KR200470708Y1 - 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임 - Google Patents

Abstract

본 고안은 역타공법에 의하여 지하건축물을 시공함에 있어, 스틸프레임의 위치에서 지하외벽에 대한 콘크리트 이어치기로 인하여 발생할 수 있는 누수하자를 근본적으로 방지할 수 있는 스틸프레임의 지수구조에 관한 것으로서, 흙막이 벽체와 슬래브 사이에 설치되는 토압전달용 스틸프레임에 있어서, 상기 스틸프레임은 중앙에 길게 형성되는 중앙채널과, 상기 중앙채널의 일측면에서 수직으로 뻗어 나와 흙막이 벽체의 엄지말뚝과 연결되는 다수의 연결채널과,상기 중앙채널의 타측면에서 수직으로 뻗어 나와 단부가 외부수평보의 상면에 거치되며 다수의 돌출 개구부가 형성된 내민채널로 이루어지고, 상기 연결채널과 중앙채널이 접하는 경계면에는 지수판이 형성되되, 상기 지수판은 연결채널과 중앙채널 및 향후 타설되는 슬래브의 상면보다 높게 수직으로 상향 돌출된 제1지수판과, 연결채널과 중앙채널보다 낮게 수직으로 하향 돌출된 제2지수판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임{A steel frame having water stop for transferring earth pressure on retaining wall}

본 고안은 역타공법에 의하여 지하건축물을 시공함에 있어, 흙막이벽과 슬래브 사이에 설치 시공되는 토압전달용 스틸프레임에 관한 것으로서, 구체적으로는 스틸프레임의 위치에서 지하외벽에 대한 콘크리트 이어치기로 인하여 발생할 수 있는 누수하자를 근본적으로 방지할 수 있는 스틸프레임의 지수구조에 관한 것이다.

역타공법(Top-Down Method)은 초기에 상부 구조물의 시공이 가능하므로 공사기간이 단축되고, 주변 지반과 인접 건물에 미치는 영향이 다른 공법에 비해 훨씬 작으며, 소음과 진동이 적고 날씨에 관계없이 지하공사를 진행할 수 있는 장점이 있기 때문에 최근 도심지에서는 건축물을 건축할 때 주로 역타공법이 사용되고 있다.

또, 건축물의 건축을 위한 터파기 공사시 흙막이 벽체에 대하여 배면토압을 지지하기 위한 버팀지지구조가 요구되는데, 이러한 버팀지지구조는 가시설을 이용하는 방법과 기둥, 슬래브 등의 영구 구조물을 이용하는 방법이 있으며, 이러한 버팀지지구조의 방식 중 영구 구조물을 이용한 버팀지지구조의 방식은 가설공사를 생략하게 함으로써 공기 및 공사비를 대폭 단축시킨다는 장점이 있어 근래들어 사용이 대폭적으로 증가하고 있다.

영구 구조물을 이용한 버팀지지구조 방식으로 지하구조물을 역타시공하는 방식은, 흙막이 벽체를 설치한 후 영구 구조물의 층간 구조체인 보와 슬래브를 설치하여 상기 보와 슬래브가 흙막이 벽체를 지지하도록 하고, 이러한 버팀지지구조가 이루어지면 그 하면을 굴토하는 시공이 이루어지며, 이와 같은 과정을 지하 최하층까지 반복하여 시공하는 방식으로 진행된다. 지하층의 기초콘크리트까지 시공이 완료되면 흙막이 벽체와 층간 구조체 사이의 지하외벽을 순타로 구축하여 지하 구조물을 완성시키게 된다.

상기한 바와 같이 영구 구조물을 이용한 버팀지지구조 방식으로 지하구조물을 역타시공하는 방식은, 흙막이 벽체를 지지하는 층간 구조체가 역타로 선시공된 후 흙막이 벽체와 층간 구조체 사이에 지하외벽이 순타로 후시공되기 때문에, 흙막이 벽체와 층간 구조체 사이에 통상적으로 설치되는 테두리 보 등의 연결구조체는 외벽철근의 배근 및 외벽콘크리트의 연속타설을 어렵게 하는 문제점 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 2009. 7. 28. 본 고안의 출원자는 출원번호 10-2009-0068810호의 '지하외벽의 연속시공을 위해 채널에 의한 나뭇가지형 스틸프레임을 이용한 역타공법'을 제안한 바 있다. 도 1 내지 3은 상기의 선행기술에 의한 흙막이 벽체의 지지구조를 도시하고 있다.

