KR100436284B1

KR100436284B1 - 지하구조물의 외단열방법 및 배수용 단열패널을 갖는지하구조물

Info

Publication number: KR100436284B1
Application number: KR10-2002-0009144A
Authority: KR
Inventors: 홍종화
Original assignee: 홍종화
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2004-06-23
Also published as: KR20030069494A

Abstract

본 발명은 지하구조물의 배수 및 외단열 방법 및 이에 의한 지하구조물의 실시에 관한 것으로서, 특히 지하층 외벽공사시에 토류판에 부착되어 지하구조물 주변의 배수를 원활하게 함은 물론 콘크리트 경화시 필요한 경화수 손실을 방지하여 강도발현을 촉진시킴은 물론 외벽공사완공 후에도 부착이 유지됨으로써 외단열효과를 갖는다.

본 발명의 지하구조물의 외단열방법에 이용되는 배수용 단열 패널은 스티로폴과 같은 단열재로 구성되고, 본체의 일측면은 편평하고 대향측면에는 다수의 돌기들이 형성되어 토류판에 돌기측이 향하도록 고정시키고, 콘크리트 타설후에는 콘크리트 구조물에 일체로 부착됨으로써, 돌기들에 의한 지하수의 배수기능, 콘크리트 양생시 및 양생후에 지하구조물의 초기 균열을 억제, 지하공간의 단열, 방습효과, 면진효과, 공기단축, 구조물의 부력방지, 지하구조체의 결로방지, 냉난방부하의 감소등에 의한 건물 생애비용(LCC)의 절감효과등을 갖는다.

Description

지하구조물의 외단열방법 및 배수용 단열패널을 갖는 지하구조물{A Method for Insulating an Underground Structure and An Underground Structure With an Insulation Panel for Draining Water}

본 발명은 배수용 단열패널을 갖는 지하구조물에 관한 것으로서, 특히 지하층 외벽공사시에 토류판에 부착되어 지하구조체 주변의 자유수 및 피압수의 배수를 원활하게 함은 물론 콘크리트 경화시 필요한 경화수 손실 방지 및 등온유지효과로 강도발현을 촉진시킴은 물론 지하공사완공 후에도 부착이 유지됨으로써 지하구조물의 외단열효과를 갖는 배수용 단열패널을 갖는 지하구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 지하층 외벽의 시공시 콘크리트를 타설 후 다음 공정부위의 철근 배근작업을 하기 위해 간섭되는 가설 띠장(어스 앙카로 인장된)을 보통 7일(강도 50%발현시점)에 해체함으로써 선 타설된 옹벽콘크리트가 충분히 경화되기 전에 횡력(수압+토압)을 받아서 옹벽콘크리트에 초기 균열이 발생된다.

이를 더욱 상세히 설명하면, 가설 띠장 등의 간섭으로 1개층을 동시에 타설할 수 없는 시공여건을 고려하여 설계시 합벽배근이 캔틸레버(cantillever)구조로 설계하는 것이 이상적이나, 현실은 일체시공을 전제로 한 1방향 구조로 구조설계되어 있어 선 타설된 옹벽콘크리트가 설계강도 발현 전에 띠장의 조기해체로 외력(수압+토압)이 작용하여 구조물에 균열을 야기시킨다.

이로인해 완성된 지하층 구조체외벽에 지표수가 유입되고 모세관현상 등을 통해 수분이 침투되므로 구조체 내· 외벽에 방수 및 방습층을 설치하여 주어야 한다. 물론 단열재를 내부에 설치하여 내표면의 결로는 방지할 수 있을지라도 지하가 여러층인 경우 단열이 끊기는 부위(SIAB)에서 열교현상으로 결로문제가 발생된다. 따라서, 지하층 구조체의 보호 및 단열성능을 향상시키는 측면에서 내단열보다 외단열이 유리하다. 또한, 내단열시에는 구조체 내측에 방습층의 설치가 필수적이다.

종래에도, 지하구조물 공사시에 바닥면은 소정 강도를 갖는 사출성형된 플라스틱재 배수판을 설치하고, 배수판을 통해 하측으로 배출된 지하수는 하나 이상의 지하수 집수정으로 유도되게 하여 펌프에 의해 외부로 강제 배출하였다. 그러나, 이와 같은 배수판은 최하층 바닥으로부터의 습기를 방지하고 최하층으로부터 유입되는 물의 배수를 원활하게 하는 기능만 있고, 플라스틱재로 구성되어 있어서 스티로폴과 같은 단열기능이 없었다.

