KR100585850B1 - 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는복합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서 내벽체를 캔틸레버 형태로 기둥에 접합시켜 캔틸레버 벽체에 작용하는 수직하중을 직접 하부벽체로 전달하지 않고 각 층의 플랫슬래브로 전달되는 수평력에 의한 모멘트와 캔틸레버 벽체의 전단력으로 기둥에 전달하도록 함으로써 하부의 기둥식 라멘구조로 만들기 위해서 상부벽체에 대한 전이층을 생략할 수 있도록 한 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조에 관한 것이다.

본 발명의 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조는 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서, 상기 라멘구조로부터 연장되어 상기 벽식구조의 외부골조로 배치·설계되는 다수개의 기둥; 상기 다수개의 기둥으로 둘러싸인 벽식구조 공간에 층을 형성하면서 설치되는 다수개의 플랫슬래브; 및, 상기 플랫슬래브와 플랫슬래브 사이에 위치하되 벽식구조의 내측으로 향하도록 상기 기둥에 접합·설치되는 캔틸레버 내력 내벽체;를 포함하여 구성된다.

복합구조, 벽식구조, 캔틸레버, 전이층, 플랫슬래브

Description

전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조{Complex system with cantilever wall-type structure for omitting transfer girder and transfer plate}

도 1은 본 발명의 개요도로서 캔틸레버 내력 내벽체가 중력하중을 지지할 때 응력전달 기구를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3은 기존 Box형 고층아파트와 판상형 아파트의 평면에 본 발명을 적용한 실시예를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5는 불연속 조인트 형성방법의 실시예들을 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7은 불연속 조인트의 상세단면도 및 보강상세단면도이다.

도 8은 본 발명을 적용하여 시공하는 경우 동바리 설치 및 해체 계획을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

100: 기둥 150: 테두리보

200: 플랫슬래브 250: 난방바닥층

300: 캔틸레버 내력 내벽체 350: 불연속재

본 발명은 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서 내벽체를 캔틸레버 형태로 기둥에 접합시켜 캔틸레버 벽체에 작용하는 수직하중을 직접 하부벽체로 전달하지 않고 각 층의 플랫슬래브로 전달되는 수평력에 의한 모멘트와 캔틸레버 벽체의 전단력으로 기둥에 전달하도록 함으로써 하부의 기둥식 라멘구조로 만들기 위해서 상부벽체에 대한 전이층을 설치해야 하는 제약을 해결하고 그에 따라 건물높이를 줄일 수 있도록 한 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조에 관한 것이다.

건축물의 용도에 따라 또는 입면의 변화를 주는 목적에서도 상부와 하부의 기둥배치가 다를 수 있는데, 이런 경우 구조적 안정성을 위해 상부층의 축력과 수평하중을 안전하게 하부에 전달시키는 전이층 시스템을 채택하게 된다. 즉, 주상복합건물이나 지하주차장이 설계된 아파트에서 하부의 저층부는 기둥식 라멘구조의 상가 및 주민편의시설 또는 주차장으로 형성되고 상부의 고층부는 벽식구조의 아파트로 형성되게 되며, 이런 경우 고층부의 아파트 벽체와 저층부의 기둥 주열이 대부분 맞지 않아 상부하중을 하부로 안정적으로 전달하기 위해 아파트가 시작되는 저층부의 상부바닥에서 전이층을 형성하게 된다.

종래에는 이러한 전이층 시스템을 위해 전이보(transfer girder) 또는 전이 슬래브(플랫슬래브) 등을 주로 적용하여 왔으며, 이때 전이층의 두께는 상당하여 층고를 많이 차지하였다. 구체적으로 예를 들면, 전이보를 채택하는 경우로서 주열의 Grid line이 8.0m ×8.0m 내외로 배치 설계된 경우에 상부 25~30개층의 아파트를 지탱하기 위해 구조적으로 2.5~3.0m 이상의 춤(depth)을 가지는 전이보가 필요하게 되고 그 이상의 층을 갖는 규모에서는 이보더 더 육중한 두께의 전이층 설계가 불가피하였다.

