KR100516974B1 - 복층건물의 층간구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사무용 건물, 오피스텔, 다세대 주택ㆍ아파트 또는 빌라와 같은 복층 건물의 층간구조에 관한 것으로, 철근이 배근되며, 중공부를 갖는 다수의 차단관이 매설되는 슬래브층; 및 온수관이 매설되며, 상기 슬래브층의 상부에 시공되는 마감층을 포함한다. 본 발명에 따르면 첫째, 슬래브층에 중공을 갖는 차단관을 매설함에 의해 철근, 콘크리트 등의 사용량을 감소시킬 수 있어 시공비를 절감할 수 있으며, 둘째 슬래브층 하중의 감소와 휨강도의 증가에 의하여 슬래브층을 지지하는 기둥의 개수를 감소시킬 수 있어 넓고 효율적인 주거 공간 또는 사무 공간을 갖도록 하는 시공이 가능하며, 셋째 고가의 건축자재를 투입하지 않아도 차음·방진 및 단열효율을 유지하는 효과가 있으며, 넷째, 종래의 층간구조의 두께를 유지하면서 또는 오히려 층간구조의 두께를 줄이면서도 내구력과 지지력을 강화시킬 수 있으며 종래의 "뜬 구조"와는 달리 마감층에서 발생되는 부분적인 함몰, 균열 및 파손 등의 손상을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.

Description

복층건물의 층간구조{Story partitions structure for plural story buildings}

본 발명은 사무용 건물, 오피스텔, 다세대 주택ㆍ아파트 또는 빌라와 같은 복층건물의 층간구조에 관한 것이다.

사무용 건물, 오피스텔, 다세대 주택ㆍ아파트 또는 빌라와 같은 복층건물은 윗층과 아래층이 주야로 사람이 사무를 보거나 생활하게 되는 독립된 사무 공간 내지 주거 공간이 되므로 사무 공간과 주거 공간의 안락함을 등을 위해 층간 소음 문제는 반드시 해결되어야 하는 문제이다.

또한, 우리나라의 독특한 건축방식 중의 하나인 바닥난방이 적용되는 복층건물의 경우에는 난방 효율을 높이기 위해 열이 층간 구조체의 하부로 전달되지 않도록 하는 단열 문제 역시 해결하여야 한다.

상기한 바와 같은 복층건물의 차음과 단열 문제를 해결하기 위하여 다양한 시도가 있었는데, 그 중 가장 대표적인 구조에 대하여 도시한 도1을 참조하여 종래의 차음 및 단열을 위한 복층건물의 층간구조를 설명하면 다음과 같다.

이러한 종래 층간구조를 살펴보면, 하중을 지지하는 슬래브층(10), 상기 슬래브층(10) 상에 타설되어 윗층에서 발생되는 소음을 차단하는 차음층(20), 상기 차음층(20) 상에 타설되어 바닥 난방의 열 효율을 높여주는 단열층(30) 및 바닥의 표면을 평평하도록 마무리하고 난방을 위한 온수관(50)이 매설되는 마감층(40)으로 구성된다.

상술된 바와 같은 층간구조는 각 층(10, 20, 30, 40)이 목적하는 바를 실현하기 위해 일정한 두께가 요구되며, 일반적으로 상기 층간구조 전체는 20 ~ 30cm, 통상은 25cm의 두께를 갖는다.

한편, 우리나라 복층건물에서 중요시되는 층간구조의 차음 및 단열은 이론적으로 상기 층간구조의 두께가 두꺼울수록 그 효과가 커진다. 특히, 차음의 경우에는 윗층에서 발생된 소음진동이 층간구조를 매질로 하여 아래층으로 전달되는 것이므로 상기 두께가 두꺼우면 두꺼울수록 차음효과는 커진다고 볼 수 있을 것이다.

그런데, 상기 층간구조를 두껍게 하는데는 현실적으로 어려움이 있다. 즉, 건물의 고도제한 내에서 층수를 가능한 한 많이 확보해야 할 경우 상기 층간구조가 두꺼워지면 각 층의 바닥과 천장간의 간격이 좁아져서 생활에 불편을 초래할 수 있고, 심지어는 층수를 줄일 수밖에 없어 경제성이 크게 떨어지는 문제가 있는 것이다.