이를 도1a 및 1b를 참조하여 더욱 설명한다. 도1a 및 1b는 기초바닥(5)의 유공관(6)과 바닥배수판(7)을 사용한 것을 제외하고 동일하므로 동일 부호를 표시하여 설명한다. 종래의 지하구조물은 지층의 붕괴를 막기 위해 토류판(1)이 외측에 설치되고(설명의 편의상 H빔은 도시하지 않음), 토류판(1) 내측이 콘크리트 벽체(2) 내측에 방습부재(3)가 추가로 설치된다. 콘크리트 벽체(2)에는 자유수 또는 피압수(4)가 지층으로부터 콘크리트 벽체(2)로 모세관 현상 등에 의해 수분이 침투되어 바닥 배수판(PVC제품임)(7)으로 유도되거나 기초바닥(5)의 유공관(기초바닥 배수용임)(6)으로 흐르게 된다. 유공관(6)이나 바닥 배수판(7)은 자유수 또는피압수(4)를 집수정(8)으로 유도하는 배수 통로역할을 하는 것으로서 자유수 또는 피압수(4)에 의해 자연적으로 발생되는 지하구조물의 부력에 의한 건물부상을 억제시킨다.

본 발명의 목적은 도심지 지하구조물의 근접시공시 천공기계의 정밀도 부족 또는 지하지반의 불균일성 등으로 발생되는 시공오차 공간을 보통 덧콘크리트로 메우는 대신 배수용 단열 패널을 사용하여 지하구조물에서 발생하는 문제점 등을 동시에 방지하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적은 지하구조물 시공시 흙막이판(토류판)에 다수의 돌기가 배열된 배수용 단열 패널을 고전시킴으로써 달성된다.

도1a 및 1b는 종래의 지하구조물의 완성된 단면도.

도2는 본 발명의 지하구조물의 부분 단면도.

도3은 본 발명의 지하구조물의 완성을 위한 부분 단면도.

도4는 본 발명의 지하구조물의 완성된 단면도.

도5a~5d는 본 발명의 지하구조물을 완성하기 위해 배수용 단열패널을 설치하는 방법을 보여주는 정면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 토류판 2 : 콘크리트 벽체

3 : 방습부재 4 : 피압수 또는 자유수

5 : 기초바닥 6 : 유공관

7 : 바닥 배수판 8 : 집수정

9 : 배수용 단열패널 10 : 돌기

11 : H빔 12 : 투수지(부직포)

13 : 못 14 : 철근배근

15 : 거푸집 16 : 못

17 : (조인트)테이프 S : 공간부

P : 통수관

이하, 본 발명의 배수용 단열 패널을 갖는 지하구조물을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 배수용 단열패널을 갖는 지하구조물의 형성방법은 지하에 H빔(beam)(11)을 천공하는 공정과, 천공된 H빔(11)사이에 지하구조물내로 토사의 유입을 방지하도록 토류판(1)을 설치하는 공정과, 배수용 단열 패널(9)과 토류판(1)사이로 토사의 유입을 방지하도록 투수지(부직포)(12)를 부착하는 공정과, 이의 내측에 철근배근(14)을 하는 공정과, 철근배근 내측에 거푸집(15)을 만드는 공정과, 거푸집 내측에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 공정에 의해 지하구조물을 형성하는 방법에 있어서, 투수지(12) 내측에 배수용 단열패널(9)을 부착하는공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 완성벽체가 도2에 부분단면도로 예시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 배수용 단열 패널을 갖는 지하구조물은 경화된 콘크리트(2)와; 스티로폴(expandable poly-styrene: 발포성 폴리스틸렌)과 같은 단열재로 구성되며, 본체의 일측면은 편평하고 대향측면에는 다수의 돌기(10)들이 형성되며, 돌기(10)들 사이로 물의 배수가 원활히 이루어지게 공간부(S)가 형성된 배수용 단열패널(9)을 포함한다.

상기 돌기(10)는 토류판(1) 사이로 유입되는 피압수 또는 자유수(4)의 수압이 (지하)구조체에 균등하게 전달되도록 중공체(hollow)보다는 중실체(solid)로 형성되는 것이 바람직하다.

도3의 지하구조물을 형성하는 방법을 보여주는 단면도를 참조하여 본 발명의 배수용 단열 패널의 사용상태를 설명하면, 본 발명의 배수용 단열 패널(9)은 천공기계로 지하에 천공된 H빔(beam)(11)들 사이에 설치되어 지하구조물 내로 토사의 유입을 방지하는 토류판(1) 내측에 설치되는 것으로서, 배수용 단열 패널(9)과 토류판(1) 사이에는 또한 투수용 부직포(12)가 위치된다. 토류판(1)에 고정되는 배수용 단열 패널은 못(16) 등의 고정수단으로 고정되고, 배수용 단열패널(9)과 배수용 단열패널(9)사이는 (조인트)테이프(17)에 의한 테이핑작업으로 밀봉된다.

