KR101618719B1

KR101618719B1 - Ｃｆτ 기둥의 이음구조를 이용한 지하구조물의 역타공법

Info

Publication number: KR101618719B1
Application number: KR1020140059600A
Authority: KR
Inventors: 전금석; 유원석
Original assignee: 주식회사 씨엠파트너스건축사사무소
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2016-05-09
Also published as: KR20150132965A

Abstract

본 발명은 CFT 기둥의 이음구조 및 이를 이용한 지하구조물의 역타공법에 관한 것으로서, (a) 지반을 선굴착하여 정지하는 단계; (b) 상기 굴착면에서 천공홀 작업을 실시하는 단계; (c) 상기 천공홀의 하부에 기초 콘크리트를 타설하고 CFT 기둥용 강관을 설치하는 단계; (d) 상기 강관 내부에 콘크리트를 타설하여 CFT 하부기둥을 완성시키는 단계; (e) 다이아프램 또는 보접합 브라켓이 미리 설치되어 제작된 상부기둥을 상기 CFT 하부기둥에 이음하는 단계; (f) 상부기둥에 철골보를 연결시켜 1층 바닥구조를 구축하는 단계; (g) 차하층 바닥구조를 위한 부분 굴토 및 바닥구조를 구축하는 단계를 반복하여 최하층 바닥구조까지 완성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

ＣＦΤ 기둥의 이음구조를 이용한 지하구조물의 역타공법{Top-down underground construction method using the connecting structure of the CFT column}

본 발명은 CFT 기둥의 이음구조를 이용한 지하구조물의 역타공법에 관한 것으로서, 기둥과 철골보 단면의 효율성을 도모함과 아울러 철골보와의 접합을 용이하게 하여 지상층은 물론 지하구조물을 구축하기 위한 역타공법에서도 적용할 수 있는 CFT 기둥의 이음구조를 이용한 지하구조물의 역타공법에 관한 것이다.

CFT 기둥은 원형 또는 각형강관 내부에 콘크리트를 충전하여, 강관으로 하여금 콘크리트를 구속시키는 이른바, 콘크리트 폐색효과를 발휘하게 함으로써 뛰어난 내진성능과 강성을 가지도록 하면서, 강재의 사용량을 대폭 줄일 수 있어 매우 경제적인 구조부재이다.

그런데 상기 CFT 기둥의 외피를 구성하는 강관은 그 두께가 매우 얇기 때문에 철근(R)콘크리트 바닥구조 내지 철골보와 접합하고자 하는 경우에는 접합부위에 국부 파괴가 발생할 우려가 있으며 심한 경우에는 외피가 찢어지는 문제점이 있다.

따라서 CFT 기둥과 철골보를 모멘트접합시킬 때는, 상기와 같은 국부파괴를 방지하기 위하여 강관에 다이아프램을 설치하여 철골보에 의한 응력이 강관에 분산되도록 유도한다.

이러한 다이아프램은 강관 내부에 설치하는 내다이아프램, 강관 외부에 설치하는 외다이아프램, 강관을 관통시켜 설치하는 관통형 다이아프램이 있으며, 그중 내다이아프램과 관통형 다이아프램은 현장제작이 불가능하고, 외다이아프램의 경우는 현장제작이 가능하나 이를 재단하고 접합하는 작업이 매우 번잡하여 시공성이 떨어지며 품질관리도 용이하지 않다.

이러한 문제점은 CFT 기둥을 역타공법에 적용할 때 더욱 두드러지고 있어, 경제적으로 매우 효율적인 부재임에도 불구하고 그 적용에 한계가 있어 왔다.

즉, CFT 기둥을 지중에 선시공한 후, 지상 1층부터 최하층 바닥까지 굴착과 바닥구조물 공사를 반복시공해야 하기 때문에 지하 작업환경이 매우 열악하고, 이러한 열악한 작업환경은 다이아프램의 취부작업을 매우 어렵게 한다.

