KR20090108880A - 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및 이를 이용한지하구조물 구축공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및 이를 이용한 지하구조물 구축공법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 속이 빈 내측강관; 상기 내측강관과 일정간격 이격되어 내측강관을 감싸는 외측강관; 및, 상기 내측강관과 외측강관 사이에 충진되는 충진재; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및,

(a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽을 설치하는 한편, 다수 개의 내측강관을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공하는 단계; (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계; (c) 상기 인접하는 내측강관에 철골보를 연결하는 단계; (d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골보를 시공하는 단계; (e) 굴착 지반의 하부에 기초를 시공하는 단계; 및, (f) 하부에서 상부로 각층 내측강관 외부에 내측강관과 일정간격 이격되어 내측강관을 감싸는 외측강관을 시공하고, 상기 내측강관과 외측강관 사이를 충진재로 충진하는 한편, 각층 슬래브를 시공하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법에 대한 것이다.

본 발명을 이용하는 경우에는 본설기둥의 일부인 내측강관을 가설기둥으로 이용하면서 지하구조물의 상향식 또는 하향식 시공이 가능하다. 아울러 지하구조물의 시공과는 별도로 지상구조물의 시공이 동시에 진행될 수 있어 공기단축 효과가 크다.

강관, 콘크리트충전기둥, CFT, 상향식, 하향식, 지하구조물

Description

이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및 이를 이용한 지하구조물 구축공법{CONCRETE FILLED COLUMN WITH DOUBLE STEEL TUBE AND CONSTRUCTION METHOD OF UNDERGROUND STRUCTURE USING THE SAME}

본 발명은 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및 이를 이용한 지하구조물 구축공법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 속이 빈 내측강관; 상기 내측강관과 일정간격 이격되어 내측강관을 감싸는 외측강관; 및, 상기 내측강관과 외측강관 사이에 충진되는 충진재; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및, 이를 이용한 지하구조물 구축공법에 대한 것이다.

도심지 공사는 주변 지반에 미치는 영향을 최소화하면서 구조물을 시공하여야 하며, 공기 단축과 작업공간의 확보가 중요한 문제이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 지하구조물과 지상구조물의 시공을 동시에 진행하는 탑다운 공법(top-down method)이나 업업 공법(up-up method)를 채택할 수 있다.

그러나 철골구조체를 철근콘크리트로 내화 피복하여 이루어지는 철골철근콘 크리트구조를 이용하여 구조물을 시공하는 경우에는 철골 부재의 외부에 콘크리트를 타설하기 위하여 거푸집이 필요하고, 철근을 배근하여야 하는 등 시공 과정이 복잡하다. 따라서 이로 인한 공기 증가 및 공사비 상승의 우려가 있다.

한편, 철골철근콘크리트구조와 같이 철골과 콘크리트의 장점을 상호 보완한 구조 형식의 하나로 철골조로 이루어진 강관기둥의 내부에 콘크리트를 충전하여 내진성능과 강성을 확보한 콘크리트 충전 강관구조가 있다.

그러나 콘크리트 충전 강관구조는 화재에 대한 저항 성능이 약한 철골조가 외부에 노출됨으로써, 내화 피복 등 별도로 화재에 대한 대비를 하여야 할 뿐만 아니라, 콘크리트 충전 강관기둥을 지중에 삽입하기가 어려워 도심지 공사에 활용하기 어려웠다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 지하구조물의 하향식 또는 상향식 시공이 가능하고, 이와 별도로 지상에 위치하는 구조물 부분의 시공이 동시에 진행될 수 있는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및 이를 이용한 지하구조물 구축공법을 제공하고자 한다.

둘째, 본 발명은 철골철근콘크리트조와는 달리 거푸집의 설치·해체 과정 및 철근배근 과정이 불필요한 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및 이를 이용한 지하구조물 구축공법을 제공하고자 한다.