따라서, 상기 층간두께를 현행으로 유지하거나 더욱 좁히면서도 차음 및 단열 등에 대한 효과를 높일 수 있는 건축공법 및 건축자재가 끊임없이 연구되고 있다.

일반적으로, 우수한 성능의 차음층(20)을 이루는 글라스울ㆍ방진매트ㆍ탄화코르크ㆍ고무매트 및 발포 고무매트와 같은 건축자재들은 고가로 공급되어 평수가 큰 복층건물의 경우에는 건축비 상승에 원인이 되었다.

또한 단열층(30)의 경우에는 경량기포콘크리트를 많이 사용하나 단열 효율이 낮아 두께를 두껍게 하여야 하는 문제가 남아 있다.

상기의 문제점을 극복하기 위해 근래에는 일명 "뜬 구조"의 층간구조가 안출되어 실시되고 있다.

상기 '뜬 구조'에 대하여 도시한 도 2를 보면, 상기 "뜬 구조"란, 차음을 위해 층간구조를 이중으로 만들어 슬래브층(20)의 상부에 공간부가 형성될 수 있도록 한 것이다.

구체적으로 보면, "뜬 구조"의 층간구조는 도 1에 도시된 종래 층간구조에 슬래브층(10)의 상부에 공간부(61)를 형성하는 차음보강층(60)이 포함되었다.

상기 차음보강층(60)은 공간부의 형성과 함께 차음층(20)의 효율을 향상시키기 위해 진동을 흡수할 수 있는 완충성을 지닌 탄성재로 되며, 주로 고무재질이 활용된다. 따라서, 상기 차음보강층(60)은 차음과 방진을 위해 충분한 완충성을 가지고 있으나, 상대적으로 강도가 작아지면서 그만큼의 지지력을 상실하게 되어 상부에 시공되는 마감층(40)이 함몰, 균열, 파손 등이 일어나는 문제점이 발생될 수 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로, 층간구조의 두께에 변화를 주지 않으면서도 윗층에서 발생된 소음을 효과적으로 차단하는 층간구조를 제공함에 목적이 있다.

또한, 함몰, 균열, 파손 등이 일어나지 않는 층간구조를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 건축비를 절감하면서도 시공이 간편하고 견고한 층간구조를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

철근이 배근되며, 중공부를 갖는 다수의 차단관이 매설되는 슬래브층; 및

온수관이 매설되며, 상기 철근이 연장되어 배근되고 상기 슬래브층의 차단관 상부와 하면이 접하도록 시공되는 마감층을 포함하는 복층건물의 층간구조이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 다른 예로서 본 발명은,

철근이 배근되며, 중공부를 갖는 다수의 차단관이 매설되는 슬래브층;

상기 철근이 연장되어 배근되고 상기 슬래브층의 차단관 상부와 하면이 접하도록 시공되는 단열층; 및

상기 단열층 상부에 시공되며 온수관이 매설되는 마감층을 포함하는 복층건물의 층간구조이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 복층건물의 층간구조에 있어서, 상기 마감층까지 철근이 연장 배근되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 층간구조의 제1실시예를 도시한 단면도인 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

다수의 철근(11)이 배근되어 있고, 또한 중공부(71)를 갖는 다수의 차단관(70)이 매설되도록 타설되어 양생되어진 슬래브층(10) 및 온수관(50)이 매설되며, 상기 철근이 연장되어 배근되고 상기 슬래브층(10)의 차단관(70) 상부와 하면이 접하도록 시공되는 마감층(40)을 포함한다.

상기 슬래브층(10)은 콘크리트(시멘트, 모래, 자갈로 구성되어 있음) 또는 시멘트 몰탈(시멘트, 모래로 구성되어 있음)로 이루어질 수 있으며, 상기 마감층(40)은 시멘트 몰탈 또는 시멘트 페이스트(시멘트만으로 구성되어 있음)로 이어질 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 층간구조는 종래의 단열층과 차음층을 대신하여 상기 슬래브층(10)에 중공부(71)를 갖는 차단관(70)이 매설되어서, 상기 단열층과 차음층의 단열 및 차음기능을 대행한다.

