KR102148250B1 - 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판 및 이를 이용한 기초구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평으로 설치되는 단열재(200);
상기 단열재(200) 내부에 동일 레벨상에서 병렬로 다수개 배열되어 설치된 보강재;
를 포함하여 구성되되,
상기 보강재의 상단 및 하단은 상기 단열재(200)의 상단 및 하단과 일치하여, 상부에서 작용하는 하중은 상기 보강재가 대응하는 것을 특징으로 하는 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판 및 이를 이용한 기초구조를 제공한다.

Description

수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판 및 이를 이용한 기초구조{the hybrid Insulated board with horizontal type compressive strength material and the foundation structure using the same}

본 발명은 건축 구조물의 기초부에 외단열 단열판 구조를 형성함에 있어서, 단열판의 손상 없이 상부의 하중을 하부로 전달하기 위한 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판 및 이를 이용한 기초구조에 관한 것이다.

도 1은 건축 구조물의 최하층 단열보강에 대한 개념도이다.

건축 구조물에서 단열기준은 지구 온난화 및 자원 고갈 등으로 에너지절약의 필요성에 따라 '건축물의 에너지절약설계기준'으로 규제하며 매년 강화되고 있다.

특히 외부와 접하는 벽과 슬래브는 단열재 설치가 의무화되었고,

최하층 슬래브에 대한 종래 기술은,

도 1 (a) 단열재(I)를 슬래브(S) 상부(거실 내부)에 설치하는 내단열 공법과,

도 1(b)의 슬래브(S) 하부(거실 외부)에 설치하는 외단열 공법이 있으나,

상기 내단열 공법은 단열재(I)에 의한 침하 등을 방지하기 위해 단열재(I) 위에 누름 몰탈(M)로 보강하여야 하기 때문에 비용 및 층고확보에 불리하여, 일반적으로 외단열 공법이 선호되고 있다.

본래 상기 외단열 공법은 건물의 최하층이 2층 이상인 필로티 건물에 적용되는 것이나,

도 1(c)와 같이 지면과 면하여 건물의 하중을 받치는 매트기초(MF)에도 적용하는 경우가 많다. 즉, 건물의 하중을 받치는 지반(G) 위의 지표면을 평탄하게 하기 위한 버림 콘크리트(IC)와 매트기초(MF) 사이에 단열재(I)를 설치한 구조이다.

도 1(c)의 경우, 구조적 성능이 전혀 없는 단열재(I)의 압축내력으로 건물을 받치는 모순이 발생하고 있다.

일반적으로 단열재는 단열을 위해 공기를 포함한 구조로 시간이 지나면서 공기가 누출되어 장기적인 압축하중에는 취약하며 침하가 발생하기 때문에, 도 1(c)와 같이 지면(G)과 면하여 건물의 하중을 받치는 매트기초(MF)에 적용하면 장기적인 관점에서 건물의 안전에 커다란 문제가 된다.

단열재 중 장기적인 압축하중에 가장 효과적인 경질 우레탄 폼 단열재라도, 밀도 33㎏/㎥에 대한 40KPa의 장기압축하중 시험결과 변형량(creep)이 1.9%로, 변형(침하) 및 안전을 고려하면 20~30KPa 정도의 지지력이 적용 가능하여, 1층 건물 정도의 건물을 받치는 것이 한도이다.

본 발명자는 상기와 같은 문제에도 이해력 부족과 마땅한 대안이 없어 비용 및 편의로 도 1(c)와 같은 잘못된 공법이 기존에 지속적으로 적용되며 건물의 안전에 문제가 있어, 이에 대한 해결안으로 본 발명을 하기에 이르렀다.

[문헌 1] 대한민국 등록실용신안 제20-0265130호 ‘파이프 고정대를 구비한 후렉시블 단열판’, 2002년02월06일 [문헌 2] 대한민국 등록실용신안 제20-0347490호 ‘결로방지용 단열판’, 2004년03월31일

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 건축 구조물의 기초부에 외단열 단열판 구조를 형성함에 있어서, 단열판의 손상 없이 상부의 하중을 하부로 전달하기 위한 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판 및 이를 이용한 기초구조를 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 수평으로 설치되는 단열재(200);

상기 단열재(200) 내부에 동일 레벨상에서 병렬로 다수개 배열되어 설치된 보강재;

를 포함하여 구성되되,

상기 보강재의 상단 및 하단은 상기 단열재(200)의 상단 및 하단과 일치하여, 상부에서 작용하는 하중은 상기 보강재가 대응하는 것을 특징으로 하는 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판 및 이를 이용한 기초구조를 제공한다.

본 발명에 따르면 건축 구조물의 기초부에 외단열 단열판 구조를 형성함에 있어서, 단열판의 손상 없이 상부의 하중을 하부로 전달하기 위한 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판 및 이를 이용한 기초구조를 제공한다.

도 1은 건축 구조물의 최하층 단열보강에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판을 이용한 기초구조의 개념도이다.
도 5는 도 4의 다른 실시예이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판의 사시도이고,

도 3은 도 2의 분해사시도이다.