또 이러한 다이아프램의 현장 취부작업을 피하기 위하여 공장에서 다이아프램이 부착된 강관을 설치하고자 하는 경우에도, 내다이아프램과 관통형 다이아프램은 강관내 콘크리트 타설을 위한 트레미관의 삽입을 방해하기 때문에 시공품질에 대한 관리를 어렵게 하는 문제점이 있고, 외다이아프램은 강관삽입을 위한 천공홀의 크기를 불필요하게 확대해야 하는 문제점이 있다.

따라서 CFT 기둥을 역타공법에 적용하는 경우에는 모든 층에 대하여 다이아프램의 설치가 요구되지 않는 전단접합방식으로 설계하는 경우가 많다. 그러나 특히 지상 1층의 바닥은 굴착장비 등 대형장비 운용과 자재적재를 위해 큰 하중 조건을 설계에 반영해야 하기 때문에, 이를 전단접합으로 설계한다면 철골부재가 대형화되어 경제적인 손실은 물론 천정고 유지를 위하여 굴착도 더욱 깊게 시행해야 한다는 문제점이 있다.

이와 더불어 상부층의 기둥은 하부층의 것에 비해 작은 축하중을 받는다. 따라서 층별로 기둥의 규격을 달리하는 것이 합리적일 것이나, CFT 기둥의 경우는 강관의 이음작업이 용이하지 않다는 이유로 층별 구분없이 규격이 가장 크게 요구되는 최하층의 기둥을 기준으로 모든 층에 대하여 동일한 규격으로 설계하는 것이 일반적이다. 그러나 이와 같이 모든 층에 대하여 동일한 규격을 가지도록 하는 것은 상부층의 과다설계로 인한 경제적 손실과 이용공간의 손실이라는 문제점이 있다.

KR

10-1028695

B1

KR

10-1006411

B1

KR

20-0368912

Y1

KR

10-2014-0032696

A

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 과다 설계되는 CFT 기둥의 단면을 최적 설계가 가능하도록 하면서 현장에서 쉽게 작업할 수 있는 CFT 기둥의 이음구조를 이용하여, 특히 지하구조물의 역타공법 적용시 지상 1층의 CFT 기둥과 철골보의 모멘트 접합을 가능하게 하여 각 구조체에 대한 가장 경제적인 단면설계가 이루어질 수 있는 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, (a) 지중의 천공홀 작업에 앞서 1층 바닥구조를 위해 설치되어야 하는 철골보의 하면 이하로 지반을 선굴착하고 굴착면을 정지하는 단계; (b) 상기 굴착면에서 CFT 기둥 설치를 위한 지중 천공홀 작업을 실시하는 단계; (c) 상기 천공홀 작업에 의해 형성된 천공홀 하부에 기초용 콘크리트를 타설하고, 상기 콘크리트가 경화되기 전에 CFT 기둥용 강관을 상기 천공홀에 삽입시켜 기초용 콘크리트에 매립시킴으로써 상기 강관의 상단이 상기 철골보 하부에 위치하도록 CFT 기둥용 강관을 설치하는 단계; (d) 상기 강관 내부에 트레미관을 설치하고 하부로부터 콘크리트를 타설하되 강관의 상단으로부터 일정 깊이의 하부까지만 타설하여, 강관의 상부에는 이음용 콘크리트의 타설공간이 형성되도록 CFT 하부기둥을 완성시키는 단계; (e) 다이아프램 또는 보 접합 브라켓이 미리 설치되어 제작된 상부기둥을 상기 CFT 하부기둥에 이음하고 상기의 타설공간에 콘크리트를 타설하여 CFT 하부기둥과 상부기둥을 일체화시키는 단계; (f) 상기 다이아프램 또는 보 접합 브라켓에 철골보를 연결시켜 1층 바닥구조를 구축하는 단계; (g) 차하층 바닥구조를 위한 부분 굴토를 시행하고 CFT 하부기둥에 철골보를 연결시켜 차하층 바닥구조를 구축하는 단계를 반복하여 최하층 바닥구조까지 완성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥을 이용한 지하구조물의 역타공법이 제공된다.

