KR100531385B1 - 매립형 철골띠장과 슬래브 강막작용을 이용하여 지하외벽의 연속시공이 가능하도록 한 지하 구조물 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매립형 철골 띠장과 철골띠장을 지지하는 영구 보부재, 그리고 선타설 콘크리트 슬래브의 강막작용(Diaphragm Effect)을 이용하여 시공중 발생하는 횡토압을 지지한 상태에서 하향시공하여 기초부까지를 시공한 후 상향시공시 지하외벽을 순타의 방법으로 일체로 타설하여 지하구조물을 효과적으로 축조 가능할 뿐 아니라 지하외벽을 분리 타설함에 따라 발생할 수 있는 누수 등의 하자 또한 방지할 수 있는 매립형 철골 띠장 및 슬래브 강막작용을 이용하여 지하외벽 연속시공이 가능하도록 한 지하구조물 축조 공법에 관한 것이다.

본 발명에서 제공하는 공법의 주요내용은 지하외벽에 매립되는 철골띠장과 이를 지지하는 영구 보부재, 철골띠장과 콘크리트 타설후 바닥의 고정하중 및 시공하중을 지지하도록 설계된 철골 좌대, 보부재의 토압에 의한 축하중을 슬래브의 강막작용으로 전달하는 지하층 선타설 콘크리트 슬래브 각각의 구조적인 역할을 효과적으로 조합하여 하향시공 중의 횡토압 지지에 대한 설계를 수행함으로써, 횡토압에 저항하는 영구 보부재의 경제적인 설계를 가능하게 할 뿐만 아니라, 하향시공시 슬래브 콘크리트를 지하외벽 내측선까지만 타설하여 가설 흙막이 벽체와 본 구조체의 슬라브를 분리시킨 상태로 횡토압에 저항하도록 함으로써, 추후 기초 타설 후 상향 시공시 지하 벽체의 일체시공(순타시공)이 가능하도록 하여 기존 공법에 비해 공기 및 공사비 뿐만 아니라 시공 관리의 효율성 증대와 추후 누수 등의 하자를 획기적으로 감소시킬 수 있도록 한 지하 구조물의 시공법이다.

Description

매립형 철골띠장과 슬래브 강막작용을 이용하여 지하외벽의 연속시공이 가능하도록 한 지하 구조물 시공방법 {Construction Method of Underground Structure that Enables Continuous Retaining Wall Using Steel Wale and Diaphragm Effect of Concrete Slab}

본 발명은 건축물의 지하층 구조물을 시공하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지하층 시공을 위한 굴착이 인접 지반에 미치는 영향이 비교적 큰 도심공사나 지하철 인접 공사 또는 연약지반에서 이루어지는 공사 등에서 주로 사용되는 역타(Top-Down) 공법에 있어 지하 구조물에 대한 하향 시공시 선설치된 영구 보부재와 선타설된 콘크리트 슬래브의 강막작용(Diaphragm Effect)을 이용하여 흙막이벽으로부터 작용하는 횡토압을 효과적으로 지지할 수 있도록 함으로써 지하 외벽의 연속 시공이 가능하도록 한 개선된 지하 구조물의 구축방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 지하층을 시공하는 방법으로는 종래로부터 여러 가지의 시공법이 알려져 있으며 이를 분류하는 방식도 여러 가지가 있을 수 있지만, 이들을 지하구조물을 구축 시공하는 방향에 따라 분류하면 다음과 같이 크게 순타(順打)공법과 역타(逆打)공법으로 대별할 수 있다.

첫째로 상기 순타공법은 기존으로부터 가장 보편적으로 적용되고 있던 방식으로서, 이는 지상으로부터 흙막이벽과 함께 스트러트(strut; 버팀대), 레이커, 어스앵커, 락 볼트 등과 같은 가설 지지수단을 설치하여 상기 흙막이 벽이 붕괴되지 않게 지지된 상태로 기초 저면 레벨까지 지하 토공사를 완료한 다음 상기 가설 지지수단을 아래에서부터 해체해 나가면서 최저층부터 지상까지 구조물을 순차적으로 시공하는 공법에 해당한다.