본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)은,

수평으로 설치되는 단열재(200);

상기 단열재(200) 내부에 동일 레벨상에서 병렬로 다수개 배열되어 설치된 보강재;

를 포함하여 구성되되,

상기 보강재의 상단 및 하단은 상기 단열재(200)의 상단 및 하단과 일치하여, 상부에서 작용하는 하중은 상기 보강재가 대응하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재는 적은 단면적으로 구조적 성능만 담당하므로, 상기 보강재로 인한 열교(heating bridge) 및 냉교(cooling bridge) 현상은 거의 없거나 무시할 정도로 미비한 정도이다.

특히 상기 보강재로 후술하는 트러스철근(100)을 사용할 경우, 래티스(130)의 단면은 거의 무시되어 상기 래티스(130)로 인한 열교(heating bridge) 및 냉교(cooling bridge) 현상은 더욱 더 무시할 정도가 되는 장점이 있다.

상기 보강재는 강성이 확보된다면 철재, 비철재 등 어떠한 소재라도 이용이 가능하다. 특히 열관류율이 낮은 비철재를 이용할 경우 단열성능은 증대될 것이다.

상기 보강재는 상부의 상부철근(110), 하부의 하부철근(120), 상기 상부철근(110)과 상기 하부철근(120)을 연결하는 래티스(130)를 포함하는 트러스철근(100);인 것을 특징으로 할 수 있으며,

I형 강재, T형 강재, 역T형 강재 또는 ㄷ형 강재인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 상기 상부철근(110)의 상부와 상기 하부철근(120)의 하부가 외부와 직접 접할 수 있도록 상기 단열재(200) 면과 같은 높이를 유지하여,

상기 단열판(IB)의 상하에서 강성이 높은 평판(지반면과 매트기초)에 놓인 상태에서 압축하중이 작용하면, 하중은 트러스로 형성된 상기 트러스철근(100)에서 상기 상부철근(110) - 래티스(130) - 하부철근(120) 순으로 하중이 전달되어, 결과적으로 압축하중은 상기 트러스철근(100) 만이 부담하고,

상기 단열재(200)는 단열만 부담하는 혼성구조(Hybrid system)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 트러스철근(100)은 소위 ‘페로데크’에 사용되는 트러스철근을 이용할 수 도 있다.

상기 단열재(200)는 단열할 수 있는 소재라면 어느 것도 가능하나, 단열성능, 성형성, 압축강도, 장기적인 변형 등을 고려하여 경질 우레탄폼(rigid polyurethane foam)과 발포폴리스티렌(EPS; expanded polystyrene)이 바람직하다.

따라서 본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)은 공장제작되어 현장에 건식으로 설치될 수 도 있고,

현장 사정에 따라 상기 보강재 설치후 상기 단열재(200)가 발포되어 경화될 수 도 있다.

또한 상기 단열재(200)의 상부 또는 하부 면에는 방수 가능한 시트를 부착 내지 설치하는 것이 상기 상부철근(110)과 상기 하부철근(120)의 부식을 방지하며, 상기 단열재(200)에 부력을 증가시켜 후술하는 버림콘크리트(IC) 양생시 상기 단열재(200)가 액체 상태의 콘크리트에 침하되는 것을 막을 수 있어 효과적이다.

도 4는 본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판을 이용한 기초구조의 개념도이다.

본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판을 이용한 기초구조는,

상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)을 이용한 것으로,

지반(G);

상기 지반(G) 상부에 포설되는 버림콘크리트(IC);

상기 버림콘크리트(IC) 상부에 포설되는 상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB);

상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB) 상부에 설치되는 매트기초(MF);

를 포함하여 구성되되,

건물 구조체의 하중이 상기 매트기초(MF)와 상기 보강재를 차례로 경유하여 하부로 전달되므로, 상기 단열재(200)는 하중분담에서 해소되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판을 이용한 기초구조는 지내력을 갖춘 지반(G) 위에 지표면을 평탄하게 하기 위한 버림콘크리트(IC)를 타설하고, 상부에 상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)을 포설하고 매트기초(MF)가 시공되므로,

건물하중이 매트기초(MF)로 분산되어 상기 단열판(IB)에서 상기 상부철근(110) - 래티스(130) - 하부철근(120) 순으로 전달되고, 하부의 버림콘크리트(IC)를 통하여 최종적으로 지반(G)에서 지지되는 것을 특징으로 한다.

건물하중에 대해 본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)의 내력은,

상기 트러스철근(100)의 배치간격(1㎡당의 수)과 상기 상부철근(110), 상기 하부철근(120), 상기 래티스(130)의 선경과 상기 단열판(I)과 접하여 응력이 전달되는 상기 매트기초(MF)와 상기 버림 콘크리트(IC)의 콘크리트강도와 철근강도가 매개변수(parameter)이나,

기본적으로는 상기 트러스철근(100)의 배치간격, 상기 상부철근(110)의 선경, 매트기초(MF)의 콘크리트 강도로 산정 가능하다.