이와 같은 작업을 다시 설명하면, 도5a~d에 정면도로 예시된 바와 같이, H빔(11)사이에 설치된 토류판(1)들의 연결부분으로 토사가 유입되는 것을 방지하기 위해 투수지(부직포)(12)를 못(13) 등의 고정수단으로 토류판(1)에 부착시킨다.

그 다음 도5b에 도시된 바와 같이, 배수용 단열패널(9)을 투수지(12)에 못(16)과 같은 고정수단으로 더욱 부착시킨다.

이와 같이 토류판(1)에 투수지(12)와 단열패널(9)을 고정시킨 다음 연결된 단열패널(9)들 사이로 피압수 또는 자유수(4)의 유입 및 콘크리트의 경화수가 유출되는 것을 방지하기 위해 이들 연결부위를 테이프(17)와 같은 수단을 이용하여 테이핑 작업을 행하여 배수용 단열패널(9)의 설치작업을 완료한다(도5c참조).

또한, 도5d에 도시된 바와같이, 이의 내측에 철근배근(14)작업을 행한다. 그리고, 최종적으로 거푸집(15)을 설치함으로써 벽체용 콘크리트를 타설하기 위한 사전준비작업이 완료된다.

이후 거푸집(15)과 본 발명의 배수용 단열 패널(9) 사이에 콘크리트를 타설하여 양생시키면 도3과 같이, 지하구조물의 외벽(콘크리트벽체(2))이 형성된다.

본 발명의 배수용 단열 패널(9)은 콘크리트 타설 전후에 토류판(1)측으로 돌기(10)가 위치되게 못(16)과 같은 고정수단으로 고정시킴으로써 토류판(1)으로 향하는 토사가 투수용 부직포(12)에 의해 일차적으로 걸려지고 토사에 함유된 지하수만 돌기(10) 사이의 공간부(S)들을 통해서 하부로 원활하게 배출되게 한다. 그리고, 도4에 단면도로 도시된 바와 같이, 하부로 배출된 지하수는 기초바닥(5)의 유공관(6) 또는 바닥 배수판(7)과 콘크리트벽체(2)의 하부사이에 설치된 통수관(P)을 거쳐서 종래와 같이 유공관(6) 또는 바닥 배수판(7)을 통해 집수정(8)으로 집수되어 외부로 강제로 펌핑되어 배출된다.

더욱이, 배수용 단열 패널(9)은 콘크리트 경화에 필요한 경화수가 토류판(1)의 틈새들로 누수되는 것을 방지하여 타설된 콘크리트의 수화반응을 촉진시키고, 수화반응시에 발생하는 수화열을 배수용 단열 패널(9)이 함축하여 등온양생(증기양생효과)에 의한 콘크리트의 초기 강도발현을 촉진시킨다.

그리고, 주로 동절기에 이루어지는 터파기 공사시에도, 배수용 단열 패널(9)은 외부의 동결된 토사로 인하여 콘크리트의 표면온도가 급격히 하락하는 것을 방지하여, 매스콘크리트(보통 두께 80cm 이상인 합벽의 경우)의 일반적인 현상인 콘크리트 표면 및 내부 온도차(보통 15℃이상)에 의한 건조수축균열을 제어할 수 있다.

한편, 측벽에 수압이 우려되는 현장에서는 지하 외벽에 존재하는 피압수(4)를 배수용 단열 패널(9)의 돌기(10)들 사이의 공간부(S)로 유도되게 한 후, 기초바닥(5)의 유공관(6) 또는 바닥 배수판(5)으로 유도되게 함으로써 지하구조물의 일부에 미치는 국부수압을 지하구조물 주변으로 분산시켜서 경화중인 콘크리트에 작용하는 국부 수압을 최소화 시켜 지하구조물의 초기 균열을 억제한다.

그리고, 콘크리트를 타설하였을 때, 배수용 단열 패널 자체의 외단열효과로 등온양생(증기양생효과)시켜 지하구조물의 초기강도를 확보하여 콘크리트에 발생되는 균열을 예방한다.

또한, 단열패널의 돌기(10) 사이에 형성된 공간(S)은 지진 및 지하철 등의 진동에 의한 지하구조물의 충격을 완화(면진효과)시키며, 외단열기능은 지하벽체 및 공간에 단열, 방습효과로 방수재료의 선택 폭을 넓혀(방수공사 생략가능) 공사비절감 및 공기단축이 이루어진다.