그러나, 상기와 같이 전이층을 구성하는 부재의 춤 증가는 건축계획을 제한하고 직접적으로 건물높이에 영향을 미쳐 경제성을 해치는 것은 물론 매스콘크리트를 적용하게 하여 수화열의 영향으로 분리타설을 이끌고 결국 공사기간을 길어지게 하는 문제를 유발하였다.

본 발명은 종래의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서 내벽체를 캔틸레버 형태로 기둥에 접합시켜 캔틸레버 벽체에 작용하는 수직하중을 직접 하부벽체로 전달하지 않고 각 층의 플랫슬래브로 전달되는 수평력에 의한 모멘트와 캔틸레버 벽체의 전단력으로 기둥에 전달하도록 함으로써 하부의 기둥식 라멘구조로 만들기 위해서 상부벽체에 대한 전이층을 설치해야 하는 제약을 해결한 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 상당두께를 차지하는 전이층을 필요없게 함으로써 동일높 이에 대하여 층수를 늘릴 수 있는 아파트 구조로 활용가능한 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 육중한 부재로 구성되는 전이층을 필요없게 함으로써 용이한 시공성과 공사기간의 감축을 가능케 한 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 벽식구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조는, 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서 상기 라멘구조로부터 연장되어 상기 벽식구조의 외부골조로 배치·설계되는 다수개의 기둥; 상기 다수개의 기둥으로 둘러싸인 벽식구조 공간에 층을 형성하면서 설치되는 다수개의 플랫슬래브; 및, 상기 플랫슬래브와 플랫슬래브 사이에 위치하되 벽식구조의 내측으로 향하도록 상기 기둥에 접합·설치되는 캔틸레버 내력 내벽체;를 포함하여 구성된다.

상기 캔틸레버 내력 내벽체와 플랫슬래브는 캔틸레버 내력 내벽체의 하부에서 불연속 조인트를 형성하면서 접합될 수 있다. 이때, 상기 캔틸레버 내력 내벽체는 수개층에 한번씩 플랫슬래브와 불연속 조인트를 형성하면서 설치되되, 벽식구조의 모든 층에 걸쳐 설치될 수 있으며, 또는 캔틸레버 내력 내벽체가 일부층에 생략되어 오픈 조인트를 형성함으로써 불연속 조인트를 형성할 수도 있다.

특히, 상기 불연속 조인트가 형성되는 플랫슬래브와 캔틸레버 내력 내벽체의 접합부는 캔틸레버 내력 내벽체의 상단부 및 하단부에 수평벽체철근을 보강배근하 여 휨보강할 수 있다.

또한, 상기 불연속 조인트는 플랫슬래브와 캔틸레버 내력 내벽체 사이에 소정의 두께로 불연속재를 더 설치하여 형성시킬 수 있고 이때, 상기 불연속재로는 스티로폼 또는 코킹재를 이용할 수 있으며, 상기 플랫슬래브 위에는 불연속재 설치두께 이상으로 난방바닥층을 더 형성시킬 수 있다.

이하, 도면에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 개요도로서 캔틸레버 내력 내벽체가 중력하중을 지지할 때 응력전달 기구를 도시한 도면이며, 도 2 및 도 3은 기존 BOX형 고층아파트와 판상형 아파트의 평면에 본 발명의 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조를 적용한 실시예로서, 본 발명은 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서 기둥(100), 플랫슬래브(200) 및 캔틸레버 내력 내벽체(300)를 포함하여 구성된다.

기둥(100)은 라멘구조로부터 연장되어 벽식구조의 외부골조로 배치·설계되는 것으로, 후술하는 캔틸레버 내력 내벽체(300)를 지지하여 편심모멘트를 플랫슬래브(200)의 축력으로 치환시키는 역할을 한다.

플랫슬래브(200)는 다수개의 기둥(100)으로 둘러싸인 벽식구조 공간에 층을 형성하면서 설치되는 것으로, 기둥(100)으로부터 오는 편심모멘트를 콘크리트의 수평방향의 압축력으로 지지하는 역할을 한다.

