KR101708218B1 - 하이브리드 지하 피트 구조물 및 그의 시공방법 - Google Patents

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정인수
주상준
박상현
김종호
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우광티엔씨(주)
(주)창민우구조컨설탄트
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Abstract

본 발명은 금속 및 합성수지를 이용하여 조립식으로 구성함으로써 대량생산에 적합하고 시공이 더욱 용이한 하이브리드 지하 피트 구조물 및 그의 시공방법에 관한 것이다.
종래의 지하 피트 구조물은 기초콘크리트층을 형성하기 위하여 거푸집을 설치해야 하기 때문에 시공이 용이하지 않으며, 기초콘크리트층의 양생이 완료된 후에는 거푸집을 제거하는 작업이 추가되기 때문에 시공시간 및 비용이 증가하는 문제점이 있는데, 이를 해결하기 위하여 본 발명은 내측에 철근 콘크리트가 타설되어 바닥면에 고정되는 하측부재와, 상기 하측부재의 상측에 결합되는 상측부재와, 상기 상측부재의 상측에 결합되는 전단키로 구성된 지하 피트 구조물에 있어서, 상기 하측부재(100)에는 바닥판(20)이 구비되고, 상기 바닥판(20)의 상측 테두리 부분에는 금속 또는 합성수지로 이루어져 조립식으로 구성된 테두리부(30)가 결합되며, 상기 테두리부(30)의 내측에는 금속으로 이루어진 프레임(40)의 외측에 합성수지로 이루어진 복수의 측면패널(50)이 결합된 상측부재(200)가 결합되고, 상기 상측부재(200)에는 전단키(300)가 결합되되, 상기 프레임(40)의 상측에는 복수의 착탈식 프레임(400)이 착탈할 수 있도록 결합된 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 상측부재가 지하 피트의 상측으로 돌출되도록 높게 형성되기 때문에 기초콘크리트층을 타설하기 위한 별도의 거푸집을 설치할 필요가 없으며, 이에 따라 거푸집의 분리작업이 생략되어 시공이 더욱 신속히 이루어지고 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 집수정의 하단부가 바닥판의 하측으로 돌출되지 않기 때문에 추가 터파기를 생략할 수 있어 시공이 더욱 용이한 효과가 있다.

Description

하이브리드 지하 피트 구조물 및 그의 시공방법{Hybrid underground pit structures and its construction method}
본 발명은 엘리베이터 피트 또는 지하 피트에 설치되는 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 및 합성수지를 이용하여 조립식으로 구성함으로써 대량생산에 적합하고 시공이 더욱 용이한 하이브리드 지하 피트 구조물 및 그의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 집수정 또는 엘리베이터 피트, 지하 피트는 철근콘크리트 구조의 벽체로 형성되며, 특히 엘리베이터 피트는 하부에 엘리베이터를 점검할 수 있는 공간이 있어야 하므로 엘리베이터를 일반인이 사용할 수 있는 레벨(최하층의 바닥레벨)보다 약 1.5m ~ 3.0m까지 깊게 하부로 더 내려 가야하는 구조로 설계된다. 그리고 최근 건축물의 규모가 커지면서 집수정 또는 엘리베이터 피트 구조물는 외부하중에 저항할 수 있는 구조로 설계된다.
이러한 구조를 제공하기 위하여 종래에 다수의 리브를 가지는 강재 구조의 집수정이나 엘리베이터 피트의 하부 구조물이 제공되었으나, 이러한 구조에는 강도를 보강하기 위해 수직 판재 형의 리브가 다수 결합됨으로써 크기가 대형화되고, 구조물의 무게가 증대되어 제작 및 운반이 난해하다는 문제점이 있다.
또한, 거푸집을 통한 콘크리트 구조물로 집수정 또는 엘리베이터 피트의 하부 구조물을 형성하는 경우에는 수많은 거푸집과 철근 콘크리트 작업으로 인해 비용이 많이 증가하고, 공사 기간이 늘어나게 되는 문제점이 있었다.
