KR20220055619A - 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템 - Google Patents

역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템 Download PDF

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KR20220055619A
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윤장근
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이승민
강창우
조형진
한경수
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Abstract

본 발명은 벽식 구조인 상부구조물의 하중을 지하구조물에 전달하기 위한 전이층의 전이거더를 전이층 외부에 연결된 지하주차장 슬래브의 상부로 돌출되도록 역보로 구성함으로써, 지하주차장 층고를 절감하여 공기 단축 및 공사비 절감이 가능한 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템에 대한 것이다.
본 발명 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템은 벽식 구조로 구성되는 지상층 상부구조물, 상기 상부구조물의 하중을 지하주차장의 전이기둥에 전달하기 위해 복수의 전이거더로 구성되는 전이층, 상기 전이층의 외부에 연결되는 지하주차장 슬래브 및 상기 지상층 상부구조물의 1층 슬래브와 전이층 사이에 구비되는 토심으로 구성되되, 상기 지하주차장 슬래브는 무량판 구조이고, 상기 전이층의 전이거더는 지하주차장 슬래브의 상부로 돌출되는 역보인 것을 특징으로 한다.

Description

역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템{Transfer girder system for reducing the height of underground parking lots using reverse beam}
본 발명은 벽식 구조인 상부구조물의 하중을 지하구조물에 전달하기 위한 전이층의 전이거더를 전이층 외부에 연결된 지하주차장 슬래브의 상부로 돌출되도록 역보로 구성함으로써, 지하주차장 층고를 절감하여 공기 단축 및 공사비 절감이 가능한 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템에 대한 것이다.
일반적으로 아파트와 같은 공동주택은 대부분 벽식 구조로 내력벽이 지하까지 연장되어 주동(住棟) 하부에 피트가 형성된다. 그리고 지하주차장 통로나 주차 공간은 주로 주동 사이에 배치된다.
그러나 상업지역, 공업지역 등으로서 토지의 효율적 이용과 도시 기능의 회복이나 상권활성화 등이 필요한 지역에서 도시환경을 개선하기 위해 시행하는 '도시 및 주거환경정비법'에 의한 정비사업의 하나인 도시환경정비사업(도정사업)의 경우, 높은 용적률과 도심지 인동간격을 고려하여 주차장 계획시 주동 하부의 피트를 통로로 활용해야 하는 경우가 많이 있다. 따라서 주동 하부에 장경간의 전이층(transfer floor)이 필요하다.
또한, 주상 복합 건물의 경우 상부 상가계획으로 인해 지하주차장과는 구조시스템이 상이해질 수 밖에 없고, 따라서 필연적으로 전이층이 요구된다.
상기 전이층은 서로 다른 구조시스템이 만나는 부위에서 응력을 원활하게 전달하기 위해 구비되는 것으로, 기존에는 도 1, 도 2에서와 같이 벽식 구조인 지상층의 벽체와 라멘조인 지하층의 하부 기둥을 연결하기 위해 지하층 상부에 전이거더(30, transfer girder)를 설치하여 구성하였다(등록특허 제10-1011402호 등).
이때, 전이거더(30)의 춤은 상부구조물(10) 35층을 기준으로 대략 1.8m 정도 되어야 한다.
일반적인 공동주택에서는 지하주차장 슬래브(41) 상부에 인공지반조경 조성을 위한 식재 토심(50)을 1.1m 정도 구비하고, 이러한 토심(50)을 1층 슬래브 하부의 설비배관 설치를 위한 PIT 공간으로 활용한다. 여기에서 PIT층 높이는 최소한 0.9m 이상 확보되어야 하므로, 종래에는 라멘조로 시공되는 지하주차장의 거더(40)에 연속하여 지하주차장 슬래브(41) 하부로 전이거더(30)를 설치하였다.