상기 선행기술은 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지말뚝(110a)에 거치된 외곽수평보(150b) 위에 슬래브를 타설함에 있어, 상기 슬래브는 지하외벽의 설치공간만큼 이격되어 타설되며, 상기 이격공간에는 나뭇가지형 스틸프레임(200)이 설치되도록 한다. 상기 스틸프레임(200)은 흙막이 벽체의 배면토압을 슬래브에 전달하게 함으로써 흙막이 벽체가 슬래브 및 보의 층간구조체에 의하여 안전하게 지지되도록 하는 것이다. 이와 같이 토압을 전달을 위한 상기의 스틸프레임(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 중앙채널(210), 연결채널(220), 내민채널(230)로 이루어져 있으며, 상기 내민채널(230)과 내민채널(230)의 사이에는 공간부가 형성되고, 이러한 공간부는 지하외벽용 수직철근의 배근을 용이하게 하고 콘크리트의 연속타설을 가능하게 하여 시공이음의 부위를 최소화시키면서 시공효율을 높일 수 있게 한다.

이와 같이 상기의 선행기술은 지하외벽의 시공이음을 최소화시킴으로써 누수의 발생여지를 줄이고 있으나, 슬래브와 외벽이 분리시공됨으로써 불가피하게 발생되는 시공이음에 의해 발생되는 누수의 발생에 대하여는 처리할 수 없다는 한계를 가지고 있었다. 도 3을 참조하여 이를 구체적으로 설명하면, 콘크리트의 타설은, 스틸프레임 전면에 슬래브 콘크리트(①의 부분), 스틸프레임 하면의 지하외벽 콘크리트(②의 부분), 스틸프레임 상면의 지하외벽 콘크리트(③의 부분)의 순으로 순차적으로 이루어진다. 이러한 콘크리트 타설 시점의 차이로 인하여 불가피하게 시공이음(j)이 발생하게 되고, 아울러 스틸프레임 하면 역시 콘크리트의 침강에 의한 균열(c)이 발생하게 되며, 이러한 시공이음(j) 및 침강균열(c)은 지하수의 유입경로가 되며 이들의 틈을 통해 유입된 지하수는 스틸프레임과 접해 있는 외곽수평보를 통해 지하 구조물의 내부로 스며들게 된다.

한편, 상기의 스틸프레임은 외곽수평보(150b)에 거치되고, 상기 스틸프레임의 자중과 스틸프레임에 타설되는 콘크리트의 하중은 상기의 외곽수평보가 지지하게 되는데, 외각수평보와 이에 인접한 외각수평보 사이의 간격이 큰 경우에는 처짐이 발생할 수 있고, 이러한 처짐의 발생을 방지하기 위하여 스틸프레임 자체의 강성을 크게 하여야 하나 이를 위해서는 강재의 소요량이 증가하여 비경제적이고, 또 상기와 같이 강재량이 증가되지 않도록 하기 위해서는 스틸프레임 지지용 브라켓을 별도로 설치하여야 하나, 이러한 브라켓 역시 외곽수평보와 더불어 누수의 경로를 형성한다는 문제점이 있다.

따라서 본 고안은 상기의 선행기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 토압전달용 스틸프레임을 이용하여 흙막이 벽체의 배면 토압을 슬래브 및 보의 수평구조체에 의해 안전하게 전달되도록 하면서 불가피하게 발생하는 시공이음 및 침강균열에 의한 누수를 외곽수평보들 사이의 간격에 관계없이 완벽하게 방지할 수 있는 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임을 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 고안의 바람직한 실시예에 의하면, 흙막이 벽체와 슬래브 사이에 설치되는 토압전달용 스틸프레임에 있어서, 상기 스틸프레임은 중앙에 길게 형성되는 중앙채널과, 상기 중앙채널의 일측면에서 수직으로 뻗어 나와 흙막이 벽체의 엄지말뚝과 연결되는 다수의 연결채널과,상기 중앙채널의 타측면에서 수직으로 뻗어 나와 단부가 외부수평보의 상면에 거치되며 다수의 돌출 개구부가 형성된 내민채널로 이루어지고, 상기 연결채널과 중앙채널이 접하는 경계면에는 지수판이 형성되되, 상기 지수판은 연결채널과 중앙채널 및 향후 타설되는 슬래브의 상면보다 높게 수직으로 상향 돌출된 제1지수판과, 연결채널과 중앙채널보다 낮게 수직으로 하향 돌출된 제2지수판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임이 제공된다.

