KR101284235B1 - 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 건축물의 증축 리모델링 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 건축물에 하중 부담을 적게 주거나 주지 않고 사용성을 유지하면서 수직 및 수평방향으로의 증축 리모델링 공사를 수행할 수 있는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 기존 건축물을 수직 및 수평으로 중축하는 리모델링 방법에 있어서, (A) 기존 건축물을 수평으로 확장하는 수평 증축 부분과 수직으로 확장하는 수직 증축 부분의 골조를 시공하고 지붕충에 트러스를 설치하되, 트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최하단 기둥은 기존 건축물의 최상층에서 이격되도록 설치하고, 트러스의 고정단부에 접합되는 기둥 중 기존 건축물의 최상층 바로 윗층의 수직 증축 부분에 설치된 최외곽 기둥에 그 기둥의 길이를 줄여 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분을 치올리는 제1 처짐제어장치를 설치하는 단계; (B) 지붕층 트러스를 포함하여 수평 및 수직 증축 부분의 골조가 완성된 후 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분의 자중에 의한 처짐에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올리는 단계; (C) 수평 및 수직 부분의 골조에 슬래브 콘크리트를 타설하고 마감공사를 시공하는 단계; 및 (D) 슬래브 콘크리트 타설 및 마감공사로 인해 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분에 발생하는 처짐에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 재차 치올리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법이 제공된다.

Description

증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법{Remodeling method of existing building using cantilever truss roof}

본 발명은 기존 건축물의 증축 리모델링 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본래의 건축물에 하중 부담을 적게 주거나 주지 않고 사용성을 유지하면서 수직 및 수평방향으로의 증축 리모델링 공사를 수행할 수 있는 건축물의 증축 리모델링 방법에 관한 것이다.

건축물의 리모델링은 노후 건축물의 증가와 새로운 공간 및 기능에 대한 필요로 인하여 계속적으로 증가하고 있다. 주로 사무소 및 근린생활 시설로 사용되는 중저층 건축물이 수직 및 수평 증축과 함께 리모델링되고 있다.

수직 및 수평증축은 모두 건축물의 기존 구조체에 하중을 증가시키는 요소로 작용한다. 하중은 고정하중, 적재하중에 의한 연직하중이 있고 건물의 중량증가 및 층수증가와 관련한 지진하중이 있다. 이들 하중의 증가는 이를 지지하는 구조부재인 기둥, 벽체 및 기초의 보강을 필요로 한다. 나아가 구조부재의 보강 공사를 진행하는 도중에는 건축물 내부를 사용할 수 없는 문제가 있다.

이러한 종래 건축물의 수직 및 수평증축 리모델링시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위한 배경기술로 대한민국 특허 제10-0575057호(특허문헌 1)가 있다.

상기 배경기술은 캔틸레버 트러스 구조물을 수직 증축부에 설치하고 캔틸레버 자유단 지지부에 제거 가능한 가설 밑판을 미리 설치한 후 공사 단계별로 제거함으로써 본래 건축물의 기둥 및 기초가 받을 수 있는 하중 범위 내에서 증축 리모델링 공사를 수행할 수 있는 방법을 제시하고 있다.

상기 배경기술에 따르면 본래 건축물의 기둥 및 기초의 보강을 최소화하면서 수직 증축이 가능하고 증축 공사 중에도 건축물의 계속적인 사용이 가능하며 기둥 및 기초 보강에 따른 보강 공사비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 반면에 가설 밑판을 제거하기 위하여 가설 밑판에 가해지는 하중 이상을 들어올려야만 가설 밑판을 제거할 수 있고, 가설 밑판은 일정한 두께를 가지므로 제거하는 가설 밑판의 두께만큼만 기둥을 하강시킬 수 있으므로 정밀 제어가 불가능하며, 용도변경이나 추가하중이 발행할 경우 본래 건축물에 가해지는 하중 제어가 불가능하다는 단점이 있다.

본 발명은 종래 건축물의 수직 및/또는 수평증축 리모델링시 발생하는 제반 문제점을 해소하고 상기 배경기술이 가지는 장점을 살리면서 단점을 해소하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

특허등록 제0575057호

본 발명의 목적은 본래의 건축물에 하중 부담을 적게 주거나 주지 않고 사용성을 유지하면서 수직 및 수평방향으로의 증축 리모델링 공사를 수행할 수 있는 건축물의 증축 리모델링 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조체에 가해지는 하중에 따라 계산된 해석 결과를 토대로 하중을 가하기 전후 원하는 시점에 구조적 안정성을 극대화 하기위해 원하는 크기 만큼 구조체의 형태에 변형을 줄 수 있으므로 가설 밑판을 제거하는 번거로움이나 사용부재를 선 변형하여 어렵게 설치하는 번거로움을 해소할 수 있는 본래 건축물의 증축 리모델링 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용도 변경에 따른 하중조건 변화에 능동적으로 대응할 수 있는 본래 건축물의 증축 리모델링 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,

