KR101913630B1 - 역t형 철골합성외벽용 엄지철골수직재와 이를 이용한 지하건축물의 영구외벽 구조체의 시공방법 - Google Patents

역t형 철골합성외벽용 엄지철골수직재와 이를 이용한 지하건축물의 영구외벽 구조체의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하건축물의 외벽 구조체를 벽부와 보부의 역T형 단면으로 구성시키기 위하여 벽부의 외측으로 일부가 돌출되도록 설치되는 구조용 수직 철골부재로서, 상기 외벽 구조체가 구축되기 전의 흙막이 벽체에 대하여는 엄지말뚝을 구성하고, 외벽 구조체가 구축된 후에는 상기 외벽 구조체의 일부를 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

역T형 철골합성외벽용 엄지철골수직재와 이를 이용한 지하건축물의 영구외벽 구조체의 시공방법{REVERSE T-TYPE STEEL COMPOSITE VERTICAL MEMBER FOR OUTER WALL OF THE UNDERGROUND STRUCTURE AND THE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 지하건축물의 외벽구조 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 외벽체에 매립되는 구조용 강재를 흙막이 벽체의 엄지말뚝용으로 활용할 수 있도록 하는 수직 철골부재 및 외벽체의 구조와, 이를 시공하는 방법에 관한 것이다.
도심지에서의 토지이용 제고는 건축물의 대형화와 더불어 지하공간 활용의 극대화를 요구하게 되는 바, 최근에는 지하건축물을 대규모화 내지 대심도화 시키는 것이 일반적이다.
이에 따라 대규모의 지반굴토공사가 진행되며, 경제성 및 토질의 상태 등에 따라 CIP(cast in place wall), SCW(soil cement wall), Slurry wall 등 다양한 흙막이 공법이 채용되고 있다. 그 중 CIP공법은 인접 구조물에 대한 영향이 적고, 비교적 협소한 대지에서도 시공이 가능하며, 진동과 소음이 작아 민원발생을 줄여주는 장점이 있어, 주로 도심지에서 많이 채용되고 있다.
그런데 CIP공법에 의한 주열식 흙막이 벽체는 공사기간 중에 배면토압만을 지지하는 가설구조로만 사용되는 것이어서, 지하건축물의 외벽에 대하여는 별도의 설계 및 시공이 이루어진다.
그러나 최근에는 흙막이 벽체의 엄지말뚝으로 H형강을 사용하는 예가 점차 증가하고 있고, H형강을 엄지말뚝으로 사용한 흙막이 벽체는 휨강성이 크기 때문에 지하건축물의 외벽용 옹벽으로 활용하기 위한 다양한 공법이 개발되고 있다.
그의 대표적인 예의 하나로 일본 특허공보 특허 제4552114호에 게시된 '합성벽'이라는 발명이 있다.
상기의 합성벽(6)은 도 1에 도시된 바와 같이, 흙막이 벽체(1)용 엄지말뚝(2)의 플랜지에 스터드(4)를 용접으로 부착시킨 후, 그 전면에 철근콘크리트벽(3)을 타설하여 상기 흙막이 벽체(1)와 합벽시킴으로써 구성되게 한다.
그런데 상기한 종래기술에서는 엄지말뚝(2)과 철근콘크리트벽(3) 사이의 전단력은 스터드에 지지되는 바, 스터드 전면의 콘크리트 파괴는 스터드에 전단응력보다 더 큰 휨응력을 작용하게 하여 상기 스터드의 합성력을 저하시켜 취성파괴를 일으킨다. 이를 방지하기 위해서는 충분한 양의 철근이 사용되어야 한다. 이러한 스터드 설치 및 철근작업은 합벽시공의 작업량을 현저히 증가시킨다.
아울러 상기한 종래기술은 엄지말뚝(2)의 강재와 철근콘크리트벽(3) 사이는 스터드라는 전단열결재에 의해 연결되는 것일 뿐, 이들이 구조적으로 완전 일체화되는 것이 아닐뿐 더러, 이들의 연결에 따른 구조적 검토가 쉽지 않다.