삭제

본 발명은 CFT 기둥의 단면을 축하중의 크기에 따라 자유롭게 변경시킬 수 있어 CFT 기둥이 과다설계되는 것을 방지하여 효율적이고 경제적인 설계를 가능하게 하며, 지상 1층의 바닥구조를 모멘트접합으로 기둥에 접합할 수 있도록 함으로써 CFT 기둥을 역타공법에 범용적으로 적용할 수 있게 한다.

또한 본 발명은 하부 기둥에 이음되는 상부기둥을 다양한 규격 및 구조로 형성시킬 수 있고, 상기 상부기둥에 다이아프램 또는 철골보와의 접합을 위한 보 접합 브라켓을 공장에서 미리 설치할 수 있게 하므로 시공품질이 우수하고 현장 작업을 간소화시킨다.

도 1은 본 발명에 의한 역타공법을 시공순서에 따라 간략히 도시한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 의한 직경이 다른 CFT 기둥의 이음구조를 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 6 본 발명의 CFT 하부기둥과 CFT 상부기둥의 이음구조에 관한 각 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 7, 8은 본 발명의 CFT 하부기둥과 철골 상부기둥의 이음구조에 관한 각 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 순타에 의해 본 기둥을 완성시키기 위해 CFT 기둥 외곽에 철근을 배치시킨 상태를 나타낸 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

지하구조물의 구축시 사용되는 역타공법은 통상적으로 ⅰ) 흙막이 벽체를 구축하는 단계, ⅱ) 지중을 천공하고 본 기둥용 철골기둥을 설치하는 단계, ⅲ) 1층 바닥구조를 위해 부분굴토를 시행하는 단계, ⅳ) 1층 바닥구조를 구축하는 단계, ⅴ) 상기 ⅲ) 단계의 굴토와 ⅳ) 단계의 차하층 바닥구조 구축을 반복하여 최하층까지 구축하고, 순타방식에 의해 본 기둥을 완성시키는 단계의 순서로 이루어지며, 특히 지중에 철골기둥을 선 시공한 후, 후속하여 1층 바닥구조를 위한 굴토작업을 진행하는 것은 이 분야에서 당연한 것으로 이해되어 왔다.

그러나 본 발명에 의한 역타공법은 지중을 천공하고 철골기둥을 설치하는 단계보다도 먼저 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행한다는 점에서 일반적인 역타공법과는 크게 다르다고 할 수 있다.

이러한 시공단계의 변경은 본 발명에서의 핵심기술 중의 하나인 '기둥을 상부기둥과 하부기둥으로 분할 시공하는 것'과 밀접한 기술적 관련성이 있다.

또한 역타공법의 진행중 상기의 '기둥을 상부기둥과 하부기둥으로 분할 시공하는 것'의 기술적 수단은 구조적 강성이 매우 크면서도 경제적인 CFT 기둥을 역타공법에서의 자유롭게 사용할 수 있게 한다는 점에서 큰 기술적 의미가 있는 것이다.

이러한 본 발명에 의한 역타공법은, (a) 지반을 선굴착하여 정지하는 단계; (b) 상기 굴착면에서 천공홀 작업을 실시하는 단계; (c) 상기 천공홀의 하부에 기초 콘크리트를 타설하고 CFT 기둥용 강관을 설치하는 단계; (d) 상기 강관 내부에 콘크리트를 타설하여 CFT 하부기둥을 완성시키는 단계; (e) 다이아프램 또는 보접합 브라켓이 미리 설치되어 제작된 상부기둥을 상기 CFT 하부기둥에 이음하는 단계; (f) 상부기둥에 철골보를 연결시켜 1층 바닥구조를 구축하는 단계; (g) 차하층 바닥구조를 위한 부분 굴토 및 바닥구조를 구축하는 단계를 반복하여 최하층 바닥구조까지 완성하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

참고로 (a) 단계 이전에 흙막이 벽체를 시공하는 단계와, (g) 단계 이후에 순타로 본 기둥을 완성시키는 단계는 통상적인 역타공법과 다르지 않으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 발명에 의한 CFT 기둥은 다양한 이음구조를 가지게 함으로써 변단면의 CFT 기둥을 가지게 할 수도 있고, CFT 기둥에 대한 철골보의 모멘트 접합을 가능하게 하여 구조체의 효율적인 단면 설계를 가능하게 한다. 이에 관하여 본 발명에 의한 역타공법의 시공과정을 설명하면서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 역타공법을 시공순서에 따라 간략히 도시한 것이다.