본래의 건축물을 수직 및 수평으로 중축하는 리모델링 방법에 있어서,

(A) 본래의 건축물을 수평으로 확장하는 수평 증축 부분과 수직으로 확장하는 수직 증축 부분의 골조를 시공하고 지붕충에 트러스를 설치하되, 트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최하단 기둥은 기존 건축물의 최상층에서 이격되도록 설치하고, 트러스의 고정단부에 접합되는 기둥 중 기존 건축물의 최상층 바로 윗층의 수직 증축 부분에 설치된 최외곽 기둥에 그 기둥의 길이를 줄여 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분을 치올리는 제1 처짐제어장치를 설치하는 단계;

(B) 지붕층 트러스를 포함하여 수평 및 수직 증축 부분의 골조가 완성된 후 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분의 자중에 의한 처짐에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올리는 단계;

(C) 수평 및 수직 부분의 골조에 슬래브 콘크리트를 타설하고 마감공사를 시공하는 단계; 및

(D) 슬래브 콘크리트 타설 및 마감공사로 인해 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분에 발생하는 처짐에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 재차 치올리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 본래 건축물의 증축 리모델링 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면,

본래의 건축물을 수직 및 수평으로 중축하는 리모델링 방법에 있어서,

(a) 기존 건축물을 수평으로 확장하는 수평 증축 부분과 수직으로 확장하는 수직 증축 부분의 골조를 시공하고 지붕충에 트러스를 설치하되, 트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최하단 기둥은 기존 건축물의 최상층에서 이격되도록 설치하고, 트러스의 고정단부에 접합되는 기둥 중 기존 건축물의 최상층 바로 윗층의 수직 증축 부분에 설치된 최외곽 기둥에 그 기둥의 길이를 줄여 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분을 치올리는 제1 처짐제어장치를 설치하는 단계;

(b) 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분의 자중에 의한 처짐량 및 슬래브 콘크리트 타설과 마감공사로 인한 하중에 의한 처짐량에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올리는 단계; 및

(c) 수평 및 수직 부분의 골조에 슬래브 콘크리트를 타설하고 마감공사를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 본래 건축물의 증축 리모델링 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면,

트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최상단 기둥에 그 기둥의 길이를 줄이는 제2 처짐제어장치를 설치하는 단계를 더 포함하고,

슬래브 콘크리트 타설 후의 하중을 포함하여 설계된 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분의 처짐이 구조계산에 의해 처짐량보다 클 경우 제2 처짐제어장치를 작동시켜 처짐량을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면,

제1, 2 처짐제어장치는,

분절된 기둥의 하부 기둥에 설치된 하부 플레이트;

상부 기둥에 설치된 상부 플레이트;

하부 플레이트의 상면에 결합된 하부 케이싱;

상부 플레이트의 하면에 결합되고 하부 케이싱이 내부로 삽입되는 상부 케이싱;

하부 케이싱의 바닥면에 고정된 제1 고정너트 수용채널;

상부 케이싱의 바닥면에 고정된 고정블럭 수용채널;

제1 고정너트 수용채널과 고정블럭 수용채널을 수직으로 관통하는 길이조정볼트;

제1 고정너트 수용채널에 위치하여 길이조정볼트의 하단에 체결되는 제1 고정너트;

고정블럭 수용채널에 위치하여 길이조정볼트가 체결되는 고정블럭;

고정블럭의 위쪽에서 길이조정볼트에 체결되는 제2 고정너트;

하부 케이싱의 양쪽 측면에 결합되는 가이드볼트;

각 가이드볼트에 체결되는 제3 고정너트;

상하부 플레이트와 상하부 케이싱을 관통하는 복수의 체결볼트; 및

상하부 플레이트의 외측에서 체결볼트의 상하단에 각각 체결되는 복수의 제4, 5 고정너트를 포함하며,

길이조정볼트에 의해 분절된 상하부 기둥의 간격이 줄어드는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면,

제1, 2 처짐제어장치는,

분절된 기둥의 하부 기둥에 고정된 하부 플레이트;

상부 기둥에 고정된 상부 플레이트;

하부 플레이트의 상면에 결합된 하부 박스 케이싱;

상부 플레이트의 하면에 결합되고 하부 박스 케이싱이 내부로 삽입되는 상부 박스 케이싱;

상부 박스 케이싱의 바닥면에 고정된 유압 실린더 수용 케이싱;

유압 실린더 수용 케이싱에 수용되는 유압 실린더;

유압 실린더를 관통하여 일단이 하부 박스 케이싱 바닥면에 용접 고정되는 길이조절볼트;

유압 실린더를 관통하여 노출된 길이조절볼트의 타단에 결합되는 제2 고정너트;

하부 박스 케이싱의 측면에 결합되는 복수의 가이드볼트;

각 가이드볼트에 체결되는 제3 고정너트;