따라서 흙막이 벽체(1)와 철근콘크리트벽(30)에 대한 구조설계는 서로 독립적으로 이루어지고, 단지 철근콘크리트벽(3)을 설계할 때 엄지말뚝(2)의 강재는 철근콘크리트벽(3)에 대한 강재의 보충 정도로만 취급하는 것이 현실이다. 그러므로 상기 엄지말뚝(2)의 전단연결을 통한 철근콘크리트벽(3) 두께의 감소는 그리 크지 않게 된다.
JP 4552114 B2
본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지하건축물의 외벽으로 설계된 철골합성벽체의 일부를 흙막이 벽체의 엄지말뚝으로 사용할 수 있게 함으로써, 철골합성벽체 단면의 최적화를 도모하여 재료의 사용량을 절감시키고 구조물의 이용공간을 확장시킴과 더불어 시공성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 지하건축물의 외벽 구조체를 벽부와 보부의 역T형 단면으로 구성시키기 위하여 벽부의 외측으로 일부가 돌출되도록 설치되는 구조용 수직 철골부재로서, 상기 외벽 구조체가 구축되기 전의 흙막이 벽체에 대하여는 엄지말뚝을 구성하고, 외벽 구조체가 구축된 후에는 상기 외벽 구조체의 일부를 구성하되, 내부에 타설되는 콘크리트는 상기 외벽 구조체 구축을 위한 벽부콘크리트와 일체로 타설될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 역T형 철골합성외벽용 엄지철골수직재가 제공된다.
이러한 수직 철골부재는 돌출강재부와 매립강재부가 일체로 구성되는 것으로서, 돌출강재부는 돌출플랜지와 상기 돌출플랜지의 양측단에서 수직으로 절곡되는 한 쌍의 웨브가 포함되어 구성되고, 매립강재부는 웨브와의 사이에 충진개구를 형성하면서 돌출플랜지에 대응하여 구비되는 매립플랜지가 포함되어 구성되게 할 수 있다.
이때 매립플랜지는, 그 내면의 중앙이 돌출플랜지의 내면 중앙에 부착된 연결수직벽에 부착되고, 상기 웨브의 폭은 연결수직벽의 폭보다 작게 구성되어 웨브와 매립플랜지의 사이가 이격됨으로써 벽부에 위치한 충진개구가 형성되게 할 수도 있고, 이와는 달리 상기 매립플랜지는 양 단부가 돌출강재부의 웨브에 부착되어 돌출플랜지 및 웨브와 함께 사각관체의 단면을 형성하되, 상기 웨브의 일부분에는 벽부에 위치한 충진개구가 형성되도록 관통공이 구비되게 할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기한 각 엄지철골수직재를 이용하여 지하건축물의 영구외벽을 구축하는 방법에 있어서, a) 지중을 천공하여 흙막이 벽체의 구축을 위한 천공홀을 형성시키는 단계, b) 지하건축물의 철골합성외벽 구조체로 설계되어 준비된 상기 엄지철골수직재의 충진개구을 폐쇄시킨 상태에서 상기 엄지철골수직재를 지중의 천공홀에 삽입시키는 단계, c) 천공홀에 콘크리트를 충진시키고 이를 양생시켜 엄지말뚝 콘크리트를 형성시키는 단계, d) 엄지철골수직재의 매립강재부를 노출시키고, 충진개구를 개방시키는 단계, e) 벽부콘크리트를 타설하면서 충진개구를 통해 엄지철골수직재의 내부공간에 콘크리트를 충진시켜 역T형 외벽체를 구성하는 단계;가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 철골합성외벽 구조체의 시공방법이 제공된다.
이때 상기 b)단계에서의 충진개구 폐쇄는 막이판을 부착시키는 방식으로 이루어지게 할 수도 있고, 엄지철골수직재의 내부에 임시부피재를 삽입시키는 방식으로 이루어지게 할 수 있다.
아울러 상기 d)단계와 e)단계 사이에 노출된 매립강재부의 매립플랜지에 데크플레이트를 설치하는 단계가 더 포함되게 할 수 있고, 이때 상기 데크플레이트에는 철근체가 부착되고, 상기 철근체가 노출된 매립강재부의 매립플랜지쪽으로 위치하도록 데크플레이트가 설치되게 하여 시공성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 지하건축물의 외벽 구조체로 설계된 부분의 일부가 선시공되어 흙막이 벽체의 강성을 증대를 위한 엄지말뚝으로 사용하게 함으로써, 외벽 구조체의 단면을 최적화시키면서 배면토압에 대한 지지력을 향상시킨 흙막이 벽체를 구축할 수 있게 한다. 이러한 외벽 구조체의 단면 최적화는 건축자재의 사용량을 감소시켜 경제적인 시공이 가능하게 할 뿐 아니라, 구축된 건축물의 사용공간을 확장시키는 효과를 가지게 한다.