둘째, 역타공법은 일명 탑다운(Top-Down) 공법이라고도 하는 것으로, 이는 지하 토공사를 수행해 나감과 동시에 지하층 본 구조물 공사를 병행함으로써 상기 시공된 지하층 구조물이 토공사 중에는 횡토압에 대한 버팀대의 역할을 하도록 하면서 지하 구조물을 위에서 아래 방향으로, 즉, 전술한 통상적인 순타공법과는 반대 방향으로 시공하여 내려가는 공법이다.

본 발명에서 제공하고자 하는 공법은 상기에서 설명한 방법들 중 역타공법에 있어서의 문제점을 개선하여 더욱 발전시킨 것으로, 특히 기존의 역타공법에서 나타난 단점들을 최소화하면서 경제성과 시공성을 확보함과 동시에 지하외벽의 시공에 있어서는 순타공법에 의해 연속 시공이 가능할 수 있도록 구현한 것이다.

이와 같은 본 발명과 관련하여 기존의 역타공법을 살펴 보면, 기존의 역타공법은 일반적으로 철근 콘크리트(또는 철골 철근콘크리트) 구조를 기본으로 하고 흙막이 벽체 공법으로는 슬러리 월(Slurry Wall)을 적용하여 지하 영구 구조물과 슬러리 월을 일체화 시키면서 역타 시공하는 방식에 의해 이루어지고 있었다. 이와 같은 기존의 대부분의 역타공법은 철근 콘크리트조를 기본으로 하고 있기 때문에 습식 공사를 수행하기 위한 거푸집 공사 및 이 거푸집을 지지하기 위한 동바리 내지는 행거(hanger) 공사가 수반되어야만 하였다. 따라서 동바리를 설치할 경우에는 타설 콘크리트가 경화할 때까지 동바리 해체가 불가능함에 따라 하부 굴착 공정이 지연되는 단점이 있었으며, 이에 상기와 같은 단점을 보완하기 위한 방식으로서 거푸집을 상부에 기시공된 부재에 매다는 형식의 행거를 이용한 공법이 제안된 바 있다. 하지만, 상기 공법 또한 횡방향으로의 강성 부족과 진동에 대한 저항성 부족으로 콘크리트가 경화되기 이전에 행거의 변형 및 진동에 의한 소성상태 콘크리트에 균열이 발생하는 문제점을 갖고 있었다.

한편, 상기와 같은 역타공법에 대한 또 다른 대안으로서 종래 임시 구조물로서의 흙막이벽 지지용 버팀대를 설치하지 않고 건물의 영구 구조부재인 철골보를 흙막이 벽에 대한 스트러트로 활용하는 공법(이하 '영구부재 스트러트 공법'으로 약칭)이 제안된 바 있으며, 이는 대한민국 등록특허 제0383268호(발명의 명칭: 건물의 영구 구조부재를 흙막이용 버팀대로 사용하는 지하구조물 구축방법)에서도 확인할 수 있다. 상기 공법은 지하층의 기둥과 보부재를 하향 시공시에 설치하여 이 부재들이 재래식 흙막이 공법에서의 스트러트 역할을 수행하도록 함으로써 가설 스트러트를 시공함에 따라 발생하는 터파기 공사의 시공성 저하, 가설 스트러트의 설치/해체 공정의 추가 등과 같은 단점을 보완할 수 있는 공법으로서 제안되었다.

지금까지의 영구부재 스트러트 공법의 경우 기본적으로 철골조를 근간으로 하여 적용되어 왔으며, 철골조의 기둥 및 보 부재가 기존의 스트러트 공법에 있어서의 센터파일(center pile)과 스트러트의 역할을 할 수 있도록 설계 되었다. 따라서 이 공법을 적용하기 위해서는 가설 흙막이 벽체 작용하는 횡토압을 철골조 보 부재로 전달하기 위한 띠장 역할을 하는 연결부재가 설치될 것을 요하며, 이에 상기 등록특허 제0383268호를 비롯한 기존의 영구부재 스트러트 공법에서는 상기와 같은 띠장 역할용의 연결부재로서 철근 콘크리트 테두리보(Perimeter Girder)를 시공하여 이 테두리보가 스트러트 역할을 하는 보 부재와 가설 흙막이 벽체를 연결하는 띠장으로서의 역할을 수행하도록 하고 있었다.