상하부 플레이트와 상하부 박스 케이싱을 관통하는 복수의 체결볼트; 및

상하부 플레이트의 외측에서 체결볼트의 상하단에 각각 체결되는 복수의 제4, 5 고정너트를 포함하며,

유압 실린더의 동작에 의해 분절된 상하부 기둥의 간격이 줄어드는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 기존 건축물에 하중 부담을 적게 주거나 주지 않고 사용성을 유지하면서 수직 및 수평방향으로의 증축 리모델링 공사를 수행할 수 있다. 또한 수직 증축 부분에 시공단계별로 가해지는 하중에 따라 계산된 해석 결과를 토대로 하중을 가하기 전후 원하는 시점에 원하는 크기 만큼 변형을 줄 수 있으므로 가설 밑판을 제거하는 번거로움을 해소할 수 있다. 또한 증축 부분의 용도 변경에 따른 하중조건 변화에 능동적으로 대응할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법에 의해 증축된 건축물의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법의 각 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 처짐제어장치의 일 실시예를 나타낸 것으로 도 3a는 분해사시도이고 도 3b는 결합된 상태의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 처짐제어장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로 도 4a는 분해사시도이고 도 4b는 결합된 상태의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법의 각 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법에 의해 증축된 건축물의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에서 빗금 친 부분은 기존 건축물을 나타내고 빗금을 치지 않는 부분은 증축된 부분을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 리모델링 방법은 기존 건축물을 철골 모멘트 골조를 이용해 수평 및 수직으로 증축하는 방법을 제안하며 수직 증축부의 지붕층은 캔틸레버 트러스 형식을 가진다.

수평 증축 부분을 기존 건축물과 독립된 철골 모멘트 골조로 구성함으로써 리모델링 공사 중에도 기존 건축물의 사용에 지장을 주지 않으며 구조적으로 기존 건축물에 대한 하중 증가를 최소화할 수 있고 또한 수직 증축부의 지붕층을 캔틸레버 트러스 형식으로 구성함에 따라 캔틸레버 트러스로 구성된 지붕층 아래의 수직 증축 부분이 캔틸레버 트러스에 의해 지지되는 구조가 되므로 기존 건축물에 하중 부담을 적게 주거나 주지 않게 된다.

즉, 본 발명에 따르면 수평 증축 부분과 수평 증축 부분에서 연장된 수직 증축 부분은 트러스 형식의 지붕층을 지지하는 수직부재가 되고 트러스 형식의 지붕층은 수직부재에 의해 지지되는 캔틸레버 구조가 되며 지붕층 아래의 수직 증축 부분은 트러스 형식의 지붕층에 매달린 구조가 되는데 수직 증축부의 높이 및 용도가 결정되면 그에 대응하여 수평 및 수직 증축 부분의 골조를 이루는 부재를 적절히 설계함으로써 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분의 처짐을 일정한 한도로 제어할 수 있다.

특히 수직 증축부로 인한 기존 건축물의 하중 증가를 최소화하기 위해 지붕층을 캔틸레버 트러스 형식으로 구성함과 동시에 추가로 캔틸레버 트러스의 고정단부에 결합되는 기둥 및 자유단부에 결합되는 기둥에 제1, 2 처짐제어장치(10,20)를 설치하여 수직 증축 부분의 처짐을 제어함으로써 시공단계별로 기존 건축물에 가해질 수 있는 하중 증가를 억제할 수 있고 또한 설계하중을 초과하거나 수직 증축부분의 용도 변경에 따른 추가하중에 능동적으로 대응할 수 있게 된다.

제1, 2 처짐제어장치(10,20)는 캔틸레버 트러스의 자유단부 및 고정단부에 결합되는 각 기둥에 설치되어 기둥의 길이를 임의로 조절함으로써 캔틸레버 트러스의 처짐을 제어하는 것으로서 상세한 기술 구성에 대해서는 후술한다.

도 2는 본 발명에 따른 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법의 각 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

아래에서는 이들 도면을 참조하여 본 발명에 따른 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법의 각 단계를 상세하게 설명한다.

< 증축부 골조 시공 단계 >

먼저, 도 2(a)에 도시된 것처럼 수평 및 수직 증축 부분의 골조를 시공한다. 증축 부분의 골조는 기존 건축물과 독립하여 철골 모멘트 골조로 시공한다. 철골 모멘트 골조란 철골 기둥과 철골 보가 강결합된 골조를 의미하여 철골 모멘트 골조를 시공하는 방법은 이 분야에 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 증축 부분의 지붕층은 트러스 형식이 되며 일단부(고정단부)는 수평 증축 부분에서 연장된 수직 증축 부분의 기둥에 접합되고 타단부(자유단부)는 기존 건축물의 최상층에서 연장된 기둥에 접합된다. 이때, 기존 건축물의 최상층에서 연장된 기둥 즉, 트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최하단 기둥(31)은 기존 건축물의 최상층에서 이격되도록 설치된다. 'd1'은 이격거리를 나타낸다. 따라서 지붕층을 구성하는 트러스는 캔틸레버 구조가 되며 지붕층의 아래 층들은 모두 지붕층에 매달린 구조가 되므로 수직 증축부가 기존 건축물에 하중으로 작용하는 것을 최소화하거나 방지할 수 있다.

