC부재를 반PC라 하고 상부 콘크리트를 덧침콘크리트라부른다. 이 덧침콘크리트에 의해 구조적인 약점인 접합부가 일체화되므로 구조적 성능이 단일 PC구조보다 우수하게 된다.

또한 PC부재의 살두께를 보다 얇게 하여 구조적인 강도는 기대하지 않고 순수하게 버림거푸집으로만 사용하는 경우가 있는데, 이것을 박판 PC구법이라한다. 이들 방법은 비교적 최근에 개발된 구법으로 하나의 구조부위에 2종의 구조재료가 합성되는 형태의 구조 또는 합성구법이라 부른다.