이와 같이 춤이 큰 전이거더(30)가 설계기준 지반선(GL) 하부의 지하주차장에 위치하면, 지하주차장 층고가 증가하게 된다. 이에 따라 터파기 물량이 크게 증가하여 공기 및 공사비가 증가하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지하주차장 층고를 절감하여 공기를 단축하고 공사비를 절감할 수 있는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 벽식 구조로 구성되는 지상층 상부구조물, 상기 상부구조물의 하중을 지하주차장의 전이기둥에 전달하기 위해 복수의 전이거더로 구성되는 전이층, 상기 전이층의 외부에 연결되는 지하주차장 슬래브 및 상기 지상층 상부구조물의 1층 슬래브와 전이층 사이에 구비되는 토심으로 구성되되, 상기 지하주차장 슬래브는 무량판 구조이고, 상기 전이층의 전이거더는 지하주차장 슬래브의 상부로 돌출되는 역보인 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 전이거더는 하단 일부가 지하주차장 슬래브의 하부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지상층 상부구조물의 1층 바닥슬래브 하부와 전이거더의 사이에는 지상층 상부구조물의 벽체와 연장되는 하부 연장벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 전이거더의 내부에는 단부 정착구가 지하주차장 슬래브의 상부에 구비되도록 곡선 배치되는 포스트 텐션용 긴장재가 구비되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 포스트 텐션용 긴장재는 다단으로 구비되어 지상층 상부구조물의 시공 단계별로 긴장력이 다단 도입되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 전이층의 전이거더는 상부구조물의 세대 간 벽체 하부에 배치되는 제1전이거더 및 상기 제1전이거더와 직교하는 방향으로 배치되는 제2전이거더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면 벽식 구조인 상부구조물의 하중을 지하구조물에 전달하기 위한 전이층의 전이거더를 전이층 외부에 연결된 지하주차장 슬래브 상부로 돌출되는 역보로 구성한 전이거더 시스템을 제공할 수 있다.
특히, 지상층 상부구조물의 1층 슬래브와 전이층 사이에 구비되는 토심을 이용하여 전이거더를 지하주차장 슬래브 상부로 돌출된 역보 형태로 구성하므로, 지하주차장 슬래브 하부로 돌출되는 부분을 최소화하여 전이 구조로 인한 지하주차장 층고 증가 문제를 해결할 수 있다. 따라서 지하주차장 층고 절감에 따른 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하다.
아울러 지하주차장 슬래브를 무량판 구조로 구성하므로, 슬래브 하부로 돌출되는 부분이 없어 거푸집 공사가 단순해져 시공성이 개선되고, 슬래브 하부에 설비 배관을 배치하기 용이하다.
도 1은 종래 전이거더 구조를 도시하는 입면도.
도 2는 종래 전이거더 구조를 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 도시하는 입면도.
도 4는 본 발명 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 도시하는 사시도.
도 5는 종래 전이거더에 배치된 긴장재를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에서 전이거더에 배치된 긴장재를 도시하는 도면.
도 7은 긴장재의 곡선 배치에 의한 하중 저감 개념을 도시하는 도면.
도 8은 전이층의 하중 전달 과정을 도시하는 도면.
도 9는 세대 간 벽체 하중의 지지 관계를 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 도시하는 입면도이고, 도 4는 본 발명 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 도시하는 사시도이다.
도 3, 도 4 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템은 벽식 구조로 구성되는 지상층 상부구조물(1), 상기 상부구조물(1)의 하중을 지하주차장의 전이기둥(2)에 전달하기 위해 복수의 전이거더(31)로 구성되는 전이층(3), 상기 전이층(3)의 외부에 연결되는 지하주차장 슬래브(4) 및 상기 지상층 상부구조물(1)의 1층 슬래브와 전이층(3) 사이에 구비되는 토심(5)으로 구성되되, 상기 지하주차장 슬래브(4)는 무량판 구조이고, 상기 전이층(3)의 전이거더(31)는 지하주차장 슬래브(4)의 상부로 돌출되는 역보인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 지하주차장 층고를 절감하여 공기를 단축하고 공사비를 절감할 수 있는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 지상부와 지하부의 구조 형식이 상이하여 전이 구조가 필요한 지하주차장 전이거더 시스템에 관한 것이다.
상기 지상층 상부구조물(1)은 벽식 구조로 형성된다. 그리고 지하주차장은 주차 공간 및 통로 확보 등을 위해 기둥으로 지지하는 라멘조로 형성된다.
상기 지상층 상부구조물(1)의 1층 슬래브 하부에는 상부구조물(1)의 하중을 구조 형식이 상이한 지하구조물로 전달하기 위한 전이층(3)이 구비된다.
상기 전이층(3)은 춤이 큰 복수의 전이거더(31)를 종-횡방향으로 배치하여 형성된다.