한편, 트러스 형식으로 된 지붕층을 지지하는 수평 증축 부분에서 연장된 수직 증축 부분에 설치된 기둥 즉, 트러스의 고정단부에 접합되는 기둥 중 기존 건축물의 최상층 바로 윗층의 수직 증축 부분에 설치된 최외곽 기둥(32)에는 제1 처짐제어장치(10)가 설치되고, 트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최상단 기둥(33)에는 제2 처짐제어장치(20)가 설치될 수 있다. 제1 처짐제어장치(10)는 시공단계별로 수직 증축 부분에 발생하는 처짐을 제어하기 위한 것이고 제2 처짐제어장치(20)는 설계 처짐량과 다르거나 추가 하중에 의한 처짐에 능동적으로 대응하기 위한 것이다. 처짐제어장치의 구체적인 구성은 아래에서 설명한다.

< 수직 증축 부분의 1차 치올림 >

도 2(b)에서와 같이 철골 모멘트 골조의 시공이 완료되면 트러스 지붕층의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최하단 기둥(31)이 기존 건축물의 상층에서 이격되어 있으므로 자중에 의해 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분에 처짐이 발생하게 되어 수직 증축 부분의 자중이 기존 건축물에 하중으로 작용하게 된다. 이 처짐을 제어하여 수직 증축 부분이 하중으로 작용하지 않도록 하거나 최소화하기 위해 제1 처짐제어장치(10)를 작동시킨다. 이에 따라 도 2(c)에서와 같이 제1 처짐제어장치(10)로 연결된 기둥 사이의 간격이 줄어들고 그로 인해 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분이 치올려지게 됨으로써 처짐을 제어할 수 있다.

제1 처짐제어장치(10)의 구성을 구체적으로 설명하면 아래와 같다. 제2 처짐제어장치(20)의 구성도 제1 처짐제어장치(10)와 동일하므로 제2 처짐제어장치(20)에 대한 별도의 설명은 생략한다.

처짐제어장치는 기본적으로 처짐제어장치의 상하부에 연결된 기둥 사이의 간격을 줄임으로써 강제적으로 캔틸레버 트러스에 매달린 수직 증축 부분을 위로 들어올려(치올려) 처짐을 제어하게 된다. 기둥 사이의 간격 즉, 처짐제어장치가 연결된 기둥의 길이를 줄이는 구동장치에 의해 처짐제어장치는 두 가지 실시예로 구분될 수 있다.

도 3은 본 발명에 적용되는 처짐제어장치의 일 실시예를 나타낸 것으로 도 3a는 분해사시도이고 도 3b는 결합된 상태의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 적용되는 제1 처짐제어장치(10)는 지붕층 트러스의 고정단부에 접합되는 기둥 중 기존 건축물의 최상층 바로 윗층의 수직 증축 부분에 설치된 최외곽 기둥(32)을 분절하고 분절된 기둥을 연결하도록 설치된다.

제1 처짐제어장치(10)는 분절된 기둥의 하부 기둥에 설치된 하부 플레이트(11), 상부 기둥에 설치된 상부 플레이트(12), 하부 플레이트(11)의 상면에 결합된 하부 케이싱(13), 상부 플레이트(12)의 하면에 결합되고 하부 케이싱(13)이 내부로 삽입되는 상부 케이싱(14), 하부 케이싱(13)의 바닥면에 고정된 제1 고정너트 수용채널(15), 상부 케이싱(14)의 바닥면에 고정된 고정블럭 수용채널(16), 제1 고정너트 수용채널(15)과 고정블럭 수용채널(16)을 수직으로 관통하는 길이조정볼트(b1), 제1 고정너트 수용채널(15)에 위치하여 길이조정볼트(b1)의 하단에 체결되는 제1 고정너트(n1), 고정블럭 수용채널(16)에 위치하여 길이조정볼트(b1)가 체결되는 고정블럭(17), 고정블럭(17)의 위쪽에서 길이조정볼트(b1)에 체결되는 제2 고정너트(n2), 하부 케이싱(13)의 양쪽 측면에 결합되는 복수의 가이드볼트(b2), 각 가이드볼트(b2)에 체결되는 제3 고정너트(n3), 상하부 플레이트(11,12)와 상하부 케이싱(13,14)을 관통하는 복수의 체결볼트(b3) 및 상하부 플레이트(11,12)의 외측에서 체결볼트(b3)의 상하단에 각각 체결되는 복수의 제4, 5 고정너트(n4,n5)로 구성된다.

상하부 케이싱(13,14)은 각각 바닥면과 양쪽의 측면을 가지는 채널형상이 되고 바닥면에는 각각 제1 너트 수용채널(15)과 고정블럭 수용채널(16)이 결합되고 이들은 서로 마주보도록 배치되며 서로 일정한 간격(d2)을 가진다. 하부 케이싱(13)의 양쪽 측면은 상부 케이싱(14)의 양쪽 측면에 접촉하면서 상부 케이싱(14)의 내부로 삽입될 수 있는 크기를 가진다. 하부 케이싱(13)의 양쪽 측면에는 복수의 가이드볼트(b2)가 각각 결합되고 상부 케이싱(14)의 양쪽 측면에는 가이드볼트(b2)가 삽입될 수 있는 슬릿홀(141)이 형성된다. 따라서 하부 케이싱(13)이 상부 케이싱(14)에 삽입될 때 가이드볼트(b2)가 슬릿홀(141)을 따라 이동하게 된다. 상부 케이싱(14)의 바깥쪽으로 노출된 가이드볼트(b2)의 단부에는 제3 고정너트(n3)가 결합된다.