즉 본 발명에 따른 층간구조는 중공부(71)를 갖는 차단관을 슬래브층(10)의 내부에 매설함으로써 슬래브층(10)에 차음 효과가 매우 높고 열전달율이 매우 낮은 공기층을 형성시킴으로써 슬래브층(10) 자체에 차음과 단열 효과를 갖도록 하는 것이다.

층간소음에 대한 차음문제는 앞서 기술된 바와 같이 복층건물에서 반드시 해결해야할 문제임을 밝힌 바 있으며, 종래의 차음층은 방음과 방진을 위해 진동을 흡수하여 발생된 층간 소음이 슬래브층으로 통해 아래층으로 전달되는 것을 막는 것으로서, 이를 위해 글라스울ㆍ방진매트ㆍ탄화코르크ㆍ고무매트 및 발포 고무매트 등이 널리 활용되고 있다.

또한 종래의 단열층은 난방구조를 효율적으로 활용하기 위해서는 온수관으로부터 전달되는 열이 불필요한 슬래브층으로 전도되는 것은 가능한 한 막고, 마감층으로 효율적으로 전달될 수 있도록 마감층 하부에 시공된다.

이상과 같은 종래의 단열층과 차음층을 이루기 위해서는 고가의 건축자재가 투입되어야 하며, 층간구조의 전체두께를 증가시키는 문제가 있었으나 본 발명에 따른 층간구조는 이를 일거에 해결한 것이다.

더더욱 차음과 단열의 효과를 높이기 위하여 중공부(71)가 큰 차단관(70)을 사용할 수 있도록 본 발명에 따른 층간구조는 상기 마감층(40)에 까지 철근(11)을 연장 배근하여 차단관(70)의 파손 방지 문제 상 구조체가 차단관(70)의 상부에 약 5cm 정도의 높이로 타설되어야 하는데 이 역할을 마감층(40)이 하도록 하여 차단관(70)의 상면이 단열층(30)과 거의 같은 높이까지 올라 올 수 있도록 한다. 따라서 차단관(70)이 매립되는 공간이 커져 직경이 큰 차단관(70)을 사용할 수 있게 되어 차음과 단열 효과를 상승시킬 수 있는 것이다.

상기 차단관(70)은 금속, 유리섬유강화시멘트(GRC ; Glass Fiber Reinforce Cement), 섬유강화플라스틱(FRP ; Fiber Reinforce Plastics) 등과 같이 내열성과 기계적 강도가 우수한 재질이면, 무엇이든지 사용가능하며, 그 형상 역시 도 3에는 원형으로 한정하였으나 사각, 오각 등 다양한 형상의 관을 사용하여도 무방하다.

간략히 본 발명에 따른 층간구조의 시공과정을 설명하면, 우선 건물 전체를 지지하는 기초골재에 층간구조를 시공하기 위한 슬래브층(10)을 만든다. 상기 슬래브층(10)은 철근(11)과 차단관(70)이 매설된다. 상기 차단관(70)과 철근(11)은 거푸집으로 둘러싸이고 이곳으로 콘크리트 또는 시멘트 몰탈이 타설된다. 상기 콘크리트는 양생과정을 거치면서 슬래브층(10)을 이루게 된다. 이때, 상기 철근(11)은 슬래브층(10)의 상면으로 돌출되도록 배근하며, 상기 슬래브층(10)의 높이는 차다관(70)의 상면과 거의 일치하도록 한다.

이후, 상기 돌출된 철근(11)에 온수관(50)이 엮어 고정되고, 상기 돌출된 철근(11)과 온수관(50)이 매설되도록 시멘트 몰탈 또는 시멘트 페이스트를 타설하여 양생한 후 그 표면을 평평하게 미장하면 본 발명에 따른 층간구조는 완성된다.

상술한 시공 과정에서 설명하였듯이, 온수관(50)을 고정시킬 때 마감층에 배근된 철근(11)을 이용하면 되므로 별도의 고정핀을 박을 필요가 없이 시공을 간편하게 하는 효과도 있다.