또 다른 본 고안의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 중앙채널이 지수판에 결합되는 단부에는 절곡부를 형성하되, 상기 절곡부는 상향으로 절곡된 제1절곡면과 상기 제1절곡면으로부터 수평으로 절곡된 제2절곡면으로 이루어지고, 상기 제2절곡면의 단부가 상기 지수판에 결합되는 것을 특징으로 하는 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임이 제공된다.

또 다른 본 고안의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 중앙채널에는 길이방향으로 보강리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임이 제공된다.

본 고안은 토압전달용 스틸플레임에 지수구조를 형성시킴으로써 불가피하게 발생되는 시공이음 및 침강균열을 통한 지하수 유입을 근본적으로 차단시켜 건축물 내부로의 누수 및 결로 등의 발생을 방지하며, 스틸프레임 자체의 강성을 증대시킴으로써 외곽수평보들 사이의 간격이 큰 경우에도 강재 사용량의 증가나 별도의 지지브라켓의 설치 없이 범용적으로 적용이 가능하여 경제적일 뿐 아니라 시공이 단순해진다는 효과를 발휘한다.

도 1은 종래 기술에 의한 토압전달용 스틸프레임을 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 토압전달용 스틸프레임에 의해 시공된 종래기술의 횡단면도 및 종단면도이다.
도 3은 상기 종래 기술에서 발생되는 지하수의 침투경로를 나타내기 위한 설명도이다.
도 4는 본 고안의 토압전달용 스틸프레임을 나타내는 사시도이다.
도 5는 흙막이 벽체와 외곽수평보 사이에 본 고안의 스틸프레임을 설치한 상태도이다.
도 6은 본 고안의 스틸프레임에 의한 지수기능을 설명하기 위한 시공단면도이다.
도 7은 본 고안의 스틸프레임에 보강리브를 형성시킨 사시도이다.

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

도 4는 본 고안의 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임(30)을 전체적으로 나타내고 있다. 도 4에 의하면, 본 고안의 스틸프레임(30)은 중앙에 길게 형성되는 중앙채널(32)과, 상기 중앙채널(32)의 일측면에서 수직으로 뻗어 나와 형성되는 다수의 연결채널(31)과, 상기 중앙채널(32)의 타측면에서 수직으로 뻗어 나오고 내부에 다수의 돌출 개부부가 일정한 간격으로 형성되는 내민채널(33)로 이루어져 있다.

연결채널(31)은 일단부가 흙막이 벽체(10)의 엄지말뚝(11)에 용접으로 연결되어 흙막이 벽체(10)의 배면토압을 중앙채널(32)에 전달하는 기능을 한다. 따라서 상기 연결채널(31)은 H형강 등 변형없이 응력전달을 충분히 할 수 있는 강성을 가지는 부재로 이루어져야 한다.

연결채널(31)과 중앙채널(32)이 접하는 경계면에는 지수판(40)이 형성되어 있으며, 상기 지수판(40)은 상향으로 돌출되는 제1지수판(41)과 하향으로 돌출되는 제2수지판으로 이루어진다. 상기 제1지수판(41)은 연결채널(31)과 중앙채널(32) 및 향후 타설되는 슬래브의 상면보다 높게 수직으로 상향 돌출되도록 형성되며, 이러한 상향 돌출의 형상은 지하외벽의 콘크리트 타설시 연결채널(31)의 위치에서 발생되는 시공이음에 의해 유입되는 지하수가 중앙채널(32)의 내측으로 흘러들어 올 수 없도록 높은 차단벽을 형성하게 된다. 또한 상기 제2지수판(42)은 연결채널(31)과 중앙채널(32)보다 낮게 수직으로 하향 돌출되도록 형성되며, 이러한 하향 돌출의 형상은 상기의 시공이음에 의해 유입되는 지하수가 중앙채널(32)의 하면에 발생하는 침강균열부위로 흘러 갈 수 없도록 깊은 차단벽을 형성하게 된다.

중앙채널(32)의 상면과 내민채널(33)의 돌출 개구부(52)가 형성되지 아니한 부위의 상면에는 슬래브 콘크리트 타설과 동시에 콘크리트가 타설되어 연결채널(31)에 의해 전달된 배면토압을 슬래브에 전달하는 응력전달 구조체가 형성되도록 한다. 이때 중앙채널(32)의 단부에 연결된 제1지수판은 상기 타설되는 콘크리트에 대한 앤드플레이트 역할을 겸하게 된다.