그러나, 상기와 같은 방식으로 이루어지는 기존의 영구부재 스트러트 공법의 경우 다음과 같은 단점을 안고 있었다.

첫째, DOWN 시공 중의 영구 보 부재는 토압에 의한 횡축력에 저항해야만 하는 바 경우에 따라 H-형강 보 부재의 광폭으로 적용하여 단면 크기를 증가시켜야 할 경우가 빈번하게 발생하며, 이는 지하층 철골 부재의 물량을 증가시키는 원인이 된다.

둘째, 영구 보 부재만으로는 각 층부의 평면적인 강성 확보 및 변형 제어 효과가 충분하지 않아 별도의 수평 브레이싱 등의 가설부재가 추가되는 경우가 발생하여 이 또한 철골 물량 증가의 원인이 되고 있었다.

셋째, 수평 보부재와 흙막이 벽과의 사이에 작용하는 횡토압을 철골조 보부재로 전달하기 위해 전술한 바와 같이 외부 테두리에 철근 콘크리트 테두리보를 설치하는 경향이 대부분이며, 이 때 발생하는 외부 테두리보의 시공이 복잡할 뿐 아니라 시공시 가설재가 많이 소요되어 공사비 측면에서 비효율적인 면이 있었다.

넷째, 테두리부에 철근 콘크리트 테두리보가 먼저 설치됨에 따라 지하 외벽은 연속 시공이 되지 못하고 분리 시공됨이 불가피하며, 이로 인하여 이음 철근의 선시공 작업 및 콘크리트 타설관의 매립공사, 철골보의 처짐을 방지하기 위한 행거 설치 공사 등과 같이 복잡한 공정이 추가되는 단점이 있는 것은 물론, 추후 지하외벽의 콘크리트 타설에 있어 테두리보가 간섭됨으로써 타설 공사가 어려워지고 콘크리트 경화 후에는 조인트 부위에 누수 등 하자가 발생할 가능성이 높다는 문제가 있었다.

이상과 같은 이유들로 인하여 기존의 영구 구조물 스트러트 공법은 당 공법이 가지고 있는 공기 단축 및 경제성 향상 등의 효과가 반감되고 있었는 바 이에 대한 개선이 절실히 요구되고 있는 실정이었다.