예를 들면, 상부철근(110)의 선경 10㎜, 트러스철근(100)의 배치 간격 300㎜, 매트기초(MF)의 콘크리트 압축강도 24N/㎟ (장기적인 안정성을 고려하여 0.3배인 7.2N/㎟로 적용)의 조건에서 1㎡에서의 단열판(IB)의 내력은,

10㎜ ( 상부철근(110)의 선경) x 0.5 (곡률 고려한 저감비) x

1000㎜ (길이) x 1000/300 (폭 1m에서의 트러스철근(100)의 수) x

7.2N/㎟ (매트기초(MF)의 콘크리트의 허용 압축강도) = 120,000N

으로, 필요 지내력 120kN/㎡ 이하의 건물에 적용 가능하다.

다음의 표는 매트기초(MF)의 콘크리트 압축강도 24N/㎟에 대하여 상부철근(110) 선경과 트러스철근(100)의 배치 간격을 변수로 하여 본 발명의 단열판(IB)의 1㎡당 적용 가능한 하중내력을 산정한 비교표이다.

그리고, 상기 단열재(200)를 관통하는 상기 래티스(130)가 차지하는 단면은 0.2% 정도로, 상기 래티스(130)에 의한 열교(heating bridge)의 영향은 미비하여 무시 가능하다.

도 5는 도 4의 다른 실시예이다.

도 5에 도시된 것처럼,

본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)의 다른 실시예는,

상술한 실시예에서 상기 보강재의 상단은 상기 단열재(200)의 상부에서 높이 d 만큼 노출되어,

상기 보강재의 상단이 기초 하부철근(R1)의 스페이서 기능을 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)의 다른 실시예를 이용한 본 발명의 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판을 이용한 기초구조의 다른 실시예는,

지반(G);

상기 지반(G) 상부에 포설되는 버림콘크리트(IC);

상기 버림콘크리트(IC) 상부에 포설되는 상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB);

상기 보강재 상단에 배근되는 상기 기초 하부철근(R1);

상기 기초 하부철근(R1)을 내부에 포함하도록 상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB) 상부에 콘크리트를 타설하여 형성되는 매트기초(MF);

를 포함하여 구성되되,

건물 구조체의 하중이 상기 매트기초(MF)와 상기 보강재를 차례로 경유하여 하부로 전달되므로, 상기 단열재(200)는 하중분담에서 해소되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 보강재 상단은 상기 매트기초(MF)의 콘크리트에 묻히게 되므로 일체로 거동하는 특징이 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

I: 단열재
IB: 단열판
G: 지반
IC: 버림콘크리트
MF: 매트기초
R1: 기초 하부철근
S: 슬래브
M: 누름몰탈
100: 트러스철근
110: 상부철근
120: 하부철근
130: 래티스
200: 단열재

Claims (6)

1. 수평으로 설치되는 단열재(200);
   상기 단열재(200) 내부에 동일 레벨상에서 병렬로 다수개 배열되어 설치된 보강재;
   를 포함하여 구성되되,
   상기 보강재의 상단 및 하단은 상기 단열재(200)의 상단 및 하단과 일치하여, 상부에서 작용하는 하중은 상기 보강재가 대응하는 것을 특징으로 하고,
   상기 보강재는,
   상부의 상부철근(110), 하부의 하부철근(120), 상기 상부철근(110)과 상기 하부철근(120)을 연결하는 래티스(130)를 포함하는 트러스철근(100);인 것을 특징으로 하는 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB)을 이용한 것으로,
   지반(G);
   상기 지반(G) 상부에 포설되는 버림콘크리트(IC);
   상기 버림콘크리트(IC) 상부에 포설되는 상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB);
   상기 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판(IB) 상부에 설치되는 매트기초(MF);
   를 포함하여 구성되되,
   건물 구조체의 하중이 상기 매트기초(MF)와 상기 보강재를 차례로 경유하여 하부로 전달되므로, 상기 단열재(200)는 하중분담에서 해소되는 것을 특징으로 하고,
   상기 단열재(200)의 상부 또는 하부 면에는 방수 가능한 시트를 부착 내지 설치하여, 상기 상부철근(110)과 상기 하부철근(120)의 부식을 방지하며, 상기 단열재(200)에 부력을 증가시켜 상기 버림콘크리트(IC) 양생시 상기 단열재(200)가 액체 상태의 콘크리트에 침하되는 것을 막을 수 있는 것을 특징으로 하고,
   상기 보강재는 연관류율이 낮은 비철재를 이용하며,
   상기 보강재의 상단은 상기 단열재(200)의 상부에서 높이 d 만큼 노출되어 상기 매트기초(MF)의 콘크리트에 묻히게 되므로 일체로 거동하는 것을 특징으로 하는 수평형 압축 보강재 삽입형 하이브리드 단열판을 이용한 기초구조.
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