중앙채널(32)이 제1, 2지수판에 결합되는 일측 단부에는 절곡부(51)를 형성시키되, 상기 절곡부(51)는 상향으로 절곡된 제1절곡면(51')과 상기 제1절곡면(51')으로부터 수평으로 절곡된 제2절곡면(51")으로 이루어지고, 상기 제2절곡면(51")의 단부가 제1, 2지수판에 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 중앙채널(32)의 단부에 형성되는 절곡구조는 후술하는 보강리브와 함께 스틸프레임(30)의 길이방향에 대한 휨강성을 증가시켜 외곽수평보(20)들 사이의 간격이 큰 경우에도 스틸프레임(30)의 하중을 지지하기 위한 별도의 브라켓 설치를 생략할 수 있도록 할 뿐 아니라, 부가적으로 제2지수판(42) 내측에 대한 2차 차수벽을 형성시켜 중앙채널(32) 하면으로 지하수가 유입되지 않도록 한다.

상기 중앙채널(32)에는 길이방향으로 보강리브(53)를 더 구비할 수 있다. 상기 보강리브는 앞서 설명한 바와 같이, 스틸프레임(30)의 길이방향에 대하여 자중 및 콘크리트 하중에 의해 발생되는 휨응력에 대한 저항능력을 향상시킨다. 상기의 보강리브는 단부를 수평으로 절곡시켜 'ㄱ' 또는 'T' 형상으로 구성시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 절곡된 형상의 보강리브는 휨에 대한 저항능력을 향상시킬 뿐 아니라 스틸프레임(30)의 상면에 타설되는 콘크리트와의 결합력을 증가시켜 스틸프레임(30)과 그 상면의 콘크리트가 일체로 거동할 수 있게 한다. 이러한 보강리브의 전단보강 기능은 스터드 볼트 등의 전단연결재의 설치를 생략하게 하거나 그 설치의 수량을 대폭 줄일 수 있도록 한다.

중앙채널(32)의 타측 단부에 연결되는 내민채널(33)에는 돌출 개구부(52)가 일정한 간격으로 형성된다. 상기 돌출 개구부(52)는 지하외벽의 수직철근을 배근할 수 있도록 함과 아울러 콘크리트의 타설통로 기능을 하는 개구(51')와, 상기 개구(51')의 둘레를 감싸면서 돌출되는 개구벽(52")으로 형성되어 있다. 상기 개구벽(52")은 돌출되는 높이가 적어도 슬래브의 높이 이상이 되도록 함으로써 슬래브 콘크리트 타설시 콘크리트가 상기 개구(52')를 통해 유출되지 않도록 하여야 한다.

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

10: 흙막이 벽체 11: 엄지말뚝
20: 외곽수평보 30: 스틸프레임
31: 연결채널 32: 중앙채널
33; 내민채널 40: 지수판
41: 제1지수판 42: 제2지수판
51: 절곡부 51': 제1절곡면
51": 제2절곡면 52: 돌출 개구부
52': 개구 52": 개구벽
53: 보강리브

Claims (3)

1. 흙막이 벽체와 슬래브 사이에 설치되는 토압전달용 스틸프레임에 있어서, 상기 스틸프레임은 중앙에 길게 형성되는 중앙채널과, 상기 중앙채널의 일측면에서 수직으로 뻗어 나와 흙막이 벽체의 엄지말뚝과 연결되는 다수의 연결채널과,상기 중앙채널의 타측면에서 수직으로 뻗어 나와 단부가 외부수평보의 상면에 거치되며 다수의 돌출 개구부가 형성된 내민채널로 이루어지고, 상기 연결채널과 중앙채널이 접하는 경계면에는 지수판이 형성되되, 상기 지수판은 연결채널과 중앙채널 및 향후 타설되는 슬래브의 상면보다 높게 수직으로 상향 돌출된 제1지수판과, 연결채널과 중앙채널보다 낮게 수직으로 하향 돌출된 제2지수판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임
2. 제1항에 있어서, 상기 중앙채널이 지수판에 결합되는 단부에는 절곡부를 형성하되, 상기 절곡부는 상향으로 절곡된 제1절곡면과 상기 제1절곡면으로부터 수평으로 절곡된 제2절곡면으로 이루어지고, 상기 제2절곡면의 단부가 상기 지수판에 결합되는 것을 특징으로 하는 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙채널에는 길이방향으로 보강리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 지수구조를 가진 토압전달용 스틸프레임
   

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