상술한 바와 같이 차단관(70)의 매립에 의한 중공부(71)를 형성시켜 차음효과를 내는 본 발명의 방식이 종래의 "뜬 구조"의 공간부(61)와 유사한 것으로 보일 수 있으나 종래의 "뜬 구조"가 가지는 문제점들, 즉 슬래브층의 변화없이 별도로 공간부를 상부에 추가시켜 전체 층간구조의 두께를 증가시키는 문제, 시공을 복잡하게 하는 문제, "뜬 구조"의 지지력 문제에서 오는 마감층의 균열, 파손, 함몰 등의 문제, 비용 증가의 문제를 본 발명의 구조는 모두 해결할 수 있는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 따른 층간구조는 슬래브층(10)에 중공부(71)를 가지는 차단관(70)을 매립함으로써 철근과 콘크리트 등의 사용량을 감소시킬 수 있어 건축 단가를 줄일 수 있으며, 또한 슬래브층(10)의 하중이 감소되고 철근의 사용시 보다 슬래브층(10)의 휨강도가 향상되어 슬래브층(10)을 지지하는 기둥의 개수를 줄일 수 있어 넓고 효율적인 사무 공간 내지 주거 공간을 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다.

이어서, 본 발명에 따른 층간구조의 제2실시예를 도시한 단면도인 도 4를 참조하여 설명하면, 도 4의 제2실시예는 바닥난방의 효율을 높이기 위한 단열층(30)이 더 포함되어 있는 층간구조이다.

상기 단열층(30)은 실질적으로 난방이 이루어지는 마감층(40)의 하부에 위치되면서 슬래브층(10)으로의 열전달을 차단한다. 이는 도 3에 따른 제1실시예에서 발생될지도 모르는 단열의 문제를 해결하기 위한 것이다.

상기 단열층(30)은 경량 기포 콘크리트, 우레탄 폼 등 단열성능이 우수한 재질로서 종래의 층간 구조에서 단열층으로 사용한 재질은 어떠한 것이든 사용가능하며,

도 4의 제2실시예의 경우, 철근(11)은 슬래브층(10)과 단열층(30)까지만 배근되게 한다. 이와 같은 경우에도 단열층(30)이 구조체 역할을 하여 슬래브층(10)의 차단관(70)의 보호에 충분하기 때문이다.

그리고, 본 발명에 따른 층간구조의 제3실시예를 도시한 단면도인 도 5를 참조하여 설명하면, 제3실시예는 앞서 기술한 제2실시예와 동일하게 단열층(30)이 더 포함되면서 층간 구조의 단열기능을 향상시킨다.

그런데, 제3실시예는 제2실시예에서 철근(11)의 연장범위가 단열층(30)에 한한 것과는 달리 마감층(40)까지 연장되어서 층간구조의 전체 강도를 높인 것이다.

또한, 본 발명에 따른 층간구조에서 차단관의 매설 형태를 보여주는 평면도인 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 차단관(70)은 슬래브층(10)의 전장에 해당되는 긴 길이의 차단관(A 참조) 또는 짧은 길이의 차단관(B 참조)을 사용할 수 있으며, 짧은 길이의 차단관을 사용하는 것이 경제적인 측면, 시공 간편성의 측면 등에서 장점을 가지고 있다.

<실시예>

도 3에 도시된 바와 같은 층간구조물을 제조하였는데, 차단관은 외경이 15cm인 철로 된 중공 파이프를 사용하였으며, 콘크리트 슬래브층의 두께는 20cm, 시멘트 몰탈 마감층의 5cm으로 하여 전체 두께는 25cm으로 하였다.

또한. 차단관의 매설 깊이는 슬래브층의 바닥으로부터 5cm 정도의 높이에 하였으며, 차단관의 최상부와 일치되는 높이까지만 슬래브층을 타설하였으며, 철근의 배근은 마감층까지 연장하였다.

<비교예>

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 층간 구조물을 제조하였는데, 전체 두께는 28cm이며, 각 층의 두께는 마감층 5cm, 경량기포콘크리트로 이루어진 단열층 5cm, 발포폴리스티렌폼(BASF사에서 제조한 상품명 Soundpor)으로 이루어진 차음층 5cm, 및 콘크리트 슬래브층 13cm이었다.