제1 고정너트 수용채널(15)과 고정블럭 수용채널(16)을 수직으로 관통하는 길이조정볼트(b1)는 분절된 상하부 기둥의 웨브 중심선과 일직선 상에 위치하게 되고 그 일단에는 제1 고정너트 수용채널(15)에 위치하는 제1 고정너트(n1)가 결합되고 그 타단에는 고정블럭 수용채널(16)에 위치하는 고정블럭(17)과 제2 고정너트(n2)가 각각 순서대로 결합된다.

이상과 같이 구성된 처짐제어장치는 기둥을 분절하고 분절된 기둥을 서로 연결하도록 설치되며, 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분에 처짐이 발생하게 되면 길이조절볼트를 회전시켜 처짐제어장치에 의해 연결된 기둥의 길이를 줄여 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올린다.

구체적으로 길이조절볼트(b1)를 회전시키게 되면 고정블럭(17)이 끌려 내려오게 되고 그에 따라 상부 케이싱(14)이 가이드볼트(b2)를 따라 아래로 내려오게 되고 상부 케이싱(14)은 분절된 상부 기둥의 하단에 고정된 상부 플레이트(12)에 고정되어 있으므로 상부 기둥과 하부 기둥 사이의 간격 즉, 최초 설정된 제1 고정너트 수용채널(15)과 고정블럭 수용채널(16) 사이의 간격(d2)이 좁아져 결과적으로 기둥의 길이가 단축된다. 조절되는 기둥 길이의 최대폭은 제1 고정너트 수용채널(15)과 고정블럭 수용채널(16) 사이의 간격에 의해 결정되므로 골조 시공시 간격을 설정함으로써 조절되는 길이의 최대폭을 결정할 수 있다. 원하는 길이만큼 기둥의 길이가 단축되면 다시 말해서 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분에 소정의 치올림이 발생하면 체결볼트(b3)의 상하단에 체결된 제4, 5 고정너트(n4,n5)를 조여 조절된 길이를 고정한다. 그리고 증축 공사가 완료되어 더 이상의 시공단계별 처짐 제어가 불필요하게 되면 상부 케이싱(14)과 하부 케이싱(13)을 용접한다.

이처럼 본 발명에서는 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 지지하는 기둥에 처짐제어장치를 설치하고 이를 통해 기둥의 길이를 축소함으로써 결과적으로 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올림으로써 시공단계별로 발생하는 처짐을 제어한다.

도 4는 본 발명에 적용되는 처짐제어장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로 도 4a는 사시도이고, 도 4b의 (a)는 처짐제어장치의 작동 전 모습을 나타낸 단면도이고 도 (b)는 처짐제어장치의 작동 후 모습을 나타낸 단면도이다.

앞서 설명한 실시예에서 처짐제어장치는 길이조절볼트(b1)의 나사 체결력에 의해 기둥의 길이를 조절하는 반면에 이 실시예에서는 유압 실린더를 이용하는 점에서 차이가 있고 다른 구성요소는 유사하다. 따라서 아래에서는 앞서 설명한 실시예에서와 동일한 기능을 하는 구성요소에 대해서는 가능한 동일한 명칭을 사용하였으며 다만 도면부호를 통해 앞서 설명한 실시예의 구성요소와 구분하였다.

이 실시예에 따른 처짐제어장치(100)는 분절된 기둥의 하부 기둥에 고정된 하부 플레이트(110), 상부 기둥에 고정된 상부 플레이트(120), 하부 플레이트(110)의 상면에 결합된 하부 박스 케이싱(130), 상부 플레이트(120)의 하면에 결합되고 하부 박스 케이싱(130)이 내부로 삽입되는 상부 박스 케이싱(140), 상부 박스 케이싱(140)의 바닥면에 고정된 유압 실린더 수용 케이싱(150), 유압 실린더 수용 케이싱(150)에 수용되는 유압 실린더(160), 유압 실린더(160)를 관통하여 일단이 하부 박스 케이싱(130) 바닥면에 용접 고정되는 길이조절볼트(b10)), 유압 실린더(160)를 관통하여 노출된 길이조절볼트(b10)의 타단에 결합되는 제2 고정너트(n20), 하부 박스 케이싱(130)의 측면에 결합되는 복수의 가이드볼트(b20), 각 가이드볼트(b20)에 체결되는 제3 고정너트(n30), 상하부 플레이트(110,120)와 상하부 박스 케이싱(130,140)을 관통하는 복수의 체결볼트(b30) 및 상하부 플레이트(110,120)의 외측에서 체결볼트(b30)의 상하단에 각각 체결되는 복수의 제4, 5 고정너트(n40,n50)로 구성된다.