또한 본 발명은 전단연결재의 부착을 위한 용접작업이 필요하지 않으며, 철근배근 및 거푸집 작업 등의 가설작업량을 감소시켜 시공성을 향상시킴과 더불어 공기단축의 효과를 가지게 한다.
도 1은 종래기술에 의한 흙막이 벽체와 외벽의 합벽구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 역T형 단면의 외벽 구조체가 구축된 예의 사시도이다.
도 3은 상기 역T형 단면의 외벽 구조체 구축을 위한 제1실시예의 엄지철골수직재에 관한 사시도이다.
도 4는 상기 제1실시예의 엄지철골수직재를 제작하는 방법에 관한 각 실시예의 단면도이다.
도 5는 제2실시예의 엄지철골수직재에 관한 사시도이다.
도 6은 상기 엄지철골수직재를 이용하여 역T형 단면의 외벽 구조체를 구축하는 과정을 각 단계별로 나타낸 단면도이다.
도 7은 상기 엄지철골수직재에 형성되는 충진개구를 폐쇄시키는 방법에 관한 각 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8은 상기 충진개구를 개방시키는 방법에 관한 각 실시예를 설명하기 위한 각 단면도이다.
도 9, 10은 본 발명의 철골합 성외벽 구조체에 관한 각 실시예를 설명하기 위한 각 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 관한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 역T형 단면의 외벽 구조체(20)가 구축된 예를 사시도로 나타낸 것이다.
본 발명은 특히 역타공법에 의해 지하건축물의 기둥 및 슬래브 등의 골조가 완성된 후, 순타방식으로 흙막이 벽체(10)와 합벽시켜 영구 외벽 구조체(20)를 구축할 때, 상기 외벽 구조체(20)의 두께를 최소화시킬 수 있는 T형 단면으로의 구조설계를 가능하게 하면서, 다른 한편으로 상기 외벽 구조체(20)가 구축되기 전에는 흙막이 벽체(10)의 강성을 증대시킬 수 있는 보강수단으로 기능할 수 있도록 하는 것을 기술적 사상으로 한다.
이를 위한 본 발명의 외벽 구조체(20)는 구조용 수직 철골부재인 엄지철골수직재(200)와 철근콘크리트가 합성한 철골합성구조를 가지는 것으로서, 수평면의 벽부(22)와 이에 돌출되는 박스형 보부(21)에 의한 역T형 단면으로 구성된다. 따라서 외벽 구조체(20)에 작용하는 수평하중을 보부(21)와 벽부(22)가 Two-way 방식으로 처리할 수 있게 하여 흙막이 벽체(10)로부터 합벽되는 외벽 구조체(20)의 벽부(22) 두께(d1)를 줄일 수 있게 한다.
즉 본 발명의 외벽 구조체(20)는 엄지철골수직재(200) 단면의 일부가 흙막이 벽체(10)쪽으로 돌출되어 보부(21)가 형성됨으로써 외벽 구조체(20)가 역T형 단면을 가지게 한다.
다른 한편으로 상기한 바와 같이 흙막이 벽체(10)쪽으로 돌출되어 보부(21)를 형성하는 엄지철골수직재(200)는, 주열식 흙막이 벽체(10)의 구축시 엄지말뚝 콘크리트(C1)에 매립되어 엄지말뚝을 구성하게 된다.
따라서 상기 엄지철골수직재(200)는 외벽 구조체(20)가 구축되기 전까지는 흙막이 벽체(10)의 엄지말뚝을 구성함으로써 흙막이 벽체(10)의 배면토압에 대한 지지력을 증대시키고, 순타에 의해 외벽 구조체(20)가 구축된 후에는 외벽 구조체(20)의 일부가 되어 수직하중에 대한 축력은 물론 T형 보단면 형상에 의한 휨강성의 증대를 도모할 수 있게 한다.