(a) 지반을 선굴착하여 정지하는 단계{도 1의 (a)};

구축하고자 하는 지하구조물의 외곽에 흙막이 벽체(W)를 구축한 후, 앞서 설명한 바와 같이 통상의 역타공법과는 달리 본 발명에서는 1층 바닥구조의 구축을 위한 부분 굴착을 기둥 설치를 위한 천공홀(H) 작업에 앞서 실시한다.

상기 굴착하는 깊이는 1층 바닥구조를 위해 설치되어야 하는 철골보(300)의 하면 이하까지로 한다. 이는 후술하는 단계에서의 상부기둥(200)과 하부기둥(100)의 접합 작업을 용이하게 한다. 요구되는 굴착이 완료되면 다음 단계에서의 천공홀(H) 작업을 위한 장비 등의 설치가 용이하도록 굴착면을 고르게 정지한다.

(b) 상기 굴착면에서 천공홀(H) 작업을 실시하는 단계{도 1의 (b)};

굴착면 정지가 완료되면 상기 굴착면에서 CFT 기둥 설치를 위한 지중 천공홀(H) 작업을 실시한다.

(c) 상기 천공홀(H)의 하부에 기초 콘크리트(B)를 타설하고 CFT 기둥용 강관(10)을 설치하는 단계{도 1의 (c)};

CFT 기둥용 강관(10)을 지중에 설치하는 단계이다. 즉 상기 (b) 단계의 천공홀(H) 작업에 의해 형성된 천공홀(H) 하부에 기초 콘크리트(B)를 타설하고, 상기 콘크리트가 경화되기 전에 CFT 기둥용 강관(10)을 상기 천공홀(H)에 삽입시켜 기초 콘크리트(B)에 매립시킴으로써 상기 강관(10)의 상단이 상기 철골보(300) 하부에 위치하도록 CFT 기둥용 강관(10)을 설치한다.

다음 단계에서의 콘크리트 타설에 의해 완성되는 본 발명의 CFT 기둥은, 축하중의 크기에 따라 각 층별로 규격을 달리할 수도 있으며, 이는 기둥의 단면을 최적화시켜 경제적인 CFT 기둥을 도모하게 한다.

도 2는 상기한 변단면 형상의 CFT 기둥의 이음구조, 즉 직경이 다른 두 개의 CFT 기둥의 이음구조에 관하여 도시하고 있다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 직경이 큰 CFT 기둥의 제1강관(10a) 상단에는 다수의 슬릿(11)을 구비시키고, 직경이 작은 CFT 기둥의 제2강관(10b) 하단에는 이음브라켓(12)을 구비시켜, 상기 이음브라켓(12)에 구비되는 수직삽입편(12b)을 상기 슬릿(11)에 삽입되도록 함으로써 제1강관(10a)과 제2강관(10b)을 1차 이음시키게 된다.

따라서 상기 이음브라켓(12)은, 다수의 수직삽입편(12b)과, 상기 수직삽입편(12b)들을 연결시키는 수평연결판(12a)으로 이루어지며, 상기 수직삽입편(12b)은 슬릿(11)의 수만큼 구비되고 동일한 간격을 가지면서 방사상으로 배치된다.

이때 상기 수직삽입편(12b)의 상부와 수평연결판(12a)은 제2강관(10b)의 하단에 부착되고, 수직삽입편(12b)의 하부는 제2강관(10b)의 하단에서 돌출되어 제1강관(10a)의 슬릿(11)에 삽입될 수 있도록 형성된다.

제1강관(10a)의 슬릿(11)에 이음브라켓(12)의 수직삽입편(12b)이 삽입되어 제2강관(10b)과의 1차 이음이 완료되면, 이 상태에서 제1강관(10a)과 제2강관(10b)의 이음부위 내부에 콘크리트를 충진시킴으로써 상기 직경이 다른 두 개의 CFT 기둥을 완전히 일체화시키게 된다.