따라서 이러한 문제점을 극복하고자 등록특허공보 제10-1508898호에서는 수직 벽체의 하부에 수직 벽체를 지지하는 지지프레임을 구비하여 집수정 또는 엘리베이터 피트의 하부에 설치함으로써 콘크리트 타설을 위한 거푸집 설치를 생략할 수 있는 집수정 또는 엘리베이터 피트 하부 구조물을 제공하고 있다.
그러나 이러한 종래의 지하 피트 구조물은 금속으로 이루어지기 때문에 제작 및 운반이 용이하지 않으며, 이음부를 용접에 의해 결합함으로써 제작비용 및 설치비용이 상승하는 문제점이 있었다.
이에 따라 본원 출원인은 출원번호 제10-2015-0095151호에서 금속 및 합성수지로 구성하여 대량생산에 적합하도록 개선함으로써 운반 및 조립이 용이하며, 제작비용 및 설치비용을 절감할 수 있고, 다양한 크기의 지하 피트에 적용할 수 있는 하이브리드 지하 피트 구조물을 제안하여 종래의 문제점을 해결하였다.
도 1은 본원 출원인이 제안한 지하 피트 구조물의 시공사례를 단면도로 나타낸 것으로서, 전단키(300)의 상측에는 콘크리트를 타설하여 양생하기 위한 거푸집(3)이 고정핀(4)에 의해 결합되어 있고, 상기 거푸집(3)의 외측에는 기초콘크리트층(8)이 형성되어 있다.
그러나 상기 발명은 기초콘크리트층(8)을 형성하기 위하여 거푸집(3)을 설치해야 하기 때문에 시공이 용이하지 않으며, 기초콘크리트층(8)의 양생이 완료된 후에는 거푸집(3)을 제거하는 작업이 추가되기 때문에 시공시간 및 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 구조물의 하측으로 돌출 결합된 집수정(10)으로 인하여 터파기 작업 후에 추가 터파기를 해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기초콘크리트층을 형성하기 위한 거푸집의 설치 및 제거작업을 생략하여 시공시간 및 비용을 절감한 하이브리드 지하 피트 구조물 및 그의 시공방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 집수정의 결합구조를 개선하여 추가 터파기를 생략함으로써 시공이 더욱 용이한 하이브리드 지하 피트 구조물 및 그의 시공방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 하이브리드 지하 피트 구조물은 내측에 철근 콘크리트가 타설되어 바닥면에 고정되는 하측부재와, 상기 하측부재의 상측에 결합되는 상측부재와, 상기 상측부재의 상측에 결합되는 전단키로 구성된 지하 피트 구조물에 있어서, 상기 하측부재에는 바닥판이 구비되고, 상기 바닥판의 상측 테두리 부분에는 금속 또는 합성수지로 이루어져 조립식으로 구성된 테두리부가 결합되며, 상기 테두리부의 내측에는 금속으로 이루어진 프레임의 외측에 합성수지로 이루어진 복수의 측면패널이 결합된 상측부재가 결합되고, 상기 상측부재에는 전단키가 결합되되, 상기 프레임의 상측에는 복수의 착탈식 프레임이 착탈할 수 있도록 결합된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 하이브리드 지하 피트 구조물은 상기 착탈식 프레임은 "ㄷ"의 형상으로 형성되며, 내측에는 복수의 지지부가 간격을 이루며 형성되고, 하측 면에는 볼트가 삽입되는 복수의 결합홀이 형성되며, 상측 면에는 고정핀이 삽입되는 복수의 고정핀홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 하이브리드 지하 피트 구조물은 상기 바닥판에는 집수정이 결합되되, 상기 집수정의 저면은 바닥판의 저면과 동일한 면을 이루도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 하이브리드 지하 피트 구조물의 시공방법은 지하 피트 구조물이 지하에 설치될 수 있도록 터파기를 행하고, 지하의 바닥면에 잡석층을 형성하여 수평을 유지할 수 있도록 다지는 터파기 및 정지작업(S10) 단계와; 잡석층의 상측에 상기 하이브리드 