도 3, 4는 이러한 엄지철골수직재(200)의 제1실시예를 나타낸 것으로서, 도 3은 상기 제1실시예의 사시도이고, 도 4는 상기 제1실시예의 것을 제작하는 방법에 관한 각 실시예를 설명하는 각 단면도이다.
본 발명의 제1실시예에 의한 엄지철골수직재(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 돌출강재부(210)와 매립강재부(220)가 일체로 되는 구조용 수직 철골부재로 구성된다.
여기에서 돌출강재부(210)라 함은 흙막이 벽체(10)의 엄지말뚝 콘크리트(C1)에 매립되어 엄지말뚝을 구성하는 것으로서, 돌출플랜지(212)와 상기 돌출플랜지(212)의 양측단에서 수직으로 절곡되는 한 쌍의 웨브(211)가 포함되어 기본적으로 ㄷ자 단면을 가지면서 그 내부에 벽부콘크리트(C2)와 함께 콘크리트가 일체로 타설될 수 있는 공간이 형성된다. 이러한 ㄷ자 단면의 형상은 강재가 엄지말뚝 콘크리트(C1)의 중앙으로부터 이격하여 위치하게 함으로써, 통상적으로 콘크리트 말뚝 중앙에 배치되는 I형강의 엄지말뚝보다 큰 단면계수를 가지게 하여 엄지말뚝 콘크리트(C1)의 휨강성을 증대시킨다.
이와 더불어 돌출강재부(210)에 의해 형성되는 상기 공간은 그 내부로 지하수가 유입되는 것을 방지하여, 지중의 천공홀(H) 내벽에 접하는 외측 부분과는 달리 향후 타설되는 외벽 구조체(20)의 벽부콘크리트(C2)와 동질인 고품질의 콘크리트 구조체가 구현될 수 있게 한다.
또 상기돌출강재부(210)와 대응되는 매립강재부(220)는 벽부(22)를 구축하기 위하여 엄지말뚝 콘크리트(C1)의 일부분을 제거함으로써 노출되고, 그 이후 타설되는 벽부콘크리트(C2)의 내부에 매립되는 부분으로서, 돌출강재부(210)의 돌출플랜지(212)에 대응하는 매립플랜지(221)가 포함되어 구성된다.
예컨대 제1실시예에 의한 엄지철골수직재(200)는 돌출플랜지(212)와 매립플랜지(221)의 사이가 연결수직벽(213)에 의해 연결됨으로써 돌출강재부(210)와 매립강재부(220)가 일체화된다. 즉 돌출플랜지(212)의 내면 중앙과 매립플랜지(221)의 내면 중앙의 각 사이에 연결수직벽(213)의 각 단부가 부착되는 것인 바, 엄지말뚝 콘크리트(C1)의 일부분이 제거되면 그 제거된 면의 외측으로 연결수직벽(213)의 일부와 매립플랜지(221)가 함께 T자 형상으로 노출되면서 매립강재부(220)를 구성하게 된다.
이때 돌출강재부(210)의 양측 웨브(211)의 폭(d2)을 상기 연결수직벽(213)의 폭(d3)보다 작게 구성하게 되면, 상기 웨브(211)와 매립강재부(220)의 사이, 보다 구체적으로는 웨브(211)와 매립플랜지(221)의 사이가 상기한 각 폭의 차이(d3-d2)만큼 이격되면서 향후 벽부콘크리트(C2) 타설시 그 일부가 엄지철골수직재(200)의 내부공간으로 흘러들어갈 수 있게 하는 충진개구(230)를 형성하게 된다.
따라서 엄지철골수직재(200)의 내부공간에 타설되는 콘크리트는 외벽 구조체(20) 구축을 위한 벽부콘크리트(C2)와 일체로 타설될 수 있게 된다.
다만 상기한 충진개구(230)는 벽부(22)에 위치해야 하는 것이므로, 상기 웨브(211)의 폭(d2)은 적어도 웨브(211)의 단부가 벽부(22)에 접할 정도의 길이 이상을 가지게 함으로써 거푸집 작업 등의 콘크리트 누출방지를 위한 부가적인 공정이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
벽부콘크리트(C2)에 매립된 매립강재부(220)는 단순히 엄지철골수직재(200)를 벽부(22)에 연결시키는 전단연결부재의 기능을 넘어서는 것으로서, 상기 엄지철골수직재(200)가 벽부(22)와 구조적으로 완전 일체화되어 이에 작용하는 모든 하중을 Two-way 방식으로 함께 분담할 수 있게 한다.