이러한 CFT 기둥의 이음방식은 후술하는 바와 같이, 상부기둥(200)과 하부기둥(100)의 이음에서도 적용될 수 있다.

(d) 상기 강관(10) 내부에 콘크리트(C)를 타설하여 CFT 하부기둥(100)을 완성시키는 단계{도 1의 (d)};

지중에 설치된 CFT 기둥용 강관(10)의 내부에 트레미관을 설치하고 하부로부터 콘크리트(C)를 타설하되 강관(10)의 상단으로부터 일정 깊이의 하부까지만 타설한다. 따라서 상기 콘크리트(C)가 타설되지 아니한 강관(10)의 상부는 후술하는 상부기둥(200)과의 일체화를 위한 이음용 콘크리트의 타설공간(S)으로 이용된다.

(e) 다이아프램(18) 또는 보 접합 브라켓(19)이 미리 설치되어 제작된 상부기둥(200)을 상기 CFT 하부기둥(100)에 이음하는 단계{도 1의 (e)};

1층 바닥구조의 철골보(300)를 모멘트 접합시킬 수 있는 상부기둥(200)을 기 설치되어 있는 하부기둥(100)에 이음하는 단계이다.

1층 바닥구조의 하부에서 CFT 하부기둥(100)에 상부기둥(200)을 이음시키도록 하는 것은, 상부기둥(200)의 구조를 철골보(300)에 대한 모멘트 접합이 가능하도록 구성시킴으로써 결국 CFT 기둥을 전체적으로 사용하여 경제성을 도모하고, 철골보(300)의 규격을 크게 증가시키지 않으면서도 시공과정중에 1층 바닥구조에 작용되는 큰 하중을 구조적으로 안전하게 지지할 수 있는 구조를 가질 수 있도록 하는 수단이다.

따라서 상부기둥(200)에는 철골보(300)가 접합될 수 있도록 강관(10)에 다이아프램(18)이 미리 설치되거나 또는 철골보(300) 접합을 용이하게 하기 위한 보 접합 브라켓(19)이 미리 설치되며, 이는 공장이나 현장 이외의 장소에서 이루어져 현장으로 운반된다.

이와 같이 다이아프램(18) 또는 보 접합 브라켓(19)이 구비된 상부기둥(200)을 상기 CFT 하부기둥(100)에 이음하고, CFT 하부기둥(100)의 상부에 구비시킨 타설공간(S)에 콘크리트(C)를 타설함으로써 상기 하부기둥(100)과 상부기둥(200)은 구조적으로 일체화된다.

상기한 상부기둥(200)과 하부기둥(100)의 이음구조는 상부기둥(200)의 형식에 따라 다양하게 실시될 수 있다.

도 3 내지 8은 상부기둥(200)과 하부기둥(100)의 이음구조에 관한 각 실시예를 도시하고 있다.

상부기둥(200)과 하부기둥(100)은 동일한 규격으로 이루어질 수도 있고, 외경이 서로 다르게 구성시킬 수도 있으며, 동일한 구조형식 예컨대 도 3 내지 6에서와 같이 상부기둥(200)을 하부기둥(100)과 동일한 CFT 기둥으로 구성하거나, 도 7, 8에서와 같이 상부기둥(200)을 철골기둥으로 구성하는 등 상부기둥(200)과 하부기둥(100)의 구조형식을 달리할 수도 있다.

도 3은 CFT 하부기둥(100)과 동일한 외경을 가지는 CFT 상부기둥(200)을 이음하는 경우로서, CFT 상부기둥(200)과 CFT 하부기둥(100)을 맞접시키고 그 외면을 덧판(13)으로 덧댄이음 한 후, 이음부위 내부에 콘크리트(C)를 타설하여 상부기둥(200)과 하부기둥(100)이 구조적으로 완전이음 되도록 하는 것을 나타내고 있다.