<차음 효과 실험>

상기 실시예와 비교예의 층간 구조물에 대하여 경량충격음 및 중량충격음을 발생시켜 차음 성능을 시험하였다. 경량충격음은 탭핑머쉰(Tapping Machine, 덴마크 B&K사 제품)을 이용하여 발생시켰으며, 중량충격음은 타이어 자동낙하기를 이용하여 중량 7.6kg, 공기압 40psi인 타이어를 90cm의 높이에서 낙하시켜 발생시켰다. 결과는 일본건축학회에서 정하는 기준(L 등급 곡선과 단일 평가 지수인 전체음압레벌(Overall Sound Pressure Lever, dB)에 따라 등급을 측정하였으며, 하기 표 1에 나타냈다.

	실시예	비교예
경량충격음 등급	L-45	L-60
중량 충격음 등급	L-45	L-55

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예의 경우가 종래의 비교예의 층간 구조보다 차음성능이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.

<단열 효과 시험>

동일한 실내 조건 하에서 상기 비교예와 실시예의 층간 구조물 각각을 온수 파이프에 보일러를 연결하여 45℃로 난방을 한 후에 슬래브층 바닥의 표면 온도를 측정하여 단열 효과를 시험하였다.

그 결과 실시예와 비교예 모두 18℃ 정도의 실내 온도를 보여 단열 효과가 모두 우수함을 확인할 수 있었다.

이상 상기와 같은 본 발명에 따르면 첫째, 슬래브층에 중공을 갖는 차단관을 매설함에 의해 철근, 콘크리트 등의 사용량을 감소시킬 수 있어 시공비를 절감할 수 있으며, 둘째 슬래브층 하중의 감소와 휨강도의 증가에 의하여 슬래브층을 지지하는 기둥의 개수를 감소시킬 수 있어 넓고 효율적인 주거 공간 또는 사무 공간을 갖도록 하는 시공이 가능하며, 셋째 고가의 건축자재를 투입하지 않아도 차음·방진 및 단열효율을 유지하는 효과가 있으며, 넷째, 종래의 층간구조의 두께를 유지하면서 또는 오히려 층간구조의 두께를 줄이면서도 내구력과 지지력을 강화시킬 수 있으며 종래의 "뜬 구조"와는 달리 마감층에서 발생되는 부분적인 함몰, 균열 및 파손 등의 손상을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.

도 1은 종래 층간구조를 도시한 단면도이고,

도 2는 또 다른 종래 층간구조를 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 층간구조의 제1실시예를 도시한 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 층간구조의 제2실시예를 도시한 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 층간구조의 제3실시예를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 층간구조에서 차단관의 매설 형태를 보여주는 평면도이다.

- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -

10 ; 슬래브층 20 ; 차단층

30 ; 단열층 40 ; 마감층

50 ; 온수관 60 ; 차음보강층

61 ; 공간부 70 ; 차단관

71 ; 중공부

Claims (3)

1. 철근이 배근되며, 중공부를 갖는 다수의 유리섬유강화시멘트제 차단관이 매설되되 상기 차단관의 상부가 노출되는 콘크리트 슬래브층; 및

   온수관이 매설되며, 상기 철근이 연장되어 배근되고 상기 콘크리트 슬래브층의 차단관의 노출 상부와 하면이 접하도록 시공되는 시멘트 몰탈 또는 시멘트 페이스트 마감층을 포함하는 복층건물의 층간구조.
2. 철근이 배근되며, 중공부를 갖는 다수의 유리섬유강화시멘트제 차단관이 매설되되 상기 차단관의 상부가 노출되는 콘크리트 슬래브층;;

   상기 철근이 연장되어 배근되고 상기 콘크리트 슬래브층 차단관의 노출 상부와 하면이 접하도록 시공되는 경량기포콘크리트 단열층; 및

   상기 경량기포콘크리트 단열층 상부에 시공되며 온수관이 매설되는 시멘트 몰탈 또는 시멘트 페이스트 마감층을 포함하는 복층건물의 층간구조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 마감층까지 철근이 연장 배근되는 것을 특징으로 하는 복층건물의 층간구조.