예컨대 종래기술에서와 같이 I형 철골이 벽체에 스터드등의 전단연결재로 연결된 경우에는 상기 I형 철골이 벽체 내부의 철근량을 보충하는 수단으로만 작용하면서 하중분담폭의 벽체에 대하여 합성보로 거동하여 상하방향으로만 응력이 전달되도록 하는 One-way방식의 응력흐름이 이루어지나, 본 발명의 경우에는 하중분담폭 벽체에 대하여 1차로 벽부(22)가 하중을 받아 좌우로 응력을 전달하고, 보부(21)에 의해 2차로 상하방향으로 응력이 전달되도록 하는 Two-way방식의 흐름을 가지게 된다.
이러한 제1실시예의 엄지철골수직재(200)는 다양한 방법으로 제작될 수 있다.
예컨대 도 4의 (a)에서 나타내고 있는 바와 같이, H형강의 일측 플랜지 양단에 웨브(211)의 폭(d2)보다 짧은 웨브(211)용 강판을 용접하여 엄지철골수직재(200)를 제작할 수도 있고, 도 4의 (b)에 나타내고 있는 바와 같이, 강판을 ㄷ자 형상으로 절곡하여 돌출플랜지(212)와 양측의 웨브(211)를 형성시킨 후, 매립플랜지(221)와 연결수직벽(213)의 기능을 할 수 있는 T형강을 용접으로 일체화시켜 엄지철골수직재(200)를 제작할 수 있다. 또 도 4의 (c)에서와 같이 상기한 ㄷ자 형상의 강재 중앙에 상기 웨브(211)보다 폭이 큰 강판을 부착시켜 돌출시킨 후 돌출부분에 매립플랜지(221)용 강판을 수직하게 부착시켜 엄지철골수직재(200)를 제작할 수도 있으며, 도 4의 (d)에서와 같이 웨브(211)용 리브가 일측에 구비된 ㄷ자형 강재의 한 쌍을 서로 대칭이 되도록 부착시키는 방식으로 엄지철골수직재(200)를 제작할 수도 있다.
이러한 제1실시예의 엄지철골수직재(200)는 큰 규모의 외벽 구조체(20)에 적용하는 등 다양한 규모에 대한 범용성을 가지게 할 뿐 아니라, 연결수직벽(213)은 보부(21)에 작용하는 수평하중에 대한 전단강성 및 수직하중에 대한 좌굴강성을 증대시킨다. 도시하지는 아니하였으나 상기 연결수직벽(213)에는 콘크리트 유동공을 구비시켜 양 측 콘크리트에 대한 일체성을 증대시킬 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 엄지철골수직재(200)의 구조를 나타낸 사시도이다.
제2실시예의 엄지철골수직재(200)는 전체적인 단면형상이 사각관체의 것과 같도록 구성된다. 즉 매립플랜지(221)는 양 단부가 ㄷ자 형상을 가지는 돌출강재부(210)의 웨브(211)에 부착되어, 돌출플랜지(212) 및 웨브(211)와 함께 사각관체의 단면을 형성한다.
다만 본 발명의 엄지철골수직재(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 그 내부에 타설되는 콘크리트가 외벽 구조체(20)의 구축을 위한 벽부콘크리트(C2)와 일체로 타설되어야 하므로, 제2실시예에서는 웨브(211)의 일부분, 보다 구체적으로는 매립플랜지(221)에 근접하여 벽부(22)에 위치할 수 있는 부분에 관통공을 구비시킴으로써 상기 관통공에 의해 충진개구(230)가 형성되도록 한다.
이러한 제2실시예의 엄지철골수직재(200)는 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 기성품의 사각관을 사용할 수 있는바, 비교적 규모가 작은 외벽 구조체(20)에 간단히 적용함으로써 경제성을 도모할 수 있게 한다.
도 6 내지 10은 지금까지 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 엄지철골수직재(200)를 이용하여 흙막이 벽체(10)와 합벽하면서 지하건축물의 영구외벽을 구축하는 시공방법에 관하여 도시한 것이다.