상하부 박스 케이싱(130,140)은 육면 중 일면이 개방된 형상을 가지며 도면을 기준으로 하부 박스 케이싱(130)은 상면이, 상부 박스 케이싱(140)은 하면이 각각 개방된 형상을 가진다. 하부 박스 케이싱(130)의 양쪽 측면은 상부 박스 케이싱(140)의 측면에 접촉하면서 상부 박스 케이싱(140)의 내부로 삽입될 수 있는 크기를 가진다. 하부 박스 케이싱(130)의 측면에는 가이드볼트(b20)가 각각 결합되고 상부 박스 케이싱(140)의 측면에는 가이드볼트(b20)가 삽입될 수 있는 슬릿홀(141)이 형성된다. 따라서 하부 박스 케이싱(130)이 상부 박스 케이싱(140)에 삽입될 때 가이드볼트(b20)가 슬릿홀(141)을 따라 이동하게 된다. 상부 박스 케이싱(140)의 바깥쪽으로 노출된 가이드볼트(b20)의 단부에는 제3 고정너트(n30)가 결합된다.

유압 실린더 수용 케이싱(150)은 하면이 막힌 원통형 형상이 되고 상부 박스 케이싱(140)의 바닥면에 기둥이 웨브 중심선과 동일선상에 위치하도록 결합된다. 유압 실린더 수용 케이싱(150)을 견고하게 고정하기 위해 상부 박스 케이싱(140) 바닥면과 유압 실린더 수용 케이싱(150)을 연결하는 복수의 연결리브가 설치될 수 있다. 또한 하부 박스 케이싱(130)의 변형을 방지하기 위해 상부 박스 케이싱(140)에 설치된 리브와 중첩되지 않는 위치에 복수의 보강리브가 설치될 수 있다. 유압 실린더 수용 케이싱(150) 내부에는 유압 실린더(160)가 설치된다. 유압 실린더 수용 케이싱(150)의 하면과 하부 박스 케이싱(130)의 바닥면 사이에는 일정한 간격(d3)이 설정되고, 유압 실린더(160)를 관통하는 길이조정볼트(b10)의 상단에 체결되는 제2 고정너트(n20) 상면과 상부 박스 케이싱(140)의 바닥면 사이에도 일정한 간격(d4)이 설정된다. 유압 실린더(160)는 내부에 중공을 갖는 중공형으로서 이 분야에 공지되어 있다.

이상과 같이 구성된 처짐제어장치는 기둥을 분절하고 분절된 기둥을 서로 연결하도록 설치되며, 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분에 처짐이 발생하게 되면 유압 실린더를 작동시켜 처짐제어장치에 의해 연결된 기둥의 길이를 줄여 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올린다.

구체적으로 유압 실린더(160)를 작동시키면, 도 4(b)에서와 같이, 중공형 실린더 로드(162)가 길이조절볼트(b10)의 상단에 결합된 제2 고정너트(n20)를 밀게 되고 그에 따라 상부 박스 케이싱(140)이 가이드볼트(b20)를 따라 아래로 내려오게 되고 상부 박스 케이싱(140)은 분절된 상부 기둥의 하단에 고정된 상부 플레이트(120)에 고정되어 있으므로 상부 기둥과 하부 기둥 사이의 간격 즉, 유압 실린더 수용 케이싱(150)과 하부 박스 케이싱(130) 사이의 간격(d3)이 좁아져 결과적으로 기둥의 길이가 단축된다. 즉, 하부 박스 케이싱(130)은 분절된 하부 기둥에 고정된 하부 플레이트(110)에 고정되고 상하부 박스 케이싱(130,140)은 체결볼트(n30)에 의해 고정되어 있으므로 유압 실린더(160)를 작동시키면 상부 박스 케이싱(140)이 하부로 내려 오게 되고 그에 따라 처짐제어장치에 의해 연결된 상하부 기둥 사이의 간격이 줄어들게 된다.

조절되는 기둥 길이의 최대폭은 유압 실린더 수용 케이싱(150)과 하부 박스 케이싱(130) 사이의 간격(d3)에 의해 결정되므로 골조 시공시 간격을 설정함으로써 조절되는 길이의 최대폭을 결정할 수 있다. 원하는 길이만큼 기둥의 길이가 단축되면 다시 말해서 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분에 소정의 치올림이 발생하면 체결볼트(b30)의 상하단에 체결된 제4, 5 고정너트(n40,n50)를 조여 조절된 길이를 고정한다. 그리고 증축 공사가 완료되어 더 이상의 시공단계별 처짐 제어가 불필요하게 되면 상부 박스 케이싱(140)과 하부 박스 케이싱(130)을 용접한다.

이처럼 본 발명에서는 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 지지하는 기둥에 처짐제어장치를 설치하고 이를 통해 기둥의 길이를 축소함으로써 결과적으로 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올림으로써 시공단계별로 발생하는 처짐을 제어한다.