따라서, 본 발명은 기존의 영구 구조물을 이용한 흙막이 지지 공법의 경우 콘크리트 테두리보를 지하외벽이 접하는 테두리부에 설치하고 영구 보 부재가 테두리보를 지지함으로써 보 부재의 물량 증가가 발생하는 비경제성이 있었던 점에 대하여 슬래브 콘크리트를 선타설함에 따라 슬래브 강막작용에 의해 보 부재의 축력을 전이시킴으로써 보 부재의 물량을 저감시킬 수 있도록 함과 동시에, 아울러 지하외벽에 매립되는 매립형 철골띠장을 사용하고 하향 시공시 슬래브 콘크리트를 타설함에 있어 지하외벽선까지만 타설하여 가설 흙막이 벽체와 본 구조체의 슬래브를 분리시킨 상태로 함으로써 추후 기초 타설 후 상향 시공시 지하 벽체의 일체 시공(순타시공)이 가능하도록 하여 기존 공법에 비해 공기 및 공사비를 대폭 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 누수 하자 등의 우려를 낮출 수 있으며 시공성 및 품질은 획기적으로 향상시킬 수 있는 지하 구조물 구축 공법을 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명에서 제공하는 지하 구조물 시공방법은, 흙막이용 가설 스트러트를 설치하지 않고 건물의 영구 구조부재를 흙막이 벽체에 대한 버팀대로서 활용하는 지하 구조물 구축 공법에 있어서, (a) 통상의 방법에 의해 지중에 가설 흙막이 벽체를 구축하는 단계; (b) 건축물의 본 기둥이 설치되어야 할 위치에 철골기둥을 지상으로부터 수직으로 박아 설치하고 상기 철골기둥의 하단에 기초부를 형성시키는 단계; (c) 상기 가설 흙막이 벽체의 내측을 소정 깊이로 굴토하여 터파기 작업을 수행하고 상기 터파기 작업에 의해 노출된 가설 흙막이 벽체의 측면에 철골좌대를 설치하는 단계; (d) 상기 철골좌대의 상부에 매립형 철골띠장을 수평으로 설치하고, 상기 내부 수평보의 단부를 상기 매립형 철골띠장의 측면에 일체로 접합하는 단계; (e) 건축물의 본 보부재가 설치되어야 할 위치에 내부 수평보를 설치하는 단계; (f) 상기 (e)단계에서 설치된 내부 수평보의 상부에 콘크리트 슬래브를 타설 시공하되, 상기 콘크리트 슬래브는 그 외곽 경계선이 이후 시공될 지하 외벽의 내측면 경계선보다 최소한 일치하거나 더욱 내측으로 위치할 수 있도록 상기 가설 흙막이 벽체로부터 소정 거리만큼을 제외하고 타설 시공하는 단계; (g) 상기 (c)단계에서 (f)단계의 공정을 기초 레벨까지 반복하여 수행하는 단계; 및, (h) 상기 가설 흙막이 벽체의 내측으로 지하외벽을 지상까지 연속적으로 타설하여 지하외벽을 구축 시공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술 구성상의 특징으로 한다.

이 때, 상기와 같은 본 발명의 시공 방법은 철골띠장으로부터 토압을 직접 전달받은 수평 보부재의 축력을 슬래브의 강막작용에 의해 전이시킬 수 있도록 보 부재와 슬래브 접합부에 스터드 볼트를 설치하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 지하 구조물 시공방법에 대하여 첨부한 도면을 참조로 하여 그 진행되는 순서에 따라 상세히 설명한다. 도1a 내지 도1h는 본 발명에 따른 지하 구조물 시공방법에 의해 지하층을 시공함에 있어 그 단계별 시공 상태들을 도시한 도면으로서 상기 도1a 내지 도1h를 중심으로 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

[제1공정] - 가설 흙막이 공사 (도1a 참조)

먼저, 설계에 따라 지하 구조물이 형성될 외곽 경계선을 감안하여 지중에 가설 흙막이 벽체(100)를 구축한다. 상기 가설 흙막이 벽체는 주지하는 바와 같이 지하 터파기 시 주위 토사가 붕괴하는 것을 방지하기 위하여 지하층의 외부 경계측에 설치되는 구조물을 말하는 것으로, 본 발명에 있어서 이와 같은 흙막이 벽체는 CIP, SCW, 슬러리 월, 토류판 등과 같이 기존에 알려진 일반적인 가설 흙막이 공법 중에서 현장 상황에 맞추어 적절한 공법을 선정하여 실시할 수 있다. 도1a는 상기와 같이 가설 흙막이 공사를 수행하여 가설 흙막이 벽체(100)가 설치된 상태를 도시한 것이다.

[제2공정] - 지하 본 기둥 설치 단계 (도1b 참조)

다음으로는, 건축물의 평면 설계상 본 구조체로서의 기둥이 설치되어야 할 위치에 철골기둥(220)을 지상으로부터 수직으로 박아 설치한 다음, 상기와 같이 설치된 철골기둥(220)의 하단에 기초부(225)를 형성시킨다. 본 발명에 있어서 상기 기둥철골(220)은 지하층 시공 중에는 흙막이를 지지하는 내부 수평보(240; 도1b에는 도시되지 않음)가 연결되어 토압을 저항하는 센터파일로서의 역할을 할 뿐 아니라, 지하 공사가 완료된 후에는 상부로부터의 축력을 기초로 전달하는 건물 본 구조체인 기둥으로서의 역할을 하게 된다.