지하 피트 구조물을 설치하는 구조물 설치(S20) 단계와; 상기 하이브리드 지하 피트 구조물의 내측에 내부콘크리트층을 형성하는 내부 콘크리트 타설(S30) 단계와; 상기 하이브리드 지하 피트 구조물을 고정할 수 있도록 외측에 버림콘크리트층을 형성하는 버림 콘크리트 타설(S40) 단계와; 상기 하이브리드 지하 피트 구조물의 상측에 거푸집을 결합하고, 하이브리드 지하 피트 구조물의 외측에 기초콘크리트층을 형성하는 기초 콘크리트 타설(S50) 단계와; 거푸집의 외측에 벽체콘크리트층를 형성하고, 상기 기초콘크리트층의 상측에는 마감모르타르층을 형성하는 벽체 콘크리트 타설(S60) 단계; 를 순차적으로 거치며 시공되되, 상기 터파기 및 정지작업(S10) 단계에서는 집수정을 설치하기 위한 추가 터파기가 생략될 수 있도록 집수정의 저면이 하이브리드 지하 피트 구조물의 저면과 동일한 높이를 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 하이브리드 지하 피트 구조물의 시공방법은 상기 벽체 콘크리트 타설(S60) 단계의 다음에는 착탈식 프레임을 제거한 벽면에 엘리베이터의 도어가 개폐되는 것을 안내하는 프레임이 결합될 수 있도록 착탈식 프레임 제거(S70) 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 지하 피트 구조물 및 그의 시공방법에 의하면, 상측부재가 지하 피트의 상측으로 돌출되도록 높게 형성되기 때문에 기초콘크리트층을 타설하기 위한 별도의 거푸집을 설치할 필요가 없으며, 이에 따라 거푸집의 분리작업이 생략되어 시공이 더욱 신속히 이루어지고 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 집수정의 하단부가 바닥판의 하측으로 돌출되지 않기 때문에 추가 터파기를 생략할 수 있어 시공이 더욱 용이한 효과가 있다.
도 1은 종래에 의한 지하 피트 구조물의 시공상태를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명에 의한 지하 피트 구조물의 사시도
도 3은 본 발명에 의한 지하 피트 구조물의 분해 사시도
도 4는 본 발명에 의한 지하 피트 구조물의 시공방법을 나타낸 블록도
도 5는 본 발명의 터파기 및 정지작업 단계를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 구조물 설치단계를 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 내부 콘크리트 타설단계를 나타낸 단면도
도 8은 본 발명의 버림 콘크리트 타설단계를 나타낸 단면도
도 9는 본 발명의 기초 콘크리트 타설단계를 나타낸 단면도
도 10은 본 발명의 벽체 콘크리트 타설단계를 나타낸 단면도
도 11은 본 발명의 착탈식 프레임 제거단계를 나타낸 단면도
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 하이브리드 지하 피트 구조물은 도 2에서 나타낸 바와 같이 내측에 콘크리트가 타설되어 지하의 바닥면에 고정되는 하측부재(100)와, 상기 하측부재(100)의 상측에 결합되는 상측부재(200)와, 상기 상측부재(200)의 상측 테두리 부분에 결합되는 전단키(300)와, 상기 상측부재(200)의 상측 면에 착탈할 수 있도록 결합되는 착탈식 프레임(400)으로 구성되어 있다.
본 발명의 하이브리드 지하 피트 구조물은 하측부재(100), 상측부재(200), 전단키(300), 착탈식 프레임(400)이 금속 또는 합성수지로 이루어져 볼트, 용접 등의 결합수단에 의해 결합될 수 있도록 조립식으로 구성되어 있으며, 내측에는 지하 피트로 유입되는 물을 임시 저장할 수 있도록 집수정(10a)이 결합되어 있다.
상기 하측부재(100)는 도 3에서 나타낸 바와 같이 바닥면에 안착되는 바닥판(20)과, 상기 바닥판(20)의 상측 테두리 부분에 결합되는 테두리부(30)로 구성되어 있다.