상기 지하주차장 슬래브(4)는 전이층(3)의 외부에 연결되는 것으로, 전이층(3)의 전이거더(31) 외부에 연속되게 시공한다.
상기 지상층 상부구조물(1)의 1층 슬래브와 전이층(3) 사이에는 토심(5)이 구비된다.
상기 지하주차장 슬래브(4)는 무량판 구조로 구성된다.
즉, 슬래브 하부로 거더가 돌출되는 기존 라멘조 지하주차장과 달리, 본 발명에서는 거더 없이 슬래브의 하중이 기둥에 직접 전달되는 무량판 구조로 지하주차장을 형성한다.
상기 전이층(3)의 전이거더(31)는 지하주차장 슬래브(4) 상부로 돌출되는 역보로 구성한다.
즉, 상부구조물(1)의 1층 슬래브 하부의 식재 토심(5)을 이용하여, 상기 전이거더(31)를 지하주차장 슬래브(4)의 상부로 돌출된 역보 형태로 구성한다. 이에 상기 지상층 상부구조물(1)의 하부에 구비되는 토심(5)은 지하주차장 슬래브(4) 상면에서 전이거더(31) 상단 높이까지 형성된다.
다시 말하면 상기 전이거더(31)는 토심 높이(h1)만큼 들어올려 역보로 형성할 수 있는 것으로, 기존 토심(5)을 이용하여 전이거더(31)를 배치할 수 있다.
따라서 지하주차장 슬래브(4) 하부로 돌출되는 부분을 최소화하여 전이 구조로 인한 지하주차장 층고 증가 문제를 해결할 수 있다.
아울러 지하주차장 슬래브(4)가 무량판으로 구성되므로 거푸집 공사가 단순해져 시공성이 개선되고, 슬래브 하부에 설비 배관을 배치하기 용이하다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 전이 구조에서는 GL 하부로 토심(ha) 1,100㎜, 전이거더의 높이(hb) 1,800㎜, 지하 1층 층고(hc) 2,800㎜로, GL 하부 층고(hd)가 총 5,700㎜ 필요하였다.
이에 반해 본 발명은 도 4에서와 같이, GL 하부로 역보인 전이거더의 높이(h2) 1,800㎜, 지하주차장 슬래브(4) 하부의 설비 배관 공간을 포함한 지하 1층 층고(h3) 3,100㎜로, GL 하부 층고(h4)가 총 4,900㎜ 필요하다.
이에 기존 전이 구조 대비 지하층 층고를 800㎜ 절감 가능하다.
도 2에서 he는 지하주차장 거더 높이를 의미하고, 도 4에서 h5는 지하주차장 슬래브(4) 두께를 의미한다.
도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전이거더(31)는 하단 일부가 지하주차장 슬래브(4)의 하부로 돌출되도록 구성할 수 있다.
지상층 상부구조물(1)의 높이가 높아 전이거더(31)의 춤이 토심(5)의 두께와 지하주차장 슬래브(4) 두께의 합(즉, 지하주차장 슬래브(4) 하면에서 토심(5) 상면까지의 높이)보다 큰 경우, 토심(5) 높이만으로는 전이거더(31)를 역보로 들어올리는 높이에 한계가 있다.
따라서 상기 전이거더(31)의 하부 일부를 지하주차장 슬래브(4) 하부로 돌출시킬 수 있다. 도 4에서 전이거더(31)가 지하주차장 슬래브(4) 하부로 돌출된 길이는 h6로 표기하였다.
즉, 상기 전이거더(31)의 춤과 토심(5) 및 지하주차장 슬래브(4)의 두께 차이만큼 전이거더(31)가 지하주차장 슬래브(4) 하부로 돌출된다.
예를 들어, 토심(5)이 1,100㎜, 무량판인 지하주차장 슬래브(4) 두께가 400㎜이고, 전이거더(31)의 춤이 1,800㎜이면, 전이거더(31)의 하면은 지하주차장 슬래브(4)의 하면보다 300㎜ 낮게 단차지도록 돌출 형성된다.
상기 지하주차장 슬래브(4)의 하부에는 설비 배관을 위한 공간이 600㎜ 정도 필요하므로, 전이거더(31)의 하연을 지하주차장 슬래브(4)의 하면보다 300㎜ 낮게 형성하더라도 택배차량 통행 등의 사용에는 지장이 없다.