상기한 지하건축물의 철골합성외벽 구조체의 시공방법은 도 6에 도시된 바와 같이, a) 지중에 천공홀(H)을 형성시키는 단계, b) 천공홀(H)에 엄지철골수직재(200)를 삽입시키는 단계, c) 엄지말뚝 콘크리트(C1)를 형성시키는 단계, d) 매립강재부(220)를 노출시키는 단계, e) 역T형 외벽 구조체(20)를 형성시키는 단계가 순차로 진행되는 방식으로 이루어진다.
a) 지중에 천공홀(H) 형성시키는 단계{도 6의 (a) 참조};
지중을 천공하여 흙막이 벽체(10)의 구축을 위한 천공홀(H)을 형성시킨다.
상기 천공홀(H)은 먼저 일정한 간격으로 형성시켜 후술하는 단계에 의해 엄지말뚝 콘크리트(C1)를 구축한 후, 상기 엄지말뚝 콘크리트(C1)의 사이를 다시 천공하여 방수목적의 사이말뚝(11) 구축을 위한 천공 등이 이루어지나, 여기에서는 엄지말뚝 콘크리트(C1)를 위한 천공홀(H)을 기준으로 설명한다.
b) 천공홀(H) 엄지철골수직재(200) 삽입시키는 단계{도 6의 (b), 도 7 참조};
천공이 완료되면 천공홀(H) 내에 케이싱(C)과 함께 지하건축물의 철골합성외벽 구조체로 설계된 엄지철골수직재(200)를 삽입시킨다.
이때 상기 엄지철골수직재(200)에 구비된 충진개구(230)가 폐쇄된 상태를 가지게 함으로써, 다음 단계에서 엄지말뚝 콘크리트(C1)의 형성을 위해 천공홀(H)에 콘크리트를 충진할 때 엄지철골수직재(200)의 내부공간에 콘크리트가 유입되지 않도록 해야 한다.
충진개구(230)의 폐쇄방법은 그 내부공간에 콘크리트가 충진되지 않도록 하는 것이면 특별히 제한될 필요는 없으나, 향후 제거가 용이해야 한다. 그 예로는 도 7의 (a)에서와 같이 충진개구(230)의 크기에 상응하는 임시부피재(231)를 삽입시킬 수도 있고, 도 7의 (b)에서와 같이 충진개구(230)가 형성된 웨브(211)와 매립플랜지(221) 단부 사이에 막이판(232)을 부착시킬 수도 있다.
이때 전자와 같이 임시부피재(231)를 삽입하여 충진개구(230)를 폐쇄시키는 경우에는 삽입된 임시부피재(231)의 일부가 충진개구(230)의 외부로 약간 돌출되도록 함으로써, 천공홀(H)에 타설되는 콘크리트에 의해 상기 임시부피재(231)가 엄지철골수직재(200)의 내부공간으로 깊숙히 밀려 들어가지 않도록 함과 더불어 향후의 임시부피재(231) 제거 작업이 쉽게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
엄지철골수직재(200)는 천공홀(H) 저면에 밀착되게 함으로써, 그 내부공간으로 지하수가 유입되는 것을 최대한 억제시키는 것이 바람직하다. 따라서 상기 엄지철골수직재(200)의 하단부에 저판을 구비시켜 상기 하단부를 폐쇄시키거나, 하단부의 둘레에 수밀부재를 더 구비시킬 수 있다.
c) 엄지말뚝 콘크리트(C1)를 형성시키는 단계{도 6의 (c) 참조};
천공홀(H)에 콘크리트를 충진시키고 이를 양생시켜 엄지말뚝 콘크리트(C1)를 형성시키는 단계이다.
이를 위해 먼저 천공홀(H) 저면의 슬라임을 제거한다. 이때 엄지철골수직재(200)의 내부공간으로 침투된 지하수도 함께 제거할 수 있다.
슬라임 제거 등의 콘크리트 충진 준비작업이 완료되면, 케이싱(C)을 인발하면서 천공홀(H)에 콘크리트를 충진한다.
상기한 콘크리트의 충진은 엄지철골수직재(200)의 외부, 즉 엄지철골수직재(200)와 천공홀(H)의 내벽 사이에 대하여만 이루어지고, 상기 엄지철골수직재(200) 내부공간에 대한 콘크리트 타설은 앞서 설명한 바와 같이 벽부콘크리트(C2)의 타설과 함께 이루어진다.