상기 바닥판(20)은 금속으로 구성되어 있으며, 바닥에서 작용하는 응력에 저항할 수 있는 철근콘크리트를 타설할 수 있도록 복수의 철근(2)이 격자로 결합되어 있고, 바닥판(20)의 일측에는 합성수지 또는 금속으로 이루어진 집수정(10a)이 결합되어 있다.
상기 집수정(10a)은 사각, 육각, 다각형 등의 다양한 형상으로 구성할 수 있으며, 집수정(10a)의 저면은 바닥판(20)의 저면과 동일한 면을 이루도록 결합되어 있다.
상기 바닥판(20)의 상측 테두리 부분에는 테두리부(30)를 결합하게 되는데, 상기 테두리부(30)는 대략 "ㄱ"자 형상으로 형성되어 내측에 콘크리트가 타설됨으로써 바닥 및 측벽에서 작용하는 응력에 저항할 수 있다.
상기 테두리부(30)는 도면에서와 같이 4개의 면에서 결합되도록 구성할 수도 있으며, 제작되는 구조물의 크기에 따라 길이를 가변하여 조립할 수 있도록 모서리 부분과 직선구간을 서로 분리 구성할 수도 있다.
상기 상측부재(200)는 금속으로 이루어진 프레임(40)과, 상기 프레임(40)의 외측에 결합되는 복수의 조립식 측면패널(50)로 구성되어 있다.
상기 프레임(40)은 측벽에서 작용하는 응력을 견딜 수 있도록 금속으로 이루어지며, 다양한 길이의 가로프레임 및 세로프레임을 조합하여 용접함으로써 바닥판(20)의 크기에 대응하는 다양한 폭 및 높이의 프레임(40)을 제작할 수 있다.
이렇게 다양한 크기로 제작되는 프레임(40)의 외측에는 조립식으로 이루어진 복수의 측면패널(50)을 결합함으로써 폭 및 높이의 변화에 대응할 수 있다.
그리고 상기 전단키(300)는 금속으로 이루어지며, 상측 모서리 부분에는 양중고리(1)가 결합되어 있어 조립이 왼료된 지하 피트 구조물을 크레인에 의해 용이하게 이동시키거나, 지하 피트로 하강시킬 수 있다.
상기 전단키(300)는 매트기초 또는 바닥슬래브에 철근으로 정착 고정함으로써 구조물이 지하 피트에 일체로 견고히 고정될 수 있도록 하는 역할도 하게 된다.
상기 전단키(300)는 도면에서와 같이 상측부재(200)의 최상 측에만 결합되는 것이 아니라, 다양한 높이로 제작되는 상측부재(200)에 대응할 수 있도록 적절한 높이의 외주면에 결합할 수 있다.
한편, 상기 상측부재(200)의 프레임(40) 상측에는 금속으로 이루어진 착탈식 프레임(400)이 볼트에 의해 착탈할 수 있도록 결합되는데, 상기 착탈식 프레임(400)은 콘크리트 및 거푸집의 압력에 대응할 수 있도록 대략 "ㄷ"의 형상으로 형성되어 있다.
상기 착탈식 프레임(400)의 내측에는 압력에 더욱 견딜 수 있도록 수직으로 형성된 복수의 지지부(60)가 좌우로 간격을 이루며 용접에 의해 결합되어 있다.
또한, 착탈식 프레임(400)의 하측 면에는 상측부재(200)에 볼트로 결합하기 위한 복수의 결합홀(61)이 길이 방향으로 간격을 이루며 형성되어 있고, 상측 면에는 고정핀을 이용하여 거푸집을 고정하기 위한 복수의 고정핀홀(62)이 길이 방향으로 간격을 이루며 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 지하 피트 구조물은 도 4에서 나타낸 바와 같이 터파기 및 정지작업(S10), 구조물 설치(S20), 내부 콘크리트 타설(S30), 버림 콘크리트 타설(S40), 기초 콘크리트 타설(S50), 벽체 콘크리트 타설(S60), 착탈식 프레임 제거(S70)의 일곱 단계를 순차적으로 거치며 시공된다.