도 4는 상기한 덧판(13)을 사용하지 아니하고 CFT 상부기둥(200)과 CFT 하부기둥(100)을 맞댄 후 직접 용접으로 이음한 후, 이음부위 내부에 콘크리트(C)를 타설하여 상부기둥(200)과 하부기둥(100)이 구조적으로 완전이음 되도록 하는 것을 나타내고 있다.

도 5 역시 동일한 외경을 갖는 CFT 상부기둥(200)과 CFT 하부기둥(100)을 이음하는 경우이나, 상기 각 기둥의 이음은 CFT 하부기둥(100)의 상단과 상부기둥(200)의 하단에 각각 접합브라켓(14)을 설치하고, 상기 각 접합브라켓(14)을 볼트접합 한 후, 이음부위 내부에 콘크리트(C)를 타설함으로써 이루어지게 하는 것이다.

상기한 접합브라켓(14)은, CFT 기둥의 단부 외면에 부착 설치되는 수평접합판(14a)과, 상기 수평접합판(14a)의 부착 설치상태를 보강하기 위한 다수의 수직보강편(14b)으로 이루어지고, 상기 수평접합판(14a)에는 다수의 체결공(14c)이 구비된다.

따라서 CFT 하부기둥(100)에 설치된 접합브라켓(14)의 수평접합판(14a)과, CFT 상부기둥(200)에 설치된 수평접합판(14a)이 서로 면접되도록 상기 두 기둥을 맞대게 한 후, 상기 각 수평접합판(14a)의 체결공(14c)을 체결볼트(14d)로 체결함으로써 1차 이음되고, 이음부위 내부에 콘크리트(C)를 타설함으로써 CFT 상부기둥(200)은 CFT 하부기둥(100)에 완전 이음된다.

상기 접합브라켓(14)은 미리 공장에서 강관에 부착된 상태로 제작될 수 있기 때문에 현장에서는 용접작업 없이 단순한 볼팅작업만으로 이음할 수 있어 현장용접에 의해 얇은 강관이 열변형되는 문제점이 발생할 여지가 전혀 없게 된다.

도 7은 CFT 기둥과는 달리 다이아프램(18)의 설치가 요구되지 않는 철골기둥을 상부기둥(200)으로 이용하는 경우이다.

도 7에 의하면, 상부기둥(200)인 철골기둥의 H형강 하단에는 접합브라켓(14)을 부착 설치시키고, CFT 기둥의 상부에 형성되는 이음 콘크리트의 타설공간(S)에 앵커볼트(15)를 매입시켜 콘크리트를 충진시켜, 상기 접합브라켓(14)을 앵커볼트(15)로 고정시킴으로써 CFT 하부기둥(100)에 철골기둥을 이음하게 된다.

상기 접합브라켓(14)은, H형강의 하단면에 부착되는 수평접합판(14a)과, 상기 수평접합판(14a)의 부착 설치상태를 보강하기 위한 다수의 수직보강편(14b)으로 이루어지고, 상기 수평접합판(14a)에는 앵커볼트(15)가 삽입되는 다수의 체결공(14c)이 구비된다. 따라서 상기 앵커볼트(15)를 접합브라켓(14)의 체결공(14c)에 삽입시킨 후 너트(15a)로 체결하면 CFT 상부기둥(200)과 철골의 하부기둥(100)이 이음 완료된다.

이때 CFT 하부기둥(100)의 강관(10)내에 콘크리트(C)를 충진시킬 때 상부에 이음용 콘크리트의 타설공간(S)을 별도로 형성시키지 않고 곧 바로 앵커볼트(15)를 매입시켜 일괄 타설할 수도 있다.

또 수평접합판(14a)과 CFT 하부기둥(100)의 상면 사이에는 몰탈로 그라우팅하여 공극이 발생되지 않도록 한다.

도 8은 철골기둥을 상부기둥(200)으로 사용하는 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 상부기둥(200)인 철골기둥의 H형강에는 위치고정판(16)이 부착 설치되고, 상기 위치고정판(16)이 CFT 하부기둥(100)의 상단에 걸쳐지도록 H형강의 하부를 CFT 하부기둥(100)의 내부에 삽입되는 이음구조를 가진다.