도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지상층 상부구조물(1)의 1층 바닥슬래브 하부와 전이거더(31)의 사이에는 지상층 상부구조물(1)의 벽체와 연장되는 하부 연장벽(6)이 구비될 수 있다.
본 발명에서는 전이거더(31)가 역보로 형성되어 토심층에 위치하므로, 토심(5)을 PIT로 활용하기 어려울 수 있다.
따라서 지상층 상부구조물(1)의 레벨을 PIT에 필요한 높이인 900㎜ 정도 상승시켜 토심(5)과 지상 1층 바닥슬래브 사이에 PIT층을 형성할 수 있다.
이를 위해 1층 바닥슬래브 하부와 전이거더(31) 사이에는 상부구조물(1)의 벽체와 연장되는 하부 연장벽(6)을 구비할 수 있다.
아울러 지상 1층 슬래브가 GL에서 900㎜ 정도 상승하게 되면, 저층 세대의 프라이버시를 강화할 수 있다.
도 7에서 h7은 PIT 높이를 의미한다.
도 5는 종래 전이거더에 배치된 긴장재를 도시하는 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명에서 전이거더에 배치된 긴장재를 도시하는 도면이고, 도 7은 긴장재의 곡선 배치에 의한 하중 저감 개념을 도시하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전이거더(31)의 내부에는 단부 정착구가 지하주차장 슬래브(4)의 상부에 구비되도록 곡선 배치되는 포스트 텐션용 긴장재(32)가 구비될 수 있다.
일반적인 RC 전이거더는 지상층 상부구조물 35층을 기준으로 2.3m의 춤이 요구된다.
이때, 상기 전이거더(31)의 내부에 포스트 텐션용 긴장재(32)를 매입하여 포스트 텐션을 도입함으로써, 전이거더(31)의 춤을 1.8m로 22% 정도 감소시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래 전이거더(30)는 지하주차장 슬래브(40) 하부에 구비되므로, 긴장재(32)를 전이거더(30) 하부에 배치해야 하였다. 이 경우 전이거더(30) 단부에 매달려서 긴장재(32)를 긴장해야 하므로, 긴장 작업이 매우 어렵다.
이에 반해 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이, 전이거더(31)가 역보로 구성되어 지하주차장 슬래브(4) 상부에 배치되므로, 긴장재(32)의 긴장단 정착구를 전이거더(31)의 상부에 배치할 수 있다. 그러므로 슬래브(4) 상부에서 긴장재(32)를 긴장할 수 있어 포스트 텐션 시공에 매우 유리하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전이거더(31)에 포스트 텐션을 도입하면, 긴장재(32)의 긴장력 도입에 의한 방향 변환력(deviation force)이 전이기둥(2) 지점에서 작용하여 설계 전단력(Vu)이 감소한다. 이러한 설계 전단력 감소에 의해 부재 두께를 줄일 수 있다.
뿐만 아니라 정착구가 전이거더(31)의 도심 상부에 위치하게 되고, 전이거더(31) 중앙에서 하부로 만곡되도록 긴장재(32)를 곡선 배치 가능하므로 상향 긴장이 가능하여 포스트 텐션 도입 효과를 향상시킬 수 있다. 따라서 전이거더(31)의 춤 감소는 물론 처짐을 줄일 수 있다.
더욱이 상기 긴장재(32)는 단부가 전이거더(31)의 상부에 위치하고, 중앙이 전이거더(31)의 하부에 위치한다. 그러므로 전이거더(31)가 종, 횡방향으로 직교하는 경우 서로 간섭되지 않고 자유롭게 배치 가능하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 포스트 텐션용 긴장재(32)는 다단으로 구비되어 지상층 상부구조물(1)의 시공 단계별로 긴장력이 다단 도입되도록 구성할 수 있다.
라멘조 지하주차장에서 거더 하부로 돌출되는 종래 전이거더의 경우, 지하주차장 거더와 전이거더 사이 간 높이 차가 크지 않아 긴장재를 다단 설치하는 것이 곤란하였다.
반면, 본 발명에서는 상기 전이거더(31)가 지하주자창 슬래브(4) 상부로 돌출되어 전이거더(31)의 단부 높이를 1,100㎜ 이상 확보할 수 있으므로, 긴장재(32)를 다단으로 배치하기 용이하다.