상기 터파기 및 정지작업(S10) 단계에서는 도 5에서 나타낸 바와 같이 구조물이 지하에 설치될 수 있도록 터파기를 행하게 되며, 지하의 바닥면에는 잡석층(5)을 형성하여 수평을 유지할 수 있도록 다지는 정지작업을 한다.
이때 본 발명의 구조물은 집수정(10a)의 하단부가 종래와 같이 바닥판(20)의 저면으로 돌출 결합되어 있지 않고, 바닥판(20)의 저면과 동일한 면을 이루며 결합되어 있기 때문에 추가 터파기를 생략할 수 있다.
상기 집수정(10a)은 구조물의 시공 후 빗물이 유입되거나, 화재 또는 물청소에 의해 지하 피트에 물이 유입되면 집수정(10a)의 내측에 설치된 펌프를 이용하여 외부로 배출하기 위한 설비로서, 추가 터파기를 통하여 더욱 지하 깊숙이 설치되던 펌프의 크기를 소형화함으로써 집수정(10a)의 저면이 바닥판(20)의 저면과 동일하게 결합될 수 있도록 한 것이다.
이로써 추가 터파기가 생략되어 터파기 및 정지작업이 더욱 용이한 효과가 있으며, 이에 따라 더욱 신속한 시공이 이루어지며 시공비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
구조물 설치(S20) 단계에서는 도 6에서 나타낸 바와 같이 잡석층(5)의 상측에 본 발명의 하이브리드 지하 피트 구조물을 설치하게 되는데, 도면에서는 3단으로 결합된 측면패널(50)의 상측 부분에 전단키(300)가 결합되고, 상기 전단키(300)의 상측에 4단으로 측면패널(50)이 추가 결합된 상측부재(200)를 나타낸 것으로서, 본 발명이 조립식으로 구성됨으로써 다양한 높이 또는 폭으로 설치될 수 있음을 보인 것이다.
이렇게 다단으로 구성된 상측부재(200)의 프레임(40) 상측에는 착탈식 프레임(400)이 결합되어 있다.
내부 콘크리트 타설(S30) 단계에서는 도 7에서 나타낸 바와 같이 철근(2)이 결합된 바닥판(20)의 상측 및 테두리부(30)의 내측에 내부콘크리트층(6)을 형성하여 바닥에서 작용하는 응력에 저항하며, 구조물 외측에 버림 및 기초 콘크리트 타설시 부상(浮上)을 방지할 수 있도록 한다.
버림 콘크리트 타설(S40) 단계에서는 도 8에서 나타낸 바와 같이 콘크리트의 양생시 발생하는 압력에 견딜 수 있도록 구조물의 내측에 복수의 동바리(P)를 설치하며, 구조물의 외측에는 버림콘크리트층(7)을 형성하여 구조물을 고정하게 된다.
기초 콘크리트 타설(S50) 단계에서는 도 9에서 나타낸 바와 같이 착탈식 프레임(400)의 상측에 고정핀(4)에 의해 거푸집(3)을 결합하고, 상측부재(200) 및 착탈식 프레임(400)의 외측에 기초콘크리트층(8)을 형성한다.
본 발명은 상측부재(200)가 지하 피트의 상측으로 상당부분 돌출될 수 있도록 높게 형성되기 때문에 기초콘크리트층(8)을 타설하기 위한 별도의 거푸집을 상측부재(200)의 상측에 결합할 필요가 없으며, 이에 따라 거푸집의 분리작업이 생략되어 시공이 더욱 신속히 이루어지는 장점이 있다.
벽체 콘크리트 타설(S60) 단계에서는 도 10에서 나타낸 바와 같이 거푸집(3)의 외측에 벽체콘크리트층(9)를 형성하고, 기초콘크리트층(8)의 상측에 마감모르타르층(8a)을 형성한다.