상기와 같이 설치된 기둥철골(220)의 하단에는 상부 구조물로부터의 하중을 지반으로 전달할 수 있도록 기초부(225)를 형성시키며, 이 때, 상기 기초부(225)의 형성 방법으로는 탑다운 공법에 있어 가설 또는 영구 기둥에 대한 파일 기초 공법으로서 널리 적용되고 있는 R.C.D(Reverse Circulation Drill) 공법이나 P.R.D(Percusion Rotary Drill) 공법 등이 바람직하게 적용될 수 있다.

[제3공정] - 1차 굴토 및 철골띠장 지지용 철골좌대 설치 (도1c 참조.)

상기와 같이 지중에 가설 흙막이 벽체(100)와 철골기둥(220)이 설치된 다음에는 상기 가설 흙막이 벽체(100)의 내측 토사에 대하여 1차 터파기를 수행한다. 이 때, 상기 1차 터파기 깊이는 지상1층 바닥 수평보 및 후술하는 매립형 철골띠장(400)을 설치하기에 적당한 깊이로 굴착하며, 이와 같이 1차 터파기가 완료되면, 상기 가설 흙막이 벽체(100)의 노출된 측면에 철골좌대(300)를 부착 설치한다. 상기 철골좌대(300)는 이후의 공정에서 그 위에 설치될 매립형 철골띠장(400)을 지지하고 슬래브 콘크리트 타설 후 바닥의 고정하중 및 시공하중까지를 지지할 수 있도록 충분히 견고하게 설치한다. 이와 같은 철골좌대(300)의 형태는 예컨대 도2에 도시된 것과 같이 T형강과 앵글을 용접하여 구성할 수 있으나 반드시 이와 같은 형태로만 한정되는 것은 아니며 이외에도 다양한 형태로 제작하는 것이 가능하다.

[제4공정]- 매립형 철골띠장의 설치 (도1d 참조.)

상기 제3공정의 결과 가설 흙막이 벽체(100)의 측면에 철골좌대(300)가 설치되면, 상기 설치된 철골좌대(300)의 상부에 매립형 철골띠장(400)을 수평으로 설치한다. 여기서 상기 매립형 철골띠장(400)은 통상의 H-형강을 사용하여 구성할 수 있으며, 그 구체적인 사이즈 및 정확한 설치 위치는 지하외벽 철근과의 간섭 및 피복두께를 고려하여 적절하게 정한다.

여기서, 상기 매립형 철골띠장(400)은 일반적인 띠장과는 달리 횡토압과 설치 바닥의 고정하중과 적재하중에 의해 양방향 모멘트를 동시에 받게 되는 부재이므로 일반 가설 부재와는 달리 비교적 정밀한 시공이 요구된다. 도2는 상기 매립형 철골띠장(400)이 설치된 부위를 상세하게 도시한 도면으로서, 상기 도면에 도시된 바와 같이 상기 매립형 철골띠장(400)은 하나의 라인으로 설치될 수도 있지만 토압 조건에 따라 상하 2개 이상의 복수 라인으로 설치될 수도 있다.(도1d는 2개 라인으로 설치한 예를 기준으로 도시하고 있다.) 아울러, 상기 매립형 철골띠장(400)에는 도2에 도시된 바와 같이 콘크리트의 밀실한 타설을 위해 일정 간격으로 이를 상하로 관통하는 관통공(410)을 더 형성할 수 있으며, 이 밖에도 하니컴 보 역시 적용이 가능하다.

[제5공정] - 내부 수평보의 설치 (도1e 참조)

본 단계는 건축물의 본 보부재가 설치되어야 할 위치에 영구 부재인 내부 수평보(240)를 설치하는 단계이다. 상기 공정들에 의해 매립형 철골띠장(400)과 기둥철골(220)이 설치된 다음에는 본 설치용 내부 수평보(240)들을 평면 설계에 맞추어 해당 위치에 조립 설치한다. 이 내부 수평보(240)는 지하층의 시공 중에는 흙막이 벽체(100)로부터 가해지는 토압을 지지하는 스트러트와 같은 역할을 하며 지하 공사의 완료 후에는 본 구조물로서 영구히 존치된다는 점에서 전술한 기둥철골(220)에서와 유사한 성질을 갖는다.