엄지말뚝 콘크리트(C1)의 양생이 완료되면, 앞서 설명한 바와 같이 각 엄지말뚝 콘크리트(C1) 사이를 다시 천공 및 콘크리트 타설하여 사이말뚝(11)을 형성함으로써 주열식 지중연속벽의 흙막이 벽체(10)를 구축한다.
흙막이 벽체(10)의 구축이 완료되면 지하건축물의 구축방식(역타,순타)에 따른 굴토 및 버팀수단의 설치 등 구조체 구축작업이 진행되나, 본 명세서에서는 외벽의 구축과 관련하여서만 설명하기로 한다.
d) 매립강재부(220) 노출시키는 단계{도 6의 (d), 도 8 참조};
지하건축물의 외벽 구조체(20)를 구축하기 위하여 선 시공된 엄지철골수직재(200)의 매립강재부(220)를 노출시키는 단계이다.
먼저, 흙막이 벽체(10)의 콘크리트를 엄지철골수직재(200)의 돌출강재부(210) 전면까지 까낸다. 상기와 같이 까내어진 매립강재부(220)의 전면은 외벽 구조체(20) 벽부(22)의 외면이 된다.
돌출강재부(210) 전면에 대한 콘크리트의 제거가 완료되면, 도 8에 도시된 바와 같이 폐쇄되었던 충진개구(230)를 개방시킨다. 즉 충진개구(230)를 통해 그 내부로 삽입되었던 임시부피재(231)를 제거하거나, 충진개구(230)를 폐쇄시킨 막이판(232)을 제거함으로써, 다음 단계의 벽부콘크리트(C2) 타설시 엄지철골수직재(200)의 내부공간에 대하여도 함께 타설될 수 있게 한다.
e) 역T형 외벽 구조체(20)를 형성시키는 단계{도 6의 (e), 도 9, 10 참조};
벽부(22)에 대하여 철근 등의 보강재를 배치하고 하고 콘크리트를 타설하여 철골부재와 철근콘크리트가 합성된 철골철근콘크리트 구조의 역T형 외벽 구조체(20)를 형성시키는 단계이다.
벽부(22)의 구축은 도 9에서와 같이 수직, 수평 철근을 배근하고 외면에 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하는 방식으로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 데크플레이트를 이용하여 거푸집 등의 가설작업을 생략한다.
예컨대 도시하지는 아니하였으나 수직철근과 수평철근을 배근한 후 매립강재부(220)의 매립플랜지(221)에 접하도록 양 단에 돌출리브가 구비된 데크플레이트를 설치할 수도 있고, 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 트러스 또는 래티스 형상의 철근체(310)가 부착된 데크플레이트(300)를 설치하되 상기 철근체(310)가 매립강재부(220)의 매립플랜지(221)쪽으로 위치하게 함으로써 철근의 배근작업까지도 생략하게 하여 공기단축 등 시공성을 대폭 향상시킬 수 있다. 상기 매립강재부(220)의 매립플랜지(221)와 데크플레이트(300)에 구비된 철근 사이에는 수평철근(320)이 더 구비될 수 있다.