이에 따라 상부구조물(1)이 시공되는 높이에 따라 벽체의 축력을 감안하여 긴장재(32)에 단계별로 긴장력을 도입함으로써 상부 하중에 대해 효율적으로 대응할 수 있고, 초고층 건물에도 적용 가능하다.
도 8은 전이층의 하중 전달 과정을 도시하는 도면이고, 도 9는 세대 간 벽체 하중의 지지 관계를 나타내는 도면이다.
도 8, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 전이층(3)의 전이거더(31)는 상부구조물(1)의 세대 간 벽체(11) 하부에 배치되는 제1전이거더(31a) 및 상기 제1전이거더(31a)와 직교하는 방향으로 배치되는 제2전이거더(31b)를 포함하여 구성 가능하다.
상기 제1전이거더(31a)는 세대 간 벽체(11)에서 발생하는 큰 수직하중과 횡력을 지지할 수 있도록 세대 간 벽체(11) 하부에 배치할 수 있다.
아울러 상기 제1전이거더(31a)의 힘을 외곽의 전이기둥(2)으로 분배하기 위해 제1전이거더(31a)와 직교하는 방향으로 제2전이거더(31b)를 배치할 수 있다.
이를 위해 상기 제2전이거더(31b)의 일단은 제1전이거더(31a)의 좌우 측에 배치되는 전이기둥(2) 상부에 연결되도록 할 수 있다.
이와 같이 전이층(3)의 전이거더(31)를 2방향의 격자형으로 형성하는 경우, 장스팬 전이 구조를 구현할 수 있다. 아울러 전이거더(31)의 춤을 감소시킬 수 있으며, 구조적 안전성을 높일 수 있다.
아울러 상기 제1전이거더(31a)와 팽행하는 방향으로 상부구조물(1)의 외곽 하부에는 제3전이거더(31c)가 배치될 수 있다.
이 경우 포스트 텐션을 도입할 때에는 제1전이거더(31a)와 제2전이거더(31b)에만 포스트 텐션을 도입할 수 있다.
1: 상부구조물
11: 벽체
2: 전이기둥
3: 전이층
31: 전이거더
31a: 제1전이거더
31b: 제2전이거더
31c: 제3전이거더
32: 긴장재
4: 지하주차장 슬래브
5: 토심
6: 연장벽

Claims (6)

  1. 벽식 구조로 구성되는 지상층 상부구조물(1), 상기 상부구조물(1)의 하중을 지하주차장의 전이기둥(2)에 전달하기 위해 복수의 전이거더(31)로 구성되는 전이층(3), 상기 전이층(3)의 외부에 연결되는 지하주차장 슬래브(4) 및 상기 지상층 상부구조물(1)의 1층 슬래브와 전이층(3) 사이에 구비되는 토심(5)으로 구성되되,
    상기 지하주차장 슬래브(4)는 무량판 구조이고, 상기 전이층(3)의 전이거더(31)는 지하주차장 슬래브(4)의 상부로 돌출되는 역보인 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 전이거더(31)는 하단 일부가 지하주차장 슬래브(4)의 하부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 지상층 상부구조물(1)의 1층 바닥슬래브 하부와 전이거더(31)의 사이에는 지상층 상부구조물(1)의 벽체와 연장되는 하부 연장벽(6)이 구비되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 전이거더(31)의 내부에는 단부 정착구가 지하주차장 슬래브(4)의 상부에 구비되도록 곡선 배치되는 포스트 텐션용 긴장재(32)가 구비되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 포스트 텐션용 긴장재(32)는 다단으로 구비되어 지상층 상부구조물(1)의 시공 단계별로 긴장력이 다단 도입되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 전이층(3)의 전이거더(31)는 상부구조물(1)의 세대 간 벽체(11) 하부에 배치되는 제1전이거더(31a) 및 상기 제1전이거더(31a)와 직교하는 방향으로 배치되는 제2전이거더(31b)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역보를 이용한 지하주차장 층고 절감형 전이거더 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102637799B1 (ko) * 2023-01-10 2024-02-16 주식회사 아세아방재 전이부를 갖는 건축구조물의 대피 시스템 및 그 시공방법

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