셋째, 본 발명은 콘크리트 충전 강관기둥과는 달리 화재의 확산으로 인하여 유발되는 구조물의 성능 저하를 지연시킬 수 있는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥 및 이를 이용한 지하구조물 구축공법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 속이 빈 내측강관; 상기 내측강관과 일정간격 이격되어 내측강관을 감싸는 외측강관; 및, 상기 내측강관과 외측강관 사이에 충진되는 충진재; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 제공한다.

여기에서 외측강관은 충진재의 타설시 거푸집의 역할을 수행하며 아울러 수직하중을 부담하는 구조재로서 작용한다. 아울러 충진재는 화재시 화염의 확산으로 인한 구조물의 성능저하를 지연시켜 구조물의 내화 성능을 확보한다.

아울러 본 발명은 (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽을 설치하는 한편, 다수 개의 내측강관을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공하는 단계; (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계; (c) 상기 인접하는 내측강관에 철골보를 연결하는 단계; (d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골보를 시공하는 단계; (e) 굴착 지반의 하부에 기초를 시공하는 단계; 및, (f) 하부에서 상부로 각층 내측강관 외부에 내측강관과 일정간격 이격되어 내측강관을 감싸는 외측강관을 시공하고, 내측강관과 외측강관 사이를 충진재로 충진하는 한편, 각층 슬래브를 시공하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법을 제공한다.

즉, 본 발명에서는 내측강관을 가설재로 이용하여 상향식 지하구조물 구축이 가능하며, 이와는 별도로 하향식 지하구조물의 구축도 가능하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 본 발명을 이용하는 경우에는 본설기둥의 일부인 내측강관을 가설기둥으로 이용하면서 지하구조물의 상향식 또는 하향식 시공이 가능하다. 아울러 지하구조물의 시공과는 별도로 지상구조물의 시공이 동시에 진행될 수 있어 공기단축의 효과가 클 것으로 기대된다.

둘째, 본 발명을 이용하는 경우에는 외측강관이 거푸집 역할을 수행함과 동 시에 본설기둥의 또 다른 일부로 기능하므로, 철골철근콘크리트조와 비교하여 거푸집의 설치·해체 및 철근 배근으로 인한 비용이나 공기 증가를 예방할 수 있다.

셋째, 본 발명을 이용하는 경우에는 내측강관과 외측강관 사이에 충진되는 충진 콘크리트가 화재의 확산으로 인하여 유발되는 구조물의 성능 저하를 지연시키므로, 구조물의 내화 성능이 보장된다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥의 실시예를 나타내는 횡단면도이다.

본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥은 도1의 (a) 내지 (b)가 도시하는 바와 같이, 속이 빈 내측강관(10), 상기 내측강관(10)과 일정간격 이격되어 내측강관(10)을 감싸는 외측강관(12) 및, 상기 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이에 충진되는 충진재(14)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

내측강관(10)은 폐쇄형 단면을 가진 단일강관이다.

그리고 외측강관(12)은 내측강관(10)의 외부를 감싸는 것으로, 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이에 충진재(14)가 충진되는 경우에 거푸집의 역할을 수행한다. 이때 외측강관(12)은 내측강관(10)의 외부에서 수평 방향으로 조립 가능하도록, 좌우로 분리결합 가능한 구조로 구성될 수 있다. 이를 위하여 외측강관(12)은 좌우로 분리결합된 외측강관(12)의 대면하는 단부가 상호 맞물리도록 외측강관(12)의 내측 또는 외측을 향하여 절곡된 형태로 구성가능하다. 도1의 (b)는 외측강관(12)의 실시예로 좌우로 분리결합된 외측강관(12)의 일단이 외측강관(12)의 내측으로 향하여 절곡되고, 타단이 외측강관(12)의 내측 및 외측으로 차례로 절곡되어 상호 맞물리는 구조를 형성한다.