상기 내부 수평보(240)들 중 매립형 철골띠장(400)과 기둥철골(경우에 따라서는 거더) 사이를 연결하도록 설치되는 내부 수평보의 경우, 즉, 상기 매립형 철골띠장(400)과 평면상 수직으로 연결되는 외곽측 내부 수평보의 경우 횡토압에 대해 철골띠장(400)의 버팀 지지대(스트러트)의 역할을 하는 것인 바, 이들 보부재의 경우에는 축력 전달을 원활하게 할 수 있도록 강접합시키는 것이 바람직하다. 도3은 상기 매입형 철골띠장(400)과 내부 수평보(240)가 접합되는 부위에 대한 상세를 예시한 도면으로서, 상기 도시된 예의 경우 철골띠장(400)에 부착된 연결판(420)을 통해 내부 수평보(240)와 연결하되, 상기 연결판(320)과 내부 수평보(240)는 볼트 접합한 뒤 연결판(420)의 주변부를 모살 용접하였으며 이와 더불어 내부 수평보(240)의 상,하 플랜지를 철골띠장(400)에 용접하여 고정한 예를 보여주고 있다.

[제6공정] - 슬래브 콘크리트의 타설 (도1f 참조)

상기와 같이 설치된 내부 수평보의 상부에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 슬래브(500)를 형성한다. 본 발명은 매입형 철골띠장과 이에 연결된 보 부재를 통해 전달되는 횡토압을 슬래브의 강막작용에 의해 지지되도록 함을 그 핵심적인 기술 개념으로 하고 있는 바, 본 단계의 경우 통상적인 영구부재 스트러트 공법과 구별되는 본 발명에 있어서의 가장 특징적인 단계 중의 하나라고 할 수 있다. 즉, 기존의 일반적인 영구부재 스트러트 공법의 경우 일단 지하 기초 레벨까지 전 깊이에 걸쳐 굴토 작업을 완료한 다음 후속 공정으로서 슬래브 콘크리트를 아래층부터 타설해 올라오는 방식이 보편적이었으나 본 발명의 경우 슬래브 콘크리트를 미리 타설하여 이 슬래브 콘크리트의 강막작용(Diaphragm Effect)에 의해 토압을 더욱 효과적으로 지지할 수 있도록 하고 있는 것이다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 슬래브 콘크리트는 당해 층의 전체 면적에 대해 타설 시공되는 것이 아니라, 외곽 가장자리 부분은 남겨 두고 타설하여 콘크리트 슬래브(500)의 외곽 경계선이 가설 흙막이 벽체로부터 소정 거리 이격된 상태로 형성되도록 한다는 점에서 또 다른 특징을 가진다. 이 때 상기와 같은 방식에 따라 슬래브 콘크리트를 타설함에 있어서는 도4의 도시로부터 알 수 있는 바와 같이 그 외곽 경계부가 이후 시공될 지하 외벽의 내측 경계선(도시에서는 점선으로 표시)과 대략 일치하거나 더 안쪽으로 위치할 수 있도록 타설 시공되도록 한다. 이와 같이 구성한 이유는 이후의 지하외벽 시공시에 본 발명의 주요 목적의 하나인 지하외벽의 연속시공이 가능할 수 있게 하기 위한 것으로서, 이러한 본 발명에 따르면 콘크리트 슬래브(500)와 철골띠장(400)의 사이에 일정한 이격 공간이 형성되어 있음으로써 종래 공법에서와 같은 지하 외벽이 테두리보등에 의해 단절됨이 없이 순타공법에 의한 연속적인 시공이 가능하게 되는 것이다.