캔틸레버 내력 내벽체(300)는 상기 플랫슬래브(200)와 플랫슬래브(200) 사이에 위치하되 벽식구조의 내측으로 향하도록 상기 기둥(100)에 접합·설치되는 것으로, 중력하중을 지지하여 기둥(100)으로 전달하는 역할을 한다.

도 1에서처럼 캔틸레버 내력 내벽체(300)에 의해 생기는 모멘트는 수직적으로 축력과 모멘트로 전달되지 않고 수평적으로 전달시켜서 각 층 플랫슬래브(200)의 다이아프램으로 지지하게 되는 바, 기둥(100), 플랫슬래브(200) 및 캔틸레버 내력 내벽체(300)는 각기 구조적으로 상호 응력을 부담하면서 작용하게 된다. 즉, 벽체가 캔틸레버 형태로 기둥(100)에 접합되면 편심에 의해 기둥(100)에 발생하는 휨모멘트가 수평적으로 플랫슬래브에 작용하는 축력으로 전이하게 된다.

결국, 캔틸레버 내력 내벽체(300)에 작용하는 수직하중은 하부벽체로 직접 전달되지 않고 각 층의 플랫슬래브로 전달되는 수평력에 의한 모멘트와 캔틸레버 내력 내벽체(300)의 전단력으로 기둥에 전달되도록 하는 바, 벽식구조의 내벽체(300)는 중력하중을 지지하는 내력벽으로서의 역할을 하게 되는 것이다. 이로써 전이층 없이도 아파트 지하 주차장, 로비 및 상가 등 저층부 구조물에 벽체를 제거하고 기둥식 라멘구조를 구현할 수 있게 하여 수직적인 건축계획 뿐 아니라 주차계획까지도 용이하게 할 수 있게 된다.

본 발명은 도 2 및 도 3에서 같이 Box형 아파트 및 판상형 아파트의 평면에 적용할 수 있다. 상층부의 아파트 구조를 갖는 건축물은 구조적으로 지진하중, 풍 하중 등의 횡력은 별도 코어(Core)벽체가 전부 지지하고, 캔틸레버 내력 내벽체(300)는 중력하중을 지지하는 방식으로 작용하게 된다.

또한, 도 2에서와 같이 필요에 따라 아파트 발코니부분에 플랫슬래브(200)의 과도한 처짐 및 진동을 방지하기 위해 테두리보(Perimeter Girder, 150)를 설치할 수 있다. 특히, 도 2의 Box형 아파트에서는 내벽체(300)가 기둥과 접합되는 캔틸레버 형태로 설치되므로 이렇게 형성된 캔틸레버 내력 내벽체(300)와 코어(Core)벽체 사이에 열린 공간이 자연스럽게 형성되게 되는 바, 이를 통로로 활용하면 효율적인 공간설계를 유도할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명은 플랫슬래브(200)와 캔틸레버 내력 내벽체(300)가 불연속 조인트를 형성하면서 접합되도록 할 수 있는데, 도 4및 도 5는 상기 불연속 조인트 형성방법의 실시예들을 도시하고 있다. 상기 불연속 조인트는 수직적으로 누적된 힘이 하부층으로 전달되는 것을 방지하기 위한 것이다.

도 4는 상기 캔틸레버 내력 내벽체(300)가 수개층에 한번씩 플랫슬래브(200)와 불연속 조인트를 형성하면서 설치되되 벽식구조의 모든 층에 설치되는 경우를 도시하고 있고, 도 5는 캔틸레버 내력 내벽체(300)가 수개층에 한번씩 플랫슬래브(200)와 불연속 조인트를 형성하면서 설치되되 상기 불연속 조인트는 캔틸레버 내력 내벽체(300)가 일부층에 생략되는 오픈 조인트를 형성함으로써 이루어지는 경우를 도시하고 있다.

