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무량판 구조 아파트의 문제점 및 확인방법

by momopapa 2023. 8. 4.


1. 무량판구조란?

  • 건축구조의 한 종류로, 수직재의 기둥에 연결되어 하중을 지탱하고 있는 수평구조 부재인 보(beam)가 없이 기둥과 슬래브(slab)로 구성된다. 건축구조를 건물에 작용하는 힘에 저항하는 방식으로 구분할 때, 축하중에 의한 구조방식 중의 하나이다.
  • 건물의 구조는 크게 기둥이 있느냐, 없느냐로 나뉜다. 기둥 없이 벽이 위층 수평구조(슬래브· slab)의 무게를 지탱하는 구조가 벽식 구조다. 무게를 지탱하는 기둥이 있는 구조는 수평 기둥인 ‘보’가 있으면 ‘라멘(Rahmen)’ 구조, ‘보’가 없이 슬래브와 기둥으로 이뤄져 있으면 ‘무량판’ 구조라고 한다.

2. 아파트 구조형식의 종류 및 특징

구분 Bearing Wall Structure
(벽식구조)
Beam & Column Structure
(기둥식구조)
Flat Plate Slab
(단순무량판구조)
개념도
특징
  • 벽식구조는 건물을 지지하는 주요 구조 요소로 벽을 사용하는 구조 형태입니다.
  • 외벽이나 내부 벽이 기둥과 함께 건물의 하중을 지지하고 수직하중을 전달하는 역할을 합니다.
  • 기둥이나 보의 사용을 최소화하여 건물 내부 공간의 활용성을 높일 수 있습니다.
  • 전체 구조가 상대적으로 간단하고 설계가 용이합니다.
  • 기둥식구조는 건물을 지지하는 주요 구조 요소로 기둥과 보를 사용하는 구조 형태입니다.
  • 기둥은 수직하중을 받아 지지하고, 보는 기둥 사이에 수평하중을 전달하는 역할을 합니다.
  • 기둥과 보로 구성된 격자 형태의 구조가 일반적으로 사용됩니다.
  • 무량판구조 중 하나로, 건물의 층을 형성하는 천장과 바닥판 사이에 기둥과 보 없이 바로 콘크리트 판을 사용하여 지지하는 구조입니다.
  • 기둥이나 보 없이 단순한 평판 구조를 가지고 있습니다.
장점
  • 구조가 단순하고 경제적이며 시공이 빠르고 쉬워 비용 절감에 기여할 수 있습니다.
  • 층간 소음이 감소하는 경향이 있습니다.
  • 대형 개방형 공간을 구현할 수 있습니다.
  • 높은 적재 능력을 가지며, 대형 건물에 적합합니다.
  • 구조적인 안정성이 높습니다.
  • 대형 개방형 공간을 구현할 수 있습니다.
  • 시공 효율성이 높고 경제적입니다.
단점
  • 기둥과 벽의 위치가 고정되어 내부 레이아웃 변경에 제한을 줄 수 있습니다.
  • 건물의 크기와 높이에 제한이 있을 수 있으며, 대형 개방형 공간 구현에 어려움이 있을 수 있습니다.
  • 기둥과 보의 형태로 인해 구조물 내부에 장애물이 많아질 수 있습니다.
  • 보의 스팬 길이가 크면 추가 보강체와 적절한 디자인이 필요할 수 있습니다.
  • 스팬(보길이)이 길어지면 콘크리트 판의 두께와 보강량이 증가하여 구조적인 안정성을 고려해야 합니다.
  • 층간소음 저감에 한계가 있을 수 있습니다.

3. 무량판구조의 종류 및 특징

구분 Flat Slab Drop Panel Column Head
개념도
특징
  • 무량판 구조 중 가장 기본적인 형태로, 기둥과 보의 형태를 최소화하여 건물을 지탱하는 구조입니다.
  • 기둥과 보가 없는 평면으로 구성되어 간단한 디자인과 시공이 가능합니다.
  • 무량판구조에서 주로 층간소음 저감과 강도 향상을 위해 사용되는 패널입니다.
  • 콘크리트로 제작되며, 천장과 벽면 사이에 위치하여 설치됩니다.
    건물의 무게를 고르게 분산시키고 안정성을 향상시키는데 기여합니다.
  • 무량판구조에서 기둥 상단에 위치하는 콘크리트로 제작된 강화 요소입니다.
  • 기둥 상단을 강화하여 층간의 하중을 분산시키고 건물의 안정성을 높이는 역할을 수행합니다.
장점
  • 공간 활용: 기둥과 보가 없는 구조로 대형 개방형 공간을 구현하는데 용이합니다.
  • 시공 효율성: 간단한 구조로 인해 시공이 비교적 빠르고 효율적입니다.
  • 건물의 안정성 향상: Drop Panel은 건물의 강도를 향상시켜 안정성을 높입니다.
  • 층간소음 감소: 층간소음 저감에 도움을 주어 건물 내부의 소음을 감소시킵니다.
  • 하중 분산: Column Head는 기둥 상단에서 하중을 더 효과적으로 분산시켜 건물의 안정성을 강화합니다.
  • 건축 구성 간결성: 기둥 상단을 강화하는 방식이기 때문에 건축 구성이 간결하게 유지됩니다.
단점
  • 층간소음 저감 한계: 보가 없는 구조로 인해 층간소음 저감에 한계가 있을 수 있습니다.
  • 스팬 길이 제약: 보가 없는 구조로 인해 스팬(보길이)이 길어질 수 있습니다.
  • 추가 시공 비용: Drop Panel 설치에는 추가 시공 비용이 들 수 있습니다.
  • 공간 손실: Drop Panel을 설치하면 일부 공간이 손실될 수 있습니다.
  • 추가 시공 비용: Column Head 설치에는 추가 시공 비용이 들 수 있습니다.