아울러, 본 발명은 상기와 같이 슬래브 콘크리트를 미리 타설함으로써 토압에 의한 축력을 받는 내부 수평보(240)들을 상호 연결 구속시키고 있는 바, 이로써 외부로부터 가해지는 토압을 슬래브의 강막작용에 의해 분산시킬 수 있으므로 기존 공법에 비해 토압에 대한 저항력을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 나타난다. 즉, 본 발명의 토압 저항 메커니즘을 도시한 도5로부터 알 수 있는 바와 같이 외부로부터의 토압은 일차적으로 흙막이 벽체(100)에 전해지며, 이 토압은 흙막이 벽체(100)와 연결되어 휨저항을 받는 철골띠장(400)을 거쳐 내부 수평보(240)로 전달되게 된다.

이 때, 콘크리트 슬래브(500)가 타설되어 있지 않은 종래의 일반적인 영구부재 스트러트 공법의 경우에는 띠장으로부터 가해지는 토압이 길이 부재인 보 부재들만에 의해 지지되도록 하고 있는 바 이는 단면적에 비해 길이가 긴 보 부재들이 좌굴을 일으킬 염려가 있는 등 구조적으로 불안정한 문제가 있었다. 이에 비해 본 발명의 경우 전술한 바와 같이 내부 수평보(240)의 상부에 타설된 콘크리트 슬래브(500)로 인하여 철골띠장(400)으로부터 전해진 하중이 콘크리트 슬래브로 전이됨과 동시에 각 내부 수평보 부재들이 일체적으로 거동하게 되는 바(슬래브의 강막작용), 이러한 본 발명의 경우 전술한 일반적인 공법에 비해 그 토압에 대한 저항력이 월등히 향상되는 효과를 가져오게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 슬래브의 강막작용에 의해 보 부재로 전달되는 축력을 전이시키기 위해서는 콘크리트 슬래브(500)와 보 부재(240)가 일체화될 수 있도록 보 부재(240)의 상부에 적절한 전단저항 연결재(Shear Connector)를 설치하는 것이 필요할 것으로, 이와 같은 전단저항 연결재로는 스터드 볼트(245)가 가장 바람직하게 사용될 수 있을 것이다. 이 때, 본 발명에서 목적하는 슬래브의 강막작용이 원활히 발휘될 수 있기 위해서는 충분한 내력의 스터드 볼트를 산정하여 적절한 구간 내에 설치하여야 할 것이 특히 요구된다고 할 수 있다.

[제7공정] - 하부층 바닥 굴토 및 반복 공정의 실시

상기에서 설명한 것과 같은 공정들을 거쳐 지상층 바닥 레벨에 대한 시공이 완료된 다음에는 하부 지하층의 시공을 위해 바닥 저면에 대한 굴토 작업을 수행하고 전술한 철골좌대의 설치 내지 슬래브 콘크리트 타설과 같은 공정들을 기초 레벨에 이르기까지 반복적으로 수행한다. 이와 같은 반복 시공의 결과 지하층 전층에 대한 구조물이 시공된 상태를 도시한 것이 도1g이다.

[제8공정] - 지하외벽의 연속타설 (도1h 참조)

상기와 같이 기초 레벨까지 지하층 전층에 대한 구조물의 시공이 완료되면 지하외벽(600)을 아래에서부터 지상까지 상향시공(순타시공)하며, 상기 지하외벽 공사와 병행하여 코아 옹벽, 기둥부 SRC 시공 등을 실시한다. 이 때, 전술한 각 공정들에 의해 콘크리트 슬래브(500)의 외곽 경계부가 지하외벽 예정면까지만 선시공된 상태이므로 상기 지하외벽을 타설 시공함에 있어 각 층 슬래브 레벨에서 단절됨이 없이 연속 시공이 가능하게 된다. 한편, 도1h에 있어 미설명 식별부호 710, 720은 통상적인 기초바닥 콘크리트(710)와 버림 콘크리트(720)를 나타낸 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 본 발명에 따르면, 지하 외벽 단면 내에 설치되는 철골 띠장과 스트러트 역할의 영구 수평 보부재 그리고 슬래브의 강막작용 효과를 효율적으로 조합하여 지하 외벽의 연속시공을 가능하게 함으로써 기존 공법의 적용시 문제점으로 대두되었던 지지 영구 보부재의 물량이 증가되는 비경제성 문제, 기존 콘크리트 띠장을 시공함에 따른 공사의 복잡성, 가설재의 과다 사용, 벽체와 연결부의 연결용 철근 시공의 복잡성, 이에 따른 공기 증가 등에 따라 발생하는 경제성, 공기 단축 및 공사의 효율성 면에서의 문제점들을 동시에 해결할 수 있으며, 아울러 추후 지하 외벽을 분리 시공함에 따라 발생될 수 있는 누수 등의 문제 또한 동시 해결이 가능하게 되는 효과를 얻을 수 있다.