도 4와 도 5의 경우 모두 수개층(2~4개층, 시공단위인 절로 구별하는 것이 바람직)을 하나의 모듈로 구성하여 각 단위 모듈마다 불연속 조인트를 형성시키고 있다. 특히, 도 5에서와 같이 불연속 조인트를 1개층 전체에 두는 경우에는 OPENING 된 층에 내부벽체가 없으므로 평면계획을 자유롭게 할 수 있다는 장점이 있다.

불연속 조인트를 더욱 효과적으로 형성시키기 위해서 도 6 및 도 7에서와 같은 단면구성을 할 수 있다. 도 6 및 도 7은 불연속 조인트의 상세단면도 및 보강상세단면도로서, 상기 불연속 조인트는 플랫슬래브(200)와 캔틸레버 내력 내벽체(300) 사이에 소정의 두께로 불연속재(350)를 더 설치하여 형성되도록 하고 있다. 즉, 상기 불연속 조인트가 형성되는 캔틸레버 내력 내벽체(300)와 플랫슬래브(200)의 접합부의 상부는 플랫슬래브(200), 상기 플랫슬래브(200) 위에 소정의 두께로 설치되는 불연속재(350) 및 상기 불연속재(350) 위에 설치되는 캔틸레버 내력 내벽체(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 불연속재(350)는 상하부를 효과적으로 불연속시키기 위하여 캔틸레버 내력 내벽체(300)가 설치되는 위치에 구비되는 것으로서, 여러개 층을 하나의 단위모률로서 지지하는 캔틸레버 내력 내벽체(300)에 생기는 과도한 전단응력을 방지하면서 응력을 수직적으로 전이시키지 않기 위하여 채택하고 있는 것이다. 상기 불연속재(350)로는 용이하게 구할 수 스티로폼 또는 코킹재를 채택할 수 있다.

플랫슬래브(200) 위에는 상기 불연속재(350) 설치두께 이상으로 패널히팅(panel heating)등의 방식으로 난방바닥층(250)을 더 형성시킬 수 있는데, 상기 난 방바닥층(250)의 형성으로 소요의 주거용 건축물로서 기능할 수 있게 될 것이다.

또한, 필요시에는 불연속 조인트를 형성하는 캔틸레버 내력 내벽체(300) 상하부에 휨모멘트에 대한 보강을 할 수 있으며, 도 7에서는 그 실시예를 도시하고 있다. 상기 실시예에서는 불연속 조인트가 형성되는 플랫슬래브(200)와 캔틸레버 내력 내벽체(300)의 접합부를 캔틸레버 내력 내벽체의 상단부 및 하단부에 수평벽체철근(360)을 보강배근하도록 구성하고 있는데, 특히 상단부는 캔틸레버 내력 내벽체(300)와 플랫슬래브(200)를 일체화시키고 있다.

도 8은 본 발명의 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조를 적용하여 시공하는 경우 동바리(500) 설치 및 해체 계획을 도시한 도면이다. 동바리 설치 및 해체 계획은 현장상황에 따라 변경하여 시공 가능하나, 본 발명이 내벽체(300)를 내력벽으로 설치하여 하중을 부담시키고 이로써 전이층을 생략시키는 구조로 완성된다는 점을 고려하여 플래슬래브(200) 및 캔틸레버 내력 내벽체(300) 시공시 구조적인 안정을 위해 이에 대한 주의가 필요할 것이다.

구체적으로 도 8에서와 같이 3개층의 단위모듈로 구성되어 불연속 조인트를 형성시키면서 캔틸레버 내력 내벽체(300)가 설치 시공되는 경우에는, 전체적으로 불연속 조인트 상부 2번째 바닥층을 위한 플래슬래브(200) 타설시 타설층 뿐 아니라 그 아래층의 동바리도 100% 유지시켜 캔틸레버 내력 내벽체(300)가 2개층 이상 설계강도를 유지하기 전에 캔틸레버 내력 내벽체(300)에 적접 하중이 전달되지 않 도록 하는 것이 바람직하다.