한편, 외측강관(12)의 다른 실시예로 좌우로 분리결합된 외측강관(12)은 대면하는 단부는 외측강관(12)의 길이 방향을 따라 상호 대응되는 형상의 단턱이 형성될 수도 있다.

아울러 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이에는 충진재(14)가 충진되는데, 충진재(14)의 실시예로 콘크리트를 사용할 수 있다. 여기에서 콘크리트는 상부에서 떨어뜨리는 상부 낙입이나 하부에서 압밀하는 하부 압입이 모두 가능하나, 재료의 분리를 방지하기 위하여는 하부 압입이 바람직하다. 이러한 충진재(14) 부분은 강관에 비하여 상대적으로 열용량이 크기 때문에, 화재시 외부에 노출된 외측강관(12)의 성능이 저하되더라도, 구조물 전체의 성능 저하를 지연시킬 수 있다.

다음으로 도2a 내지 도2f는 본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법의 단계별 공정을 나타내는 종단면도이다.

본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법을 이용하여 시공되는 지하구조물은 상향식 또는 하향식 시공이 모두 가능하다. 여기에서는 먼저 상향식 시공방법에 대하여 설명한다.

우선 (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽(20)을 설치하는 한편, 다수 개의 내측강관(10)을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공한다(도2a).

여기에서 내측강관(10)은 본설기둥의 일부이면서 동시에 지하구조물의 시공 중 가설재로 기능하는데, 내측강관(10)을 미리 시공하는 경우에는 구조물의 수직도 관리가 용이하다. 아울러 단면이 작은 내측강관(10)을 이용하는 경우에는 시공성이 확보되고, 천공홀의 크기를 줄일 수 있다.

내측강관(10)을 지중에 삽입한 다음에는 (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하고, (c) 상기 인접하는 내측강관(10)에 철골보(30)를 연결한다(도2b 및 도2c).

이때 (b)단계에서는 한 층씩 또는 몇 개의 지하층의 높이로 나누어 지반을 굴착한다.

그리고 철골보(30)는 가설스트럿 또는 본설 구조물의 수평부재 모두가 적용 가능한데, 가설스트럿을 채택하는 경우에는 후에 설명되는 (f)단계에서 가설스트럿을 해체하고 본설보에 해당하는 수평부재를 다시 시공하는 과정이 포함된다.

다음으로 (d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골보(30)를 시공하고, (e) 굴착 지반의 하부에 기초(40)를 시공한다(도2d 및 도2e).

마지막으로 (f) 하부에서 상부로 각 층 내측강관(10) 외부에 내측강관(10)과 일정간격 이격되어 내측강관(10)을 감싸는 외측강관(12)을 시공하고, 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이를 충진재(14)로 충진하는 한편, 각층 슬래브(50)를 시공하여 지하구조물의 시공을 마무리한다(도2f).

각층 슬래브(50)는 도2f에 도시된 바와 같이, 철골보(30) 상부에 데크플레이트 설치하고 슬래브 콘크리트를 타설하는 단계를 통하여 시공 가능하다.

지하구조물의 시공이 하부에서 상부로 진행되어가는 것과는 별도로, 지상구조물 의 시공 또한 동시에 진행이 가능하므로 up-up 공법에 의한 구조물의 시공으로 공기를 단축할 수 있다.

도3은 본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법 중 일부 공정에 대한 평면도 및 종단면도이다.

도3의 (a)는 도2c의 내측강관(10)이 설치되는 단계를 나타내고, 도3의 (b)는 도2d의 내측강관(10)에 수평부재인 철골보(30)가 결합되는 단계를 나타낸다. 그리고 도3의 (c)와 (d)는 각 층 기둥을 하부에서 상부로 시공하는 과정을 도시한다.

여기에서 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이에 충진되는 콘크리트는 도3의 (c)와 (d)에서 볼 수 있는 바와 같이, 이웃하는 철골보(30)와 외측강관(12)에 의하여 둘러싸인 틈을 통하여 외측강관(12) 내부에 삽입 가능하다. 물론 이 단계에서는 각 층 슬래브(50)의 시공도 함께 이루어진다.