이때 상기 위치고정판(16)에는 콘크리트 타설공(17)이 형성되며, 상기 콘크리트 타설공(17)을 통해 상기 H형강 하부가 삽입된 CFT 하부기둥(100)의 내부공간, 즉 이음 콘크리트를 위한 타설공간(S)에 콘크리트(C)를 충진시켜 양생시킴으로써 CFT 하부기둥(100)에 철골의 상부기둥(200)이 이음된다.

물론 상기 H형강에도 보 접합 브라켓(19)이 공장 등에서 미리 설치될 수 있는 것임은 앞서 설명한 바와 같다.

(f) 상기 상부기둥(200)에 철골보(300)를 연결시켜 1층 바닥구조를 구축하는 단계{도 1의 (f)};

CFT 하부기둥(100)에 대한 상부기둥(200)의 이음이 완료되면, 상부기둥(200)에 직접 또는 보 접합 브라켓(19)을 통해 상부기둥(200)에 철골보(300)를 연결시키고 1층 바닥구조의 구축을 완료한다. 이러한 1층 바닥구조는 기둥에 모멘트 접합으로 연결되어 있으므로 철골보(300)의 규격을 크지 않게 하면서 시공중에 발생할 수 있는 큰 하중을 무리없이 지지할 수 있어 역타에 의한 후속 작업을 안전하게 진행시킬 수 있게 된다.

(g) 차하층 바닥구조를 위한 부분 굴토 및 바닥구조를 구축하는 단계를 반복하여 최하층 바닥구조까지 완성하는 단계{도 1의 (g)};

1층 바닥구조가 완성되면, 지하 1층의 바닥구조를 위한 부분 굴토가 진행되고, 이러한 굴토 및 바닥구조의 반복된 작업을 통해 최하층 바닥구조까지 완성하게 된다. 상기 지하 1층 등의 하부층 바닥구조는 지상 1층과는 달리 시공하중이 크게 작용하지 않기 때문에 통상적인 전단이음방식에 의해 CFT 기둥에 연결되어도 무방하다.

상기한 각 단계의 진행으로 최하층 바닥구조가 완성되면, 도 9에서와 같이, CFT 기둥의 외곽에 철근(R)을 배치하고 순타로 콘크리트를 타설함으로써 철골철근(R)콘크리트구조의 본기둥을 완성하게 된다. 따라서 변단면을 위한 CFT 기둥의 이음부위 및 상부기둥(200)과 하부기둥(100)의 이음부위는 외관상 전혀 나타나지 않게 된다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

10: 강관 10a: 제1강관
10b: 제2강관 11: 슬릿
12: 이음브라켓 13: 덧판
14: 접합브라켓 15: 앵커볼트
16: 위치고정판 17: 콘크리트 타설공
18: 다이아프램 19: 보 접합 브라켓
100: 하부기둥 200: 상부기둥
300: 철골보