도 8을 참조하여 동바리 설치 및 해체에 대하여 구체적으로 설명한다.

(1) 3층 바닥 플랫슬래브(200)의 콘크리트가 기준강도 이상 확보할 때까지 ①, ②, ③번 동바리는 존속시킨다.

(2) 4층 바닥 플랫슬래브 타설시 ②번 동바리는 해체하고 ③번 동바리는 초기 개수의 50%를 유지한다. 단, ①번 동바리는 4층 바닥 플랫슬래브 콘크리트가 기준강도 이상 확보할 때까지 100% 유지한다.

(3) 5층 바닥 타설시 ①, ③번 동바리는 해체하고, ④번 동바리는 초기 개수의 50%를 유지한다.

(4) 6층 바닥 타설시 ④번 동바리는 해체하고, ⑤번 동바리는 6층 바닥 플랫슬래브의 콘크리트가 기준강도 이상 확보할 때까지 100% 유지한다.

(5) 7층 바닥 타설시 ⑤번 동바리는 해체하고, ⑥번 동바리는 50% 유지한다.

(6) 8층, 9층, 10층 바닥 타설도 상기의 방법을 그대로 적용한다.

본 발명에 따르면, 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서 내벽체를 캔틸레버 형태로 기둥에 접합시켜 캔틸레버 벽체에 작용하는 수직하중을 하부벽체로 전달하지 않고 각 층의 플랫슬래브로 전달되는 수평력에 의한 모멘트와 캔틸레버 벽체의 전단력으로 기둥에 전달함으로써 하부의 기둥식 라멘구조로 만들기 위해서 상부벽체에 대한 전이층을 생략할 수 있게 된다. 결국, 상당두께를 차 지하는 전이층을 필요없게 함으로써 동일높이에 대하여 층수를 늘릴 수 있는 아파트 구조로서 활용가능하게 되고 용이한 시공성과 공사기간의 감축을 기대할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서,

   상기 라멘구조로부터 연장되어 상기 벽식구조의 외부골조로 배치·설계되는 다수개의 기둥;

   상기 다수개의 기둥으로 둘러싸인 벽식구조 공간에 층을 형성하면서 설치되는 다수개의 플랫슬래브; 및,

   상기 플랫슬래브와 플랫슬래브 사이에 위치하되 벽식구조의 내측으로 향하도록 상기 기둥에 접합·설치되는 캔틸레버 내력 내벽체;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조.
2. 제1항에서,

   상기 캔틸레버 내력 내벽체는 플랫슬래브와 캔틸레버 내력 내벽체의 하부에서 불연속 조인트를 형성하면서 접합·설치되는 것을 특징으로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조.
3. 제2항에서,

   상기 캔틸레버 내력 내벽체는 수개층에 한번씩 플랫슬래브와 불연속 조인트를 형성하면서 단위모듈로 설치되되, 벽식구조의 모든 층에 설치되는 것을 특징으 로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조.
4. 제2항에서,

   상기 캔틸레버 내력 내벽체는 수개층에 한번씩 플랫슬래브와 불연속 조인트를 형성하면서 단위모듈로 설치되되, 상기 불연속 조인트는 캔틸레버 내력 내벽체가 일부층에 생략되는 오픈 조인트를 형성함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,

   상기 불연속 조인트를 형성하는 플랫슬래브와 캔틸레버 내력 내벽체의 접합부는 캔틸레버 내력 내벽체의 상단부 및 하단부에 수평벽체철근이 보강배근되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 갖는 복합구조.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,

   상기 불연속 조인트는 플랫슬래브와 캔틸레버 내력 내벽체 사이에 소정의 두께로 불연속재를 더 설치하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조.
7. 제6항에서,

   상기 불연속재는 스티로폼 또는 코킹재인 것을 특징으로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 갖는 복합구조.
8. 제6항에서,

   상기 플랫슬래브 위에 불연속재 설치두께 이상으로 난방바닥층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 전이층을 생략할 수 있는 캔틸레버 벽식구조를 갖는 복합구조.

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