한편, 본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법은 (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽(20)을 설치하는 한편, 다수 개의 내측강관(10)을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공하는 단계; (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계; (c) 상기 인접하는 내측강관(10)에 철골 보(30)를 연결하는 단계; (d) 상기 내측강관(10) 외부에 내측강관(10)과 일정간격 이격되어 내측강관(10)을 감싸는 외측강관(12)을 시공하고, 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이를 충진재(14)로 충진하는 한편, 슬래브(50)를 시공하는 단계; (e) 상기 (b)단계 내지 (d)단계를 반복 수행하여 상부에서 하부로 각 층을 시공하는 단계; 및, (f) 굴착 지반의 하부에 기초(40)를 시공하는 단계; 로 이루어질 수 있다.

여기에서는 지하 1층의 슬래브(50) 시공을 완료한 후에, 상부에서 하부로 지하구조물을 구축하는 방법에 대한 것으로, 기준층 슬래브(50)의 타설 후 단계별로 지하구조물 및 지상구조물의 골조프레임과 슬래브(50)를 독립 공정으로 진행하는 탑다운 공법의 채용이 가능하다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

도1은 본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥의 횡단면도.

도2a 내지 도2f는 본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법의 단계별 공정을 나타내는 도면.

도3은 본 발명의 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법의 일부 공정을 나타내는 도면.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

10: 내측강관

12: 외측강관

14: 충진재

20: 흙막이벽

30: 철골보

40: 기초

50: 슬래브

Claims (5)

1. 속이 빈 내측강관(10);

   상기 내측강관(10)과 일정간격 이격되어 내측강관(10)을 감싸는 외측강관(12); 및,

   상기 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이에 충진되는 충진재(14); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥.
2. 제1항에서,

   상기 외측강관(12)은 좌우로 분리결합되는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥.
3. 제2항에서,

   상기 좌우로 분리결합된 외측강관(12)의 대면하는 단부는 상호 맞물리도록 외측강관(12)의 내측 또는 외측을 향하여 절곡되거나, 외측강관(12)의 길이 방향을 따라 상호 대응되는 형상의 단턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥.
4. (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽(20)을 설치하는 한편, 다수 개의 내측강관(10)을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공하는 단계;

   (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계;

   (c) 상기 인접하는 내측강관(10)에 철골보(30)를 연결하는 단계;

   (d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골보(30)를 시공하는 단계;

   (e) 굴착 지반의 하부에 기초(40)를 시공하는 단계; 및,

   (f) 하부에서 상부로 각층 내측강관(10) 외부에 내측강관(10)과 일정간격 이격되어 내측강관(10)을 감싸는 외측강관(12)을 시공하고, 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이를 충진재(14)로 충진하는 한편, 각층 슬래브(50)를 시공하는 단계; 로

   이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법.
5. (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽(20)을 설치하는 한편, 다수 개의 내측강관(10)을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공하는 단계;

   (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계;

   (c) 상기 인접하는 내측강관(10)에 철골보(30)를 연결하는 단계;

   (d) 상기 내측강관(10) 외부에 내측강관(10)과 일정간격 이격되어 내측강관(10)을 감싸는 외측강관(12)을 시공하고, 내측강관(10)과 외측강관(12) 사이를 충진재(14)로 충진하는 한편, 슬래브(50)를 시공하는 단계;

   (e) 상기 (b)단계 내지 (d)단계를 반복 수행하여 상부에서 하부로 각 층을 시공하는 단계; 및,

   (f) 굴착 지반의 하부에 기초(40)를 시공하는 단계; 로

   이루어지는 것을 특징으로 하는 이중강관이 구비된 콘크리트충전기둥을 이용한 지하구조물 구축공법.

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