Claims

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지하구조물을 구축함에 있어서,
(a) 지중의 천공홀(H) 작업에 앞서 1층 바닥구조를 위해 설치되어야 하는 철골보(300)의 하면 이하로 지반을 선굴착하고 굴착면을 정지하는 단계;
(b) 상기 굴착면에서 CFT 기둥 설치를 위한 지중 천공홀(H) 작업을 실시하는 단계;
(c) 상기 천공홀(H) 작업에 의해 형성된 천공홀(H) 하부에 기초용 콘크리트를 타설하고, 상기 콘크리트가 경화되기 전에 CFT 기둥용 강관(10)을 상기 천공홀(H)에 삽입시켜 기초용 콘크리트에 매립시킴으로써 상기 강관(10)의 상단이 상기 철골보(300) 하부에 위치하도록 CFT 기둥용 강관(10)을 설치하는 단계;
(d) 상기 강관(10) 내부에 트레미관을 설치하고 하부로부터 콘크리트(C)를 타설하되 강관(10)의 상단으로부터 일정 깊이의 하부까지만 타설하여, 강관(10)의 상부에는 이음용 콘크리트의 타설공간(S)이 형성되도록 CFT 하부기둥(100)을 완성시키는 단계;
(e) 다이아프램(18) 또는 보 접합 브라켓(19)이 미리 설치되어 제작된 상부기둥(200)을 상기 CFT 하부기둥(100)에 이음하고 상기의 타설공간(S)에 콘크리트(C)를 타설하여 CFT 하부기둥(100)과 상부기둥(200)을 일체화시키는 단계;
(f) 상기 다이아프램(18) 또는 보 접합 브라켓(19)에 철골보(300)를 연결시켜 1층 바닥구조를 구축하는 단계;
(g) 차하층 바닥구조를 위한 부분 굴토를 시행하고 CFT 하부기둥(100)에 철골보를 연결시켜 차하층 바닥구조를 구축하는 단계를 반복하여 최하층 바닥구조까지 완성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥을 이용한 지하구조물의 역타공법.
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제2항에 있어서, (e) 단계에서 CFT 하부기둥(100)에 이음되는 상부기둥(200)은 CFT 하부기둥(100)과 외경이 동일한 CFT 기둥이고; 이들의 이음은, CFT 상부기둥(200)과 하부기둥(100)을 맞접 시킨 후 직접 용접이음하거나, 그 외면을 덧판(13)으로 덧댄이음 한 후, 이음부위 내부에 콘크리트(C)를 타설하여 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥을 이용한 지하구조물의 역타공법.
제2항에 있어서, (e) 단계에서 CFT 하부기둥(100)에 이음되는 상부기둥(200)은 CFT 하부기둥(100)과 외경이 동일한 CFT 기둥이고; 이들의 이음은 CFT 하부기둥(100)의 상단과 상부기둥(200)의 하단에 각각 접합브라켓(14)을 설치하고, 상기 각 접합브라켓(14)을 볼트접합 한 후, 이음부위 내부에 콘크리트(C)를 타설하여 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥을 이용한 지하구조물의 역타공법.
제5항에 있어서, 상기 접합브라켓(14)은, CFT 기둥의 단부 외면에 부착 설치되는 수평접합판(14a)과, 상기 수평접합판(14a)의 부착 설치상태를 보강하기 위한 다수의 수직보강편(14b)으로 이루어지고, 상기 수평접합판(14a)에는 다수의 체결공(14c)이 구비되는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥을 이용한 지하구조물의 역타공법.
제2항에 있어서, (e) 단계에서 CFT 하부기둥(100)에 이음되는 상부기둥(200)은 H형강으로서, 상기 H형강의 하단에는 접합브라켓(14)이 부착 설치되고, 상기 접합브라켓(14)은 H형강의 하단면에 부착되는 수평접합판(14a)과, 상기 수평접합판(14a)의 부착 설치상태를 보강하기 위한 다수의 수직보강편(14b)으로 이루어지고, 상기 수평접합판(14a)에는 다수의 체결공(14c)이 구비되며; CFT 하부기둥(100)의 상기 타설공간(S)에는 다수의 앵커볼트(15)가 매입되도록 콘크리트를 타설 양생시킨 후, 상기 앵커볼트(15)를 접합브라켓(14)의 체결공(14c)에 삽입시켜 너트(15a) 체결하여 CFT 하부기둥(100)과 상부기둥(200)이 이음되도록 하는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥을 이용한 지하구조물의 역타공법.
제2항에 있어서, (e) 단계에서 CFT 하부기둥(100)에 이음되는 상부기둥(200)은 H형강으로서, 상기 H형강에는 콘크리트 타설공(17)이 구비되는 위치고정판(16)이 부착 설치되고, 상기 위치고정판(16)이 CFT 하부기둥(100)의 상단에 걸쳐지도록 H형강의 하부를 CFT 하부기둥(100)의 내부에 삽입시킨 후, 상기 콘크리트 타설공(17)을 통해 콘크리트를 타설하여 CFT 하부기둥(100)과 상부기둥(200)이 이음되도록 하는 것을 특징으로 하는 CFT 기둥을 이용한 지하구조물의 역타공법.