본 발명의 배수용 단열 패널은 지하구조물의 시공중 및 완성 후에도 바닥배수판과 연결되어 구조물의 부력을 방지하는 역할을 한다.

이외에도, 지하공간에 거실(근생시설) 및 일정온도를 유지해야 하는 공간(창고, 서고, 식품매장 등)을 계획시 냉난방부하를 감소시키게 된다.

본 발명의 배수용 단열 패널은 지하구조물 형성시에 설치되는 토류판에 고정된 다음 콘크리트 타설후에도 지하구조물에 영구히 고정되는 것으로서, 패널의 일구성요소인 돌기들에 의해 토류판 사이를 통해서 유입되는 지하수의 배수기능을 갖는다.

이러한 단열패널의 기능은 콘크리트 타설전 토류판 사이로 지하수와 함께 스며드는 토사로 인해 기설치된 거푸집을 해체해야 하는 기존의 상황을 방지하고, 시공중 부력으로 구조물의 부상을 예방하며, 양생중에는 지하외벽에 작용하는 횡압력(토압+수압)을 감소시켜 구조물의 초기균열을 억제하고, 단열재로 인한 등온양생효과는 콘크리트의 초기강도 발현으로 조기 거푸집 해체가 가능케하여 지하공사의 공기를 단축시키며, 지진· 지하철 등의 진동에 의한 지하구조물의 충격을 완화(면진효과)시키며, 단열방습효과는 방수재료의 선택 폭을 넓혀(방수공사 생략가능)공사비절감 및 공기단축이 이루어지게 하고, 배수용 단열 패널이 바닥배수판과 연결되어 있어서 구조물의 부력에 의한 건물의 부상을 방지하는 역할을 하며, 지하벽체의 결로가 방지되고, 냉난방부하가 감소되어 건물 생애비용(LCC)의 절감효과를 가져서 지하공간의 다용도 활용이 가능하게 하는 등 건물의 열에너지 절약정책에적극 부합하는 효과를 갖는다.

Claims

천공기계로 지하에 H빔(beam)(11)을 천공하는 공정과, 천공된 H빔(11)사이에 지하구조물내로 토사의 유입을 방지하도록 토류판(1)을 설치하는 공정과, 배수용 단열 패널(9)과 토류판(1) 사이로 토사의 유입을 방지하도록 투수지(부직포)(12)를 부착하는 공정과, 이의 내측에 철근배근(14)을 하는 공정과, 철근배근 내측에 거푸집(15)을 만드는 공정과, 거푸집 내측에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 공정에 의해 지하구조물을 형성하는 방법에 있어서,

투수지(12) 내측에 배수용 단열패널(9)을 부착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하구조물의 외단열방법.
제1항에 있어서, 배수용 단열패널(9)은 일측면에 다수의 돌기(10)가 형성되어 돌기(10)들 사이의 공간(S)으로 구성되어 배수작용 및 면진작용이 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하구조물의 외단열방법.
지하에 천공된 H빔(11)들과, 이 H빔들 사이에 설치되어 지하구조물내로 토사의 유입을 방지하는 토류판(1)과, 토류판(1) 사이로 토사가 유입되는 것을 방지하도록 토류판 외측에 설치되는 투수지(12)와, 투수지(12) 내측에 설치되는 철근 배근(14)과, 철근 배근 내측의 거푸집(15)으로 구성되고, 토류판(1)과 거푸집(15)사이의 철근 배근부분에 콘크리트를 타설하여 이루어지는 지하구조물에 있어서,

지하구조물 시공시에 투수지(12)가 부착된 토류판(1)에 고정되고, 지하구조물완공시에는 콘크리트 벽체(2)외벽에 고정되어 지하구조물의 시공 및 완공 후에도 지하수의 배수가 용이하게 이루어지게 하고 지하구조물의 단열이 이루어지도록 본체의 일측면은 편평하고 대향측면에는 지하수의 배수가 원활히 이루어지도록 다수의 돌기(10)들로 구성되는 배수용 단열 패널(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배수용 단열패널을 갖는 지하구조물.
제3항에 있어서, 배수용 단열 패널(9)의 돌기(10)가 토류판(10)을 향해 고정되는 것을 특징으로 하는 배수용 단열패널을 갖는 지하구조물.
제3항 또는 제4항에 있어서, 돌기(10)는 중실체(solid)인 것을 특징으로 하는 배수용 단열패널을 갖는 지하구조물.