그리고 마지막 착탈식 프레임 제거(S70) 단계에서는 도 11에서 나타낸 바와 같이 동바리(P) 및 거푸집(3)을 제거한 후, 볼트로 결합된 착탈식 프레임(400)을 제거하게 되는데, 이렇게 착탈식 프레임(400)이 제거된 벽면에는 엘리베이터의 도어가 개폐될 수 있도록 안내하는 프레임이 결합된다.
10a : 집수정 20 : 바닥판
30 : 테두리부 40 : 프레임
50 : 측면패널 60 : 지지부
61 : 결합홀 62 : 고정핀홀
100 : 하측부재 200 : 상측부재
300 : 전단키 400 : 착탈식 프레임

Claims (5)

  1. 내측에 철근 콘크리트가 타설되어 바닥면에 고정되는 하측부재와, 상기 하측부재의 상측에 결합되는 상측부재와, 상기 상측부재의 상측에 결합되는 전단키로 구성된 지하 피트 구조물에 있어서,
    상기 하측부재(100)에는 바닥판(20)이 구비되고, 상기 바닥판(20)의 상측 테두리 부분에는 금속 또는 합성수지로 이루어져 조립식으로 구성된 테두리부(30)가 결합되며, 상기 테두리부(30)의 내측에는 금속으로 이루어진 프레임(40)의 외측에 합성수지로 이루어진 복수의 측면패널(50)이 결합된 상측부재(200)가 결합되고, 상기 상측부재(200)에는 전단키(300)가 결합되되,
    상기 프레임(40)의 상측에는 복수의 착탈식 프레임(400)이 착탈할 수 있도록 결합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 지하 피트 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 착탈식 프레임(400)은 "ㄷ"의 형상으로 형성되며, 내측에는 복수의 지지부(60)가 간격을 이루며 형성되고, 하측 면에는 볼트가 삽입되는 복수의 결합홀(61)이 형성되며, 상측 면에는 고정핀(4)이 삽입되는 복수의 고정핀홀(62)이 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 지하 피트 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바닥판(20)에는 집수정(10a)이 결합되되, 상기 집수정(10a)의 저면은 바닥판(20)의 저면과 동일한 면을 이루도록 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지하 피트 구조물.
  4. 지하 피트 구조물이 지하에 설치될 수 있도록 터파기를 행하고, 지하의 바닥면에 잡석층(5)을 형성하여 수평을 유지할 수 있도록 다지는 터파기 및 정지작업(S10) 단계와; 잡석층(5)의 상측에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 하이브리드 지하 피트 구조물을 설치하는 구조물 설치(S20) 단계와; 상기 하이브리드 지하 피트 구조물의 내측에 내부콘크리트층(6)을 형성하는 내부 콘크리트 타설(S30) 단계와; 상기 하이브리드 지하 피트 구조물을 고정할 수 있도록 외측에 버림콘크리트층(7)을 형성하는 버림 콘크리트 타설(S40) 단계와; 상기 하이브리드 지하 피트 구조물의 상측에 거푸집(3)을 결합하고, 하이브리드 지하 피트 구조물의 외측에 기초콘크리트층(8)을 형성하는 기초 콘크리트 타설(S50) 단계와; 거푸집(3)의 외측에 벽체콘크리트층(9)를 형성하고, 상기 기초콘크리트층(8)의 상측에는 마감모르타르층(8a)을 형성하는 벽체 콘크리트 타설(S60) 단계; 를 순차적으로 거치며 시공되되,
    상기 터파기 및 정지작업(S10) 단계에서는 집수정(10a)을 설치하기 위한 추가 터파기가 생략될 수 있도록 집수정(10a)의 저면이 하이브리드 지하 피트 구조물의 저면과 동일한 높이를 이루는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지하 피트 구조물의 시공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 벽체 콘크리트 타설(S60) 단계의 다음에는 착탈식 프레임(400)을 제거한 벽면에 엘리베이터의 도어가 개폐되는 것을 안내하는 프레임이 결합될 수 있도록 착탈식 프레임 제거(S70) 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 지하 피트 구조물의 시공방법.
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