벽부(22)에 대한 철근 배근 및 거푸집의 설치작업 내지는 데크플레이의 설치작업이 완료되면, 도 6의 (e)에 도시된 바와 같이 벽부콘크리트(C2)를 타설하여 본 발명의 역T형 철골합성외벽 구조체를 완성한다. 이때 엄지철골수직재(200)의 내부공간에 대한 콘크리트의 충진이 함께 이루어질 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
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. 에컨대 본 발명을 설명함에 있어 역타공법을 예로 하여 설명하였으나 순타방식에서도 그대로 적용된다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
10; 흙막이 벽체 11; 사이말뚝
20; 외벽 구조체 21; 보부
22; 벽부 200; 엄지철골수직재
210; 돌출강재부 211; 웨브
212; 돌출플랜지 213; 연결수직벽
220; 매립강재부 221; 매립플랜지
230; 충진개구 231; 임시부피재
232; 막이판 300; 데크플레이트
310; 철근체 320; 수평철근
H; 천공홀 K; 케이싱
C1; 엄지말뚝 콘크리트 C2; 벽부콘크리트

Claims (9)

  1. 지하건축물의 외벽 구조체(20)를 벽부(22)와 박스형 보부(21)의 역T형 단면으로 구성시키기 위하여 벽부(22)의 외측으로 일부가 돌출되도록 설치되는 구조용 수직 철골부재로서, 상기 외벽 구조체(20)가 구축되기 전의 흙막이 벽체(10)에 대하여는 엄지말뚝을 구성하고, 외벽 구조체(20)가 구축된 후에는 상기 외벽 구조체(20)의 일부를 구성하되, 박스형 보부(21)의 내부에 타설되는 콘크리트는 상기 외벽 구조체(20) 구축을 위한 벽부콘크리트(C2)와 일체로 타설될 수 있도록 구성되되, 상기 수직 철골부재는 돌출강재부(210)와 매립강재부(220)가 일체로 구성되는 것으로서, 돌출강재부(210)는 돌출플랜지(212)와 상기 돌출플랜지(212)의 양측단에서 수직으로 절곡되는 한 쌍의 웨브(211)가 포함되어 구성되고, 매립강재부(220)는 웨브(211)와의 사이에 벽부(22)에 위치하는 충진개구(230)를 형성하면서 돌출플랜지(212)에 대응하여 구비되는 매립플랜지(221)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 역T형 철골합성외벽용 엄지철골수직재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매립플랜지(221)는, 그 내면의 중앙이 돌출플랜지(212)의 내면 중앙에 부착된 연결수직벽(213)에 부착되고, 상기 웨브(211)의 폭은 연결수직벽(213)의 폭보다 작게 구성되어 웨브(211)와 매립플랜지(221)의 사이가 이격됨으로써 벽부(22)에 위치한 충진개구(230)가 형성되는 것을 특징으로 하는 역T형 철골합성외벽용 엄지철골수직재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 매립플랜지(221)는 양 단부가 돌출강재부(210)의 웨브(211)에 부착되어 돌출플랜지(212) 및 웨브(211)와 함께 사각관체의 단면을 형성하되, 상기 웨브(211)의 일부분에는 벽부(22)에 위치한 충진개구(230)가 형성되도록 관통공이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 역T형 철골합성외벽용 엄지철골수직재.
  5. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 의한 엄지철골수직재(200)를 이용하여 지하건축물의 영구외벽을 구축하는 방법에 있어서,
    a) 지중을 천공하여 흙막이 벽체(10)의 구축을 위한 천공홀(H)을 형성시키는 단계
    b) 지하건축물의 철골합성외벽 구조체로 설계되어 준비된 상기 엄지철골수직재(200)의 충진개구(230)을 폐쇄시킨 상태에서 상기 엄지철골수직재(200)를 지중의 천공홀(H)에 삽입시키는 단계;
    c) 엄지철골수직재(200)와 천공홀(H)의 내벽 사이에 콘크리트를 충진시키고 이를 양생시켜 엄지말뚝 콘크리트(C1)를 형성시키는 단계;
    d) 엄지철골수직재(200)의 매립강재부(220)를 노출시키고, 충진개구(230)를 개방시키는 단계;
    e) 벽부콘크리트(C2)를 타설하면서 충진개구(230)를 통해 엄지철골수직재(200)의 내부공간에 콘크리트를 충진시켜 역T형 외벽체를 구성하는 단계;가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 철골합성외벽 구조체의 시공방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 b)단계에서의 충진개구(230) 폐쇄는 막이판(232)을 부착시키는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 철골합성외벽 구조체의 시공방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 b)단계에서의 충진개구(230) 폐쇄는 엄지철골수직재(200)의 내부에 임시부피재(231)를 삽입시키는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 철골합성외벽 구조체의 시공방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 d)단계와 e)단계 사이에 노출된 매립강재부(220)의 매립플랜지(221)에 데크플레이트(300)를 설치하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 철골합성외벽 구조체의 시공방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데크플레이트(300)에는 철근체(310)가 부착되고, 상기 철근체(310)가 노출된 매립강재부(220)의 매립플랜지(221)쪽으로 위치하도록 데크플레이트(300)가 설치되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 철골합성외벽 구조체의 시공방법.
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