4. 무량판구조의 문제점

  • 무량판구조의 펀칭전단(punching shear)은 건물의 층을 형성하는 무량판 부분에서 기둥 또는 기둥과의 연결 부분에서 발생하는 전단파괴 현상을 말합니다. 펀칭전단은 주로 무량판구조의 거점화 부분에서 발생하며, 건물의 안전성과 구조적인 정체성에 영향을 미칠 수 있는 중요한 구조적 문제 중 하나입니다.
  • 무량판구조는 기둥이나 벽의 제한을 최소화하고 판재를 주요 지지체로 사용하기 때문에, 건물의 층을 형성하는 무량판 부분에 기둥과의 연결 부분이 형성됩니다. 이러한 연결 부분에서는 기둥에 의해 받는 수직 하중과 판재의 반력이 작용하게 되는데, 이로 인해 펀칭전단이 발생합니다.
  • 펀칭전단은 기둥과의 연결 부분에서의 전단응력이 크게 집중되어 발생하며, 만약 적절한 강도의 판재와 강화콘크리트 디자인이 이루어지지 않았을 경우에는 구조적인 안전성에 영향을 미칠 수 있습니다. 펀칭전단으로 인한 구조적인 문제는 건물의 부분적인 또는 전체적인 부서짐, 기둥의 침하 또는 변형, 건물의 지속적인 사용에 대한 위험성 등을 초래할 수 있습니다.
  • 펀칭전단을 방지하기 위해서는 적절한 무량판 두께와 강도의 판재, 강화콘크리트의 설계 등이 중요합니다. 또한 건물 설계 시 펀칭전단을 고려하여 적절한 보강체의 배치와 크기를 결정해야 합니다. 건축 구조 설계 시 펀칭전단을 고려하는 것은 건물의 구조적 안전성을 보장하기 위해 반드시 필요한 요소입니다.

5. 무량판구조의 펀칭전단(punching shear) 보강방안

  • CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) 시트: CFRP 시트를 콘크리트 판재의 외부에 부착하여 전단강도를 증가시키는 방법입니다. CFRP는 경량이면서도 높은 강도를 가지고 있어 콘크리트의 전단강도를 향상시키는데 효과적입니다. CFRP 시트를 콘크리트 판재에 부착하는 과정은 비교적 간단하고 시간적으로도 빠르게 진행될 수 있습니다.
  • 강화콘크리트 장판: 콘크리트 판재의 외부에 강화콘크리트 장판을 설치하여 구조를 보강하는 방법입니다. 강화콘크리트 장판은 기존 콘크리트 구조 위에 설치되며, 보강재와 콘크리트를 함께 사용하여 강도를 향상시키는 효과가 있습니다.
  • 스틸플레이트: 스틸플레이트를 콘크리트 판재의 외부에 부착하여 구조를 강화하는 방법입니다. 스틸플레이트는 강철 재질로서 콘크리트에 비해 높은 강도를 가지고 있어 전단강도를 증가시킬 수 있습니다.
  • 외부 보강벽: 구조물의 외부에 추가적인 보강벽을 설치하여 구조적인 안정성을 향상시키는 방법입니다. 외부 보강벽은 콘크리트 판재와 함께 작용하여 구조를 보강하는 역할을 합니다.
  • 외부보강은 구조물의 기존 구조에 영향을 미치지 않으면서도 구조적인 안전성을 향상시킬 수 있는 방법입니다. 하지만 외부보강 시 공간의 변화가 있을 수 있으므로, 구조 설계를 수행하는 전문가와 함께 고려해야 합니다. 외부보강 방안은 구조물의 상태와 특성, 보강목적 등을 고려하여 적절하게 결정되어야 합니다.

6. 무량판 아파트 구조형식 확인 방법

  • 무량판 구조 형식은 2015년 경부터 아파트에 적용되었습니다.
  • 네이버 부동산 사이트에서 본인이 주거하는 아파트를 검색한후 단지정보에서 아파트 평면도 확인가능합니다. 평면도에 회색음영이나 굵은선이 표시되어 있으면 무량판 구조 아파트이며, 네모칸에 X자가 표시되어 있으면 기둥식 구조 아파트이며, 아무런 표시도 없는경우 벽식구조 아파트 입니다.
무량판구조 기둥식구조 벽식구조
회색음영이 표시되어 있으면 무량판구조 네모칸에 X자가 표시되어 있으면 기둥식구조 아무런 표시도 없으면 벽식구조

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