< 슬래브 콘크리트 타설과 수직 증축 부분의 2차 치올림 >

도 2(d)에서와 같이 철골 모멘트 골조의 시공이 완료되면 각 층의 슬래브 콘크리트를 타설하고 마감공사를 한다. 슬래브 콘크리트는 보 사이에 데크 플레이트를 설치하고 그 위에 콘크리트를 타설하는 것과 같이 이 분야에서 공지된 임의의 방법으로 타설될 수 있다. 마감공사의 내용으로는 내외장재의 설치, 설비 시공 등이 포함되며 건축물의 용도에 따라 적절한 추가 공사가 수행될 수 있다. 슬래브 콘크리트 타설 및 마감공사가 완료되면 이들의 자중에 의해 수직 증축 부분에 처짐이 발생하게 된다. 이 처짐을 제어하기 위해 제1 처짐제어장치(10)를 작동시켜 제1 처짐제어장치(10)로 연결된 기둥 사이의 간격을 더욱 좁힘으로써 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분을 치올려 처짐을 상쇄시킨다. 제1 처짐제어장치(10)로 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분을 치올리는 방법은 앞서 설명한 것과 같다.

< 설계 처짐량을 초과하는 처짐 및 초과 하중에 대응한 3차 치올림 >

한편, 슬래브 콘크리트 타설 후의 하중을 포함하여 설계된 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분의 처짐이 구조계산에 의해 처짐량보다 클 경우 제2 처짐제어장치(20)를 작동시켜 처짐량을 제어할 수 있다. 즉, 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분의 처짐량이 설계 처짐량보다 크게 되면 자유단부측의 기둥을 통해 기존 건축물에 하중이 가해지게 된다. 이를 최소화하기 위해 제2 처짐제어장치(20)를 작동시킨다. 도 2(e)에서와 같이 제2 처짐제어장치(20)의 작동에 따라 자유단부의 최상단 기둥(33)의 길이가 줄어들어 기존 건축물에 작용하는 하중을 제어할 수 있다.

제2 처짐제어장치(20)는 설계 처짐량을 초과하는 처짐에 대응할 뿐만 아니라 수직 증축 부분의 용도 변경 등으로 추가 하중에 작용할 경우에도 사용하여 이러한 추가 하중에 의한 수직 증축 부분의 처짐을 제어할 수 있다.

이처럼 본 발명에 따르면 기존 건축물에 하중 부담을 적게 주거나 주지 않고 사용성을 유지하면서 수직 및 수평방향으로의 증축 리모델링 공사를 수행할 수 있다. 또한 수직 증축 부분에 시공단계별로 가해지는 하중에 따라 계산된 해석 결과를 토대로 하중을 가하기 전후 원하는 시점에 원하는 크기 만큼 변형을 줄 수 있으므로 가설 밑판을 제거하는 번거로움을 해소할 수 있다. 또한 용도 변경에 따른 하중조건 변화에 능동적으로 대응할 수 있다.

< 미리 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올리는 방법 >

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법의 각 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이상에서는 시공단계별로 수직 증축 부분에 발생하는 처짐을 제어하기 위해 제1 처짐제어장치를 작동시켜 대응하는 것으로 설명하였으나, 시공단계별로 발생할 수 있는 처짐을 계산한 후 제1 처짐제어장치를 작동시켜 처짐에 대응하여 미리 캔틸레버 구조의 수축 증축 부분을 치올릴 수 있다. 즉, 도 5(b)에서와 같이 증축부 철골 골조를 시공한 후 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분의 자중 및 슬래브 콘크리트 타설과 마감 공가로 인한 하중이 기존 건축물에 하중으로 작용하기 전에 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조의 수직 부분을 치올림으로써 처짐에 미리 대응할 수 있다. 다시 말해서 철골 골조 완성 후 제1 처짐제어장치를 작동시켜 미리 수직 층축 부분을 치올림으로써 그 이후의 하중 재하에 대응하여 처짐을 제어할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 제1 처짐제어장치
11, 110: 하부 플레이트
12, 120: 상부 플레이트
13: 하부 케이싱
130: 하부 박스 케이싱
14: 상부 케이싱
140: 상부 박스 케이싱
15: 제1 고정너트 수용채널
150: 유압 실린더 수용 케이싱
16: 고정블럭 수용채널
160: 유압 실린더
17: 고정블럭
b1, b10: 길이조절볼트
b2, b20: 가이드볼트
b3, b30: 체결볼트
n1, n10: 제1 고정너트
n2, n20: 제2 고정너트
n3, n30: 제3 고정너트
n4, n40: 제4 고정너트
n5, n50: 제5 고정너트

Claims (5)