도1a 내지 도1h는 본 발명에 따른 지하 구조물 시공방법에 의해 지하층을 시공함에 있어 단계별 시공 상태를 도시한 도면이다.

도2는 본 발명에서의 매립형 철골띠장이 설치된 부위를 상세하게 도시한 도면이다.

도3은 본 발명에서의 매입헝 철골띠장과 내부 철골보가 접합되는 부위에 대한 상세를 예시한 도면이다.

도4는 본 발명에서의 콘크리트 슬래브가 타설된 상태를 도시한 평면도 및 이의 측단면도이다.

도5는 본 발명의 토압 저항 메커니즘을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 가설 흙막이 벽체 220 : 철골기둥

240 : 내부 수평보 245 : 스터드 볼트

300 : 철골좌대 400 : 매립형 철골띠장

500 : 콘크리트 슬래브 600 : 지하외벽

Claims (3)

1. 흙막이용 가설 스트러트를 설치하지 않고 건물의 영구 구조부재를 흙막이 벽체에 대한 버팀대로서 활용하는 지하 구조물 구축 공법에 있어서,

   (a) 통상의 방법에 의해 지중에 가설 흙막이 벽체를 구축하는 단계;

   (b) 건축물의 본 기둥이 설치되어야 할 위치에 철골기둥을 지상으로부터 수직으로 박아 설치하고 상기 철골기둥의 하단에 기초부를 형성시키는 단계;

   (c) 상기 가설 흙막이 벽체의 내측을 소정 깊이로 굴토하여 터파기 작업을 수행하고 상기 터파기 작업에 의해 노출된 가설 흙막이 벽체의 측면에 철골좌대를 설치하는 단계;

   (d) 상기 철골좌대의 상부에 매립형 철골띠장을 수평으로 설치하는 단계;

   (e) 건축물의 본 보부재가 설치되어야 할 위치에 내부 수평보를 설치하고, 상기 내부 수평보의 단부를 상기 매립형 철골띠장의 측면에 일체로 접합하는 단계;

   (f) 상기 (e)단계에서 설치된 내부 수평보의 상부에 콘크리트 슬래브를 타설 시공하되, 상기 콘크리트 슬래브는 그 외곽 경계선이 이후 시공될 지하 외벽의 내측면 경계선보다 최소한 일치하거나 더욱 내측으로 위치할 수 있도록 상기 가설 흙막이 벽체로부터 소정 거리만큼을 제외하고 타설 시공하는 단계;

   (g) 상기 (c)단계에서 (f)단계의 공정을 기초 레벨까지 반복하여 수행하는 단계; 및,

   (h) 상기 가설 흙막이 벽체의 내측으로 지하외벽을 지상까지 연속적으로 타설하여 지하외벽을 구축 시공하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 매립형 철골띠장과 슬래브 강막작용을 이용하여 지하외벽의 연속시공이 가능하도록 한 지하 구조물 시공방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (e)단계에서 내부 수평보를 설치한 다음, 상기 내부 수평보의 상부에 스터드 볼트를 부착 설치하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 철골띠장과 슬래브 강막작용을 이용하여 지하외벽의 연속시공이 가능하도록 한 지하 구조물 시공방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 매립형 철골띠장에는 상하로 관통하는 관통공이 소정 간격으로 다수개가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 매립형 철골띠장과 슬래브 강막작용을 이용하여 지하외벽의 연속시공이 가능하도록 한 지하 구조물 시공방법.