1. 기존 건축물을 수직 및 수평으로 중축하는 리모델링 방법에 있어서,
   (A) 기존 건축물을 수평으로 확장하는 수평 증축 부분과 수직으로 확장하는 수직 증축 부분의 골조를 시공하고 지붕충에 트러스를 설치하되, 트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최하단 기둥은 기존 건축물의 최상층에서 이격되도록 설치하고, 트러스의 고정단부에 접합되는 기둥 중 기존 건축물의 최상층 바로 윗층의 수직 증축 부분에 설치된 최외곽 기둥에 그 기둥의 길이를 줄여 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분을 치올리는 제1 처짐제어장치를 설치하는 단계;
   (B) 지붕층 트러스를 포함하여 수평 및 수직 증축 부분의 골조가 완성된 후 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분의 자중에 의한 처짐에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올리는 단계;
   (C) 수평 및 수직 부분의 골조에 슬래브 콘크리트를 타설하고 마감공사를 시공하는 단계; 및
   (D) 슬래브 콘크리트 타설 및 마감공사로 인해 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분에 발생하는 처짐에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 재차 치올리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법.
2. 기존 건축물을 수직 및 수평으로 중축하는 리모델링 방법에 있어서,
   (a) 기존 건축물을 수평으로 확장하는 수평 증축 부분과 수직으로 확장하는 수직 증축 부분의 골조를 시공하고 지붕충에 트러스를 설치하되, 트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최하단 기둥은 기존 건축물의 최상층에서 이격되도록 설치하고, 트러스의 고정단부에 접합되는 기둥 중 기존 건축물의 최상층 바로 윗층의 수직 증축 부분에 설치된 최외곽 기둥에 그 기둥의 길이를 줄여 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분을 치올리는 제1 처짐제어장치를 설치하는 단계;
   (b) 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분의 자중에 의한 처짐량 및 슬래브 콘크리트 타설과 마감공사로 인한 하중에 의한 처짐량에 대응하여 제1 처짐제어장치를 작동시켜 캔틸레버 구조가 되는 수직 증축 부분을 치올리는 단계; 및
   (c) 수평 및 수직 부분의 골조에 슬래브 콘크리트를 타설하고 마감공사를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   트러스의 자유단부에 접합되는 기둥 중 최상단 기둥에 그 기둥의 길이를 줄이는 제2 처짐제어장치를 설치하는 단계를 더 포함하고,
   슬래브 콘크리트 타설 후의 하중을 포함하여 설계된 캔틸레버 구조의 수직 증축 부분의 처짐이 구조계산에 의해 처짐량보다 클 경우 제2 처짐제어장치를 작동시켜 처짐량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   제1, 2 처짐제어장치는,
   분절된 기둥의 하부 기둥에 설치된 하부 플레이트;
   상부 기둥에 설치된 상부 플레이트;
   하부 플레이트의 상면에 결합된 하부 케이싱;
   상부 플레이트의 하면에 결합되고 하부 케이싱이 내부로 삽입되는 상부 케이싱;
   하부 케이싱의 바닥면에 고정된 제1 고정너트 수용채널;
   상부 케이싱의 바닥면에 고정된 고정블럭 수용채널;
   제1 고정너트 수용채널과 고정블럭 수용채널을 수직으로 관통하는 길이조정볼트;
   제1 고정너트 수용채널에 위치하여 길이조정볼트의 하단에 체결되는 제1 고정너트;
   고정블럭 수용채널에 위치하여 길이조정볼트가 체결되는 고정블럭;
   고정블럭의 위쪽에서 길이조정볼트에 체결되는 제2 고정너트;
   하부 케이싱의 양쪽 측면에 결합되는 가이드볼트;
   각 가이드볼트에 체결되는 제3 고정너트;
   상하부 플레이트와 상하부 케이싱을 관통하는 복수의 체결볼트; 및
   상하부 플레이트의 외측에서 체결볼트의 상하단에 각각 체결되는 복수의 제4, 5 고정너트를 포함하며,
   길이조정볼트에 의해 분절된 상하부 기둥의 간격이 줄어드는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   제1, 2 처짐제어장치는,
   분절된 기둥의 하부 기둥에 고정된 하부 플레이트;
   상부 기둥에 고정된 상부 플레이트;
   하부 플레이트의 상면에 결합된 하부 박스 케이싱;
   상부 플레이트의 하면에 결합되고 하부 박스 케이싱이 내부로 삽입되는 상부 박스 케이싱;
   상부 박스 케이싱의 바닥면에 고정된 유압 실린더 수용 케이싱;
   유압 실린더 수용 케이싱에 수용되는 유압 실린더;
   유압 실린더를 관통하여 일단이 하부 박스 케이싱 바닥면에 용접 고정되는 길이조절볼트;
   유압 실린더를 관통하여 노출된 길이조절볼트의 타단에 결합되는 제2 고정너트;
   하부 박스 케이싱의 측면에 결합되는 복수의 가이드볼트;
   각 가이드볼트에 체결되는 제3 고정너트;
   상하부 플레이트와 상하부 박스 케이싱을 관통하는 복수의 체결볼트; 및
   상하부 플레이트의 외측에서 체결볼트의 상하단에 각각 체결되는 복수의 제4, 5 고정너트를 포함하며,
   유압 실린더의 동작에 의해 분절된 상하부 기둥의 간격이 줄어드는 것을 특징으로 하는 증축부 지붕층이 캔틸레버 트러스 형식을 갖는 기존 건축물의 증축 리모델링 방법.
   

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